CN106164632B - 分光测定装置及积分球 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分光测定装置用积分球，其特征在于，包括：积分球主体，其拥有使发射自试样的光射入的光入射窗、第1光检测窗、以及第2光检测窗；第1检测器安装部，其配置于所述第1光检测窗的外侧；以及第2检测器安装部，其以所安装的检测器的检测视野与安装于所述第1检测器安装部的检测器的检测视野一致的方式配置在所述第2光检测器的外侧。

Description

分光测定装置及积分球

技术领域

本发明涉及在分光测定装置等中使用的积分球以及使用积分球的分光测定装置。特别涉及使用多个检测器进行分光测定的情况下可以优选地使用的积分球，以及具备这样的积分球的分光测定装置。

背景技术

在由试样反射的或者透过了试样的光是扩散光的情况下，在通过分光测定装置测定时，为了将来自那些试样的光尽可能多的导入至检测器而使用积分球。积分球上形成有光入射窗以及光检测窗，来自试样的光从光入射窗导入至积分球内。积分球的内壁是具有高反射率的反射面，射入进积分球内的光在该积分球的内壁反射之后(一部分为直接)，最终通过光检测窗射入至检测器。此外，在经由积分球对试样进行光照射的情况下，积分球上也形成有光导入窗，来自外部的光源的光从光导入窗被导入并照射试样。

在进行涉及宽波长范围的分光测定时，通常使用波长灵敏度特性不同的多种检测器。以往，作为这样的检测器使用两种检测器：相对于紫外线及可见光拥有高灵敏度的PMT检测器，和相对于近红外线有高灵敏度的PbS检测器。

在拥有光导入窗的积分球1中使用两种检测器的情况下的光导入窗2、光入射窗3以及两个光检测窗10、11和检测器10a、11a的配置示于图1及图2。如图1所示，积分球1上形成有光入射窗3。将连接积分球1的中心和光入射窗的直线设为X轴，将通过积分球1的中心而与X轴垂直的任意一条直线设为Z轴，在积分球1和Z轴的交点(以下，该交点称为“极点”)上形成有光检测窗10、11，在他们的外侧配置有检测器10a、11a。将通过积分球1的中心并与X轴以及Z轴垂直的轴设为Y轴，光导入窗2被配置在X-Y平面上并与X轴和积分球1的交点稍稍错离的、夹着积分球1的中心而与光入射窗3的反向侧的位置。这是为了使从试样4的表面通过光入射窗3射入至积分球1内部的反射光的正反射光(镜面反射光)不从光导入窗2出射(不逃逸)。

来自光源的通过光导入窗2而射入至积分球1的光从光入射窗3被照射至试样表面。以该试样特有的波长接受了吸收的反射光从光入射窗3射入至积分球1，在积分球1内壁反射之后(一部分为直接)，通过光检测窗射入至检测器。反射光的强度随反射角度而改变，其强度分布表示为夹着X-Y平面对称的余弦分布。由于配置于两个极点的两种检测器10a、11a拥有夹着X-Y平面对称的检测视野，因此光从漫反射光的强度分布同等的检测视野射入至这些检测器10a、11a的检测面。因此，使射入光的波长依次变化而测定漫反射光时，即使考虑波长灵敏度特性而切换检测器10a、11a，也不会产生检测结果的差别(测定段差)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-23284号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

图3的(a)示出PMT检测器以及PbS检测器的波长灵敏度特性。由该图可知，对于作为切换PMT检测器和PbS检测器的波长区域的900nm前后的波长的光，每个检测器的灵敏度都较低。因此，建议增加了对于该波长区域的光拥有高灵敏度的InGaAs检测器的三种检测器并用的方案(专利文献1)。由此，如图3的(b)所示，能够以高灵敏度检测出150nm～3000nm这一宽波长区域的光。

在3种检测器10a、11a、12a并用的情况下，两种检测器10a、11a可以配置于上述极点上，但剩下来的一种检测器12a必须配置在极点以外的位置上。例如，如图4所示，若在从极点向配置有试样4的一侧错离的位置形成光检测窗13并配置第3检测器12a的话，该检测器12a的检测视野中漫反射光的强度分布就变得和其他两种检测器10a、11a的检测视野中的强度分布不同等。也就是说，光从拥有与其他两种检测器10a、11a不同的强度分布的检测视野射入至第3检测器12a的检测面。因此，当用于测定的检测器从第1检测器10a或者第2检测器11a切换为第3检测器12a时，会发生测定段差。

本发明要解决的课题是提供一种积分球和分光测定装置，所述积分球和分光测定装置可以减轻在发射自试样的光经由积分球而被多个检测器检测时产生的测定段差。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题而成的本发明涉及的分光测定装置用积分球的特征在于，包括：

a)积分球主体，其具有使发射自试样的光射入的光入射窗、第1光检测窗以及第2光检测窗；

b)第1检测器安装部，其配置于所述第1光检测窗的外侧；以及

c)第2检测器安装部，其以所安装的检测器的检测视野与安装于所述第1检测器安装部的检测器的检测视野一致的方式配置于所述第2光检测窗的外侧。

上述的窗可以是贯通孔、或者由使作为测定对象的波长区域的光透过的材料制成的窗中的任一种。

本发明涉及的积分球中，安装于第1检测器安装部的检测器和安装于第2检测器安装部的检测器拥有相同的检测视野。因此，当使用本发明涉及的积分球时，因为光从拥有同等强度分布的检测视野射入至两个检测器，所以可以减轻在切换这些检测器时产生的测定段差。

本发明涉及的积分球中，优选所述第1检测器安装部及/或所述第2检测器安装部具备位置调整部，所述位置调整部使安装于第1检测器安装部及第2检测器安装部的检测器的检测视野一致而调整检测器的位置。

所述位置调整部可以做成将安装于第1检测器安装部的检测器和安装于第2检测器安装部的检测器中检测角较大的一方的检测器远离积分球的外表面壁地安装的机构、将检测角较小的一方的检测器靠近积分球的外表面壁地安装的机构。由此，在使用视角的大小不同的两种检测器的情况下，也可以使检测视野一致而减轻测定段差。

本发明中，同时提供在上述各样式的积分球的各检测器安装部内安装有检测器的分光测定装置。作为检测器，可以使用例如PMT检测器、InGaAs检测器以及PbS检测器。

发明效果

本发明涉及的积分球中，安装于第1检测器安装部的检测器和安装于第2检测器安装部的检测器拥有相同的检测视野。因此，当使用本发明涉及的积分球时，因为光从拥有同等强度分布的检测视野射入至两个检测器，所以可以减轻在切换这些检测器时产生的测定段差。

附图说明

图1是具备以往的积分球的分光测定装置的主要部分结构图。

图2是对具备以往的积分球的分光测定装置中检测器的配置进行说明的图。

图3是示出PMT检测器、PbS检测器以及InGaAs检测器的波长灵敏度特性的图。

图4是对具备以往的积分球的分光测定装置中的检测器的检测视野进行说明的图。

图5是具备本发明涉及的积分球的分光测定装置的一个实施例的主要部分结构图。

图6是示出将使用本实施例的分光测定装置的情况下的测定段差和使用以往的分光测定装置的情况相比较的结果的图。

图7是对拥有位置调整部的检测器安装部的一个实施例进行说明的图。

图8是对本发明涉及的积分球的变形例进行说明的图。

具体实施方式

以下，参照图5～图8，对具备本发明涉及的积分球的分光测定装置的实施例进行说明。

图5示出了具备本发明涉及的积分球的分光测定装置的一个实施例的主要部分结构。本实施例是将由积分球外部的光源发射的光通过光导入窗2导入并照射至试样4，对来自试样4的漫反射光进行检测的分光测定装置。在本实施例中，也如已经叙述的那样，规定了X轴、Y轴及Z轴，将积分球和Z轴的交点称为极点。

本实施例的分光测定装置中，积分球上设置有光导入窗2、光入射窗3以及3个光检测窗10、11、13。这些光检测窗分别具备第1检测器安装部10b、第2检测器安装部11b、第3检测器安装部13b。光检测窗10、11设置于极点，光检测窗13设置于从极点向靠近试样4的一侧错离了的位置。第1检测器10a、第2检测器11a、第3检测器13a分别安装于第1检测器安装部10b、第2检测器安装部11b、第3检测器安装部13b。

本实施例的分光测定装置中，特征在于，各检测器安装部能够将安装于各个安装部的检测器的朝向自由地变更这一点。本实施例的分光测定装置中，有效利用了该特征，使安装于第1检测器安装部的第1检测器10a的检测视野和安装于第3检测器安装部13b的第3检测器13a的检测视野一致。本实施例中，仅在第3检测器安装部13b中，将第3检测器13a的朝向变更为和以前(图4)不同的方向地进行安装，但也可以通过在第1检测器安装部10b以及第3检测器安装部13b的双方中都变更检测器的朝向地进行安装，从而使安装于两安装部的两个检测器10a、13a的检测视野一致。再者，安装于第2检测器安装部11b的第2检测器11a的检测视野参照图2如上所述，拥有和第1检测器10a同等的检测视野。

如上所述，由于本实施例中使第1检测器10a和第3检测器13a的检测视野一致，因此光从具有同等强度分布的检测视野射入至这些检测器。因此，与以往的分光测定装置中使用配置于极点以外的检测器对来自试样的光强度进行测定的情况相比减轻了测定段差。再者，本实施例中使用了3个检测器，但由于在本发明涉及的积分球中，设置检测器安装部的位置不限定于极点，因此可以任意地变更使用的检测器的数量。

使用本实施例的分光测定装置，确认切换检测器时的测定段差，并与使用以往的分光测定装置进行了比较。在任一分光测定装置中都使用3种检测器(PMT检测器、InGaAs检测器及PbS检测器)，并将检测器的切换波长设为830nm、1650nm。由图6所示的结果可知，当使用本实施例的分光测定装置时，可以大幅地减轻测定段差。

上述实施例中，使用了视角的大小相同的检测器，但也可以使用检测角的大小不同的多个检测器。该情况下，为了使多个检测器的检测视野一致，使用拥有调整检测器位置的位置调整部的检测器安装部。图7示出了拥有位置调整部的检测器安装部14b的一例。图7的(a)示出了与上述实施例同样地安装了检测器14a的情况下的检测角的大小，图7的(b)示出了将检测器14a远离积分球的外表面壁而安装了的情况下的检测角的大小。由图7可知，通过使用位置调整部，使检测器14a靠近或远离积分球的外表面壁，可以变更实际的检测角的大小。由此，在使用检测角的大小不同的多种检测器的情况下，也可以使它们的检测视野一致。

上述实施例均是一个例子，可以按照本发明的宗旨适当地变更。

上述实施例中，举例说明了各安装部可以将安装于该安装部的检测器的朝向自由地变更(可动)的情况，但在使用的多个检测器预先确定了的情况下，也可以做成向使这些检测器的检测视野一致的朝向固定并安装检测器的检测器安装部。

此外，上述实施例中，构成为在极点至少具备1个检测器安装部，但也可以未必在极点具备检测器安装部。例如，也可以如图8所示具备检测器安装部13b、15b，在其上安装检测器13a、15a。

进一步地，上述实施例是从积分球外部的光源通过光导入窗导入并照射试样，检测来自试样的漫反射光的分光测定装置，但也可以在光从积分球外部的光源对试样照射，将透过了该试样的光收入积分球内部来检测的分光测定装置、在积分球内部配置光源的分光测定装置等各种各样结构的分光测定装置中使用本发明涉及的积分球。再者，根据分光测定装置的结构，适当使用不具备光导入窗2的积分球。

符号说明

1…积分球

2…光导入窗

3…光入射窗

4…试样

10、11、12、13、14、15…光检测窗

10a、11a、12a、13a、14a、15a…检测器

10b、11b、12b、13b、14b、15b…检测器安装部。

Claims (4)

1.一种分光测定装置用积分球，其特征在于，具备：

a)积分球主体，其具有使发射自试样的光射入所述积分球主体的内部空间的光入射窗；

b)第1检测器，其被安装在第1光检测窗的外侧所配置的第1检测器安装部上，所述第1光检测窗被设置在所述积分球主体和第二直线的两个交点中的一个交点处，所述第二直线在垂直于第一直线的方向上穿过所述积分球主体的中心，所述第一直线穿过所述光入射窗和所述中心；

c)第2检测器，其被安装在第2光检测窗的外侧所配置的第2检测器安装部上，所述第2光检测窗被设置在所述两个交点中的另一个交点处；以及

d)第3检测器，其被安装在第3光检测窗的外侧所配置的第3检测器安装部上，所述第3光检测窗被设置在所述积分球主体上，所述第3检测器安装部以使得所述第3检测器的由所述第1检测器、所述第2检测器以及所述第3检测器确定的平面上的检测视野的角平分线穿过所述第1光检测窗或所述第2光检测窗的方式配置，

所述第3检测部与所述第1检测部或所述第2检测部的检测视野一致。

2.根据权利要求1所述的分光测定装置用积分球，其特征在于，

所述第3检测器的由所述第1检测器、所述第2检测器以及所述第3检测器确定的平面上的检测视野的角平分线穿过所述第1光检测窗和所述第2光检测窗中距离所述第3光检测窗较远的一个光检测窗。

3.根据权利要求1所述的分光测定装置用积分球，其特征在于，

包括配置于所述积分球主体的外侧的光源；并且

所述积分球主体具备光导入窗，所述光导入窗将来自所述光源的光导入到所述积分球主体的所述内部空间中。

4.一种分光测定装置，其特征在于，

包括根据权利要求1-3中任一项所述的积分球。