CN110462354A - 分光检测器 - Google Patents

Abstract

一种分光检测器，具备:光源；试样池，供试样在内部流通；光传感器；光学系统，将来自所述光源的光引导至所述试样池且将来自所述试样池的光引导至所述光传感器，该光学系统具有分光器，在所述光源与所述试样池之间或者在所述试样池与所述光传感器之间对光进行分光；壳体，一体地具有用于对所述光源进行收容的灯房部与用于至少对所述试样池以及所述光学系统进行收容的光学系统收容部。灯房部与光学系统收容部成为一体而构成壳体，使得热变得更容易从灯房部向光学系统收容部传递，检测器整体达到热平衡为止的时间得以缩短。

Description

分光检测器

技术领域

本发明涉及例如分光光度计或示差折射率检测器等在光学系统中含有分光器的检测器(以下将这样的检测器称为“分光检测器”)，该光学系统将来自光源的光引导至试样池，并且将来自试样池的光引导至光传感器。

背景技术

紫外可视分光光度计或分光荧光光度计、示差折射率检测器等分光检测器利用氘灯或卤素灯等伴随发热进行发光的灯作为光源。在分光检测器，光源储存在被称为灯房的光源储存部件，但是将光向试样池或光传感器引导的含有分光器的光学系统收容在和灯房不同的储存部件(以下称为光学系统收容部)内(参照专利文献1)。

从光源发出的光被导入至光学系统收容部内，由分光器分光并通过光传感器进行检测。在导入至光学系统收容部内的光的光路上配置试样池，通过光传感器对透过在试样池内流动的试样成分的光或从试样成分发出的荧光进行检测，从而对试样成分的吸光度或荧光强度进行测量，由此进行试样成分的鉴定或定量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-048176号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

已知分光检测器的光源的发光强度或构成光学系统的分光器等的各个光学部件的光学特性有温度依存性。因此，从检测器启动到检测器信号稳定为止，需要一定程度的时间。特别是，如果像衍射光栅那样的分光器的温度变动，则搭载在分光器的光学元件的相对位置关系发生变化，由此波长分散角变动，分光性能发生变化。

如上所述，在以往，对光学系统收容部与灯房进行热分离，从而使特别是分光器等光学系统不受来自光源的热的影响。但是，由于在检测器的构成上使光学系统收容部与灯房相邻配置，所以受到来自光源的辐射热的影响等使光学系统收容部与灯房无法完全热分离。因此，灯房的热缓慢地向光学系统收容部一侧传递，灯房与光学系统收容部的整体达到热平衡为止需要很长时间，由此成为检测器信号到稳定为止的时间变长的原因。

本发明目的在于，缩短检测器信号到稳定为止的时间。

用于解决上述技术问题的方案

在以往的分光检测器中，从对来自光源的热对于光学系统的影响进行抑制这一观点出发，在光源与光学系统之间进行热分离已成为技术常识。对此，本发明是基于如下设想完成的：即，有意地使热更容易从光源向光学系统传递，从而使得检测器整体达到热平衡为止的时间缩短。

即，本发明的分光检测器具备:光源；试样池，供试样在内部流通；光传感器；光学系统，将来自所述光源的光引导至所述试样池，并且将来自所述试样池的光引导至所述光传感器，该光学系统具有分光器，该分光器在所述光源与所述试样池之间或者在所述试样池与所述光传感器之间对光进行分光；壳体，所述壳体一体地具有灯房部和光学系统收容部，所述灯房部用于收容所述光源，所述光学系统收容部用于至少收容所述试样池以及所述光学系统。灯房部与光学系统收容部成为一体来构成壳体，从而使热变得更容易从灯房部向光学系统收容部传递，检测器整体达到热平衡为止的时间得以缩短。

优选地，壳体由热传导性材料制成。这样一来，由光源产生的热高效率地向壳体整体传递，检测器整体达到热平衡为止的时间变短。

另外，优选地，还具备冷却机构，用于对壳体的灯房部进行冷却。如果对直接接收来自光源的热的灯房部积极进行冷却，则灯房部与光学系统收容部之间的温度差变小，因此检测器整体达到热平衡为止的时间进一步变短。

上述情况，作为冷却壳体的灯房部的冷却机构的构成，可以考虑各种各样的构成。例如，考虑在灯房部设置冷却用的翅片，对该翅片吹来自风扇的冷却风。但是，也考虑到如果冷却风直接吹到灯房部，则灯房部振动，从而伴随有光源振动，成为检测器信号的噪声的原因。另外，也存在以下问题：如果灯房部具有冷却用的翅片，则壳体的结构复杂化，壳体的制造成本增加。

因此，上述的冷却机构也可以具有热导管，该热导管吸收壳体的灯房部的热并向远离壳体的位置进行输送。这样一来，不再有冷却风直接吹到壳体的灯房部，可以防止由光源的振动而产生的噪声。另外，由于不需要在壳体设置冷却用的翅片，因此可以对壳体的制造成本的增加进行抑制。

在此，热导管是指在真空排气后的金属导管的内侧封入工作液体的导管。热导管可以通过潜热移动进行高效率的热输送，潜热移动是指在一端侧与另一端侧产生温度差时，在高温侧工作液体蒸发变成蒸汽，该蒸汽在低温侧冷凝变成液体。

另外，在本发明的分光检测器中，也可以进一步具备热输送机构，其安装在壳体，将该壳体的灯房部的热向光学系统收容部进行输送。这样一来，可以从灯房部向光学系统收容部进行高效率的热输送，检测器整体的热平衡化所需的时间进一步被缩短。

上述的热传递机构的一例是热导管。

发明效果

在本发明的分光检测器中，灯房部与光学系统收容部成为一体而构成壳体，因此检测器整体达到热平衡为止的时间得以缩短，由此检测器信号到稳定为止所需的时间得以缩短。

另外，和以往一样将灯房部与光学系统收容部分别作为独立装置构成来进行热分离的情况下，灯房部的热容量很小，因此光源容易受到室温变动的影响。对此，在本发明中，通过使灯房部与光学系统收容部成为一体构成一个壳体，而使灯房部与光学系统收容部各自的热容量变大，室温变动对于光源或光学系统的影响变小。

为了对室温变动的影响进行进一步抑制，有时设置加热器或传感器等温度调节机构，但是如果灯房部与光学系统收容部被热分离，则为了对室温变动对各自的影响进行抑制，需要对其分别设置加热器或传感器等。对此，在灯房部与光学系统收容部成为一体的情况下，则不一定需要在灯房部与光学系统收容部分别设置温度调节机构，可以通过1个温度调节机构对灯房部与光学系统收容部进行温度调节。另外，通过使灯房部与光学系统收容部构成1个壳体，构成检测器的部件个数变少，可以实现成本的降低。并且，在将以往需要2组的温度调节机构变成1组的情况下，构成检测器的部件个数进一步变少，可以实现成本的进一步抑制。

附图说明

图1是示出分光检测器(分光光度计)的一实施例的俯视概略构成图。

图2是示出该实施例的壳体的立体图。

图3是示出现有结构与该实施例的结构中由室温变动而造成的对分光器温度的影响的检验结果的图表。

图4A是示出现有结构中灯房温度与分光器温度的时间变化的图表。

图4B是示出该实施例中灯房温度与分光器温度的时间变化的图表。

图5是示出在壳体安装冷却机构的实施例的立体图。

图6是示出分光检测器(分光光度计)的其他实施例的俯视概略构成图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的分光检测器的一实施例进行说明。

如图1所示，该实施例的分光光度计构成为：由例如铝等热传导性材料构成的壳体2内，对光源8、试样池12、光传感器14、反射镜16、18以及衍射光栅20进行收容。

壳体2具备光学系统收容部4与灯房部6。灯房部6设置在光学系统收容部4的上方的位置，在该灯房部6内收容有光源8。光源8是氘灯或卤素灯等。光源8配置为朝向下方向(图中垂直于纸面的方向)发出光。

壳体2的光学系统收容部4内设置有试样池设置部10，在该试样池设置部10设置有试样池12。在光学系统收容部4内的灯房部6的正下方的位置设置有反射镜16，对来自光源8的光进行反射并向试样池12引导。在通过试样池12的光的光路上配置有反射镜18，在反射镜18反射的光的光路上配置有作为分光器的衍射光栅20。入射至衍射光栅20的光按照波长范围进行分光。在对由衍射光栅20分光的各个波长范围的光进行接收的位置配置有由光电二极管阵列构成的光传感器14。反射镜16形成用于将来自光源8的光向试样池12引导的光学系统，反射镜18以及衍射光栅20形成用于将来自试样池12的光向光传感器14引导的光学系统。

由光源8发出的光在反射镜16反射并照射至试样池12。透过试样池12的光在反射镜18反射并向衍射光栅20引导，通过光传感器14对由衍射光栅20分光的各个波长范围的光的强度进行检测。通过对在光传感器14得到的各个波长范围的光的强度进行检测，从而对在试样池12流动的试样成分的吸收波长以及吸光度进行测量，进而进行试样成分的鉴定或定量。

如图2所示，在该实施例中，使光学系统收容部4与灯房部6一体化构成1个壳体2。在现有结构中，灯房作为单体存在，但灯房本身的热容量很小，所以容易受到室温变动的影响。对此，如该实施例所示，如果使光学系统收容部4与灯房部6一体化成为1个壳体2，则作为壳体2整体的热容量变大，和对光学系统收容部与灯房部进行热分离的现有结构相比，变得不容易受到室温变动的影响。

图3是示出现有结构与该实施例的结构中由室温变动而造成的对灯房部6的温度的影响的检验结果。从该图表可知，现有结构即光学系统收容部与灯房热分离的情况下，受到室温变动的影响，灯房的温度有很大的变动，但是在光学系统收容部4与灯房部6一体化的实施例的结构中，灯房部6的温度变动变得比现有结构小。从该验证结果可知，如果使光学系统收容部4与灯房部6一体化，则室温变动对于灯房部6的影响变小。

另外，虽然收容在灯房部6的光源8伴随热进行发光，但由光源8产生的热经由灯房部6向光学系统收容部4高效率地传递，壳体2的整体的热平衡化得以迅速进行。图4A以及图4B示出关于热平衡化的验证结果。

图4A以及图4B是对点亮光源后的灯房温度以及分光器温度的时间变化进行测量的图。如图4A所示，在光学系统收容部与灯房部进行热分离的现有结构中，灯房温度与分光器(光学系统)温度的差很大，从点亮光源到两者的温度稳定为止需要60分钟左右的时间。对此，在光学系统收容部4与灯房部6一体化的实施例的结构中，如图4B所示，灯房温度与分光器(光学系统)温度的差变小，进一步从点亮光源到两者的温度稳定为止所需的时间缩短为30分钟。

从该验证结果可知，通过使光学系统收容部4与灯房部6一体化构成1个壳体2，从而检测器整体的热平衡化所需的时间得以缩短。由此，与现有结构相比，利用该实施例的结构使得检测器信号到稳定为止所需的时间(稳定等待时间)得以缩短。

从图4B的验证结果也可知，如果点亮光源8，则灯房部6的温度变得比光学系统收容部4的温度更高，如果光学系统收容部4与灯房部6的温度差变得更小，则可以对检测器整体的热平衡化所需的时间进行进一步缩短。作为使光学系统收容部4与灯房部6的温度差进一步变小的方法，可以考虑设置用于冷却灯房部6的冷却机构。

图5是示出用于冷却壳体2的灯房部6的冷却机构的一例。该例的冷却机构24是利用热导管26的机构。在热导管26的一端侧安装有传热板28，另一端侧安装有散热翅片30。传热板28以和设置在壳体2的灯房部6附近的平面部22紧贴的方式安装，对安装在热导管26的另一端侧的散热翅片30吹来自风扇32的冷却风。这样一来，灯房部6的热高效率地向热导管26的另一端侧进行输送。此外，作为封入热导管26内的工作液体，可以列举纯水。

作为冷却灯房部6的冷却机构的构成，可以考虑各种各样的构成，通过利用图5这样的热导管26，则不需要对灯房部6直接吹冷却风，可以防止由灯房部6的振动而产生的噪声。此外，图5虽然没有示出，但安装在热导管26的另一端侧的散热翅片30优选配置在和配置有壳体2的空间热隔离的空间。

另外，为了实现检测器整体的热平衡化的迅速化，如图6所示，可以利用热导管34(热输送机构)将灯房部6的热向光学系统收容部4中远离灯房部6的位置积极地进行输送。

在以上说明的实施例中，作为分光检测器对后分光方式的分光光度计进行了说明，但本发明的分光检测器不限于此，前分光方式的分光光度计或示差折射率检测器等，只要是光学系统中含有分光器的检测器，则可以适用于任何检测器。

附图标记说明

2壳体

4光学系统收容部

6灯房部

8光源

10试样池设置部

12试样池

14光传感器

16、18反射镜

20衍射光栅(分光器)

22平面部

24冷却机构

26、34热导管

28传热板

30散热翅片

32风扇。

Claims (6)

1.一种分光检测器，其特征在于，具备:

光源；

试样池，供试样在内部流通；

光传感器；

光学系统，将来自所述光源的光引导至所述试样池，并且将来自所述试样池的光引导至所述光传感器，该光学系统具有分光器，在所述光源与所述试样池之间或者在所述试样池与所述光传感器之间对光进行分光；

壳体，一体地具有用于收容所述光源的灯房部与用于至少收容所述试样池以及所述光学系统的光学系统收容部。

2.如权利要求1所述的分光检测器，其特征在于，

所述壳体由热传导性材料制成。

3.如权利要求1或者2所述的分光检测器，其特征在于，

还具备冷却机构，用于冷却所述壳体的所述灯房部。

4.如权利要求3所述的分光检测器，其特征在于，

所述冷却机构具有热导管，对所述壳体的所述灯房部的热进行吸收并向远离所述壳体的位置进行输送。

5.如权利要求1～4中的任一项所述的分光检测器，其特征在于，

还具备热输送机构，安装在所述壳体，将所述壳体的所述灯房部的热向所述光学系统收容部进行输送。

6.如权利要求5所述的分光检测器，其特征在于，

所述热传递机构为热导管。