CN110494721B - 分光光度计 - Google Patents

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Abstract

本发明的分光光度计中，分光器与PDA的位置关系被设定为，使得在构成PDA的PD中至少对具有200nm～300nm之间的波长的光进行接收的PD的受光面反射的光的反射位置、与该反射光在所述保护板被再次反射并入射至该PDA的受光面时的其入射位置之间的距离为构成所述PDA的1个PD的宽度尺寸以下。

Description

分光光度计
技术领域
本发明涉及分光光度计，使用分光器对来自流动池的光按照波长成分进行分光，使用光电二极管阵列(以下称PDA)对分光后的光按照波长成分进行检测。
背景技术
作为液相色谱仪用的检测器，已知有PDA分光光度计。PDA分光光度计对供含有试样的溶液流通的流动池照射来自光源的光，通过衍射光栅、棱镜等分光器对透过流动池的光或者在流动池反射(或者折射)的光按照波长成分进行分光并引导至PDA。PDA中设置有用于对由分光器分光的各个波长成分的光进行接收的多个光电二极管(以下称为PD)，通过各个PD同时对各波长成分的光进行检测，从而可以对经过流动池的光的波长光谱进行检测(参照专利文献1)。
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
上述分光光度计存在以下问题：由分光器分光后入射至PDA的光的一部分反射，该反射光的一部分在保护PDA的受光面的保护板、分光器等再次反射，从而作为杂散光再次入射至PDA并被检测出。杂散光是指入射至与本来应该检测出该光的PD不同的PD的光。这样的杂散光是造成检测灵敏度降低、直线性恶化的原因。
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于降低由在PDA的受光面反射的光的再次反射而对检测造成的影响。
用于解决上述技术问题的方案
本发明的第1分光光度计是作为液相色谱仪用检测器的分光光度计，具备：光源；流动池，配置在来自所述光源的光的光路上，供试样流通；分光器，对经过所述流动池的光按照波长成分进行分光；PDA，被配置为对入射光的光量进行检测的多个PD向一个方向排列，使得由所述分光器分光后的各个波长成分的光分别入射至所述各个PD的受光面；透光性保护板，对所述PDA的受光面进行保护。该分光光度计的所述分光器与所述PDA之间的位置关系被设定为，使得在构成所述PDA的PD中至少对具有200nm～300nm之间的波长的光进行接收的PD的受光面反射的光的反射位置、与其反射光在所述保护板再次反射并入射至该PDA的所述受光面时的入射位置之间的距离，为构成该PDA的1个PD的宽度尺寸以下或者在该分光光度计的最小光谱分辨率以下。
即，本发明的第1分光光度计被设计为，在液相色谱仪最为常用的200nm～300nm之间的波长范围内杂散光量变得最少。在使用PDA的一般的分光光度计中，设计为可以在广泛的波长范围(例如190nm～800nm)内高精度地进行检测。但是，在这样设计的分光光度计中，在液相色谱仪最为常用的200nm～300nm的波长范围内，无法充分地排除在保护板再次反射的光造成的杂散光的影响。若杂散光量较多，则例如试样成分的吸光度变大时入射至PDA的杂散光比例会变大，检测精度(直线性)下降。结果，存在光谱形状变形，根据情况不同峰波长也改变的问题。
在本发明的第1分光光度计中，设计为在液相色谱仪最为常用的200nm～300nm之间的波长范围内，在PDA的受光面的反射位置(第1次的入射位置)与在该反射光的再次入射位置(第2次的入射位置)之间的偏移宽度为1个PD的宽度尺寸以下或在该分光光度计的最小光谱分辨率以下，因此在该波长范围内光相对于PDA的第1次与第2次的入射位置变得容易位于用于对相同波长范围的光进行检测的PD的范围内，在该波长范围内的杂散光量变少。
入射至PDA的受光面的光的入射角越大，在PDA的受光面的光的反射角也变得越大，第1次的入射位置与第2次的入射位置的偏移宽度也变大。因此，在本发明的第1分光光度计的优选的实施方式中，所述分光器与所述PDA的位置关系被设定为，使由所述分光器分光后的光中具有200nm～300nm之间的规定的波长的光相对于所述一个方向(PD的排列方向)正交(入射角成为0°)。这样一来，入射至用于对200nm～300nm之间的光进行检测的PD的光的入射角变小。
上述规定波长是指例如约250nm。约250nm是指250nm附近的意思，是表示200nm～300nm的波长范围的中央附近的波长。
另外，在PDA的受光面反射后到达分光器，在分光器再次反射并再次入射至PDA的光也会成为杂散光，因此，通过抑制在分光器的再次反射，也可以实现杂散光的降低。因此，在本发明的第1分光光度计中，除了上述构成之外，所述分光器与所述PDA的位置关系优选被设定为，使由所述分光器分光后的光的光轴相对于和PDA的受光面的平面内的所述一个方向(PD的排列方向)正交的方向倾斜(入射角不为0°)，以使在PDA的受光面反射的光偏离分光器。这样一来，在PDA的受光面反射的光在分光器再次反射并再次入射至PDA的情况得以抑制，可以减少杂散光。
在本发明的第1分光光度计的进一步优选的实施方式中，在PDA的受光面、保护板的PDA侧表面、以及保护板的与PDA相反一侧的表面中的至少1个面，设置减少反射率的反射防止膜。如果在PDA的受光面设置反射防止膜，则在PDA的受光面反射的光的量得以减少，因此再次入射至PDA的光也减少，使杂散光减少。如果在保护板的PDA侧表面、PDA相反侧表面设置反射防止膜，则在PDA反射的光中在保护板再次反射的光的比例减少，因此再次入射至PDA的光也减少，杂散光减少。
本发明的第2分光光度计，作为液相色谱仪用检测器的分光光度计，具有和上述本发明的第1分光光度计同样的基本构成，分光器与PDA的位置关系被设定为，使由分光器分光后的光的光轴相对于和PDA的受光面的平面内的所述一个方向(PD的排列方向)正交的方向倾斜(入射角不为0°)，以使在PDA的受光面反射的光偏离分光器，。
另外，在入射至分光器的光的光路上设置有入口狭缝时，例如在分光器产生的-1级光这样的光在入口狭缝反射并向分光器返回时，存在该光作为杂散光入射至PDA的问题。因此，在本发明的分光光度计中，入口狭缝与分光器的位置关系优选被设定为，使在入口狭缝反射的来自分光器的光偏离该分光器。
发明效果
本发明的第1分光光度计被设计为，在液相色谱仪最为常用的200nm～300nm之间的波长范围内，相对于PDA的受光面的第1次入射位置与由该再反射光入射的第2次入射位置之间的偏移宽度在1个PD的宽度尺寸以下或在该分光光度计的最小光谱分辨率以下，因此在该波长范围内，相对于PDA的第1次与第2次光的入射位置变得容易落在用于对相同波长区域的光进行检测的PD的范围内，使杂散光量降低。这样一来，相比以往的分光光度计，可以使在液相色谱仪最为常用的200nm～300nm之间的波长范围中的检测精度提高。
在本发明的第2分光光度计中，分光器与PDA的位置关系被设定为，使得由分光器所分光的光的光轴相对于与PDA的受光面的平面内的PD的排列方向正交的方向具有角度，从而使在PDA的受光面反射的光从分光器偏离，因此在PDA的受光面反射的光在分光器再次反射并再入射至PDA的情况得以抑制，使杂散光减少。由此，检测精度提高。
同样，在入射至分光器的光的光路上设置有入口狭缝的情况下，由于入口狭缝与分光器的位置关系被设定为，使在狭缝反射的来自分光器的光偏离分光器，因此在入口狭缝的反射光在分光器再次反射并再入射至PDA的情况得以抑制，使杂散光减少。由此，检测精度提高。
附图说明
图1是示出分光光度计的一实施例的构成图。
图2是示出该实施例的PD排列方向(X轴方向)上的分光器与PDA的位置关系的图。
图3是示出该实施例的入射至PDA并在受光面反射的光的动作的一例的概念图。
图4A是在该实施例的PDA的受光面设置了反射防止膜的图。
图4B是在该实施例的保护PDA的保护板的两面设置了反射防止膜的图。
图5是示出与PD排列方向正交的方向(Y轴方向)上的分光器与PDA的优选位置关系的一例的图。
图6是用于对以PDA为基准的X轴方向与Y轴方向的定义进行说明的图。
图7是示出相对于分光器的狭缝的优选配置方向的一例的图。
图8是示出由减少了杂散光的实施例而对直线性的改善效果的验证结果的图表。
图9A是使用以往例的装置构成进行吸光度测量时的在各个吸光度的峰波形的一例。
图9B是使用实施例的装置构成进行吸光度测量时的在各个吸光度的峰波形的一例。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的作为液相色谱仪用检测器的分光光度计的一实施例进行说明。
首先，使用图1的概略构成图对分光光度计的一实施例的构成进行说明。
该实施例的分光光度计具备：光源2、聚光透镜4、流动池6、反射镜8、入口狭缝10、分光器12以及光电二极管阵列(以下称为PDA)14。
在由光源2发出的光的光路上，配置有聚光透镜4以及流动池6，来自光源2的光经由聚光透镜4向流动池6进行照射。使经过液相色谱仪的分离柱的溶液在流动池6内流动。
反射镜8被配置为对透过流动池6的光进行反射并向入口狭缝10侧引导，从而将经过入口狭缝10的光引导至衍射光栅等分光器12。被引导至分光器12的光被分光成各波长成分的光，从而入射至由多个光电二极管(以下称为PD)排列构成的PDA14的各PD。
在此，在本说明书中，如图6所示，将与PDA14的受光面相同的平面中的PD排列方向相平行的方向定义为X轴方向，将与该平面中的X轴方向正交的方向定义为Y轴方向。图6是PDA14的受光面的俯视图。
如图2所示，PDA14在具有开口面的PDA壳体18中、以受光面朝向PDA壳体18的开口面侧的方式被固定。PDA壳体18的开口面由透明的保护板16封闭，PDA14的受光面由保护板16保护。像这样，PDA14与保护板16作为1个封装而构成。这样的PDA封装构成是一般常用的。
由于在PDA14的受光面侧配置有保护板16，因此存在以下问题：在PDA14的受光面反射的光的一部分在保护板16再次反射并向PDA14侧返回，并再入射至用于检测与该光的波长不同的波长的PD，从而成为杂散光。
该实施例的分光光度计被设计为，在液相色谱仪最为频繁使用的200nm～300nm之间的波长范围内由在保护板16的再反射而产生的杂散光的影响变成最小。具体而言，分光器12与PDA14的位置关系被设定为，在由分光器12所分光的各个波长成分的光中，使250nm附近的波长成分的光的光轴相对于X轴方向(PD排列方向)正交。即，如图2所示，分光器12与PDA14的位置关系被设定为，将纸面的左右方向设为X轴方向(PD排列方向)时，使250nm附近的波长成分的光成为竖直方向并相对于PDA14垂直入射。
通过设计为使250nm附近的波长成分的光相对于PDA14的受光面垂直入射，如图3所示，入射至用于对200nm～300nm的波长范围的光进行检测的PD的光的相对于X轴方向的入射角变小。结果，在200nm～300nm的波长范围内，在PDA14的受光面的光的反射角变得非常小，能够使相对于PDA14的第1次(反射前)的光的入射位置与在保护板16再反射后的第2次的入射位置的距离在PDA14的分辨率、即在1个PD的X轴方向的宽度尺寸以下或在该分光光度计的最小光谱分辨率以下。由此，如该图的箭头所示，在200nm～300nm的波长范围内，在PDA14的受光面反射并在保护板16再次反射的光向该光原本应该入射的PD返回的概率上升，杂散光减少。
在以往的构成中，并没有设计为使得如该实施例所示的在200nm～300nm的波长范围内杂散光变得最少，而是使光相对于接收较长波长侧的光的PD垂直入射。因此，光相对于接收200nm～300nm的波长的光的PD的入射角变大，反射角也变大，在保护板16再反射的光入射至和原本应该入射的PD不同的PD，从而成为杂散光。
例如，在光相对于与800nm的波长对应的PD垂直入射的情况下，在与250nm的波长对应的PD中光以约16度的入射角进行入射。结果，若在与250nm的波长对应的PD的受光面反射的光在保护板16再反射，则再入射至从第1次入射位置偏移约0.56mm的距离的位置处的短波长侧的PD。
相对于此，若设计为光相对于与250nm的波长对应的PD垂直入射，则光相对于与200nm和300nm各自的波长对应的PD的入射角约为1度，即使在这些PD的受光面反射的光在保护板16再反射并再入射至PDA14，第1次的入射位置与第2次的再入射位置之间的距离也约为1nm。这是一个比PDA14的一个PD元件的宽度尺寸或者该分光光度计的最小光谱分辨率(例如，约1.4nm)更小的数值，表示第1次入射位置与第2次入射位置落入在同一带宽内。
图8、图9A以及图9B示出了由于该实施例使杂散光减少而对检测精度的影响的验证结果。图8的纵轴为吸光度的实测值(AU)，横轴为吸光度的理论值(AU)。在图8的图表中，可以说吸光度的实测值越接近理论值，则图表形状变得越接近直线，测量精度越高。
如图8所示，将在保护板16的再反射而造成的杂散光的影响未考虑在内的以往例中，由于吸光度越高则杂散光的影响越大，因此实测值逐渐从理论值偏离，直线性恶化。对此，使在保护板16的再反射而造成的杂散光的影响降低后的实施例中，即使吸光度变高实测值也示出了和理论值接近的值，和以往例相比直线性得以维持。
另外，如图9A所示，将由在保护板16的再反射而造成的杂散光的影响不考虑在内的以往例中，吸光度越高则峰波形越紊乱，但是如图9B所示，通过实施例的构成而实现杂散光的减少，从而即使吸光度变高，也看不到峰波形的紊乱。
由此，通过上述实施例的构成而实现在200nm～300nm的波长范围内的杂散光成分的减少，从而可以实现在该波长范围内的检测精度的提高，可以使分光光度计更加适合液相色谱仪用检测器。
另外，为进一步实现杂散光的减少，如图4所示，可以在PDA14的受光面设置降低反射率的，例如AR镀膜等反射防止膜20。这样一来，在PDA14的受光面反射的光量得以减少，因此在保护板16再反射后再入射至PDA14的光量得以减少，使杂散光减少。另外，如图4B所示，在保护板16的PDA14侧的表面与和PDA14相反侧的一面，例如也可以设置AR镀膜等反射防止膜22、24。由此，在保护板16再反射的光量得以减少，由此使杂散光减少。
此外，在图4B中，在保护板16的两面设置有反射防止膜22、24，但是也可以仅设置在任一个表面。另外，在PDA14的受光面设置有反射防止膜20的同时，也可以在保护板16的两面或者任一个表面设置反射防止膜22以及/或者24。
以上说明的构成，是用于实现杂散光的减少的构成，该杂散光由在保护PDA14的保护板16的再反射而造成，但是成为入射至PDA14的杂散光的原因不仅仅是保护板16。本发明人发现，在PDA14的受光面或保护板16的表面使光向分光器12侧反射，由分光器12分光后再入射至PDA14从而成为杂散光。
在以往的分光光度计中，一般配置为使PDA14的受光面的Y轴方向(PD排列方向)与来自分光器12的光的光轴正交，但是在这样的结构中，在PDA14或保护板16的表面反射的光向分光器12侧返回，从而成为杂散光产生的原因。
因此，如图5所示，使PDA14的Y轴方向相对于来自分光器12的光的光轴倾斜，使得在PDA14的受光面或保护板16反射的光偏离分光器12。通过该构成，可以减少入射至PDA14的杂散光的光量。
并且，本发明人还发现，由分光器12产生的-1级光这样的光向入口狭缝10侧返回并被反射，然后再次入射至分光器12，被分光并入射至PDA14成为杂散光。因此，如图7所示，对入口狭缝10与分光器12的位置关系进行调整，使得从分光器12向入口狭缝10返回并在入口狭缝10反射的光不再向分光器12返回。由此，可以减少入射至PDA14的杂散光的光量。
如上述图5或图7那样的构成可以在实施了用于减少由在保护板16的再反射而造成的杂散光的、图2到图4B的构成的基础上附加性地实施，也可以不实施图2到图4B的构成而单独实施。本发明人确认到，通过单独实施图5以及图7的构成，入射至PDA14的杂散光从0.23％减少至0.04％，由此测量结果的直线性提高。
附图标记说明
2 光源
4 聚光透镜
6 流动池
8 反射镜
10 入口狭缝
12 分光器
14 光电二极管阵列(PDA)
16 保护板
18 PDA壳体
20、22、24 反射防止膜。

Claims (8)

1.一种作为液相色谱仪用检测器的分光光度计，该分光光度计具备：
光源；
流动池，配置在来自所述光源的光的光路上，供试样流动；
分光器，对经过所述流动池的光按照波长成分进行分光；
光电二极管阵列，被配置为对入射光的光量进行检测的多个光电二极管向一个方向排列，使得由所述分光器分光后的各个波长成分的光分别入射至所述各个光电二极管的受光面；
透光性保护板，对所述光电二极管阵列的受光面进行保护，
其特征在于，
所述分光器与所述光电二极管阵列的位置关系被设定为，在构成所述光电二极管阵列的所述光电二极管中至少对具有200nm～300nm之间的波长的光进行接收的所述光电二极管的受光面反射的光的反射位置、与该反射光在所述保护板再次反射并入射至该光电二极管阵列的所述受光面时的入射位置之间的距离，为构成该光电二极管阵列的1个光电二极管的宽度尺寸以下或者该分光光度计的最小光谱分辨率以下。
2.如权利要求1所述的分光光度计，其特征在于，
所述分光器与所述光电二极管阵列的位置关系被设定为，使由所述分光器分光后的光中具有200nm～300nm之间的规定的波长的光的光轴相对于所述一个方向正交。
3.如权利要求2所述的分光光度计，其特征在于，
所述规定的波长为250nm。
4.如权利要求1所述的分光光度计，其特征在于，
所述分光器与所述光电二极管阵列的位置关系被设定为，使得由所述分光器分光后的光的光轴相对于和所述光电二极管阵列的受光面的平面内的所述一个方向正交的方向倾斜，从而使在所述光电二极管阵列的所述受光面反射的光偏离所述分光器。
5.如权利要求1所述的分光光度计，其特征在于，
在所述光电二极管的所述受光面、所述保护板的所述光电二极管侧表面以及所述保护板的与所述光电二极管相反侧的表面中的至少1个面，设置有降低反射率的反射防止膜。
6.如权利要求1～5的任一项所述的分光光度计，其特征在于，
还具备入口狭缝，设置在向所述分光器入射的光的光路上，
所述入口狭缝与所述分光器的位置关系被设定为，使得在所述入口狭缝被反射的来自所述分光器的光偏离所述分光器。
7.一种作为液相色谱仪用检测器的分光光度计，该分光光度计具备：
光源；
流动池，配置在来自所述光源的光的光路上，供试样流动；
分光器，对经过所述流动池的光按照波长成分进行分光；
光电二极管阵列，被配置为对入射光的光量进行检测的多个光电二极管向一个方向排列，使得由所述分光器分光后的各个波长成分的光分别入射至所述各个光电二极管的受光面；
透光性保护板，对所述光电二极管阵列的受光面进行保护，
其特征在于，
所述分光器与所述光电二极管阵列的位置关系被设定为，使由所述分光器分光后的光中具有200nm～300nm之间的规定的波长的光的光轴相对于所述一个方向正交。
8.如权利要求7所述的分光光度计，其特征在于，
还具备入口狭缝，设置在向所述分光器入射的光的光路上，
所述入口狭缝与所述分光器的位置关系被设定为，使得在所述入口狭缝被反射的来自所述分光器的光偏离所述分光器。
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