CN113218882A - 测定装置、测定方法及生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种测定装置、测定方法及生成方法，用简易的构成高精度地测定溶解于水溶液等各种溶液中的溶质或混合气体中的各气体等测定对象的浓度。本申请的测定系统(1)具有：光源装置(2)，其具有能够发射与浓度的测定对象对应的特定波长的发光元件(21)；分光装置(4)，其对经由测定对象接收到的光进行分光；正向电压测定电路(26)，其测定发光元件(21)所具有的正向电压；以及浓度测定部(53)，其根据预先获取的表示发光元件(21)的正向电压与发光元件(21)发射的特定波长的光的发光强度之间的关系性的对应信息、由正向电压测定电路(26)测定的正向电压、以及由分光装置(4)分光得到的特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。

Description

测定装置、测定方法及生成方法
技术领域
本发明涉及测定溶液和气体的浓度的测定装置、测定方法以及在测定溶液和气体的浓度时使用的信息的生成方法。
背景技术
以往，已知有使用光来测定半导体的蚀刻液或清洗液这样的水溶液的浓度的技术。作为这样的技术的一例，已知有将发光二极管发射的光照射到水溶液中，根据发光二极管发射的光的强度和经由水溶液接收的光的强度测定水溶液的浓度的技术。另外，为了使发光二极管发射的光的强度恒定，已知有基于周边温度来修正流过发光二极管的电流的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平1-47936号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在上述的现有技术中，有时不能说是以简易的构成高精度地测定水溶液的浓度。
例如，在基于周边温度控制流过发光二极管的电流的情况下，周边温度越上升，使流过的电流越大，因此会缩短发光二极管的寿命。
另外，由于周边温度与发光二极管发射的光的强度的相关性按每个个体而不同，所以每次更换发光二极管时，需要重新测定相关性的工夫。例如，为了使设置有发光二极管的浓度测定装置整体的温度稳定，需要较多的时间。进而，在洁净室等难以使周边温度变化的场所配置浓度测定装置的情况下，不能使周边温度变化，难以获取相关性。
另外，通过与上述现有技术同样的构成，除了水溶液的浓度以外，还可以考虑测定溶解有各种溶质的溶液或混合气体中的各气体的浓度的方式。但是，在上述的现有技术中，不能说能够以简易的构成高精度地测定各种溶液中的溶质或气体的浓度。
本申请是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于，以简易的构成高精度地测定溶解在水溶液等各种溶液中的溶质或混合气体中的各气体等的浓度。
解决问题的技术手段
本申请的测定装置具有：光源部，其具有能够发射与浓度的测定对象对应的特定波长的发光元件；分光部，其对经由测定对象接收到的光进行分光；测定部，其测定发光元件所具有的正向电压；以及浓度测定部，其根据预先获取的表示发光元件的正向电压与发光元件发射的特定波长的光的发光强度之间的关系性的对应信息、由测定部测定的正向电压、以及由分光部分光得到的特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。
另外，在上述测定装置中，浓度测定部也可以基于对应信息，根据由测定部测定的正向电压推定发光元件发射的光的强度，并基于推定的光的强度和由分光部分光得到的特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。
另外，在上述测定装置中，分光部也可以具有法布里-珀罗型的分光器。
此外，上述测定装置还可以具有：电源部，其一边使电流值变化一边使电流流过发光元件；以及生成部，其使用在通过电源部使电流流过发光元件时测定部所测定的正向电压、和在通过电源部使电流流过发光元件时由分光部分光得到的特定波长的光的强度，生成对应信息，浓度测定部基于生成部所生成的对应信息，测定测定对象的浓度。
另外，在上述测定装置中，也可以是，在测定装置所具备的按钮被按下的情况下，电源部一边使电流值变化一边使电流流过所述发光元件，在测定装置所具备的按钮被按下的情况下，生成部使用测定部测定的正向电压和由分光部分光得到的所述特定波长的光的强度，生成所述对应信息。
另外，上述测定装置还可以具有确定部，该确定部根据关系性信息，确定与在测定装置的设置位置中能够设想的温度对应的正向电压的范围，电源部使流过发光元件的电流的电流值变化，以产生由确定部确定的范围的正向电压，所述关系性信息表示对规定的发光元件预先确定的关系性、即该规定的发光元件的周围温度与该规定的发光元件的正向电压之间的关系性。
另外，在上述测定装置中，光源部也可以具有能够发射多个特定波长的发光元件，分光部分别对经由测定对象接收到的光中的各特定波长进行分光，浓度测定部基于对每个特定波长预先获取的表示正向电压与发光强度的关系性的多个对应信息、由测定部测定的正向电压、以及由分光部分光得到的各特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。
此外，在上述测定装置中，光源部也可以在使发光元件点亮的情况下，向该发光元件供给规定值的电流，测定部使用比规定值低的值的电流，测定发光元件的正向电压。
另外，在上述测定装置中，光源部也可以使发光元件断续地点亮。
另外，本申请的供生成装置执行的生成方法包括：测定工序，对于在基于发光元件发射的特定波长的光的强度和经由测定对象接收到的特定波长的光的强度来测定测定对象的浓度的测定装置中设置的发光元件，一边改变电流值一边测定流过电流时的正向电压；以及生成工序，生成对应信息，该对应信息表示在流过规定的电流值的电流时发光元件发射的特定波长的光的强度与在流过该规定的电流值的电流时由测定工序测定的正向电压之间的关系性。
另外，在上述生成方法中，测定工序也可以是分别测定一边使电流值变化一边使电流流过串联连接的多个发光元件时的各发光元件的正向电压的工序，生成工序是基于各发光元件的正向电压和各发光元件发射的特定波长的光的强度，针对每个发光元件生成对应信息的工序。
发明的效果
根据上述的测定装置，经由测定对象接收包含与浓度的测定对象对应的特定波长的光，通过各种分光部对接收到的光进行分光。另外，测定装置测定发光元件的正向电压。然后，测定装置基于预先获取的表示发光元件的正向电压与发光元件发射的特定波长的光的发光强度的关系性的对应信息、由测定部测定的正向电压、由分光部分光得到的特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。
例如，测定装置基于对应信息和正向电压，推定发光元件发出的特定波长的光的强度，根据推定的光的强度和经由测定对象接收的特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。其结果，测定装置即使不使用发光元件的温度，也能够推定发光元件发射的光的强度，根据推定的光的强度和经由测定对象接收的特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。因此，测定装置能够以简易的构成高精度地推定测定对象的浓度。
附图说明
图1是说明实施方式中的测定方法的图。
图2是表示实施方式的发光元件的周边温度与正向电压之间的相关性的一例的图。
图3是表示实施方式的发光元件的出射光的强度与正向电压之间的相关性的一例的图。
图4是表示实施方式中的测定系统的概要的图。
图5是表示实施方式的测定系统的功能构成的一例的图。
图6是表示实施方式的测定系统生成对应信息时的动作定时的一例的流程图。
图7是表示实施方式的测定系统使用对应信息测定浓度时的动作定时的一例的流程图。
图8是表示在实施方式的光源中流过变电流的构成的变化的第1图。
图9是表示在实施方式的光源中流过变电流的构成的变化的第2图。
具体实施方式
接着，参照附图对实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，对各实施方式中共同的构成要素标注相同的参照符号，省略重复的说明。另外，在以下的说明中，对测定装置执行的浓度的测定方法的原理进行说明，之后，对使用LED等发光元件的正向电压，使浓度的测定精度进一步提高的处理进行说明。
[测定方法的原理]
已知有使用盐酸、硝酸、磷酸、氢氧化铵、过氧化氢等的水溶液作为半导体的清洗液或蚀刻液，基于水溶液的吸光度来测定水溶液的浓度的技术。简单地说，将光照射到水溶液中，对该透过的光以2个以上的光的波长进行分光，测定光强度，由此计算浓度。更具体而言，根据光源发射的光的强度和从透过的光分光的光的强度，算出水溶液的吸光度，基于算出的吸光度，进行浓度的计算。
作为在这样的浓度测定中使用的光源，使用钨灯等卤素灯，但由于卤素灯的寿命短，所以更换麻烦。另外，卤素灯发射的每个光谱的光强度分布会由于经年劣化等而逐渐变化，吸光度的计算精度会降低。因此，需要在短时间内重新获取卤素灯发射的光的光谱作为基准(基线)。
另一方面，在使用LED(Light Emitting Diode)作为光源的情况下，与卤素灯相比寿命长，因此能够削减更换的工夫。但是，即使光源使用LED，也需要与钨灯同样地获取基线。另外，由于LED发射的光的波长区域狭窄，因此浓度的测定对象受到限制。
这里，在预先知道溶解在水溶液中的溶质是什么的情况下，只要发射包含认为适于溶质的浓度测定的波长(特征性地出现吸光度现象的波长。以下记载为“特定波长”。)的光的波段的光，将经由水溶液接收到的光分光为特定波长的光，就可以高精度地实现溶质的浓度测定。着眼于这一点，想到了通过使用小型且廉价、但可分光的波长区域比较窄的法布里-珀罗型的分光器，将接收到的光分光为特定波长的光，从而能够解决问题。另外，想到了通过选定对溶质具有最佳特性的LED作为光源，能够消除对钨灯那样的具有必要以上的宽波长频带的光源的需求。
以下，使用图1对实施方式中的测定方法进行说明。图1是说明实施方式中的测定方法的图。在图1所示的例子中，概念性地示出了测定溶解于水溶液等液体的样品中的溶质的浓度的测定系统1的构成。
例如，测定系统1具有光源装置2、流通池3、分光装置4和测定装置5。
光源装置2是能够投射光的光源装置，例如通过LED等光源来实现。例如，光源装置2按照测定装置5的控制，发射包含规定的特定波长的光。这样，由光源装置2发射的光沿着光路OP经由流通池3向分光装置4传递。
在此，光源装置2只要具有能够发射包含与一个或同时测定浓度的溶质的每一个对应的特定波长的波段的光的光源即可。即，光源装置2只要具有能够在测定对象的测定中以必要充分的强度(例如照度)发射与测定对象对应的特定波长的光的光源即可。例如，光源装置2可以通过半值宽度为100纳米左右的LED来实现，在溶质为氨和过氧化氢的情况下，只要是至少能够以充分的强度输出1500纳米至1600纳米的波段的光的光源即可。
举一例，光源装置2使用具有1550纳米左右的中心波长、半值宽度为100纳米左右的LED等发光元件21来发射光即可。另外，光源装置2将分光装置4能够分光并取入的波长的光作为特定波长，只要能够发射包含这样的特定波长的波长宽度的光即可。换言之，光源装置2以预先设定的目标精度，将能够实现测定对象的吸光度(进而，浓度)的测定的波长作为特定波长，使用发射与特定波长一致的波长宽度的光的LED等来发射光即可。
流通池3由对光源装置2发射的光透明的材料(例如石英玻璃等)构成，能够使水溶液等样品在内部流动。另外，流通池3也可以通过试管或池等来实现。另外，流通池3不需要整体为透明的材料，只要从光源装置2发射的光所入射的入射部分和将入射的光经由样品发射的发射部分透明即可。
分光装置4是从经由流通池3接收的光中对特定波长的光进行分光，测定分光得到的光的强度的装置，例如，通过法布里-珀罗干涉仪(Fabry Perot Interferometer)和测定由法布里-珀罗干涉仪分光得到的光的强度的受光元件来实现。
例如，分光装置4具有法布里-珀罗分光用可调滤光器41和受光元件42。法布里-珀罗分光用可调滤光器41是能够改变可透过的光的波长的法布里-珀罗干涉仪(Fabry PerotInterferometer)，具有平行配置的两个半透镜。例如，法布里-珀罗分光用可调滤光器41具有设置在光源装置2侧的半透镜即上部反射镜UM和配置在受光元件42侧的半透镜即下部反射镜DM。并且，法布里-珀罗分光用可调滤光器41通过控制上部反射镜UM与下部反射镜DM之间的间隔，从经由流通池3接收的光中使和上部反射镜UM与下部反射镜DM之间的间隔对应的波长的光透过。例如，法布里-珀罗分光用可调滤光器41按照来自测定装置5的控制，从经由样品接收的光中使与溶质对应的特定波长的光透过。
受光元件42是在接收由法布里-珀罗分光用可调滤光器41透过的光时测量所接收的光的强度的元件，例如由诸如光电二极管的光电元件等实现。例如，受光元件42在接收透过的光时，生成表示所接收的光的强度的电信号，将生成的电信号向测定装置5传递。
测定装置5基于分光装置4接收的光的强度，测定样品中含有的溶质的浓度。例如，测定装置5将在流通池3内没有样品的状态下受光元件42接收的光的强度、即光源装置2发射的特定波长的光的强度测定为I0，将在流通池3内有样品的状态下分光装置4接收的光的强度测定为I1。然后，测定装置5使用以下的式(1)，算出特定波长下的样品的吸光度A，并基于算出的吸光度A，测定样品中含有的溶质的浓度。
[式1]
A＝-log(Il/I0)…(1)
另外，测定装置5也可以算出在流通池3内仅有溶质未溶解的规定溶剂的状态下分光装置4接收的光的强度与在流通池3内有溶质溶解于规定溶剂而得的溶液的状态下分光装置4接收的光的强度的比率的对数，将使算出的对数的符号逆转后的值作为溶质对溶剂的吸光度而算出。
[关于浓度的测定方法的一例]
以下，对基于样品的吸光度测定样品中含有的溶质的浓度的处理的一例进行说明。另外，在以下的说明中，对以氨(NH3)和过氧化氢(H2O2)的水溶液为样品的例子进行说明，但实施方式不限于此。测定装置5可以根据含有任意溶质的样品的吸光度算出溶质的浓度。例如，测定装置5也可以取样品的透射光的强度相对于仅成为溶质的水的透射光的强度的比例的对数，将使符号反转后的值作为样品的吸光度。
例如，氨在1530纳米附近具有吸光度的峰，过氧化氢水溶液在1500纳米至1850纳米之间具有平缓的峰。因此，认为作为溶解有氨和过氧化氢的水溶液的样品的吸收光谱在氨水溶液的吸光度的峰附近和过氧化氢水溶液的吸光度的峰附近这两处具有峰。
在此，测定装置5选择2个特定波长，根据所选择的特定波长下的样品的吸光度，分别测定氨和过氧化氢的浓度。例如，测定装置5以难以受到药液影响的1500纳米为基准，将1530纳米和1600纳米附近的波长的光作为特定波长。更具体而言，测定装置5针对样品中含有的每种溶质，选择出现溶质的吸光度的峰的波长作为特定波长。然后，测定装置5测定所选择的特定波长下的样品的吸光度，根据测定出的吸光度，算出样品中含有的各溶质的浓度。
例如，将氨水溶液的吸收峰附近的波长设为特定波长λ1，将过氧化氢水溶液的吸收峰附近的波长设为特定波长λ2，将氨的浓度设为[NH3]，将过氧化氢的浓度设为[H2O2]。在此，根据朗伯-比尔定律，如果光路长度一定，则样品的吸光度与样品中含有的溶质的浓度成比例，因此如果将特定波长λ1下的样品的吸光度设为A1，将特定波长λ2下的样品的吸光度设为A2，则得到以下的式(2)和(3)。另外，式(2)的系数a是特定波长λ1下的氨的吸光系数，式(2)的系数b是特定波长λ1下的过氧化氢的吸光系数。另外，式(3)的系数c是特定波长λ2下的氨的吸光系数，式(3)的系数d是特定波长λ2下的过氧化氢的吸光系数。
[式2]
A1＝a[NH3]+b[H2O2]…(2)
[式3]
A2＝c[NH3]+d[H2O2]…(3)
这里，如果将式(2)、式(3)变形为一个矩阵式，则能够得到以下的式(4)。这里，式(4)所示的P如式(5)所示，是吸光系数的矩阵。另外，在以下的说明中，有时将P记载为系数矩阵。
[式4]
Figure BDA0002926169840000091
[式5]
Figure BDA0002926169840000092
因此，测定装置5可以根据特定波长λ1下的样品的吸光度A1和特定波长λ2下的样品的吸光度A2，通过下式(6)求出氨的浓度[NH3]和过氧化氢的浓度[H2O2]。
[式6]
Figure BDA0002926169840000093
[关于使用正向电压提高测定精度的处理原理]
如上所述，测定装置5使用光源装置2发射的光中特定波长的光的强度和分光装置4分光得到的特定波长的光的强度，算出样品所具有的吸光度，并根据算出的吸光度推定样品的浓度。但是，LED等半导体元件光源的发射的光的光谱会根据温度而变化。
例如，发光元件发射的光的强度会随着发光元件的温度变高而降低。另外，在发光元件发射的光中，强度最高的波长(成为峰的波长)会随着发光元件的温度变高而向长波长侧迁移。这样，由于发光元件发射的光的强度会随着发光元件的温度随环境温度的变化而变化，所以浓度的推定精度有可能会降低。
为了修正像这样的由温度变化引起的从发光元件发射的光的强度的变化，在使流过发光元件的电流值变化的情况下，必须伴随周围温度的上升而流过更大的电流，从而会导致发光元件的寿命缩短。另外，发光元件自身及其周边的温度(以下统称为“周边温度”。)与从发光元件发射的光的强度的相关性因每个发光元件而不同，因此需要对每个发光元件预先测定相关性。但是，改变周围温度需要花费很多时间和工夫。并且，根据测定装置5的设置场所，也存在难以使周边温度变化的情况。
另一方面，发光元件具有流过一定电流时的正向电压(Vf)随周围温度而变动的特性。换言之，发光元件具有当电流(正向电流)从阳极流向阴极时仅正向电压下降的特性，这样的正向电压会根据周围温度而变化。另外，如上所述，发光元件发射的光的强度与周围温度之间存在相关性。因此，发光元件发射的光的强度与发光元件的正向电压之间存在相关性。
因此，测定装置5在浓度测定之前，对设置在浓度测定系统中的光源装置2的发光元件，一边改变电流值一边测定流过电流时的正向电压。然后，测定装置5生成对应信息，该对应信息表示在流过规定的电流值的电流时发光元件发射的特定波长的光的强度与在流过规定的电流值的电流时由测定工序测定的正向电压的关系性。
另外，测定装置5使光源装置2所具有的发光元件点亮，使特定波长的光从经由测定对象接收到的光中分光，并且测定发光元件所具有的正向电压。然后，测定装置5基于预先生成的对应信息、测定的正向电压、特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。例如，测定装置5根据对应信息推定与测定的正向电压对应的光的强度，作为发光元件发射的光的强度。然后，测定装置5基于推定的光的强度和分光得到的特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。例如，测定装置5推定发光元件发射的特定波长的光的强度，基于推定的光的强度和分光得到的特定波长的光的强度，算出测定对象的吸光度。然后，测定装置5基于算出的吸光度，测定测定对象的浓度。
以下，返回图1，对使用正向电压与发光元件发射的光的强度的关系性来推定样品的浓度的测定方法的原理进行说明。例如，如图1所示，光源装置2具有发光元件21、变电流产生电路22、开关23、点亮电流产生电路24、开关25以及正向电压测定电路26。
发光元件21是在被供给电流时发光的半导体元件，例如由发光二极管(LED)实现。例如，发光元件21发射包含测定对象容易吸收的波长的光作为特定波长的光。另外，在以下的说明中，有时将从发光元件21发射的光称为出射光。
在此，发光元件21的周边温度与正向电压Vf之间存在图2所示的相关性。图2是表示实施方式的发光元件的周边温度与正向电压之间的相关性的一例的图。例如，在流过发光元件21的电流恒定的情况下，如图2所示，在发光元件21的周边温度与正向电压Vf之间存在正向电压Vf的值随着周边温度上升而下降的大致线性的相关性。
在此，如上所述，发光元件21的出射光的强度随着发光元件的温度变高而降低。其结果，在发光元件21的出射光的强度与正向电压之间存在图3所示的相关性。图3是表示实施方式的发光元件的出射光的强度与正向电压之间的相关性的一例的图。例如，在流过发光元件21的电流恒定的情况下，如图3所示，在发光元件21的出射光的强度与正向电压Vf之间存在出射光的强度随着正向电压Vf的值的上升而上升这样的大致线性的相关性。
这样，在使用正向电压Vf与出射光的强度的相关性来推定发光元件21发射的特定波长的光的强度的情况下，即使不预先获取与发光元件21的温度相关联的相关性，也能够推定发光元件21的出射光的强度。换言之，如果能够预先获取正向电压Vf与出射光的强度的相关性，则即使不改变发光元件21的周边温度，也能够在浓度测定时推定发光元件21的出射光的强度。
在此，已知在使流过发光元件21的电流值变化的情况下，发光元件21的正向电压Vf会变化。因此，在测定系统1中，通过改变流过发光元件21的电流值，来预先获取发光元件21的正向电压Vf与出射光的强度之间的相关性作为对应信息。然后，在测定系统1中，使用对应信息，根据浓度测定时的发光元件的正向电压Vf推定出射光的强度，并根据推定的出射光的强度和经由测定对象接收的光的强度，测定测定对象的浓度。
另外，对应信息可以是对每个发光元件21测定的参数，也可以由各光源装置2共用，但由于发光元件21的特性在每个产品中存在偏差，所以优选针对每个个体来决定。
另外，发光元件21的这样的温度特性不仅因周围的温度而变化，还因发光元件21自身的自身发热而变化。另外，LED等发光元件虽然寿命比卤素灯长，但点亮时间越长或流过越大的电流，则会越劣化，从电力向光的转换效率会降低，结果，流过相同值的电流时发射的光会变暗。为了避免这样的问题，测定系统1使用微弱的电流(后述的“低电流”)，测定发光元件21的正向电压值，根据测定的正向电压值，测定发光元件21的温度。即，测定系统1根据与所谓的二极管温度计同样的原理，测定发光元件21(即，二极管自身)的温度。另外，测定系统1除了上述处理以外，也可以进行增益校正等处理。
返回图1继续说明。变电流产生电路22是用于生成变电流的电路，该变电流用于测定发光元件21中的正向电压Vf与发光元件21的出射光的强度之间的相关性。另外，在以下的说明中，将由变电流产生电路22产生的电流记载为“变电流”。另外，开关23是用于将变电流产生电路22产生的电流提供给发光元件21的开关。例如，开关23按照定时产生电路51的控制，将由变电流产生电路22产生的变电流传递到发光元件21。
点亮电流产生电路24是用于产生用于使发光元件21点亮的电流的电路，是用于对发光元件21施加电压以使比规定值高的值的电流流过发光元件21的电路。另外，在以下的说明中，在由点亮电流产生电路24产生的电流中，将用于使发光元件21点亮的电流记载为“高电流”。
另外，点亮电流产生电路24也是用于在浓度测定时产生用于测定发光元件21中的正向电压Vf的值的电流的电路。另外，在以下的说明中，在由变电流产生电路22产生的电流中，将用于测定发光元件21的正向电压Vf的电流记载为“低电流”。
在此，对高电流与低电流的关系进行说明。例如，在为了测定发光元件21的正向电压而流过大电流值的电流的情况下，可能会使发光元件21劣化，寿命缩短。另外，在发光元件21中流过大电流值的电流的情况下，发光元件21的温度本身会漂移，导致测定精度恶化。因此，在测定发光元件21的正向电压时使用的低电流的电流值优选为比期待分光所需的近红外发光的高电流尽可能地低的值。
另一方面，在低电流的电流值过低的情况下，例如，会由周围的电路的漏电流或噪声等导致测定的正向电压变得不稳定，测定精度恶化。因此，点亮电流产生电路24产生电流值比高电流低、且能够确保正向电压Vf的测定所需的稳定度的值的电流作为低电流。例如，点亮电流产生电路24产生低于高电流的值的、作为确保正向电压Vf的测定所需的稳定度的值而根据测定结果等预先确定的值的电流作为低电流。换言之，点亮电流产生电路24产生第1规定值的电流作为高电流，并且产生第2规定值的电流作为低电流，该第2规定值的电流是比第1规定值低的值的电流，被推定为使正向电压Vf的测定精度满足规定的条件。
另外，点亮电流产生电路24通过对发光元件21断续地流过高电流，使发光元件21断续地点亮。即，点亮电流产生电路24在浓度测定时使发光元件21脉冲点亮。另外，点亮电流产生电路24在使发光元件21脉冲点亮之前或之后的规定的期间内，对发光元件21流过低电流，使正向电压测定电路26测定发光元件21的正向电压Vf。
开关25是用于将点亮电流产生电路24产生的电流供给至发光元件21的开关。例如，开关25按照定时产生电路51的控制，将由点亮电流产生电路24产生的高电流或低电流传递到发光元件21。
正向电压测定电路26是测定发光元件21的正向电压的电路。例如，正向电压测定电路26在生成对应信息时，测定变电流产生电路22产生的变电流流过发光元件21时的发光元件21的正向电压Vf。即，正向电压测定电路26以规定的分辨率测定变电流流动时的发光元件21的正向电压Vf的变化。然后，正向电压测定电路26将测定的各正向电压Vf的值输出到测定装置5。
另外，正向电压测定电路26在浓度测定时，使用点亮电流产生电路24产生的低电流，测定发光元件21的正向电压。例如，正向电压测定电路26测定流过低电流时的发光元件21的电压作为正向电压，将测定的正向电压的值输出到测定装置5。
另外，正向电压测定电路26输出的正向电压的值用于出射光的强度的预测。因此，正向电压测定电路26输出的正向电压的精度影响到所测定的浓度的精度。因此，正向电压测定电路26以考虑了测定浓度时的精度的精度测定正向电压。
例如，为了将浓度的推定精度控制在±0.1％以下，需要将正向电压的测定精度控制在±20微伏以下。为了保持这样的测定精度，例如需要以有效分辨率为100000以上的方式测定2伏的正向电压。因此，正向电压测定电路26例如使用具有17比特以上的有效分辨率的AD(Analog-to-Digital)转换器，输出测定的正向电压的电压值。列举更具体的例子，正向电压测定电路26使用转换时间长的Δ∑型的AD转换器。另外，上述的例子只不过是一个例子，例如也可以进行1伏以下的正向电压的测定。这样，根据多少精度测定多少正向电压，有效分辨率会发生变化，使用实现这样的有效分辨的电路进行正向电压的测定即可。
另一方面，测定装置5具有定时产生电路51、生成部52以及浓度测定部53。定时产生电路51通过控制开关23和开关25，在发光元件21中流过变电流、高电流或低电流。例如，定时产生电路51在生成发光元件21的对应信息的情况下，通过断开开关25，接通开关23，使变电流流过发光元件21。其结果，正向电压测定电路26测定流过各电流值的电流时的发光元件21的正向电压Vf的值。另外，流过变电流时的出射光经由流通池3向分光装置4传播，分光装置4对特定波长的光进行分光。
另外，定时产生电路51在进行浓度测定的情况下，通过接通开关25，断开开关23，使高电流流过发光元件21，使发光元件21点亮。其结果，从发光元件21发射的光经由流通池3向分光装置4传播，分光装置4对特定波长的光进行分光。另外，低电流从点亮电流产生电路24向发光元件21传递，正向电压测定电路26测定浓度测定时的发光元件21的正向电压Vf的值。
生成部52生成发光元件21的对应信息。例如，生成部52从正向电压测定电路26获取从变电流产生电路22向发光元件21流过变电流时的正向电压Vf的值。另外，在生成部52中，在从变电流产生电路22向发光元件21流过变电流时，测定受光元件42接收的特定波长的光的强度。另外，在生成对应信息时，假设样品没有流过流通池3。
然后，生成部52生成对应信息，该对应信息表示流过变电流时的发光元件21的正向电压Vf的值与受光元件42接收的特定波长的光的强度之间的关系性。例如，生成部52生成将正向电压Vf的值与特定波长的光的强度关联起来的对应信息。
另外，在存在多个用于测定的特定波长的情况下，生成部52对每个特定波长进行对应信息的生成。在这种情况下，例如，每当分光装置4对各特定波长的光进行分光并分别测定分光得到的光的强度时，变电流产生电路22也可以变更对发光元件施加的电流值。另外，例如，变电流产生电路22也可以使从第1电流值变化到第2电流值的变电流多次流过发光元件21。在这种情况下，分光装置4在每次流过变电流时对不同的特定波长的光进行分光，并分别测定分光得到的光的强度的变化。
浓度测定部53基于由生成部52生成的对应信息、由受光元件42测定的特定波长的光的强度、由正向电压测定电路26测定的正向电压Vf，测定样品的吸光度，并根据测定的吸光度推定溶质的浓度。例如，浓度测定部53针对每个特定波长，将在对应信息中与由正向电压测定电路26测定的正向电压Vf关联的光的强度确定为出射光的强度。接着，浓度测定部53根据受光元件42接收的各特定波长的光的强度和确定的出射光的强度，算出样品的吸光度。
然后，测定装置5算出特定波长下的吸光度，根据算出的吸光度测定溶质的浓度。例如，测定装置5分别算出各特定波长下的吸光度，根据算出的吸光度，使用式(6)等算出样品中含有的溶质的浓度。
这样，测定装置5预先生成对应信息，该对应信息表示流过变电流时的发光元件21的正向电压Vf与发光元件21的出射光的强度之间的关系性。另外，测定装置5根据预先测定的对应信息、发光元件21的正向电压Vf、经由测定对象接收的特定波长的光的强度，测定测定对象的浓度。因此，测定装置5即使不改变测定系统1的周边温度，也能够容易且高精度地测定测定对象的浓度。
[实施方式]
以下，使用图4对使用上述的测定方法测定样品的浓度的实施方式的一例进行说明。图4是表示实施方式中的测定系统的概要的图。在图4所示的例子中，测定系统100具有光源装置110、流通池120、分光装置130和测定装置200。
例如，在图4所示的例子中，测定系统100设置在半导体的生产线等中，具有将半导体的清洗液作为样品，实时地测定样品的浓度的功能。例如，测定系统100测定从清洗液供给装置CP向清洗装置CM供给的清洗液的浓度。
光源装置110具有与光源装置2同样的功能，将包含与溶质对应的特定波长的光向流通池120发射。另外，光源装置110根据发光元件的正向电压预测温度，将预测的温度通知给测定装置200。流通池120是供样品流过的流通池。例如，在图4所示的例子中，在流通池120的内容物中，从清洗液供给装置CP向清洗装置CM供给的半导体的清洗液作为样品流动。分光装置130具有与分光装置4相同的功能，使用法布里-珀罗分光器从经由流通池接收的光中分光出特定波长的光。测定装置200基于由分光装置4分光得到的光的强度和预测的温度，测定样品的浓度。
接着，使用图5，对光源装置110、分光装置130以及测定装置200所具有的功能构成的一例进行说明。图5是表示实施方式的测定系统的功能构成的一例的图。
在图5所示的例子中，光源装置110具有电流产生电路111、LED112以及正向电压测定部113。电流产生电路111是产生流过LED112的电流的电路，例如由变电流产生电路22、开关23、点亮电流产生电路24以及开关25实现。LED112是光源，对应于发光元件21。例如，LED112通过由电流产生电路111产生的高电流而点亮。正向电压测定部113例如是正向电压测定电路26，测定由电流产生电路111产生的低电流流过LED112时的正向电压Vf、由电流产生电路111产生的变电流流过LED112时的正向电压Vf。
另一方面，分光装置130具有法布里-珀罗分光用可调滤光器131和受光元件132。法布里-珀罗分光用可调滤光器131从经由流通池120接收的光中分光出测定装置200指示的特定波长的光，将分光得到的光输出到受光元件132。受光元件132例如是能够将特定波长的光转换为电信号的光电元件或光电二极管，当接收到由法布里-珀罗分光用可调滤光器131分光得到的特定波长的光时，将表示接收到的光的强度的信息输出到测定装置200。
另外，在图5所示的例子中，测定装置200具有光源控制部210、正向电压获取部220、分光控制部230、光强度获取部240、输入部250、输出部260、存储部270以及控制部280。
光源控制部210是按照来自控制部280的控制来控制LED112的点亮的控制装置，例如通过LED112的点亮电路等来实现。例如，光源控制部210具有作为定时产生电路51的功能。并且，光源控制部210在对应信息生成时，使变电流流过LED112，使正向电压测定部113测定LED112的正向电压Vf。其结果，正向电压获取部220获取由正向电压测定部113测定的对应信息生成时的正向电压Vf的值。
另外，光源控制部210在浓度测定时，以规定的模式点亮LED112。例如，光源控制部210在浓度测定时，不是使LED112持续点亮，而是使LED112脉冲点亮足以测定样品的吸光度的期间。即，光源控制部210使LED112断续地点亮。这样的控制的结果是，光源控制部210能够抑制LED112的点亮时间，所以能够防止LED112的劣化，延长光源装置110的更换时期。
另外，光源控制部210在浓度测定时，使低电流流过LED112，使正向电压测定部113测定LED112的正向电压Vf。然后，正向电压获取部220获取由正向电压测定部113测定的浓度测定时的正向电压Vf的值。这样，由于光源控制部210使用微弱的低电流来测定LED112的正向电压，因此能够防止伴随浓度测定的LED112的劣化。
以下，对在浓度测定时使LED112点亮的定时的一例进行说明。另外，以下的定时可以通过电流产生电路111自主地变更流过高电流和低电流的定时来实现，也可以例如在光源控制部210的控制下，通过电流产生电路111变更在LED112中流过高电流和低电流的定时来实现。例如，电流产生电路111也可以由使高电流流过LED112的高电流产生电路和使低电流流过LED112的低电流产生电路构成。在这种情况下，光源控制部210也可以通过控制开关等电路，使从各电路流向LED112的电流变化，从而控制使LED112点亮的定时。
例如，光源控制部210在不使电流流过LED112而使其熄灭的熄灭期间后，在时间t1，为了使LED112点亮，使高电流流过LED112。然后，光源控制部210在经过了足以测定样品的浓度的期间(例如数微秒)的时间t2，使高电流停止。即，光源控制部210在从时间t1到时间t2的点亮期间，使LED112点亮。
接着，光源控制部210从时间t2开始使低电流流过LED112。即，光源控制部210从点亮期间结束后起，使低电流流过LED112。在此，光源控制部210在比点亮期间长的期间的期间内，使低电流流过LED112，在时间t3使低电流停止。即，光源控制部210在比点亮期间长的时间t2到时间t3的测定期间中，使低电流流过LED112，测定LED112的正向电压。这样，光源控制部210通过设置比点亮期间长的测定期间，来等待AD转换电路所需的滤波电路的充分稳定，从而能够进一步提高正向电压的测定精度。
这里，有时即使光接收元件132实际上没有接收到特定波长的光，也会输出表示由于漏电流而接收到微弱光的信号。因此，光源控制部210在从时间t3到经过规定的期间为止的期间内，设置不使电流流过LED112的期间作为熄灭期间。在这样的熄灭期间的期间内，分光装置130也可以使受光元件132动作，将受光元件132输出的光的强度的值、即由漏电流产生的光的强度的值、即暗度输出到测定装置200。
之后，光源控制部210在从时间t3起经过了规定的期间的时间t4，再次使高电流流过LED112，使LED112点亮，在经过了规定的期间之后，再次使低电流流过LED112，之后，设置不使电流流过LED112的期间。即，光源控制部210控制LED112，以使LED112中流过高电流而点亮的点亮期间、LED112中流过低电流的测定期间、以及LED112中不流过电流的熄灭期间反复。
正向电压获取部220获取由正向电压测定部113测定的正向电压的值。例如，在浓度测定时光源控制部210使低电流流过LED112的测定期间，正向电压获取部220获取正向电压测定部113测定的正向电压Vf的值。另外，正向电压获取部220获取在生成对应信息时正向电压测定部113测定的正向电压Vf的值。
分光控制部230是按照来自控制部280的控制来控制分光装置130的控制装置，例如通过分光装置130的控制电路来实现。例如，分光控制部230通过控制在分光装置130的法布里-珀罗分光用可调滤光器131所具有的上部反射镜和下部反射镜之间施加的电压，适当地控制法布里-珀罗分光用可调滤光器131透过的光的波长、即受光元件132接收的光的波长。
这里，分光控制部230也可以在使用多个特定波长来推定浓度的情况下，进行法布里-珀罗分光用可调滤光器131的控制，使得在光源控制部210使高电流流过LED112的点亮期间，受光元件132分别接收各特定波长的光。另外，分光控制部230也可以进行法布里-珀罗分光用可调滤光器131的控制，使得每当光源控制部210使高电流流过LED112时，受光元件132接收不同的特定波长的光。另外，分光控制部230进行法布里-珀罗分光用可调滤光器131的控制，使得在生成对应信息时，受光元件132也分别接收各特定波长的光。
光强度获取部240是用于获取表示受光元件132接收的光的强度的值的控制装置，例如通过受光元件132的控制电路来实现。例如，光强度获取部240在浓度测定时或对应信息的生成时，当从受光元件132接收表示光的强度的电信号时，将接收的电信号转换为表示光的强度的数值，并将转换后的数值通知给控制部280。
输入部250是接收来自使用者的操作的输入装置，例如由键盘或鼠标等实现。另外，输出部260是用于输出测定装置200的测定结果的输出装置，例如通过液晶监视器或打印机等来实现。
存储部270是存储各种信息的存储装置，例如通过RAM(Random Access Memory)、闪存(Flash Memory)等半导体存储元件、或者硬盘、光盘等存储装置来实现。例如，在存储部270中登记有各种测定日志、对成为测定对象的溶质(例如，氨、盐酸或过氧化氢等)和每个特定波长的每组预先设定的吸光系数或系数矩阵等。
另外，在存储部270中登记有表示正向电压Vf与LED112的出射光的光强度的关系的对应信息271。例如，在存储部270中，作为对应信息271登记有将在流过变电流时由正向电压测定部113测定的LED112的正向电压Vf的值与由受光元件132测定的出射光的光的强度的值关联起来的信息。另外，也可以在存储部270中针对每个特定波长登记对应信息271。
控制部280通过CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等处理器以RAM等作为工作区域来执行测定装置200内部的存储装置中存储的各种程序来实现。另外，控制部280也可以通过ASIC(Application Specific Integrated Circuit)或FPGA(Field Programmable Gate Array)等集成电路来实现。
在图5所示的示例中，控制部280包括光强度获取部281、测定部282、浓度测定部283、提供部284、确定部285和生成部286。
光强度获取部281获取受光元件132接收的特定波长的光的强度。例如，光强度获取部281在浓度测定时，当从输入部250接收溶质等测定浓度的对象(测定对象)的选择时，获取从经由样品的光中选择的与测定对象对应的特定波长的光的强度。
例如，在选择了氨和过氧化氢的情况下，光强度获取部281选择与氨对应的特定波长和与过氧化氢对应的特定波长。然后，获取部281控制光源控制部210，使LED112断续地点亮。例如，光强度获取部281经由光源控制部210控制电流产生电路111，产生高电流，使LED112发射包含特定波长的光。另外，光强度获取部281经由分光控制部230控制法布里-珀罗分光用可调滤光器131，从分光装置130经由样品接收到的光中对与氨对应的特定波长的光和与过氧化氢对应的特定波长的光进行分光。然后，光强度获取部281经由光强度获取部240获取分光得到的特定波长的光的强度。即，光强度获取部281在光源控制部210使电流产生电路111产生高电流的点亮期间，获取分光装置130接收的特定波长的光的强度。
另外，光强度获取部281在LED112中不流过电流的期间即熄灭期间的期间，获取受光元件132输出的信号。
另外，光强度获取部281在对应信息271的生成时，获取在LED112中流过变电流时受光元件132接收的光的强度。另外，光强度获取部281也可以针对每个特定波长，获取在LED112中流过变电流时受光元件132所接收的光的强度。
测定部282获取正向电压的值。例如，测定部282在浓度测定时，经由光源控制部210控制电流产生电路111，产生低电流。然后，测定部282经由正向电压获取部220，获取正向电压测定部113测定的正向电压Vf的值。
另外，测定部282在对应信息生成时，经由光源控制部210控制电流产生电路111，产生变电流。然后，测定部282经由正向电压获取部220，获取正向电压测定部113测定的正向电压Vf的值。
浓度测定部283基于对应信息、由测定部282测定的正向电压Vf、由光强度获取部281获取的光的强度，测定测定对象的浓度。例如，浓度测定部283获取在浓度测定时由测定部282获取的正向电压Vf的值。在这种情况下，浓度测定部283参照对应信息271，按每个特定波长确定与获取的正向电压Vf的值对应的出射光的强度。
接着，浓度测定部283根据所确定的出射光的强度和光强度获取部281获取的各特定波长的光的强度，算出流通池120内的样品的吸光度。然后，浓度测定部283根据算出的吸光度，测定各溶质(例如，氨和过氧化氢)的浓度。更具体而言，浓度测定部283使用上述式(6)，根据测定的各特定波长下的吸光度A1、A2算出各溶质的浓度。即，浓度测定部283根据基于将各测定对象的浓度转换为特定波长下的吸光度的吸光系数的矩阵、和基于所测定的特定波长的光的强度的吸光度，算出各测定对象的浓度。
提供部284将各测定对象的浓度提供给使用者。例如，提供部284经由输出部260输出表示使用者选择的测定对象的浓度的值。另外，例如在各浓度处于规定范围外的情况下，提供部284也可以输出警告音或警告显示。
确定部285基于对规定的发光元件预先确定的关系性、即表示规定的发光元件的周围温度与规定的发光元件的正向电压Vf的关系性的关系性信息，确定与在测定装置200的设置位置能够设想的温度对应的正向电压Vf的范围。
以下，对确定部285确定的正向电压Vf的范围进行说明。例如，在测定装置200被设置在洁净室等温度处于某种程度的范围内的场所的情况下，LED112等光源装置的周边温度被推定为处于规定的范围内。另外，虽然光源装置中的周边温度与正向电压Vf之间的规定的相关性按每个个体而不同，但也认为处于某种程度的范围内。
因此，确定部285根据预先获取的表示规定的LED的周围温度与规定的LED的正向电压Vf的关系性的关系性信息，确定生成对应信息的正向电压Vf的范围。例如，确定部285针对与实际设置在光源装置110中的LED112相同型号的LED，保持预先获取的表示周围温度与正向电压Vf的关系性的关系性信息。另外，这样的关系性信息也可以登记在存储部270中。
另外，确定部285经由输入部250等获取设置有测定装置200的设置位置的温度范围。例如，确定部285接收设置有测定装置200的洁净室内的最低温度和最高温度的输入。在这种情况下，确定部285将关系性信息中与最低温度对应的正向电压Vf的值确定为最高正向电压值Vf，将关系性信息中与最高温度对应的正向电压Vf的值确定为最低正向电压值Vf。另外，确定部285也可以将考虑了光源装置的个体差的裕量与最低正向电压值Vf或最高正向电压值Vf相加。
然后，确定部285将最低正向电压值Vf和最高正向电压值Vf的值通知给测定部282。在这种情况下，测定部282经由光源控制部210控制电流产生电路111，产生变电流，使得在LED112中至少产生从最低正向电压值Vf到最高正向电压值Vf的范围的正向电压Vf。然后，测定部282经由正向电压获取部220，获取正向电压测定部113测定的正向电压Vf的值。
生成部286使用在变电流流过LED112时测定的正向电压Vf和在变电流流过LED112时分光得到的特定波长的光的强度，生成对应信息271。例如，生成部286从测定部282获取在变电流流过LED112时所测定的正向电压Vf的值，并且获取在变电流流过LED112时由光强度获取部281获取的各特定波长的光的强度。
在这种情况下，生成部286针对每个特定波长生成对应信息271，该对应信息271将正向电压Vf的值与在产生了该值的正向电压Vf的情况下由分光装置130分光得到的特定波长的光的强度关联起来。然后，生成部286将生成的对应信息271登记在存储部270中。另外，生成部286也可以通过生成从最低正向电压值Vf到最高正向电压值Vf的范围内的对应信息271，来实现在浓度测定时所参照的信息量的削减。
[实施方式中的动作定时的一例]
接着，参照图6，对实施方式的测定系统100生成对应信息时的动作定时的一例进行说明。图6是表示实施方式的测定系统生成对应信息时的动作定时的一例的流程图。另外，在图6所示的例子中，记载了在进行LED112的更换时生成对应信息的例子，但实施方式不限于此。除了在进行LED112的更换时以外，测定装置200也可以以规定的时间间隔等任意的定时执行步骤S102～S105的处理。
例如，测定装置200判定是否进行了LED112的更换(步骤S101)，在没有进行更换的情况下(步骤S101：否)，待机至进行更换为止。然后，在进行了LED112的更换的情况下(步骤S101：是)，测定装置200对更换后的LED112一边改变电流值一边流过电流(步骤S102)。
另外，测定装置200测定在一边使电流值变化一边流过电流时的LED112的正向电压(步骤S103)，并且测定特定波长的光的强度(步骤S104)。然后，测定装置200生成表示正向电压与光的强度的关系的对应信息(步骤S105)，结束处理。
接着，使用图7说明实施方式的测定系统100使用对应信息测定浓度时的动作定时的一例。图7是表示实施方式的测定系统使用对应信息测定浓度时的动作定时的一例的流程图。
例如，光源装置110使LED112等光源发光，并且获取正向电压Vf(步骤S201)。例如，光源装置110在从时刻t1到时刻t2的期间使LED112点亮，由此发射包含特定波长的光的光。在这种情况下，分光装置130经由测定对象接收光源发射的光(步骤S202)，使用法布里-珀罗分光用可调滤光器131等法布里-珀罗分光器，对特定波长的光进行分光(步骤S203)。
接着，光源装置110测定光源的正向电压(步骤S204)。例如，光源装置110在比点亮期间长的时刻t2到时刻t3之间，使低电流流过LED112，由此确定LED112的正向电压。在这种情况下，测定装置200基于正向电压预测光源的发光强度(步骤S205)。例如，测定装置200参照在图6所示的步骤S102～S105中生成的对应信息，将与在步骤S204中测定的正向电压的值对应的出射光的强度作为光源的发光强度。然后，测定装置200基于接收的特定波长的光的强度和预测的发光强度，算出样品的吸光度(步骤S206)。
在此，测定装置200判定是否对所有特定波长进行了分光(步骤S207)，在未进行分光的情况下(步骤S207：否)，对未进行分光的特定波长反复执行从步骤S201开始的处理。另一方面，在对所有特定波长进行了分光的情况下(步骤S207：是)，测定装置200使用将各特定波长下的吸光度转换为浓度的系数的矩阵的逆矩阵，根据算出的吸光度算出测定对象的浓度(步骤S208)。然后，测定装置200将算出的浓度作为测定结果输出(步骤S209)，结束处理。
另外，在图7所示的例子中，在由步骤S201～S207构成的一个循环(即，由点亮期间、测定期间以及熄灭期间构成的一个循环)内进行一个特定波长的测定，根据多个特定波长的测定结果，测定样品的浓度。但是，实施方式不限于此。例如，测定装置200也可以在1个周期内的点亮期间内，对所有的特定波长进行吸光度的测定，根据测定结果测定样品的浓度。即，测定装置200可以在任意的定时进行任意数量的特定波长的吸光度的测定。
[实施方式的效果]
如上所述，测定装置200预先生成对应信息，该对应信息表示使变电流流过LED112时的LED112的正向电压与分光装置130分光得到的特定波长的光的强度之间的关系性。另外，测定装置200根据对应信息，将与浓度测定时点亮LED112时的LED112的正向电压Vf对应的光的强度作为出射光的强度，根据出射光的强度和接收到的特定波长的光的强度算出吸光度。然后，测定装置200根据算出的吸光度测定测定对象的浓度。这样的处理的结果是，测定装置200即使不使LED112的周边温度变动，也能够在浓度测定时推定LED112发射的光的强度，因此能够以容易的构成高精度地测定测定对象的浓度。
[实施方式的扩展]
在上述说明中，说明了对样品中含有的测定对象的浓度进行测定的测定系统1、100(以下简称为“测定系统1”。)，但实施方式不限于此。在以下的说明中，对测定系统1执行的测定方法的变化进行说明。
[关于测定方法和生成方法的执行主体]
在上述的例子中，记载了测定测定对象的浓度的测定装置200使用光源装置110和分光装置130生成对应信息的处理。但是，实施方式不限于此。
例如，光源装置110也可以仅具有对LED112流过高电流或低电流的构成，对于流过变电流的构成，具备外置的测试器等。例如，图8是表示在实施方式的光源中流过变电流的构成的变化的第1图。在图8所示的例子中，在测定系统100所具有的光源装置110上连接有外置的可变电流源300。
这样的可变电流源300通过对LED112流过变电流，使LED112的正向电压Vf的值变化。此时，测定装置200测定LED112中的正向电压Vf的值。另外，测定系统100的分光装置130在通过可变电流源300使变电流流过LED112时，从LED112发射的出射光中对特定波长的光进行分光，并测定分光得到的光的强度，将测定结果提供给测定装置200。然后，测定装置200生成与LED112对应的对应信息。
另外，除了可变电流源300之外，这样的外置的测试器还可以具有测定LED112中的正向电压Vf的值的功能，并且具有从分光装置130获取出射光的光的强度、生成与LED112对应的对应信息的功能。在这种情况下，测定装置200获取由外置的测试器生成的对应信息，并存储获取的对应信息。
另外，也可以在外置的测试器所具有的可变电流源300上串联连接多个LED112。例如，图9是表示在实施方式的光源中流过变电流的构成的变化的第2图。在图9所示的例子中，存在多个测定系统100a～100c。各测定系统100a～100c分别具有与LED112相同的LED112a～112c、与分光装置130相同的分光装置130a～130c、以及与测定装置200相同的测定装置200a～200c。
在此，各LED112a～112c与可变电流源300串联连接。在这样的构成下，可变电流源300对各LED112a～112c流过变电流。另一方面，各测定系统100a～100c分别生成表示各LED112a～112c的正向电压Vf的值与各LED112a～112c的出射光的强度的关系性的对应信息。
[关于生成对应信息的定时]
在此，测定系统1可以在任意的定时生成对应信息。例如，测定系统1也可以在电源接通时或进行了LED112的更换的情况下，在规定的时间间隔等任意的定时进行新的对应信息的生成。即，测定系统1可以在任意的定时进行对应信息的校准。
另外，例如，测定装置200也可以具有校准按钮。例如，测定装置200也可以在框体外具有校准按钮，在使用者按下校准按钮时生成对应信息。更具体地说，在校准按钮被按下的情况下，测定装置200控制电流产生电路111使变电流流过LED112，测定LED112的正向电压Vf，并且获取LED112的出射光中的特定波长的光的强度。然后，测定装置200也可以生成对应信息，将已存储的对应信息更新为新生成的对应信息。
[关于正向电压Vf的测定定时]
上述测定系统1使用光源的正向电压Vf来推定出射光的强度。在此，测定系统1为了进一步提高出射光的强度的推定精度，进而提高测定对象的浓度的测定精度，也可以进行各种追加的处理。
例如，在供给至光源的电流从高电流向低电流变化的情况下，光源中的正向电压Vf的值有可能逐渐变化。另外，光源的温度有可能因低电流而变化。因此，测定系统1也可以基于流过低电流时的正向电压的变化，预测点亮期间的光源的正向电压，根据预测的正向电压，推定出射光的强度。
另外，测定系统1也可以使用从作为点亮期间的终端的时间t2起经过了规定的时间时的正向电压Vf，推定出射光的强度。即，测定系统1也可以通过使从流过光源的高电流停止起到测定正向电压Vf为止的期间统一化，来提高预测精度。
另外，测定系统1例如也可以确定点亮期间中受光元件输出表示特定波长的光的强度的信号的定时，根据点亮期间结束后的正向电压Vf的变化，推定所确定的定时的光源的正向电压Vf，根据推定的正向电压Vf，推定出射光的强度。
另外，优选测定系统1考虑由空气调节或样品的温度引起的光源的温度变化，在每次点亮期间重新测定正向电压Vf，根据重新测定的正向电压推定光源的出射光的强度。但是，实施方式不限于此，例如，测定系统1也可以在每次进行规定次数的点亮期间时，重新测定正向电压Vf，根据重新测定的正向电压Vf推定光源的出射光的强度。
另外，测定系统1也可以基于正向电压Vf的历史来推定出射光的强度。例如，测定系统1也可以算出最近测定的正向电压Vf的历史的平均值或移动平均等，使用与算出的值对应的出射光的强度，来测定测定对象的浓度。
[关于浓度的推定]
在此，测定系统1也可以在一次点亮期间测定一个特定波长的光的强度的情况下，对测定的每个特定波长反复执行上述的各处理。例如，测定系统1在第一次点亮期间测定第一特定波长的强度，并且在第一次测定期间测定光源的正向电压Vf。然后，测定系统1根据测定的正向电压Vf推定光源发射的第一特定波长的光的强度，基于推定的强度和测定的第一特定波长的强度，测定第一特定波长的吸光度。
接着，测定系统1在第二次点亮期间测量第二特定波长的强度，并且在第二次测定期间测定光源的正向电压Vf。然后，测定系统1根据测定的正向电压Vf推定光源发射的第二特定波长的光的强度，基于推定的强度和测定的第二特定波长的强度，测定第二特定波长的吸光度。然后，测定系统1也可以根据所测定的各特定波长的吸光度来推定测定对象的浓度。
另一方面，测定系统1也可以在一次点亮期间测定多个特定波长的光的强度。在这种情况下，测定系统1根据相同的正向电压Vf的值，推定各特定波长的出射光的强度，并基于推定结果，算出各特定波长的吸光度。
另外，测定系统1也可以将在使LED112熄灭的熄灭期间分光装置130所测定的特定波长的光的强度、即基于漏电流等的特定波长的光的强度作为基线，在生成对应信息时对分光装置130所测定的特定波长的光的强度进行修正。另外，测定系统1也可以基于流通池120或样品的温度，预测受光元件132中的漏电流，基于预测的漏电流，修正受光元件132的测定值。
[关于测定定时]
这里，在光源装置对控制用于产生电流的电路和开关的微型计算机、正向电压Vf的测定电路、法布里-珀罗分光用可调滤光器131和受光元件132进行控制时，也有产生热、LED112发射的光的光谱发生变化的可能性。因此，在测定系统1中，优选上述由点亮期间、测定期间和熄灭期间构成的测定序列重复执行规定的模式。
[关于分光装置]
上述的测定系统1使用法布里-珀罗型的分光器，对经由样品的光进行分光。但是，实施方式不限于此。例如，测定系统1可以使用迈克尔逊干涉仪、光电二极管阵列方式、DLP(Digital Light Processing)方式等任意的分光器进行分光。
[关于特定波长]
在上述测定系统1中，选择存在成为测定对象的氨或过氧化氢的吸光度的峰的波长作为特定波长。这样，在将存在吸光度的峰的波长作为特定波长的情况下，能够提高浓度的测定精度。但是，实施方式不限于此。测定系统1只要至少对样品中含有的浓度的每个测定对象选择特定波长，并根据所选择的特定波长的强度测定各测定对象的浓度，就也可以选择任意的波长作为特定波长。
例如，测定系统1可以基于分光装置4、130可分光的波长的范围来进行特定波长的选择。另外，测定系统1也可以根据光源装置2、110可发射的波段等，采用任意的波长作为特定波长。例如，测定系统1在测定溶解有2种溶质的水溶液中的各溶质的浓度的情况下，从分光装置4、130可分光的波长的范围中，选择任意的2个以上的波长作为特定波长，根据选择波长中的各溶质的吸光度和样品的水溶液的吸光度，测定各溶质的浓度即可。另外，例如，测定系统1也可以以难以受到药液的影响的第一波长的光为基准，使用第二波长及第三波长的光相对于第一波长的光的相对吸光度，测定溶质的浓度，由此抑制光路的污染或LED的亮度降低的影响，保持测定精度。
在此，测定系统1只要至少能够对包含与测定对象相同数量的特定波长的波段的光进行分光即可。例如，测定系统1在根据包含多个测定对象的样品的吸光度来测定各测定对象的浓度的情况下，从光源装置2、110发射包含分别与测定对象对应的多个特定波长的波段的光，从经由了样品的光中对特定波长的光进行分光，根据分光得到的光的强度来算出测定对象的浓度即可。
例如，在样品中包含第一测定对象和第二测定对象的情况下，测定系统1设定与第一测定对象对应的第一特定波长和与第二测定对象对应的第二特定波长。接着，测定系统1根据第一特定波长和第二特定波长各自的第一测定对象的吸光度、以及第一特定波长和第二特定波长各自的第二测定对象的吸光度，算出系数矩阵的逆矩阵。然后，测定系统1根据第一特定波长和第二特定波长各自的样品的吸光度和逆矩阵，算出第一测定对象的浓度和第二测定对象的浓度即可。
另外，测定系统1可以根据溶解有3种以上溶质的样品的吸光度来测定各溶质的浓度，也可以测定溶解于样品的溶质中的全部或一部分溶质的浓度。例如，将溶解于样品的溶质中成为浓度的测定对象的溶质的数量设为n。在这种情况下，测定系统1选择至少n个特定波长，与式(2)或式(3)同样地，对每个特定波长设定根据n个溶质的浓度算出样品的吸光度的式子，由此得到作为n×n矩阵的系数矩阵P。然后，测定装置5也可以对n个特定波长的每一个测定样品的吸光度，根据逆矩阵P-1和测定的吸光度，测定各溶质的浓度。
另外，测定系统1也可以不使用矩阵式，而使用根据吸光度算出溶质的浓度的规定的方程式，进行浓度的测定。另外，为了进一步提高测定精度，测定系统1也可以对n个溶质选择m个(m＞n)特定波长，根据所选择的每个特定波长的吸光度，测定n个溶质的浓度。例如，测定系统1在使用2个特定波长将过氧化氢的浓度转换为吸光度的情况下，可以根据对每个特定波长测定的样品的吸光度算出的浓度的平均值来测定过氧化氢的浓度。
另外，测定系统1也可以针对n个测定对象，基于n＜m的m个特定波长的光的强度，测定各测定对象的浓度。例如，测定系统1对2个测定对象测定3个以上的特定波长的光的强度，根据测定的光的强度分别计算各测定对象的浓度的候选。在进行这样的计算的情况下，测定系统1对一个测定对象得到多个浓度的候选。因此，测定系统1基于得到的候选的平均值等，算出测定对象的浓度。另外，测定系统1也可以基于光源装置2发射的光的中心波长或半值宽度、分光装置4、130可分光的波段、样品中包含的测定对象的种类或可设想的浓度等，在得到候选的平均值时设定各种权重。
[关于样品]
另外，测定系统1、100不仅可以将溶解有各种溶质的水溶液作为样品，例如也可以将溶解有各种溶质的有机溶剂等的溶液作为样品。另外，在这样的情况下，测定系统1、100也可以采用根据溶剂的吸光度和溶质的吸光度的比例使用式(1)算出的吸光度。另外，测定系统1、100不仅可以测定溶液，还可以将混合气体等各种气体作为样品，测定样品中含有的气体中的任意气体的浓度。另外，测定系统1、100也可以测定成为溶剂的物质的浓度而不是溶质的浓度。
[关于测定]
另外，在上述例子中，测定系统1、100推定溶解于各种溶液中的溶质的浓度或气体的浓度。但是，实施方式不限于此。例如，测定系统1、100也可以通过上述的构成来判定样品中是否含有规定的溶质或气体。例如，测定系统1、100也可以在某一波长的吸光度超过规定的阈值的情况下，判定为样品中含有与该波长对应的溶质或气体。即，测定系统1、100执行的测定处理是包含检测溶质或气体等任意的检测对象的处理的概念。
[关于装置构成]
另外，测定系统1、100的装置构成并不限定于上述的说明。例如，光源装置110、分光装置130和测定装置200也可以构成一体型的测定装置。
以上，说明了实施方式的一例，但这些只是例示，本实施方式并不限定于上述的说明。以发明的公开一栏中记载的方式为首，实施方式的构成和细节能够以基于本领域技术人员的知识而实施了各种变形、改进的其他方式来实施。另外，关于各实施方式，能够在不矛盾的范围内任意组合实施。
符号说明
1、100 测定系统
2、110 光源装置
3、120 流通池
4、130 分光装置
5 测定装置
21 发光元件
22 变电流产生电路
23、25 开关
24 点亮电流产生电路
26 正向电压测定电路
41、131 法布里-珀罗分光用可调滤光器
42、132 受光元件
51 定时产生电路
52 生成部
53 浓度测定部
111 电流产生电路
112 LED
113 正向电压测定部
200 测定装置
210 光源控制部
220 正向电压获取部
230 分光控制部
240 光强度获取部
250 输入部
260 输出部
270 存储部
271 对应信息
280 控制部
281 光强度获取部
282 测定部
283 浓度测定部
284 提供部
285 确定部
286 生成部
UM 上部反射镜
DM 下部反射镜。

Claims (12)

1.一种测定装置，其特征在于，包括：
光源部，其具有能够发射与浓度的测定对象对应的特定波长的发光元件；
分光部，其对经由所述测定对象接收到的光进行分光；
测定部，其测定所述发光元件所具有的正向电压；以及
浓度测定部，其基于预先获取的表示所述发光元件的正向电压与所述发光元件发射的所述特定波长的光的发光强度之间的关系性的对应信息、由所述测定部测定的正向电压、以及由所述分光部分光得到的所述特定波长的光的强度，测定所述测定对象的浓度。
2.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于，
所述浓度测定部基于所述对应信息，根据由所述测定部测定的正向电压推定所述发光元件发射的光的强度，并基于推定的光的强度和由所述分光部分光得到的所述特定波长的光的强度，测定所述测定对象的浓度。
3.根据权利要求1或2所述的测定装置，其特征在于，
所述分光部具有法布里-珀罗型的分光器。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的测定装置，其特征在于，包括：
电源部，其一边改变电流值一边使电流流过所述发光元件；以及
生成部，其使用在通过所述电源部使电流流过所述发光元件时由所述测定部测定的正向电压、和在通过所述电源部使电流流过所述发光元件时由所述分光部分光得到的所述特定波长的光的强度，生成所述对应信息，
所述浓度测定部基于所述生成部生成的所述对应信息，测定所述测定对象的浓度。
5.根据权利要求4所述的测定装置，其特征在于，
在所述测定装置所具备的按钮被按下的情况下，所述电源部一边改变电流值一边使电流流过所述发光元件，
在所述测定装置所具备的按钮被按下的情况下，所述生成部使用所述测定部测定的正向电压和由所述分光部分光得到的所述特定波长的光的强度，生成所述对应信息。
6.根据权利要求4或5所述的测定装置，其特征在于，
包括确定部，其根据关系性信息，确定与在所述测定装置的设置位置中能够设想的温度对应的正向电压的范围，所述关系性信息表示对规定的发光元件预先确定的关系性、即该规定的发光元件的周围温度与该规定的发光元件的正向电压之间的关系性，
所述电源部使流过所述发光元件的电流的电流值变化，以产生由所述确定部确定的范围的正向电压。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的测定装置，其特征在于，
所述光源部具有能够发射多个特定波长的发光元件，
所述分光部分别对经由所述测定对象接收到的光中的各特定波长进行分光，
所述浓度测定部基于按每个所述特定波长预先获取的表示所述正向电压与所述发光强度的关系性的多个对应信息、由所述测定部测定的正向电压、以及由所述分光部分光得到的各特定波长的光的强度，测定所述测定对象的浓度。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的测定装置，其特征在于，
所述光源部在使所述发光元件点亮的情况下，向该发光元件供给规定值的电流，
所述测定部使用比所述规定值低的值的电流，测定所述发光元件的正向电压。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的测定装置，其特征在于，
所述光源部使所述发光元件断续地点亮。
10.一种供测定装置执行的测定方法，其特征在于，包括：
分光工序，对从发光元件发射的与浓度的测定对象对应的特定波长的光进行分光；
测定工序，测量所述发光元件所具有的正向电压；以及
浓度测定工序，根据预先获取的表示所述发光元件的正向电压与所述发光元件发射的所述特定波长的光的发光强度之间的关系性的对应信息、由所述测定工序测定的正向电压、以及由所述分光工序分光得到的所述特定波长的光的强度，测定所述测定对象的浓度。
11.一种供生成装置执行的生成方法，其特征在于，包括：
测定工序，对于在基于发光元件发射的特定波长的光的强度和经由测定对象接收的特定波长的光的强度来测定所述测定对象的浓度的测定装置中设置的所述发光元件，一边使电流值变化一边测定流过电流时的正向电压；以及
生成工序，生成对应信息，该对应信息表示在流过规定的电流值的电流时所述发光元件发射的特定波长的光的强度与在流过该规定的电流值的电流时由所述测定工序测定的正向电压之间的关系性。
12.根据权利要求11所述的生成方法，其特征在于，
所述测定工序是分别测定一边使电流值变化一边使电流流过串联连接的多个发光元件时的各发光元件的正向电压的工序，
所述生成工序是基于各发光元件的正向电压和各发光元件发射的特定波长的光的强度，针对每个所述发光元件生成所述对应信息的工序。
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