Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Zweistrahl-Spektralphotometer und insbesondere Zweistrahl-Spektralphotometer, die mit einem variablen Schlitzmechanismus ausgestattet sind.The present invention relates generally to dual-beam spectrophotometers, and more particularly to dual-beam spectrophotometers equipped with a variable slot mechanism.
2. Beschreibung des Stands der Technik2. Description of the Related Art
Herkömmlicherweise treten bei einem üblichen Zweistrahl-Spektralphotometer Veränderungen der Energie einer Lichtquelle, des Wirkungsgrads eines optischen Systems mit einem Beugungsgitter und der Empfindlichkeit eines Photodetektors in Abhängigkeit von der Messlicht-Wellenlänge auf. Demzufolge verändert sich das Signalniveau in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Messlichts und somit ändert sich beim Zweistrahl-Spektralphotometer die Messgenauigkeit. Um eine derartige Veränderung der Messgenauigkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge zu unterdrücken, werden die beiden nachstehend aufgeführten, unabhängigen Verfahren jeweils im UV-sichtbaren Bereich und im Infrarotbereich angewandt.Conventionally, in a conventional two-beam spectrophotometer, changes in the energy of a light source, the efficiency of an optical system having a diffraction grating and the sensitivity of a photodetector depending on the measuring light wavelength occur. As a result, the signal level changes as a function of the wavelength of the measurement light, and thus the measurement accuracy changes in the case of the two-beam spectrophotometer. In order to suppress such a change in the measurement accuracy as a function of the wavelength, the two independent methods listed below are used in the UV-visible range and in the infrared range, respectively.
Im UV-sichtbaren Bereich wird ein Differential-Feedback-Verfahren herangezogen, um eine angelegte Spannung (Empfindlichkeit) einer Photovervielfacherröhre (Photodetektor) zu korrigieren. Beim Differentialverfahren werden ein Referenz-Lichtstrahlsignal R oder ein Proben-Lichtstrahlsignal S – je nachdem, welches davon größer ist – jedes Mal bei der Erhebung von Daten als Referenz verwendet. Im Infrarotbereich wird andererseits ein Photodetektor, zum Beispiel ein photoleitendes Bleisulfid(PbS)-Element oder eine Indium-gallium-arsenid(InGaAs)-Photodiode verwendet. Da eine Korrektur der Empfindlichkeit wie im UV-sichtbaren Bereich unmöglich ist, wird in den vorstehenden Fällen die Lichtmenge des Messlichts gesteuert, indem man eine Schlitzbreite verändert, um die Veränderung des Signalniveaus des Messlichts zu unterdrücken.In the UV-visible range, a differential feedback method is used to correct an applied voltage (sensitivity) of a photomultiplier tube (photodetector). In the differential method, a reference light beam signal R or a sample light beam signal S, whichever is larger, is used as the reference every time data is collected. In the infrared region, on the other hand, a photodetector such as a photoconductive lead sulfide (PbS) element or an indium gallium arsenide (InGaAs) photodiode is used. In the above cases, since a correction of the sensitivity is impossible as in the UV-visible range, the amount of light of the measuring light is controlled by changing a slit width to suppress the change of the signal level of the measuring light.
Zu Beispielen für einen Spektralphotometer, der mit einem variablen Schlitzmechanismus ausgestattet ist, der die Veränderung der Schlitzbreite ermöglicht, gehören die in den japanischen Patentveröffentlichungen JP S61-281926 A und JP S58-108427 A (hier als Patentdokumente 1 bzw. 2 bezeichnet) beschriebenen Photometer. In dem im Patentdokument 1 beschriebenen Spektralphotometer wird eine Schlitzplatte, in der eine Mehrzahl von Schlitzen mit unterschiedlicher Breite ausgebildet ist, in Drehbewegung versetzt, um die Schlitzbreite zu verändern. Bei dem im Patentdokument 2 beschriebenen Spektralphotometer wird andererseits ein Schlitz durch eine räumliche Lücke zwischen zwei Kanten gebildet und diese Kanten werden in entgegengesetzte Richtungen bewegt, um die Schlitzbreite zu steuern.Examples of a spectrophotometer equipped with a variable slit mechanism that enables the variation of the slit width include those in Japanese Patent Publications JP S61-281926 A and JP S58-108427 A (referred to herein as Patent Documents 1 and 2, respectively). In the spectrophotometer described in Patent Document 1, a slit plate in which a plurality of slits of different width are formed is rotated to change the slit width. On the other hand, in the spectrophotometer described in Patent Document 2, a slit is formed by a spatial gap between two edges, and these edges are moved in opposite directions to control the slit width.
Ähnlich offenbart DE 1 966 910 U ein Spektralphotometer mit einem Spektroskop (Monochromator) mit Schlitzen veränderlicher Breite auf dessen Eingangs- und Ausgangsseite. JP S58-88625 A offenbart ein Spektroskop mit keilförmigen Schlitzen, die einander diametral gegenüber in einer drehbaren Scheibe angebracht sind, um die Lichtmenge des einfallenden und des austretenden Strahl gemeinsam zu steuern. DE 2026734 A offenbart ein Zweistrahl-Spektralphotometer mit Abschwächern, um sowohl den Referenzstrahl als auch den Proben-Messstrahl unabhängig voneinander abschwächen zu können.Similarly disclosed DE 1 966 910 U a spectrophotometer with a spectroscope (monochromator) with slots of variable width on its input and output sides. JP S58-88625 A discloses a spectroscope with wedge-shaped slots mounted diametrically opposite one another in a rotatable disk to jointly control the amount of light of the incoming and outgoing beams. DE 2026734 A discloses a dual-beam spectrophotometer with attenuators to independently attenuate both the reference beam and the sample measurement beam.
Zusammenfassende Darstellung der ErfindungSummary of the invention
Bei dem im Patentdokument 1 beschriebenen Spektralphotometer werden etwaige Unterschiede in der Lichtmenge eines Messlichtstrahls zwischen Wellenlängen im nahen Infrarotbereich durch Schlitzverstellung verringert, um Veränderungen der Signalgenauigkeit zu unterdrücken. Da die wählbare Schlitzbreite begrenzt ist, können sich die Lichtmenge und/oder die Strahlgröße bei der Schlitzverstellung deutlich verändern und somit wird es wahrscheinlich, dass eine spektrale Unstetigkeit aufgrund einer Veränderung der Messgenauigkeit bei einer Wellenlänge, bei der der Schlitz verstellt wird, auftritt. Die spektrale Unstetigkeit kann beispielsweise durch eine spektrale Korrektur verringert werden. Es ist jedoch schwierig, die Einflüsse der Unstetigkeit vollständig zu beseitigen.In the spectrophotometer described in Patent Document 1, any differences in the amount of light of a measuring light beam between near-infrared wavelengths by slit adjustment are reduced to suppress variations in signal accuracy. Since the selectable slit width is limited, the amount of light and / or the beam size at the slit adjustment can be changed significantly, and thus, a spectral discontinuity due to a change in the measurement accuracy at a wavelength at which the slit is displaced is likely to occur. The spectral discontinuity can be reduced for example by a spectral correction. However, it is difficult to completely eliminate the influences of discontinuity.
Wenn das im Patentdokument 2 beschriebene Spektralphotometer mit einem Schlitzmechanismus zur Messung verwendet wird, gilt es als schwierig, die Schlitzbreite genau zu steuern, wobei diese Schwierigkeit dazu führen kann, dass die Messgenauigkeit einer Variation unterliegt.When the spectrophotometer described in Patent Document 2 is used with a slit mechanism for measurement, it is considered difficult to accurately control the slit width, which difficulty may cause the measurement accuracy to vary.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zweistrahl-Spektralphotometer bereitzustellen, der dazu geeignet ist, die wellenlängenspezifische Messgenauigkeit bei spektralen Messungen gleichmäßig zu gestalten und eine spektrale Unstetigkeit, die sich durch die Verstellung der Schlitzbreite ergibt, in einem schnell und effektiv auszuführenden Vorgang zu unterdrücken.An object of the present invention is to provide a two-beam spectrophotometer which is capable of uniforming the wavelength-specific measurement accuracy in spectral measurements and of spectral discontinuity resulting from the slit width adjustment in a quick and effective operation suppress.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Zweistrahl-Spektralphotometer nach Anspruch 1 bereit.To achieve the above object, the present invention provides a two-beam spectrophotometer according to claim 1 ready.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Vereinheitlichung der wellenlängenspezifischen Messgenauigkeit bei spektralen Messungen und die Unterdrückung der spektralen Unstetigkeit, die sich durch das Verstellen der Schlitzbreite ergibt.The present invention enables a standardization of the wavelength-specific measurement accuracy in spectral measurements and the Suppression of the spectral discontinuity resulting from the adjustment of the slit width.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
1 ist ein Blockdiagramm eines Zweistrahl-Spektralphotometers gemäß einer ersten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. 1 Fig. 10 is a block diagram of a two-beam spectrophotometer according to a first embodiment not according to the invention.
2 ist eine Darstellung eines Spektroskops gemäß der ersten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. 2 Fig. 12 is a diagram of a spectroscope according to the first embodiment not according to the invention.
3 zeigt die Konfiguration einer Schlitzplatte gemäß der ersten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. 3 shows the configuration of a slit plate according to the first embodiment not according to the invention.
4 zeigt die Konfiguration einer Schlitzplatte gemäß einer herkömmlichen Technik. 4 shows the configuration of a slit plate according to a conventional technique.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Schlitzposition gemäß der ersten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. 5 shows a flow chart for determining the slot position according to the first, not inventive embodiment.
6A zeigt die Ergebnisse einer Spektralmessung, die unter Verwendung eines Zweistrahl-Spektralphotometers auf der Basis der vorerwähnten herkömmlichen Technik erhalten worden sind. 6A Fig. 11 shows the results of spectral measurement obtained by using a two-beam spectrophotometer based on the aforementioned conventional technique.
6B zeigt die Ergebnisse einer Spektralmessung, die unter Verwendung des Zweistrahl-Spektralphotometers gemäß der ersten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform erhalten worden sind. 6B Fig. 14 shows the results of spectral measurement obtained by using the two-beam spectrophotometer according to the first embodiment not according to the invention.
7 ist ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung einer Schlitzposition in einem Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß einer zweiten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. 7 Fig. 10 is a timing chart for determining a slit position in a two-beam spectrophotometer according to a second embodiment not according to the invention.
8 ist ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung einer Schlitzposition in einem Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß einer dritten Ausführungsform, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 8th Fig. 10 is a timing chart for determining a slot position in a two-beam spectrophotometer according to a third embodiment, which is an embodiment of the present invention.
9 zeigt die Konfiguration eines Spektroskops in einem Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß einer vierten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. 9 shows the configuration of a spectroscope in a two-beam spectrophotometer according to a fourth embodiment not according to the invention.
10 zeigt die Konfiguration von Schlitzplatten im Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß der vierten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. 10 shows the configuration of slit plates in the two-beam spectrophotometer according to the fourth, non-inventive embodiment.
Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDescription of the Preferred Embodiments
Nachstehend werden grundlegende, nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen eines Spektralphotometers und spezielle bevorzugte Ausführungsformen eines Spektralphotometers der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, basic non-inventive embodiments of a spectrophotometer and specific preferred embodiments of a spectrophotometer of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Erste AusführungsformFirst embodiment
1 ist ein Blockdiagramm eines Zweistrahl-Spektralphotometers gemäß einer ersten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. Dieses Zweistrahl-Spektralphotometer bestrahlt unabhängig voneinander jeweils eine Referenzprobe und eine Zielprobe (eine zu messende Probe) mit einem Messstrahl von Licht, das aus der gleichen Lichtquelle erzeugt worden ist, und misst den Transmissionsgrad der Zielprobe mit einer Lichtmenge (Energie) des durch die Referenzprobe gehenden Messlichts als Referenz. Dieses Zweistrahl-Spektralphotometer 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Lichtquelle 1, ein Spektroskop 2, einen Lichtteiler 3, eine Referenzproben-Platzierungseinheit 5, eine Zielproben-Platzierungseinheit 7, einen Photodetektor 8, eine Datenverarbeitungseinheit 9 und eine Schlitzsteuereinheit 10. 1 Fig. 10 is a block diagram of a two-beam spectrophotometer according to a first embodiment not according to the invention. This two-beam spectrophotometer irradiates each independently a reference sample and a target sample (a sample to be measured) with a measuring beam of light generated from the same light source and measures the transmittance of the target sample with a light amount (energy) of the reference sample going measuring light as a reference. This two-beam spectrophotometer 100 According to the present embodiment, the light source comprises 1 , a spectroscope 2 , a light divider 3 , a reference sample placement unit 5 , a target sample placement unit 7 , a photodetector 8th , a data processing unit 9 and a slot control unit 10 ,
Die Lichtquelle 1 erzeugt das Licht, das eine Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten umfasst. Eine Deuteriumlampe oder eine Halogenlampe wird im Allgemeinen als Lichtquelle 1 verwendet. Das Spektroskop 2 zerlegt einfallendes Licht, das von der Lichtquelle 1 emittiert worden ist, in monochromatisches Licht für die jeweilige Wellenlänge und emittiert das monochromatische Licht einer ausgewählten Wellenlänge. Austretendes Licht, d. h. das monochromatische Licht, das vom Spektroskop 2 emittiert worden ist, wird in zwei Strahlen aufgeteilt, nämlich einen Referenzstrahl 4a (erstes Messlicht) und einen Zielstrahl 6a (zweites Messlicht), und zwar durch den Lichtteiler 3. Der Lichtteiler 3 ist beispielsweise so ausgebildet, dass er Licht durch Rotieren eines Spiegels in einen Referenzstrahl und einen Zielstrahl aufteilt, oder er ist so ausgebildet, dass er Licht mittels eines Strahlteilers, wie eines Halbspiegels, teilt. Der Referenzstrahl 4a gelangt in die Referenzproben-Platzierungseinheit 5 und bestrahlt die von der Referenzproben-Platzierungseinheit 5 gehaltene Referenzprobe. Der Zielstrahl 6a gelangt in die Zielproben-Platzierungseinheit 7 und bestrahlt die von der Zielproben-Platzierungseinheit 7 gehaltene Probe. Das Licht 4b, das durch die Referenzprobe gegangen ist, d. h. das erste transmittierte Licht, und das Licht 6b, das durch die Zielprobe gegangen ist, d. h. das zweite transmittierte Licht, werden vom Photodetektor 8 erfasst. In einer UV-sichtbaren Region wird eine Photovervielfacherröhre als Photodetektor 8 verwendet, während in einer IR-Region ein Detektor, zum Beispiel ein photoleitendes PbS-Element oder eine InGaAs-Photodiode als Photodetektor 8 verwendet werden. Wenn der Lichtteiler 3 so ausgebildet ist, dass Licht durch Rotieren eines Spiegels geteilt wird, erfasst der Photodetektor 8, der so konstruiert ist, dass er entweder eine einzelne Photovervielfacherröhre oder einen in der IR-Region verwendeten Detektor verwendet, abwechselnd das transmittierte Licht 4b und das transmittierte Licht 6b. Wenn der Lichtteiler 3 so ausgebildet ist, dass er Licht mittels eines Strahlteilers, zum Beispiel eines Halbspiegels, teilt, erfasst der Photodetektor 8, der zwei Detektoren umfasst, konkurrierend die transmittierten Lichtstrahlen 4b und 6b. Die Datenverarbeitungseinheit 9 wandelt ein Detektionssignal, das vom Photodetektor 8 eingegeben worden ist, in einen Energiewert um und gibt dann den Energiewert zur Schlitzsteuerungseinheit 10 aus. Gemäß dem Energiewert, der aus der Datenverarbeitungseinheit 9 eingegeben worden ist, steuert die Schlitzsteuerungseinheit 10 eine Schlitzantriebsvorrichtung (nicht abgebildet), mit der das Spektroskop 2 ausgestattet ist.The light source 1 generates the light comprising a plurality of wavelength components. A deuterium lamp or a halogen lamp is generally used as a light source 1 used. The spectroscope 2 decomposes incident light from the light source 1 is emitted in monochromatic light for each wavelength and emits the monochromatic light of a selected wavelength. Emerging light, ie the monochromatic light emitted by the spectroscope 2 is emitted is divided into two beams, namely a reference beam 4a (first measuring light) and a target beam 6a (second measuring light), through the light divider 3 , The light divider 3 For example, it is configured to divide light into a reference beam and a aiming beam by rotating a mirror, or is configured to divide light by means of a beam splitter such as a half mirror. The reference beam 4a enters the reference sample placement unit 5 and irradiates the from the reference sample placement unit 5 held reference sample. The aiming beam 6a enters the target sample placement unit 7 and irradiate those from the target sample placement unit 7 held sample. The light 4b which has passed through the reference sample, ie the first transmitted light, and the light 6b that has passed through the target sample, ie, the second transmitted light, are received by the photodetector 8th detected. In a UV-visible region, a photomultiplier tube becomes a photodetector 8th while in an IR region, a detector, for example, a photoconductive PbS element or an InGaAs photodiode as the photodetector 8th be used. If the light divider 3 is formed so that light is divided by rotating a mirror, the photodetector detects 8th that's it is designed to use either a single photomultiplier tube or a detector used in the IR region, alternately transmitting the transmitted light 4b and the transmitted light 6b , If the light divider 3 is designed so that it shares light by means of a beam splitter, for example a half mirror, detects the photodetector 8th comprising two detectors, competing the transmitted beams 4b and 6b , The data processing unit 9 converts a detection signal coming from the photodetector 8th is entered into an energy value and then gives the energy value to the slot control unit 10 out. According to the energy value coming from the data processing unit 9 has been input, the slot control unit controls 10 a slot drive device (not shown) with which the spectroscope 2 Is provided.
2 zeigt die Konfiguration des Spektroskops 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Spektroskop 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Lichtquellenspiegel 11, eine rotierende Schlitzplatte 12, einen Schlitzmotor 13 (die Schlitzantriebsvorrichtung), einen Kollimationsspiegel 14 (zur Erzeugung paralleler Lichtstahlen), ein Beugungsgitter 15 und einen Konvergenzspiegel 16. Das Spektroskop 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, dass der optische Weg des einfallenden Lichts und der des ausfallenden Lichts zueinander parallel verlaufen. Die einzige rotierende Schlitzplatte 12, die rotierbar auf den optischen Wegen sowohl des einfallenden Lichts als auch des austretenden Lichts angeordnet ist, kann sowohl die Energie des einfallenden Lichts als auch die des ausfallenden Lichts steuern. 2 shows the configuration of the spectroscope 2 according to the present embodiment. The spectroscope 2 According to the present embodiment includes a light source mirror 11 , a rotating slotted plate 12 , a slot motor 13 (the slot drive device), a collimation mirror 14 (for generating parallel light beams), a diffraction grating 15 and a convergence mirror 16 , The spectroscope 2 According to the present embodiment, it is constructed that the optical path of the incident light and that of the emergent light are parallel to each other. The only rotating slotted plate 12 which is rotatably disposed on the optical paths of both the incident light and the emergent light, can control both the energy of the incident light and that of the emergent light.
Der einfallende Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 1 emittiert worden ist und in das Spektroskop 2 gelangt ist, wird durch den Lichtquellenspiegel 11 zur Konvergenz gebracht und durchläuft einen Eingangsschlitz 12a der rotierenden Schlitzplatte 12. Nach Durchlaufen des Eingangsschlitzes 12a wird das Licht durch den Kollimationsspiegel 14 in einen parallelen Verlauf gebracht und sodann in monochromatisches Licht für jede Wellenlänge zerlegt. Von dem gesamten monochromatischen Licht, das durch die Zerlegung erhalten worden ist, wird nur das monochromatische Licht einer ausgewählten Wellenlänge gemäß einem speziellen Winkel des Beugungsgitters 15 durch den Konvergenzspiegel 16 zur Konvergenz gebracht, durchläuft dann den Ausgangsschlitz 12b der rotierenden Schlitzplatte 12 und wird als Messstrahl emittiert. Der Schlitzmotor 13 dreht die rotierende Schlitzplatte 12, um die entsprechenden Schlitzbreiten des Eingangsschlitzes 12a und des Ausgangsschlitzes 12b zu verändern und um somit die Lichtmenge des Lichtstrahls zu steuern, die von den Lichtmengen des einfallenden Strahls und des austretenden Strahls festgelegt werden. Der Schlitzmotor 13 wird durch die in 1 dargestellte Schlitzsteuerungseinheit 10 in Bezug auf den Antrieb gesteuert.The incident light beam coming from the light source 1 has been emitted and in the spectroscope 2 is passed through the light source mirror 11 converged and passes through an input slot 12a the rotating slotted plate 12 , After passing through the entrance slot 12a the light gets through the collimation mirror 14 brought into a parallel course and then decomposed into monochromatic light for each wavelength. Of all the monochromatic light obtained by the decomposition, only the monochromatic light of a selected wavelength becomes according to a specific angle of the diffraction grating 15 through the convergence mirror 16 brought to convergence, then goes through the exit slot 12b the rotating slotted plate 12 and is emitted as a measuring beam. The slot motor 13 turns the rotating slotted plate 12 to the corresponding slot widths of the entrance slot 12a and the exit slot 12b to change, and thus to control the amount of light of the light beam, which are determined by the amounts of light of the incident beam and the outgoing beam. The slot motor 13 is through the in 1 illustrated slot control unit 10 controlled in relation to the drive.
3 zeigt die rotierende Schlitzplatte 12 bei Betrachtung aus der Richtung der Rotationsachse des Schlitzmotors 13, der in 2 dargestellt ist. Eine ähnliche Schlitzplatte ist aus JP S58-88625 A bekannt. Die rotierende Schlitzplatte 12 weist den Eingangsschlitz 12a auf, der so ausgebildet ist, dass die Schlitzbreite gemäß einer bestimmten Rotationsverschiebung der Schlitzplatte 12 im Uhrzeigersinn kontinuierlich zunimmt, sowie den Ausgangsschlitz 12b, der punktsymmetrisch um die Rotationsachse zum Eingangsschlitz 12a ausgebildet ist. Ferner umfasst das Spektroskop 2 (dargestellt in 2) gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise eine Lichtblockierungsplatte (nicht dargestellt), die unabhängig von der rotierenden Schlitzplatte 12 angeordnet ist. Das Spektroskop 2 ist so aufgebaut, dass diese lichtblockierende Platte eingesetzt wird, um zu gewährleisten, dass das Licht nur eine Lichtdurchgangsregion P durchläuft, eine Region mit der Höhe ”h”, die die Rotationsachse der rotierenden Schlitzplatte 12 umfasst. Dies bedeutet, dass der einfallende Lichtstahl eine rechteckige Region mit der Breite 12aw und der Höhe ”h”, die durch den Eingangsschlitz 12a und die Lichtdurchgangsregion P definiert werden, durchläuft und dass der austretende Lichtstrahl eine rechteckige Region mit der Breite 12bw und der Höhe ”h”, die durch den Ausgangsschlitz 12b und die Lichtdurchgangsregion P definiert werden, durchläuft. Eine Rotation der rotierenden Schlitzplatte 12 im Uhrzeigersinn (CW) vergrößert die Schlitzbreiten 12aw, 12bw in der Lichtdurchgangsregion P, wodurch die Lichtmenge des Messstrahls, die durch die Lichtmengen des einfallenden Strahls und des austretenden Strahls festgelegt werden, erhöht wird. Umgekehrt werden durch Rotation der rotierenden Schlitzplatte 12 gegen den Uhrzeigersinn (CCW) die Schlitzbreiten 12aw, 12bw in der Lichtdurchgangsregion P verringert, wodurch die Lichtmenge des Messstrahls verringert wird. Die Schlitze 12a, 12b können für die Schlitzbreiten 12aw, 12bw so ausgebildet werden, dass sie kontinuierlich entsprechend der speziellen Rotationsverschiebung der Schlitzplatte 12 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn (CCW) ansteigen. 3 shows the rotating slotted plate 12 when viewed from the direction of the rotation axis of the slot motor 13 who in 2 is shown. A similar slotted plate is off JP S58-88625 A known. The rotating slotted plate 12 has the entrance slot 12a formed so that the slot width according to a certain rotational displacement of the slot plate 12 clockwise increases continuously, and the output slot 12b , the point symmetrical about the axis of rotation to the entrance slot 12a is trained. Furthermore, the spectroscope includes 2 (shown in 2 ) according to the present embodiment, for example, a light blocking plate (not shown), which is independent of the rotating slit plate 12 is arranged. The spectroscope 2 is constructed such that this light-blocking plate is used to ensure that the light passes through only one light-passing region P, a region of height "h" which is the axis of rotation of the rotating slit plate 12 includes. This means that the incident light steel is a rectangular region with the width 12aw and the height "h" passing through the entrance slot 12a and the light passage region P are defined, and that the outgoing light beam is a rectangular region having the width 12bw and the height "h" passing through the exit slot 12b and the light passage region P are defined. A rotation of the rotating slotted plate 12 Clockwise (CW) increases the slot widths 12aw . 12bw in the light passage region P, whereby the amount of light of the measuring beam, which are determined by the amounts of light of the incident and outgoing beams, is increased. Conversely, by rotation of the rotating slotted plate 12 counterclockwise (CCW) the slot widths 12aw . 12bw decreases in the light passage region P, whereby the amount of light of the measuring beam is reduced. The slots 12a . 12b can for the slot widths 12aw . 12bw be formed so that they continuously according to the specific rotational displacement of the slot plate 12 increase in the counterclockwise (CCW) direction.
Der Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt), der die rotierende Schlitzplatte 12 in Rotationsbewegung versetzt, umfasst einen Schrittmotor und treibt die rotierende Schlitzplatte 12 in Schritten mit einem definierten Winkel (Stufenwinkel ΔR) an. Wenn beispielsweise der in 2 dargestellte Schlitzmotor 13 in einer vorgegebenen Anzahl von Antriebsschritten, nämlich drei, betätigt wird, entspricht die Rotationsverschiebung der rotierenden Schlitzplatte 12 dem Wert 3ΔR. Die Schlitzbreiten 12aw, 12bw können durch Einstellen des Schrittwinkels ΔR kontinuierlich so gesteuert werden, dass sie ausreichend klein sind (R2 – R1 >> ΔR) für eine Differenz zwischen einer oberen Schlitzwinkelgrenze, bei der es sich um einen Schlitzwinkel R2 handelt, bei dem die Schlitzbreiten 12aw, 12bw mit der maximalen Schlitzbreite übereinstimmen, und einer unteren Schlitzwinkelgrenze, bei dem es sich um einen Schlitzwinkel R1 handelt, bei dem die Schlitzbreiten 12aw, 12bw mit der minimalen Schlitzbreite übereinstimmen. Die in 1 dargestellte Schlitzsteuereinheit 10 weist eine Obergrenze für die Anzahl der Schritte (= R2/ΔR) auf, bei der es sich um die Anzahl der Schritte handelt, die der Obergrenze des Schlitzwinkels R2 entsprechen, sowie eine Untergrenze der Anzahl von Schritten (= R1/ΔR), bei der es sich um die Anzahl von Schritten handelt, die der Untergrenze des Schlitzwinkels R1 entsprechen. Die Schlitzsteuereinheit 10 steuert den Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt), um die rotierende Schlitzplatte 12 in einer vorgegebenen Anzahl von Schritten zwischen der Untergrenze der Anzahl von Schritten und der Obergrenze der Anzahl von Schritten in Drehbewegung zu versetzen. Somit werden die Schlitzbreiten 12aw, 12bw in einem vorgegebenen Bereich zwischen der minimalen Schlitzbreite und der maximalen Schlitzbreite gesteuert.The slot motor 13 (in 2 shown), the rotating slit plate 12 rotated, includes a stepper motor and drives the rotating slit plate 12 in steps with a defined angle (step angle ΔR). For example, if the in 2 shown slot motor 13 is operated in a predetermined number of driving steps, namely, three, corresponds to the rotational displacement of the rotary slit plate 12 the value 3ΔR. The slot widths 12aw . 12bw can be continuously controlled by setting the step angle ΔR to be sufficiently small (R2-R1 >> ΔR) for a difference between one upper slot angle limit, which is a slot angle R2, wherein the slot widths 12aw . 12bw coincide with the maximum slot width, and a lower slot angle limit, which is a slot angle R1, in which the slot widths 12aw . 12bw coincide with the minimum slot width. In the 1 shown slot control unit 10 has an upper limit on the number of steps (= R2 / ΔR), which is the number of steps corresponding to the upper limit of the slot angle R2, and a lower limit on the number of steps (= R1 / ΔR) which is the number of steps corresponding to the lower limit of the slot angle R1. The slot control unit 10 controls the slot motor 13 (in 2 shown) around the rotating slit plate 12 to rotate in a predetermined number of steps between the lower limit of the number of steps and the upper limit of the number of steps. Thus, the slot widths become 12aw . 12bw controlled in a predetermined range between the minimum slot width and the maximum slot width.
Zum Vergleich wird hier die rotierende Schlitzplatte beim Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß herkömmlicher Technik beschrieben. 4 zeigt die Konfiguration der rotierenden Schlitzplatte gemäß herkömmlicher Technik. Die rotierende Schlitzplatte 17 gemäß der herkömmlichen Technik umfasst eine Eingangsschlitzregion 17a, die aus einer Mehrzahl von Schlitzen mit unterschiedlichen Breiten gebildet ist, und eine Ausgangsschlitzregion 17b, die punktsymmetrisch um eine Rotationsachse der Schlitzplatte zur Eingangsschlitzregion 17a ausgebildet ist. Die Schlitzregionen 17a, 17b ermöglichen das stufenweise Verstellen der Schlitzbreite. Bei der rotierenden Schlitzplatte 17 dieser Konfiguration ist die verstellbare Schlitzbreite eingeschränkt und ermöglicht nicht eine kontinuierliche Verstellung der Schlitzbreite, was eine Schwankung der Messgenauigkeit aufgrund einer erheblichen Veränderung der Lichtmenge des Messstrahls während des Verstellens der Schlitzbreite verursacht.For comparison, the rotating slit plate in the two-beam spectrophotometer according to the conventional art will be described here. 4 shows the configuration of the rotary slit plate according to conventional art. The rotating slotted plate 17 according to the conventional technique comprises an input slot region 17a formed of a plurality of slots having different widths and an exit slot region 17b which is point symmetrical about an axis of rotation of the slit plate to the entrance slit region 17a is trained. The slot regions 17a . 17b allow stepwise adjustment of the slot width. At the rotating slotted plate 17 In this configuration, the adjustable slit width is restricted and does not allow continuous adjustment of the slit width, which causes a variation in measurement accuracy due to a significant change in the amount of light of the measuring beam during the slit width adjustment.
Prozessablauf der Bestimmung der SchlitzpositionProcess flow of determining the slot position
5 zeigt den Ablauf des Prozesses bei der Bestimmung der Schlitzposition während der Spektralmessung unter Verwendung des Zweistrahl-Spektralphotometers gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Prozess zur Bestimmung der Schlitzposition wird durch die Schlitzsteuereinheit 10 (in 1 dargestellt) jedes Mal dann ausgeführt, wenn die Wellenlänge des Messstrahls durch das Spektroskop 2 (in 2 dargestellt) verändert wird. Die Messung mit dem Messstrahl einer neu gewählten Wellenlänge folgt der Bestimmung der Schlitzposition in dem die Schlitzposition bestimmenden Ablauf. Einzelheiten der Verfahrensstufen, die den Ablauf des Verfahrens zur Bestimmung der Schlitzposition darstellen, werden nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 FIG. 12 shows the flow of the process of determining the slit position during spectral measurement using the two-beam spectrophotometer according to the present embodiment. FIG. The slot position determination process is performed by the slot controller 10 (in 1 shown) each time then executed when the wavelength of the measuring beam through the spectroscope 2 (in 2 shown) is changed. The measurement with the measuring beam of a newly selected wavelength follows the determination of the slot position in the sequence determining the slot position. Details of the process steps constituting the procedure of the slit position determination method will be described below with reference to FIG 5 described.
Die Lichtmenge (Energie an der Zielstelle) des zweiten transmittierten Strahls, der die Zielprobe durchlaufen hat, wird in Stufe S1 gemessen. Die Lichtmenge (Energie an der Referenzstelle) des ersten transmittierten Strahls, der die Referenzprobe durchlaufen hat, wird in Stufe S2 gemessen. Die Energie an der Zielstelle (Lichtmenge des zweiten transmittierten Strahls) und die Energie an der Referenzstelle (Lichtmenge des ersten transmittierten Strahls) werden in Stufe S3 verglichen, um festzustellen, welcher Wert höher ist. Wenn in Stufe S3 festgestellt wird, dass die Energie an der Referenzstelle größer ist als die Energie an der Zielstelle, wird in Stufe S4 die Energie an der Referenzstelle als Referenzenergie E festgelegt (wobei der erste transmittierte Strahl als transmittierter Referenzstrahl genommen wird). Wenn umgekehrt in Stufe S3 festgestellt wird, dass die Energie an der Zielstelle größer als die Energie an der Referenzstelle ist, wird die Energie an der Zielstelle in Stufe S5 als Referenzenergie E festgelegt (wobei der zweite transmittierte Strahl als transmittierter Referenzstrahl genommen wird). Im Anschluss an die Stufen S4 oder S5 wird in Stufe S6 ein Verhältnis (%) der Referenzenergie E in Bezug zu einem Nachweisbereich des Photodetektors 8 (in 1 dargestellt) bestimmt.The amount of light (energy at the target site) of the second transmitted beam that has passed through the target sample is measured in step S1. The amount of light (energy at the reference point) of the first transmitted beam that has passed through the reference sample is measured in step S2. The energy at the target location (amount of light of the second transmitted beam) and the energy at the reference location (amount of light of the first transmitted beam) are compared in step S3 to determine which value is higher. If it is determined in step S3 that the energy at the reference site is greater than the energy at the target site, then in step S4 the energy at the reference site is set as the reference energy E (taking the first transmitted beam as the transmitted reference beam). Conversely, if it is determined in step S3 that the energy at the target site is greater than the energy at the reference site, the energy at the target site in step S5 is set as the reference energy E (taking the second transmitted ray as the transmitted reference ray). Subsequent to steps S4 or S5, in step S6, a ratio (%) of the reference energy E with respect to a detection range of the photodetector 8th (in 1 shown) determined.
Wenn in Stufe S6 festgestellt wird, dass die Referenzenergie E (Lichtmenge des transmittierten Referenzstrahls) größer als 80% des Nachweisbereichs und kleiner oder gleich 100% davon ist (d. h. in einen vorgegebenen Bereich fällt), wird in Stufe S11 die Schlitzposition bestimmt und der Vorgang beendet. Beim vorgegebenen Bereich handelt es sich hier um einen Bereich, in dem ein Signalniveau, das die Lichtmenge anzeigt, im Nachweisbereich des Photodetektors 8 liegt und das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N-Verhältnis) in Bezug zur Nachweisauflösung des Photodetektors 8 ausreichend groß ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird der vorgegebene Bereich beispielsweise so festgelegt, dass er größer als 80% des Nachweisbereiches und kleiner oder gleich 100% davon ist. Durch eine engere Einstellung des vorgegebenen Bereichs lässt sich die wellenlängenspezifische Messgenauigkeit in Bezug auf die Gleichmäßigkeit verbessern. Der vorgegebene Bereich muss jedoch so eingestellt werden, dass er größer als die Kontrollauflösung der Referenzenergie E ist (d. h. eine Variation der Referenzenergie E pro Stufenwinkel ΔR). Wenn der vorgegebene Bereich so eingestellt wird, dass er unter der Kontrollauflösung liegt, lässt sich die Lichtmenge kaum so steuern, dass sie in den vorgegebenen Bereich fällt.If it is determined in step S6 that the reference energy E (light amount of the transmitted reference beam) is greater than 80% of the detection range and less than or equal to 100% thereof (ie falls within a predetermined range), the slit position is determined in step S11 and the process completed. The predetermined range is an area where a signal level indicative of the amount of light is present in the detection area of the photodetector 8th and the signal-to-noise ratio (S / N ratio) with respect to the detection resolution of the photodetector 8th is big enough. For example, in the present embodiment, the predetermined range is set to be greater than 80% of the detection range and less than or equal to 100% thereof. Tighter setting of the specified range can improve the wavelength-specific measurement accuracy with respect to uniformity. However, the predetermined range must be set to be larger than the control resolution of the reference energy E (ie, a variation of the reference energy E per step angle ΔR). If the predetermined range is set to be below the control resolution, the amount of light hardly can be controlled to fall within the predetermined range.
Wenn in Stufe S6 festgestellt wird, dass die Referenzenergie E kleiner oder gleich 80% des Nachweisbereichs ist, wird der Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt) in Stufe S7 im Uhrzeigersinn (CW) in Rotationsbewegung versetzt, wobei die Anzahl an Antriebsstufen 1 beträgt. Dadurch wird die rotierende Schlitzplatte 12 (in 3 dargestellt) im Uhrzeigersinn gedreht. Durch die Drehung der rotierenden Schlitzplatte 12 (in 3 dargestellt) im Uhrzeigersinn vergrößern sich die Schlitzbreiten 12aw, 12bw und somit die Lichtmenge des Messstrahls. Die Anzahl der Schritte, die einem momentanen Schlitzwinkel der rotierenden Schlitzplatte 12 in 3 entspricht (diese Anzahl an Schritten wird nachstehend als tatsächliche Schrittzahl bezeichnet), und die Obergrenze für die Anzahl an Schritten werden in Stufe S8 verglichen, um festzustellen, welcher der Werte größer ist. Wenn in Stufe S8 festgestellt wird, dass die tatsächliche Schrittzahl kleiner als die Obergrenze der Schrittzahl ist, werden die Stufen S1 bis S6 wiederholt. Wenn umgekehrt in Stufe S8 festgestellt wird, dass die tatsächliche Schrittzahl gleich mit der Obergrenze der Schrittzahl oder größer als diese ist, wird die Schlitzposition in Stufe S11 festgelegt und der Vorgang beendet.If it is determined in step S6 that the reference energy E is less than or equal to 80% of the Detection area is the slot motor 13 (in 2 shown) in stage S7 clockwise (CW) in rotational movement, wherein the number of drive stages is 1. This will cause the rotating slotted plate 12 (in 3 shown) turned clockwise. By the rotation of the rotating slotted plate 12 (in 3 shown) in a clockwise direction increase the slot widths 12aw . 12bw and thus the amount of light of the measuring beam. The number of steps that corresponds to a current slot angle of the rotating slot plate 12 in 3 corresponds (this number of steps is hereinafter referred to as actual step number), and the upper limit for the number of steps are compared in step S8 to determine which of the values is greater. If it is determined in step S8 that the actual step number is smaller than the upper limit of the step number, steps S1 to S6 are repeated. Conversely, if it is determined in step S8 that the actual step number is equal to or greater than the upper limit of the step number, the slot position is set in step S11, and the process is ended.
Wenn in Stufe S6 festgestellt wird, dass die Referenzenergie E mehr als 100% des Nachweisbereichs beträgt, wird in Stufe S9 der Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt) mit einer Anzahl von Antriebsschritten, d. h. 1, gegen den Uhrzeigersinn (CCW) in Drehbewegung versetzt, wodurch die rotierende Schlitzplatte 12 (in 3 dargestellt) gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Die Drehung der Schlitzplatte 12 gegen den Uhrzeigersinn verengt die Schlitzbreiten 12aw, 12bw (beide in 3 dargestellt) und verringert die Lichtmenge des Messstrahls. Anschließend werden in Stufe S10 die tatsächliche Schrittzahl des Schrittmotors 13 (in 2 dargestellt) und die Obergrenze der Schrittzahl miteinander verglichen, um festzustellen, welcher Wert größer ist.If it is determined in step S6 that the reference energy E is more than 100% of the detection range, in step S9 the slit motor becomes 13 (in 2 shown) with a number of drive steps, ie 1, counterclockwise (CCW) in rotary motion, whereby the rotating slit plate 12 (in 3 shown) is rotated counterclockwise. The rotation of the slotted plate 12 counterclockwise narrows the slot widths 12aw . 12bw (both in 3 shown) and reduces the amount of light of the measuring beam. Subsequently, in step S10, the actual number of steps of the stepping motor 13 (in 2 shown) and the upper limit of the step number compared to determine which value is greater.
Wenn in Stufe S10 festgestellt wird, dass die tatsächliche Schrittzahl größer als die Untergrenze der Schrittzahl ist, werden die Stufen S1 bis S6 wiederholt. Wenn umgekehrt in Stufe S10 festgestellt wird, das die tatsächliche Schrittzahl kleiner als die Untergrenze der Schrittzahl oder gleich mit dieser ist, wird in Stufe S11 die Schlitzposition festgelegt und der Vorgang beendet.If it is determined in step S10 that the actual step number is greater than the lower limit of the step number, steps S1 to S6 are repeated. Conversely, if it is determined in step S10 that the actual step number is less than or equal to the lower limit of the step number, the slot position is set in step S11 and the process is ended.
Vorteilhafte WirkungAdvantageous effect
Die vorliegende Ausführungsform mit der vorstehend geschilderten Konfiguration, bei der die Lichtmenge des transmittierten Referenzstrahls in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird, selbst wenn sich die Wellenlänge des Messstrahls verändert, führt dazu, dass die wellenlängenspezifische Messgenauigkeit bei spektralen Messungen gleichmäßig wird und etwaige spektrale Unstetigkeiten, die sich aus einer Verstellung der Schlitzbreite ergeben, unterdrückt werden. Diese Wirkung wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die 6A und 6B beschrieben. 6A zeigt das Ergebnis einer spektralen Messung, das unter Verwendung des Zweistrahl-Spektralphotometers auf der Basis der herkömmlichen Technik erhalten worden ist. 6B zeigt das Ergebnis einer spektralen Messung, das bei Verwendung des Zweistrahl-Spektralphotometers gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten worden ist. Während das in 6A dargestellte Spektrum eine Unstetigkeit aufweist, die auf das Verstellen der Schlitzbreite zurückzuführen ist, weist das in 6B dargestellte Spektrum keine derartige Unstetigkeit auf.The present embodiment having the configuration described above, in which the amount of light of the transmitted reference beam is kept in a predetermined range even if the wavelength of the measuring beam changes, causes the wavelength-specific measuring accuracy to become uniform in spectral measurements and any spectral discontinuities arising from an adjustment of the slot width can be suppressed. This effect will be described in detail below with reference to FIGS 6A and 6B described. 6A Fig. 12 shows the result of a spectral measurement obtained by using the two-beam spectrophotometer based on the conventional technique. 6B Fig. 13 shows the result of a spectral measurement obtained by using the two-beam spectrophotometer according to the present embodiment. While that in 6A shown spectrum has a discontinuity, which is due to the adjustment of the slot width, the in 6B displayed spectrum no such discontinuity.
Das in 5 dargestellte Ablaufdiagramm für die Bestimmung der Schlitzposition kann auch zur Bestimmung der Schlitzposition während einer in Bezug auf die Zeit variierenden spektralen Messung herangezogen werden. Selbst wenn die Lichtmenge des Messstrahls sich im zeitlichen Verlauf verändert, werden in diesem Fall Veränderungen der Messgenauigkeit im Laufe der Zeit unterdrückt, da die Lichtmenge des transmittierten Referenzstrahls in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird.This in 5 The illustrated flow chart for the determination of the slot position can also be used to determine the slot position during a time-varying spectral measurement. In this case, even if the amount of light of the measuring beam changes with time, changes in the measuring accuracy are suppressed over time since the amount of light of the transmitted reference beam is kept within a predetermined range.
Zweite AusführungsformSecond embodiment
7 ist ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung einer Schlitzposition in einem Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß einer zweiten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. In 7 werden Verfahrensstufen, die den Verfahrensstufen des Ablaufdiagramms zur Bestimmung der Schlitzposition gemäß der ersten Ausführungsform (vergleiche 5) gleichwertig sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in 5 bezeichnet. Der Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen gleich aufgebaut, wie bei der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform. Unterschiede im Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Schlitzposition zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform werden nachstehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 Fig. 10 is a timing chart for determining a slit position in a two-beam spectrophotometer according to a second embodiment not according to the invention. In 7 are process steps that the process steps of the flow chart for determining the slot position according to the first embodiment (see 5 ) are equivalent, with the same reference numerals as in 5 designated. The two-beam spectrophotometer according to the present embodiment is constructed substantially the same as that in FIGS 1 to 3 illustrated first embodiment. Differences in the flowchart for determining the slot position between the present embodiment and the first embodiment will be described below with reference to FIG 7 described.
Die Energie an der Referenzstelle (Lichtenergie des ersten transmittierten Strahls) oder die Energie an der Zielstelle (Lichtmenge des zweiten transmittierten Strahls) werden in den Stufen S4 oder S5 bestimmt. Anschließend wird in Stufe S6A eine vergleichende Bestimmung in Bezug zur Referenzenergie E durchgeführt.The energy at the reference site (light energy of the first transmitted beam) or the energy at the target site (light quantity of the second transmitted beam) are determined in the steps S4 or S5. Subsequently, in step S6A, a comparative determination is made with reference to the reference energy E.
Wenn in Stufe S6A festgestellt wird, dass die Referenzenergie E (Lichtmenge des transmittierten Referenzstrahls) größer als 80% des Nachweisbereichs und kleiner oder gleich 100% davon ist (d. h. in den vorgegebenen Bereich fällt), wird die Schlitzposition in Stufe S11 festgelegt und der Vorgang beendet. If it is determined in step S6A that the reference energy E (light amount of the transmitted reference beam) is greater than 80% of the detection range and less than or equal to 100% thereof (ie falls within the predetermined range), the slit position is set in step S11 and the process completed.
Wenn in Stufe S6A festgestellt wird, dass die Referenzenergie E kleiner oder gleich 80% des Nachweisbereichs ist, wird eine noch feinere Bestimmung in Einheiten von 10% durchgeführt und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Bestimmung wird eine der Stufen S7A bis S7H durchgeführt. 7 zeigt nur die Stufe S7A, die dann folgt, wenn festgestellt wird, dass die Referenzenergie E größer als 0% und kleiner oder gleich 10% ist, und die Stufe S7H, die folgt, wenn festgestellt wird, dass die Referenzenergie E größer als 70% und kleiner oder gleich 80% ist. Die Verfahrensstufen, die in den übrigen Fällen folgen, werden in 7 weggelassen.If it is determined in step S6A that the reference energy E is less than or equal to 80% of the detection range, an even finer determination is made in units of 10%, and depending on the result of this determination, one of the stages S7A to S7H is performed. 7 only shows the stage S7A, which follows when it is determined that the reference energy E is greater than 0% and less than or equal to 10%, and the stage S7H, which follows, when it is determined that the reference energy E is greater than 70% and less than or equal to 80%. The procedural steps that follow in the remaining cases are given in 7 omitted.
Wenn in Stufe S6A festgestellt wird, dass die Referenzenergie E größer als 70% des Nachweisbereichs und kleiner oder gleich 80% davon ist, wird der Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt) in Stufe S7A im Uhrzeigersinn in einer Anzahl von Antriebsschritten, d. h. 1, in Rotationsbewegung versetzt. (Die dazwischenliegenden Stufen werden hier weggelassen). Wenn festgestellt wird, dass die Referenzenergie E größer als 0% und kleiner oder gleich 10% ist, wird in Stufe 7H der Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt) in einer Anzahl von Antriebsschritten, nämlich 30, im Uhrzeigersinn in Rotationsbewegung versetzt.If it is determined in step S6A that the reference energy E is greater than 70% of the detection range and less than or equal to 80% thereof, the slit motor becomes 13 (in 2 shown) in stage S7A in a clockwise direction in a number of drive steps, ie 1, in rotational movement. (The intermediate levels are omitted here). When it is determined that the reference energy E is greater than 0% and less than or equal to 10%, in step 7H the slit motor becomes 13 (in 2 shown) in a number of drive steps, namely 30, clockwise in rotation.
Die Anzahl der Antriebsschritte in jeder der Stufen S7A bis S7H entspricht der Anzahl der Stufen, die benötigt wird, damit die Referenzenergie E in den Bereich fällt, der größer als 70% des Nachweisbereichs und kleiner oder gleich 80% davon ist (die dazwischenliegenden Stufen werden weggelassen) oder in den Bereich fällt, der größer als 0% und kleiner oder gleich 10% ist. Diese Anzahl wird so erhöht, dass sie in den vorgegebenen Bereich fällt, der größer als 80% des Nachweisbereichs und kleiner oder gleich 100% davon ist. Die Anzahl der Antriebsschritte, die diesen Energiebereichen entspricht, wird durch vorherige Experimente oder ähnliche Maßnahmen festgelegt. Diese Entsprechung wird in der Schlitzsteuerungseinheit 10 (in 1 dargestellt) als Information eingegeben, die eine Korrelation zwischen der Anzahl an Antriebsschritten des Schlitzmotors 13 (in 2 dargestellt) und der Referenzenergie E (Lichtmenge des transmittierten Referenzstrahls) angibt.The number of drive steps in each of the stages S7A through S7H corresponds to the number of stages required for the reference energy E to fall within the range greater than and equal to 70% of the detection range (the intermediate stages) omitted) or falls within the range greater than 0% and less than or equal to 10%. This number is increased to fall within the predetermined range that is greater than 80% of the detection range and less than or equal to 100% thereof. The number of drive steps corresponding to these energy ranges is determined by previous experiments or similar measures. This correspondence is made in the slot control unit 10 (in 1 shown) as information indicating a correlation between the number of drive steps of the slot motor 13 (in 2 shown) and the reference energy E (amount of light of the transmitted reference beam) indicates.
Im Anschluss an eine der Stufen S7A bis S7H wird in Stufe S8A eine Vergleichsbestimmung zwischen der tatsächlichen Schrittzahl des Schlitzmotors 13 (in 2 dargestellt) und der Obergrenze der Schrittzahl durchgeführt. Wenn in Stufe S8A festgestellt wird, dass die tatsächliche Schrittzahl kleiner als die Obergrenze der Schrittzahl ist, wird die Schlitzposition in Stufe S11 bestimmt und der Vorgang beendet. Wenn umgekehrt in Stufe S8A festgestellt wird, dass die tatsächliche Schrittzahl der Obergrenze der Schrittzahl entspricht oder größer als diese ist, wird der Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt) in Stufe S8B gegen den Uhrzeigersinn in Rotationsbewegung gesetzt, bis die tatsächliche Schrittzahl mit der Obergrenze der Schrittzahl übereinstimmt. Anschließend wird in Stufe S11 die Schlitzposition festgelegt und der Vorgang beendet.Subsequent to one of the stages S7A to S7H, a comparison determination between the actual number of steps of the slot motor is made in step S8A 13 (in 2 shown) and the upper limit of the step number. If it is determined in step S8A that the actual step number is smaller than the upper limit of the step number, the slot position in step S11 is determined and the process is ended. Conversely, when it is determined in step S8A that the actual step number of the upper limit is equal to or greater than the step number, the slit motor becomes 13 (in 2 in step S8B counterclockwise in rotation, until the actual step number coincides with the upper limit of the step number. Subsequently, the slot position is set in step S11 and the process is terminated.
Wenn in Stufe S6A festgestellt wird, dass die Referenzenergie E größer als 100% des Nachweisbereichs ist, wird in Stufe 10A eine Vergleichsbestimmung zwischen der tatsächlichen Schrittzahl und der Obergrenze der Schrittzahl durchgeführt. Wenn in Stufe S10A festgestellt wird, dass die tatsächliche Schrittzahl der Untergrenze der Schrittzahl entspricht oder kleiner als diese ist, wird die Schlitzposition in Stufe S11 festgelegt und der Vorgang beendet. Wenn umgekehrt in Stufe S10A festgestellt wird, dass die tatsächliche Schrittzahl größer als die Untergrenze der Schrittzahl ist, wird der Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt) in Stufe S10B im Uhrzeigersinn in Rotationsbewegung versetzt, bis die tatsächliche Schrittzahl mit der Untergrenze der Schrittzahl übereinstimmt. Anschließend werden die Stufen S1 bis S6 wiederholt.If it is determined in step S6A that the reference energy E is greater than 100% of the detection range, in step 10A, a comparison determination is made between the actual step number and the upper limit of the step number. If it is determined in step S10A that the actual step number of the lower limit is equal to or smaller than the step number, the slot position is set in step S11, and the process is ended. Conversely, when it is determined in step S10A that the actual step number is greater than the lower limit of the step number, the slit motor becomes 13 (in 2 shown) in step S10B clockwise rotated until the actual step number coincides with the lower limit of the step number. Subsequently, the steps S1 to S6 are repeated.
Beim Verfahren zur Bestimmung der Schlitzposition gemäß der vorliegenden Konfiguration lassen sich im Wesentlichen die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erzielen. Hinzu kommt, dass der Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt) in den Stufen S7A bis S7H in Übereinstimmung mit der Information, die die Korrelation zwischen der Anzahl der Antriebsschritte des Schlitzmotors 13 (in 2 dargestellt) und der Lichtmenge des transmittierten Referenzstrahls angibt, angetrieben wird. Somit wird die Anzahl der Vorgänge, bei der die Energie an der Zielstelle gemessen wird (in Stufe S1) und die Anzahl der Vorgänge, bei der die Energie an der Referenzstelle gemessen wird (in Stufe S2) jeweils auf maximal 2 gedrückt, was wiederum eine sofortige Bestimmung der Schlitzposition ermöglicht.In the method for determining the slot position according to the present configuration, substantially the same advantageous effects as in the first embodiment can be obtained. In addition, the slot motor 13 (in 2 shown) in the stages S7A to S7H in accordance with the information indicating the correlation between the number of drive steps of the slot motor 13 (in 2 shown) and the amount of light of the transmitted reference beam indicates is driven. Thus, the number of processes in which the energy is measured at the target site (in step S1) and the number of times that the energy is measured at the reference site (in step S2) are each forced to a maximum of 2, which in turn immediate determination of the slot position allows.
Dritte AusführungsformThird embodiment
8 ist ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung einer Schlitzposition in einem Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß einer dritten Ausführungsform, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. In 8 werden Verfahrensstufen, die mit den Verfahrensstufen des Ablaufdiagramms zur Bestimmung der Schlitzposition gemäß der ersten Ausführungsform (vergleiche 5) gleichwertig sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in 5 bezeichnet. Das Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen gleich aufgebaut, wie bei der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform. Unterschiede im Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Schlitzposition zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform werden nachstehend unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8th Fig. 10 is a timing chart for determining a slot position in a two-beam spectrophotometer according to a third embodiment, which is an embodiment of the present invention. In 8th are process steps that compare with the process steps of the flow chart for determining the slot position according to the first embodiment (cf. 5 ) are equivalent, with the same reference numerals as in 5 designated. The two-beam spectrophotometer according to the present embodiment is constructed substantially the same as that in FIGS 1 to 3 illustrated first embodiment. Differences in the flowchart for determining the slot position between the present embodiment and the first embodiment will become below with reference to 8th described.
Beim Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Schlitzposition gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird vor Messung der Energie an der Zielstelle in Stufe S1 die rotierende Schlitzplatte 12 (in 3 dargestellt) in Stufe S0 in eine wellenlängenabhängige Schlitzposition gedreht. Bei der wellenlängenabhängigen Schlitzposition handelt es sich hier um eine vorbestimmte Schlitzposition, bei der die Referenzenergie E (die Lichtmenge des transmittierten Referenzstrahls) in einen vorgegebenen Bereich fällt, der größer als 80% des Nachweisbereichs des Photodetektors 8 (in 1 dargestellt) und kleiner als 100% des Nachweisbereichs oder gleich damit ist, bezogen auf den Messstrahl einer aktuell gewählten Wellenlänge. Die vorgegebene Anzahl von Schritten, die einer vorgegebenen Schlitzposition entspricht, wird für jede Wellenlänge des Messstrahls vorher durch Experimente oder ähnliche Maßnahmen ermittelt und diese Entsprechung wird in der Schlitzsteuerungseinheit 10 als Information eingegeben, die die Korrelation zwischen der Wellenlänge des Messstrahls und der vorgegebenen Anzahl an Schritten anzeigt.In the flowchart for determining the slot position according to the present embodiment, before measuring the energy at the target site in step S1, the rotating slit plate becomes 12 (in 3 shown) is rotated in step S0 in a wavelength-dependent slot position. The wavelength-dependent slot position is a predetermined slot position at which the reference energy E (the amount of light of the transmitted reference beam) falls within a predetermined range larger than 80% of the detection range of the photodetector 8th (in 1 shown) and is less than or equal to 100% of the detection range, based on the measurement beam of a currently selected wavelength. The predetermined number of steps corresponding to a given slot position is determined beforehand for each wavelength of the measuring beam by experiments or similar means, and this correspondence becomes in the slot control unit 10 is input as information indicating the correlation between the wavelength of the measuring beam and the predetermined number of steps.
In der vorliegenden Ausführungsform mit der vorstehenden Konfiguration lassen sich im Wesentlichen die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erzielen. Hinzu kommt, dass der Schlitzmotor 13 (in 2 dargestellt) in Stufe S0 gemäß den Informationen angetrieben wird, die die Entsprechung zwischen der Wellenlänge des Messstrahls und der vorgegebenen Anzahl an Schritten des Schlitzmotors 13 (in 2 dargestellt) angeben. Somit werden die Anzahl von Vorgängen zur Messung der Energie an der Zielstelle (in Stufe S1) und die Anzahl der Vorgänge bei der Messung der Energie an der Referenzstelle (in Stufe 2), die für die zu bestimmende Schlitzposition erforderlich sind, gesenkt, was wiederum eine sofortige Bestimmung der Schlitzposition ermöglicht.In the present embodiment having the above configuration, substantially the same advantageous effects as those of the first embodiment can be obtained. In addition, the slot motor 13 (in 2 ) is driven in step S0 according to the information representing the correspondence between the wavelength of the measuring beam and the predetermined number of steps of the slot motor 13 (in 2 shown). Thus, the number of operations for measuring the energy at the target site (in step S1) and the number of operations in measuring the energy at the reference site (in step 2) required for the slot position to be determined are decreased, which in turn an immediate determination of the slot position allows.
Vierte AusführungsformFourth embodiment
9 zeigt die Konfiguration eines Spektroskops in einem Zweistrahl-Spektralphotometer gemäß einer vierten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das Spektroskop 2A des Zweistrahl-Spektralphotometers gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Eingangsseiten-Schlitzplatte 18, einen Beugungsspiegel 19, eine Ausgangsseiten-Schlitzplatte 20 und eine Schlitzantriebsvorrichtung (nicht dargestellt). Weitere Bestandteile des Zweistrahl-Spektralphotometers gemäß der vorliegenden Ausführungsformen sind im Wesentlichen die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform, die in den 1 bis 3 dargestellt ist. Das Spektroskop 2A der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, dass ein optischer Weg eines einfallenden Strahls und der Weg eines austretenden Strahls nicht parallel zueinander verlaufen. Die Eingangsseiten-Schlitzplatte 18, die auf dem optischen Weg des einfallenden Strahls angeordnet ist, steuert die Lichtmenge des einfallenden Strahls, und die Ausgangsseiten-Schlitzplatte 20, die auf dem optischen Weg des austretenden Strahls angeordnet ist, steuert die Lichtmenge des austretenden Strahls. 9 shows the configuration of a spectroscope in a two-beam spectrophotometer according to a fourth embodiment not according to the invention. The spectroscope 2A of the two-beam spectrophotometer according to the present embodiment includes an input side slit plate 18 , a diffraction mirror 19 , an output side slot plate 20 and a slot driving device (not shown). Other constituents of the two-beam spectrophotometer according to the present embodiments are substantially the same as in the first embodiment shown in FIGS 1 to 3 is shown. The spectroscope 2A The present embodiment is constructed such that an optical path of an incident beam and the path of an outgoing beam are not parallel to each other. The input side slot plate 18 , which is arranged on the optical path of the incident beam, controls the amount of light of the incident beam, and the output side slit plate 20 , which is arranged on the optical path of the outgoing beam, controls the amount of light of the outgoing beam.
Der einfallende Lichtstahl, der von der Lichtquelle 1 emittiert worden ist und in das Spektroskop 2A gelangt ist, durchläuft einen Eingangsschlitz 18a der Eingangsseiten-Schlitzplatte 18 auf dem optischen Weg des einfallenden Strahls und anschließend wird dieses Licht durch den Beugungsspiegel 19 in monochromatisches Licht für die einzelnen Wellenlängen zerlegt. Vom gesamten monochromatischen Licht, das durch die Zerlegung erhalten worden ist, durchläuft nur das monochromatische Licht einer Wellenlänge, die gemäß einem speziellen Winkel des Beugungsspiegels 19 ausgewählt worden ist, einen Ausgangsschlitz 20a der Ausgangsseiten-Schlitzplatte 20 auf dem optischen Weg des austretenden Strahls und wird als Messstrahl emittiert.The incident light beam coming from the light source 1 has been emitted and in the spectroscope 2A has passed, passes through an entrance slot 18a the input side slot plate 18 on the optical path of the incident beam and then this light is transmitted through the diffraction mirror 19 decomposed into monochromatic light for the individual wavelengths. Of the total monochromatic light obtained by the decomposition, only the monochromatic light of one wavelength passes according to a particular angle of the diffraction mirror 19 has been selected, an exit slot 20a the output side slot plate 20 on the optical path of the exiting beam and is emitted as a measuring beam.
10 zeigt die Konfiguration der Eingangsseiten-Schlitzplatte 18 und der Ausgangsseiten-Schlitzplatte 20 bei Betrachtung aus den Richtungen der optischen Wege des einfallenden Strahls bzw. des austretenden Strahls. Die Eingangsseiten-Schlitzplatte 18 weist einen Eingangsschlitz 18a auf, der so ausgebildet ist, dass sich die Schlitzbreite 18w kontinuierlich gemäß einer speziellen Verschiebung der Schlitzplatte in Abwärtsrichtung (AB) erweitert, und die Ausgangsseiten-Schlitzplatte 20 weist einen Ausgangsschlitz 20a auf, der in ähnlicher Weise wie der Eingangsschlitz 18a ausgebildet ist. Die Schlitzantriebsvorrichtung (nicht dargestellt) gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst beispielsweise einen Schrittmotor und einen Rotations-Linear-Wandler in Kombination und diese Antriebsvorrichtung treibt die Eingangsseiten-Schlitzplatte 18 und die Ausgangsseiten-Schlitzplatte 20 in Verbindung miteinander in vertikaler Richtung an. Der Antrieb der Schlitzplatten 18, 20 in Abwärtsrichtung (AB) erweitert die Schlitzbreiten 18b, 20w, wodurch die Lichtmenge des Messstrahls erhöht wird. Umgekehrt werden durch Antrieb der Schlitzplatten in Aufwärtsrichtung (AUF) die Schlitzbreiten 18w, 20w verengt, wodurch die Lichtmenge des Messstrahls verringert wird. Die Schlitze 18a, 20b können für die Schlitzbreiten 18w, 20w so ausgebildet sein, dass sie sich kontinuierlich gemäß einer speziellen Verschiebung der Schlitzplatten in Aufwärtsrichtung (AUF) erweitern. 10 shows the configuration of the input side slot plate 18 and the output side slot plate 20 when viewed from the directions of the optical paths of the incident beam and the outgoing beam, respectively. The input side slot plate 18 has an entrance slot 18a on, which is designed so that the slot width 18w extended continuously in accordance with a specific displacement of the slit plate in the downward direction (AB), and the output side slotted plate 20 has an exit slot 20a on, in a similar way as the entrance slot 18a is trained. The slot driving device (not shown) according to the present embodiment includes, for example, a stepping motor and a rotary-linear converter in combination, and this driving device drives the input-side slit plate 18 and the output side slot plate 20 in conjunction with each other in the vertical direction. The drive of the slotted plates 18 . 20 in the downward direction (AB) extends the slot widths 18b . 20w , whereby the amount of light of the measuring beam is increased. Conversely, by driving the slit plates in the upward direction (UP), the slit widths 18w . 20w narrows, whereby the amount of light of the measuring beam is reduced. The slots 18a . 20b can for the slot widths 18w . 20w be designed so that they expand continuously according to a specific displacement of the slit plates in the upward direction (AUF).
Es wurde ausgeführt, dass ein beliebiges Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Schlitzposition (5, 7, 8) gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform auf das Spektroskop 2 (in 2 dargestellt), das mit einer einzigen rotierenden Schlitzplatte 12 (in 3 dargestellt) ausgestattet ist, angewandt wird. Wenn jedoch die Richtungen gegen den Uhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn in der rotierenden Schlitzplatte 12 (in 3 dargestellt) so gelesen werden, dass sie die Aufwärts- bzw. Abwärtsrichtung in den Schlitzplatten 18, 20 bedeuten, so können ebenfalls beliebige Ablaufdiagramme zur Bestimmung der Schlitzposition auf das Spektroskop 2A (in 5 dargestellt) gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die mit den Schlitzplatten 18, 20 ausgestattet ist, angewandt werden. Im vorliegenden Fall werden in Abhängigkeit vom angewandten Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Schlitzposition im Wesentlichen die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform erzielt.It has been stated that any flow chart for determining the slot position ( 5 . 7 . 8th ) according to the first to third embodiments, to the spectroscope 2 (in 2 shown), with a single rotating slotted plate 12 (in 3 shown) is applied. However, if the directions are counterclockwise and clockwise in the rotating slot plate 12 (in 3 ) are read so as to be the upward and downward directions in the slit plates, respectively 18 . 20 may also include any flowcharts for determining the slot position on the spectroscope 2A (in 5 shown) according to the present embodiment, with the slotted plates 18 . 20 equipped to be applied. In the present case, substantially the same advantageous effects as those of the first to third embodiments are obtained depending on the flowchart used for determining the slot position.
