JP2000097773A - エシェル分光器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微量の元素と高濃度の元素とが混在するよう
な試料を分析する場合でも、両元素を共に精度良く分析
できるエシェル分光器を提供する。 【解決手段】 光源１からの光を高次のスペクトル光に
分散するエシェル回折格子４と、このエシェル回折格子
４で分散されたスペクトル光を異なる次数のスペクトル
光に分離する次数分離用素子７と、この次数分離された
スペクトル光を検出するＣＣＤからなるイメージ検出器
１０とを含むエシェル分光器において、イメージ検出器
１０には、その受光面を回転や移動などにより変位させ
るアクチュエータ１２が連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光分光分析、光
吸収分析等の各種の分光分析装置に使用される分光器、
特に、エシェル回折格子を用いたエシェル分光器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、エシェル分光器の光分散素子とし
て使用されるエシェル回折格子は、通常のエシェレット
回折格子に比べてブレーズ角θが大きく設定され、刻線
数は通常のもに比べて少ないにもかかわらず、高次のス
ペクトル光を分散できるため、この高次のスペクトル光
を最終的に次数分離して検出することで、高分散、高分
解能が得られるという特性を有している。

【０００３】一方、回折格子で分光されたスペクトル光
を検出する光検出器として、ＣＣＤ(固体撮像素子)で構
成されるイメージ検出器を用いる場合は、画素単位で各
波長のスペクトル光を検出するので、図３に示すような
エシェログラムが直接測定できるとともに、従来のフォ
トマルチプライヤのような光検出器を用いたものに比べ
て、光検出器の構成を簡単、小型化することができると
いった利点がある。

【０００４】したがって、従来のエシェル分光器には、
上記のエシェル回折格子とイメージ検出器とを組み合わ
せたものが提供されている。

【０００５】なお、図３に示すエシェログラムにおいて
は、図中の斜線で示すように、フリースペクトルレンジ
が高次側で短く、低次側で長くなっており、ある次数の
元素のスペクトル光は、ＣＣＤの受光面上の特定の画素
位置にスポット光(黒点で示す)として結像される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なＣＣＤからなるイメージ検出器を用いて、微量の元素
と高濃度の元素とが混在するような試料を分析する場
合、次の問題を生じる。

【０００７】微量元素からのスペクトル光は弱いので、
このスペクトル光が結像されるＣＣＤの受光面上の特定
画素のフォトダイオードには、そのスペクトル光に応じ
た電荷がそのまま蓄積される。

【０００８】これに対して、高濃度の元素からは強いス
ペクトル光が発せられるので、このスペクトル光が結像
されるＣＣＤの受光面の特定画素のフォトダイオードに
電荷が過剰に蓄積されて外部に溢れ出す、いわゆるブル
ーミングが生じる。そして、このブルーミングにより他
の元素のスペクトル光が結像される画素位置にあるフォ
トダイオードにまで電荷が流れ込むため、正確な測定が
不可能となる。

【０００９】これを防止するためには、露光時間を短く
することが考えられるが、そうすると、逆に微量元素の
スペクトル光により蓄積される電荷が不足するため、微
量元素を精度良く検出することができない。

【００１０】さらに、微量元素の信号強度の低下を補う
ために、ブルーミングを起こさない程度に分析時間を分
割して複数回に分けて測定を行い、各元素のスペクトル
光ごとに得られる信号強度を積算することも考えられる
が、その場合には、ノイズ成分も同時に積算されてしま
うために、依然として微量元素を精度良く測定すること
が難しい。

【００１１】本発明は、上記のような現状に鑑みてなさ
れたものであって、微量の元素と高濃度の元素とが混在
するような試料を分析する場合でも、両元素を共に精度
良く分析できるようにすることを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
達成するために、光源からの光を高次のスペクトル光に
分散するエシェル回折格子と、このエシェル回折格子で
分散されたスペクトル光を異なる次数のスペクトル光に
分離する次数分離用素子と、この次数分離されたスペク
トル光を検出するＣＣＤからなるイメージ検出器とを含
むエシェル分光器において、次のように構成している。

【００１３】すなわち、本発明では、イメージ検出器に
は、その受光面を回転や移動などにより変位させるアク
チュエータが連結されている。

【００１４】この構成により、試料中の高濃度の元素に
基づくスペクトル光のためにイメージ検出器がブルーミ
ングを起こして他の元素のスペクトル光の測定に影響を
与える可能性がある場合には、イメージ検出器を変位さ
せてブルーミングの発生方向を変えることができるた
め、他の元素のスペクトル光がブルーミングによって妨
害されるのを回避することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
エシェル分光器の概略構成図である。

【００１６】このエシェル分光器は、本例では、ツェル
ニターナ型配置のもので、図中の符号１は光源、２は入
口スリット、３はコリメート用ミラー、４はエシェル回
折格子、７は次数分離用素子である。この次数分離用素
子７としては、通常のエシェレット回折格子やプリズム
が使用される。

【００１７】９は結像用ミラー、１０はＣＣＤからなる
イメージ検出器である。そして、このイメージ検出器１
０には、その受光面を回転や移動などにより変位させる
アクチュエータ１２が連結されている。このアクチュエ
ータ１２は、この実施形態では、パルスモータを図示し
ないギヤ等を介してイメージ検出器１０に接続して構成
されているが、圧電素子などを使用することもできる。

【００１８】図１に示す構成において、光源１からの光
は入口スリット２を通り、コリメート用ミラー３で平行
光に調整された後、エシェル回折格子４に入射される。
エシェル回折格子４で分散された光は、異なった次数の
スペクトル光の重なりがあるので、これが次数分離用素
子７によってエシェル回折格子４の分散方向と直角方向
に分散されて、それぞれ異なる次数のスペクトル光に分
離される。そして、そのスペクトル光が結像用ミラー９
で反射されてイメージ検出器１０の受光面上に結像され
る。

【００１９】ここで、微量の元素と高濃度の元素とが混
在するような試料を分析する場合、高濃度の元素からは
強いスペクトル光が発せられるので、イメージ検出器１
０の受光面において、図２(a)に示すように、その元素
のスペクトル光が結像される画素位置Ａでは、フォトダ
イオードに過剰に蓄積された電荷が外部に溢れ出してブ
ルーミングが生じる。

【００２０】そして、このブルーミングが生じる方向
が、他の元素のスペクトル光が結像される画素位置Ｂを
横切るような場合には、その画素位置Ｂでの元素のスペ
クトル光の正確な測定が不可能となる。

【００２１】そこで、このような場合には、アクチュエ
ータ１２を起動して、イメージ検出器１０の受光面をた
とえば図２(b)に示すように回転させる。すると、イメ
ージ検出器１０の受光面上での、高濃度の元素のスペク
トル光が結像される画素位置Ａ'からブルーミングが生
じても、他の低濃度の元素のスペクトル光が結像される
画素位置Ｂ'を横切らなくなるため、他の元素のスペク
トル光がブルーミングによって妨害されるのを回避する
ことができる。

【００２２】なお、イメージ検出器１０を図２(b)のよ
うに回転させる場合、その受光面上の各画素位置Ａ'，
Ｂ'と、図２(a)に示した最初の各画素位置Ａ，Ｂとは一
致しなくなるので、本発明を実現するためには、イメー
ジ検出器１０の回転量と、この回転に伴う各元素のスペ
クトル光が結像される画素位置との関係を計算するか、
あるいは予め対応付けたデータを作成しておく必要があ
る。

【００２３】また、この実施形態では、アクチュエータ
１２でイメージ検出器１０を回転させるようにしたが、
イメージ検出器１０を左右や上下にスライドさせること
でブルーミングの影響を除くことも可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明のエシェル分光器では、微量の元
素と高濃度の元素とが混在するような試料を分析する場
合でも、ブルーミングの影響を除けるため、両元素を共
に精度良く分析することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るエシェル分光器の概略
構成図

【図２】イメージ検出器の回転前後の様子を示す説明図

【図３】エシェル分光器の分光特性を示すエシェログラ
ム

【符号の説明】

１…光源、２…入口スリット、３…コリメート用ミラ
ー、４…エシェル回折格子、７…次数分離用素子、９…
結像用ミラー、１０…イメージ検出器、１２…アクチュ
エータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料からの光を高次のスペクトル光に分
   散するエシェル回折格子と、このエシェル回折格子で分
   散されたスペクトル光を異なる次数のスペクトル光に分
   離する次数分離用素子と、この次数分離されたスペクト
   ル光を検出するＣＣＤからなるイメージ検出器とを含む
   エシェル分光器において、 前記イメージ検出器には、その受光面を回転や移動など
   により変位させるアクチュエータが連結されていること
   を特徴とするエシェル分光器。