JP2000275173A - アイソトポマー吸収分光分析装置及びその方法 - Google Patents

アイソトポマー吸収分光分析装置及びその方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる同位体種に対して吸収信号レベルが同
程度となるようにすることにより、同位体比の精密な測
定を行うことができるアイソトポマー吸収分光分析装置
及びその方法を提供する。 【解決手段】 アイソトポマー吸収分光分析装置におい
て、長さの異なる複数の光路をとりうる試料セル２１を
設け、この試料セル２１に複数の光ビームＡ，Ｂを、長
さの異なった光路上を進むように入射させて異なった光
路長をとり、吸収信号強度の比から分子内の同位体存在
比を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、環境計測を始めと
する理学分野、診断目的の医療分野などへの応用を目的
として、分子の起源を推定するための、分子内に同位体
を含む分子種であるアイソトポマーを精密に計測するた
めの、アイソトポマー吸収分光分析装置及びその方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の吸収分光分析装置では、試料セル
内の光路は単一であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのため、同位体存在
比が１：１から大きく離れている場合には、同位体種に
より、吸収信号レベルが大きく異なる。例えば、天然の
ＣＨ4 において12ＣＨ4と13ＣＨ4 の存在比は略１０
０：１であり、したがって、吸収信号レベルが略２桁異
なる。その結果、同位体比の精密な測定が困難であると
いう問題があった。
【０００４】本発明は、上記問題点を除去し、異なる同
位体分子種に対して吸収信号レベルが同程度となるよう
にすることにより、同位体比の精密な測定を行うことが
できるアイソトポマー吸収分光分析装置及びその方法を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕アイソトポマー吸収分光分析装置において、長さ
の異なる複数の光路をとりうる試料セルを設け、この試
料セルに複数の光ビームを、長さの異なった光路上を進
むように入射させて異なった光路長をとり、吸収信号強
度の比から分子内の同位体存在比を測定するようにした
ものである。
【０００６】〔２〕上記〔１〕記載のアイソトポマー吸
収分光分析装置において、前記複数の光ビームは、波長
を掃引できる単一の光源、あるいは波長を固定、または
掃引できる複数の光源から得るようにしたものである。
【０００７】〔３〕上記〔１〕記載のアイソトポマー吸
収分光分析装置において、前記試料セルは、一組の反射
鏡を有する多重反射吸収セルである。
【０００８】〔４〕アイソトポマー吸収分光分析方法に
おいて、長さの異なる複数の光路をとりうる試料セルを
用いて、異なる同位体分子種に対して吸収信号レベルが
同程度となるようにすることにより、同位体比の精密な
測定を行うようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】図１は本発明の実施例を示すアイソトポマ
ー吸収分光分析システムの構成図であり、複数光路を利
用したレーザー分光法による。
【００１１】この図において、１は第１の周波数制御及
び変調装置、２は第１のレーザーダイオードＬＤ1 、
３，４，５は反射ミラー、６は第１の光検出器Ｄ1 、７
は第１の信号復調器、１１は第２の周波数制御及び変調
装置、１２は第２のレーザーダイオードＬＤ2 、１３，
１４，１５，１６は反射ミラー、１７は第２の光検出器
Ｄ2 、１８は第２の信号復調器、１９は信号処理装置、
２１は長光路セル（試料セル：多重反射吸収セル）、２
２，２３は一組の反射鏡、３１は検査試料（12ＣＨ4 と
13ＣＨ4 との存在比が未知）、３２は標準試料（12ＣＨ
4 と13ＣＨ4 との存在比が既知）、３３，３４，３５は
制御バルブである。
【００１２】なお、長光路セル２１において、実線は長
い光路を、点線は短い光路を示している。光路の長さ
（反射の回数で決まる）は、光線の入射角度又はミラー
の調整で決まる。
【００１３】複数の光源からの光ビームＡ，Ｂを、一組
の反射鏡２２，２３を有する長光路セル２１としての多
重反射吸収セルに、異なった角度で入射させることによ
り、異なった光路長を実現できる。例えば、１ｍと１０
０ｍである。これにより、存在比に見合った光路差をつ
けることができる。
【００１４】アイソトポマー（同位体分子種）の存在比
は、その物質の生成起源等によりかなり差がある。した
がって、世界各地で収集された試料のアイソトポマー存
在比の精密な測定から、環境物質の生成、移動、消滅の
詳細な解析が可能になる。
【００１５】本発明は、従来からのアイソトポマー分析
法である質量分析法を補う手段として極めて有効であ
る。この方法では、両アイソトポマーの吸収信号の大き
さの比を測り、標準試料３２のそれと比較する。
【００１６】測定例として、大気中のメタンの13ＣＨ4
／12ＣＨ4 比の測定を行った。この比はほぼ１／１００
であるが、同程度の絶対吸収信号を得るには、（１）13
ＣＨ 4 の強い線と12ＣＨ4 の弱い線を組み合わせる、
（２）両者とも強い線を用い光路長に差をつける、のい
ずれかの方法がある。ここでは、変形Ｈｅｒｒｉｏｔｔ
長光路セル（Ｎｅｗ Ｆｏｃｕｓ社製）と、２つの波長
安定化半導体レーザー（レーザーダイオード）を用い、
本発明の装置と方法を用いて、上記（２）の方法により
測定した。光路長は１００ｍと１．１ｍである。
【００１７】なお、上記実施例では、光源として、複数
の光源からの光ビームを用いるようにしたが、図２に示
すように、単一の光源（レーザーダイオードＬＤ）４２
から半透鏡４３を用いて分けた複数の光ビームを用いる
ようにしてもよい。なお、４１は周波数制御及び変調装
置、４４，４５は反射ミラーであり、第１実施例と同じ
部分については、同じ符号を付してその説明は省略す
る。
【００１８】また、上記実施例では、長さの異なる複数
の光路は、反射鏡を有するものとして説明したが、これ
に限定されるものではなく、セルの形を、例えば、図３
に示すように、短い光路部５１と長い光路部５２を有す
るセル構造にするようにしてもよい。
【００１９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２０】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、長さの異なる複数の光路をとりうる試料セルを
用いることにより、異なる同位体種に対して吸収信号レ
ベルを同程度になし、同位体存在比を精密に測定するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すアイソトポマー吸収分光
分析システムの構成図である。
【図２】本発明の実施例を示すアイソトポマー吸収分光
分析システムの光源の変形例を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示すアイソトポマー吸収分光
分析システムのセルの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１の周波数制御及び変調装置 ２ 第１のレーザーダイオードＬＤ1 ３，４，５，１３，１４，１５，１６，４４，４５
反射ミラー ６ 第１の光検出器Ｄ1 ７ 第１の信号復調器 １１ 第２の周波数制御及び変調装置 １２ 第２のレーザーダイオードＬＤ2 １７ 第２の光検出器Ｄ2 １８ 第２の信号復調器 １９ 信号処理装置 ２１ 長光路セル（試料セル：多重反射吸収セル） ２２，２３ 一組の反射鏡 ３１ 検査試料（12ＣＨ4 と13ＣＨ4 との存在比が未
知） ３２ 標準試料（12ＣＨ4 と13ＣＨ4 との存在比が既
知） ３３，３４，３５ 制御バルブ ４１ 周波数制御及び変調装置 ４２ レーザーダイオードＬＤ ４３ 半透鏡 ５１ 短い光路部 ５２ 長い光路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊川 知之 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アンリ ツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G057 AA01 AB04 AB07 AC03 BA01 DA11 DA13 DC01 2G059 AA01 BB01 DD13 EE11 FF08 GG01 GG02 GG09 JJ13 LL01 LL02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アイソトポマー吸収分光分析装置におい
    て、（ａ）長さの異なる複数の光路をとりうる試料セル
    を設け、（ｂ）該試料セルに複数の光ビームを、長さの
    異なった光路上を進むように入射させて異なった光路長
    をとり、吸収信号強度の比から分子内の同位体存在比を
    測定することを特徴とするアイソトポマー吸収分光分析
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のアイソトポマー吸収分光
    分析装置において、前記複数の光ビームは、波長を掃引
    できる単一の光源、あるいは波長を固定、または掃引で
    きる複数の光源から得ることを特徴とするアイソトポマ
    ー吸収分光分析装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のアイソトポマー吸収分光
    分析装置において、前記試料セルは、一組の反射鏡を有
    する多重反射吸収セルであることを特徴とするアイソト
    ポマー吸収分光分析装置。
  4. 【請求項４】 アイソトポマー吸収分光分析方法でおい
    て、長さの異なる複数の光路をとりうる試料セルを用い
    て、異なる同位体種に対して吸収信号レベルが同程度と
    なるようにすることにより、同位体比の精密な測定を行
    うことを特徴とするアイソトポマー吸収分光分析方法。
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