JP2001264165A - 分光光度計および測定方法 - Google Patents

分光光度計および測定方法

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JP2001264165A
JP2001264165A JP2000081716A JP2000081716A JP2001264165A JP 2001264165 A JP2001264165 A JP 2001264165A JP 2000081716 A JP2000081716 A JP 2000081716A JP 2000081716 A JP2000081716 A JP 2000081716A JP 2001264165 A JP2001264165 A JP 2001264165A
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light
light source
sector mirror
spectrophotometer
stepping motor
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Manabu Hirose
学 広瀬
Kenichiro Takahashi
健一郎 高橋
Tadashi Suzuki
鈴木  忠
Yoshisada Ehata
佳定 江畠
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ゼロチョッパ,セクターミラーの回転速度を制
御する分光光度計を提供する。 【解決手段】光源と、当該からの光を分光する回折格子
と、前記光源と回折格子間の光束を定期的に遮断するゼ
ロチョッパと、分光された光を試料側と参照側に分ける
セクターミラーと、光の強度を検出する検知器と、前記
ゼロチョッパを駆動する第1のステッピングモータと、
前記セクターミラーを駆動する第2のステッピングモー
タとを有したことを特徴とする分光光度計。 【効果】測定データにおけるノイズを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は分光光度計に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来の分光光度計では、分光器内部にて
光軸を切換えるセクターミラー及びランプからの光を遮
蔽するゼロチョッパの駆動に、主としてACシンクロナ
スモータを用いている場合が多い。ACシンクロナスモ
ータの回転速度は、印加される商用交流電源の周波数5
0Hzあるいは60Hzによって一律的に決まり、装置
としてセクターミラー及びゼロチョッパの回転速度の制
御はしていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】セクタミラー及びゼロ
チョッパの駆動にACシンクロナスモータを用いた場
合、回転速度が商用交流電源の周波数によって一律的に
決まり制御することができないため、測定条件により、
測定のデータにおけるノイズが低減される適切な回転速
度(サンプリング周期)を用いることができないという
問題があった。
【0004】本発明の目的は、セクタミラー及びゼロチ
ョッパの回転速度を制御可能とすることにより、測定条
件に対して効率よくノイズが低減される適切な回転速度
を得る分光光度計を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の分光光度計は、光源と、当該からの光を分
光する回折格子と、前記光源と回折格子間の光束を定期
的に遮断するゼロチョッパと、分光された光を試料側と
参照側に分けるセクターミラーと、光の強度を検出する
検知器と、前記ゼロチョッパを駆動する第1のステッピ
ングモータと、前記セクターミラーを駆動する第2のス
テッピングモータとを有したことを特徴とする。
【0006】また上記構成により、前記第1及び第2の
ステッピングモータの回転速度を任意に選択して、それ
ぞれの回転速度におけるノイズを比較でき、最もノイズ
の少ない回転速度を測定用の速度として設定することが
可能となる。
【0007】また更には、分光された光の光束の位置
に、セクターミラーの反射部と透過部が交互に配置され
るように、前記ステッピングモータを反転回転させるこ
とにより、紫外可視光領域の測定であれば、サンプリン
グ周期を短縮することが可能となり、変化の激しい試料
を測定することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を説明す
る。
【0009】図1は分光光度計の構成図を示す。分光光
度計本体1は分光器2,機構部3,制御部4より構成さ
れる。分光器2において、分光された単色光5は、検知
器6によって電気信号に変換され、プリアンプ7によっ
て増幅された後、制御部4に入力される。制御部4はプ
リアンプ7からの信号をデータ処理装置8に出力し、デ
ータ処理装置8によってスペクトラム及び測定データと
して出力、記録保存される。同時に制御部4は機構部3
の制御を行う。
【0010】図2は分光器2の詳細構成図である。分光
器2は、ランプ9,ゼロチョッパ10,入射スリット1
2,回折格子13,出射スリット14,ミラー15,セ
クターミラー16,ミラー18・20,検知器6より構
成される。試料19はミラー18と検知器6間の光軸上
に置かれる。
【0011】扇形のメカニカルシャッターであるゼロチ
ョッパ10は、光源であるランプ9と入射スリット12
の間に配置される。図6にゼロチョッパ10の正面図を
示す。ゼロチョッパ10は、遮光部61と透過部62か
らなり、ステッピングモータ11によって駆動され、定
期的にランプ9からの光を遮蔽する。
【0012】扇形の鏡であるセクターミラー16は、リ
ファレンス光とサンプル光を分ける位置に配置される。
図7にセクターミラー16の正面図を示す。セクターミ
ラー16は、反射部63と透過部62からなり、ゼロチ
ョッパ10と同様にステッピングモータ17によって駆
動され、回折格子13によって分光された単色光5の光
軸をミラー18側(サンプル側)とミラー20側(リフ
ァレンス側)に切換える。
【0013】図3は検知器6から出力される信号の強度
と時間の関係を示したグラフである。検出器6からは、
ゼロチョッパ10によってランプ9からの光が遮断され
た時のゼロ信号,回折格子13によって分光された単色
光5がセクターミラー16にて反射され、試料を透過し
て入射した時のサンプル信号、及びセクターミラー16
を透過し、リファレンス光として入射した時のリファレ
ンス信号が出力される。ゼロ信号時には周囲温度等の影
響を示す暗電流が、サンプル信号時には測定試料の吸光
度値が、リファレンス信号時にはバックグラウンド信号
が測定される。
【0014】ゼロ信号の開始から次のゼロ信号までの周
期をTとする。周期Tは、サンプリング周期であり、毎
周期毎に吸光度値,暗電流,バックグラウンド信号が測
定され、吸光度値が暗電流とバックグラウンド信号によ
って補正される。
【0015】また、サンプリング周期Tは、回転速度と
は反比例の関係にある。回転速度が一義的に決まること
はサンプリング周期Tも一義的に決まることになる。サ
ンプリング周期Tが測定条件にかかわらず固定である場
合、吸光度のデータにおけるノイズを低減することがで
きないという不具合が発生する。
【0016】本実施例では、セクターミラー16とゼロ
チョッパ10を駆動するモータをステッピングモータと
し、ノイズが低減されるように周期Tすなわち回転速度
を制御する。図4は制御部4におけるセクターミラー1
6,ゼロチョッパ10を駆動するステッピングモータ制
御部の構成図である。
【0017】ステッピングモータ制御部は回転速度を制
御するコントロール回路21,ステッピングモータ11
及びステッピングモータ17を励磁するモータドライブ
回路22から構成される。コントロール回路21は回転
速度が設定できるようになっており、設定された回転速
度に対応した励磁信号をモータドライブ回路22に出力
する。ゼロチョッパ10の位置は位置センサ23,セク
ターミラー16の位置は位置センサ24によって検出さ
れ、コントロール回路21に伝えられる。ステッピング
モータは、最初に原点検知のみを行えば、位置の情報を
フィードバックすることなく、オープンループでの速度
制御及び位置制御が可能である。
【0018】図5は、測定条件によって適切なセクター
ミラー16及びゼロチョッパ10の回転速度を設定する
フローチャートを示す。
【0019】制御部4には、標準の回転速度を予め記憶
しておく。標準の回転速度にて測定を行う場合、装置使
用者が測定条件を選択すると、自動的にコントロール回
路21に測定条件に対応した標準の回転速度が設定され
る。その設定された回転速度にてセクターミラー16,
ゼロチョッパ10が駆動され、測定が行われる。
【0020】標準の回転速度ではなく、装置使用者が選
択した回転速度を用いる場合には、標準の回転速度の代
りに装置使用者が選択した回転速度をコントロール回路
21に設定する。
【0021】また測定前にノイズが低減される回転速度
を求めるオートチューニングを実行することも可能であ
る。その場合、測定を開始する前に、まずノイズを測定
する回転速度をn通り選択する。この回転速度は装置使
用者が任意に選択可能であるが、装置側で推奨する回転
速度をn通り設定することも可能である。n通りの回転
速度が設定されると、それぞれの回転速度のノイズの大
きさを順次測定し、設定された全ての回転速度のノイズ
測定が終了すると、その結果を比較する。オートチュー
ニング終了後、求められたノイズが最小であった回転速
度をコントロール回路21に設定し、セクターミラー1
6及びゼロチョッパ10を駆動,測定を実行する。
【0022】以上の方法により、測定条件に対してセク
ターミラー16及びゼロチョッパ10の回転速度が、測
定データのノイズが低減される適切なものに制御され
る。
【0023】これまで説明した実施例は、セクターミラ
ー16及びゼロチョッパ10の両方を回転させた場合で
あるが、セクターミラー16のみを駆動させる場合も有
る。
【0024】つまり、赤外以外での測定、即ち紫外可視
域の測定では、温度の影響を受けにくいため、暗電流の
測定が重要ではない。そこで、ゼロチョッパ10を透過
状態で静止させ、セクターミラー16のみを回転させ測
定を行うことにより、サンプルの吸光度値とバックグラ
ウンド信号のみを得ることが出来る。これにより、暗電
流を用いた補正は行わないものの、消費電力の低減を図
ることができる。
【0025】また、容易に回転方向を変化させることが
できるステッピングモータの特徴を活かし、光束位置に
対して、セクターミラー16を反射部63と透過部62
の境目付近で交互に回転することにより、よりサンプリ
ング周期の短い測定が可能となり、急激な時間変化のあ
る測定試料に対して、正確なデータを測定することが可
能である。
【0026】尚、セクターミラー16とゼロチョッパ1
0の駆動モータとして、DCブラシレスモータを用いる
ことも考えられるが、エンコーダが必要になってくる。
これに対してステッピングモータは、オープンループに
て位置の制御が可能であるため、エンコーダを用いるこ
となく実現することができるため、ステッピングモータ
を用いる方が望ましい。また、高回転速度まで十分なト
ルクを発生するステッピングモータを使用すれば、モー
タに印加する電圧を制御することが不要となるため、よ
り安価に上記動作を実現することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、セクターミラー16と
ゼロチョッパ10の回転速度を自由に変更できるため、
最もノイズの少ない状態での測定が可能となる。
【0028】また、紫外可視域の測定では、ゼロチョッ
パ10を固定し、セクターミラー16のみを動作させる
ことにより、より短い周期での測定が可能となり、更に
は消費電力の低減も図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】分光光度計の概略構成図である。
【図2】分光器の詳細構成図である。
【図3】1サンプリング周期を示すグラフである。
【図4】モータ制御部分の構成図である。
【図5】回転速度設定のフローチャートである。
【図6】ゼロチョッパ10の正面図である。
【図7】セクターミラー16の正面図である。
【符号の説明】
1…分光光度計本体、2…分光器、3…機構部、4…制
御部、5…単色光、6…検知器、7…プリアンプ、8…
データ処理装置、9…ランプ、10…ゼロチョッパ、1
1,17…ステッピングモータ、12…入射スリット、
13…回折格子、14…出射スリット、15,18,2
0…ミラー、16…セクターミラー、19…試料、21
…コントロール回路、22…モータドライブ回路、2
3,24…位置センサ、61…遮光部、62…透過部、
63…反射部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 忠 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 江畠 佳定 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Fターム(参考) 2G020 AA05 CB05 CB21 CB43 CC02 CC42 CC47 CC48 CD01 CD13 CD31 CD32 CD56 2G059 EE12 FF09 HH03 JJ05 JJ22 JJ24 KK01 MM01 MM14 MM15 NN01 2H041 AA04 AA11 AB05 AB16 AC04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、当該からの光を分光する回折格子
    と、前記光源と回折格子間の光束を定期的に遮断するゼ
    ロチョッパと、分光された光を試料側と参照側に分ける
    セクターミラーと、光の強度を検出する検知器と、前記
    ゼロチョッパを駆動する第1のステッピングモータと、
    前記セクターミラーを駆動する第2のステッピングモー
    タとを有したことを特徴とする分光光度計。
  2. 【請求項2】光源と、当該からの光を分光する回折格子
    と、前記光源と回折格子間の光束を定期的に遮断するゼ
    ロチョッパと、分光された光を試料側と参照側に分ける
    セクターミラーと、光の強度を検出する検知器と、前記
    ゼロチョッパを駆動する第1のステッピングモータと、
    前記セクターミラーを駆動する第2のステッピングモー
    タとを有した分光光度計を用いた測定方法であって、 前記第1及び第2のステッピングモータの回転速度を複
    数選択するステップと、前記選択した回転速度毎に、吸
    光度値,暗電流値,バックグラウンド信号値を測定し、
    ノイズを算出するステップと、 前記算出したノイズが最も少ない回転速度を測定用の速
    度として設定するステップとを有することを特徴とする
    分光光度計を用いた測定方法。
  3. 【請求項3】光源と、当該からの光を分光する回折格子
    と、前記光源と回折格子間の光束を定期的に遮断するゼ
    ロチョッパと、分光された光を試料側と参照側に分ける
    反射部と透過部からなるセクターミラーと、光の強度を
    検出する検知器と、前記セクターミラーを駆動するステ
    ッピングモータとを有した分光光度計を用いた測定方法
    であって、 前記分光された光の光束の位置に、セクターミラーの反
    射部と透過部が交互に配置されるように、前記ステッピ
    ングモータを反転回転させることを特徴とする分光光度
    計を用いた測定方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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