JP2002131128A - 分光光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温に加熱される光源ハウジングの熱を光学
計測部を搭載する光学ベンチに伝導させず、ドリフトの
無い安定した測定を行うことができる分光光度計を提供
する。 【解決手段】 光源ハウジング３中に密閉されているハ
ロゲンランプ１の発熱によって高温に加熱される光源ハ
ウジング３をケース１８で囲み、冷却フアン１０ｂによ
って空気流路Ｂをつくり放熱させる。一方、光源ハウジ
ング３を保持する断熱材で形成されたハウジング支持板
５および連結ブロック６を放熱フイン７に取り付けると
ともに、光学計測部が搭載される光学ベンチ９を断熱材
で形成された取付脚８を用いて放熱フイン７上に載設さ
せる。光源ハウジング３の熱は光学ベンチ９に伝導する
前に冷却フアン１０ａの運転で放熱フイン７に流れる空
気流路Ａによって放出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可視紫外および赤
外分光光度計等の分光光度計、特に分光光度計の光源装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分光光度計に使用される一般的なインコ
ヒーレント光源としてはハロゲンランプに代表される熱
放射光源と、キセノンランプ等のガス放電光源の２種類
がある。ハロゲンランプの場合、フイラメントの材料で
あるタングステンコイルに電流を流してタングステンを
熱的に励起し、このとき放射される光を利用する。この
ときの熱放射による輝度および分光エネルギ分布はフイ
ラメント温度に関係し、フイラメント温度が高い程輝度
は高く、また分光エネルギ分布は温度が低い場合には長
波長側のエネルギが高く、温度が上昇するに従い短波長
側のエネルギが上昇する。分光光度計では検出器での検
出感度を上げるため輝度の高い光源が必要であり、また
分光エネルギ分布はより平坦な白色に近い分布が望まれ
る。必然的にフイラメントの温度は高く２０００℃程度
に達する。加えて、ハロゲンランプでは管球中でハロゲ
ン化タングステンを得るためにランプの管壁温度は３０
０℃以上に保つ必要がある。

【０００３】一方、放電光源であるキセノンランプの場
合、楕円球の石英管中に陰極と陽極を対向して取り付
け、管内に数気圧のキセノンガスを封入してアーク放電
により発光させ、輝度の高い光源が得られる。このとき
の陰極温度はランプにとって重要なもので、温度が低す
ぎれば陰極降下が増大して陰極をスパッタして消耗さ
せ、この陰極の消耗は発光点がふらついたり移動するこ
ととなり、光源として致命的な欠点となると同時に著し
くランプの寿命を短くする。このためランプの管壁温度
は５００℃程度に保つ必要がある。

【０００４】以上のように、分光光度計では光源である
ランプそのものは高温度を維持して使用しなければなら
ず、一方光源ハウジングの熱は、光学計測部とりわけ光
学部品を搭載する光学ベンチには及ばないような構造が
必要である。ハロゲンランプを用いた分光光度計の従来
の一例を図３に示す。図３に示すように、ハロゲンラン
プ１は光源台２に挿着されており、光源台２は光源ハウ
ジング３の下面にＯリングを介して固着されている。ハ
ロゲンランプ１の発熱で光源ハウジング３の内部に対流
による空気の流れが生じ、それがハロゲンランプ１の温
度変化をもたらし、輝度のゆらぎが原因で測定結果に悪
影響を及ぼすため、ハロゲンランプ１を密閉する構造が
採られる。光源ハウジング３の光束取り出し面側にハウ
ジング支持板５、窓枠１６、ならびに窓板１７を当着さ
せて以上の部品により光源ユニットを構成している。ハ
ウジング支持板５は連結ブロック６を介して光学ベンチ
９に固着されている。光学計測部を構成する光学部品お
よび検出器の支持金具は光学ベンチ９上に各々載設され
ている。

【０００５】図３に示す分光光度計において、光源ハウ
ジング３の外形を放熱フインで形成することでハロゲン
ランプ１の発熱による熱の発散をはかり、また、光学ベ
ンチ９への熱伝導を極力抑えるためにハウジング支持板
５および連結ブロック６の材質には断熱部材が用いられ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の分光光度計は以
上のように構成されているが、光学計測部の分光器の波
長スペクトルを高分解能のものにしようとすると、分光
器に光が入射および出射するスリットの幅はわずかに数
μｍ程度のものとなる。したがって、光学ベンチ９上に
載設されている光学部品および検出器は、μｍのオーダ
でその位置が相対的に変位しないようにされている。

【０００７】光源ハウジングもまた光学部品の一つであ
るから光学ベンチ９に固着されている。光学ベンチ９が
光源の発熱の影響を受けて熱膨張や熱歪をおこし、固着
されている光学部品や検出器の位置が狂うことがないよ
うに光源ハウジング３と光学ベンチ９を固着させるため
の部品であるハウジング支持板５や連結ブロック６の材
質には断熱材が使用される。しかし、上述のように光源
ハウジング３の位置もまた光学ベンチ９上の光学部品や
検出器と同様に所定の位置に固着させるためには、ハウ
ジング支持板５や連結ブロック６の部材は耐熱性の他
に、剛性が充分あり、また機械加工性が良好であること
が条件となるため、その中での熱伝導率のより低い材料
の選択となるので、相当量の光源ハウジング３からの熱
はなお、光学ベンチ９に伝導され、光学ベンチ９に熱膨
張や熱歪を与え、測定データが不良、不安定となるとい
う問題を有している。また、測定データを安定させるに
は、全装置が熱平衡の状態になるまで待機することも考
えられるが、このように待機するのでは時間的なロスが
非常に大となるという問題もある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、光源ハウジング３の発熱を光学ベンチ
９に伝導させない分光光度計を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明が提供する分光光
度計は、上記の目的を達成するため、光源ユニットを断
熱材ブロックを介して強制空冷される放熱フインに取り
付けるとともに、該放熱フインに他の断熱ブロックを介
して光学ベンチを取り付ける構造としたものである。こ
れによって、光源ハウジングから伝導する熱は放熱フイ
ンによって吸収および放射されることになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の分光光度計の一実施例を
図１により説明する。図１において、ハロゲンランプ１
を光源台２に固着させる部材として、ハロゲンランプ１
の口金部を逃げるような形状で、コの字型をして、その
底部にハロゲンランプ１のコードが通る穴が２ケ所あけ
られている押さえ部材１２と、耐熱性ならびに弾力性を
もたせるためにシリコンゴムを使用し、押さえ部材１２
と同様ハロゲンランプ１のコードが通る穴が２ケ所あけ
られている内キャップ１４、そしてリング状のシム１５
と、光源台２の底部と螺合できる円筒状の外キャップ１
３がある。なお、光源台２の内側にはハロゲンランプ１
の方向を定めるためのキー１１が貼設されている。光源
ハウジング３には、その下面に、上述した光源台２がＯ
リングを用いて密着され、上面には蓋４が同じくＯリン
グを用いて密着されている。さらに、光源ハウジング３
の光束取り出し面には窓板１７が窓枠１６によりＯリン
グを用いて密着されている。したがってハロゲンランプ
１は光源ハウジング３内に密閉された状態で保持されて
いる。

【００１１】ハロゲンランプ１の取り付けならびに交換
はつぎのとおり行う。まず、ハロゲンランプ１は光源台
２の底部から挿入するが、この場合ハロゲンランプ１の
口金の鍔の部分に設けられた切り欠きをキー１１に合わ
せ挿入し、ハロゲンランプ１のフイラメントの向きを正
しく設定する。さらに、押さえ部材１２、内キャップ１
４、そしてシム１５の順に挿入し、最後に外キャップ１
３を光源台２の底部に螺合させて、ハロゲンランプ１の
口金の鍔の部分が光源台２の内壁に設けられた段付きに
押さえつけられて固定される。ハロゲンランプ１を交換
する際には、逆の作業により容易に取り外すことができ
る。外キャップ１３を回転させてハロゲンランプ１を押
さえつける場合、外キャップ１３とシム１５の間が滑り
ながら内キャップ１４、押さえ部材１２を押しつける
が、外キャップ１３とシム１５には回転しても、ハロゲ
ンランプ１のコード２本と干渉しない穴がそれぞれ中心
に穿設されており、内キャップ１４および押さえ部材１
２は、回転ができない構造になっている。また、内キャ
ップ１４のもつ弾性により外キャップ１３を完全に締め
付けることによって、内キャップ１４と光源台２の隙間
をなくする。

【００１２】一方、光源ハウジング３の光束取り出し面
にはハウジング支持板５が固着されており、光源ハウジ
ング３および光源台２はケース１８で囲まれている。ケ
ース１８は、その上部を開放され、下部に冷却フアン１
０ｂを取り付けた排気口が設けられている。以上の部品
により光源ユニットが構成されるが、上記ハウジング支
持板５には、光源ユニットを放熱フイン７に固着させる
ための連結ブロック６が取り付けられている。

【００１３】上述のように、光源ユニットを保持する連
結ブロック６は放熱フイン７に固定されており、同様
に、光学計測部が搭載される光学ベンチ９は、図２に示
すように取付脚８を介して放熱フイン７に載設されてい
る。放熱フイン７の形状は図２に示すように、その断面
がコの字形をしており、その内側の壁に放熱用のフイン
が形成されている。そして放熱フイン７の一端には冷却
フアン１０ａが取り付けられている。

【００１４】次に、図１の分光光度計の光源ユニットが
発する熱の熱伝導について説明する。ハロゲンランプ１
が発する熱は輻射または一部伝導により光源ハウジング
３および光源台２を加熱する。これらの熱の一部は、光
源ハウジング３に形成された放熱フインとケース１８の
間で形成される空気流路Ｂに対して、冷却フアン１０ｂ
の運転によってケース１８の上部から空気を吸い込み、
そして冷却フアン１０ｂから排出させて光源ハウジング
３を冷却することによって放出される。

【００１５】一方、光源ハウジング３の光束取り出し面
に固着されているハウジング支持板５および連結ブロッ
ク６は光源ハウジング３の熱で直接、伝導により加熱さ
れる。これらの部材は断熱材を用いて形成されているが
光源ハウジング３の高温により、なお相当の熱が取り付
け先である放熱フイン７に伝導される。しかし、放熱フ
イン７には、その内部に冷却フアン１０ａの運転による
空気流路Ａが存在するから、これによって、放熱フイン
７のフイン部で放熱される。したがって、放熱フイン７
の温度は、ほぼ室温と同程度にすることができ、さら
に、光学ベンチ９は断熱材で形成される取付脚８で保持
されているから光学ベンチ９にハロゲンランプ１の熱が
及ぶことはない。

【００１６】なお、本発明では、放熱フイン７のフイン
部の形状を図２に示しているがフインの位置、形状はこ
れに限定しない。また光源をハロゲンランプとして説明
しているがキセノンランプ等、光源の種類を限定するも
のではない。

【００１７】従来ハロゲンランプ１を密閉する構造とし
て、図３のようにハロゲンランプ１の口金部と光源台２
の隙間を充填剤などで充填していたため、ハロゲンラン
プ１の交換が容易でなかった。本発明による分光光度計
では、ハロゲンランプ１を着脱可能な押さえ部材１２、
内キャップ１４そしてシム１５を介在させ、光源台２に
ネジ式の外キャップ１３を螺合させて取り付ける構造と
した。これにより、ハロゲンランプ１を光源ハウジング
３内に密閉された状態で取り付けることができ、かつ外
キャップ１３をゆるめて、ハロゲンランプ１を押さえて
いる部品を外すことでハロゲンランプ１を容易に交換で
きる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の分光光度計は上記のように構成
されており、高温となる光源ユニットを、放熱フインを
介して光学ベンチに取り付け、その放熱フインに空気を
流すようにしたので、光源ユニットの熱は光学ベンチに
伝導されることがない。よって、光学ベンチは熱膨張や
熱歪を生じず、常に安定した計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の分光光度計の一実施例を示す正面図
である。

【図２】 本発明の分光光度計の一実施例を示す側面図
である。

【図３】 従来の分光光度計を示す図である。

【符号の説明】

１…ハロゲンランプ ２…光源台 ３…光源ハウジング ５…ハウジング支持板 ６…連結ブロック ７…放熱フイン ８…取付脚 ９…光学ベンチ １０ａ…冷却フアン １０ｂ…冷却フアン １８…ケース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温度の発熱を伴う光源を保持し、該光
   源を１つのハウジングに収納した光源ユニットを有し、
   かつ、光学計測部を光学ベンチ上に搭載する分光光度計
   において、光源ユニットを断熱ブロックを介して強制空
   冷される放熱フインに取り付けるとともに、放熱フイン
   に他の断熱ブロックを介して光学ベンチを取り付ける構
   造としたことを特徴とする分光光度計。