JP2003185499A - Spectrophotometer - Google Patents
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- JP2003185499A JP2003185499A JP2001389052A JP2001389052A JP2003185499A JP 2003185499 A JP2003185499 A JP 2003185499A JP 2001389052 A JP2001389052 A JP 2001389052A JP 2001389052 A JP2001389052 A JP 2001389052A JP 2003185499 A JP2003185499 A JP 2003185499A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特定波長を有する
単色光を取り出すためにモノクロメータを備えた分光光
度計に関し、更に詳しくは、取り出すべき単色光の波長
範囲に応じて複数の波長分散素子を切り替えるモノクロ
メータを備えた分光光度計に関する。
【0002】
【従来の技術】紫外可視光分光光度計や原子吸光分光光
度計などの分光光度計では、所定波長の単色光を得るた
めにモノクロメータが用いられる。一般的にモノクロメ
ータは、回折格子やプリズムなどの波長分散素子と、入
射光に対して該波長分散素子の角度を変えるための回転
駆動機構とを含んで構成されており、該回転駆動機構に
よって波長分散素子を所定の位置まで回転させ、そのと
きの分散光のうち、出口スリットを通過した単色光を取
り出すようにしている。波長分散素子としては、近年、
回折格子が広く使用されているので、以下、これを用い
た場合について述べるが、プリズム等、他の波長分散素
子でも同様の構成とすることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、例えば近赤外
領域から紫外領域までの幅広い波長範囲の分光測定を行
う場合、1種類の回折格子ではその全波長範囲をカバー
することが難しい。そこで、従来のこの種の分光光度計
では、それぞれ波長範囲の異なる複数の回折格子を切り
替える(実際には回折格子の位置を交替させる)ための
切替駆動機構と、各回折格子の波長範囲内で波長を走査
するために回折格子を回転させる回転駆動機構とを備
え、先ず、所望の波長に適合した回折格子を選択するよ
うに切替駆動機能により回折格子を所定位置にセットし
た後に、回転駆動機構によりその回折格子を回転させて
所望波長の光を取り出すようにしている。なお、回転駆
動機構としては、サインバー機構による直線運動から回
転運動への変換によるもの、ステッピングモータと減速
ギア機構とを組み合わせた開ループ制御によるもの、或
いは、DCサーボモータを用いた閉ループ制御によるも
の、などが実用に供されている。
【0004】このように従来のこの種の分光光度計で
は、回折格子の切替駆動機構と回転駆動機構とを備えて
いるため、コストが高くなるという欠点があった。更
に、近年、2台のモノクロメータを光学的に直列接続し
たダブルモノクロメータ型の分光光度計も利用されてい
るが、こうした分光光度計では、前段と後段のモノクロ
メータにそれぞれ切替駆動機構と回転駆動機構とを備え
る必要があるため、一層コストが高いものとなってしま
う。
【0005】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするところは、上述したよう
な複数の波長分散素子を切り替えて幅広い波長範囲をカ
バーする分光光度計において、モノクロメータの機構を
低コスト化することができる分光光度計を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、所定波長を有する単色光を取り出
すモノクロメータを具備する分光光度計において、前記
モノクロメータは、
a)第1回転軸を所定角度範囲で回転駆動するモータと、
b)前記第1回転軸と略平行に延伸し、該第1回転軸から
の回転駆動力により回動される第2回転軸と、
c)前記第1及び第2回転軸を回転自在に支承する基体
と、
d)前記第2回転軸と一体に回動し、且つ該第2回転軸を
中心とし前記第1回転軸を通る円周上にそれぞれの中心
が位置するように設けられた複数の波長分散素子と、
e)前記第2回転軸と一体に回動し、所定の回転位置で前
記基体に当接する回転規制部と、を備え、前記回転規制
部が前記基体に当接しない角度範囲にあっては、前記第
2回転軸の周りに前記複数の波長分散素子を回動させる
ことにより該波長分散素子の切替え動作を行い、前記回
転規制部が前記基体に当接する角度範囲にあっては、該
回転規制部による押圧によって前記複数の波長分散素子
を前記基体と一体に前記第1回転軸の周りに回動させ、
その中心が第1回転軸の回転中心近傍に位置している波
長分散素子における波長の設定を行うようにしたことを
特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に係る分光光度計の一実施
形態としては、波長分散素子が2個であって、その2個
の波長分散素子に対応して、第1回転軸の回動に伴う第
2回転軸の回動範囲の両側の所定回転位置に、それぞれ
回転規制部が設けられる。第1回転軸の回動範囲のう
ち、2個の回転規制部のいずれもが基体に当接しないよ
うな中央付近の所定の角度範囲においては、第1回転軸
の回転に伴って第2回転軸が回転すると、複数の波長分
散素子は第2回転軸と一体に回動し、第1回転軸の回転
中心近傍に来る波長分散素子が交替する。すなわち、波
長分散素子の切替えが達成できる。
【0008】そして、一方の回転規制部が基体に当接す
る角度位置を通過して、更に第1回転軸を回転させる
と、回転規制部が基体を押圧することによって両者は一
体に第1回転軸の周りを回転するようになるから、その
ときに第1回転軸の回転中心近傍に存在する波長分散素
子から見れば、その中心の位置がほぼ固定したまま第1
回転軸の周りに回動する。したがって、この波長分散素
子に対する照射光の入射角度は変化するから、この波長
分散素子から取り出すことができる単色光の波長は変化
する。すなわち、波長設定又は波長走査が達成できる。
【0009】
【発明の効果】このように本発明に係る分光光度計で
は、1個のモータにより、複数の波長分散素子の切替え
動作と、1個の波長分散素子の角度を変えることによる
波長の設定・走査とを兼用して行うことができる。その
ため、複数の波長分散素子を切り替え可能に有するモノ
クロメータのコストを削減することができ、特に、モノ
クロメータを複数備えるダブルモノクロメータ型の分光
光度計において、コストを大幅に削減し、安価な装置を
ユーザに提供することができる。
【0010】以下、本発明に係る分光光度計の一実施例
について、図面を参照して説明する。図10は本実施例
による分光光度計の概略構成図である。
【0011】光源1から放射された光は各種の波長を含
むが、モノクロメータ2においてこのうちの特定の波長
を有する単色光のみが取り出されて試料3に照射され
る。試料3を通過又は試料3で反射した光は光検出器4
により検出され、受光光の強度信号が信号処理部5へと
送られる。信号処理部5では、試料3による吸光度や反
射率などを計算し、試料3の定性分析や定量分析などを
実行する。
【0012】ここで、モノクロメータ2は複数枚(具体
的には2枚)の回折格子群2Aと、取り出すべき波長に
応じて複数枚の回折格子を切り替えるとともに、波長を
設定する(又は波長を走査する)回折格子切替/回動部
2Bとを含んで構成されている。本実施例による分光光
度計は、このモノクロメータの構成にその特徴を有して
いるから、以下、この点について詳しく説明する。
【0013】図1、図2は本実施例による分光光度計に
おけるモノクロメータの機構系構成図であり、図1は正
面図、図2は図1中のA−A’矢視線断面図である。ま
た、図3〜図8はモノクロメータの動作を説明するため
の状態図、図9は動作説明のための概念図である。
【0014】先ず、図1、図2により、このモノクロメ
ータ2の構成を説明する。図示しない台座などに固定さ
れた支持体11には、回転駆動源であるモータ12が固
定されている。モータ12は例えばハーモニックギア付
きパルスモータやギアードモータであって、モータの回
転動力を減速させて外部へ出力するモータ軸13を駆動
することにより、比較的狭い回転角度範囲で高いトルク
を確保している。このモータ12のモータ軸13には第
1回転軸14が直結されており、この第1回転軸14に
固定された第1ギア15から、もう一方の第2回転軸1
6に固定された第2ギア17に回転駆動力が伝達され
る。
【0015】第1回転軸14及び第2回転軸16はそれ
ぞれ、基体20に設けられた第1軸受18及び第2軸受
19により回転自在に支承されている。基体20の下部
と支持体11との間には、ハの字状に2本のコイルばね
21、22が架設されており、基体20に対して外から
力が加わらない状態では2本のコイルばね21、22の
引張力の釣り合いによって、基体20は図1に示すよう
にほぼ真っ直ぐに起立している。
【0016】第2回転軸16の先端部にはベース23が
固定されており、第2回転軸16が回転駆動されると、
第2回転軸16を回転中心としてベース23が回転す
る。ベース23上の所定位置には、第1、第2なる2枚
の回折格子25、27がそれぞれホルダ24、26に装
着された状態で取り付けられている。ホルダ24、26
は各回折格子25,27の位置の微調整機能を兼ねてい
る。また、ベース23にはそれぞれ調整機構を有する第
1、第2なる2個のストッパ28、29が後方側に突出
して設けられている。第2回転軸16の周りに第1回折
格子25が回転し、該回折格子25の中心25Cが第1
回転軸14の回転中心の位置に到達したとき(図1、図
3に示した状態)に、第1ストッパ28が基体20の右
側壁面に当接するように、第1ストッパ28の位置を調
整しておく。また、第2回転軸16の周りに第2回折格
子27が回転し、該回折格子25の中心27Cが第1回
転軸14の回転中心の位置に到達したとき(図5に示し
た状態)に、第2ストッパ29が基体20の左側壁面に
当接するように、第2ストッパ29の位置を調整してお
く。
【0017】なお、回折格子25、27に対する入射光
は図1中の真下から到来し、第1回転軸14の回転中心
付近に位置する回折格子25又は27の格子面に当たっ
て波長分散しつつ反射し、図示しない所定の位置に設け
られたスリットを介して外部へと出てゆく。したがっ
て、上記入射光に対する回折格子25又は27の格子面
の角度を変えることにより、取り出される光の波長が変
化する。
【0018】次に、上記構成を有するモノクロメータ2
の動作を説明する。このモノクロメータ2の動作は、測
定波長範囲に対応した2個の回折格子25、27の切替
え動作と、各回折格子25、27の測定波長範囲内での
波長走査動作と、の2段階に分けることができる。
【0019】(1)回折格子の切替え動作
いま、仮にベース23及び基体20の位置状態が図3に
示す状態(図1と同じ)にあるとする。すなわち、この
とき第1回転軸14の中心、つまり入射光の照射中心位
置には第1回折格子25の中心25Cが位置している。
この状態から第2回折格子27への切替え動作を行う場
合、モータ軸13、つまり第1回転軸14を図3中で時
計回り方向へ回転させる(ここでは、このときのモータ
12の回転方向を正転方向とする)。これにより、第1
ギア15は時計回り方向、第2ギア17は反時計回り方
向に回転し、図4に示すように、ベース23は第2回転
軸16の回転中心の周りに反時計方向に回転する。した
がって、第1回折格子25が光照射中心から遠ざかる代
わりに、第2回折格子27が光照射中心に近づいて来
る。そして、図5に示すように、第2回折格子27の中
心27Cが第1回転軸14の回転中心に到達したとき
に、ちょうど第2ストッパ29が基体20の左側壁面に
当接する。これにより第1回折格子25から第2回折格
子27への切替え動作が完了する。
【0020】なお、第1回転軸14が回転する際に第1
軸受18との摩擦により基体20を回動させる力が作用
するが、この力は2本のコイルばね21、22による付
勢力に比べて格段に小さいので、上記のようにベース2
3が回動する間、基体20はほぼ起立状態を維持する。
【0021】(2)回折格子の波長走査動作
上述したように、第2ストッパ29が基体20の左側壁
面に当接した後に、更にモータ12を正転方向に回転駆
動すると、第2ストッパ29によりベース23と基体2
0との相対位置関係は固定されているから、第2回転軸
16の回転駆動力は、ベース23、第2ストッパ29を
介して基体20へと伝達され、基体20は支持体11に
対する位置が固定された第1回転軸14の周りを、ベー
ス23と一体に時計回り方向に回転し始める。これによ
り、図6に示すように、第2回折格子27はその中心2
7Cが第1回転軸14の回転中心近傍に維持されたま
ま、時計回り方向に回動する。したがって、第2回折格
子27が担う波長範囲内での波長走査が達成される。
【0022】なお、上記の如く基体20が時計回り方向
に回動するとき、コイルばね22は基体20を反時計回
り方向に回動させるように付勢力を与える。これによっ
て、基体20は第2ストッパ29に強く押し当てられて
両者の一体の動きが確保されるとともに、ギア15、1
7のバックラッシュの影響がなくなる。これはまた同時
に、ハーモニックドライブ又はギアードモータであるモ
ータ12内の減速ギアのバックラッシュを除去する働き
も有している。
【0023】上述したような基体20の回動は所定角度
まで可能であり、その角度で停止するように制御され
る。その角度位置に達したあと、モータ12を逆転方向
に回転駆動することにより、ベース23は第2回転軸1
6を回転中心に反時計回り方向に回動し、コイルばね2
2の付勢力によって基体20もそれに追従して第1回転
軸14を回転中心に反時計回り方向に回動する。したが
って、第2回折格子27もその中心27Cが第1回転軸
14の回転中心近傍に維持されたまま、反時計回り方向
に回動する。図5に示す位置まで戻ると、第2ストッパ
29による基体20の押圧は解除されるから、更にモー
タ12を逆転方向へ回動すると、上述した切替え動作と
逆の動作により第2回折格子27から第1回折格子25
への切替えが行われる。
【0024】図7に示すように、第1ストッパ28が基
体20の右側壁面に当接する位置に達し、第1回折格子
25の中心25Cが第1回転軸14の回転中心、つまり
入射光の照射中心に来た後に、更にモータ12を逆転方
向に回転駆動すると、今度は上記説明と左右対称の動作
によって、図8に示すように、ベース23と基体20と
が一体に第1回転軸14の周りに反時計回り方向に回動
する。これにより、第1回折格子25はその中心25C
が第1回転軸14の回転中心近傍に維持されたまま、反
時計回り方向に回動する。したがって、第1回折格子2
5が担う波長範囲内での波長走査が達成される。
【0025】モータ軸13つまり第1回転軸14の回転
位置と動作との関係を示すと図9のようになる。すなわ
ち、第1回転軸14の回転角度範囲の中心を挟んだ所定
の角度範囲θ1で2個の回折格子25、27の切替え動
作が行われ、その外側の角度範囲θ2、θ3においてそ
れぞれ第1回折格子25の波長走査動作、第2回折格子
27の波長走査動作が行われる。したがって、例えば、
上記回転角度範囲の一方の端部Bから他の端部B’まで
モータ12を連続的に回転駆動すると、先ず、第1回折
格子25の波長範囲内での波長走査が実行され、次いで
第1回折格子25から第2回折格子27への切替えが実
行され、その後、第2回折格子25の波長範囲内での波
長走査が実行される。もちろん、回転角度範囲の端部
B’から端部Bまでモータ12を連続的に回転駆動して
もよい。
【0026】以上のように、本実施例の分光光度計によ
れば、1個のモータ12の回転駆動によって、複数の回
折格子25、27の切替え動作と1個の回折格子25又
は27を回動させることによる波長走査(又は所定波長
の設定)動作とを行うことができる。
【0027】なお、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨の範囲で適宜変形や修正を行なえることは明らか
である。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectrophotometer provided with a monochromator for extracting monochromatic light having a specific wavelength, and more particularly to a spectrophotometer for extracting monochromatic light to be extracted. The present invention relates to a spectrophotometer including a monochromator that switches a plurality of wavelength dispersion elements according to a wavelength range. 2. Description of the Related Art In a spectrophotometer such as an ultraviolet-visible light spectrophotometer and an atomic absorption spectrophotometer, a monochromator is used to obtain monochromatic light having a predetermined wavelength. In general, a monochromator includes a wavelength dispersion element such as a diffraction grating or a prism, and a rotation driving mechanism for changing an angle of the wavelength dispersion element with respect to incident light. The wavelength dispersion element is rotated to a predetermined position, and monochromatic light that has passed through the exit slit is extracted from the dispersed light at that time. In recent years, as a wavelength dispersion element,
Since a diffraction grating is widely used, a case where the diffraction grating is used will be described below. However, the same configuration can be applied to another wavelength dispersion element such as a prism. In general, for example, when performing spectral measurement in a wide wavelength range from the near-infrared region to the ultraviolet region, it is difficult for one kind of diffraction grating to cover the entire wavelength range. . Therefore, in this type of conventional spectrophotometer, a switching drive mechanism for switching a plurality of diffraction gratings having different wavelength ranges (actually, changing the positions of the diffraction gratings) and a switching drive mechanism for changing the diffraction grating wavelength range are provided. A rotation driving mechanism for rotating the diffraction grating to scan the wavelength, and firstly setting the diffraction grating at a predetermined position by a switching driving function so as to select a diffraction grating suitable for a desired wavelength, By rotating the diffraction grating, light of a desired wavelength is extracted. The rotation drive mechanism is based on conversion from linear motion to rotary motion by a sine bar mechanism, by open loop control combining a stepping motor and a reduction gear mechanism, or by closed loop control using a DC servo motor. Things are being put to practical use. As described above, this type of conventional spectrophotometer has a drawback that the cost is increased because it has a switching drive mechanism and a rotation drive mechanism for the diffraction grating. Further, in recent years, a double monochromator type spectrophotometer in which two monochromators are optically connected in series has also been used. In such a spectrophotometer, a switching drive mechanism and a rotation mechanism are provided for the front and rear monochromators, respectively. Since it is necessary to provide a driving mechanism, the cost is further increased. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a spectrophotometer which covers a wide wavelength range by switching a plurality of wavelength dispersion elements as described above. An object of the present invention is to provide a spectrophotometer capable of reducing the cost of a mechanism of a monochromator. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. According to the present invention, there is provided a spectrophotometer including a monochromator for extracting monochromatic light having a predetermined wavelength, wherein the monochromator comprises: a. A) a motor that drives the first rotating shaft to rotate within a predetermined angle range; and b) a second rotating shaft that extends substantially parallel to the first rotating shaft and is rotated by a rotational driving force from the first rotating shaft. C) a base for rotatably supporting the first and second rotating shafts; d) rotating integrally with the second rotating shaft and passing through the first rotating shaft about the second rotating shaft. A plurality of wavelength dispersing elements provided such that their centers are located on the circumference; ande) a rotation restricting portion that rotates integrally with the second rotation shaft and abuts on the base at a predetermined rotation position. In the angle range in which the rotation restricting portion does not contact the base, The switching operation of the wavelength dispersion element is performed by rotating the plurality of wavelength dispersion elements around the second rotation axis. Rotating the plurality of wavelength dispersion elements around the first rotation axis integrally with the base by pressing by a part,
The wavelength is set in the wavelength dispersion element whose center is located near the rotation center of the first rotation axis. An embodiment of the spectrophotometer according to the present invention has two wavelength dispersion elements, and a first rotation axis corresponding to the two wavelength dispersion elements. Rotation restricting portions are provided at predetermined rotation positions on both sides of the rotation range of the second rotation shaft associated with the rotation of. In the rotation range of the first rotation shaft, in a predetermined angle range near the center where neither of the two rotation restricting portions comes into contact with the base, the second rotation is performed along with the rotation of the first rotation shaft. When the shaft rotates, the plurality of wavelength dispersion elements rotate integrally with the second rotation axis, and the wavelength dispersion elements that come near the rotation center of the first rotation axis alternate. That is, switching of the wavelength dispersion element can be achieved. Then, when one of the rotation restricting portions passes through the angular position in contact with the base and further rotates the first rotating shaft, the rotation restricting portion presses the base, whereby both are integrally formed on the first rotating shaft. From the wavelength dispersive element existing near the rotation center of the first rotation axis at that time, the first position is maintained while the position of the center is substantially fixed.
Rotate around a rotation axis. Therefore, since the incident angle of the irradiation light to the wavelength dispersion element changes, the wavelength of the monochromatic light that can be extracted from the wavelength dispersion element changes. That is, wavelength setting or wavelength scanning can be achieved. As described above, in the spectrophotometer according to the present invention, the switching operation of a plurality of wavelength dispersion elements by one motor and the wavelength change by changing the angle of one wavelength dispersion element are performed. Setting and scanning can be performed together. Therefore, the cost of a monochromator having a plurality of wavelength dispersive elements that can be switched can be reduced. In particular, in a double monochromator type spectrophotometer having a plurality of monochromators, the cost is greatly reduced and an inexpensive device is used. Can be provided to the user. An embodiment of the spectrophotometer according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the spectrophotometer according to the present embodiment. Although the light emitted from the light source 1 includes various wavelengths, only the monochromatic light having a specific wavelength is taken out of the monochromator 2 and irradiated on the sample 3. The light passing through the sample 3 or reflected by the sample 3 is a light detector 4
And an intensity signal of the received light is sent to the signal processing unit 5. The signal processing unit 5 calculates the absorbance and the reflectance of the sample 3 and executes qualitative analysis and quantitative analysis of the sample 3. Here, the monochromator 2 switches a plurality of (specifically, two) diffraction grating groups 2A and a plurality of diffraction gratings according to the wavelength to be extracted, and sets the wavelength (or sets the wavelength). (Scanning) diffraction grating switching / rotating unit 2B. The spectrophotometer according to the present embodiment has a feature in the configuration of the monochromator, and therefore, this point will be described in detail below. FIGS. 1 and 2 are structural views of a monochromator in a spectrophotometer according to the present embodiment. FIG. 1 is a front view, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. . 3 to 8 are state diagrams for explaining the operation of the monochromator, and FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the operation. First, the configuration of the monochromator 2 will be described with reference to FIGS. A motor 12 as a rotation drive source is fixed to a support 11 fixed to a pedestal or the like (not shown). The motor 12 is, for example, a pulse motor or a geared motor with a harmonic gear. By driving a motor shaft 13 that reduces the rotational power of the motor and outputs the motor to the outside, a high torque is secured in a relatively narrow rotation angle range. I have. A first rotating shaft 14 is directly connected to a motor shaft 13 of the motor 12. A first gear 15 fixed to the first rotating shaft 14 allows the other second rotating shaft 1 to rotate.
The rotational driving force is transmitted to the second gear 17 fixed to the sixth gear 6. The first rotating shaft 14 and the second rotating shaft 16 are rotatably supported by a first bearing 18 and a second bearing 19 provided on a base 20, respectively. Between the lower part of the base body 20 and the support body 11, two coil springs 21 and 22 are provided in a C-shape, and when no force is applied to the base body 20 from outside, two coil springs 21 and 22 are provided. Due to the balance of the tensile forces of the springs 21 and 22, the base 20 stands almost straight as shown in FIG. A base 23 is fixed to the tip of the second rotating shaft 16, and when the second rotating shaft 16 is driven to rotate,
The base 23 rotates around the second rotation shaft 16 as a rotation center. At a predetermined position on the base 23, two first and second diffraction gratings 25 and 27 are attached to the holders 24 and 26, respectively. Holders 24, 26
Also has a function of finely adjusting the positions of the diffraction gratings 25 and 27. Further, the base 23 is provided with first and second two stoppers 28 and 29 each having an adjusting mechanism so as to protrude rearward. The first diffraction grating 25 rotates around the second rotation axis 16, and the center 25C of the diffraction grating 25
When reaching the position of the center of rotation of the rotating shaft 14 (the state shown in FIGS. 1 and 3), the position of the first stopper 28 is adjusted so that the first stopper 28 contacts the right wall surface of the base 20. Keep it. When the second diffraction grating 27 rotates around the second rotation axis 16 and the center 27C of the diffraction grating 25 reaches the position of the rotation center of the first rotation shaft 14 (the state shown in FIG. 5). The position of the second stopper 29 is adjusted so that the second stopper 29 contacts the left wall surface of the base 20. The light incident on the diffraction gratings 25 and 27 comes from directly below in FIG. 1, and impinges on the grating surface of the diffraction grating 25 or 27 located near the rotation center of the first rotating shaft 14 and is reflected while being wavelength-dispersed. Out through a slit provided at a predetermined position (not shown). Therefore, by changing the angle of the grating surface of the diffraction grating 25 or 27 with respect to the incident light, the wavelength of the extracted light changes. Next, the monochromator 2 having the above configuration will be described.
Will be described. The operation of the monochromator 2 is divided into two stages: a switching operation of the two diffraction gratings 25 and 27 corresponding to the measurement wavelength range, and a wavelength scanning operation of each of the diffraction gratings 25 and 27 within the measurement wavelength range. be able to. (1) Switching Operation of Diffraction Grating Now, it is assumed that the positions of the base 23 and the base 20 are in the state shown in FIG. 3 (the same as FIG. 1). That is, at this time, the center 25C of the first diffraction grating 25 is located at the center of the first rotation axis 14, that is, the irradiation center position of the incident light.
When the switching operation from this state to the second diffraction grating 27 is performed, the motor shaft 13, that is, the first rotation shaft 14 is rotated clockwise in FIG. 3 (here, the rotation direction of the motor 12 is Forward direction). Thereby, the first
The gear 15 rotates clockwise and the second gear 17 rotates counterclockwise, and the base 23 rotates counterclockwise around the rotation center of the second rotation shaft 16 as shown in FIG. Therefore, instead of the first diffraction grating 25 moving away from the light irradiation center, the second diffraction grating 27 comes closer to the light irradiation center. Then, as shown in FIG. 5, when the center 27 </ b> C of the second diffraction grating 27 reaches the rotation center of the first rotation shaft 14, the second stopper 29 just contacts the left wall surface of the base 20. Thereby, the switching operation from the first diffraction grating 25 to the second diffraction grating 27 is completed. When the first rotating shaft 14 rotates, the first
A force for rotating the base body 20 acts due to friction with the bearing 18, but this force is much smaller than the urging force of the two coil springs 21 and 22.
While the base 3 rotates, the base body 20 maintains a substantially upright state. (2) Wavelength Scanning Operation of Diffraction Grating As described above, after the second stopper 29 abuts on the left side wall surface of the base 20, if the motor 12 is further driven to rotate in the normal rotation direction, the second stopper 29 Base 23 and base 2
0 is fixed, the rotational driving force of the second rotating shaft 16 is transmitted to the base 20 via the base 23 and the second stopper 29, and the position of the base 20 with respect to the support 11 is changed. It starts to rotate clockwise around the fixed first rotation shaft 14 integrally with the base 23. Thereby, as shown in FIG. 6, the second diffraction grating 27 has its center 2
7C rotates clockwise while being maintained near the rotation center of the first rotation shaft 14. Therefore, wavelength scanning within the wavelength range of the second diffraction grating 27 is achieved. When the base 20 rotates clockwise as described above, the coil spring 22 applies an urging force to rotate the base 20 counterclockwise. As a result, the base body 20 is strongly pressed against the second stopper 29 to secure the integral movement of the two, and the gears 15, 1
7 is no longer affected by the backlash. This also serves to eliminate backlash of the reduction gear in the motor 12, which is a harmonic drive or geared motor. The rotation of the base 20 as described above is possible up to a predetermined angle, and is controlled so as to stop at that angle. After reaching this angular position, the motor 23 is driven to rotate in the reverse direction, so that the base 23
6 rotates counterclockwise about the center of rotation, and the coil spring 2
The base 20 follows the second urging force and rotates counterclockwise about the first rotating shaft 14 as the center of rotation. Therefore, the second diffraction grating 27 also rotates counterclockwise with its center 27C maintained near the rotation center of the first rotation shaft 14. When the position returns to the position shown in FIG. 5, the pressing of the base 20 by the second stopper 29 is released. Therefore, when the motor 12 is further rotated in the reverse direction, the switching operation from the second diffraction grating 27 is performed in the reverse direction. First diffraction grating 25
Is performed. As shown in FIG. 7, the first stopper 28 reaches a position where it comes into contact with the right side wall of the base 20, and the center 25C of the first diffraction grating 25 is the rotation center of the first rotating shaft 14, that is, the irradiation of incident light. When the motor 12 is further driven to rotate in the reverse direction after reaching the center, the base 23 and the base 20 are integrally formed with the first rotating shaft 14 as shown in FIG. It rotates around counterclockwise. Thereby, the first diffraction grating 25 has its center 25C
Is rotated in the counterclockwise direction while being maintained near the rotation center of the first rotation shaft 14. Therefore, the first diffraction grating 2
The wavelength scanning within the wavelength range carried by 5 is achieved. FIG. 9 shows the relationship between the rotation position of the motor shaft 13, that is, the first rotation shaft 14 and the operation. That is, the switching operation of the two diffraction gratings 25 and 27 is performed in the predetermined angle range θ1 sandwiching the center of the rotation angle range of the first rotation shaft 14, and the first diffraction grating is respectively performed in the outer angle ranges θ2 and θ3. The wavelength scanning operation of the grating 25 and the wavelength scanning operation of the second diffraction grating 27 are performed. So, for example,
When the motor 12 is continuously driven to rotate from one end B to the other end B 'of the rotation angle range, first, wavelength scanning within the wavelength range of the first diffraction grating 25 is performed, and then the first diffraction grating 25 is scanned. Switching from the diffraction grating 25 to the second diffraction grating 27 is performed, and thereafter, wavelength scanning within the wavelength range of the second diffraction grating 25 is performed. Of course, the motor 12 may be continuously driven to rotate from the end B ′ to the end B in the rotation angle range. As described above, according to the spectrophotometer of the present embodiment, the switching operation of the plurality of diffraction gratings 25 and 27 and the rotation of one diffraction grating 25 or 27 are performed by rotating and driving one motor 12. And a wavelength scanning (or setting of a predetermined wavelength) operation. It should be noted that the above embodiment is merely an example, and it is apparent that modifications and modifications can be made as appropriate within the scope of the present invention.
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施例による分光光度計におけるモノクロ
メータの機構系構成を示す正面図。
【図2】 本実施例による分光光度計におけるモノクロ
メータの機構系構成を示す、図1中のA−A’矢視線断
面図。
【図3】 本実施例による分光光度計におけるモノクロ
メータの動作を説明するための状態図。
【図4】 本実施例による分光光度計におけるモノクロ
メータの動作を説明するための状態図。
【図5】 本実施例による分光光度計におけるモノクロ
メータの動作を説明するための状態図。
【図6】 本実施例による分光光度計におけるモノクロ
メータの動作を説明するための状態図。
【図7】 本実施例による分光光度計におけるモノクロ
メータの動作を説明するための状態図。
【図8】 本実施例による分光光度計におけるモノクロ
メータの動作を説明するための状態図。
【図9】 本実施例による分光光度計におけるモノクロ
メータの動作説明のための概念図。
【図10】 本実施例による分光光度計の概略構成図。
【符号の説明】
11…支持体
12…モータ
13…モータ軸
14…第1回転軸
15…第1ギア
16…第2回転軸
17…第2ギア
18…第1軸受
19…第2軸受
20…基体
21、22…コイルばね
23…ベース
24、26…ホルダ
25…第1回折格子
27…第2回折格子
28…第1ストッパ
29…第2ストッパBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view showing a mechanical system configuration of a monochromator in a spectrophotometer according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, showing a mechanical system configuration of the monochromator in the spectrophotometer according to the present embodiment. FIG. 3 is a state diagram for explaining the operation of the monochromator in the spectrophotometer according to the embodiment. FIG. 4 is a state diagram for explaining the operation of the monochromator in the spectrophotometer according to the embodiment. FIG. 5 is a state diagram for explaining the operation of the monochromator in the spectrophotometer according to the embodiment. FIG. 6 is a state diagram for explaining the operation of the monochromator in the spectrophotometer according to the embodiment. FIG. 7 is a state diagram for explaining the operation of the monochromator in the spectrophotometer according to the embodiment. FIG. 8 is a state diagram for explaining the operation of the monochromator in the spectrophotometer according to the present embodiment. FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the operation of the monochromator in the spectrophotometer according to the present embodiment. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a spectrophotometer according to the present embodiment. [Description of Signs] 11 ... Support 12 ... Motor 13 ... Motor shaft 14 ... First rotating shaft 15 ... First gear 16 ... Second rotating shaft 17 ... Second gear 18 ... First bearing 19 ... Second bearing 20 ... Bases 21, 22 Coil spring 23 Bases 24, 26 Holder 25 First diffraction grating 27 Second diffraction grating 28 First stopper 29 Second stopper
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑尾 美良 京都市中京区西ノ京下合町26番地 島津エ ンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 2G020 CA02 CB04 CC04 CC07 CC55 CD12 CD13 CD22 2H049 AA03 AA07 AA13 AA50 AA58 AA63 AA69 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Mira Hatao 26 Shimonazue, Nishinokyo Shimoaicho, Nakagyo-ku, Kyoto Engineering Co., Ltd. F-term (reference) 2G020 CA02 CB04 CC04 CC07 CC55 CD12 CD13 CD22 2H049 AA03 AA07 AA13 AA50 AA58 AA63 AA69
Claims (1)
クロメータを具備する分光光度計において、前記モノク
ロメータは、 a)第1回転軸を所定角度範囲で回転駆動するモータと、 b)前記第1回転軸と略平行に延伸し、該第1回転軸から
の回転駆動力により回動される第2回転軸と、 c)前記第1及び第2回転軸を回転自在に支承する基体
と、 d)前記第2回転軸と一体に回動し、且つ該第2回転軸を
中心とし前記第1回転軸を通る円周上にそれぞれの中心
が位置するように設けられた複数の波長分散素子と、 e)前記第2回転軸と一体に回動し、所定の回転位置で前
記基体に当接する回転規制部と、 を備え、前記回転規制部が前記基体に当接しない角度範
囲にあっては、前記第2回転軸の周りに前記複数の波長
分散素子を回動させることにより該波長分散素子の切替
え動作を行い、 前記回転規制部が前記基体に当接する角度範囲にあって
は、該回転規制部による押圧によって前記複数の波長分
散素子を前記基体と一体に前記第1回転軸の周りに回動
させ、その中心が第1回転軸の回転中心近傍に位置して
いる波長分散素子における波長の設定を行うようにした
ことを特徴とする分光光度計。Claims: 1. A spectrophotometer comprising a monochromator for extracting monochromatic light having a predetermined wavelength, the monochromator comprising: a) a motor for rotating a first rotation axis in a predetermined angle range; B) a second rotating shaft that extends substantially parallel to the first rotating shaft and is rotated by a rotational driving force from the first rotating shaft; and c) the first and second rotating shafts are rotatable. A) a base to be supported; and d) a base that rotates integrally with the second rotation axis and is located on a circumference passing through the first rotation axis about the second rotation axis. A plurality of wavelength dispersion elements, and e) a rotation restricting portion that rotates integrally with the second rotation shaft and abuts on the base at a predetermined rotation position, wherein the rotation restricting portion does not abut on the base. Rotating the plurality of wavelength dispersion elements around the second rotation axis in an angular range; By performing the switching operation of the wavelength dispersion element, when the rotation restricting portion is in an angle range where the rotation restricting portion contacts the base, the plurality of wavelength dispersion elements are integrally formed with the base by pressing by the rotation restricting portion. A spectrophotometer characterized in that the spectrophotometer is rotated around a first rotation axis, and the wavelength of the wavelength dispersion element whose center is located near the rotation center of the first rotation axis is set.
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-
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