JP2007078603A - Spectrophotometer - Google Patents
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Description
本発明は、汎用分光光度計として使用される紫外・可視分光光度計および紫外・可視・近赤外分光光度計に関する。 The present invention relates to an ultraviolet / visible spectrophotometer and an ultraviolet / visible / near infrared spectrophotometer used as a general-purpose spectrophotometer.
分光光度計は、被測定試料中を透過した光強度あるいは被測定試料の表面で反射した光強度を測定し、試料の吸収スペクトル、あるいは反射スペクトルを得ることにより、試料の成分分析あるいは試料の光学特性の分析を行うものである。 The spectrophotometer measures the light intensity transmitted through the sample to be measured or the light intensity reflected from the surface of the sample to be measured, and obtains the absorption spectrum or reflection spectrum of the sample, thereby analyzing the component of the sample or optical of the sample. Analyzes the characteristics.
一般に、分光光度計にはダブルビーム方式とシングルビーム方式の2種類がある。ダブルビーム方式の分光光度計は、測定試料を透過あるいは反射した光強度と、参照試料を透過あるいは反射した光強度との比を測定することにより、定性および定量分析を行う。図2にダブルビーム方式の分光光度計の概略構成図を示す。本図の例は試料の透過光を測定することを目的としている。光源1からの光は分光器2により単色化され、セクターミラー4に達する。セクターミラー4は、図4に例示するように、円盤の一部分がミラーとなったもので、これが光束と45°の角をなす面内で、モーターなどの手段で回転されている。
In general, there are two types of spectrophotometers, a double beam method and a single beam method. The double beam spectrophotometer performs qualitative and quantitative analysis by measuring the ratio of the light intensity transmitted or reflected through the measurement sample and the light intensity transmitted or reflected through the reference sample. FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a double beam type spectrophotometer. The example of this figure is intended to measure the transmitted light of the sample. The light from the
セクターミラー4と複数のミラー3によって、分光器2からの光束は交互にサンプル側光束Sとリファレンス側光束Rに送られ、試料室6の中のセルホルダー7に置かれた被測定試料あるいは参照試料を通過した後、ミラー3によって光電子増倍管に代表される検出器5に入射する。検出器5は、セクターミラー4の回転と同期して、サンプル側光束Sの光強度に比例する信号とリファレンス側光束Rの光強度に比例する信号を交互に出力する。これら2個の信号の比を求めることにより、光源強度の分光特性および分光器の分光特性、更に光源強度の時間変動の影響を排除した正確な測定を得ることを目的としている。(特許文献1参照)
By the sector mirror 4 and the plurality of
分光光度計では、試料の透過光の測定以外に、各種試料の表面の反射率を測定することが要求される。特に、異なった入射角における試料の絶対反射率を測定する場合には、検出器を試料の周囲に回転移動させる必要がある。図3にそのような絶対反射率測定を行うための分光光度計の1例の概略構成図を示す。本図の例においては、装置は図2に示したものと同じ構成の分光光度計本体Aとこれに付属する外部試料室Bから構成されており、外部試料室B内には図3の紙面に垂直な回転中心軸を持つ試料台12と、試料台12の周囲に回転移動可能な検出器14が備えられている。検出器としては、光電子増倍管が広く使用される。分光光度計本体Aの光源1からの光は分光器2によって単色化され、図2の例における場合と同様に、セクターミラー4とミラー3によってサンプル側光束Sとリファレンス側光束Rに振り分けられる。
In the spectrophotometer, in addition to the measurement of the transmitted light of the sample, it is required to measure the reflectance of the surface of each sample. In particular, when measuring the absolute reflectance of a sample at different incident angles, it is necessary to rotate the detector around the sample. FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of an example of a spectrophotometer for performing such absolute reflectance measurement. In the example of this figure, the apparatus is composed of a spectrophotometer main body A having the same configuration as that shown in FIG. 2 and an external sample chamber B attached thereto. A sample table 12 having a rotation center axis perpendicular to the sample table 12 and a
サンプル側光束Sは試料室6内に設置された2枚のミラー8、9によって外部試料室Bに導入された後、ミラー15によって試料台12の上に保持された試料13の表面に入射する。試料13の表面で反射した光は検出器14に入射する。一方のリファレンス側光束Rはミラー10によって光ファイバー11の入射端に集光・導入される。光ファイバー11の他端(出射端)は外部試料室B内の検出器14の直前に保持され、光ファイバー11から出射した光は検出器14の受光部に入射する。光ファイバー11は十分の可撓性を有するため、検出器14と光ファイバー11の出射端の相対的位置関係を保ちながら、サンプル側光束Sを妨害せずに検出器14を破線の矢印のように移動可能である。また、この測定法においては、分光光度計本体Aに本来含まれている検出器(図2の5)は一切利用されない。
The sample-side light beam S is introduced into the external sample chamber B by the two mirrors 8 and 9 installed in the sample chamber 6 and then enters the surface of the
図3に示す装置を用いて試料13の絶対反射率を測定するには、分光器の波長などの測定条件を所定の値に設定した後、試料13を試料台12に搭載する前にまず検出器14の位置を図3の破線で示した位置に置き、ミラー15からのサンプル側光束Sを直接検出器14に導入して、サンプル側光束Sの強度と光ファイバー11からのリファレンス側光束Rの強度との比I0を求める。次に、試料13を試料台12上に搭載し、試料台12を回転させて試料13への入射角を調整し、更に検出器14の位置を試料13からの反射光が入射する位置(図3の実線の位置)に固定する。この位置で反射光強度とリファレンス光強度との比IRを求める。最後にI0とIRの比を計算して絶対反射率R=IR/I0を得る。
従来の検出器の位置可変機構を持つ分光光度計は上に述べた構成を有しているが、これには次のような問題点がある。 A conventional spectrophotometer having a variable position mechanism of the detector has the configuration described above, but this has the following problems.
図3に示したように、従来技術では位置を移動する検出器14にリファレンス側光束Rからの光を導入するために光ファイバー11を使用している。光学材料としての光ファイバー11は高い可撓性を有しており、光を自由な方向・場所に導くことが可能であるため、図3に示す移動する検出器14を含むような、光学素子を完全に固定することができない光学系を実現するために広く使用されている。しかしながら、光ファイバー11の透過効率は、その撓みの曲率半径によって変化する。図3の例では、検出器14の位置を移動させることによって光ファイバー11の中間部での曲率半径が変化し、光ファイバー11の透過効率が変化してしまう。このため試料13への入射角を変化させた場合には必ず信号のゼロ調節を行わねばならない煩雑さを生ずる。
As shown in FIG. 3, in the prior art, the
図3に示した例以外に、光ファイバーを用いず、ミラー、レンズ等の光学素子を用いてリファレンス側光束を移動可能な検出器に導く方法も考えられているが、光学系が複雑で製造コストの高い物となるとともに、検出器の位置の選択が限定され、自由度の小さい測定法となる問題点がある。 In addition to the example shown in FIG. 3, a method of guiding the reference-side light beam to a movable detector using an optical element such as a mirror or a lens without using an optical fiber is also considered, but the optical system is complicated and the manufacturing cost is low. In addition, there is a problem in that the selection of the position of the detector is limited and the measurement method has a low degree of freedom.
本発明は、このような問題点を解決して、安定した測定を可能とすることを目的としており、検出器の位置可変機構を有するダブルビーム分光光度計において、サンプル側光束とリファレンス側光束それぞれに一個の互いに独立した検出器を備えたことを特徴とする。
また、更に測定の安定化を目的として、分光測光に用いる光を供給する光源以外に、サンプル側光束に備えられた検出器に光を照射する光源を備えるとともに、この光源を点滅させる機構を有することを特徴とする。
An object of the present invention is to solve such problems and to enable stable measurement, and in a double beam spectrophotometer having a position variable mechanism of a detector, each of a sample side beam and a reference side beam. 1 is provided with one independent detector.
In addition to a light source that supplies light used for spectrophotometry, in addition to a light source that irradiates light to a detector provided in the sample-side light beam, a mechanism for blinking the light source is provided for the purpose of further stabilizing the measurement. It is characterized by that.
リファレンス側光束を独立した検出器に導入することにより、光ファイバーの使用が不要となり測定の安定性を向上できる。また、複雑な光学系が不要となるため装置の製造コストを低減できる。更に、試料室内部の光源の点灯・消灯を測定シーケンスと連動させて行うことによって操作性を向上できる。 By introducing the reference-side light beam into an independent detector, the use of an optical fiber becomes unnecessary, and the stability of the measurement can be improved. Further, since a complicated optical system is not required, the manufacturing cost of the apparatus can be reduced. Furthermore, operability can be improved by turning on and off the light source in the sample chamber in conjunction with the measurement sequence.
本発明では、検出器を移動させることが不可欠であるため、移動可能な検出器を含んだ外部試料室と、分光光度計本体とで装置は構成され、分光光度計本体に本来含まれている検出器をリファレンス側光束の強度測定に使用する。 In the present invention, since it is indispensable to move the detector, the apparatus is composed of an external sample chamber including a movable detector and the spectrophotometer body, and is originally included in the spectrophotometer body. The detector is used to measure the intensity of the reference side beam.
以下図1に従って実施例を説明する。本発明にかかる、絶対反射率測定のための分光光度計は、図1に示すように、図2に示したものと同一の構成を持つ分光光度計本体Aと、これに付属する外部試料室Bによって構成され、外部試料室B内には図1の紙面に垂直な回転中心軸を持つ試料台12と、試料台12と共通の回転軸を中心として回転するアーム19の端上に保持された検出器14が備えられている。検出器としては光電子増倍管を使用している。分光光度計本体Aの光源1からの光は分光器2によって単色化され、図2の例における場合と同様に、セクターミラー4とミラー3によってサンプル側光束Sとリファレンス側光束Rに振り分けられる。
The embodiment will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a spectrophotometer for measuring absolute reflectance according to the present invention includes a spectrophotometer main body A having the same configuration as that shown in FIG. 2, and an external sample chamber attached thereto. 1 is held in the external sample chamber B on the end of a
サンプル側光束Sは試料室6内に設置された2枚のミラー8、9によって外部試料室Bに導入された後、ミラー15によって試料台12の上に保持された試料13の表面に入射する。試料13の表面で反射した光は検出器14(光電子増倍管)に入射する。一方、リファレンス側光束Rは、ミラー3の後に分光光度計本体Aが本来持っている検出器5に入射する。よって、一方の検出器14からはサンプル側光束Sの光強度に比例した信号が、他方の検出器5からはリファレンス側光束Rの光強度に比例した信号が、セクターミラー4の回転と同期して、交互に出力される。
The sample-side light beam S is introduced into the external sample chamber B by the two mirrors 8 and 9 installed in the sample chamber 6 and then enters the surface of the
試料13の絶対反射率を測定するには、分光器2の波長などの測定条件を所定の値に設定した後、試料13を試料台12に搭載する前にまずアーム19を矢印のように回転して検出器14の位置を図1の破線で示した位置に置き、ミラー15からのサンプル側光束Sを直接検出器14に導入して、検出器14から出力されるサンプル側光束Sの強度と検出器5から出力されるリファレンス側光束Rの強度との比I0を求める。次に、試料13を試料台12上に搭載し、試料台12を回転させて試料13への入射角を調整し、更にアーム19を逆回転して検出器14の位置を試料13からの反射光が入射する位置(図1の実線の位置)まで移動し固定する。この位置で検出器14から出力される反射光強度と、検出器5から出力されるリファレンス光強度との比IRを求める。最後にI0とIRの比を計算して絶対反射率R=IR/I0を得る。
In order to measure the absolute reflectance of the
上述の分光光度計によれば、リファレンス側光束Rとサンプル側光束Sとを、それぞれ独立した2個の検出器5および14によって測定するため、従来技術に見られるような光ファイバーによる光束の導入の必要が無い。よって、光ファイバーに起因する測定の不安定さが除去される。また、リファレンス側光束Rを測定する検出器5と、導入に利用されるミラー3などの光学系は、本来分光光度計本体Aに含まれていた物を利用するため、このための製造コストは一切追加されない。
According to the spectrophotometer described above, the reference-side light beam R and the sample-side light beam S are measured by two
本実施例では2個の独立した光電子増倍管を検出器5および14として利用している。
このうち検出器5は測定光以外の外光の侵入が無い安定した場所に設置されているが、検出器14の設置されている外部試料室Bは、試料13の出し入れ、検出器14の位置調節などのために頻繁に開閉され、その都度検出器14は外光に暴露される。このような状態に置かれた光電子増倍管は出力信号に不安定なドリフトを生じることがあり、これを最小限に防止するためには、光電子増倍管を測定時以外の時間常に一定の強度の光に暴露させることが効果的であることが知られている。このため本実施例では、外部試料室Bの内部に発光ダイオードを利用した光源16が配置されており、光源16は、分光光度計本体A内の制御部18によって制御されるスイッチ17によって点滅される。
In this embodiment, two independent photomultiplier tubes are used as the
Among these, the detector 5 is installed in a stable place where there is no intrusion of outside light other than the measurement light, but the external sample chamber B where the
測定時の光源16の点滅の具体的なシーケンスは、
(1)光源16を点灯しておく。
(2)光源16を消灯し、ベースライン測定を行う。
(3)ベースライン測定後、光源16を点灯する。
(4)試料13を搭載し、検出器14の位置を調節する。
(5)光源16を消灯し、測定を行う。
(6)測定終了後光源16を点灯する。
(7)(4)〜(6)を繰り返して測定する。
このシーケンスは、必要な場合には制御部18によって自動的に進行させることが可能である。これによって検出器14のドリフトを最小限に抑制して絶対反射率測定を行うことが可能となる。
The specific sequence of blinking of the
(1) The
(2) Turn off the
(3) After the baseline measurement, the
(4) The
(5) The
(6) The
(7) Repeat (4) to (6) for measurement.
This sequence can be automatically advanced by the
本発明の特徴は上述のとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形例を含む。例えば、絶対反射率測定のみならず、受光角度可変透過測定など、検出器の位置を変化させて測定を行う測定方法に広く適用できる。 The features of the present invention are as described above. However, the present invention is not limited to the above and illustrated examples, and includes various modifications. For example, the present invention can be widely applied to measurement methods that perform measurement by changing the position of the detector, such as not only absolute reflectance measurement but also variable light reception angle transmission measurement.
本発明は分光光度計に関する。 The present invention relates to a spectrophotometer.
1 光源
2 分光器
3 ミラー
4 セクターミラー
5 検出器
6 試料室
7 セルホルダー
8 ミラー
9 ミラー
10 ミラー
11 光ファイバー
12 試料台
13 試料
14 検出器
15 ミラー
16 光源
17 スイッチ
18 制御部
19 アーム
A 分光光度計本体
B 外部試料室
R リファレンス側光束
S サンプル側光束
DESCRIPTION OF
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005269478A JP2007078603A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Spectrophotometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005269478A JP2007078603A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Spectrophotometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007078603A true JP2007078603A (en) | 2007-03-29 |
Family
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2005269478A Pending JP2007078603A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Spectrophotometer |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2007078603A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022517037A (en) * | 2019-01-14 | 2022-03-03 | エッセント・オプティックス・リミテッド | Spectrophotometer |
-
2005
- 2005-09-16 JP JP2005269478A patent/JP2007078603A/en active Pending
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JP2022517037A (en) * | 2019-01-14 | 2022-03-03 | エッセント・オプティックス・リミテッド | Spectrophotometer |
US20220128405A1 (en) * | 2019-01-14 | 2022-04-28 | Obchestvo S Ogranichennoi Otvetstv. "Essentoptics" | Spectrophotometer |
EP3913339A4 (en) * | 2019-01-14 | 2022-12-14 | Obshchestvo s Ogranichennoy Otvetstvennostyu "Essentoptics" | Spectrophotometer |
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