JP2007263587A - Probe and device for measuring absorbance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸光度測定用プローブ及び吸光度測定装置に関し、詳しくは近赤外分光分析計を用いてフィルム等の透明固体サンプル(測定対象)の近赤外吸収スペクトルを測定するために使用するプローブ部分に関する。 The present invention relates to an absorbance measurement probe and an absorbance measurement device, and more specifically, a probe portion used for measuring a near infrared absorption spectrum of a transparent solid sample (measurement object) such as a film using a near infrared spectrometer. About.
従来技術における吸光度測定用プローブを備えた吸光度測定装置は、図4に示すように、光源111と投光ユニット112は光ファイバ113で連結され、コリメータレンズ114を介して測定対象115に光が照射される。測定対象115を透過した光は受光ユニット116のコリメータレンズ117で受光側光ファイバ118の端面に集光され、光ファイバ118を介して受光器119に入力される。この構成で、測定対象サンプルの近赤外(概ね800〜2500cm−1の波数域)吸収スペクトルを測定することができ、吸収スペクトル中の吸収ピークを解析することによって、測定対象の組成(例えば、サンプルがプラスチックフィルムであれば、そのOH価、水分率等)を測定することができる。
光ファイバ113、118を用いず、光源111と投光ユニット112、受光器119と受光ユニット116が一体化されている場合もある。
As shown in FIG. 4, the absorbance measuring apparatus provided with the absorbance measuring probe according to the prior art includes a light source 111 and a light projecting unit 112 connected by an optical fiber 113, and light is irradiated to the
In some cases, the light source 111 and the light projecting unit 112, and the
しかし、従来技術で説明した吸光度測定装置においては、有機物の近赤外吸光スペクトルを測定する際に最適なサンプル厚さは一般に1〜10mm程度であるが、フィルムサンプルは、その厚さが薄い(数10〜数100μm)ため吸収ピークが小さく、ノイズの影響を受けやすいという問題がある。
又、フィルムサンプルは、製造工程上、非常に大きい(例えば、幅が数m)の場合が多いので、投光ユニットと受光ユニットは分離した状態で設置しなければならない。この場合、機器の設置時に投光ユニットから照射された光を受光ユニットの光ファイバに正確に入射させるための光軸調整を行う必要があるが、この作業が非常に困難で手間がかかる。
また、使用中にユニット間の相対位置がずれた場合に、受光器に到達する光量が大きく変動し、誤差要因となるという問題もある。
However, in the absorbance measuring apparatus described in the prior art, the optimum sample thickness when measuring the near-infrared absorption spectrum of an organic substance is generally about 1 to 10 mm, but the film sample is thin ( (Several tens to several hundreds of micrometers), the absorption peak is small, and there is a problem that it is easily affected by noise.
In addition, film samples are often very large (for example, several meters in width) in the manufacturing process, so the light projecting unit and the light receiving unit must be installed separately. In this case, it is necessary to adjust the optical axis so that the light emitted from the light projecting unit is accurately incident on the optical fiber of the light receiving unit when the device is installed. However, this operation is very difficult and time-consuming.
In addition, when the relative position between the units is shifted during use, the amount of light reaching the light receiver greatly fluctuates, resulting in an error factor.
従って、測定対象であるサンプル中に光を複数回透過させることにより、実質的なサンプル厚さを実際のサンプル厚さより大きくし、信号強度を高めるようにすること、併せて
上下ユニット間の位置関係がずれても受光光量の受ける影響が少なく、また、機器の設置時(及びメンテナンス等で取り外した機器の再設置時)に、光軸の調整が容易、且つ正確にできるような測定プローブを実現することに解決しなければならない課題を有する。
Therefore, by transmitting light several times through the sample to be measured, the actual sample thickness is made larger than the actual sample thickness and the signal intensity is increased, and the positional relationship between the upper and lower units A measurement probe that can adjust the optical axis easily and accurately at the time of equipment installation (and when equipment that has been removed for maintenance, etc. is reinstalled) is realized. Having problems that must be solved.
上記課題を解決するために、本願発明の吸光度測定用プローブ及び吸光度測定装置は、次に示す構成にしたことである。 In order to solve the above problems, the absorbance measurement probe and absorbance measurement device of the present invention are configured as follows.
(1)吸光度測定用プローブは、光源からの光線を測定対象方向に投光する投光手段と、前記測定対象を透過した光線を前記測定対象方向に反射させる反射手段と、前記測定対象を透過した光線を受光する受光手段と、からなる。
(2)前記反射手段で反射させた光線を透過させる前記測定対象の領域は、前記投光手段からの光線を透過させた前記測定対象の領域と異なる領域であることを特徴とする(1)に記載の吸光度測定用プローブ。
(3)前記反射手段は、入射光と平行に反射光を返す性質の再帰反射ミラーで構成されていることを特徴とする(1)に記載の吸光度測定用プローブ。
(4)前記投光手段と受光手段は一体に形成され、該一体に形成された投光手段及び受光手段と前記反射手段は予め光軸が一致するように治具により調整され、該治具により調整された状態で所定の測定箇所に配置するようにしたことを特徴とする(1)に記載の吸光度測定用プローブ。
(1) The absorbance measurement probe includes a light projecting unit that projects light from a light source in the direction of the measurement target, a reflection unit that reflects the light transmitted through the measurement target in the direction of the measurement target, and the light transmitted through the measurement target. Light receiving means for receiving the received light.
(2) The region of the measurement target that transmits the light beam reflected by the reflection unit is a region different from the region of the measurement target that transmits the light beam from the light projecting unit (1) The probe for measuring absorbance according to 1.
(3) The absorbance measuring probe according to (1), wherein the reflecting means is configured by a retroreflective mirror having a property of returning reflected light in parallel with incident light.
(4) The light projecting means and the light receiving means are integrally formed, and the integrally formed light projecting means, the light receiving means, and the reflecting means are adjusted in advance by a jig so that the optical axes coincide with each other. The probe for measuring absorbance according to (1), wherein the probe is arranged at a predetermined measurement position adjusted in accordance with (1).
(5)吸光度測定装置は、所定の光線を発生させる分光器と、前記分光器からの光線を測定対象方向に投光する投光手段と、前記測定対象を透過した光線を前記測定対象方向に反射させる反射手段と、前記測定対象を透過した光線を受光する受光手段とからなる吸光度測定用プローブと、前記受光手段で受光した光線を受光する受光器とを備えてなる。
(6)前記反射手段で反射させた光線を透過させる前記測定対象の領域は、前記投光手段からの光線を透過させた前記測定対象の領域と異なる領域であることを特徴とする(5)に記載の吸光度測定装置。
(7)前記反射手段は、入射光と平行に反射光を返す性質の再帰反射ミラーで構成されていることを特徴とする(5)に記載の吸光度測定装置。
(8)前記投光手段と受光手段は一体に形成され、該一体に形成された投光手段及び受光手段と前記反射手段は予め光軸が一致するように治具により調整され、該治具により調整された状態で所定の測定箇所に配置するようにしたことを特徴とする(5)に記載の吸光度測定装置。
(5) The absorbance measurement device includes a spectroscope that generates a predetermined light beam, a light projecting unit that projects the light beam from the spectroscope in a measurement target direction, and a light beam that has passed through the measurement target in the measurement target direction. An absorbance measurement probe comprising a reflecting means for reflecting, a light receiving means for receiving a light beam transmitted through the measurement object, and a light receiver for receiving the light beam received by the light receiving means.
(6) The region of the measurement target that transmits the light beam reflected by the reflection unit is a region different from the region of the measurement target that transmits the light beam from the light projecting unit. The absorbance measuring apparatus according to 1.
(7) The absorbance measuring apparatus according to (5), wherein the reflecting means is configured by a retroreflective mirror having a property of returning reflected light in parallel with incident light.
(8) The light projecting means and the light receiving means are integrally formed, and the integrally formed light projecting means, the light receiving means, and the reflecting means are adjusted in advance by a jig so that the optical axes coincide with each other. The absorbance measurement apparatus according to (5), wherein the absorbance measurement apparatus is arranged at a predetermined measurement location in a state adjusted by the above.
本提案によれば、測定光を測定対象に複数回(2回)透過させているので、測定対象の
厚さが薄く吸光度が小さい場合でも、従来例に比較して信号強度を大きく取ることができる。
又、投光手段と受光手段を一体に形成し、一体に形成した投光手段及び受光手段と反射手段との光軸を治具により一致させた状態を維持して設置するようにしたことで、設置の際の位置ずれをなくし、その後の調整時においても治具を使用すればよいから再設置が簡単且つ容易に行うことができる。
更に、反射手段に、入射光と平行に反射光を返す性質の再帰反射ミラーを使用することにより、設置後の反射ユニットの角度ずれに対し、反射光の角度が影響を受けず、ロバストな測定系を構成できる。
According to this proposal, since the measurement light is transmitted through the measurement object a plurality of times (twice), even when the measurement object is thin and the absorbance is small, the signal intensity can be increased compared to the conventional example. it can.
In addition, the light projecting means and the light receiving means are formed integrally, and the light projecting means and the light receiving means and the reflecting means formed integrally are installed while maintaining the state where the optical axes of the light receiving means and the reflecting means are matched by a jig. Since the positional deviation at the time of installation is eliminated and the jig is used at the time of subsequent adjustment, the re-installation can be performed easily and easily.
In addition, by using a retroreflective mirror that returns reflected light parallel to the incident light as the reflecting means, the angle of the reflected light is not affected by the angle deviation of the reflecting unit after installation, and the measurement is robust. A system can be constructed.
次に、本願発明に係る吸光度測定用プローブ及び吸光度測定装置の実施形態について、図面を参照して以下説明する。 Next, embodiments of an absorbance measurement probe and an absorbance measurement apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本願発明の吸光度測定用プローブを備え、且つ吸光度測定方法を具現化できる吸光度測定装置は、図1に示すように、所定の光線を発生させる光源である分光器11と、分光器11からの光線を測定対象12であるフィルムサンプル方向に透過させるように投光する投光手段13と、測定対象12を透過した光線を同じ測定対象12方向に反射させる反射手段14と、反射手段14により反射した光線を再び測定対象12を透過させ、該透過した光線を受光する受光手段15とからなる吸光度測定用プローブと、受光手段15で受光した光線を受光する受光器16とを備えた構成になっている。
As shown in FIG. 1, an absorbance measurement apparatus that includes the absorbance measurement probe of the present invention and that can embody an absorbance measurement method includes a
分光器11からの投光手段13への光線の伝達は光ファイバ17を介して行われており、又、投光手段13は、コリメータレンズ18で構成され、光ファイバ17を介して得られた光線を平行光線にして測定対象12方向に投光する。
Transmission of light from the
受光手段15は、投光手段13と同様に、コリメータレンズ19で構成され、反射手段14からの平行光線を受光して集光し、その集光した光線を光ファイバ21を介して受光器16に送る。
Similar to the light projecting means 13, the
反射手段14は、所謂、入射光と平行に反射光を返す性質の再帰反射ミラー22で構成されており、この再帰反射ミラー22は、入射した入射光と直交する方向に反射させる第1の反射面23と、この第1の反射面23で反射した光線と直交する方向で入射光と正反対方向に反射させて出射光を生成する第2の反射面24とで構成されている。
このように、再帰反射ミラー22を使用することにより、反射手段14で反射させた光線を透過させる測定対象12の領域は、投光手段13からの光線を透過させた測定対象12の領域と異なる領域とすることができるのである。異なる領域にできるということは、1回の投光で、往復の透過を異なる領域で実現できるため、測定対象12の厚さが薄く吸光度が小さい場合でも、従来例に比較して信号強度を大きく取ることができる。
このような再帰反射ミラー22を設置して形成されたのが反射ユニット25である。
The reflection means 14 includes a so-called
As described above, by using the
The
さて、投光手段13と受光手段15は、一体に形成されているものであり、コリメータレンズ18を一定の角度に設置した投光ユニット26、やはりコリメータレンズ19を一定角度で設置した受光ユニット27を一つの台座に調整自在に取付けて投受光ユニット28を形成する。
The light projecting means 13 and the light receiving means 15 are integrally formed, and a
これら反射ユニット25及び投受光ユニット28は、工場から出荷する際に予め光軸調整治具29により光軸の調整がなされ、光軸調整治具29を取付けた状態で所定の測定箇所に投受光ユニット固定手段31、反射ユニット固定手段32により配置固定される。
即ち、光軸調整治具29を取付けた状態で投受光ユニット28の投受光ユニット固定手段31を測定設置箇所に取付け、反射ユニット25の反射ユニット固定手段32を測定設置箇所に取付け固定した後に光軸調整治具29を外せばよい。
The
That is, with the optical
このような投受光ユニット28、反射ユニット25、光軸調整治具29の3ユニットで構成された吸光度測定用プローブについて、図2及び図3に示すように、具体的な構造を参照して以下説明する。
With respect to the absorbance measuring probe constituted by three units of the light projecting /
投受光ユニット28は、略凹形状の長方体に形成されたユニット取付台座33に投光ユニット26と受光ユニット27を平行に配置した構成になっており、それぞれの投光ユニット26及び受光ユニット27はユニット取付台座33上において水平方向に調整できる調整ねじ34により固定されている。ユニット取付台座33の側面には固定された測定箇所に配置固定するための固定基部(投受光ユニット固定手段)35を立設した状態で取付けた構成になっている。この固定基部35を取付けた反対側の側面は四角形状に形成された調整面36となっており、この調整面36には、光軸調整治具29と固定するための4つの調整ネジ穴37を備えた構成になっている。
The light projecting /
反射ユニット25は、下側が略凹形状の直方体に形成されたユニット取付台座38に基台39を備えた反射部41を配置固定された構成になっている。
反射部41は、円筒形状に形成された筐体の内部に図示しない再帰反射ミラーを備えた構成になっており、基台39に設けた4つの調整ねじ42で水平方向への調整をする構成となっている。
ユニット取付台座38の側面には固定された測定箇所に配置固定するための固定基部(反射ユニット固定手段)43を立設した状態で取付けた構成になっている。この固定基部43を取付けた反対側の側面は四角形状に形成された調整面44となっており、この調整面44には、光軸調整治具29と固定するための4つの調整ネジ穴45を備えた構成になっている。
The
The reflecting
On the side surface of the unit mounting base 38, a fixed base portion (reflecting unit fixing means) 43 for mounting and fixing at a fixed measurement location is mounted in an upright state. The opposite side surface to which the fixed base 43 is attached is an
光軸調整治具29は、平板の直方体形状に形成され、上端に投受光ユニット28を調整するための投受光ユニット調整部46を備え、下端に反射ユニット25を調整するための反射ユニット調整部47を備えた構成になっている。
投受光ユニット調整部46は、投受光ユニット26の調整面36を位置合わせして取付けるもので上端の面一に対して陥没させた陥没面48を形成し、この陥没面48との境に線状の上下位置決め部49を設け、一方端部に投受光ユニット28を左右方向の位置決めをする陥没させた一部を取り残した凸部51を備え、この凸部51の側面が左右位置決め部52となる構成になっている。そして、この陥没面48には2列左右対称に形成した位置調整孔53を備えた構成になっている。
The optical
The light projecting / receiving unit adjusting unit 46 is provided by aligning and attaching the adjustment surface 36 of the light projecting / receiving
反射ユニット調整部47は、反射ユニット25の調整面44を位置合わせして取付けるもので下端縁から内側寄りの位置から所定幅だけ陥没させた陥没面53を形成し、この陥没面53との境に線状の上下位置決め部54を設け、一方端部に反射ユニット25を左右方向の位置決めをする陥没させた一部を取り残した凸部55を備え、この凸部55の側面が左右位置決め部56となる構成になっている。そして、この陥没面53には2列左右対称に形成した位置調整孔57を備えた構成になっている。更に、この陥没面53の上部に2つの通し孔58、下端部縁に2つの通し孔59を備えた構成になっている。この通し孔58、59は、光軸調整治具29で連結されている反射ユニット25を建物等の測定箇所に反射ユニット固定手段(固定基部)43をネジにより配置固定する際に、この通し孔58、59にドライバー等を挿通させるために使用するものである。
The reflection unit adjustment unit 47 is provided by aligning and attaching the
このような構造の投受光ユニット28、光軸調整治具29、反射ユニット25の3ユニットは工場出荷時には連結され、投受光ユニット28及び反射ユニット25の位置関係が正しく光軸調整がされている。
連結は、先ず、投受光ユニット28のユニット取付台座33の調整面36を光軸調整治具29の陥没面48に当て(面同士の面当て)、調整面36の下端部を上下位置決め部49に当て(線での当て)、更に、調整面36の側部を凸部51の左右位置決め部52に当てる(点での当て)ことで位置決めし、その状態を維持させておき4つの位置調整孔53に調整ネジ61を通し、調整ネジ穴37に螺合させることで治具へ連結できる。
反射ユニット25も同じく、ユニット取付台座38の調整面44を光軸調整治具29の陥没面53に当て(面同士の面当て)、調整面44の下端部を上下位置決め部54に当て(線での当て)、更に、調整面44の側部を凸部55の左右位置決め部56に当てる(点での当て)ことで位置決めし、その状態を維持させておき4つの位置調整孔57に調整ネジ62を通し、調整ネジ穴45に螺合させることで治具へ連結できる。
The three units of the light projecting / receiving
In connection, first, the adjustment surface 36 of the
Similarly, in the
このようにして光軸が調整された状態の投受光ユニット28、光軸調整治具29、反射ユニット25が連結されたままの状態で、投受光ユニット28を投受光ユニット固定手段(固定基部)35、反射ユニット25を反射ユニット固定手段(固定基部)43を用いてそれぞれ固定する。投受光ユニット固定手段、反射ユニット固定手段は、それぞれ、装置全体を設置する建物等に対して位置が変わらないように投受光ユニット28、反射ユニット25のそれぞれを固定する機能を持つ。又、固定する位置と姿勢を微調整する機能を持つ。
この状態で、光軸調整治具29を取り外すことにより、工場出荷時のままの位置関係を保った状態で、投受光ユニット28及び反射ユニット25のそれぞれを分離して固定することができる。
又、光軸調整治具29は、投受光ユニット28及び反射ユニット25のそれぞれの取付け面(調整面)36、44に対し、正面を面で受け、底面を線で受け、側面を点で受けるように設計されているため、それぞれの面を押し当ててネジで固定することによって、出荷時と同じ位置関係を再現した状態で3つのユニットを連結することができる。即ち、機器設置後に何らかの原因で光軸がずれ、ユニット間の位置関係がずれて再設置が必要になった場合でも、容易に再設置を行うことができる。
Thus, the light projecting / receiving
In this state, by removing the optical
Further, the optical
測定光を測定対象に複数回(2回)透過させているので、測定対象の厚さが薄く吸光度が小さい場合でも、従来例に比較して信号強度を大きく取ることができる吸光度測定用プローブを提供する。 Since the measurement light is transmitted through the measurement object a plurality of times (twice), even when the measurement object is thin and the absorbance is small, an absorbance measurement probe that can increase the signal intensity compared to the conventional example is provided. provide.
11 分光器
12 測定対象
13 投光手段
14 反射手段
15 受光手段
16 受光器
17 光ファイバ
18 コリメータレンズ
19 コリメータレンズ
21 光ファイバ
22 再帰反射ミラー
23 第1の反射面
24 第2の反射面
25 反射ユニット
26 投光ユニット
27 受光ユニット
28 投受光ユニット
29 光軸調整治具
31 投受光ユニット固定手段
32 反射ユニット固定手段
33 ユニット取付台座
34 調整ねじ
35 固定基部
36 調整面
37 調整ねじ穴
38 ユニット取付台座
39 基台
41 反射部
42 調整ねじ
43 固定基部
44 調整面
45 調整ねじ穴
46 投受光ユニット調整部
47 反射ユニット調整部
48 陥没面
49 上下位置決め部
51 凸部
52 左右位置決め部
53 陥没面
54 上下位置決め部
55 凸部
56 左右位置決め部
57 位置調整孔
58 通し孔
59 通し孔
61 調整ねじ
62 調整ねじ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記測定対象を透過した光線を前記測定対象方向に反射させる反射手段と、
前記測定対象を透過した光線を受光する受光手段と、
からなる吸光度測定用プローブ。 A light projecting means for projecting light from the light source in the direction of the measurement object;
Reflecting means for reflecting the light beam transmitted through the measurement object in the measurement object direction;
A light receiving means for receiving a light beam transmitted through the measurement object;
An absorbance measurement probe comprising:
前記分光器からの光線を測定対象方向に投光する投光手段と、前記測定対象を透過した光線を前記測定対象方向に反射させる反射手段と、前記測定対象を透過した光線を受光する受光手段とからなる吸光度測定用プローブと、
前記受光手段で受光した光線を受光する受光器と
を備えてなる吸光度測定装置。 A spectroscope for generating a predetermined light beam;
Light projecting means for projecting the light beam from the spectroscope in the direction of the measurement object, reflection means for reflecting the light beam transmitted through the measurement object in the direction of the measurement object, and light receiving means for receiving the light beam transmitted through the measurement object An absorbance measurement probe comprising:
An absorbance measurement apparatus comprising: a light receiver that receives light received by the light receiving means.
The light projecting means and the light receiving means are integrally formed, and the light projecting means, the light receiving means, and the reflecting means that are integrally formed are adjusted in advance by a jig so that the optical axes coincide with each other, and adjusted by the jig. 6. The absorbance measurement apparatus according to claim 5, wherein the absorbance measurement apparatus is arranged at a predetermined measurement location in a state of being in a closed state.
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