JP2008116424A

JP2008116424A - 蛍光測定用セル装置及び蛍光検出器

Info

Publication number: JP2008116424A
Application number: JP2006302519A
Authority: JP
Inventors: Masahide Gunji; 昌秀軍司
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-05-22
Anticipated expiration: 2026-11-08
Also published as: JP4661768B2

Abstract

【課題】照射された励起光と発生した蛍光をできるだけ効率的に検出器へ集光させ、光路長を長くすることができる蛍光測定用セル装置を提供する。
【解決手段】セル２１は上下方向に長く、下方向の面は水平面に対して角度をなして配置されている直方体である。セル２１の側面には第１ミラー１及び第２ミラー２が隣接して備えられている。また、セル２１の下面には第３ミラー３、上面には第４ミラー４が備えられている。入射した一部の励起光１１ａは、セル２１内のセル本体２２を通過した後にミラー２によって反射され、反射された励起光１１ｂは、再びセル本体２２内を通過する。これにより発光１５が生じる。また一部の励起光１３ａは、ミラー３によってセル２１の軸と平行な方向に反射し、反射された励起光１３ｂはセル本体２２内の試料に照射され、発光１５を生じる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光検出に用いられるキュベットや高速液体クロマトグラフ用の蛍光検出器に用いられるフローセルに関するものである。

蛍光検出の原理は、セル中の試料に励起光を照射することで試料から蛍光を発生させ、この蛍光を検出器により検出するものである。放射される蛍光量は、セル中の試料に入射する励起光量が多いほど多くなる。
フローセルについて説明すると、試料に励起光を入射させる従来技術としては、図３（Ａ）に示すようにフローセルの側面から励起光を液体試料に入射させる方法と、図３（Ｂ）に示すようにフローセルの長手方向から励起光を入射させる方法がある(特許公報１参照。)。どちらの方法もフローセルの一面側から励起光を入射させるのみであるため、効率が悪い。

また、基端と末端とを有するフローセルにおいて、基端に励起レンズを備え、末端に逆反射レンズを備えることで、基端側から照射された励起光を集光し、励起光の光路長を２倍にする蛍光検出器も提案されている（特許文献２参照。）。
特許第３８４４７３８号公報特表２００４−５３０８６８号公報

蛍光検出器の感度を向上させるためには、セル中の試料に対して出来るだけ多くの励起光を効率的に入射させる必要があり、また発生した蛍光についても出来るだけ効率的に検出器へ集光させる必要がある。しかし、上述の特許文献２は、セルの基端側からの励起光のみを集光するものである。

そこで本発明は、照射された励起光と発生した蛍光をできるだけ効率的に検出器へ集光させ、光路長を長くすることができる蛍光測定用セル装置を提供することを目的とする。

本発明の蛍光測定用セル装置は、試料水が入れられ又は流通する角型のセル本体を備え、セル本体の１つの側面から励起光が照射されるセルと、上記セルの４側面の内の励起光入射側に対向する側面側に配置され、セルを透過した励起光をセル本体方向に反射させる第１ミラーと、励起光入射側の側面に隣接する１つの側面に対向して配置され、セル本体内の試料水から発せられた蛍光をセル本体方向に反射させる第２ミラーと、セル本体の１つの底面側にその底面と励起光入射方向とにともに向けて傾斜して配置され、セル本体に照射された励起光の内、セル本体から外れた励起光をセル本体の底面から入射させるように反射させる第３ミラーと、を備えている。

励起光又は蛍光を反射させることで検出効率を高めるため、第３ミラーが配置されている底面とは反対側の底面に対向して第４ミラーを配置するようにしてもよい。第４ミラーは第３ミラーにより反射されて上記セル本体内を透過してきた励起光を上記セル本体方向に反射させるものである。

励起光を効率よくセル本体に照射し、又は発光を効率よく受光光学系で受光できるようにするため、第１ミラー、第２ミラー、第３ミラー及び第４ミラーの内の少なくとも１つを、セル本体内に光を集光させる凹面ミラーにしてもよい。

本発明のセルはキュベットと称される有底のセルと、フローセルの両方を含む。フローセルは試料導入口及び試料排出口をもつ。

本発明の蛍光検出器は、蛍光測定用セル装置と、セル本体に励起光を入射させる励起光学系と、第２ミラーが配置されている側の側面とは反対側の側面側に配置され、セル本体内の試料水から発生した蛍光を受光する受光光学系と、を備えている。

本発明は、セルと、セルの側面に設けられた第１ミラー、第２ミラー及び第３ミラーとを備えたので、光路長が長くなり、試料水に照射される励起光と試料水から発せられる発光の量が多くなるので、これまでよりも効率的に受光側に光を集光することが可能となる。

第４ミラーを備えるようにすれば、より多くの蛍光を受光側に集光することができるようになる。

ミラーの内の少なくとも１つを凹面ミラーにすると、セル本体内に光を集光しやすくなり、検出効率を向上させることができる。

フローセルとして用いることにより、試料水を連続的に供給することができるようになる。

本発明の蛍光測定用セル装置と、励起光学系と、受光光学系とを備えるようにすれば、これまでよりも効率的に蛍光を検出することができるようになる。

以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の蛍光測定用セル装置を示しており、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は斜視図、（Ｃ）は側面図である。
フローセル２１は上下方向に長く、下方向の面は水平面に対して角度をなして配置されている直方体である。セル２１の側面には第１ミラー１及び第２ミラー２が隣接して備えられている。また、セル２１の下面には第３ミラー３、上面には第４ミラー４が備えられている。
ミラー１は４側面の内の励起光入射側に対向する側面に配置され、ミラー２はミラー１及び励起光入射側の側面に隣接して配置されている。

セル２１内には試料水が入れられ又は流通するセル本体２２が設けられており、セル本体２２の一端は試料導入口２３、他端は試料排出口２４となっている。試料導入口２３及び試料排出口２４は、フローセル２１のどの面に設けてもよい。
ミラー３は、セル２１の側面から照射された励起光１３ａをセル本体２２と平行方向に反射させるために、セル２１の底面と励起光入射方向に対して約４５°の角度をなして配置されている。これにより励起光をミラー３でセル本体２２方向に反射させることができる。

ミラー１，２，３，４は、例えば蒸着により形成することができる。また、ミラー１，２，３，４はセル本体２２方向に光を集光させる凹面ミラーとしてもよい。
上述のセルとしてはフローセルを示したが、試料導入口２３及び試料排出口２４が兼用される角型セルを用いることもできる。

次に同実施例の動作を説明する。セル２１の側面の光源側から励起光を入射させると、入射した一部の励起光１１ａは、セル２１内のセル本体２２を通過した後にミラー１によって反射され、反射された励起光１１ｂは、再びセル本体２２内を通過する。これにより発光１５が生じる。
また一部の励起光１３ａはセル本体２２に直接照射されないが、セル２１の側面を通過し、ミラー３によってセル２１の軸と平行な方向に反射し、反射された励起光１３ｂはセル本体２２内の試料に照射され、発光１５を生じる。

一部の励起光１３ｂは、セル２１の長手方向からセル本体２２を通過し、さらにミラー４によって反射される。ミラー４で反射された励起光１３ｃは、セル本体２２内の試料に照射され、発光１５を生じる。
生じた蛍光１５の一部は直接検出器側へ出射し、また一部の発光１２ａはミラー２で反射された後に検出器側へと出射される。
尚、本実施例で使用されるミラーは、光を効率的に収束させるため、曲面形状にしてもよい。

次に本発明の蛍光検出器についての実施例を図２を参照しながら説明する。
セル２１の励起光入射側には白色光の光源３１が配置され、光学レンズ３２と、白色光から目的の波長の励起光として分光する回折格子３３と、励起光を集光する光学レンズ３４とを介して、励起光がセル２１内に入射されるようになっている。

光学レンズ３２は光源３１の白色光を平行光に集光する球面レンズ、光学レンズ３４は励起光をセル２１内のセル本体に集光できるシリンダー状レンズであることが好ましい。
セル２１の蛍光出射側には光検出器３５が配置され、発光を集光する光学レンズ３６と、発光を回折する回折格子３７と、回折光を集光する光学レンズ３８を介して、光検出器３５に導かれるようになっている。

次に同実施例の動作を説明する。
光源３１から発生した白色光から回折格子３３によって目的の波長の光を励起光として分光する。分光された励起光はレンズ３４によって集光されフローセル２１へ入射する。
入射した励起光は図１の反射ミラー１〜４によって反射され、効率的にセル本体内へ入射する。励起光によって発生した蛍光の一部は直接セル２１から蛍光用回折格子３７へと出射し、また一部は反射ミラーによって反射された後に回折格子３７へと出射される。出射された蛍光は回折格子３７によって分光され、目的の波長の光のみが光検出器３５へと集光される。

本発明は、フローセル側面から入射した励起光をフローセル長軸方向へと反射させるミラー面を設置し、また、フローセルの側面およびもう一方の端面にミラーを設置することで、セル本体を通過した励起光を反射し、再びフローセル内に入射させるものである。フローセル側面にミラー面を配置し、試料から発生した蛍光の一部を反射することで、効率的に蛍光を光検出器へと集光させることができる。

本発明は、フローセル内の試料に対し、フローセル側面及び長軸方向から励起光を入射させ、さらにミラーによりセルを通過した光を再び試料に入射させているので、試料に入射する励起光量は前述の２つの従来技術を足し合わせた量になる。また、試料から発生した蛍光の一部も反射鏡によって検出器へと反射され、従来技術よりも多くの蛍光が検出器へと導かれる。その結果、従来技術に比べ蛍光検出器としての装置感度が向上する。

ミラーの数を多くし、光を反射させるようにしたので、試料に入射する励起光の量と、検出器へと出射される蛍光の量が増加し、従来技術に比べてより高感度な蛍光検出器が実現できる。

本発明は、蛍光検出に用いられるキュベットや高速液体クロマトグラフ用の蛍光検出器に用いられるフローセルに利用することができる。

本発明の蛍光測定用セル装置を示しており、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は斜視図、（Ｃ）は側面図である。本発明の蛍光検出器についての概略構成図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、従来用いられているフローセルの概略構成図である。

符号の説明

１〜４ミラー
１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ励起光
１２ａ，１５発光
２１セル
２２セル本体
２３試料導入口
２４試料排出口

Claims

試料水が入れられ又は流通する角型のセル本体を備え、前記セル本体の１つの側面から励起光が照射されるセルと、
前記セルの４側面の内の励起光入射側に対向する側面側に配置され、前記セルを透過した励起光を前記セル本体方向に反射させる第１ミラーと、
前記励起光入射側の側面に隣接する１つの側面に対向して配置され、前記セル本体内の試料水から発せられた蛍光を前記セル本体方向に反射させる第２ミラーと、
前記セル本体の１つの底面側にその底面と励起光入射方向とにともに向けて傾斜して配置され、前記セル本体に照射された励起光の内、前記セル本体から外れた励起光を前記セル本体の底面から入射させるように反射させる第３ミラーと、
を備えた蛍光測定用セル装置。
第３ミラーが配置されている底面とは反対側の底面に対向して配置され、第３ミラーにより反射されて前記セル本体内を透過してきた励起光を前記セル本体方向に反射させる第４ミラーをさらに備えた請求項1に記載の蛍光測定用セル装置。
第１ミラー、第２ミラー、第３ミラー及び第４ミラーの内の少なくとも１つは、前記セル本体内に光を集光させる凹面ミラーである請求項１又は２に記載の蛍光測定用セル装置。
前記セルは試料導入口及び試料排出口が形成されたフローセルである請求項１から３のいずれか一項に記載の蛍光測定用セル装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の蛍光測定用セル装置と、
前記セル本体に励起光を入射させる励起光学系と、
第２ミラーが配置されている側の側面とは反対側の側面側に配置され、前記セル本体内の試料水から発生した蛍光を受光する受光光学系と、
を備えた蛍光検出器。