JP2008268233A - 示差屈折率検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】
受光素子の受光部分を有効に利用する。
【解決手段】
測定光の光軸に対して傾斜した間壁で仕切られた２つのセルの一方を試料溶液、他方を参照溶液が通過するフローセルにスリットを通ってきた測定光を透過させ、その透過光をミラーにより反射させて再び前記フローセルを透過させた測定光を、分割された受光素子上をまたぐようにスリット像として結像させ、前記スリット像の変位を検出する示差屈折率検出器において、測定試料に関するポラリティを設定するポラリティ設定部と、前記受光素子上での前記スリット像を平行移動させるためのゼログラスを備え、前記ポラリティ設定部の内容に基づいて前記ゼログラスを作動させあらかじめ前記スリット像をずらせる。
【選択図】 図１

Description

本発明は液体クロマトグラフなどの分析装置で検出器として用いられる示差屈折率検出器に関するものである。

示差屈折率検出器では測定光の光軸に対して傾斜した間壁で仕切られた２つのセルを有しその一方に試料溶液、他方に参照溶液が通過するフローセルと、このフローセルで屈折された測定光を受光する受光素子と、スリットを介して測定光をフローセルに照射し、フローセルからの測定光を受光素子へ導き、受光素子上にスリットの像を結像させる光学系とを備え、その受光素子上のスリット像の変位量から試料溶液の屈折率変化を検出する。

図２は示差屈折率検出器の一例を概略的に表わしたものである。光源８からの光がスリット１０を通して測定光１２となり、フローセル１６の前方に置かれたレンズ１４を通してフローセル１６に照射される。フローセル１６は間壁１８で仕切られた２つのセル２０ａと２０ｂとからなり、セル２０ａは液流入口２２ｉと流出口２２ｏをもち、セル２０ｂは液流入口２４ｉと流出口２４ｏをもっている。フローセル１６の後方にはミラー２６が配置され、フローセル１６を透過した測定光がミラー２６で反射され、再びフローセル１６を透過するようになっている。フローセル１６を透過したミラー２６からの反射光はレンズ１４により受光素子３０上にスリット像として結像する。受光素子３０上でのスリット像を平行移動させるためにゼログラス２８が測定光の光路上に配置されている。ゼログラス２８はモータ駆動回路３４で駆動されるパルスモータ３２により作動させて、受光素子３０上のスリット像を平行移動させることができる。３６は受光素子３０の検出信号に基づいて屈折率変化を求めるための信号処理を行なう信号処理回路である。

従来の示差屈折率検出器では、図３（Ａ）に示されるようにスリット像６の移動方向（Ｘ方向）に垂直な直線４で２つの部分２−１と２−２に分割された受光素子が用いられており、その受光素子上のスリット像６の変位が検出される。試料溶液の屈折率が増加すると、スリット像が例えば素子部分２−２側へ移動するとすると、信号処理回路ではＳ＝Ｃ・（ｓ2−ｓ1）／（ｓ2＋ｓ1）を計算して出力している。ここで、ｓ1，ｓ2はそれぞれ受光素子部分２−１，２−２の検出出力であり、Ｃはある定数である。出力は試料の屈折率変化量に応じて変化する。この受光素子上ではスリット像６が図３（Ｂ）のように片側の受光素子部分にすべてが入ってしまうと信号が飽和してしまう。そのため測定開始時にはスリット像６が図３（Ａ）のように分離用直線４をまたいで中央にくるように調整される。

検出器として示差屈折の原理が用いられる分析装置の使用例は液体クロマトグラフであるが、液体クロマトグラフには分析と分取という２つの用途がある。分取の場合には比較的高濃度の試料が流されるため、分析用の高感度な示差屈折率検出器を用いると信号が飽和してしまう。そのため、示差屈折率検出器でフローセルを交換しなくても、受光素子とそれに続く信号処理回路によって、分析用と分取用というように高感度と低感度の両方の用途に対応できるように受光素子を４分割した示差屈折率検出器が提案されている。（特許文献１）
特許第２５０４３５６号

ゼログラスによりスリット像が受光素子の中央線をまたぐように調節（バランス）された位置をゼロとすると、試料を測定した際にはスリット像はプラス側或いはマイナス側のいずれかに移動する。一連の分析（分取）については、プラス側或いはマイナス側のいずれかのみを測定に使用されることが多い。実際の示差屈折率検出器においては、測定条件として設定されるものの１つにポラリティという設定項目があり、測定対象に応じてオペレータがこの設定項目を設定をし、その条件で一連の分析（分取）が行われる。ポラリティを（＋）に設定すれば、プラス側の測定領域にスリット像が変位する試料を対象に測定をするという設定でゼロ点からプラス側への変化量を正として受光信号を処理し、（−）に設定すれば逆にゼロ点からマイナス側への変化量を正として受光信号を処理するのである。

ポラリティを（＋）に設定して測定をする場合には、受光素子のマイナス側の測定領域は使用される割合が激減し、スリット像について受光領域をプラス側測定領域とマイナス側測定領域とを等しくすることは常にいずれかの測定領域が使用されない状態になっており、限られた受光領域が有効に利用されていないことになる。

本発明者は鋭意研究の結果、受光素子の受光領域を有効に利用するための構成を見出した。すなわち、本願発明は、測定光の光軸に対して傾斜した間壁で仕切られた２つのセルの一方を試料溶液、他方を参照溶液が通過するフローセルにスリットを通ってきた測定光を透過させ、その透過光をミラーにより反射させて再び前記フローセルを透過させた測定光を、分割された受光素子上をまたぐようにスリット像として結像させ、前記スリット像の変位を検出する示差屈折率検出器において、測定試料に関するポラリティを設定するポラリティ設定部と、前記受光素子上での前記スリット像を平行移動させるためのゼログラスを備え、前記ポラリティ設定部の設定内容に基づいて前記ゼログラスを作動させ、あらかじめ前記スリット像をずらせることを特徴とする。

ポラリティ設定部の設定に基づいてゼログラスを作動させることにより、従来は分割された受光部分に等しくまたがっていたスリット像をいずれかの受光素子に偏在させることになる。

ポラリティ（＋）の設定においてスリット像のバランスをあらかじめマイナス側に偏在させたので、プラス側に現れる信号を測定する範囲を広く確保することができ、その逆もまた同様の効果を得ることができる。

図１に沿って本発明によるバランス位置調整の状態を説明する。試料溶液側セルと参照溶液側セルに同じ溶液（同じ屈折率を示す）が流通している状態においては、従来は（ａ）の如くスリット像が分割された受光領域に等しくまたがるようにバランスされる。本願発明を採用した示差屈折率検出器においては、オペレータが設定したポラリティに関する設定内容（＋／−）で、どちらの測定領域を使用するかを判定することができるので、物質を検出したときに変位する方向とは反対方向にバランスをずらせる。ポラリティの設定内容を判定した制御部（図示せず）がモータ駆動部３４を駆動させゼログラス２８が作動される。本願発明によれば、ポラリティが（＋）の設定の場合は（ｂ）のように、（−）の設定の場合は（ｃ）のようにバランスされる。すなわち、試料溶液側セルに対象物質が流入し、試料溶液側の液と参照溶液側の液の屈折率に差が生じたときにスリット像が変位することができる範囲を広く取るようにバランスされるのである。

測定が開始され、試料溶液側セルに対象物質が流入すると、試料溶液側の液と参照溶液側の液の屈折率に差が生じて、受光素子上に結像されるスリット像が変位し、その量に基づいて受光素子は信号を発し、示差屈折率検出器として働く。

既述のように片側の受光素子部分にスリット像のすべてが入ってしまうと信号が飽和してしまうので、ポラリティの設定内容に従って、例えばプラス側測定領域とマイナス側測定領域からの信号の出力比が１：２（２：１）になるようにゼログラスを作動させるようにすれば良い。

上記実施例は本発明の単なる一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正したものも本発明に包含されることは明らかである。

本願発明は、分析・分取の用に供される液体クロマトグラフ装置の検出器として用いられる。

本発明の示差屈折率検出器の受光素子上でのスリット像の結像の様子を示す図である。 一般的な示差屈折率検出器の構成を示す図である。 一般的な示差屈折率検出器の原理を示す図である。

符号の説明

２−１・・・素子部分
２−２・・・素子部分
６・・・・・スリット像
８・・・・・光源
１０・・・・・スリット
１２・・・・・測定光
１４・・・・・レンズ
１６・・・・・フローセル
１８・・・・・間壁
２０ａ，ｂ・・セル
２２ｉ・・・・液流入口
２２ｏ・・・・流出口
２４ｉ・・・・液流入口
２４ｏ・・・・流出口
２６・・・・・ミラー
２８・・・・・ゼログラス
３０・・・・・受光素子
３２・・・・・パルスモータ
３４・・・・・モータ駆動回路
３６・・・・・信号処理回路

Claims (1)

1. 測定光の光軸に対して傾斜した間壁で仕切られた２つのセルの一方を試料溶液、他方を参照溶液が通過するフローセルにスリットを通ってきた測定光を透過させ、その透過光をミラーにより反射させて再び前記フローセルを透過させた測定光を、分割された受光素子上をまたぐようにスリット像として結像させ、前記スリット像の変位を検出する示差屈折率検出器において、
   測定試料に関するポラリティを設定するポラリティ設定部と、
   前記受光素子上での前記スリット像を平行移動させるためのゼログラスを備え、
   前記ポラリティ設定部の設定内容に基づいて前記ゼログラスを作動させあらかじめ前記スリット像をずらせる
   ことを特徴とする示差屈折率検出器。

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