JP2010091446A

JP2010091446A - 原子吸光分光光度計

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Publication number: JP2010091446A
Application number: JP2008262414A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yamauchi; 一夫山内
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-10-09
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Abstract

【課題】交流電源の電源周波数に依存せずに、常に検出下限性能が最適化された状態で測定データを取得することができる原子吸光分光光度計を提供する。
【解決手段】原子吸光分光光度計１１０に搭載されたマイコンチップ４２上で動作する制御プログラムにおいて、交流モータ２２を駆動させる交流電源周波数（５０Hz／６０Hz）の各場合に対して検出下限性能を最適化した、光源１１、１２の点灯期間及びサンプリングデータ抽出期間を複数記憶しておく。装置使用時、制御プログラムにより、装置で使用している交流電源の電源周波数が識別され、記憶されている複数の点灯期間及びサンプリングデータ抽出期間の中から、識別された電源周波数及び予め装置使用者により設定された測定モードに対応したものが選択され、適切な点灯期間がハードウェア（ＰＬＤ４３）に設定される。これにより、電源周波数に依存せずに、常に検出下限性能が最適化された状態で測定データを取得することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、原子吸光分光光度計に関し、更に詳しくは、ダブルビーム光学系を用いた原子吸光分光光度計に関する。

図１に、ダブルビーム光学系を用いた原子吸光分光光度計１０の概略構成を示す。原子吸光分光光度計１０は、輝線スペクトルを有する光を放射する光源であるホロカソード（ＨＣ）ランプ１１、連続スペクトルを有する光を放射する光源である重水素（Ｄ２）ランプ１２、各ランプから発せられた光を２方向に分割するハーフミラー１３、試料を原子化する原子化部１８、ハーフミラー１３で分割された各光を同じ光路に送るためのセクタミラー２１、セクタミラー２１から送られた光を分光する分光器３０、分光された光の強度を検出する検出器３６、各種信号の送受信やデータ処理等を行う制御部４０を主な構成要素とする（特許文献１参照）。

図２に、セクタミラー２１の正面図を示す。セクタミラー２１は、中心角が90°の扇形の２枚のミラー２１１が軸部２１２に対して対称に取り付けられたものである。軸部２１２にはモータ２２が接続されており、セクタミラー２１はモータ２２によって軸部２１２を中心に回転する。ミラー２１１の回転軌道上には、その軌道を挟むようにフォトインタラプタ２１３が配置されている。フォトインタラプタ２１３では、その位置にミラー２１１が存在するかどうかを示す検知信号が出力され、その検知信号は制御部４０に伝達される。
セクタミラー２１に到達する光源光はセクタミラー２１上で有限の径を有する。図２に示すように、その光の径に対応する領域Ａの、軸部２１２に対して対称となる位置にフォトインタラプタ２１３が配置される。この例では、領域Ａとフォトインタラプタ２１３にミラー２１１の縁が差し掛かるタイミングはほぼ一致するように調整されており、領域Ａにミラー２１１の縁が差し掛かるときに、フォトインタラプタ２１３から出力される検知信号の状態も切り替わる。

原子吸光分光光度計１０では、ＨＣランプ１１及びＤ２ランプ１２から発せられた光は、ハーフミラー１３により２方向に分割される。分割された光のうち、一方の光（サンプル光Ｌｓ）は原子化部１８を通過し、他方の光（リファレンス光Ｌｒ）は原子化部１８以外の空間を通過した後、回転するセクタミラー２１における同じ領域Ａに到達する。領域Ａにミラー２１１が存在しなければサンプル光Ｌｓがそこを通過して、ミラー２１１が存在すればリファレンス光Ｌｒがそこで反射されて、分光器３０に入射する。これにより、分光器３０には、サンプル光Ｌｓとリファレンス光Ｌｒが交互に入射する。分光器３０に入射した光は、分光された後、特定波長の光が検出器３６に入射する。検出器３６では、入射した光の強度に応じた検出信号が出力され、その検出信号は制御部４０に送られる。制御部４０で受信された検出信号は、所定のサンプリング間隔でＡ／Ｄ変換され、そのサンプリングデータがデータメモリに記録される。

このような原子吸光分光光度計１０では、次のようにして試料の吸光度を求める。まず、光源としてＨＣランプ１１のみを用いる場合について説明する（以下、この場合をNon-BGC-Double測定モードと呼ぶ）。図３に、この場合におけるＨＣランプ１１の点滅の様子を示す。フォトインタラプタ２１３は、サンプル光Ｌｓがセクタミラー２１を通過する期間（Ｓ期間）にはＨレベルを出力し、リファレンス光Ｌｒがセクタミラー２１で反射される期間（Ｒ期間）にはＬレベルを出力する。ＨＣランプ１１は、Ｓ期間とＲ期間が切り替わるとき、つまりフォトインタラプタ２１３の検知信号が変化する変化点Ｐから第１の所定時間Ｔａ１を経過したときを始点として第２の所定時間Ｔａ２だけ点灯し、それ以外の期間は消灯する。

このときの吸光度Ａ_Ｈは、次の式で定義される。
Ａ_Ｈ＝−ｌｏｇ_１０Ｔ_Ｈ
Ｔ_Ｈ＝（Ｈ_Ｓ’×Ｈ_Ｒ０’）／（Ｈ_Ｒ’×Ｈ_Ｓ０’）
この式に、下記記号に対応する値を代入することにより、試料の吸光度を求めることができる。
Ｈ_Ｓ：Ｓ期間のＨＣランプ点灯中に取得されたサンプリングデータの平均値。
ＤＫ_Ｓ：Ｓ期間のＨＣランプ消灯中に取得されたサンプリングデータの平均値。
Ｈ_Ｒ：Ｒ期間のＨＣランプ点灯中に取得されたサンプリングデータの平均値。
ＤＫ_Ｒ：Ｒ期間のＨＣランプ消灯中に取得されたサンプリングデータの平均値。
Ｈ_Ｓ’＝Ｈ_Ｓ−ＤＫ_Ｓ
Ｈ_Ｒ’＝Ｈ_Ｒ−ＤＫ_Ｒ
Ｈ_Ｓ０’：試料が存在しない、つまり試料の原子化が行われていないときに予め取得されたＨ_Ｓ’。
Ｈ_Ｒ０’：試料が存在しない、つまり試料の原子化が行われていないときに予め取得されたＨ_Ｒ’。

次に、光源としてＨＣランプ１１とともにＤ２ランプ１２も用いて、バックグラウンド補正を行う場合について説明する（以下、この場合をBGC-D2-Double測定モードと呼ぶ）。図４に、この場合におけるＨＣランプ１１及びＤ２ランプ１２の点滅の様子を示す。フォトインタラプタ２１３は、上記Non-BGC-Double測定モードと同様に、Ｓ期間にはＨレベルを出力し、Ｒ期間にはＬレベルを出力する。ＨＣランプ１１は、フォトインタラプタ２１３の検知信号の変化点Ｐから第３の所定時間Ｔｂ１を経過したときを始点として第４の所定時間Ｔｂ２だけ点灯し、それ以外の期間は消灯する。Ｄ２ランプ１２は、検知信号の変化点Ｐから第５の所定時間Ｔｃ１を経過したときを始点として第６の所定時間Ｔｃ２だけ点灯し、それ以外の期間は消灯する。なお、ＨＣランプ１１とＤ２ランプ１２の点灯は重ならないように設定されている。

このときの吸光度Ａ_ＢＧＣは、次の式で定義される。
Ａ_ＢＧＣ＝−ｌｏｇ_１０Ｔ_ＢＧＣ
Ｔ_ＢＧＣ＝（Ｈ_Ｓ’×Ｈ_Ｒ０’×Ｄ_Ｒ’×Ｄ_Ｓ０’）／（Ｈ_Ｒ’×Ｈ_Ｓ０’×Ｄ_Ｓ’×Ｄ_Ｒ０’）
この式に、上記Non-BGC-Double測定モードでの吸光度を求める際に用いた記号に対応する値及び下記記号に対応する値を代入することにより、Ｄ２ランプ１２によりバックグラウンド補正された試料の吸光度を求めることができる。
Ｄ_Ｓ：Ｓ期間のＤ２ランプ点灯中に取得されたサンプリングデータの平均値。
Ｄ_Ｒ：Ｒ期間のＤ２ランプ点灯中に取得されたサンプリングデータの平均値。
Ｄ_Ｓ’＝Ｄ_Ｓ−ＤＫ_Ｓ
Ｄ_Ｒ’＝Ｄ_Ｒ−ＤＫ_Ｒ
Ｄ_Ｓ０’：試料が存在しない、つまり試料の原子化が行われていないときに予め取得されたＤ_Ｓ’。
Ｄ_Ｒ０’：試料が存在しない、つまり試料の原子化が行われていないときに予め取得されたＤ_Ｒ’。

特開2003-14631号公報

一般に、セクタミラー２１を回転させるモータ２２は、構成を簡単にしてコストを抑え、かつ、回転音を極力小さくするなどのために、交流モータが使用され、商用交流電源で駆動されることが多い。この場合、交流モータの回転数は、交流電源の電源周波数に比例し、セクタミラーの回転数も交流電源の電源周波数に比例する。また、上記Ｓ期間及びＲ期間の長さはセクタミラー２１の回転数に反比例する。従って、Ｓ期間及びＲ期間の長さは交流電源の電源周波数に反比例することになる。

図５に、電源周波数が60Hzの場合（ａ）と50Hzの場合（ｂ）のNon-BGC-Double測定モードでのＨＣランプ１１の点滅の様子を示す。Ｓ期間及びＲ期間の長さは、上記理由により、電源周波数が60Hzの場合の方が短くなる。ＨＣランプ１１は、いずれの場合も、フォトインタラプタ２１３の検知信号の変化点Ｐから第１の所定時間Ｔａ１を経過したときを始点として第２の所定時間Ｔａ２だけ点灯するように設定されているため、第１及び第２の所定時間Ｔａ１、Ｔａ２は、点滅間隔が短い60Hzの場合に合わせて定められている。

しかし、このような設定では、Ｓ期間及びＲ期間が長い50Hzの場合、つまり交流電源の電源周波数が低い場合には、単位時間あたりのランプの点灯回数が減る。一方、点灯時間である第２の所定時間Ｔａ２は一定値に定められているため、電源周波数が低い場合には、単位時間あたりの総点灯時間が短くなり、点灯中に取得されるサンプリングデータの数が少なくなる。これにより、サンプリングデータの統計誤差が大きくなって、元素の検出下限性能が低下する。この問題は、BGC-D2-Double測定モードでも同様に発生する。

本発明は以上のような課題を解決するために成されたものであり、その目的は、交流電源の電源周波数に依存せずに、常に検出下限性能が最適化された状態で測定データを取得することができる原子吸光分光光度計を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る原子吸光分光光度計は、
a)光源から発せられる光を２方向に分割し、一方の光は試料の原子化部を通過させ、他方の光は該原子化部以外の空間を通過させた後、各光を、交流モータにより回転するセクタミラーに導入し分光器へ交互に入射させ、該分光器で分光された光を検出器に入射させる光学系と、
b)前記セクタミラーの回転に同期して、前記光源を所定の点灯期間だけ点灯させる光源制御手段と、
c)前記セクタミラーの回転に同期して、前記検出器から出力される検出信号のサンプリングデータを所定の抽出期間に抽出するサンプリングデータ抽出手段と、
を備える原子吸光分光光度計であって、
d)前記点灯期間及び抽出期間の設定値を、前記交流モータを駆動させる交流電源の電源周波数に対応させて複数記憶するための記憶手段と、
e)交流電源の電源周波数を識別する周波数識別手段と、
f)前記記憶手段から、前記周波数識別手段により識別された電源周波数に対応した設定値を読み取り、該設定値に基づいて前記光源の点灯期間及びサンプリングデータの抽出期間を設定する点灯抽出期間設定手段と、
を備えることを特徴とする。

ここでいう光源制御手段は、光源自体を点灯、消灯させるものであっても、光源から発せられる光をシャッタ等で周期的に遮断するものであってもよい。

本発明に係る原子吸光分光光度計によれば、予め記憶手段に記憶された複数の設定値のうちから電源周波数に対応した設定値が読み取られ、その設定値に基づいて光源の点灯期間及びサンプリングデータの抽出期間が設定されるため、電源周波数が異なっても、光源の点灯期間及びサンプリングデータの抽出期間を最適に設定することができる。つまり、交流電源の電源周波数に依存せずに、常に検出下限性能が最適化された状態で測定データを取得することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る原子吸光分光光度計について説明する。図６は本実施形態に係る原子吸光分光光度計１１０の概略構成図である。原子吸光分光光度計１１０は、図１に示した従来の原子吸光分光光度計１０と同様の光学系を有し、ホロカソード（ＨＣ）ランプ１１、重水素（Ｄ２）ランプ１２、ハーフミラー１３、原子化部１８、セクタミラー６１、交流モータ２２、フォトインタラプタ６１３、分光器３０、検出器３６、制御部４１を主な構成要素とする。交流モータ２２は50Hz又は60Hzの商用交流電源により駆動する。分光器３０は、入口スリット３１、凹球面鏡３２、３４、平面回折格子３３、出口スリット３５から構成される。検出器３６としては光電子増倍管等を用いることができる。

制御部４１は、ＣＰＵやＲＯＭ４２１（フラッシュメモリであってもよい）を始めとする各種電子回路（ＲＡＭ、ＰＣ５０との通信に用いられるシリアルインターフェースの制御回路など）を内蔵するマイコンチップ４２と、マイコンチップ４２に接続し各種ハードウェアの制御を行うプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）４３と、検出器３６から出力される検出信号を増幅する増幅器４５と、増幅された検出信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をＰＬＤ４３に送るＡ／Ｄ変換器４６と、ＰＬＤ４３の指示に従ってＨＣランプ１１及びＤ２ランプ１２を点灯させる光源駆動部４７から構成される。
マイコンチップ４２内のＲＯＭ４２１には、マイコンＣＰＵ上で動作する制御プログラムが書き込まれている。光源の点灯期間及びサンプリングデータの抽出期間に関する最適設定値は、電源周波数（50Hz又は60Hz）及び測定モード（Non-BGC-Double測定モード又はBGC-D2-Double測定モード）に基づいて場合分けされており、マイコンチップ４２上で動作する制御プログラムの内部変数として取り扱われる。以下、マイコンチップ４２と表現した場合は、上記制御プログラム機能をチップの一部として持つものとする。

図７に、本実施形態におけるセクタミラー６１の正面図（ａ）及び上面図（ｂ）を示す。セクタミラー６１は、中心角が90°の扇形の２枚のミラー６１１が軸部６１２に対して対称に取り付けられたものである。軸６１２には交流モータ２２が接続されており、セクタミラー６１は交流モータ２２によって軸部６１２を中心に回転する。
軸部６１２には、扇形の２枚のタイミング・プレート６１５が、正面から見るとミラー６１１にほぼ重なる位置に取り付けられている。タイミング・プレート６１５の中心角はミラー６１１よりも小さい。
タイミング・プレート６１５の回転軌道上には、その軌道を挟むように、２つのフォトインタラプタ６１３が90°の角度をなして配置されている。各フォトインタラプタ６１３はその位置にタイミング・プレート６１５が存在するときにはＨレベルを、タイミング・プレート６１５が存在しないときにはＬレベルを検知信号として出力する。
ミラー６１１とタイミング・プレート６１５の中心角の角度差は、回転するミラー６１１の縁が、セクタミラー６１での光源光の領域Ａの端から端に移動するときのミラー６１１の回転角度と同じにする。これにより、一方のフォトインタラプタ６１３（図７（ａ）では右側のフォトインタラプタ）にはミラー６１１が領域Ａから完全に外れているときのみＨレベルを出力させ、他方のフォトインタラプタ６１３（図７（ａ）では左側のフォトインタラプタ）にはミラー６１１が領域Ａの全域を覆っているときのみＨレベルを出力させることができる。

光源の点灯期間及びサンプリングデータの抽出期間に関する設定値について図８を用いて説明する。この例では、Non-BGC-Double測定モードにてＨＣランプ１１のみを点滅させており、設定値として第１、第２、第３の所定時間Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３が定められている。ここでの光源の点灯及びサンプリングデータの抽出は次のように行われる。まず、フォトインタラプタ６１３の検知信号の変化点Ｐ（本実施形態では、２つあるフォトインタラプタのうち、どちらか一方がＬレベルからＨレベルに変化した時点から、もう一方がＬレベルからＨレベルに変化する時点までの期間を、Ｓ期間、またはＲ期間とし、それら期間が始まる時点を、変化点Ｐとする）から第１の所定時間Ｔｄ１が経過し、さらに第２の所定時間Ｔｄ２が経過すると、その時点を始点として第３の所定時間Ｔｄ３だけサンプリングデータが抽出される。このデータは光源が消灯しているときのものである。次に、その抽出の終了と同時にＨＣランプ１１が点灯し、さらにそこから第２の所定時間Ｔｄ２だけ経過した時点を始点として第３の所定時間Ｔｄ３だけサンプリングデータが抽出される。このデータは光源が点灯しているときのものである。その抽出の終了と同時にＨＣランプ１１は消灯する。なお、この例は一例であって、光源の点灯期間及びサンプリングデータの抽出期間に関する設定値は上記以外にも様々な方法で定めることができる。

以下、本実施形態に係る原子吸光分光光度計１１０の動作について説明する。原子吸光分光光度計１１０では、装置電源投入時に、マイコンチップ４２の指示により、交流モータ２２を駆動してセクタミラー６１を一時的に回転させる。その回転に伴ってフォトインタラプタ６１３からＨレベルとＬレベルの信号が周期的に出力され、その信号がＰＬＤ４３を介してマイコンチップ４２に到達する。マイコンチップ４２は、受信した信号に基づいてＳ期間及びＲ期間の長さを判断し、商用交流電源の電源周波数（５０Hz／６０Hz）を識別する。その後、ユーザによりＰＣ５０又は図示しない入力装置より測定モードが選択されると、マイコンチップ４２は、制御プログラム内部変数として記憶保持している２種類（５０Hz用、または６０Hz用）の光源点灯期間及びサンプリングデータ抽出期間の中から、識別した電源周波数のものを選択し、点灯期間をハードウェア（ＰＬＤ４３）に設定する。

測定中においても、セクタミラー６１の回転に伴ってフォトインタラプタ６１３から周期的に出力される検知信号がＰＬＤ４３に伝達される。ＰＬＤ４３は、受信した検知信号の変化点Ｐ及びマイコンチップ４２から設定された光源の点灯期間に関する設定値に基づいて、光源駆動部４７に光源の点灯及び消灯を指示する。光源駆動部４７は、その指示に従ってＨＣランプ１１及びＤ２ランプ１２に電流を供給し、それらを点灯及び消灯させる。

ＨＣランプ１１及びＤ２ランプ１２から発せられた光は、ハーフミラー１３、セクタミラー６１、分光器３０等を経由して検出器３６に入射する。検出器３６では、入射した光が光電変換され、光強度に応じた検出信号が出力される。その検出信号は、増幅器４５で増幅され、Ａ／Ｄ変換器４６で所定のサンプリング間隔（例えば10μs）でデジタル信号に変換されて、そのサンプリングデータがＰＬＤ４３を介してマイコンチップ４２に送られる。

マイコンチップ４２は、フォトインタラプタ６１３の検知信号の変化点Ｐ、及び電源周波数と測定モードから決定したサンプリングデータの抽出期間に関する設定値に基づいて、受信したサンプリングデータの中から特定の期間のデータのみを抽出し、そのデータを所定のデータメモリに記録する。このようにして得られたサンプリングデータを用いることにより試料の吸光度を算出することができる。

本実施例に係る原子吸光分光光度計１１０では、光源の点灯期間に関するデフォルトの設定値は上記のとおり、マイコンチップ４２の制御プログラム内部変数として記憶されているが、ＰＣ５０から送られる制御コマンドによって上記内部変数を書き換えることにより、光源の点灯期間を一時的に変更することが可能である。また、サンプリングデータの抽出期間も同様に、上記内部変数を書き換えることによって変更することが可能である。このような書き換えの作業は、装置から回路基板を取り出さなくても行えるものであるため、各設定値を頻繁に変更することが容易であり、各設定値の最適値を探索する際などに有用である。なお、各設定値の最適値を探索する作業は、通常、ユーザが行うのではなく、装置の開発者が行う。

以下、各設定値の最適化の手順の一例を図９〜１２を用いて説明する。この例では、Non-BGC-Double測定モードにてＨＣランプ１１のみを点滅させることとし、ＨＣランプ１１はＣｕ（吸光波長324.7nm）、ＨＣランプ１１の光量を決めるランプ電流値は8mA、サンプリング間隔は10μsとする。光源の点灯期間及びサンプリングデータの抽出期間に関する設定値は、以下の時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３として定める。
Ｔ１：第１切り捨て時間（×10μs）
Ｔ２：第２切り捨て時間（×10μs）
Ｔ３：データ取得対象時間（×10μs）

上記Ｔ１〜Ｔ３に基づいて、サンプリングデータの抽出期間は次のようにして決まる。図９に示すように、フォトインタラプタ６１３の検知信号の変化点Ｐから第１切り捨て時間Ｔ１経過後に、データ取得対象時間Ｔ３が始まる。データ取得対象時間Ｔ３は、Ｓ期間及びＲ期間におけるサンプリングデータの取得対象時間であり、その前半の１／２が消灯時データ取得対象時間Ｔ３Ａ、後半の１／２が点灯時データ取得対象時間Ｔ３Ｂである。ただし、光源の立ち上がり時の光量は不安定であるため、サンプリングデータは、点灯時データ取得対象時間Ｔ３Ｂの開始時から第２切り捨て時間Ｔ２の間は抽出せず、その後の点灯時データ取得対象時間Ｔ３Ｂにのみ抽出する。なお、データ処理の対称性の都合上、消灯時データ取得対象時間Ｔ３Ａにおいても、サンプリングデータは、その開始時から第２切り捨て時間Ｔ２の間は抽出せず、その後の消灯時データ取得対象時間Ｔ３Ａにのみ抽出する。

このようなＴ１〜Ｔ３は、ベースライン測定（試料を何も導入してない状態での測定）時の吸光度の標準偏差（ＳＤ値）が最小になるように最適化する。このＳＤ値は、５秒間の吸光度の測定を７回行って各測定での吸光度の平均値の標準偏差を求めるという作業を１０回繰り返し、それにより得られる１０個の標準偏差を平均した値として定義する。

図１０に、電源周波数が60Hz（Ｓ期間及びＲ期間が833×10μs）の場合にＴ２及びＴ３を固定し（Ｔ２＝0μs、Ｔ３＝460×10μs）、Ｔ１を0〜360×10μsの範囲で変化させたときの吸光度のＳＤ値の変化の様子を示す。この図の横軸はＴ１とＴ３を足し合わせた時間を表す。この図より、Ｔ１とＴ３を足し合わせた時間が最小値（460×10μs）のとき、つまりＴ１＝0μsのときであっても、吸光度のＳＤ値は最小一定値を取ることが分かる。従って、Ｔ１の最適値を0μsとした。なお、Ｔ１とＴ３を足し合わせた時間が700×10μsを過ぎるあたりから、吸光度のＳＤ値が急激に上昇しているが、これは、図９に示すように、セクタミラー６１に到達する光が、設計上、セクタミラー６１の回転角の12.7°に対応する幅を有しており、その光が上記時間を過ぎるあたりでミラー２１１の端部に差し掛かるために生じると解釈することができる。

図１１に、Ｔ１及びＴ２を固定し（Ｔ１＝0μs、Ｔ２＝0μs）、Ｔ３を460〜780×10μsの範囲で変化させたときの吸光度のＳＤ値の変化の様子を示す。この図より、Ｔ３＝600×10μsのときに吸光度のＳＤ値は最小値を取ることが分かる。従って、Ｔ３の最適値を600×10μsとした。

図１２に、Ｔ１及びＴ３を固定し（Ｔ１＝0μs、Ｔ３＝600×10μs）、Ｔ２を0〜90×10μsの範囲で変化させたときの吸光度のＳＤ値の変化の様子を示す。この図より、Ｔ２＝30×10μsのときに吸光度のＳＤ値は最小値を取ることが分かる。従って、Ｔ２の最適値を30×10μsとした。なお、このように測定範囲の両端でＳＤ値が大きくなることは、Ｔ２が小さすぎる場合には光源の立ち上がり時の不安定な測定データを使うことになるために生じ、逆にＴ２が大きすぎる場合には演算に用いるサンプリングデータの数が少なく統計上の誤差が大きくなるために生じると解釈することができる。

以上をまとめると、本測定では、吸光度のＳＤ値が最小になるときのＴ１〜Ｔ３は、Ｔ１＝0μs、Ｔ２＝30×10μs、Ｔ３＝600×10μsであった。また、Ｓ期間及びＲ期間が833×10μsであることから、データ取得対象時間Ｔ３は、Ｓ期間及びＲ期間に対して600／833＝0.72（72％）となっていた。

次に、電源周波数が50Hzの場合について検討する。この場合、Ｓ期間及びＲ期間は1000×10μsとなるため、上記結果を用いて、1000×0.72＝720（×10μs）が最適なデータ取得対象時間Ｔ３となる。また、第２切り捨て時間Ｔ２は、セクタミラー６１の回転数に寄らず、回路の電気特性にのみ依存すると考えられるため、60Hzのときと同様に、30×10μsを最適値とすることができる。つまり、この場合に吸光度のＳＤ値が最小になるのは、第１切り捨て時間Ｔ１＝0μs、第２切り捨て時間Ｔ２＝30×10μs、データ取得対象時間Ｔ３＝720×10μsのときである。

さらに、BGC-D2-Double測定モードの場合について検討する。この場合、図１３に示すように、フォトインタラプタ６１３の検知信号の変化点Ｐから第１切り捨て時間Ｔ１経過後に、第２のデータ取得対象時間Ｔ４が始まる。第２のデータ取得対象時間Ｔ４のうち、初めの１／４の時間はＨＣランプ消灯時データ取得対象時間Ｔ４Ａであり、次の１／４の時間はＨＣランプ点灯時データ取得対象時間Ｔ４Ｂであり、その次の１／４の時間はＤ２ランプ消灯時データ取得対象時間Ｔ４Ｃであり、最後の１／４の時間はＤ２ランプ点灯時データ取得対象時間Ｔ４Ｄである。サンプリングデータは、上記Non-BGC-Double測定モードと同様に、Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｄの各開始時から第２切り捨て時間Ｔ２の間は抽出されない。

上記Non-BGC-Double測定モードにて得られた結果はここでも適用することが可能であり、第１切り捨て時間Ｔ１、第２切り捨て時間Ｔ２は上記と同じ値（Ｔ１＝0μs、Ｔ２＝30×10μs）が最適値となる。第２のデータ取得対象時間Ｔ４は、電源周波数が60Hzの場合は、Ｓ期間及びＲ期間が833×10μsであるため、833×0.72＝600（×10μs）が最適値となる。電源周波数が50Hzの場合は、Ｓ期間及びＲ期間が1000×10μsであるため、1000×0.72＝720（×10μs）が最適値となる。

こうして求めた各値を、電源周波数及び測定モードに対応させて、マイコンチップ４２の制御プログラム内部変数のデフォルト値として記憶保持しておくことにより、前述のような最適な測定を行うことができる。

上記実施形態は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容される。例えば、光源を周期的に点灯及び消灯させる代わりに、光源から発せられる光をシャッタ等を用いて周期的に遮断することにより、光源を点滅させてもよい。サンプル光Ｌｓ及びリファレンス光Ｌｒがセクタミラーに到達する位置は、光源の点灯期間やサンプリングデータの抽出時間の設定値を適切に定めておけば、図２に示した領域Ａの位置でなくても構わない。フォトインタラプタは１つであってもよく、また、セクタミラーの回転軌道上に配置してもよい。設定値を記憶する記憶手段は、マイコンチップ外部のメモリ等であってもよい。

ダブルビーム光学系を用いた原子吸光分光光度計の概略構成図。セクタミラーの正面図。 Non-BGC-Double測定モードでのＨＣランプの点滅の様子を示す図。 BGC-D2-Double測定モードでのＨＣランプ及びＤ２ランプの点滅の様子を示す図。 Non-BGC-Double測定モードでのＨＣランプの点滅の様子を示す図であり、（ａ）は電源周波数が60Hzの場合、（ｂ）は同50Hzの場合を示す。本発明の一実施形態に係る原子吸光分光光度計の概略構成図。セクタミラーの正面図（ａ）及び上面図（ｂ）。 Non-BGC-Double測定モードでのＨＣランプの点滅の様子及びサンプリングデータの抽出期間の一例を示す図。 Non-BGC-Double測定モードでのＨＣランプの点滅の様子及びサンプリングデータの抽出期間の一例を示す図。吸光度のＳＤ値と、第１切り捨て時間Ｔ１とデータ取得対象時間Ｔ３を足し合わせた時間の関係を示す図。吸光度のＳＤ値とデータ取得対象時間Ｔ３の関係を示す図。吸光度のＳＤ値と第２切り捨て時間Ｔ２の関係を示す図。 BGC-D2-Double測定モードでのＨＣランプ及びＤ２ランプの点滅の様子及びサンプリングデータの抽出期間の一例を示す図。

符号の説明

１０、１１０…原子吸光分光光度計
１１…ＨＣランプ
１２…Ｄ２ランプ
１３…ハーフミラー
１８…原子化部
２１、６１…セクタミラー
２１１、６１１…ミラー
２１２、６１２…軸部
２１３、６１３…フォトインタラプタ
２２…モータ
３０…分光器
３１…入口スリット
３２、３４…凹球面鏡
３３…平面回折格子
３５…出口スリット
３６…検出器
４０、４１…制御部
４２…マイコンチップ
４２１…ＲＯＭ
４３…プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）
４５…増幅器
４６…Ａ／Ｄ変換器
４７…光源駆動部
５０…ＰＣ
６１５…タイミング・プレート
Ｌｒ…リファレンス光
Ｌｓ…サンプル光

Claims

a)光源から発せられる光を２方向に分割し、一方の光は試料の原子化部を通過させ、他方の光は該原子化部以外の空間を通過させた後、各光を、交流モータにより回転するセクタミラーに導入し分光器へ交互に入射させ、該分光器で分光された光を検出器に入射させる光学系と、
b)前記セクタミラーの回転に同期して、前記光源を所定の点灯期間だけ点灯させる光源制御手段と、
c)前記セクタミラーの回転に同期して、前記検出器から出力される検出信号のサンプリングデータを所定の抽出期間に抽出するサンプリングデータ抽出手段と、
を備える原子吸光分光光度計であって、
d)前記点灯期間及び抽出期間の設定値を、前記交流モータを駆動させる交流電源の電源周波数に対応させて複数記憶するための記憶手段と、
e)交流電源の電源周波数を識別する周波数識別手段と、
f)前記記憶手段から、前記周波数識別手段により識別された電源周波数に対応した設定値を読み取り、該設定値に基づいて前記光源の点灯期間及びサンプリングデータの抽出期間を設定する点灯抽出期間設定手段と、
を備えることを特徴とする原子吸光分光光度計。
前記周波数識別手段が、装置電源投入時に交流電源の電源周波数を識別することを特徴とする請求項１に記載の原子吸光分光光度計。
前記点灯抽出期間設定手段が、制御端末からの指示により前記光源の点灯期間及びサンプリングデータの抽出期間を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の原子吸光分光光度計。