JP2010181205A

JP2010181205A - 分光蛍光光度計

Info

Publication number: JP2010181205A
Application number: JP2009023092A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Watanabe; 康之渡邉
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】光源を点灯後速やかに安定で精密な蛍光測定を行うことができる分光蛍光光度計を提供する。
【解決手段】ランプスイッチ２５がＯＦＦの場合、負高圧・ＡＤ変換回路２２はモニター用光電子増倍管２０と蛍光用光電子増倍管２１に印加する負高圧を基準値例えば−５００Ｖに設定しウォーミングアップする。ウォーミングアップ完了後、操作者がランプスイッチ２５をＯＮにし、キセノンランプ１を点灯すると、負高圧・ＡＤ変換回路２２はダイノードフィードバック方式を作動させる。蛍光用光電子増倍管２１の出力値はキセノンランプ１の出力変動の影響が補正された値になり、該出力値はデジタルデータに変換されデータ処理・制御部２３を介して蛍光強度値として表示される。
【選択図】図１

Description

分光蛍光光度計に関し、特に光電変換器が光電子増倍管で構成される紫外・可視分光蛍光光度計に関する。

紫外・可視分光蛍光光度計は光源と、励起分光器と、試料室と、蛍光分光器と、蛍光検出器と、データ処理・制御部で構成される。通常キセノンランプで構成される光源から出射する白色光は励起分光器によって目的の波長に分光され、励起光として試料室に載置された試料に照射される。励起光が照射された試料から生じる蛍光は蛍光分光器に入射し目的の波長に分光され蛍光検出器を構成する光電子増倍管に入射し光エネルギーから電気エネルギーに変換される。この電気エネルギーはデータ処理・制御部を介して蛍光強度値として表示される。

キセノンランプはキセノンガス雰囲気中で先鋭な先端を有する陰極から陽極へ放電を起こさせることにより発光するものであるため、陰極の先端付近の小さい範囲（輝点）で非常に明るく、その周辺部分は輝点よりも遥かに光度が低いという特性を有する。しかし、輝点は放電により生成されるものであるため、その位置が不安定である。このような輝点の移動を検出しフィードバック制御して移動を光学系で補正し、安定して高精度の蛍光測定を行うことができる分光蛍光光度計が提案されている（特許文献１参照）。

光源として使用されるキセノンランプは高輝度であるが、出力の安定性に欠ける性質があり、キセノンランプの出力の変動は測定値（蛍光強度値）の不安定性の原因となる。安定で高精度の蛍光測定をするために、従来、励起光の一部を取り出してモニターするモニター用光電子増倍管を備え、励起光が変動してもモニター用光電子増倍管の出力値が一定になるように印加する負高圧を自動的に変化させ、前記自動的に変化させられた負高圧と同じ電圧が蛍光用光電子増倍管へ印加される（ダイノードフィードバック方式）。ダイノードフィードバック方式により、蛍光用光電子増倍管の出力値は励起光の変動が補正された蛍光値を示す。

ダイノードフィードバック方式とは別に例えばレシオ方式によってもキセノンランプの出力の変動の補正が行われる。レシオ方式では、蛍光用光電子増倍管の出力値をモニター用光電子増倍管の出力値で除算したデータを蛍光値とすることでキセノンランプの出力の変動の補正が行われる。

特開平６−３０７９３４号公報

ダイノードフィードバック方式あるいはレシオ方式により蛍光用光電子増倍管の出力値についてキセノンランプの出力の変動を補正する場合は、モニター用光電子増倍管と蛍光用光電子増倍管の光電変換特性が同一であることが必要である。しかし、一般に光電子増倍管の負高圧に対する光電変換特性にはドリフトがあり、無視できるドリフトとなるためには、測定時の負高圧を印加した状態で数十分から数時間のウォーミングアップが必要とされる。また、前記ドリフトには個体差がある。したがって、安定で高精度な蛍光測定をするためには測定の数時間前から装置の電源をＯＮにする必要がある。しかし、キセノンランプの点灯寿命は例えば１０００時間程度と短いため、蛍光測定をする時のみ点灯するのが望ましい。

本発明は白色光を放射する光源と、前記白色光を分光する励起分光器と、前記励起分光器から出射する励起光の一部を取り出しモニターするモニター用光電子増倍管と、前記励起光が試料に照射され発生する蛍光を分光する蛍光分光器と、前記蛍光分光器の出射光を電気信号に変換する蛍光用光電子増倍管で構成される分光蛍光光度計において、前記光源を点灯あるいは消灯する点灯／消灯手段を備えるとともに、前記光源からの光が消灯時前記モニター用光電子増倍管と前記蛍光用光電子増倍管へ印加される負高圧を基準値に維持する維持手段を備えたものである。前記維持手段はダイノードフィードバックの作動停止状態の時一定の負高圧を発生する負高圧発生回路で構成される。したがって、光源は蛍光を測定する時だけ点灯することができ、充分長い時間ウォーミングアップしても光源の寿命に影響しない。

点灯寿命の短い光源を消灯した状態で、モニター用光電子増倍管ならびに蛍光用光電子増倍管へ印加される負高圧を基準値に維持し、充分長い時間ウォーミングアップすることができる。２個の光電子増倍管のウォーミングアップが完了していれば光源を点灯後速やかに安定で精密な蛍光測定を行うことができ、光源の点灯時間を短縮し寿命を延ばすことができるとともに消費電力を抑えることができる。

本発明の実施例による分光蛍光光度計の概略構成を示す図である。本発明の実施例による分光蛍光光度計の動作を示すフローチャートである。

ウォーミングアップする時、モニター用光電子増倍管ならびに蛍光用光電子増倍管へ印加される負高圧の基準値は、例えば−５００Ｖ程度が望ましい。

本発明の実施例について、図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例による分光蛍光光度計の概略構成を示す図である。図２は、本発明の実施例による分光蛍光光度計の動作を示すフローチャートである。

本発明の実施例による分光蛍光光度計は、図１に示すとおり、アーク放電により白色光を放射するキセノンランプ１と、反射面が楕円面で形成されたミラー２と、凹面鏡で構成されるミラー３と、入口スリット５と出口スリット６と凹面回折格子２８で構成される励起分光器４と、励起光の一部をモニター用光電子増倍管２０に導入するハーフミラー７と、２枚構成のレンズ８と、必要に応じて試料１０ｓへの励起光の照射を遮断するシャッタ９と、試料容器１０と、レンズ１１と、入口スリット１３と出口スリット１４と凹面回折格子２９で構成される蛍光分光器１２と、凹面鏡で構成されるミラー１５と、蛍光用光電子増倍管２１で構成される。

さらに、本発明の実施例による分光蛍光光度計は、負高圧発生回路とＡＤ変換器で構成される負高圧・ＡＤ変換回路２２と、ＣＰＵで構成されデータ処理と装置の制御をするデータ処理・制御部２３と、ＡＣ電源のＯＮ／ＯＦＦをする電源スイッチ２４と、キセノンランプ１の点灯／消灯指令をランプ点灯回路２７へ送信するランプスイッチ２５と、各ユニットへＤＣ電源を供給する直流電源回路２６と、キセノンランプ１を点灯あるいは消灯するランプ点灯回路２７で構成される。

図１において、キセノンランプ１をミラー２に向かって出射した白色光は、ミラー２で反射し途中焦点を結びミラー３に入射する。ミラー３で反射した白色光は入口スリット５で焦点を結び、励起分光器４に導入される。励起分光器４に導入された白色光は分光され、出口スリット６で焦点を結び励起光として出射し、レンズ８を介して試料容器１０に収容された試料１０ｓを照射する。試料１０ｓ内で発生した蛍光はレンズ１１で集光され、入口スリット１３を介して蛍光分光器１２に導入され、分光されて出口スリット１４から出射し、ミラー１５を介して蛍光用光電子増倍管２１に入射する。

本発明の実施例による分光蛍光光度計について、測定のための操作、動作等を図２を参照して説明する。ステップ（以下操作順の番号の前に「Ｓ」の符号を付す）１、操作者がランプスイッチ２５をＯＦＦにする。Ｓ２、操作者が電源スイッチ２４をＯＮにする。Ｓ３、直流電源回路２６は各ユニットへＤＣ電源を供給し、データ処理・制御部２３は図示しない波長モータや入口スリット５、１３や出口スリット６、１４やシャッタ９等のアクチュエータのＩ／Ｏ処理など装置の初期化を行う。

Ｓ４、データ処理・制御部２３はランプスイッチ２５がＯＦＦの状態であることをランプ点灯回路２７を介して認識すると、負高圧・ＡＤ変換回路２２に対し光電子増倍管の負高圧を基準値に設定する指令を送信する。負高圧・ＡＤ変換回路２２は該指令を受信するとモニター用光電子増倍管２０と蛍光用光電子増倍管２１に印加する負高圧を基準値（通常の測定時の負高圧程度、例えば−５００Ｖ）に設定する。

Ｓ５、Ｓ４の状態で２個の光電子増倍管のウォーミングアップを行い、ウォーミングアップ完了（通常数十分〜数時間を要する）を待つ。２個の光電子増倍管の出力をデータ処理・制御部２３を介して表示し、ドリフトが無視できる程度になればウォーミングアップ完了と判断される。Ｓ６、操作者は測定をする場合Ｓ７へ進む。Ｓ７、操作者はランプスイッチ２５をＯＮにし、キセノンランプ１を点灯する。

Ｓ８、データ処理・制御部２３はランプスイッチ２５がＯＮの状態であることをランプ点灯回路２７を介して認識すると、負高圧・ＡＤ変換回路２２に対しダイノードフィードバックを作動させるように指令を送信する。負高圧・ＡＤ変換回路２２は該指令を受信すると、キセノンランプ１の出力が変動してもモニター用光電子増倍管２０の出力値が一定値となるように印加する負高圧が変化するモードとなる。該負高圧が蛍光用光電子増倍管２１にも印加されるため、蛍光用光電子増倍管２１の出力値はキセノンランプ１の出力変動が補正された値となる。

Ｓ９、操作者は試料容器１０に試料１０ｓを収容して蛍光を測定する。蛍光用光電子増倍管２１の出力値は負高圧・ＡＤ変換回路２２でデジタルデータに変換されデータ処理・制御部２３を介して蛍光強度値として表示される。Ｓ１０、測定を中断（後で測定を再開）する場合はＳ１１へ進み、測定を終了する場合はＳ１３へ進む。Ｓ１１、操作者がランプスイッチ２５をＯＦＦにする。

Ｓ１２、データ処理・制御部２３はランプスイッチ２５がＯＦＦの状態であることをランプ点灯回路２７を介して認識すると、負高圧・ＡＤ変換回路２２に対し光電子増倍管の負高圧を基準値に設定する指令を送信する。負高圧・ＡＤ変換回路２２は該指令を受信するとモニター用光電子増倍管２０と蛍光用光電子増倍管２１に印加する負高圧を基準値（通常の測定時の負高圧程度、例えば−５００Ｖ）に設定する。データ処理・制御部２３は負高圧が基準値に設定されたことを負高圧・ＡＤ変換回路２２を介して認識すると、ランプ点灯回路２７を介してキセノンランプ１を消灯する。そしてＳ６へ戻る。Ｓ１３、操作者は電源スイッチ２４をＯＦＦにする。

本発明は以上の構成であるから、点灯寿命の短いキセノンランプ１を消灯した状態で、モニター用光電子増倍管２０ならびに蛍光用光電子増倍管２１へ印加される負高圧を基準値に維持し、充分長い時間ウォーミングアップすることができ、キセノンランプ１を点灯後速やかに安定で精密な蛍光測定を行うことができる。しかもキセノンランプ１の点灯時間を短縮し寿命を延ばすことができるとともに消費電力を抑えることができる。

図示例においては、ダイノードフィードバック方式でキセノンランプ１の出力変動の補正をしているが、代わりにレシオ方式でキセノンランプ１の出力変動の補正をする場合でも本発明は適用可能である。また、モニター用光電子増倍管２０と蛍光用光電子増倍管２１に印加する負高圧の基準値として通常の測定時の負高圧程度、例えば−５００Ｖに設定しているが、通常の測定時の負高圧より小さい値例えば−１００Ｖ程度に設定しても同様な効果が期待できる。

また、実施例においては、操作者により操作されるランプスイッチ２５のＯＮ／ＯＦＦ信号がランプ点灯回路２７に入力しているが、代わりにデータ処理・制御部２３が測定状態の有無を認識する手段を有し、測定状況から判断して前記ＯＮ／ＯＦＦ信号と同等な信号を作成しランプ点灯回路２７に送信しても本発明は実施可能である。上述のとおり本発明は図示例に限定されるものではなく種々の変形例を包含する。

分光蛍光光度計に関し、特に光電変換器が光電子増倍管で構成される紫外・可視分光蛍光光度計に利用の可能性がある。

１キセノンランプ
２ミラー
３ミラー
４励起分光器
５入口スリット
６出口スリット
７ハーフミラー
８レンズ
９シャッタ
１０試料容器
１０ｓ試料
１１レンズ
１２蛍光分光器
１３入口スリット
１４出口スリット
１５ミラー
２０モニター用光電子増倍管
２１蛍光用光電子増倍管
２２負高圧・ＡＤ変換回路
２３データ処理・制御部
２４電源スイッチ
２５ランプスイッチ
２６直流電源回路
２７ランプ点灯回路
２８凹面回折格子
２９凹面回折格子

Claims

白色光を放射する光源と、前記白色光を分光する励起分光器と、前記励起分光器から出射する励起光の一部を取り出しモニターするモニター用光電子増倍管と、前記励起光が試料に照射され発生する蛍光を分光する蛍光分光器と、前記蛍光分光器の出射光を電気信号に変換する蛍光用光電子増倍管で構成される分光蛍光光度計において、前記光源を点灯あるいは消灯する点灯／消灯手段を備えるとともに、前記光源からの光が消灯時前記モニター用光電子増倍管と前記蛍光用光電子増倍管へ印加される負高圧を基準値に維持する維持手段を備えたことを特徴とする分光蛍光光度計。
前記維持手段はダイノードフィードバックの作動停止状態の時一定の負高圧を発生する負高圧発生回路で構成されることを特徴とする請求項１記載の分光蛍光光度計。