JP2012242276A

JP2012242276A - 分光光度計

Info

Publication number: JP2012242276A
Application number: JP2011113574A
Authority: JP
Inventors: Junpei Zushi; 純平図子
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】測定結果へのノイズの影響を低減し、スペクトルデータの段差を改善することができる分光光度計の提供。
【解決手段】試料に向かって光を出射する光源部３０と、試料を透過した光が入射する光検出器７と、光源部３０及び光検出器７を制御する制御部２１とを備え、光源部３０は、赤外領域及び可視領域の光を出射する第一光源１と、紫外領域の光を出射する第二光源２とを有し、制御部２１は、切替設定波長で第一光源１の点灯と第二光源２の点灯とを切り替えることが可能な分光光度計１０であって、光源部３０は、切替設定波長を含む波長領域の光を出射する発光ダイオード３を有し、制御部２１は、第一切替設定波長で第一光源１の点灯と発光ダイオード３の点灯とを切り替え、第二切替設定波長で発光ダイオード３の点灯と第二光源２の点灯とを切り替えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長２００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を出射することが可能な分光光度計に関する。

分光光度計は、物質が特定の波長において固有の吸光係数を持つという特性を利用したもので、吸光される波長によって物質を特定し、その波長における透過率や吸光度によってその濃度を測定するものである。よって、分光光度計による試料の分析では、透明な試料セル内に液体試料を入れ、そこに光源から発せられた赤外線や可視光線等の測定光を通してその透過率を測定することにより、試料の特定が行われる。

図３は、従来の分光光度計の一例を示す概略構成図である。分光光度計１１０は、波長２００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を出射することが可能な光源部１３０と、光を波長成分に分光する分光器５と、光電子倍増管（ＰＭＴ）検出器７と、分光器５とＰＭＴ検出器７との間に試料セルを配置するためのセルホルダ６と、分光光度計１１０全体の制御を行うコンピュータ１２０とを備える（例えば、特許文献１参照）。

このような分光光度計１１０では、光源部１３０から出射された光は、分光器５の内部へ入る。分光器５の内部において、光は回折格子等によりスペクトルに展開された後、各波長の光がセルホルダ６中の試料セルに照射される。試料セルでは試料の特性に応じた波長成分の光が吸収され、試料セルを通過した各波長の光の強度がＰＭＴ検出器７により検出される。

コンピュータ１２０においては、ＣＰＵ（制御部）１２１やメモリ（図示せず）を備え、さらにモニタ画面２３ａ等を有する表示装置２３と、キーボード２４ａやマウス２４ｂ等を有する入力装置２４とが連結されている。ＣＰＵ１２１は、ＰＭＴ検出器７からの検出出力を取り込み、各波長毎に、試料のないときの検出出力と試料があるときの検出出力との比を求め、これをもとに吸光度スペクトルを演算して測定結果を表示装置２３に表示する。

ところで、単一の光源で赤外線、可視光から紫外線にわたる広い範囲において充分な発光強度を有するものがないため、光源部１３０は、タングステン・ヨウ素ランプ（第一光源）１と重水素ランプ（第二光源）２と光源切替ミラー４と光源切替ミラー４の回転駆動機構（図示せず）とを有する。タングステン・ヨウ素ランプ１は、赤外領域と可視領域とにわたる連続スペクトルを有する光を出射する。また、重水素ランプ２は、紫外領域にわたる連続スペクトルを有する光を出射する。

これにより、例えば、「波長２００ｎｍ〜７００ｎｍ」の光を出射するように入力装置２４で入力された場合には、ＣＰＵ１２１は、まず、タングステン・ヨウ素ランプ１から光を試料に向かって出射させた後、３１５ｎｍ（切替設定波長）の光を分光器５から試料に向かって出射させる際に、光源切替ミラー４を回転させることによりタングステン・ヨウ素ランプ１から試料への照射と重水素ランプ２から試料への照射とを切り替えている。図４は、光源部１３０から出射される光の波長とエネルギー（光量）との関係を示す図である。波長２００ｎｍ〜３１５ｎｍの光は、重水素ランプ２から出射され、波長３１５ｎｍ〜７００ｎｍの光は、タングステン・ヨウ素ランプ１から出射されている。

特開平０９−１５２３７５号公報

しかしながら、図４に示すように、波長２００ｎｍ〜７００ｎｍの光を出射する場合には、波長３１５ｎｍ付近の成分が少なくエネルギーが小さくなっている。このため、波長３１５ｎｍ付近では、Ｓ／Ｎが悪くなることでノイズの影響が出やすくなり、また、透過率等の測定時に得られるスペクトルデータに段差が出るという問題点があった。

本件発明者は、上記課題を解決するために、波長３１５ｎｍ付近のエネルギーを大きくする方法について検討を行った。そこで、発光ダイオードは様々な性質を有するものを作製することができ、その結果、例えば、波長３００ｎｍ以上３３０ｎｍ以下にわたり且つ波長３１５ｎｍがドミナント波長となる連続スペクトルを有する発光ダイオードを用いることを見出した。

すなわち、本発明の分光光度計は、試料に向かって光を出射する光源部と、前記試料を透過又は前記試料が反射した光が入射する光検出器と、前記光源部及び光検出器を制御する制御部とを備え、前記光源部は、赤外領域及び可視領域の光を出射する第一光源と、紫外領域の光を出射する第二光源とを有し、前記制御部は、切替設定波長の光を試料に向かって出射させる際に前記第一光源から試料への照射と前記第二光源から試料への照射とを切り替えることが可能な分光光度計であって、前記光源部は、前記切替設定波長を含む波長領域の光を出射する発光ダイオードを有し、前記制御部は、前記切替設定波長より長波長となる第一切替設定波長の光を試料に向かって出射させる際に前記第一光源から試料への照射と前記発光ダイオードから試料への照射とを切り替え、前記切替設定波長より短波長となる第二切替設定波長の光を試料に向かって出射させる際に前記発光ダイオードから試料への照射と前記第二光源から試料への照射とを切り替えるようにしている。

以上のように、本発明の分光光度計によれば、第一光源と第二光源とでエネルギーが小さくなる領域をエネルギーが大きくなるようにできるため、測定結果へのノイズの影響を低減し、スペクトルデータの段差を改善することができる。

（他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の分光光度計は、前記第一光源は、タングステン・ヨウ素ランプであり、前記第二光源は、重水素ランプであるようにしてもよい。
さらに、本発明の分光光度計は、前記光源部は、少なくとも波長２００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を出射することが可能となっているようにしてもよい。

本発明の一実施形態である分光光度計の一例を示す概略構成図。光源部３０から出射される光波長とエネルギー（光量）との関係図。従来の分光光度計の一例を示す概略構成図。光源部１３０から出射される光波長とエネルギー（光量）との関係図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態である分光光度計の一例を示す概略構成図である。なお、上述した分光光度計１１０と同様のものについては、同じ符号を付している。
分光光度計１０は、波長２００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を出射することが可能な光源部３０と、光を波長成分に分光する分光器５と、光電子倍増管（ＰＭＴ）検出器７と、分光器５とＰＭＴ検出器７との間に試料セルを配置するためのセルホルダ６と、分光光度計１０全体の制御を行うコンピュータ２０とを備える。

光源部３０は、タングステン・ヨウ素ランプ（第一光源）１と重水素ランプ（第二光源）２と紫外発光ダイオード（紫外ＬＥＤ）３と光源切替ミラー４と光源切替ミラー４の回転駆動機構（図示せず）とを有する。タングステン・ヨウ素ランプ１は、赤外領域と可視領域とにわたる連続スペクトルを有する光を出射する。また、重水素ランプ２は、紫外領域にわたる連続スペクトルを有する光を出射する。さらに、紫外ＬＥＤ３は、波長３００ｎｍ以上３３０ｎｍ以下にわたり且つ波長３１５ｎｍがドミナント波長となる連続スペクトルを有する光を出射する。

コンピュータ２０においては、ＣＰＵ（制御部）２１やメモリ（図示せず）を備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置２３と、キーボードやマウス等を有する入力装置２４とが連結されている。ＣＰＵ２１は、ＰＭＴ検出器７からの検出出力を取り込み、各波長毎に、試料のないときの検出出力と試料があるときの検出出力との比を求め、これをもとに吸光度スペクトルを演算して測定結果を表示装置２３に表示する測定結果表示制御部２１ａと、分光器５及び光源部３０を制御する光源切替制御部２１ｂとを有する。

光源切替制御部２１ｂは、予めメモリに記憶された所定のタイミング（ＷＬ１ｎｍ（第一切替設定波長）、ＷＬ２ｎｍ（第二切替設定波長））で、タングステン・ヨウ素ランプ１と重水素ランプ２と紫外ＬＥＤ３とを切り替える制御を行う。例えば、「波長２００ｎｍ〜７００ｎｍ」の光を出射するように入力装置２４で入力された場合には、光源切替制御部２１ｂは、まず、タングステン・ヨウ素ランプ１から光を試料に向かって出射させた後、ＷＬ１ｎｍ（第一切替設定波長）の光を分光器５から試料に向かって出射させる際に、光源切替ミラー４を回転させることによりタングステン・ヨウ素ランプ１から試料への照射と紫外ＬＥＤ３から試料への照射とを切り替え、ＷＬ２ｎｍ（第二切替設定波長）の光を分光器５から試料に向かって出射させる際に、光源切替ミラー４を回転させることにより紫外ＬＥＤ３から試料への照射と重水素ランプ２から試料への照射とを切り替える。図２は、光源部３０から出射される光の波長とエネルギー（光量）との関係を示す図である。波長２００ｎｍ〜ＷＬ２ｎｍの光は、重水素ランプ２から出射され、波長ＷＬ２ｎｍ〜ＷＬ１ｎｍの光は、紫外ＬＥＤ３から出射され、波長ＷＬ１ｎｍ〜７００ｎｍの光は、タングステン・ヨウ素ランプ１から出射されている。なお、ＷＬ１ｎｍ（第一切替設定波長）は、３１５ｎｍより長波長となっており、タングステン・ヨウ素ランプ１の光量より紫外ＬＥＤ３の光量が上回っている。また、ＷＬ２ｎｍ（第二切替設定波長）は、３１５ｎｍより短波長となっており、重水素ランプ２の光量より紫外ＬＥＤ３の光量が上回っている。

以上のように、分光光度計１０によれば、波長３１５ｎｍ付近のエネルギーが大きくなるため、測定結果へのノイズの影響を低減し、スペクトルデータの段差を改善することができる。

（他の実施形態）
（１）上述した分光光度計１０では、１個の紫外ＬＥＤ３を備えるような構成を示したが、ドミナント波長が異なる２個の紫外ＬＥＤを備えるような構成としてもよい。このような構成によれば、タングステン・ヨウ素ランプ１や重水素ランプ２が経時変化しても、エネルギーが小さくなる領域にドミナント波長を有する最適な紫外ＬＥＤを選択して用いることができる。
（２）上述した分光光度計１０では、透過率を測定するような構成を示したが、反射率を測定するような構成としてもよい。

本発明は、波長２００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を出射することが可能な分光光度計等に利用することができる。

１：タングステン・ヨウ素ランプ（第一光源）
２：重水素ランプ（第二光源）
３：紫外発光ダイオード
７：ＰＭＴ検出器（光検出器）
１０：分光光度計
２１：ＣＰＵ（制御部）
３０：光源部

Claims

試料に向かって光を出射する光源部と、
前記試料を透過又は前記試料が反射した光が入射する光検出器と、
前記光源部及び光検出器を制御する制御部とを備え、
前記光源部は、赤外領域及び可視領域の光を出射する第一光源と、紫外領域の光を出射する第二光源とを有し、
前記制御部は、切替設定波長の光を試料に向かって出射させる際に前記第一光源から試料への照射と前記第二光源から試料への照射とを切り替えることが可能な分光光度計であって、
前記光源部は、前記切替設定波長を含む波長領域の光を出射する発光ダイオードを有し、
前記制御部は、前記切替設定波長より長波長となる第一切替設定波長の光を試料に向かって出射させる際に前記第一光源から試料への照射と前記発光ダイオードから試料への照射とを切り替え、前記切替設定波長より短波長となる第二切替設定波長の光を試料に向かって出射させる際に前記発光ダイオードから試料への照射と前記第二光源から試料への照射とを切り替えることを特徴とする分光光度計。
前記第一光源は、タングステン・ヨウ素ランプであり、
前記第二光源は、重水素ランプであることを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
前記光源部は、少なくとも波長２００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を出射することが可能となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分光光度計。