JP2014163741A - Spectrum measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分光光度計などのスペクトル測定装置に係り、特に紫外・可視領域から近赤外領域の広い測定波長範囲にわたってスペクトルを測定することができるスペクトル測定装置に関する。 The present invention relates to a spectrum measuring apparatus such as a spectrophotometer, and more particularly to a spectrum measuring apparatus capable of measuring a spectrum over a wide measurement wavelength range from an ultraviolet / visible region to a near infrared region.
分光光度計は、応用範囲が極めて広く、材料、化学、電気・電子、エネルギー、食品・農業、バイオ・製薬などの分野においてルーチン分析から研究まで様々な用途に用いられている。特に、紫外・可視領域から近赤外領域の広い波長範囲にわたってスペクトル測定が可能な紫外・可視・近赤外分光光度計が、幅広い分野での分光測定に対応できるものとして普及している。 The spectrophotometer has a very wide range of applications, and is used for various purposes from routine analysis to research in fields such as materials, chemistry, electricity / electronics, energy, food / agriculture, and bio / pharmaceuticals. In particular, ultraviolet / visible / near-infrared spectrophotometers capable of performing spectrum measurement over a wide wavelength range from the ultraviolet / visible region to the near-infrared region have become widespread as being capable of supporting spectroscopic measurements in a wide range of fields.
紫外・可視・近赤外分光光度計では、紫外・可視領域から近赤外領域までの広い測定波長範囲のスペクトルを測定するため、試料に測定光を照射する光源として単一の光源では対応できない。通常、異なる発光スペクトルを有する複数の光源、たとえば紫外領域において連続スペクトルを有する重水素ランプと、可視領域および近赤外領域に連続スペクトルを有するハロゲンランプなどを組み合わせて用いる(特許文献1)。複数の光源の切り替えは、反射方向が変更可能な反射鏡により複数の光源のうちいずれか一つからの光を選択的に反射して分光器に導くようにしている(特許文献2)。 Ultraviolet / visible / near-infrared spectrophotometers measure a spectrum in a wide measurement wavelength range from the ultraviolet / visible region to the near-infrared region, so a single light source cannot be used as the light source for irradiating the sample with measurement light. . Usually, a plurality of light sources having different emission spectra, for example, a deuterium lamp having a continuous spectrum in the ultraviolet region and a halogen lamp having a continuous spectrum in the visible region and the near infrared region are used in combination (Patent Document 1). In switching between the plurality of light sources, light from any one of the plurality of light sources is selectively reflected by a reflecting mirror whose reflection direction can be changed and guided to the spectroscope (Patent Document 2).
また、紫外・可視・近赤外分光光度計において、単一の光検出器で紫外・可視領域から近赤外領域までのすべての波長を検出することは不可能である。そこで、通常、複数種の光検出器、たとえば光電子増倍管(PMT)、PbS(硫化鉛)検出器およびInGaAs検出器を所定の波長で切り替えて使用している(特許文献1)。
さらに、分光測定光学系として反射型の回折格子(分光器)が多く用いられているが、一つの回折格子では広範な波長範囲において高効率に回折することができないため、効率よく回折できる波長範囲の異なっている複数の回折格子を搭載して、それらを測定波長の範囲に応じて機械的に切り替えて使用することも行われている(特許文献2)。
Further, in the ultraviolet / visible / near infrared spectrophotometer, it is impossible to detect all wavelengths from the ultraviolet / visible region to the near infrared region with a single photodetector. Therefore, usually, a plurality of types of photodetectors such as a photomultiplier tube (PMT), a PbS (lead sulfide) detector, and an InGaAs detector are switched at a predetermined wavelength (Patent Document 1).
Furthermore, many reflection-type diffraction gratings (spectrometers) are used as spectroscopic measurement optical systems. However, since a single diffraction grating cannot diffract with high efficiency in a wide wavelength range, a wavelength range in which diffraction can be performed efficiently. In some cases, a plurality of diffraction gratings different from each other are mounted and mechanically switched according to the measurement wavelength range (Patent Document 2).
紫外・可視・近赤外分光光度計では、上述したように複数の光源、複数種の光検出器、複数の回折格子などを切り替えるため、図3(B)に示すとおり、たとえば光源の切り替え波長(310nm)、回折格子の切り替え波長(720nm)、光検出器の切り替え波長(870nm、1650nm)の時点で段差やショック的なノイズは不可避である。
切り替え波長ポイントは、感度的に弱い領域であり、他の領域の感度に比べてどうしてもノイズが大きくなり易い。そこで切り替え時の段差やショック的なノイズを消失させるのではなく、分析者が段差やショック的なノイズを試料成分由来のピークと勘違いしないように、データ表示部においてグラフ上に光源や光検出器などの切り替え波長の位置を表示することも提案されている(特許文献1、図3参照)。
In the ultraviolet / visible / near-infrared spectrophotometer, since a plurality of light sources, a plurality of types of photodetectors, a plurality of diffraction gratings and the like are switched as described above, for example, as shown in FIG. Steps and shocking noise are inevitable at the time of (310 nm), the diffraction grating switching wavelength (720 nm), and the photodetector switching wavelength (870 nm, 1650 nm).
The switching wavelength point is an area where sensitivity is weak, and noise is inevitably increased as compared with the sensitivity of other areas. Therefore, instead of erasing the step and shock noise at the time of switching, the light source and photodetector on the graph in the data display section so that the analyst does not mistake the step or shock noise as the peak derived from the sample component. It is also proposed to display the position of the switching wavelength such as (see
しかしながら、光源や光検出器などの切り替え波長の位置をデータのグラフ上に表示するとしても、切り替え時の段差やショック的なノイズを消去するものではないので、紛らわしく分析者が勘違いするおそれは残る。
また、波長の走査速度を遅くして各測定ポイントにおける測光値データの積算回数を増やし、ショック的なノイズの低減を図ることもできるが、測定に要する波長走査に時間がかかることになる。もともと、このような段差やショック的なノイズは局所的に生じるものであり、紫外・可視領域から近赤外領域にわたる測定波長範囲の各測定ポイントで平等に積算をかけなければならないというものではない。
However, even if the position of the switching wavelength of the light source, the light detector, etc. is displayed on the data graph, it does not erase the step or shocking noise at the time of switching, so there is still a possibility that the analyst will misunderstand. .
In addition, it is possible to reduce the shocking noise by slowing down the wavelength scanning speed to increase the number of times the photometric value data is integrated at each measurement point, but it takes time to scan the wavelength required for measurement. Originally, such steps and shock-like noise are locally generated, and it is not necessary to apply equalization at each measurement point in the measurement wavelength range from the ultraviolet / visible region to the near infrared region. .
本発明は、上記従来技術の課題を解決するもので、複数の光源、複数種の光検出器、複数の回折格子などの切り替え時の段差やショック的なノイズの低減を図り、紫外・可視領域から近赤外領域にわたる測定波長範囲でノイズの揃ったきれいなスペクトルを得ることができるスペクトル測定装置を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described problems of the prior art, and reduces steps and shock noise when switching between a plurality of light sources, a plurality of types of photodetectors, a plurality of diffraction gratings, and the like in the ultraviolet / visible region. An object of the present invention is to provide a spectrum measuring apparatus capable of obtaining a clean spectrum with uniform noise in a measurement wavelength range extending from 1 to the near infrared region.
上記課題を解決するため、請求項1記載の本発明のスペクトル測定装置は、光源、分光器、試料が設置される試料室、光検出器を含む測定部および制御処理部を備え、紫外・可視領域から近赤外領域にわたる測定波長範囲において所定の測定間隔で波長を走査しながら各測定ポイントでスペクトル測定を行うスペクトル測定装置であって、制御処理部は、
1)試料に対するスペクトル測定開始前に、測定波長範囲における各測定ポイントにおいて積算する測光値データの最適な積算回数を決定する演算手段と、
2)演算手段により決定され各測定ポイントに割り振られた積算回数を記憶する記憶手段と、を有し、各測定ポイントに割り振られた積算回数に従って各測定ポイントにおいて測光値データを取得してベースライン補正を実行し、同一の積算回数で各測定ポイントにおいて試料に対するスペクトル測定を行うものである。
ここで、測光値データは生の値であり、積算回数は取得される測光値のサンプリング回数に相当する。
したがって、本発明のスペクトル測定装置においては、紫外・可視領域から近赤外領域にわたる測定波長範囲における各測定ポイントで測光値データの最適な積算回数が決定されているので、波長の走査速度は測定される波長範囲内で固定された一定の走査速度とならず、測定波長範囲における各測定ポイントで波長の走査速度が積算回数に応じて変動することになる。
In order to solve the above-described problems, a spectrum measuring apparatus according to the present invention includes a light source, a spectroscope, a sample chamber in which a sample is installed, a measuring unit including a photodetector, and a control processing unit. A spectrum measurement device that performs spectrum measurement at each measurement point while scanning a wavelength at a predetermined measurement interval in a measurement wavelength range from a region to a near infrared region,
1) a calculation means for determining an optimum number of times of photometric value data to be integrated at each measurement point in the measurement wavelength range before starting spectrum measurement on the sample;
2) storage means for storing the number of integrations determined by the calculation means and assigned to each measurement point, and obtaining a photometric value data at each measurement point according to the number of integrations assigned to each measurement point Correction is performed and spectrum measurement is performed on the sample at each measurement point with the same number of integrations.
Here, the photometric value data is a raw value, and the number of integration corresponds to the number of samplings of the acquired photometric value.
Therefore, in the spectrum measuring apparatus of the present invention, since the optimum number of times of photometric value data is determined at each measurement point in the measurement wavelength range from the ultraviolet / visible region to the near infrared region, the wavelength scanning speed is measured. The scanning speed of the wavelength does not become a fixed scanning speed within the wavelength range, but the scanning speed of the wavelength fluctuates according to the number of integrations at each measurement point in the measurement wavelength range.
また、請求項2記載の本発明のスペクトル測定装置は、請求項1記載のスペクトル測定装置であって、各測定ポイントにおける測光値データの積算回数を決定する演算手段は、
1)試料に対するスペクトル測定開始前に、測定波長範囲における各測定ポイントにおいて所定個数の測光値データを取得して所定本数の100%スペクトルデータに変換する手段と、
2)各測定ポイントにおける所定本数の100%スペクトルデータの標準偏差値を求める手段と、
3)測定波長範囲における各測定ポイントの標準偏差値のうち予め設定した範囲内に入る所定個数の標準偏差値の平均標準偏差値を求める手段と、
4)各測定ポイントにおける個々の標準偏差値を平均標準偏差値で除算する手段と、
からなり、除算手段で求めた個々の値にもとづいて各測定ポイントにおける測光値データの積算回数を決定するものである。
ここで、100%スペクトルデータは、取得した直前の測光値データを直後の測光値データで順次割り算することにより求めることができる(所定個数の最後の測光値データのみ最初の測光値データで割り算する)。また、測定波長範囲における各測定ポイントの個々の標準偏差値(SD値)は各測定ポイントにおける値の"ふらつき"具合を示すものである。
また、平均標準偏差値(優良SD値)とは、全測定波長範囲における各測定ポイントの個々のSD値を小さいものから大きいものまで順に並べた場合に、小さいほうから数えて上位、たとえば20%以内にあるSD値の平均を求めたものである。この優良SD値で各測定ポイントにおける個々のSD値を除算した値(SD値/優良SD値)にもとづいて、予め設定した基準で各測定ポイントに積算回数を割り振る。
Further, the spectrum measuring apparatus according to the present invention described in
1) means for acquiring a predetermined number of photometric value data at each measurement point in the measurement wavelength range and converting it into a predetermined number of 100% spectral data before starting spectrum measurement on the sample;
2) means for obtaining a standard deviation value of a predetermined number of 100% spectrum data at each measurement point;
3) Means for obtaining an average standard deviation value of a predetermined number of standard deviation values falling within a preset range among standard deviation values at each measurement point in the measurement wavelength range;
4) means for dividing the individual standard deviation values at each measurement point by the average standard deviation value;
And the number of times the photometric value data is integrated at each measurement point is determined based on the individual values obtained by the dividing means.
Here, the 100% spectral data can be obtained by sequentially dividing the acquired photometric value data immediately before by the immediately subsequent photometric value data (only a predetermined number of the last photometric value data is divided by the first photometric value data. ). In addition, each standard deviation value (SD value) at each measurement point in the measurement wavelength range indicates the “fluctuation” of the value at each measurement point.
In addition, the average standard deviation value (excellent SD value) means that when the individual SD values at the respective measurement points in the entire measurement wavelength range are arranged in order from the smallest to the largest, the higher one is counted from the smallest, for example, 20%. The average of SD values within the range is obtained. Based on a value (SD value / excellent SD value) obtained by dividing each SD value at each measurement point by this excellent SD value, the number of integrations is assigned to each measurement point based on a preset reference.
本発明のスペクトル測定装置によれば、試料に対するスペクトル測定開始前に、各測定ポイントにおける測光値データの最適な積算回数を決定する構成であるので、スペクトル測定時に、感度の弱い(ふらつきの大きい)測定ポイントだけを集中して積算回数を多くし、紫外・可視領域から近赤外領域の測定波長範囲にわたり、光源や光検出器などの切り替えにともなう大きなノイズが突出することがなくなり、全体でノイズの揃ったきれいなスペクトルを得ることができる。
また、感度のよい他の測定ポイントでは積算回数を少なくして波長走査の速度をあげてスペクトル測定にかかる時間を最小限にできるため、最小の時間で最良のスペクトルを得ることができる。
According to the spectrum measuring apparatus of the present invention, since the optimum number of times of photometric value data integration at each measurement point is determined before the spectrum measurement on the sample is started, the sensitivity is weak (large fluctuation) at the time of spectrum measurement. The number of integrations is increased by concentrating only the measurement points, and there is no longer any significant noise that occurs when the light source or photodetector is switched over the measurement wavelength range from the ultraviolet / visible region to the near infrared region. It is possible to obtain a clean spectrum with the same number.
Further, at other measurement points with high sensitivity, the number of integrations can be reduced to increase the wavelength scanning speed and the time required for spectrum measurement can be minimized, so that the best spectrum can be obtained in the minimum time.
さらに、本発明のスペクトル測定によれば、積算回数を決定するために取得される測光値データは生の値であり、たとえばスペクトル測定後にスムージングなどのデータ処理、すなわち人工的処理が加えられたデータに比べて本発明によるスペクトル測定の信頼性は高いものとなる。 Further, according to the spectrum measurement of the present invention, the photometric value data acquired for determining the number of integrations is a raw value, for example, data obtained by applying data processing such as smoothing after the spectrum measurement, that is, artificial processing. Compared to the above, the reliability of the spectrum measurement according to the present invention is high.
以下、図を用いて、本発明のスペクトル測定装置の実施形態の一例を説明する。
図1は、本発明の一実施例であるスペクトル測定装置の全体構成を示す概略構成図であり、以下、光源として重水素ランプとハロゲンランプを使用して紫外・可視領域から近赤外領域にわたる広い測定波長範囲のスペクトル測定を行う紫外・可視・近赤外分光光度計について説明する。
Hereinafter, an example of an embodiment of a spectrum measuring apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of a spectrum measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a deuterium lamp and a halogen lamp are used as a light source and range from the ultraviolet / visible region to the near infrared region. An ultraviolet, visible, and near-infrared spectrophotometer that performs spectrum measurement in a wide measurement wavelength range will be described.
図1において、測定部1には、光源として紫外領域において連続スペクトルを有する重水素ランプ2、可視領域および近赤外領域に連続スペクトルを有するハロゲンランプ3、これら重水素ランプ2、ハロゲンランプ3の光源切り替えミラー4が配置されている。光源切り替えミラー4はモータを含むミラー駆動部(図示せず)により紙面に垂直な軸を中心として矢印R方向(光源切り替えミラー4の回動方向)に回動させることができ、反射方向を切り替える。重水素ランプ2およびハロゲンランプ3は、通常、波長310nm付近において切り替えられる。
光源切り替えミラー4により重水素ランプ2およびハロゲンランプ3のうち、いずれか一方からの光が選択的に反射・集光されて、たとえば反射型の回折格子などの分光器5に導かれる。
上記重水素ランプ2またはハロゲンランプ3から発せられる光は幅広い連続スペクトル(多数の波長)を含むものであり、分光器5の回折格子により測定に用いられる1つの波長が選択されて単色光として取り出される。分光器5で取り出された単色光は試料室6に配置された試料セル7に照射され、試料セル7を透過した光が光検出器8で検出される。
In FIG. 1, a
Light from either the
The light emitted from the
スペクトル測定では、回折格子などの分光器5が駆動手段(図示せず)によって一定の速度で駆動され、測定波長範囲において予め設定した測定間隔、たとえば1nmの測定間隔で波長走査が行われ、1nmごとの各測定ポイントにおいてスペクトルが測定される。
スペクトル測定においては、通常、測定波長範囲の各測定ポイントにおいてサンプリングされる測光値データに対し平等に所定回数の積算がかけられるが、本発明では、後述するように各測定ポイントに対して最適な積算回数が割り振られる。
In spectrum measurement, a
In spectrum measurement, the photometric value data sampled at each measurement point in the measurement wavelength range is normally multiplied a predetermined number of times equally. In the present invention, as described later, an optimum value is obtained for each measurement point. Total number of times is allocated.
また、光検出器8は、紫外・可視領域から近赤外領域にわたる広い測定波長範囲のスペクトル測定を行うため、複数種の光検出器、たとえば光電子増倍管(PMT)、PbS(硫化鉛)検出器およびInGaAs検出器を所定の波長で切り替えて使用する。光検出器8の切り替え波長は、光検出器8の特性にもよるが、たとえばPMT検出器とPbS検出器は800nmから900nmの間(たとえば870nm)、PbS検出器とInGaAs検出器は1650nmで切り替えられる。 The photodetector 8 performs spectrum measurement in a wide measurement wavelength range from the ultraviolet / visible region to the near-infrared region, so that a plurality of types of photodetectors such as a photomultiplier tube (PMT) and PbS (lead sulfide) are used. The detector and the InGaAs detector are switched at a predetermined wavelength and used. The switching wavelength of the photodetector 8 depends on the characteristics of the photodetector 8, for example, the PMT detector and the PbS detector are switched between 800 nm and 900 nm (for example, 870 nm), and the PbS detector and the InGaAs detector are switched at 1650 nm. It is done.
制御処理部10は、信号処理部11、制御部12、記憶部13を含んでおり、光検出器8による測光値データは信号処理部11に入力される。信号処理部11は測光値データを処理して、たとえば透過率や吸光度を算出するための各種演算処理を実行する。
制御部12には、分析者がスペクトル測定に関連する各種パラメータの設定や各種測定および処理の指示を行うための操作部20と、操作のための情報や測定結果のスペクトルを表示する表示部30が接続されている。また、制御部12は、信号処理部11や、測定部1の光源切り替えミラー4の切り替え、分光器5の波長走査、光検出器8の切り替え、測光値データを一時的に記憶する記憶部13などの動作を制御する。
制御処理部10は、通常、汎用のパーソナルコンピュータ(図示せず)を中心に構成され、パーソナルコンピュータに所定の制御プログラムを搭載することにより各種の制御、信号処理が実行される。
The
The
The
次に、表1を参照して本発明の一実施例のスペクトル測定装置における積算回数決定のための演算手段について説明する。
表1に示すとおり、説明の便宜上、測定波長範囲を200nm〜1000nmとし、測定間隔は1nm、遅い速度の波長走査、たとえば10回(No.1〜No.10)の積算回数で情報収集のためのベースライン補正を行う場合を例にとって説明する。
このようなベースライン補正は、スペクトル測定開始前に行う。すなわち透過率測定の場合には試料室6の試料セル7に試料が入っていない状態、または反射率測定の場合には基準板を配置した状態で波長走査を行ってベースライン補正を実施する。
As shown in Table 1, for convenience of explanation, the measurement wavelength range is 200 nm to 1000 nm, the measurement interval is 1 nm, and the wavelength scan is performed at a slow speed, for example, 10 times (No. 1 to No. 10). An example of performing baseline correction will be described.
Such baseline correction is performed before the start of spectrum measurement. That is, in the case of transmittance measurement, wavelength correction is performed by performing wavelength scanning with no sample in the
1)200nm、201nm、203nmと順次1000nmまでの測定波長範囲において各測定ポイントでそれぞれ10個の測光値データを光検出器8により取得し、たとえば200nmの測定ポイントで取得した10個の測光値データについて、1番目の測光値データ/2番目の測光値データ、2番目の測光値データ/3番目の測光値データ、3番目の測光値データ/4番目の測光値データ...10番目の測光値データ/1番目の測光値データのように、順次取得した直前の測光値データを直後の測光値データで割り算して(10個目の最後の測光値データのみ1番目の測光値データで割り算する)、10本の100%スペクトルデータ(100.15nm、98.86、99.37...100.48)に変換して、各測定ポイントでのノイズの大きさを調べる。この操作を「学習ベースライン補正」という。すなわち、学習ベースライン補正は情報収集のためのものである。 1) Ten photometric value data are acquired by the photodetector 8 at each measurement point in the measurement wavelength range of 200 nm, 201 nm, 203 nm and sequentially up to 1000 nm, for example, ten photometric value data acquired at a measurement point of 200 nm, for example. 1st photometric value data / 2nd photometric value data 2nd photometric value data / 3rd photometric value data 3rd photometric value data / 4th photometric value data 10th photometric value Like the value data / first photometric value data, the previously acquired photometric value data is divided by the next photometric value data (only the 10th last photometric value data is divided by the first photometric value data. Converted into 10 pieces of 100% spectral data (100.15 nm, 98.86, 99.37... 100.48), and noise at each measurement point. Examine the size. This operation is called “learning baseline correction”. That is, the learning baseline correction is for information collection.
2)たとえば表1では測定ポイント200nmにおいて、10本の100%スペクトルデータが得られているので、200nmの測定ポイントにおける100%スペクトルデータの値の"ふらつき"具合を、測定ポイント200nmにおける標準偏差値(SD値)として求める。したがって、200nm〜1000nmの測定波長範囲において801個のSD値が求まるが、801個のSD値は各測定ポイントにおける波長エネルギーや光検出器8の感度が相違するため、個々の801個のSD値を平等に比較し、これら801個のSD値にもとづいて各測定ポイントにおける積算回数を決定するのは精度に欠ける。そこで本実施例では、以下の基準で積算回数を決定し各測定ポイントに割り振る。 2) For example, in Table 1, since 10 100% spectrum data are obtained at a measurement point of 200 nm, the standard deviation value at the measurement point of 200 nm is defined as the “fluctuation” of the value of the 100% spectrum data at the measurement point of 200 nm. Calculated as (SD value). Therefore, 801 SD values are obtained in the measurement wavelength range of 200 nm to 1000 nm. Since the 801 SD values are different in wavelength energy and sensitivity of the photodetector 8 at each measurement point, each 801 SD value is different. It is not accurate to determine the number of integrations at each measurement point based on these 801 SD values. Therefore, in this embodiment, the number of integration is determined according to the following criteria and assigned to each measurement point.
3)801個のSD値を小さいものから大きいものまで順番に並べた場合に、小さいほうから数えて所定の範囲、たとえば上位20%以内にあるSD値の平均を求める。この平均のSD値を「優良SD値」という。 3) When 801 SD values are arranged in order from the smallest to the largest, the average of the SD values within a predetermined range, for example, the upper 20%, is calculated from the smallest. This average SD value is referred to as “excellent SD value”.
4)学習ベースライン補正の測定波長範囲における各測定ポイントの801個のSD値を優良SD値で除算(SD値/優良SD値)した値を求め、以下の基準で各測定ポイントに対して積算回数を割り振り、記憶部13に記憶する。
(SD値/優良SD値)が0〜2未満...積算回数1回(1回の測光値データを使用)
(SD値/優良SD値)が2〜4未満...積算回数10回
(SD値/優良SD値)が4〜6未満...積算回数25回
(SD値/優良SD値)が6以上...積算回数50回
4) A value obtained by dividing the 801 SD values of each measurement point in the measurement wavelength range of the learning baseline correction by the excellent SD value (SD value / excellent SD value) is obtained and integrated with respect to each measurement point according to the following criteria. The number of times is allocated and stored in the
(SD value / excellent SD value) is less than 0 to 2 ... number of integrations once (uses one photometric value data)
(SD value / excellent SD value) is less than 2 to 4 ... 10 times of integration (SD value / excellent SD value) is less than 4 to 6 ... 25 times of integration (SD value / excellent SD value) is 6 More than 50 times
上記基準にもとづき割り振られる各測定ポイントにおける積算回数の根拠について説明する。
ノイズの大きさはSD値の大きさにほぼ等しいと考えられ、積算回数n回のルート1/nで小さくなることが知られている。このルート1/nにもとづいて上記積算回数を決定したものである。
すなわち、「(SD値/優良SD値)が2〜4未満...積算回数10回」のとき、(SD値/優良SD値)を約3とすると、積算回数10回ではルート1/10=約1/3であるから試料の測定時には(SD値/優良SD値)の大きさをほぼ1にすることができる。すなわち、ノイズを小さくすることができる。他の積算回数の場合も同様である。
このような積算回数でスペクトル測定した場合、図3(A)に示すとおり、紫外・可視領域から近赤外領域にわたる広い測定波長範囲でノイズの大きさをほぼ同じに揃えることができる。
The basis for the number of integrations at each measurement point allocated based on the above criteria will be described.
The magnitude of the noise is considered to be substantially equal to the magnitude of the SD value, and it is known that the noise becomes smaller in the
That is, when “(SD value / excellent SD value) is less than 2 to 4 ... the number of integrations is 10 times”, if (SD value / excellent SD value) is about 3, the
When spectrum measurement is performed with such integration times, as shown in FIG. 3A, the magnitude of noise can be made substantially the same in a wide measurement wavelength range from the ultraviolet / visible region to the near infrared region.
スペクトル測定開始前に、上記基準にもとづく積算回数に従って全測定波長範囲における各測定ポイントで測光値データを積算してベースライン補正を行う。すなわち、各測定ポイントで平等に積算を行うのではなく、感度の弱い測定ポイントだけを集中的に積算回数を増やして、100%スペクトルデータのベースライン補正を実行する。これを「標準ベースライン補正」という。
これら一連の信号処理・演算は制御処理部10において実行される。
Prior to the start of spectrum measurement, the baseline correction is performed by integrating the photometric value data at each measurement point in the entire measurement wavelength range according to the number of integrations based on the reference. That is, instead of performing the integration evenly at each measurement point, the baseline correction of 100% spectrum data is executed by intensively increasing the number of integrations of only the measurement points with low sensitivity. This is called “standard baseline correction”.
The series of signal processing / calculation is executed in the
次に、本発明の一実施例のスペクトル測定装置の動作を図2のフローチャートを用いて説明する。
試料室6に配置した試料セル7の試料に対するスペクトル測定を開始する前に、上記制御処理部10で学習ベースライン補正を行い、測定波長範囲における各測定ポイントにおいて感度のよい領域、悪い領域を特定し、各測定ポイントに最適な積算回数を割り振る(ステップS1)。
割り振られた積算回数に従って測定波長範囲における各測定ポイントにおいて標準ベースライン補正を行う(ステップS2)。
上記標準ベースライン補正後、分光器5を駆動して波長走査をしながら、標準ベースライン補正と同一の条件、すなわち各測定ポイントに割り振られた最適な積算回数に従って試料のスペクトル測定を開始する(ステップS3)。
測定波長範囲における各測定ポイントでのすべてのスペクトル測定を終えるまで以上の動作が繰り返し行われる(ステップS4)。
Next, the operation of the spectrum measuring apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
Before starting the spectrum measurement for the sample in the
The standard baseline correction is performed at each measurement point in the measurement wavelength range according to the allocated number of times (step S2).
After the standard baseline correction, the
The above operation is repeated until all spectrum measurements at each measurement point in the measurement wavelength range are completed (step S4).
1 測定部
2 重水素ランプ
3 ハロゲンランプ
4 光源切り替えミラー
5 分光器
6 試料室
7 試料セル
8 光検出器
10 制御処理部
11 信号処理部
12 制御部
13 記憶部
20 操作部
30 表示部
R 光源切り替えミラーの回動方向
DESCRIPTION OF
Claims (2)
1)前記試料に対するスペクトル測定開始前に、前記測定波長範囲における前記各測定ポイントにおいて積算する測光値データの最適な積算回数を決定する演算手段と、
2)前記演算手段により決定され前記各測定ポイントに割り振られた前記積算回数を記憶する記憶手段と、
を有し、前記各測定ポイントに割り振られた前記積算回数に従って前記各測定ポイントにおいて測光値データを積算し100%スペクトルデータに変換してベースライン補正を実行し、同一の前記積算回数で前記各測定ポイントにおいて前記試料に対するスペクトル測定を行うことを特徴とするスペクトル測定装置。 It has a light source, a spectroscope, a sample chamber where the sample is installed, a measurement unit including a photodetector, and a control processing unit, and scans the wavelength at a predetermined measurement interval in the measurement wavelength range from the ultraviolet / visible region to the near infrared region. However, the spectrum measurement device that performs spectrum measurement at each measurement point, the control processing unit,
1) a calculation means for determining an optimal number of times of photometric value data to be integrated at each measurement point in the measurement wavelength range before starting spectrum measurement for the sample;
2) storage means for storing the number of integrations determined by the calculation means and assigned to each measurement point;
And integrating the photometric value data at each measurement point according to the number of times assigned to each measurement point, converting it to 100% spectrum data, and performing baseline correction, A spectrum measuring apparatus that performs spectrum measurement on the sample at a measurement point.
1)前記試料に対するスペクトル測定開始前に、前記測定波長範囲における前記各測定ポイントにおいて所定個数の測光値データを取得して所定本数の100%スペクトルデータに変換する手段と、
2)前記各測定ポイントにおける前記所定本数の100%スペクトルデータの標準偏差値を求める手段と、
3)前記測定波長範囲における前記各測定ポイントの前記標準偏差値のうち予め設定した範囲内に入る所定個数の前記標準偏差値の平均標準偏差値を求める手段と、
4)前記各測定ポイントにおける個々の前記標準偏差値を前記平均標準偏差値で除算する手段と、
からなり、前記除算手段で求めた個々の値にもとづいて前記各測定ポイントにおける測光値データの前記積算回数を決定することを特徴とするスペクトル測定装置。 The spectrum measuring apparatus according to claim 1, wherein the calculation means for determining the number of times of integration of photometric value data at each measurement point is
1) means for obtaining a predetermined number of photometric value data at each measurement point in the measurement wavelength range and converting it into a predetermined number of 100% spectral data before starting spectrum measurement on the sample;
2) means for obtaining a standard deviation value of the predetermined number of 100% spectrum data at each measurement point;
3) Means for obtaining an average standard deviation value of a predetermined number of the standard deviation values falling within a preset range among the standard deviation values of the measurement points in the measurement wavelength range;
4) means for dividing the individual standard deviation value at each measurement point by the mean standard deviation value;
And measuring the number of integrations of photometric value data at each measurement point based on the individual values obtained by the dividing means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013033213A JP2014163741A (en) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | Spectrum measuring device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109946238A (en) * | 2019-01-28 | 2019-06-28 | 广东医科大学 | A kind of weak measurement detection method of chiral molecules purity and its device |
-
2013
- 2013-02-22 JP JP2013033213A patent/JP2014163741A/en active Pending
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CN109946238A (en) * | 2019-01-28 | 2019-06-28 | 广东医科大学 | A kind of weak measurement detection method of chiral molecules purity and its device |
CN109946238B (en) * | 2019-01-28 | 2021-08-24 | 广东医科大学 | Method and device for measuring and detecting chiral molecule purity |
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