JP2021009084A - Spectral analysis method and spectral analysis device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、分光分析方法及び分光分析装置に関する。 The present disclosure relates to spectroscopic analysis methods and spectroscopic analyzers.
分析対象の液体中に測定プローブを浸漬して、分析対象の液体における成分濃度を測定できる分光分析装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 A spectroscopic analyzer capable of measuring the component concentration in the liquid to be analyzed by immersing the measurement probe in the liquid to be analyzed is known (see, for example, Patent Document 1).
例えば上述した特許文献1に記載された分光分析装置において、測定プローブをプラントの配管等の内部に挿入した状態で設置しておけば、配管等の内部の液体に含まれる測定対象成分の濃度を連続的に測定できる。
例えば上述した特許文献1に記載された分光分析装置において、測定プローブで分析対象の液体が接触する部位のうち、分光分析装置の光源からの光が透過する部位が分析対象の液体によって汚れてしまうと、正しい濃度を測定できなくなってしまう。そのため、該部位が汚れてしまった場合には、該部位の汚れを除去する等、測定プローブのメンテナンスを行う必要がある。
しかし、測定プローブの設置場所が離れているなどの距離的な理由や、測定プローブの設置場所が狭いなどのアクセス性の理由、周囲の温度などの作業環境上の理由、液体の性状に由来する理由など、測定プローブを配管等から取り外すことが容易ではない理由が存在する場合、測定プローブのメンテナンスを頻繁に行うことが難しい。
For example, in the spectroscopic analyzer described in
For example, in the spectroscopic analyzer described in
However, it is derived from distance reasons such as the installation location of the measurement probe being far away, accessibility reasons such as the installation location of the measurement probe being narrow, work environment reasons such as ambient temperature, and the properties of the liquid. When there is a reason such as a reason that it is not easy to remove the measurement probe from the pipe or the like, it is difficult to perform maintenance of the measurement probe frequently.
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、測定プローブのメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい濃度を測定できる分光分析方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to provide a spectroscopic analysis method capable of measuring a correct concentration even when it is difficult to frequently maintain a measuring probe.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る分光分析方法は、
分析対象の液体を通過する光の光路長が第1光路長であるときに前記液体を通過した光の強度を計測する第1計測工程と、
前記光路長が前記第1光路長とは異なる第2光路長であるときに前記液体を通過した光の強度を計測する第2計測工程と、
前記第1計測工程で計測した前記強度に基づいて、前記光路長が前記第1光路長であるときの第1吸光度を算出する第1吸光度算出工程と、
前記第2計測工程で計測した前記強度に基づいて、前記光路長が前記第2光路長であるときの第2吸光度を算出する第2吸光度算出工程と、
前記第1吸光度算出工程で算出した前記第1吸光度と前記第2吸光度算出工程で算出した前記第2吸光度とに基づいて、前記液体における分析対象の成分の濃度を算出する濃度算出工程と、
を備える。
(1) The spectroscopic analysis method according to at least one embodiment of the present invention
The first measurement step of measuring the intensity of the light passing through the liquid when the optical path length of the light passing through the liquid to be analyzed is the first optical path length, and
A second measurement step of measuring the intensity of light passing through the liquid when the optical path length is a second optical path length different from the first optical path length.
A first absorbance calculation step of calculating the first absorbance when the optical path length is the first optical path length based on the intensity measured in the first measurement step.
A second absorbance calculation step of calculating the second absorbance when the optical path length is the second optical path length based on the intensity measured in the second measurement step.
A concentration calculation step of calculating the concentration of the component to be analyzed in the liquid based on the first absorbance calculated in the first absorbance calculation step and the second absorbance calculated in the second absorbance calculation step.
To be equipped.
吸光特性を有する溶液成分の濃度は、次の式(f1)に示すランベルト・ベールの法則に従って定量することができる。式(f1)より、吸光度(A)はモル吸光係数(e)、成分濃度(c)、光路長(l)から求めることができ、モル吸光係数e、光路長lが既知であれば、吸光度Aを計測することで成分濃度cを求めることができる。
A=−log(I/I0)
=e×c×l ・・・(f1)
ここで、I0は入射光、すなわち例えば分光分析装置において光源からの光を照射する照射部から照射された光の強度である。Iは透過光、すなわち分析対象の液体を透過して例えば分光分析装置における受光部で受光した光の強度である。なお、ここでは、説明を簡略化するため、分光分析装置の照射部における光源から分析対象の液体に到達するまでの導光経路における光の減衰、及び、分析対象の液体を透過した光が分光分析装置の受光部に到達するまでの導光経路における光の減衰については無視する。
吸光度Aは無次元の値である。モル吸光係数eの単位は[mol/L/m]である。成分濃度cの単位は[mol/L]である。光路長lの単位は[m]である。
The concentration of the solution component having the absorption property can be quantified according to Lambert-Beer's law shown in the following formula (f1). From the formula (f1), the absorbance (A) can be obtained from the molar extinction coefficient (e), the component concentration (c), and the optical path length (l). If the molar extinction coefficient e and the optical path length l are known, the absorbance The component concentration c can be obtained by measuring A.
A = -log (I / I 0 )
= E × c × l ・ ・ ・ (f1)
Here, I 0 is the incident light, that is, the intensity of the light emitted from the irradiation unit that irradiates the light from the light source in, for example, a spectroscopic analyzer. I is the intensity of transmitted light, that is, light transmitted through the liquid to be analyzed and received by, for example, a light receiving unit in a spectroscopic analyzer. Here, in order to simplify the explanation, the attenuation of light in the light guide path from the light source in the irradiation section of the spectroscopic analyzer to the liquid to be analyzed, and the light transmitted through the liquid to be analyzed are separated. Ignore the attenuation of light in the light guide path until it reaches the light receiving part of the analyzer.
Absorbance A is a dimensionless value. The unit of the molar extinction coefficient e is [mol / L / m]. The unit of the component concentration c is [mol / L]. The unit of the optical path length l is [m].
ここで、仮に照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着している場合、汚れによっても光が吸収されるため、吸光度(A’)は、汚れによる吸光度の増分(β)を加えて式(f2)で表される。
A’=e×c×l+β ・・・(f2)
Here, if dirt is attached to the light transmitting portion irradiated from the irradiation unit, the light is also absorbed by the dirt, so that the absorbance (A') is obtained by adding an increment (β) of the absorbance due to the dirt. It is expressed by the equation (f2).
A'= e × c × l + β ・ ・ ・ (f2)
光の透過部分に汚れが付着していない場合、照射部から照射された光の強度(入射光の強度I0)、受光部で受光した光の強度(透過光の強度I)、モル吸光係数e、及び光路長lから式(f1)に基づいて成分濃度cを求めることができる。
しかし、光の透過部分に汚れが付着している場合、算出される吸光度A’には汚れによる吸光度βが含まれているため、1つの方程式に対し未知数が2つ(β及びc)となるため、このままでは成分濃度cが求められない。
When there is no dirt on the light transmitting part, the intensity of the light emitted from the irradiation part (incident light intensity I 0 ), the intensity of the light received by the light receiving part (transmitted light intensity I), and the molar extinction coefficient The component concentration c can be obtained from e and the optical path length l based on the formula (f1).
However, when dirt is attached to the light transmitting portion, the calculated absorbance A'contains the absorbance β due to the dirt, so that there are two unknowns (β and c) for one equation. Therefore, the component concentration c cannot be obtained as it is.
そこで、光路長lを変化させて吸光度Aを計測することで、2つの方程式が得られれば、この2つの方程式を連立することで成分濃度cを求めることができるとともに、汚れによる吸光度の増分βも求めることができる。
式(f1)より、モル吸光係数e、及び成分濃度cが一定の場合、光路長lを長くすると、光路長lに比例して吸光度Aも増大する。光路長lをa倍とした場合の吸光度(A’’)は次の式(f3)で表される。
A’’=a×e×c×l+β ・・・(f3)
Therefore, if two equations are obtained by measuring the absorbance A by changing the optical path length l, the component concentration c can be obtained by combining these two equations, and the absorbance increment β due to dirt can be obtained. Can also be asked.
From the formula (f1), when the molar extinction coefficient e and the component concentration c are constant, when the optical path length l is lengthened, the absorbance A also increases in proportion to the optical path length l. The absorbance (A ″) when the optical path length l is multiplied by a is expressed by the following equation (f3).
A'' = a × e × c × l + β ・ ・ ・ (f3)
上記(1)の方法によれば、第1光路長と、第1光路長とは異なる第2光路長とで光の強度Iをそれぞれ計測することができるので、第1光路長における第1吸光度A1と、第2光路長における第2吸光度A2とを求めることができる。ここで、光路長lの変化倍数a、及び、光路長lが予め設定された値であり、モル吸光係数eは物性値のため既知であることから、未知数は、成分濃度cと汚れによる吸光度の増分βの2つである。未知数2つに対して、光路長lを変更して得られる方程式が2つであるので、式(f2)及び式(f3)に基づいて、次式(f4)によって成分濃度cを求めることができ、次式(f5)によって汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。
c=(A2−A1)/{e×l×(a−1)} ・・・(f4)
β=(a×A1−A2)/(a−1) ・・・(f5)
According to the method (1) above, the light intensity I can be measured at the first optical path length and the second optical path length different from the first optical path length, respectively, so that the first absorbance at the first optical path length can be measured. A1 and the second absorbance A2 at the second optical path length can be obtained. Here, since the change multiple a of the optical path length l and the optical path length l are preset values and the molar extinction coefficient e is known because of the physical property value, the unknowns are the component concentration c and the absorbance due to dirt. There are two increments of β. Since there are two equations obtained by changing the optical path length l for two unknowns, the component concentration c can be obtained by the following equation (f4) based on the equations (f2) and (f3). Then, the increment β of the absorbance due to dirt can be obtained by the following equation (f5).
c = (A2-A1) / {e × l × (a-1)} ・ ・ ・ (f4)
β = (a × A1-A2) / (a-1) ... (f5)
このように、上記(1)の方法によれば、例えば分光分析装置において照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着した場合であっても、成分濃度cを求めることができる。したがって、上記(1)の方法によれば、例えば分光分析装置において分析対象の液体が流通可能な液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい成分濃度cを測定できる。 As described above, according to the method (1) above, the component concentration c can be obtained even when dirt adheres to the light transmitting portion irradiated from the irradiation unit, for example, in the spectroscopic analyzer. Therefore, according to the method (1) above, the correct component concentration c can be measured even when it is difficult to frequently perform maintenance of the liquid distribution section where the liquid to be analyzed can be distributed in the spectroscopic analyzer, for example. ..
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の方法において、前記濃度算出工程は、分析対象の液体が満たされていて前記光を通過させる液体流通部への前記光の入射と前記液体流通部からの光の出射との繰り返し回数をパラメータとして含む算出式に基づいて、前記濃度を算出する。 (2) In some embodiments, in the method of (1) above, the concentration calculation step involves incident of the light on a liquid distribution section filled with the liquid to be analyzed and passing the light through, and the liquid. The density is calculated based on a calculation formula that includes the number of repetitions of light emission from the distribution unit as a parameter.
例えば、上述した式(f2)によって光路長が第1光路長となるときの吸光度を算出し、上述した式(f3)によって光路長が第2光路長となるときの吸光度を算出する場合を考える。
さらにこの場合において、例えば、光路長が第1光路長となるときと第2光路長となるときで、例えば分光分析装置において上記液体流通部に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合について、以下、説明する。
そのような場合には、光路長が第1光路長となるときと第2光路長となるときとで、液体流通部への光の入射と液体流通部からの光の出射との繰り返し回数が異なるため、上述した式(f2)における汚れによる吸光度の増分の項と上述した式(f3)における汚れによる吸光度の増分の項とでは、値が異なる。
そこで、例えば上記繰り返し回数をnとし、この繰り返し回数nを式(f2)及び式(f3)における吸光度の増分の項にパラメータとして加えることで、繰り返し回数nの相違による吸光度の増分の違いを算出式に反映できる。
For example, consider a case where the absorbance when the optical path length becomes the first optical path length is calculated by the above-mentioned formula (f2), and the absorbance when the optical path length becomes the second optical path length is calculated by the above-mentioned formula (f3). ..
Further, in this case, for example, when the optical path length becomes the first optical path length and the second optical path length, for example, when the number of times light is incident and reflected on the liquid flow portion in the spectroscopic analyzer is different. , Will be described below.
In such a case, when the optical path length becomes the first optical path length and when it becomes the second optical path length, the number of repetitions of the light incident on the liquid flow section and the light emission from the liquid flow section is repeated. Because they are different, the values are different between the term of the increase in absorbance due to dirt in the above formula (f2) and the term of the term of increase in absorbance due to dirt in the above formula (f3).
Therefore, for example, the number of repetitions is set to n, and the number of repetitions n is added as a parameter to the term of the increment of absorbance in the equations (f2) and (f3) to calculate the difference in the increase in absorbance due to the difference in the number of repetitions n. It can be reflected in the formula.
具体的には、光路長が第1光路長となるときの繰り返し回数nをn1とし、光路長が第2光路長となるときの繰り返し回数nをn2とした時に、上記式(f2)を次式(f6)で置き換えることができ、上記式(f3)を次式(f7)で置き換えることができる。
なお、次式(f6)及び次式(f7)において、β’は、繰り返し回数nの1回当たりの汚れによる吸光度の増分である。
A’=e×c×l+n1×β’ ・・・(f6)
A’’=a×e×c×l+n2×β’ ・・・(f7)
Specifically, when the number of repetitions n when the optical path length becomes the first optical path length is n1, and the number of repetitions n when the optical path length becomes the second optical path length is n2, the above equation (f2) is expressed as follows. It can be replaced by the equation (f6), and the above equation (f3) can be replaced by the following equation (f7).
In the following equations (f6) and (f7), β'is an increment of the absorbance due to fouling per repetition number n.
A'= e × c × l + n1 × β'・ ・ ・ (f6)
A'' = a × e × c × l + n2 × β'・ ・ ・ (f7)
ここで、上述したように光路長lの変化倍数a、及び、光路長lが予め設定された値であり、モル吸光係数eは物性値のため既知である。そして、分光分析装置の装置構成から繰り返し回数n1、n2も把握できることから、未知数は、成分濃度cと汚れによる吸光度の増分βの2つである。未知数2つに対して、光路長lを変更して得られる方程式が2つであるので、式(f6)及び式(f7)に基づいて、次式(f8)によって成分濃度cを求めることができ、次式(f9)によって繰り返し回数nの1回当たりの汚れによる吸光度の増分β’を求めることができる。
c={(n2/n1)×A1−A2}/[{(n2/n1)−a}×e×l]
・・・(f8)
β=(A2−a×A1)/(n2−n1×a) ・・・(f9)
Here, as described above, the change multiple a of the optical path length l and the optical path length l are preset values, and the molar extinction coefficient e is known because of its physical property value. Since the number of repetitions n1 and n2 can also be grasped from the device configuration of the spectroscopic analyzer, the unknowns are the component concentration c and the increment β of the absorbance due to dirt. Since there are two equations obtained by changing the optical path length l for two unknowns, the component concentration c can be obtained by the following equation (f8) based on the equations (f6) and (f7). Then, the increment β'of the absorbance due to the stain per repetition n can be obtained by the following equation (f9).
c = {(n2 / n1) x A1-A2} / [{(n2 / n1) -a} x e x l]
... (f8)
β = (A2-a × A1) / (n2-n1 × a) ・ ・ ・ (f9)
このように、上記(2)の方法によれば、光路長が第1光路長となるときと第2光路長となるときで、上記液体流通部に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合であっても成分濃度c、及び、上述した汚れによる吸光度の増分β’を求めることができる。 As described above, according to the method (2), the number of times the light is incident and reflected on the liquid flow portion differs depending on whether the optical path length is the first optical path length or the second optical path length. Even in this case, the component concentration c and the increment β'of the absorbance due to the above-mentioned stain can be obtained.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)の方法において、前記濃度算出工程は、前記光路長が前記第1光路長であるときに前記液体に接触する光学部材の汚れによる吸光度と、前記光路長が前記第2光路長であるときに前記光学部材の汚れによる吸光度との比を考慮した算出式に基づいて、前記濃度を算出する。 (3) In some embodiments, in the method (1) above, the concentration calculation step includes the absorbance of the optical member in contact with the liquid when the optical path length is the first optical path length, and the absorbance due to dirt on the optical member. When the optical path length is the second optical path length, the concentration is calculated based on a calculation formula that takes into consideration the ratio to the absorbance of the optical member due to contamination.
例えば、上述した式(f2)によって光路長が第1光路長となるときの吸光度を算出し、上述した式(f3)によって光路長が第2光路長となるときの吸光度を算出する場合を考える。
例えば、光路長が第1光路長となるときと第2光路長となるときでは、光路が異なることがある。説明の便宜上、以下の説明では、光路長が第1光路長となるときの光路を第1光路と呼び、光路長が第2光路長となるときの光路を第2光路と呼ぶ。第1光路と第2光路とのように、光路が異なる場合、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なって、繰り返し回数nの1回当たりの汚れによる吸光度の増分β’も光路毎に異なることも考えられる。
そこで、例えば第1光路と第2光路とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数を予め求めておき、この係数を用いることで第1光路と第2光路とにおける汚れによる吸光度の差を算出式に反映できる。
For example, consider a case where the absorbance when the optical path length becomes the first optical path length is calculated by the above-mentioned formula (f2), and the absorbance when the optical path length becomes the second optical path length is calculated by the above-mentioned formula (f3). ..
For example, the optical path may be different when the optical path length is the first optical path length and when it is the second optical path length. For convenience of explanation, in the following description, the optical path when the optical path length becomes the first optical path length is referred to as a first optical path, and the optical path when the optical path length becomes the second optical path length is referred to as a second optical path. When the optical paths are different, such as the first optical path and the second optical path, the light transmission length and the light scattering behavior of the part where the dirt is attached are different for each optical path, and the increase in absorbance due to the dirt per repetition n is repeated. It is possible that β'also differs for each optical path.
Therefore, for example, a coefficient representing the difference in absorbance due to dirt between the first optical path and the second optical path is obtained in advance, and by using this coefficient, the difference in absorbance due to dirt between the first optical path and the second optical path can be used as a calculation formula. Can be reflected.
具体的には、上記式(f3)における吸光度の増分の項に第1光路と第2光路とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数γを乗じる。したがって、上記式(f2)を次式(f10)で置き換えることができ、上記式(f3)を次式(f11)で置き換えることができる。
なお、次式(f10)及び次式(f11)において、β’’は、第1光路における汚れによる吸光度の増分である。
A’=e×c×l+β’’ ・・・(f10)
A’’=a×e×c×l+γ×β’’ ・・・(f11)
Specifically, the term of the increase in absorbance in the above equation (f3) is multiplied by a coefficient γ representing the difference in absorbance due to dirt between the first optical path and the second optical path. Therefore, the above equation (f2) can be replaced by the following equation (f10), and the above equation (f3) can be replaced by the following equation (f11).
In the following equations (f10) and (f11), β ″ is an increment of absorbance due to contamination in the first optical path.
A'= e × c × l + β'' ・ ・ ・ (f10)
A'' = a × e × c × l + γ × β'' ・ ・ ・ (f11)
ここで、上述したように光路長lの変化倍数a、及び、光路長lが予め設定された値であり、モル吸光係数eは物性値のため既知である。そして、係数γも予め求められていることから、未知数は、成分濃度cと汚れによる吸光度の増分βの2つである。未知数2つに対して、光路長lを変更して得られる方程式が2つであるので、式(f10)及び式(f11)に基づいて、次式(f12)によって成分濃度cを求めることができ、次式(f13)によって第1光路における汚れによる吸光度の増分β’’を求めることができる。なお、第1光路における汚れによる吸光度の増分β’’に係数γを乗ずることで、第2光路における汚れによる吸光度の増分を求めることができる。
c=(A1−A2)/{(1−a)×e×l} ・・・(f12)
β’’=(A2−a×A1)/{γ×(1−a)} ・・・(f13)
Here, as described above, the change multiple a of the optical path length l and the optical path length l are preset values, and the molar extinction coefficient e is known because of its physical property value. Since the coefficient γ is also obtained in advance, there are two unknowns, the component concentration c and the increment β of the absorbance due to dirt. Since there are two equations obtained by changing the optical path length l for two unknowns, the component concentration c can be obtained by the following equation (f12) based on the equations (f10) and (f11). Then, the increment β'' of the absorbance due to the contamination in the first optical path can be obtained by the following equation (f13). By multiplying the increment β'' of the absorbance due to dirt in the first optical path by the coefficient γ, the increment of the absorbance due to dirt in the second optical path can be obtained.
c = (A1-A2) / {(1-a) × e × l} ... (f12)
β'' = (A2-a × A1) / {γ × (1-a)} ・ ・ ・ (f13)
このように、上記(3)の方法によれば、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なる場合であっても成分濃度c、第1光路における汚れによる吸光度の増分β’’及び、第2光路における汚れによる吸光度の増分γ×β’’を求めることができる。 As described above, according to the method (3) above, even if the light transmission length and the light scattering behavior of the portion where the dirt is attached are different for each optical path, the component concentration c and the absorbance due to the dirt in the first optical path are increased. β'' and the increment of absorbance due to dirt in the second optical path γ × β'' can be obtained.
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの方法において、前記第1吸光度算出工程で算出した前記第1吸光度と前記第2吸光度算出工程で算出した前記第2吸光度とに基づいて、前記液体に接触する光学部材の汚れ度合いを算出する汚れ度算出工程、をさらに備える。 (4) In some embodiments, in any of the methods (1) to (3), the first absorbance calculated in the first absorbance calculation step and the second absorbance calculated in the second absorbance calculation step. (2) A stain degree calculation step of calculating the stain degree of the optical member in contact with the liquid based on the absorbance is further provided.
上記(4)の方法によれば、例えば分光分析装置において照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着した場合には、汚れによる吸光度の増分を求めることができる。 According to the method (4) above, for example, when dirt adheres to the light transmitting portion irradiated from the irradiation unit in the spectroscopic analyzer, the increase in absorbance due to the dirt can be obtained.
(5)本発明の少なくとも一実施形態に係る分光分析装置は、
分析対象の液体が流通可能な液体流通部と、
前記液体流通部の外部から前記液体流通部を流通する前記液体に光源からの光を照射する照射部と、
前記照射部から照射されて前記液体を透過した光を反射する反射部と、
前記反射部で反射された光を前記液体流通部の外部で受光する受光部と、
を備え、
前記照射部は、前記光源からの光を反射して前記液体流通部に導く導光ミラーと、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する変更部とを有する。
(5) The spectroscopic analyzer according to at least one embodiment of the present invention is
The liquid distribution department where the liquid to be analyzed can be distributed,
An irradiation unit that irradiates the liquid flowing through the liquid distribution unit with light from a light source from the outside of the liquid distribution unit.
A reflecting unit that reflects light that is irradiated from the irradiation unit and transmitted through the liquid,
A light receiving unit that receives the light reflected by the reflecting unit outside the liquid flow unit, and a light receiving unit.
With
The irradiation unit includes a light guide mirror that reflects light from the light source and guides it to the liquid flow unit, and a change unit that changes at least one of the positions and angles of the light guide mirror.
上記(5)の構成によれば、導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更することで、分析対象の液体を通過する光の光路長lを変更できる。したがって、上記(5)の構成によれば、分析対象の液体を通過する光の光路長を変更して受光部が受光したそれぞれの光の強度Iを計測することができるので、光路長lの変更前の第1吸光度A1と、光路長lの変更後の第2吸光度A2とを求めることができる。ここで、光路長lの変化倍数a、光路長lが予め設定された値であり、モル吸光係数eは物性値のため既知であることから、未知数は、成分濃度cと汚れによる吸光度の増分βの2つである。未知数2つに対して、光路長lを変更して得られる方程式が2つであるので、上述した式(f2)及び式(f3)に基づいて、上述した式(f4)によって成分濃度cを求めることができ、上述した式(f5)によって汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。 According to the configuration of (5) above, the optical path length l of the light passing through the liquid to be analyzed can be changed by changing at least one of the position and the angle of the light guide mirror. Therefore, according to the configuration of (5) above, the optical path length I of each light received by the light receiving unit can be measured by changing the optical path length of the light passing through the liquid to be analyzed. The first absorbance A1 before the change and the second absorbance A2 after the change in the optical path length l can be obtained. Here, since the change multiple a of the optical path length l and the optical path length l are preset values and the molar extinction coefficient e is known because of the physical property value, the unknown is the increment of the absorbance due to the component concentration c and dirt. There are two β. Since there are two equations obtained by changing the optical path length l for two unknowns, the component concentration c is determined by the above equation (f4) based on the above equations (f2) and (f3). It can be obtained, and the incremental β of the absorbance due to contamination can be obtained by the above equation (f5).
このように、上記(5)の構成によれば、照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着した場合であっても、成分濃度cを求めることができる。また、上記(5)の構成によれば、照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着した場合には、汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。したがって、上記(5)の構成によれば、液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい成分濃度cを測定できる。 As described above, according to the configuration of (5) above, the component concentration c can be obtained even when the light transmitting portion irradiated from the irradiation portion is contaminated. Further, according to the configuration of (5) above, when dirt adheres to the light transmitting portion irradiated from the irradiation unit, the increment β of the absorbance due to the dirt can be obtained. Therefore, according to the configuration of (5) above, the correct component concentration c can be measured even when it is difficult to frequently perform maintenance of the liquid distribution section.
また、上記(5)の構成によれば、光源からの光を導光ミラーで反射して液体流通部に導くようにしているので、導光ミラー及び導光ミラーよりも光源側の光学部材を液体流通部から離すことができる。例えば後述するように分析対象の液体が放射性物質を含有する場合、導光ミラー及び導光ミラーよりも光源側の光学部材に例えば石英等の放射線の影響を受けやすい材料を用いている場合には、導光ミラー及び導光ミラーよりも光源側の光学部材を液体流通部から離すことで放射線の影響を受け難くすることができる。 Further, according to the configuration of (5) above, since the light from the light source is reflected by the light guide mirror and guided to the liquid flow portion, the optical member on the light source side of the light guide mirror and the light guide mirror can be used. It can be separated from the liquid flow section. For example, as will be described later, when the liquid to be analyzed contains a radioactive substance, when the light guide mirror and the optical member on the light source side of the light guide mirror are made of a material susceptible to radiation such as quartz, for example. By separating the light guide mirror and the optical member on the light source side of the light guide mirror from the liquid flow portion, it is possible to make it less susceptible to the influence of radiation.
(6)幾つかの実施形態では、上記(5)の構成において、
前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで前記受光部が受光したそれぞれの光の強度を計測する計測部と、
前記計測部で計測した前記強度と、前記照射部から照射される光の強度とに基づいて、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の第1吸光度と、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の第2吸光度とを算出する吸光度算出部と、
前記吸光度算出部が算出した前記第1吸光度と前記第2吸光度とに基づいて、前記液体における分析対象の成分の濃度を算出する濃度算出部と、
をさらに備える。
(6) In some embodiments, in the configuration of (5) above,
A measuring unit that measures the intensity of the light received by the light receiving unit before and after changing at least one of the positions or angles of the light guide mirror by the changing unit.
The first absorbance before changing at least one of the position or angle of the light guide mirror by the changing unit based on the intensity measured by the measuring unit and the intensity of light emitted from the irradiation unit. And the absorbance calculation unit that calculates the second absorbance after changing at least one of the position or angle of the light guide mirror by the change unit.
A concentration calculation unit that calculates the concentration of the component to be analyzed in the liquid based on the first absorbance and the second absorbance calculated by the absorbance calculation unit.
Further prepare.
上記(6)の構成によれば、分析対象の液体を通過する光の光路長を変更して受光部が受光したそれぞれの光の強度Iを上述した計測部で計測できる。上記(6)の構成によれば、光路長lの変更前の第1吸光度A1と、光路長lの変更後の第2吸光度A2とを上述した吸光度算出部で求めることができる。上記(6)の構成によれば、成分濃度cを上述した濃度算出部で求めることができる。 According to the configuration of (6) above, the optical path length of the light passing through the liquid to be analyzed can be changed, and the intensity I of each light received by the light receiving unit can be measured by the above-mentioned measuring unit. According to the configuration of (6) above, the first absorbance A1 before the change of the optical path length l and the second absorbance A2 after the change of the optical path length l can be obtained by the above-mentioned absorbance calculation unit. According to the configuration of (6) above, the component concentration c can be obtained by the concentration calculation unit described above.
(7)幾つかの実施形態では、上記(5)又は(6)の構成において、前記変更部は、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで前記反射部において前記光源からの光が照射される位置が変更されないように、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する。 (7) In some embodiments, in the configuration of (5) or (6) above, the changing portion reflects the reflection before and after changing at least one of the positions or angles of the light guide mirror. At least one of the position and the angle of the light guide mirror is changed so that the position where the light from the light source is irradiated is not changed in the unit.
例えば反射部の汚れ方が場所によって異なる場合、すなわち汚れ方にムラがある場合、反射部において光源からの光が照射される位置が変わると反射光の強度、すなわち受光部で受光する光の強度が変わってしまい、成分濃度cの算出精度が低下するおそれがある。
上記(7)の構成によれば、導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで反射部において光源からの光が照射される位置が変更されないので、反射部の汚れ方が場所によって異なる場合であっても、成分濃度cの算出精度の低下を抑制できる。
上記(7)の構成は、液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、反射部を頻繁に清掃できない場合に有効である。
For example, when the dirt on the reflecting part differs depending on the location, that is, when the dirting is uneven, the intensity of the reflected light, that is, the intensity of the light received by the light receiving part when the position where the light from the light source is irradiated in the reflecting part changes May change, and the calculation accuracy of the component concentration c may decrease.
According to the configuration of (7) above, the position where the light from the light source is irradiated in the reflecting portion is not changed before and after changing at least one of the position or the angle of the light guide mirror. Even if the degree of contamination differs depending on the location, it is possible to suppress a decrease in the calculation accuracy of the component concentration c.
The above configuration (7) is effective when it is difficult to frequently perform maintenance on the liquid distribution section and the reflective section cannot be frequently cleaned.
(8)幾つかの実施形態では、上記(5)乃至(7)の何れかの構成において、前記照射部は、前記光源からの光をコリメート光として、又は、前記反射部において集束する光として前記液体流通部を流通する前記液体に照射する。 (8) In some embodiments, in any of the configurations (5) to (7) above, the irradiation unit uses the light from the light source as collimated light or as light focused at the reflection unit. Irradiate the liquid flowing through the liquid distribution unit.
上記(8)の構成によれば、受光部で受光する光の強度の低下を抑制できるので、成分濃度cの算出精度の低下を抑制できる。 According to the configuration (8) above, it is possible to suppress a decrease in the intensity of the light received by the light receiving unit, so that it is possible to suppress a decrease in the calculation accuracy of the component concentration c.
(9)幾つかの実施形態では、上記(5)乃至(8)の何れかの構成において、前記液体は、放射性物質を含有する。 (9) In some embodiments, in any of the configurations (5) to (8) above, the liquid contains a radioactive substance.
分析対象の液体が放射性物質を含有する場合、作業員が被ばくする機会を低減することが望まれるので、液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい。
その点、上記(9)の構成によれば、上述した(5)の構成を有するので、分析対象の液体が放射性物質を含有する場合のように液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい濃度を測定できる。
When the liquid to be analyzed contains radioactive substances, it is desired to reduce the chances of workers being exposed to radiation, so it is difficult to frequently perform maintenance on the liquid distribution section.
In that respect, according to the configuration of (9) above, since it has the configuration of (5) described above, it is difficult to frequently perform maintenance of the liquid distribution section as in the case where the liquid to be analyzed contains a radioactive substance. Even in some cases, the correct concentration can be measured.
(10)幾つかの実施形態では、上記(9)の構成において、
前記液体流通部を有する筐体と、
前記筐体に形成された開口を覆って前記液体流通部の内部と外部とを仕切るとともに、前記照射部から照射された光、及び、前記反射部で反射された光を透過させる窓板と、
前記筐体と前記窓板との隙間をシールするシール部材と、
をさらに備える。
(10) In some embodiments, in the configuration of (9) above,
A housing having the liquid distribution unit and
A window plate that covers the opening formed in the housing to partition the inside and the outside of the liquid flow portion and transmits the light emitted from the irradiation portion and the light reflected by the reflection portion.
A sealing member that seals the gap between the housing and the window plate,
Further prepare.
上記(10)の構成によれば、窓板を介して照射部からの光を分析対象の液体に入射させることができ、窓板を介して液体を透過した光を受光部で受光できる。したがって、上記(10)の構成によれば、放射性物質を含有する液体が照射部や受光部に接触することを防止できる。 According to the configuration of (10) above, the light from the irradiation unit can be incidented on the liquid to be analyzed through the window plate, and the light transmitted through the liquid through the window plate can be received by the light receiving unit. Therefore, according to the configuration (10) above, it is possible to prevent the liquid containing the radioactive substance from coming into contact with the irradiation unit and the light receiving unit.
(11)幾つかの実施形態では、上記(10)の構成において、前記窓板は、酸化アルミニウム製である。 (11) In some embodiments, in the configuration of (10) above, the window plate is made of aluminum oxide.
例えば窓板が石英製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板が被ばくすると、窓板の透明度が比較的短期間で低下してしまう。しかし、窓板が酸化アルミニウム製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板が被ばくしても、窓板の透明度が低下し難い。
したがって、上記(11)の構成によれば、窓板の透明度が低下し難くなるので、窓板の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
For example, if the window plate is made of quartz, if the window plate is exposed to radiation from a liquid containing a radioactive substance, the transparency of the window plate will decrease in a relatively short period of time. However, if the window plate is made of aluminum oxide, the transparency of the window plate is unlikely to decrease even if the window plate is exposed to radiation from a liquid containing a radioactive substance.
Therefore, according to the configuration (11) above, the transparency of the window plate is unlikely to decrease, so that the frequency of replacement of the window plate can be suppressed and the cost increase can be suppressed.
(12)幾つかの実施形態では、上記(10)又は(11)の構成において、前記シール部材は、金属製である。 (12) In some embodiments, in the configuration of (10) or (11) above, the sealing member is made of metal.
例えばシール部材が高分子材料製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によってシール部材が被ばくすると、シール部材が比較的短期間で劣化してしまう。しかし、シール部材が金属製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によってシール部材が被ばくしても、シール部材が劣化し難い。
したがって、上記(12)の構成によれば、シール部材が劣化し難くなるので、シール部材の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
For example, if the sealing member is made of a polymer material, the sealing member deteriorates in a relatively short period of time when the sealing member is exposed to radiation from a liquid containing a radioactive substance. However, if the seal member is made of metal, the seal member is unlikely to deteriorate even if the seal member is exposed to radiation from a liquid containing a radioactive substance.
Therefore, according to the configuration (12) above, the seal member is less likely to deteriorate, so that the frequency of replacement of the seal member can be suppressed and the cost increase can be suppressed.
(13)幾つかの実施形態では、上記(9)乃至(12)の何れかの構成において、前記反射部は、前記液体流通部の内部に配置されており、金属製である。 (13) In some embodiments, in any of the configurations (9) to (12) above, the reflective section is arranged inside the liquid flow section and is made of metal.
上記(13)の構成によれば、反射部が液体流通部の内部に配置されているので、放射性物質を含有する液体に直接接触する。そのため、例えば、反射部に石英製のガラスが用いられていると、上述したように、ガラスの透明度が比較的短期間で低下してしまい、反射部での光の反射率が比較的短期間で低下してしまう。
しかし、上記(13)の構成によれば、反射部が金属製であるので、反射部での光の反射率の低下を抑制できる。
According to the configuration of (13) above, since the reflective portion is arranged inside the liquid flow portion, it comes into direct contact with the liquid containing a radioactive substance. Therefore, for example, when quartz glass is used for the reflecting portion, the transparency of the glass decreases in a relatively short period of time as described above, and the reflectance of light at the reflecting portion is relatively short. It will drop at.
However, according to the configuration of (13) above, since the reflecting portion is made of metal, it is possible to suppress a decrease in the reflectance of light at the reflecting portion.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、測定プローブのメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、分光分析装置で正しい濃度を測定できる。 According to at least one embodiment of the present invention, the spectroscopic analyzer can measure the correct concentration even when it is difficult to frequently maintain the measuring probe.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. Absent.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the state of existence.
For example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or chamfering within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the part and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
図1は、幾つかの実施形態の分光分析装置の使用形態の一例を模式的に示す図である。幾つかの実施形態の分光分析装置1は、いわゆるプローブ型の分光分析装置であり、分析装置本体10と測定プローブ100とが光ファイバケーブル20で接続されている。
幾つかの実施形態の分光分析装置1は、たとえば、核燃料の再処理工場等の原子力施設において、配管や塔槽類の内部の液体のウランやプルトニウムなどの放射性物質の濃度をオンラインで測定するために用いられてもよい。
以下、幾つかの実施形態の分光分析装置1によって、上述したような原子力施設において、配管や塔槽類の内部の液体のウランやプルトニウムなどの放射性物質の濃度をオンラインで測定する場合について説明する。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of usage of the spectroscopic analyzer of some embodiments. The
The
Hereinafter, a case where the concentration of radioactive substances such as uranium and plutonium in the liquid inside pipes and tower tanks is measured online will be described by using the
分光分析装置1のうち、測定プローブ100は、空間線量率が比較的高い高線量区域91内で、原子力施設内の配管や塔槽類に取り付けられている。図1に示す例では、測定プローブ100は、原子力施設内でウランやプルトニウム等の放射性物質を含む液が流れる配管80に取り付けられている。
分光分析装置1のうち、分析装置本体10は、高線量区域91よりも空間線量率が低い低線量区域92に設置されている。具体的には、分析装置本体10は、制御室等に設置されている。なお、幾つかの実施形態では、高線量区域91と低線量区域92とは、壁部93によって区画されている。
Of the
Of the
(分析装置本体10)
幾つかの実施形態では、分析装置本体10は、筐体内に、光源11と、分光器12と、検出器13と、制御装置14とを備えている。光源11、分光器12、及び検出器13は、分光分析装置として公知の構成であるので、説明を省略する。制御装置14の詳細については後で説明する。
(Analyzer body 10)
In some embodiments, the
(光ファイバケーブル20)
幾つかの実施形態では、互いに離れた場所に設置されている分析装置本体10と測定プローブ100とは、上述したように複数の光ファイバケーブル20によって接続されている。光ファイバケーブル20は、図1に示すように、例えば高線量区域91を区画する壁部93等を貫通して敷設されることもある。
幾つかの実施形態では、測定プローブ100と、分析装置本体10とは、光源11からの光を測定プローブ100に導く1本の照射用光ファイバケーブル20aと、測定プローブ100からの光を検出器13に導く例えば3本の受光用光ファイバケーブル20bとによって接続されている。
図9に示す一実施形態の測定プローブ100と、分析装置本体10とは、光源11からの光を測定プローブ100に導く1本の照射用光ファイバケーブル20aと、測定プローブ100からの光を分光器12に導く1本の受光用光ファイバケーブル20bとによって接続されている。
(Optical fiber cable 20)
In some embodiments, the
In some embodiments, the measuring
The
光ファイバケーブル20は、不図示のコネクタを介して分析装置本体10と接続及び切り離しができるように構成されているとよい。なお、光ファイバケーブル20は、測定プローブ100と一体的に設けられていてもよく、不図示のコネクタを介して測定プローブ100と接続及び切り離しができるように構成されていてもよい。
The
(測定プローブ100)
図2は、幾つかの実施形態の測定プローブ100の構成を模式的に示す断面図である。幾つかの実施形態では、測定プローブ100は、筒状の管状部103を有する筐体101と、管状部103に取り付けられたフランジ部105とを有する。
図2に示す幾つかの実施形態の測定プローブ100では、管状部103の先端側に、配管80内を流れる分析対象の液体が流通可能な液体流通部110が設けられている。すなわち、管状部103の先端側には、配管80内を流れる分析対象の液体が液体流通部110に流入し、液体流通部110から流出するための開口部111が形成されている。
(Measurement probe 100)
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
In the
なお、管状部103の内部には隔壁107が設けられている。筐体101の内部空間のうち、隔壁107よりも図示上方の空間109は、隔壁107及び後述する窓板115によって液体流通部110とは区画されている。すなわち、幾つかの実施形態の測定プローブ100では、隔壁107及び窓板115によって、配管80内を流れる液体が空間109の内部に浸入するのを阻止している。
A
図2に示す実施形態の測定プローブ100は、照射用光ファイバケーブル20aを介して光源11から導かれた光を液体流通部110を流通する液体に入射させて該液体を透過させ、液体流通部110内に配置した反射部130での反射面131で反射させるように構成されている。また、図2に示す実施形態の測定プローブ100は、反射面131で反射されて、さらに液体流通部110を流通する液体を透過した光を受光して、受光用光ファイバケーブル20bを介して分光器12に導くように構成されている。
以下、図2に示す実施形態の測定プローブ100の構成を具体的に説明する。
In the
Hereinafter, the configuration of the
筐体101の内部(空間109の内部)には、照射用光ファイバケーブル20aの端面21aと、受光用光ファイバケーブル20bの端面21bとが配置されている。筐体101の内部(空間109の内部)には、2つの導光ミラー30が配置されている。
2つの導光ミラー30のうちの一方は、照射用光ファイバケーブル20aによって導かれて端面21aから出射された光源11からの光を液体流通部110を流通する液体に向けて反射させるための照射用導光ミラー31である。
2つの導光ミラー30のうちの他方は、液体流通部110を流通する液体を透過した光を受光用光ファイバケーブル20bの端面21bに向けて反射させるための受光用導光ミラー32である。
Inside the housing 101 (inside the space 109), an
One of the two light guide mirrors 30 is an irradiation for reflecting the light from the light source 11 guided by the irradiation
The other of the two light guide mirrors 30 is a light receiving light guide mirror 32 for reflecting the light transmitted through the liquid flowing through the
図2に示した実施形態では、照射用導光ミラー31は、角度、すなわち照射用導光ミラー31の姿勢を変更可能に構成されている。具体的には、照射用導光ミラー31は、角度変更用アクチュエータ41によって、図2における矢印aで示すように、角度が変更されるように構成されている。なお、図2、及び後述する図3〜5に示した実施形態では、筐体101に対して照射用光ファイバケーブル20a、及び受光用光ファイバケーブル20bが固定されていて不動であることとする。
角度変更用アクチュエータ41によって、照射用導光ミラー31の角度が変更されると、照射用導光ミラー31から液体流通部110へ向かう光の光路は、例えば、図2において実線で示した入射光路311から破線で示した入射光路313へと変更される。
また、角度変更用アクチュエータ41によって、照射用導光ミラー31の角度が変更されると、液体流通部110から受光用導光ミラー32へ向かう光の光路は、例えば、図2において実線で示した反射光路321から破線で示した反射光路323へと変更される。
In the embodiment shown in FIG. 2, the irradiation light guide mirror 31 is configured so that the angle, that is, the posture of the irradiation light guide mirror 31 can be changed. Specifically, the irradiation light guide mirror 31 is configured so that the angle is changed by the angle changing actuator 41 as shown by the arrow a in FIG. In the embodiment shown in FIG. 2 and FIGS. 3 to 5 described later, the irradiation
When the angle of the irradiation light guide mirror 31 is changed by the angle changing actuator 41, the optical path of light from the irradiation light guide mirror 31 to the
Further, when the angle of the irradiation light guide mirror 31 is changed by the angle changing actuator 41, the optical path of light from the
角度変更用アクチュエータ41によって、照射用導光ミラー31の角度が変更されると、液体流通部110を流通する液体に入射する光の入射角度が変更される。これにより、液体流通部110内における窓板115から反射部130までの光路長l、及び反射部130で反射された光の反射部130から窓板115までの光路長lが変更される。すなわち、照射用導光ミラー31の角度が変更されると、液体流通部110内で液体を透過する光の光路長lが変化する。
なお、図2に示した実施形態では、照射用導光ミラー31の角度が変更されると、反射部130において光源11からの光が照射される位置Prが変更される。
When the angle of the light guide mirror 31 for irradiation is changed by the angle changing actuator 41, the incident angle of the light incident on the liquid flowing through the
In the embodiment shown in FIG. 2, when the angle of the irradiation light guide mirror 31 is changed, the position Pr where the light from the light source 11 is irradiated in the reflecting
図2に示した実施形態では、受光用導光ミラー32は、角度、すなわち受光用導光ミラー32の姿勢を変更可能に構成されている。具体的には、受光用導光ミラー32は、角度変更用アクチュエータ42によって、図2における矢印bで示すように、角度が変更されるように構成されている。角度変更用アクチュエータ42によって、受光用導光ミラー32の角度を変更することで、上述したように照射用導光ミラー31の角度が変更されて反射部130において光源11からの光が照射される位置が変更されても、反射部130からの光を受光用光ファイバケーブル20bの端面21bに入射させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 2, the light receiving light guide mirror 32 is configured so that the angle, that is, the posture of the light receiving light guide mirror 32 can be changed. Specifically, the light receiving light guide mirror 32 is configured so that the angle is changed by the angle changing actuator 42 as shown by the arrow b in FIG. By changing the angle of the light receiving light guide mirror 32 by the angle changing actuator 42, the angle of the irradiation light guide mirror 31 is changed as described above, and the light from the light source 11 is irradiated in the reflecting
図2に示した実施形態では、角度変更用アクチュエータ41、42による照射用導光ミラー31及び受光用導光ミラー32の角度の変更は、制御装置14によって制御される。 In the embodiment shown in FIG. 2, the angle change of the irradiation light guide mirror 31 and the light receiving light guide mirror 32 by the angle changing actuators 41 and 42 is controlled by the control device 14.
図2に示した実施形態では、光源11からの光が液体流通部110の内外を通過できるように、隔壁107に開口部107aが形成されている。この開口部107aは、透明な窓板115によって覆われている。すなわち、窓板115は、筐体101(隔壁107)に形成された開口である開口部107aを覆って液体流通部110の内部と外部とを仕切るとともに、後述する照射部3から照射された光、及び、反射部130で反射された光を透過させる。
隔壁107と窓板115との間には、隔壁107と窓板115との隙間をシールするシール部材117が配置されている。
したがって、照射用導光ミラー31からの光は、窓板115を透過して液体流通部110を流通する液体に到達できる。また、反射部130で反射された光は、窓板115を透過して受光用導光ミラー32に到達できる。すなわち、図2に示した実施形態では、窓板115を介して照射部3からの光を分析対象の液体に入射させることができ、窓板115を介して液体を透過した光を後述する受光部5で受光できる。したがって、図2に示した実施形態によれば、放射性物質を含有する液体が照射部3や受光部5に接触することを防止できる。
In the embodiment shown in FIG. 2, an
A
Therefore, the light from the irradiation light guide mirror 31 can reach the liquid flowing through the
図2に示した実施形態では、窓板115は、酸化アルミニウム製である。
例えば窓板115が石英製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板115が被ばくすると、窓板115の透明度が比較的短期間で低下してしまう。しかし、窓板115が酸化アルミニウム製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板115が被ばくしても、窓板115の透明度が低下し難い。
したがって、図2に示した実施形態によれば、窓板115の透明度が低下し難くなるので、窓板115の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
In the embodiment shown in FIG. 2, the
For example, if the
Therefore, according to the embodiment shown in FIG. 2, the transparency of the
図2に示した実施形態では、シール部材117は、金属製である。
In the embodiment shown in FIG. 2, the
例えばシール部材117が高分子材料製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によってシール部材117が被ばくすると、シール部材117が比較的短期間で劣化してしまう。しかし、シール部材117が金属製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によってシール部材117が被ばくしても、シール部材117が劣化し難い。
したがって、図2に示した実施形態によれば、シール部材117が劣化し難くなるので、シール部材117の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
For example, if the sealing
Therefore, according to the embodiment shown in FIG. 2, since the
図2に示した実施形態では、管状部103の先端側の内部、すなわち図2における下側の内部には、光源11からの光を反射する反射部130が配置されている。図2に示した実施形態では、液体流通部110の内部に配置されている。図2に示した実施形態では、反射部130は、金属製の凹面鏡である。
図2に示した実施形態では、反射部130が液体流通部110の内部に配置されているので、放射性物質を含有する液体に直接接触する。そのため、例えば、反射部130に例えば石英製のガラスが用いられていると、上述したように、ガラスの透明度が比較的短期間で低下してしまい、反射部130での光の反射率が比較的短期間で低下してしまう。
しかし、図2に示した実施形態によれば、反射部130が金属製であるので、反射部130での光の反射率の低下を抑制できる。
In the embodiment shown in FIG. 2, a reflecting
In the embodiment shown in FIG. 2, since the
However, according to the embodiment shown in FIG. 2, since the reflecting
なお、図2に示した実施形態では、照射用導光ミラー31の角度が変更されて光源11からの光が照射される位置Prが変更されても、光源11からの光を受光用導光ミラー32に向けて反射できるように、反射部130の反射面131の形状は、予め設計された形状を有する。
In the embodiment shown in FIG. 2, even if the angle of the irradiation light guide mirror 31 is changed and the position Pr where the light from the light source 11 is irradiated is changed, the light from the light source 11 is received as a light receiving guide. The shape of the reflecting
幾つかの実施形態では、分光分析装置1は、液体流通部110の外部から液体流通部110を流通する液体に光源11からの光を照射する照射部3と、照射部3から照射されて液体を透過した光を反射する反射部130と、反射部130で反射された光を液体流通部110の外部で受光する受光部5とを備えている。
In some embodiments, the
幾つかの実施形態では、照射部3は、光源11と、光源11からの光を反射して液体流通部110に導く導光ミラー30(照射用導光ミラー31)と、照射用導光ミラー31の角度を変更する変更部40とを有する。幾つかの実施形態では、変更部40は、角度変更用アクチュエータ41を含んでいる。
In some embodiments, the irradiation unit 3 includes a light source 11, a light guide mirror 30 (light guide mirror 31 for irradiation) that reflects light from the light source 11 and guides the light to the
幾つかの実施形態では、受光部5は、分光器12と、反射部130で反射された光を受光用光ファイバケーブル20bの端面21bに向けて反射させるための受光用導光ミラー32と、受光用導光ミラー32の角度を変更する変更部40とを有する。幾つかの実施形態では、変更部40は、角度変更用アクチュエータ42を含んでいる。
In some embodiments, the light receiving section 5 comprises a spectroscope 12, a light receiving light guide mirror 32 for reflecting the light reflected by the reflecting
幾つかの実施形態では、分光分析装置1は、計測部17と、吸光度算出部141と、濃度算出部143とを備えている。また、幾つかの実施形態では、分光分析装置1は、汚れ度算出部145を備えている。
幾つかの実施形態では、計測部17は、変更部40によって導光ミラー30の角度を変更する前と後とで受光部5が受光したそれぞれの光の強度を計測する。すなわち、幾つかの実施形態では、計測部17は、検出器13に相当する。
In some embodiments, the
In some embodiments, the measuring unit 17 measures the intensity of the light received by the light receiving unit 5 before and after the angle of the light guide mirror 30 is changed by the changing unit 40. That is, in some embodiments, the measuring unit 17 corresponds to the detector 13.
幾つかの実施形態では、吸光度算出部141と、濃度算出部143と、汚れ度算出部145とは、制御装置14の機能ブロックとして含まれている。 In some embodiments, the absorbance calculation unit 141, the concentration calculation unit 143, and the stain degree calculation unit 145 are included as functional blocks of the control device 14.
幾つかの実施形態では、吸光度算出部141は、計測部17で計測した上記光の強度と、照射部3から照射される光の強度とに基づいて、変更部40によって導光ミラー30の角度を変更する前の第1吸光度A1と、変更部40によって導光ミラー30の角度を変更した後の第2吸光度A2とを算出する。
幾つかの実施形態では、濃度算出部143は、吸光度算出部141が算出した第1吸光度A1と第2吸光度A2とに基づいて、後で説明するように、液体流通部110を流通する液体における分析対象の成分の濃度(成分濃度c)を算出する。
また、幾つかの実施形態では、汚れ度算出部145は、吸光度算出部141が算出した第1吸光度A1と第2吸光度A2とに基づいて、後で説明するように、窓板115及び反射部130の汚れによる吸光度の増分βを算出する。
In some embodiments, the absorbance calculation unit 141 determines the angle of the light guide mirror 30 by the change unit 40 based on the intensity of the light measured by the measurement unit 17 and the intensity of the light emitted from the irradiation unit 3. The first absorbance A1 before changing the above value and the second absorbance A2 after changing the angle of the light guide mirror 30 by the changing unit 40 are calculated.
In some embodiments, the concentration calculation unit 143 is in the liquid flowing through the
Further, in some embodiments, the dirtiness calculation unit 145 is based on the first absorbance A1 and the second absorbance A2 calculated by the absorbance calculation unit 141, and as will be described later, the
(成分濃度c及び汚れによる吸光度の増分βの算出について)
以下、成分濃度c及び汚れによる吸光度の増分βの算出について説明する。
吸光特性を有する溶液成分の濃度は、次の式(f1)に示すランベルト・ベールの法則に従って定量することができる。式(f1)より、吸光度(A)はモル吸光係数(e)、成分濃度(c)、光路長(l)から求めることができ、モル吸光係数e、光路長lが既知であれば、吸光度Aを計測することで成分濃度cを求めることができる。
A=−log(I/I0)
=e×c×l ・・・(f1)
ここで、I0は入射光、すなわち照射部3から照射された光の強度である。Iは透過光、すなわち液体流通部110を流通する液体を透過して受光部5で受光した光の強度である。なお、ここでは、説明を簡略化するため、照射部3における光源11から液体流通部110を流通する液体に到達するまでの導光経路における光の減衰、及び、液体流通部110を流通する液体を透過した光が受光部5の分光器12に到達するまでの導光経路における光の減衰については無視する。
吸光度Aは無次元の値である。モル吸光係数eの単位は[mol/L/m]である。成分濃度cの単位は[mol/L]である。光路長lの単位は[m]である。
(About calculation of component concentration c and incremental β of absorbance due to dirt)
Hereinafter, the calculation of the component concentration c and the incremental β of the absorbance due to stains will be described.
The concentration of the solution component having the absorption property can be quantified according to Lambert-Beer's law shown in the following formula (f1). From the formula (f1), the absorbance (A) can be obtained from the molar extinction coefficient (e), the component concentration (c), and the optical path length (l). If the molar extinction coefficient e and the optical path length l are known, the absorbance The component concentration c can be obtained by measuring A.
A = -log (I / I 0 )
= E × c × l ・ ・ ・ (f1)
Here, I 0 is the incident light, that is, the intensity of the light emitted from the irradiation unit 3. I is the intensity of the transmitted light, that is, the light transmitted through the liquid flowing through the
Absorbance A is a dimensionless value. The unit of the molar extinction coefficient e is [mol / L / m]. The unit of the component concentration c is [mol / L]. The unit of the optical path length l is [m].
ここで、仮に照射部3から照射される光の透過部分、すなわち、窓板115又は反射部130に汚れが付着している場合、汚れによっても光が吸収されるため、吸光度(A’)は、汚れによる吸光度の増分(β)を加えて式(f2)で表される。
A’=e×c×l+β ・・・(f2)
Here, if dirt is attached to the light transmitting portion emitted from the irradiation unit 3, that is, the
A'= e × c × l + β ・ ・ ・ (f2)
窓板115又は反射部130に汚れが付着していない場合、照射部3から照射された光の強度(入射光の強度I0)、受光部5で受光した光の強度(透過光の強度I)、モル吸光係数e、及び光路長lから式(f1)に基づいて成分濃度cを求めることができる。
しかし、窓板115又は反射部130に汚れが付着している場合、算出される吸光度A’には汚れによる吸光度βが含まれているため、1つの方程式に対し未知数が2つ(β及びc)となるため、このままでは成分濃度cが求められない。
When the
However, when dirt is attached to the
そこで、光路長lを変化させて吸光度Aを計測することで、2つの方程式が得られれば、この2つの方程式を連立することで成分濃度cを求めることができるとともに、汚れによる吸光度の増分βも求めることができる。
式(f1)より、モル吸光係数e、及び成分濃度cが一定の場合、光路長lを長くすると、光路長lに比例して吸光度Aも増大する。光路長lをa倍とした場合の吸光度(A’’)は次の式(f3)で表される。
A’’=a×e×c×l+β ・・・(f3)
Therefore, if two equations are obtained by measuring the absorbance A by changing the optical path length l, the component concentration c can be obtained by combining these two equations, and the absorbance increment β due to dirt can be obtained. Can also be asked.
From the formula (f1), when the molar extinction coefficient e and the component concentration c are constant, when the optical path length l is lengthened, the absorbance A also increases in proportion to the optical path length l. The absorbance (A ″) when the optical path length l is multiplied by a is expressed by the following equation (f3).
A'' = a × e × c × l + β ・ ・ ・ (f3)
上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1において、導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更することで、液体流通部110を流通する液体を通過する光の光路長lを変更できる。図2に示した実施形態では、導光ミラー30の角度を変更することで、液体流通部110を流通する液体を通過する光の光路長lを変更できる。
In the
そこで、図2に示した実施形態では、導光ミラー30の角度を変更することで液体流通部110を流通する液体を通過する光の光路長lを変更して受光部5が受光したそれぞれの光の強度Iを計測する。
例えば、図2に示した実施形態では、制御装置14は、角度変更用アクチュエータ41、42を制御して、照射用導光ミラー31及び受光用導光ミラー32の角度を変更する。そして、図2に示した実施形態では、計測部17は、照射用導光ミラー31及び受光用導光ミラー32の角度の変更の前と後とで、受光部5が受光したそれぞれの光の強度を計測する。
そして、吸光度算出部141は、光路長lの変更前の第1吸光度A1と、光路長lの変更後の第2吸光度A2とを求める。
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 2, the optical path length l of the light passing through the liquid flowing through the
For example, in the embodiment shown in FIG. 2, the control device 14 controls the angle changing actuators 41 and 42 to change the angles of the irradiation light guide mirror 31 and the light receiving light guide mirror 32. Then, in the embodiment shown in FIG. 2, the measuring unit 17 receives the light received by the light receiving unit 5 before and after changing the angles of the irradiation light guide mirror 31 and the light receiving light guide mirror 32. Measure the strength.
Then, the absorbance calculation unit 141 obtains the first absorbance A1 before the change of the optical path length l and the second absorbance A2 after the change of the optical path length l.
ここで、光路長lの変化倍数a、光路長lが予め設定された値であり、モル吸光係数eは物性値のため既知であることから、未知数は、成分濃度cと汚れによる吸光度の増分βの2つである。未知数2つに対して、光路長lを変更して得られる方程式が2つであるので、式(f2)及び式(f3)に基づいて、次式(f4)によって成分濃度cを求めることができ、次式(f5)によって汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。
そこで、図2に示した実施形態では、濃度算出部143は、次式(f4)によって成分濃度cを求める。また、図2に示した実施形態では、汚れ度算出部145は、次式(f5)によって汚れによる吸光度の増分βを求める。
c=(A2−A1)/{e×l×(a−1)} ・・・(f4)
β=(a×A1−A2)/(a−1) ・・・(f5)
Here, since the change multiple a of the optical path length l and the optical path length l are preset values and the molar extinction coefficient e is known because of the physical property value, the unknown is the increment of the absorbance due to the component concentration c and dirt. There are two β. Since there are two equations obtained by changing the optical path length l for two unknowns, the component concentration c can be obtained by the following equation (f4) based on the equations (f2) and (f3). Then, the increment β of the absorbance due to dirt can be obtained by the following equation (f5).
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 2, the concentration calculation unit 143 obtains the component concentration c by the following equation (f4). Further, in the embodiment shown in FIG. 2, the stain degree calculation unit 145 obtains the increment β of the absorbance due to the stain by the following equation (f5).
c = (A2-A1) / {e × l × (a-1)} ・ ・ ・ (f4)
β = (a × A1-A2) / (a-1) ... (f5)
このように、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1によれば、照射部3から照射される光の透過部分である窓板115又は反射部130に汚れが付着した場合であっても、成分濃度cを求めることができる。また、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1によれば、窓板115又は反射部130に汚れが付着した場合には、汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。したがって、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1によれば、測定プローブ100の設置場所が離れているなどの距離的な理由や、測定プローブ100の設置場所が狭いなどのアクセス性の理由、周囲の温度などの作業環境上の理由、液体の性状に由来する理由など、測定プローブ100を配管80等から取り外すことが容易ではない理由が存在するために液体流通部110のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい成分濃度cを測定できる。
As described above, according to the
また、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1によれば、光源11からの光を導光ミラー30で反射して液体流通部110に導くようにしているので、照射用導光ミラー31及び照射用導光ミラー31よりも光源11側の光学部材や、受光用導光ミラー32及び受光用導光ミラー32よりも分光器12側の光学部材を液体流通部110から離すことができる。
Further, according to the
なお、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1では、照射用導光ミラー31よりも光源11側の光学部材は、例えば照射用光ファイバケーブル20aを含んでいる。以下の説明では、照射用導光ミラー31及び照射用導光ミラー31よりも光源11側の光学部材のことを単に光源側光学部材とも呼ぶ。
また、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1では、受光用導光ミラー32よりも分光器12側の光学部材は、例えば受光用光ファイバケーブル20bを含んでいる。以下の説明では、受光用導光ミラー32及び受光用導光ミラー32よりも分光器12側の光学部材のことを単に分光器側光学部材とも呼ぶ。
In the
Further, in the
例えば上述したように液体流通部110を流通する液体が放射性物質を含有する場合、光源側光学部材や分光器側光学部材に例えば石英等の放射線の影響を受けやすい材料を用いている場合には、光源側光学部材や分光器側光学部材を液体流通部110から離すことで放射線の影響を受け難くすることができる。
For example, as described above, when the liquid flowing through the
上述したように、測定プローブ100が空間線量率が比較的高い高線量区域91内に配置されていたり、液体流通部110を流通する液体が放射性物質を含んでいる場合には、作業員が被ばくする機会を低減することが望まれるので、液体流通部110のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい。
その点、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1によれば、液体流通部110のメンテナンスが行えず、窓板115又は反射部130に汚れが付着しても、正しい濃度を測定できる。
As described above, when the
In that respect, according to the
上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1によれば、液体流通部110を流通する液体を通過する光の光路長lを変更して受光部5が受光したそれぞれの光の強度Iを上述した計測部17で計測できる。上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1によれば、光路長lの変更前の第1吸光度A1と、光路長lの変更後の第2吸光度A2とを上述した吸光度算出部141で求めることができる。上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1によれば、成分濃度cを上述した濃度算出部143で求めることができる。
According to the
上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置1において、照射部3は、光源11からの光をコリメート光として、又は、反射部130において集束する光として液体流通部110を流通する液体に照射するように構成されていてもよい。
具体的には、例えば、照射用導光ミラー31はコリメータミラーであってもよい。そして、照射用導光ミラー31は、照射用光ファイバケーブル20aの端面21aから出射された光をコリメート光として、又は、反射部130において集束する光として液体流通部110を流通する液体に照射するように構成されていてもよい。
これにより、受光部5で受光する光の強度の低下を抑制できるので、成分濃度cの算出精度の低下を抑制できる。
In the
Specifically, for example, the irradiation light guide mirror 31 may be a collimator mirror. Then, the irradiation light guide mirror 31 irradiates the liquid flowing through the
As a result, it is possible to suppress a decrease in the intensity of the light received by the light receiving unit 5, so that a decrease in the calculation accuracy of the component concentration c can be suppressed.
図3は、他の実施形態の測定プローブ100の構成を模式的に示す断面図である。なお、図2に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図3に示す他の実施形態では、図2に示した実施形態に係る構成に加えて、さらに、反射部130Aの位置を変更可能に構成されている。具体的には、反射部130Aは、位置変更用アクチュエータ43によって、図3における矢印cで示すように、液体流通部110を挟んで対向する窓板115との離間距離が変更されるように構成されている。すなわち、図3に示す他の実施形態では、反射部130Aは、照射用導光ミラー31及び受光用導光ミラー32との距離が変更可能に構成されている。なお、図3に示す他の実施形態では、反射部130Aは平面鏡であってもよい。位置変更用アクチュエータ43は変更部40に含まれる。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
In the other embodiment shown in FIG. 3, in addition to the configuration according to the embodiment shown in FIG. 2, the position of the
位置変更用アクチュエータ43によって反射部130Aの位置が変更されるとともに、角度変更用アクチュエータ41によって、照射用導光ミラー31の角度が変更されると、照射用導光ミラー31から液体流通部110へ向かう光の光路は、例えば、図3において実線で示した入射光路311Aから破線で示した入射光路313Aへと変更される。
ここで、反射部130Aの移動量と照射用導光ミラー31の角度変更とを適宜設定することで、反射部130Aの位置が変更されても、反射部130Aにおいて光源11からの光が照射される位置Prが変更されないようにすることができる。但し、反射部130A位置が変更されることで反射面131自体の位置が移動するため、該位置Prと照射用導光ミラー31及び受光用導光ミラー32との距離は変化する。
When the position of the
Here, by appropriately setting the movement amount of the
また、位置変更用アクチュエータ43によって反射部130Aの位置が変更されるとともに、角度変更用アクチュエータ41によって、照射用導光ミラー31の角度が変更されると、液体流通部110から受光用導光ミラー32へ向かう光の光路は、例えば、図3において実線で示した反射光路321Aから破線で示した反射光路323Aへと変更される。
位置変更用アクチュエータ43によって、反射部130Aの位置が変更されることで、反射部130Aと窓板115との離間距離が変更されるので、液体流通部110内で液体を透過する光の光路長lが変化する。
Further, when the position of the reflecting
By changing the position of the reflecting
図3に示した実施形態では、位置変更用アクチュエータ43による反射部130Aの位置の変更についても、制御装置14によって制御される。
In the embodiment shown in FIG. 3, the control device 14 also controls the change in the position of the
なお、上述したように液体流通部110から受光用導光ミラー32へ向かう光の光路が変更されても、角度変更用アクチュエータ42によって、受光用導光ミラー32の角度を変更することで、反射部130Aからの光を受光用光ファイバケーブル20bの端面21bに入射させることができる。
Even if the optical path of the light from the
このように、図3に示した他の実施形態では、変更部40は、導光ミラー30の角度を変更する前と後とで反射部130Aにおいて光源11からの光が照射される位置Prが変更されないように、導光ミラー30の角度を変更できる。
As described above, in the other embodiment shown in FIG. 3, in the changing unit 40, the position Pr where the light from the light source 11 is irradiated in the reflecting
例えば反射部130Aの汚れ方が場所によって異なる場合、すなわち汚れ方にムラがある場合、反射部130Aにおいて光源11からの光が照射される位置が変わると反射光の強度、すなわち受光部5で受光する光の強度が変わってしまい、成分濃度cの算出精度が低下するおそれがある。
図3に示した他の実施形態によれば、導光ミラー30の角度を変更する前と後とで反射部130Aにおいて光源11からの光が照射される位置が変更されないので、反射部130Aの汚れ方が場所によって異なる場合であっても、成分濃度cの算出精度の低下を抑制できる。
図3に示した他の実施形態は、液体流通部110のメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、反射部130Aを頻繁に清掃できない場合に有効である。
For example, when the
According to another embodiment shown in FIG. 3, since the position where the light from the light source 11 is irradiated in the reflecting
The other embodiment shown in FIG. 3 is effective when it is difficult to frequently perform maintenance on the
図4は、さらに他の実施形態の測定プローブ100の構成を模式的に示す断面図である。なお、図2に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図4に示す実施形態では、2つの導光ミラー30の角度ではなく、位置が移動可能に構成されている点で、図2に示した実施形態に係る構成とは異なる。具体的には、照射用導光ミラー31は、位置変更用アクチュエータ44によって、図4における矢印dで示すように、位置が変更されるように構成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
The embodiment shown in FIG. 4 is different from the configuration according to the embodiment shown in FIG. 2 in that the positions of the two light guide mirrors 30 are movable rather than the angles. Specifically, the irradiation light guide mirror 31 is configured so that the position is changed by the position changing actuator 44 as shown by the arrow d in FIG.
図4に示す実施形態では、反射部130Bは、平面鏡であるが、反射面131が窓板115において液体流通部110側の面、すなわち液体流通部110を流通する液体と接触する接液面115aに対して傾斜している。したがって、図4に示す実施形態では、反射部130Bへの光の入射角度と反射部130Bからの光の反射角度とを変更しなくても、反射部130Bにおいて光源11からの光が照射される位置Prを変更することで、液体流通部110内で液体を透過する光の光路長lを変更できる。
In the embodiment shown in FIG. 4, the
図4に示す実施形態において、照射用導光ミラー31の移動方向について説明する。図4に示す実施形態において、照射用導光ミラー31の移動方向は、照射用導光ミラー31を移動させて反射部130Bにおいて光源11からの光が照射される位置Prを変更したときに、液体流通部110内における窓板115から反射部130までの光路長lが変更されることとなる方向であればよい。該方向の一例は、反射面131の法線ベクトルNを窓板115の接液面115aの延在方向と同方向に分解したベクトルNAの向きに対して平行となる方向である。
In the embodiment shown in FIG. 4, the moving direction of the irradiation light guide mirror 31 will be described. In the embodiment shown in FIG. 4, the moving direction of the irradiation light guide mirror 31 is changed when the irradiation light guide mirror 31 is moved to change the position Pr where the light from the light source 11 is irradiated in the
図4に示す実施形態において、照射用導光ミラー31の移動方向は、照射用光ファイバケーブル20aの端面21aから射出される光の光軸方向と平行であるとよい。照射用導光ミラー31の移動方向が照射用光ファイバケーブル20aの端面21aから射出される光の光軸方向と平行であれば、照射用導光ミラー31を移動させても端面21aから射出される光が照射用導光ミラー31から外れることがないからである。
なお、照射用導光ミラー31と一緒に照射用光ファイバケーブル20aの端面21aの位置が移動してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 4, the moving direction of the irradiation light guide mirror 31 is preferably parallel to the optical axis direction of the light emitted from the
The position of the
位置変更用アクチュエータ44によって、照射用導光ミラー31の位置が変更されると、照射用導光ミラー31から液体流通部110へ向かう光の光路は、例えば、図4において実線で示した入射光路311Bから破線で示した入射光路313Bへと変更される。
また、位置変更用アクチュエータ44によって、照射用導光ミラー31の位置が変更されると、液体流通部110から受光用導光ミラー32へ向かう光の光路は、例えば、図4において実線で示した反射光路321Bから破線で示した反射光路323Bへと変更される。
When the position of the irradiation light guide mirror 31 is changed by the position change actuator 44, the optical path of light from the irradiation light guide mirror 31 to the
Further, when the position of the irradiation light guide mirror 31 is changed by the position change actuator 44, the optical path of light from the
図4に示した実施形態では、受光用導光ミラー32は、位置変更用アクチュエータ45によって、図4における矢印eで示すように、位置が変更されるように構成されている。位置変更用アクチュエータ45によって、受光用導光ミラー32の位置を変更することで、上述したように照射用導光ミラー31の位置が変更されて反射部130Bにおいて光源11からの光が照射される位置Prが変更されても、反射部130Bからの光を受光用光ファイバケーブル20bの端面21bに入射させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 4, the light receiving light guide mirror 32 is configured so that the position of the light receiving light guide mirror 32 is changed by the position changing actuator 45 as shown by the arrow e in FIG. By changing the position of the light receiving light guide mirror 32 by the position changing actuator 45, the position of the irradiation light guide mirror 31 is changed as described above, and the light from the light source 11 is irradiated in the
図4に示した実施形態では、位置変更用アクチュエータ44、45による照射用導光ミラー31及び受光用導光ミラー32の位置の変更は、制御装置14によって制御される。 In the embodiment shown in FIG. 4, the position change of the irradiation light guide mirror 31 and the light receiving light guide mirror 32 by the position change actuators 44 and 45 is controlled by the control device 14.
図4に示した実施形態では、照射部3は、光源11と、光源11からの光を反射して液体流通部110に導く導光ミラー30(照射用導光ミラー31)と、照射用導光ミラー31の位置を変更する変更部40とを有する。図4に示した実施形態では、変更部40は、位置変更用アクチュエータ45を含んでいる。
In the embodiment shown in FIG. 4, the irradiation unit 3 includes a light source 11, a light guide mirror 30 (light guide mirror 31 for irradiation) that reflects light from the light source 11 and guides the light to the
図5は、さらに他の実施形態の測定プローブ100の構成を模式的に示す断面図である。なお、図2又は図4に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図5に示す実施形態では、2つの導光ミラー30の角度と位置とが移動可能に構成されている点で、図2に示した実施形態に係る構成とは異なる。具体的には、照射用導光ミラー31は、角度変更用アクチュエータ41によって、図5における矢印aで示すように、角度が変更されるように構成されているとともに、位置変更用アクチュエータ44によって、図5における矢印dで示すように、位置が変更されるように構成されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
The embodiment shown in FIG. 5 is different from the configuration according to the embodiment shown in FIG. 2 in that the angles and positions of the two light guide mirrors 30 are movable. Specifically, the irradiation light guide mirror 31 is configured so that the angle is changed by the angle changing actuator 41 as shown by the arrow a in FIG. 5, and the position changing actuator 44 is used. As shown by the arrow d in FIG. 5, the position is changed.
以上、図2〜5で示すように、幾つかの実施形態では、変更部40は、導光ミラー30(照射用導光ミラー31)の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更するように構成されているとよい。 As described above, as shown in FIGS. 2 to 5, in some embodiments, the changing unit 40 is configured to change at least one of the positions and angles of the light guide mirror 30 (irradiation light guide mirror 31). It should be done.
(分光分析方法について)
図6は、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置による分光分析方法における処理手順を示したフローチャートである。図6に示した処理は、制御装置14における不図示の演算回路によって実行される。
図6に示す、幾つかの実施形態に係る分光分析方法は、第1計測工程S10と、第1吸光度算出工程S20と、第2計測工程S30と、第2吸光度算出工程S40と、濃度算出工程S50と、汚れ度算出工程S60とを備える。
(About spectroscopic analysis method)
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure in the spectroscopic analysis method by the spectroscopic analyzer according to some of the above-described embodiments. The process shown in FIG. 6 is executed by an arithmetic circuit (not shown) in the control device 14.
The spectroscopic analysis methods according to some embodiments shown in FIG. 6 include a first measurement step S10, a first absorbance calculation step S20, a second measurement step S30, a second absorbance calculation step S40, and a concentration calculation step. S50 and a stain degree calculation step S60 are provided.
(第1計測工程S10)
第1計測工程S10は、変更部40によって導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前に受光部5が受光した光の強度を計測する工程である。
例えば図2に示した実施形態であれば、第1計測工程S10では、制御装置14は、照射用導光ミラー31が例えば予め設定された角度となるように角度変更用アクチュエータ41を制御するとともに、受光用導光ミラー32が例えば予め設定された角度となるように角度変更用アクチュエータ42を制御する。
(First measurement step S10)
The first measurement step S10 is a step of measuring the intensity of the light received by the light receiving unit 5 before the changing unit 40 changes at least one of the positions or angles of the light guide mirror 30.
For example, in the embodiment shown in FIG. 2, in the first measurement step S10, the control device 14 controls the angle changing actuator 41 so that the irradiation light guide mirror 31 has, for example, a preset angle. The angle changing actuator 42 is controlled so that the light receiving light guide mirror 32 has, for example, a preset angle.
例えば図3に示した実施形態であれば、第1計測工程S10では、制御装置14は、反射部130Aが例えば予め設定された位置となるように位置変更用アクチュエータ43を制御するとともに、照射用導光ミラー31及び受光用導光ミラー32が例えば予め設定された角度となるように角度変更用アクチュエータ41,42をそれぞれ制御する。
For example, in the embodiment shown in FIG. 3, in the first measurement step S10, the control device 14 controls the
例えば図4に示した実施形態であれば、第1計測工程S10では、制御装置14は、照射用導光ミラー31が例えば予め設定された位置となるように位置変更用アクチュエータ44を制御するとともに、受光用導光ミラー32が例えば予め設定された位置となるように位置変更用アクチュエータ45を制御する。 For example, in the embodiment shown in FIG. 4, in the first measurement step S10, the control device 14 controls the position change actuator 44 so that the irradiation light guide mirror 31 is in a preset position, for example. , The position change actuator 45 is controlled so that the light receiving light guide mirror 32 is at a preset position, for example.
例えば図5に示した実施形態であれば、第1計測工程S10では、制御装置14は、照射用導光ミラー31が例えば予め設定された角度及び位置となるように角度変更用アクチュエータ41及び位置変更用アクチュエータ44を制御するとともに、受光用導光ミラー32が例えば予め設定された角度及び位置となるように角度変更用アクチュエータ42及び位置変更用アクチュエータ45を制御する。 For example, in the embodiment shown in FIG. 5, in the first measurement step S10, the control device 14 has an angle changing actuator 41 and a position so that the irradiation light guide mirror 31 has, for example, a preset angle and position. In addition to controlling the changing actuator 44, the angle changing actuator 42 and the position changing actuator 45 are controlled so that the light receiving light guide mirror 32 has, for example, a preset angle and position.
そして、制御装置14は、分光器12で分光されて、検出器13(計測部17)で検出された光の強度Iを取得する。ここで取得される光の強度Iは、光路長lの変更前の光の強度Iである。
すなわち、第1計測工程S10では、光路長lが変更前の光路長(第1光路長)であるときに分析対象の液体を通過した光の強度を計測する。
Then, the control device 14 is separated by the spectroscope 12 and acquires the intensity I of the light detected by the detector 13 (measurement unit 17). The light intensity I acquired here is the light intensity I before the change of the optical path length l.
That is, in the first measurement step S10, the intensity of the light passing through the liquid to be analyzed is measured when the optical path length l is the optical path length before the change (first optical path length).
(第1吸光度算出工程S20)
第1吸光度算出工程S20は、第1計測工程S10で計測した上記光の強度Iと、照射部から照射される光の強度I0とに基づいて、変更部40によって導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の第1吸光度A1を算出する工程である。
第1吸光度算出工程S20では、制御装置14の吸光度算出部141は、第1計測工程S10で計測した上記光の強度Iと、モル吸光係数eと、光路長lと、入射光の強度I0とに基づいて、上述した式(f1)から第1吸光度A1を算出する。
なお、モル吸光係数eと、入射光の強度I0と、変更部40によって導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の光路長lとは、予め不図示の記憶部で記憶されているものとする。
すなわち、第1吸光度算出工程S20では、第1計測工程S10で計測した強度Iに基づいて、光路長が変更前の光路長(第1光路長)であるときの第1吸光度A1を算出する。
(First Absorbance Calculation Step S20)
In the first absorbance calculation step S20, the position of the light guide mirror 30 or the position of the light guide mirror 30 is changed by the changing unit 40 based on the light intensity I measured in the first measuring step S10 and the light intensity I 0 emitted from the irradiation unit. This is a step of calculating the first absorbance A1 before changing at least one of the angles.
In the first absorbance calculation step S20, the absorbance calculation unit 141 of the control device 14 has the light intensity I measured in the first measurement step S10, the molar extinction coefficient e, the optical path length l, and the intensity I 0 of the incident light. Based on the above, the first absorbance A1 is calculated from the above formula (f1).
The molar extinction coefficient e, the intensity I 0 of the incident light, and the optical path length l before changing at least one of the positions or angles of the light guide mirror 30 by the changing unit 40 are stored in advance (not shown). It is assumed that it is remembered in.
That is, in the first absorbance calculation step S20, the first absorbance A1 when the optical path length is the optical path length before the change (first optical path length) is calculated based on the intensity I measured in the first measurement step S10.
(第2計測工程S30)
第2計測工程S30は、変更部40によって導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後で受光部5が受光した光の強度を計測する工程である。
例えば図2に示した実施形態であれば、第2計測工程S30では、制御装置14は、照射用導光ミラー31が例えば予め設定されていて第1計測工程S10において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ41を制御する。また、制御装置14は、受光用導光ミラー32が例えば予め設定されていて第1計測工程S10において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ42を制御する。
(Second measurement step S30)
The second measurement step S30 is a step of measuring the intensity of the light received by the light receiving unit 5 after changing at least one of the positions or angles of the light guide mirror 30 by the changing unit 40.
For example, in the embodiment shown in FIG. 2, in the second measurement step S30, the control device 14 has the irradiation light guide mirror 31 set in advance, for example, and is different from the angle set in the first measurement step S10. The angle changing actuator 41 is controlled so as to have an angle. Further, the control device 14 controls the angle changing actuator 42 so that the light receiving light guide mirror 32 is set in advance and has an angle different from the angle set in the first measurement step S10, for example.
例えば図3に示した実施形態であれば、第2計測工程S30では、制御装置14は、反射部130Aが例えば予め設定されていて第1計測工程S10において設定された位置とは異なる位置となるように位置変更用アクチュエータ43を制御する。また、制御装置14は、照射用導光ミラー31が例えば予め設定されていて第1計測工程S10において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ41を制御する。さらに、制御装置14は、とともに、受光用導光ミラー32が例えば予め設定されていて第1計測工程S10において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ42を制御する。
For example, in the embodiment shown in FIG. 3, in the second measurement step S30, the control device 14 has the
例えば図4に示した実施形態であれば、第2計測工程S30では、制御装置14は、照射用導光ミラー31が例えば予め設定されていて第1計測工程S10において設定された位置とは異なる位置となるように位置変更用アクチュエータ44を制御する。また、制御装置14は、受光用導光ミラー32が例えば予め設定されていて第1計測工程S10において設定された位置とは異なる位置となるように位置変更用アクチュエータ45を制御する。 For example, in the embodiment shown in FIG. 4, in the second measurement step S30, the control device 14 is different from the position where the irradiation light guide mirror 31 is set in advance, for example, in the first measurement step S10. The position change actuator 44 is controlled so as to be in the position. Further, the control device 14 controls the position change actuator 45 so that the light receiving light guide mirror 32 is set in advance, for example, and is at a position different from the position set in the first measurement step S10.
例えば図5に示した実施形態であれば、第1計測工程S10では、制御装置14は、照射用導光ミラー31が例えば予め設定されていて第1計測工程S10において設定された角度及び位置とは異なる角度及び位置となるように角度変更用アクチュエータ41及び位置変更用アクチュエータ44を制御する。また、制御装置14は、受光用導光ミラー32が例えば予め設定されていて第1計測工程S10において設定された角度及び位置とは異なる角度及び位置となるように角度変更用アクチュエータ42及び位置変更用アクチュエータ45を制御する。 For example, in the embodiment shown in FIG. 5, in the first measurement step S10, the control device 14 has the angle and position where the irradiation light guide mirror 31 is set in advance and is set in the first measurement step S10, for example. Controls the angle changing actuator 41 and the position changing actuator 44 so that they have different angles and positions. Further, the control device 14 changes the angle and position of the light receiving light guide mirror 32 so that the light receiving light guide mirror 32 has an angle and position different from the angle and position set in the first measurement step S10, for example. Controls the actuator 45.
そして、制御装置14は、分光器12で分光されて、検出器13(計測部17)で検出された光の強度Iを取得する。ここで取得される光の強度Iは、光路長lの変更後の光の強度Iである。
すなわち、第2計測工程S30では、光路長lが変更後の光路長(第2光路長)であるときに分析対象の液体を通過した光の強度を計測する。
Then, the control device 14 is separated by the spectroscope 12 and acquires the intensity I of the light detected by the detector 13 (measurement unit 17). The light intensity I acquired here is the light intensity I after changing the optical path length l.
That is, in the second measurement step S30, the intensity of the light passing through the liquid to be analyzed is measured when the optical path length l is the changed optical path length (second optical path length).
(第2吸光度算出工程S40)
第1吸光度算出工程S20は、第2計測工程S30で計測した上記光の強度Iと、照射部から照射される光の強度I0とに基づいて、変更部40によって導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の第2吸光度A2を算出する工程である。
第2吸光度算出工程S40では、制御装置14の吸光度算出部141は、第2計測工程S30で計測した上記光の強度Iと、モル吸光係数eと、光路長lと、入射光の強度I0とに基づいて、上述した式(f1)から第2吸光度A2を算出する。
なお、変更部40によって導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の光路長lは、予め不図示の記憶部で記憶されているものとする。
すなわち、第2吸光度算出工程S40では、第2計測工程S30で計測した強度Iに基づいて、光路長lが変更後の光路長(第2光路長)であるときの第2吸光度A2を算出する。
(Second Absorbance Calculation Step S40)
In the first absorbance calculation step S20, the position of the light guide mirror 30 or the position of the light guide mirror 30 is changed by the changing unit 40 based on the light intensity I measured in the second measuring step S30 and the light intensity I 0 emitted from the irradiation unit. This is a step of calculating the second absorbance A2 after changing at least one of the angles.
In the second absorbance calculation step S40, the absorbance calculation unit 141 of the control device 14 determines the light intensity I measured in the second measurement step S30, the molar extinction coefficient e, the optical path length l, and the intensity I 0 of the incident light. Based on the above, the second absorbance A2 is calculated from the above formula (f1).
It is assumed that the optical path length l after changing at least one of the position or the angle of the light guide mirror 30 by the changing unit 40 is stored in advance in a storage unit (not shown).
That is, in the second absorbance calculation step S40, the second absorbance A2 when the optical path length l is the changed optical path length (second optical path length) is calculated based on the intensity I measured in the second measurement step S30. ..
(濃度算出工程S50)
濃度算出工程S50は、第1吸光度算出工程S20で算出した第1吸光度A1と第2吸光度算出工程S40で算出した第2吸光度A2とに基づいて、液体流通部110を流通する液体における分析対象の成分の濃度を算出する工程である。
濃度算出工程S50では、制御装置14の濃度算出部143は、第1吸光度算出工程S20で算出した第1吸光度A1と、第2吸光度算出工程S40で算出した第2吸光度A2と、変更部40によって導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とでの光路長lの変化倍数aとに基づいて、上述した式(f4)から成分濃度cを求める。
(Concentration calculation step S50)
The concentration calculation step S50 is an analysis target in the liquid flowing through the
In the concentration calculation step S50, the concentration calculation unit 143 of the control device 14 uses the first absorbance A1 calculated in the first absorbance calculation step S20, the second absorbance A2 calculated in the second absorbance calculation step S40, and the change unit 40. The component concentration c is obtained from the above equation (f4) based on the change multiple a of the optical path length l before and after changing at least one of the position or the angle of the light guide mirror 30.
(汚れ度算出工程S60)
汚れ度算出工程S60は、第1吸光度算出工程S20で算出した第1吸光度A1と第2吸光度算出工程S40で算出した第2吸光度A2とに基づいて、液体流通部110における光の通過経路における汚れ度合いを算出する工程である。
汚れ度算出工程S60では、制御装置14の汚れ度算出部145は、第1吸光度算出工程S20で算出した第1吸光度A1と、第2吸光度算出工程S40で算出した第2吸光度A2と、変更部40によって導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とでの光路長lの変化倍数aとに基づいて、上述した式(f5)から窓板115及び反射部130の汚れによる吸光度の増分βを求める。
なお、汚れ度算出工程S60おける窓板115及び反射部130の汚れによる吸光度の増分βの算出は、常時実施する必要はなく、例えば数日等の期間をあけて定期的に算出するようにしてもよい。
(Dirty degree calculation step S60)
The dirtiness calculation step S60 is based on the first absorbance A1 calculated in the first absorbance calculation step S20 and the second absorbance A2 calculated in the second absorbance calculation step S40, and the dirtiness in the light passage path in the
In the stain degree calculation step S60, the stain degree calculation unit 145 of the control device 14 changes the first absorbance A1 calculated in the first absorbance calculation step S20 and the second absorbance A2 calculated in the second absorbance calculation step S40. Based on the change multiple a of the optical path length l before and after changing at least one of the positions or angles of the light guide mirror 30 by 40, the
It should be noted that the calculation of the incremental β of the absorbance due to the dirt on the
幾つかの実施形態に係る分光分析方法によれば、導光ミラー30の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更することで液体流通部110を流通する液体を通過する光の光路長lを変更して吸光度を求めることができるので、照射部3から照射される光の透過部分や反射部分等に汚れが付着した場合であっても、上述のようにして成分濃度cを求めることができる。また、幾つかの実施形態に係る分光分析方法によれば、照射部3から照射される光の透過部分や反射部分等に汚れが付着した場合には、上述のようにして汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。したがって、幾つかの実施形態に係る分光分析方法によれば、液体流通部110のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい成分濃度cを測定できる。
According to the spectroscopic analysis method according to some embodiments, the optical path length l of the light passing through the liquid flowing through the
(測定プローブ100の構成の変形例について)
以下、測定プローブ100の構成の変形例について説明する。図7及び図8は、測定プローブ100の構成の変形例の一例について説明するための図である。なお、図2に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図7及び図8に示す変形例では、液体流通部110内に配置された平面鏡である第1反射部151と、隔壁107よりも図示上方の空間109に配置された第2反射部150とが設けられている。図7及び図8に示す変形例では、第1反射部151は、例えば図2に示した実施形態に係る反射部130Aと同じ位置に配置されている。なお、図7及び図8に示す変形例では、第2反射部150は、空間109内で窓板115上に配置されていてもよい。
(About a modified example of the configuration of the measurement probe 100)
Hereinafter, a modified example of the configuration of the
In the modified examples shown in FIGS. 7 and 8, the first reflecting
図7及び図8に示す変形例では、図7に示すように、照射用光ファイバケーブル20aから射出された光は、第1反射部151で1回反射された後、受光用光ファイバケーブル20bに入射する。これに対し、角度変更用アクチュエータ41によって、照射用導光ミラー31を駆動することで光路を変更すると、図8に示すように、照射用光ファイバケーブル20aから射出された光は、第1反射部151で最初に反射された後、第2反射部150で再び第1反射部151に向けて反射される。そして、照射用光ファイバケーブル20aから射出された光は、第1反射部151で2回目に反射された後、受光用導光ミラー32で反射されて受光用光ファイバケーブル20bに入射する。
図7及び図8に示す変形例では、図7に示した光路(第1光路とも呼ぶ)331と、図8に示した光路(第2光路とも呼ぶ)332とで、上述した幾つかの実施形態と比べて、液体流通部110における光路長を大きく変更できる。
In the modified examples shown in FIGS. 7 and 8, as shown in FIG. 7, the light emitted from the irradiation
In the modified examples shown in FIGS. 7 and 8, the optical path (also referred to as the first optical path) 331 shown in FIG. 7 and the optical path (also referred to as the second optical path) 332 shown in FIG. The optical path length in the
図9及び図10は、測定プローブ100の構成の変形例の他の一例について説明するための図である。なお、図2又は図7に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図9及び図10に示す変形例では、図7及び図8に示した変形例に係る第1反射部151に代えて第3反射部153を有する。第3反射部は、平面鏡であって窓板115の接液面115aに対して略平行な第1反射面153aと、第1反射面153aの図示右端と図示他端とに形成されて、第1反射面153aに対して傾斜した一対の第2反射面153bとを有する。
9 and 10 are diagrams for explaining another example of a modification of the configuration of the
The modified examples shown in FIGS. 9 and 10 have a third reflecting
図9に示すように、一対の第2反射面153bの一方の第2反射面153bは、照射用光ファイバケーブル20aから射出されて照射用導光ミラー31で反射された光を一対の第2反射面153bの他方の第2反射面153bに向けて反射可能に構成されている。他方の第2反射面153bは、一方の第2反射面153bからの光を受光用導光ミラー32へ向けて反射可能に構成されている。
As shown in FIG. 9, one of the second reflecting
図9及び図10に示す変形例では、図9に示すように、照射用光ファイバケーブル20aから射出された光は、一対の第2反射面153bの一方の第2反射面153bで反射された後、他方の第2反射面153bで反射されて、受光用光ファイバケーブル20bに入射する。
これに対し、角度変更用アクチュエータ41によって、照射用導光ミラー31を駆動することで光路を変更すると、図10に示すように、照射用光ファイバケーブル20aから射出された光は、第1反射面153aで最初に反射された後、第2反射部150で再び第1反射面153aに向けて反射される。そして、照射用光ファイバケーブル20aから射出された光は、第1反射面153aで2回目に反射された後、受光用導光ミラー32で反射されて受光用光ファイバケーブル20bに入射する。
図9及び図10に示す変形例では、図9に示した光路(第1光路とも呼ぶ)333と、図10に示した光路(第2光路とも呼ぶ)334とで、上述した幾つかの実施形態と比べて、液体流通部110における光路長を大きく変更できる。
In the modified examples shown in FIGS. 9 and 10, as shown in FIG. 9, the light emitted from the irradiation
On the other hand, when the optical path is changed by driving the light guide mirror 31 for irradiation by the actuator 41 for changing the angle, as shown in FIG. 10, the light emitted from the
In the modified examples shown in FIGS. 9 and 10, the optical path (also referred to as the first optical path) 333 shown in FIG. 9 and the optical path (also referred to as the second optical path) 334 shown in FIG. The optical path length in the
(光路長を変更するための構成についての変形例について)
図11及び図12は、光路長を変更するための構成についての変形例の一例について説明するための図である。図11に示すように、例えば、照射用光ファイバケーブル20aの端面21aに遮光フィルタ装置160を配置する。この遮光フィルタ装置160は、例えば図12に示すように、照射用光ファイバケーブル20aの端面21aから出射される光の透過を許可する透過部161と、照射用光ファイバケーブル20aの端面21aから出射される光を遮る遮光部162とを有している。遮光フィルタ装置160は、例えば制御装置14からの制御信号によって透過部161と遮光部162との位置を変更可能に構成されている。なお、図12は、図11において、照射用導光ミラー33から照射用光ファイバケーブル20aの方を見たときの模式的な図である。
(About a modified example of the configuration for changing the optical path length)
11 and 12 are diagrams for explaining an example of a modification of the configuration for changing the optical path length. As shown in FIG. 11, for example, the light-shielding
図11に示す変形例では、照射用導光ミラー33は、角度の異なる2つの反射面(第1反射面33a及び第2反射面33b)を有する。
図11に示す変形例では、遮光フィルタ装置160によって、例えば図12の上側の図に示すように図示下側に遮光部162が配置されて図示上側に透過部161が形成された場合、照射用光ファイバケーブル20aからの光は、図示上側に形成された透過部161を通過して第1反射面33aで反射される。この場合の光路を第1光路335とする。
図11に示す変形例では、遮光フィルタ装置160によって、例えば図12における下側の図に示すように図示上側に遮光部162が配置されて図示下側に透過部161が形成された場合、照射用光ファイバケーブル20aからの光は、図示下側に形成された透過部161を通過して第2反射面33bで反射される。この場合の光路を第2光路336とする。
図11及び図12に示す変形例では、遮光フィルタ装置160における遮光部162の配置位置を変更することで、第1光路335と第2光路336とを切り替えることができる。
In the modified example shown in FIG. 11, the irradiation light guide mirror 33 has two reflecting surfaces (first reflecting
In the modified example shown in FIG. 11, when the light-shielding
In the modified example shown in FIG. 11, when the light-shielding
In the modified examples shown in FIGS. 11 and 12, the first
なお、上述した照射用光ファイバケーブル20aと上述した照射用導光ミラー31との組を2組設け、一方の組から出射される光による光路と、他方の組から出射される光による光路とを異なるように構成することで、光路を切り替えるようにしてもよい。
Two sets of the above-mentioned irradiation
(分光分析方法の他の実施形態について)
例えば、図7及び図8に示すように、分光分析装置1において液体流通部110に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合に、成分濃度c及び汚れによる吸光度の増分βを算出するための方法について説明する。
例えば図7及び図8に示す変形例では、第1光路331と第2光路332とで、液体流通部110への光の入射と液体流通部110からの光の出射との繰り返し回数が異なるため、上述した式(f2)における汚れによる吸光度の増分の項と上述した式(f3)における汚れによる吸光度の増分の項とでは、値が異なる。
(About other embodiments of the spectroscopic analysis method)
For example, as shown in FIGS. 7 and 8, when the number of times light is incident and reflected on the
For example, in the modified examples shown in FIGS. 7 and 8, the first
そこで、例えば上記繰り返し回数をnとし、この繰り返し回数nを式(f2)及び式(f3)における吸光度の増分の項にパラメータとして加えることで、繰り返し回数nの相違による吸光度の増分の違いを算出式に反映できる。 Therefore, for example, the number of repetitions is set to n, and the number of repetitions n is added as a parameter to the term of the increment of absorbance in the equations (f2) and (f3) to calculate the difference in the increase in absorbance due to the difference in the number of repetitions n. It can be reflected in the formula.
例えば図7及び図8に示す変形例では、第1光路331における繰り返し回数nは1回であり、第2光路332における繰り返し回数nは2回であるが、一般化のために、以下の説明では、第1光路331における繰り返し回数nをn1とし、第2光路332における繰り返し回数nをn2とする。
これにより、上記式(f2)を次式(f6)で置き換えることができ、上記式(f3)を次式(f7)で置き換えることができる。
なお、次式(f6)及び次式(f7)において、β’は、繰り返し回数nの1回当たりの汚れによる吸光度の増分である。
A’=e×c×l+n1×β’ ・・・(f6)
A’’=a×e×c×l+n2×β’ ・・・(f7)
For example, in the modified examples shown in FIGS. 7 and 8, the number of repetitions n in the first
As a result, the above equation (f2) can be replaced by the following equation (f6), and the above equation (f3) can be replaced by the following equation (f7).
In the following equations (f6) and (f7), β'is an increment of the absorbance due to fouling per repetition number n.
A'= e × c × l + n1 × β'・ ・ ・ (f6)
A'' = a × e × c × l + n2 × β'・ ・ ・ (f7)
ここで、上述したように光路長lの変化倍数a、及び、光路長lが予め設定された値であり、モル吸光係数eは物性値のため既知である。そして、分光分析装置1の装置構成から繰り返し回数n1、n2も把握できることから、未知数は、成分濃度cと汚れによる吸光度の増分βの2つである。未知数2つに対して、光路長lを変更して得られる方程式が2つであるので、式(f6)及び式(f7)に基づいて、次式(f8)によって成分濃度cを求めることができ、次式(f9)によって繰り返し回数nの1回当たりの汚れによる吸光度の増分β’を求めることができる。
c={(n2/n1)×A1−A2}/[{(n2/n1)−a}×e×l]
・・・(f8)
β=(A2−a×A1)/(n2−n1×a) ・・・(f9)
Here, as described above, the change multiple a of the optical path length l and the optical path length l are preset values, and the molar extinction coefficient e is known because of its physical property value. Since the number of repetitions n1 and n2 can also be grasped from the apparatus configuration of the
c = {(n2 / n1) x A1-A2} / [{(n2 / n1) -a} x e x l]
... (f8)
β = (A2-a × A1) / (n2-n1 × a) ・ ・ ・ (f9)
すなわち、本実施形態では、図6における濃度算出工程S50において、制御装置14の濃度算出部143は、分析対象の液体が満たされていて光を通過させる液体流通部110への光の入射と液体流通部110からの光の出射との繰り返し回数nをパラメータとして含む算出式に基づいて、成分濃度cを求める。
これにより、光路長が第1光路長であるときと、第1光路長とは異なる第2光路長となるときで、液体流通部110に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合であっても成分濃度c、及び、上述した汚れによる吸光度の増分β’を求めることができる。
That is, in the present embodiment, in the concentration calculation step S50 in FIG. 6, the concentration calculation unit 143 of the control device 14 is filled with the liquid to be analyzed, and the light is incident on the
As a result, when the optical path length is the first optical path length and when the second optical path length is different from the first optical path length, the number of times light is incident and reflected on the
(分光分析方法のさらに他の実施形態について)
例えば上述したように、第1光路331と第2光路332とでは光路が異なる。説明の便宜上、以下の説明では、例えば第1光路331における光路長lと第1光路長と呼び、第2光路332における光路長lと第2光路長と呼ぶ。
(About still other embodiments of the spectroscopic analysis method)
For example, as described above, the optical path is different between the first
第1光路331と第2光路332とのように、光路が異なる場合、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なって、上述した繰り返し回数nの1回当たりの汚れによる吸光度の増分β’も光路毎に異なることも考えられる。
そこで、例えば第1光路331と第2光路332とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数を予め求めておき、この係数を用いることで第1光路331と第2光路332とにおける汚れによる吸光度の差を算出式に反映できる。
When the optical paths are different as in the first
Therefore, for example, a coefficient representing the difference in absorbance due to dirt between the first
具体的には、上記式(f3)における吸光度の増分の項に第1光路331と第2光路332とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数γを乗じる。したがって、上記式(f2)を次式(f10)で置き換えることができ、上記式(f3)を次式(f11)で置き換えることができる。
なお、次式(f10)及び次式(f11)において、β’’は、第1光路331における汚れによる吸光度の増分である。
A’=e×c×l+β’’ ・・・(f10)
A’’=a×e×c×l+γ×β’’ ・・・(f11)
Specifically, the term of the increase in absorbance in the above formula (f3) is multiplied by a coefficient γ representing the difference in absorbance due to dirt between the first
In the following equations (f10) and (f11), β ″ is an increment of absorbance due to contamination in the first
A'= e × c × l + β'' ・ ・ ・ (f10)
A'' = a × e × c × l + γ × β'' ・ ・ ・ (f11)
ここで、上述したように光路長lの変化倍数a、及び、光路長lが予め設定された値であり、モル吸光係数eは物性値のため既知である。そして、係数γも予め求められていることから、未知数は、成分濃度cと汚れによる吸光度の増分βの2つである。未知数2つに対して、光路長lを変更して得られる方程式が2つであるので、式(f10)及び式(f11)に基づいて、次式(f12)によって成分濃度cを求めることができ、次式(f13)によって第1光路331における汚れによる吸光度の増分β’’を求めることができる。なお、第1光路331における汚れによる吸光度の増分β’’に係数γを乗ずることで、第2光路332における汚れによる吸光度の増分を求めることができる。
c=(A1−A2)/{(1−a)×e×l} ・・・(f12)
β’’=(A2−a×A1)/{γ×(1−a)} ・・・(f13)
Here, as described above, the change multiple a of the optical path length l and the optical path length l are preset values, and the molar extinction coefficient e is known because of its physical property value. Since the coefficient γ is also obtained in advance, there are two unknowns, the component concentration c and the increment β of the absorbance due to dirt. Since there are two equations obtained by changing the optical path length l for two unknowns, the component concentration c can be obtained by the following equation (f12) based on the equations (f10) and (f11). Then, the increment β'' of the absorbance due to dirt in the first
c = (A1-A2) / {(1-a) × e × l} ... (f12)
β'' = (A2-a × A1) / {γ × (1-a)} ・ ・ ・ (f13)
すなわち、本実施形態では、図6における濃度算出工程S50において、制御装置14の濃度算出部143は、光路長lが第1光路長であるときに液体に接触する光学部材(例えば窓板115や、反射部130、130A、130B、第1反射部151、第3反射部153等)の汚れによる吸光度と、光路長lが第2光路長であるときに該光学部材の汚れによる吸光度との比を考慮した算出式に基づいて、成分濃度cを求める。
これにより、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なる場合であっても成分濃度c、第1光路331における汚れによる吸光度の増分β’’及び、第2光路332における汚れによる吸光度の増分γ×β’’を求めることができる。
That is, in the present embodiment, in the concentration calculation step S50 in FIG. 6, the concentration calculation unit 143 of the control device 14 is an optical member (for example, a
As a result, even if the light transmission length and the light scattering behavior of the portion where the dirt is attached are different for each optical path, the component concentration c, the increase β'' of the absorbance due to the dirt in the first
(係数γの求め方について)
以下、上述した係数γの求め方の一例を説明する。
例えば、上述した液体流通部110を分析対象の液体の実液または模擬液に所定時間浸漬し、液体流通部110の光学部材(例えば窓板115や、反射部130、130A、130B、第1反射部151、第3反射部153等)に模擬的に汚れを付着させる。
このようにして汚れを付着させた液体流通部110を用いて異なる光路(例えば上述した第1光路331及び第2光路332)における汚れによる吸光度を求め、その比からγを求める。その際、液体流通部110には、例えば純水等の液体を満たしておくことで、測定された吸光度が汚れによる吸光度と一致するようにしておくとよい。
なお、模擬的に汚れを付着させる際に、液体流通部110における液体の流れや、濃度、温度、浸漬時間等の浸漬条件は実機使用条件に近いことが望ましい。また、同じ条件で複数のデータを取得したり、液体流通部110における液体の流れや、濃度、温度、浸漬時間等の浸漬条件をパラメータとして複数のデータを取得し、平均値を取ることでばらつきも考慮した値とすることが望ましい。
(How to find the coefficient γ)
Hereinafter, an example of how to obtain the coefficient γ described above will be described.
For example, the above-mentioned
The absorbance due to the dirt in different optical paths (for example, the first
When the dirt is attached in a simulated manner, it is desirable that the liquid flow in the
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.
1 分光分析装置
3 照射部
5 受光部
10 分析装置本体
11 光源
12 分光器
13 検出器
14 制御装置
17 計測部
20 光ファイバケーブル
30 導光ミラー
31 照射用導光ミラー
32 受光用導光ミラー
40 変更部
41、42 角度変更用アクチュエータ
100 測定プローブ
110
115 窓板
117 シール部材
130 反射部
141 吸光度算出部
143 濃度算出部
1 Spectroscopy analyzer 3 Irradiation unit 5
115
Claims (13)
前記光路長が前記第1光路長とは異なる第2光路長であるときに前記液体を通過した光の強度を計測する第2計測工程と、
前記第1計測工程で計測した前記強度に基づいて、前記光路長が前記第1光路長であるときの第1吸光度を算出する第1吸光度算出工程と、
前記第2計測工程で計測した前記強度に基づいて、前記光路長が前記第2光路長であるときの第2吸光度を算出する第2吸光度算出工程と、
前記第1吸光度算出工程で算出した前記第1吸光度と前記第2吸光度算出工程で算出した前記第2吸光度とに基づいて、前記液体における分析対象の成分の濃度を算出する濃度算出工程と、
を備える
分光分析方法。 The first measurement step of measuring the intensity of the light passing through the liquid when the optical path length of the light passing through the liquid to be analyzed is the first optical path length, and
A second measurement step of measuring the intensity of light passing through the liquid when the optical path length is a second optical path length different from the first optical path length.
A first absorbance calculation step of calculating the first absorbance when the optical path length is the first optical path length based on the intensity measured in the first measurement step.
A second absorbance calculation step of calculating the second absorbance when the optical path length is the second optical path length based on the intensity measured in the second measurement step.
A concentration calculation step of calculating the concentration of the component to be analyzed in the liquid based on the first absorbance calculated in the first absorbance calculation step and the second absorbance calculated in the second absorbance calculation step.
A spectroscopic analysis method comprising.
請求項1に記載の分光分析方法。 The concentration calculation step is a calculation formula that includes, as a parameter, the number of repetitions of the incident of the light on the liquid flow section through which the liquid to be analyzed is filled and the light emitted from the liquid flow section. The spectroscopic analysis method according to claim 1, wherein the concentration is calculated based on the above.
請求項1に記載の分光分析方法。 In the concentration calculation step, the absorbance due to the contamination of the optical member in contact with the liquid when the optical path length is the first optical path length and the contamination of the optical member when the optical path length is the second optical path length. The spectroscopic analysis method according to claim 1, wherein the concentration is calculated based on a calculation formula in consideration of the ratio to the absorbance according to the above.
をさらに備える
請求項1乃至3の何れか一項に記載の分光分析方法。 A stain degree calculation step of calculating the stain degree of an optical member in contact with the liquid based on the first absorbance calculated in the first absorbance calculation step and the second absorbance calculated in the second absorbance calculation step.
The spectroscopic analysis method according to any one of claims 1 to 3, further comprising.
前記液体流通部の外部から前記液体流通部を流通する前記液体に光源からの光を照射する照射部と、
前記照射部から照射されて前記液体を透過した光を反射する反射部と、
前記反射部で反射された光を前記液体流通部の外部で受光する受光部と、
を備え、
前記照射部は、前記光源からの光を反射して前記液体流通部に導く導光ミラーと、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する変更部とを有する
分光分析装置。 The liquid distribution department where the liquid to be analyzed can be distributed,
An irradiation unit that irradiates the liquid flowing through the liquid distribution unit with light from a light source from the outside of the liquid distribution unit.
A reflecting unit that reflects light that is irradiated from the irradiation unit and transmitted through the liquid,
A light receiving unit that receives the light reflected by the reflecting unit outside the liquid flow unit, and a light receiving unit.
With
The irradiation unit is a spectroscopic analyzer having a light guide mirror that reflects light from the light source and guides it to the liquid flow unit, and a change unit that changes at least one of the positions or angles of the light guide mirror.
前記計測部で計測した前記強度と、前記照射部から照射される光の強度とに基づいて、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の第1吸光度と、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の第2吸光度とを算出する吸光度算出部と、
前記吸光度算出部が算出した前記第1吸光度と前記第2吸光度とに基づいて、前記液体における分析対象の成分の濃度を算出する濃度算出部と、
をさらに備える
請求項5に記載の分光分析装置。 A measuring unit that measures the intensity of the light received by the light receiving unit before and after changing at least one of the positions or angles of the light guide mirror by the changing unit.
The first absorbance before changing at least one of the position or angle of the light guide mirror by the changing unit based on the intensity measured by the measuring unit and the intensity of light emitted from the irradiation unit. And the absorbance calculation unit that calculates the second absorbance after changing at least one of the position or angle of the light guide mirror by the change unit.
A concentration calculation unit that calculates the concentration of the component to be analyzed in the liquid based on the first absorbance and the second absorbance calculated by the absorbance calculation unit.
The spectroscopic analyzer according to claim 5.
請求項5又は6記載の分光分析装置。 The change portion is such that the position where the light from the light source is irradiated in the reflection portion is not changed before and after changing at least one of the position or the angle of the light guide mirror. The spectroscopic analyzer according to claim 5 or 6, wherein at least one of the positions or angles of the above is changed.
請求項5乃至7の何れか1項に記載の分光分析装置。 The method according to any one of claims 5 to 7, wherein the irradiation unit irradiates the liquid flowing through the liquid distribution unit with the light from the light source as collimated light or as light focused at the reflection unit. Spectral analyzer.
請求項5乃至8の何れか1項に記載の分光分析装置。 The spectroscopic analyzer according to any one of claims 5 to 8, wherein the liquid contains a radioactive substance.
前記筐体に形成された開口を覆って前記液体流通部の内部と外部とを仕切るとともに、前記照射部から照射された光、及び、前記反射部で反射された光を透過させる窓板と、
前記筐体と前記窓板との隙間をシールするシール部材と、
をさらに備える
請求項9に記載の分光分析装置。 A housing having the liquid distribution unit and
A window plate that covers the opening formed in the housing to partition the inside and the outside of the liquid flow portion and transmits the light emitted from the irradiation portion and the light reflected by the reflection portion.
A sealing member that seals the gap between the housing and the window plate,
9. The spectroscopic analyzer according to claim 9.
請求項10に記載の分光分析装置。 The spectroscopic analyzer according to claim 10, wherein the window plate is made of aluminum oxide.
請求項10又は11に記載の分光分析装置。 The spectroscopic analyzer according to claim 10 or 11, wherein the sealing member is made of metal.
請求項9乃至12の何れか一項に記載の分光分析装置。 The spectroscopic analyzer according to any one of claims 9 to 12, wherein the reflecting unit is arranged inside the liquid distribution unit and is made of metal.
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