JP2936947B2 - 分光蛍光光度計 - Google Patents

分光蛍光光度計

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JP2936947B2
JP2936947B2 JP5061580A JP6158093A JP2936947B2 JP 2936947 B2 JP2936947 B2 JP 2936947B2 JP 5061580 A JP5061580 A JP 5061580A JP 6158093 A JP6158093 A JP 6158093A JP 2936947 B2 JP2936947 B2 JP 2936947B2
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excitation
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fluorescence
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太郎 野上
俊一 松浦
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分光蛍光光度計に係り、
溶液中の微量物質の蛍光を測定するのに好適な分光蛍光
光度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、分光蛍光光度計は、主として、励
起光を発生させるための光源と分光器、測定対象の試料
を収容する試料セル、前記試料が発する蛍光を検出する
ための光学検出器と分光器から構成されていた。
【０００３】特開昭60−78334 号（以下従来技術とす
る。）では上記構成要件の中でも特に、試料を収容する
試料セルに関する発明が開示されている。
【０００４】励起光側光学系内の光源で発生した光を入
射スリット，凹面回折格子，出射スリットを通して励起
光とし、試料セルに収容された試料にその励起光を照射
し、該照射によって得られた試料の蛍光を蛍光側光学系
内の凹面回折格子，出射スリットを通して、光電検出器
でその蛍光を検出することにより、試料内に含まれた成
分の遷移状況を検知し、その強度から試料内成分の定量
分析を行うというものである。
【０００５】従来技術では試料セルの形状を不透明部材
と透明部材によって試料収容室を包囲形成した底付きの
容器とし、不透明部材で光量を必要に応じて制限出来る
試料室を形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、蛍光
光度測定における微少流量の試料の測定手段と手段とし
て有効な発明であるが、以下の如き欠点を有している。
【０００７】この従来技術に限らず、従来の分光機器は
試料セルより放出された蛍光をレンズで一旦集光し、入
射スリットによって必要な波長の光のみを選出するとい
う方式を用いている。今日、一般的な光学測定機器にお
いて、光電検出器までの光路が短い方が、光の拡散や減
衰が少ない分、測定精度が高いことが知られているが、
従来技術の方式を用いる以上、これ以上の光路短縮は望
めない。
【０００８】また、光学スリットそのものの欠点とし
て、試料セルより発せられ、レンズで集光された蛍光は
試料セルの励起光入射や蛍光出射の際の光のあふれや、
スリットを通過させるために用いられる集光レンズの光
の減衰や反射作用等の光量ロスが生ずるという欠点があ
る。
【０００９】本願発明は光学系を簡略化できるにもかか
わらず、試料中の微量物質を高感度で測定できる蛍光分
光光度計を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、第１の構成として、光源からの光を分
光して単色光とする励起側光学系と、前記励起側光学系
からの光を試料に照射するように試料を格納する試料セ
ルと、前記試料に照射された光から発生する蛍光を分光
する蛍光側凹面回折格子と、前記蛍光側凹面回折格子で
分光された光を絞る蛍光側出射スリットと、前記蛍光側
出射スリットを通過した光を検出する検出器を有し、前
記試料セルの一部に前記蛍光が通過するための蛍光取出
用窓を前記試料セルと一体的に形成し、前記蛍光側凹面
回折格子の入射側焦点に前記蛍光取出用窓が位置するよ
うに前記試料セルを配置し、前記蛍光側凹面回折格子の
出射側焦点に前記蛍光側出射スリットを配置する。
【００１１】さらに、第２の構成として、光を発する光
源と、前記光源からの光を絞る励起側入射スリットと、
前記励起側入射スリットを通過した光を分光する励起側
凹面回折格子と、前記励起側凹面回折格子で分光された
光を試料に照射するように試料を格納する試料セルと、
前記試料に照射された光から発生する蛍光を分光して単
色光とする蛍光側光学系と、前記蛍光側光学系からの光
を検出する検出器を有し、前記試料セルの一部に励起光
を取り出すための励起光取出用窓を前記試料セルと一体
的に形成し、前記励起側凹面回折格子の入射側焦点に前
記励起側入射スリットを配置し、前記励起側凹面回折格
子の出射側焦点に前記励起光取出用窓が位置するように
前記試料セルを配置する。
【００１２】さらに、第３の構成として、光を発する光
源と、前記光源からの光を絞る励起側入射スリットと、
前記励起側入射スリットを通過した光を分光する励起側
凹面回折格子と、前記励起側凹面回折格子で分光された
光を試料に照射するように試料を格納する試料セルと、
前記試料に照射された光から発生する蛍光を分光する蛍
光側凹面回折格子と、前記蛍光側凹面回折格子で分光さ
れた光を絞る蛍光側出射スリットと、前記蛍光側出射ス
リットを通過した光を検出する検出器を有し、前記試料
セルの一部に励起光を取り出すための励起光取出用窓及
び蛍光を取り出すための蛍光取出用窓を前記試料セルと
一体的に構成し、前記励起側凹面回折格子の入射側焦点
に前記励起側入射スリットを配置し、前記蛍光側凹面回
折格子の出射側焦点に前記蛍光側出射スリットを配置
し、前記励起側凹面回折格子の出射側焦点に前記励起光
取出用窓が位置し、且つ、前記蛍光側凹面回折格子の入
射側焦点に前記蛍光取出用窓が位置するように前記試料
セルを配置する。
【００１３】
【作用】以上のような構成とすることにより、以下の様
な作用を生じる。
【００１４】先ず、第１の構成は従来の蛍光側光学系の
入射スリットに相当する位置に、試料セルの蛍光取出し
窓を配置する。この蛍光取出し窓は遮光部で挟持されて
おり、実質的に入射スリットを兼ねているので、入射ス
リットとその為の集光レンズを省略することが出来る。
【００１５】次に第２の手段は従来の励起光側光学系の
出射スリットに相当する位置に試料セルの励起光窓を配
置する。この励起光窓は第１の構成と同様に遮光部挟持
されており、実質的に出射スリットを兼ねているので、
出射スリットと試料セルに入射するための集光レンズを
省略することが出来る。
【００１６】更に第３の手段は第１と第２の手段を包含
するものであり、励起光側光学系の出射スリットに相当
する位置に相当する位置に試料セルの励起光窓を配置さ
せると共に、蛍光側光学系の入射スリットに相当する位
置に試料セルの蛍光取出し窓を配置できるように、前記
両光学系及び試料セルを設置する。蛍光取出し窓と励起
光窓を前記第１，第２の構成と同様に夫々遮光部で挟持
されており、実質的に励起光側光学系の出射スリット及
び蛍光側光学系の入射スリットを兼ねているので、励起
光の出射スリットと蛍光側光学系の入射スリット及び両
スリットに係る集光レンズを省略することが出来る。
【００１７】
【実施例】以下図面に従って本発明実施例を詳述する。
【００１８】図１は蛍光側入射スリットに相当する位置
に蛍光取出し窓を配置した実施例図であり、図２は図１
に採用されている試料セル１０の拡大水平断面図であ
る。
【００１９】励起側基本光学系１内の光源部１００に収
容されている光源３より発せられた光は、同じく光源部
１００に収容されている集光レンズ４によって集光さ
れ、入射スリット５を介して、分光部１０１内の凹面回
折格子６により分光される。該分光され単色光となった
光はミラー７を経由し、出射スリット８を介して、外部
に取り出される。但しこの図中の光路は全て暗室の中に
あり、外部に取り出された光であっても、装置外の光の
影響を受けることはない。そして、この取り出された励
起光はミラー３１，集光レンズ９を介して試料セル１０
内の試料収容室３００に励起光側窓１０ｂを介して照射
される。図１の実施例では試料セル１０の蛍光取出し窓
１０ａが蛍光側光学系２の分光部１０３の入射スリット
に相当する位置に配置されるように試料セル１０を位置
付けている。
【００２０】即ち、凹面回折格子１１の焦点位置に入射
スリットと同等の作用を持った蛍光取出し窓１０ａを配
置しているため、従来の分光器に用いられていた入射ス
リットを必要としない。換言すると、蛍光取出し窓１０
ａの幅を疑似スリットとすることによって入射スリット
を無くすことが出来るため、試料セル１０から入射スリ
ット１９までの光路を省略出来るようになると共に、従
来技術の集光レンズ１８及び入射スリット１９を不要の
ものとすることが出来る。
【００２１】一般的な光学機器において、光路が短か
く、且つその光路中にある構成部品が少ない方が光の拡
散や減衰による測定誤差が小さくなることから、このよ
うな構成とすることによって得られる、測定精度に関す
る効果は絶大である。
【００２２】また、本発明実施例では蛍光取出し窓１０
ａより出射した蛍光が凹面回折格子１１に直接照射され
るので、従来技術のような光のあふれによる光量ロスを
無くすことが出来る。この効果について図３及び図４を
用いて説明する。図３は従来の分光光度計に本発明実施
例に用いた試料セルを適応したときの試料セル内の試料
の有効発光部を示す図であり、図４は図２に示す実施例
における有効発光部を示した図である。図３では光のあ
ふれによる光量ロスのため、蛍光側測定計の入射スリッ
トを通過する蛍光の有効発光部を広く取れないのに対し
て、図４に示す例では光量ロスが少ないため有効発光部
を広く取ることが出来る。
【００２３】そして蛍光取出し窓１０ａから発せられた
蛍光は蛍光側基本測定系２の分光部１０３内にある凹面
回折格子１１によって分光されミラー１２を介して、出
射スリット１３を通過し測定部１０２内の光電素子１４
で測定される。更に試料に照射された励起光はその後、
参照光取出し窓１０ｃより出射して集光レンズ１５及び
減光板１６を介して参照用光電素子１７で検出される。
【００２４】図５は試料セルに照射する励起光の収斂位
置を示す図である。
【００２５】本発明実施例では有効発光部が広がった結
果、図６に示す様に励起光が遮光部２００のエッジの作
用によって散乱して凹面回折格子に向かう恐れがあるた
め、図５に示すように励起光の収斂位置を試料収容室よ
り、励起光の照射側から遠ざけることによって、その問
題を解決するというものである。
【００２６】図１の実施例で用いたフロータイプの試料
セル１０は図７に示すような形状であって、長手方向の
四隅に遮光部材で形成された遮光部２００を設けると共
に、各遮光部２００で夫々透明部材を挟持することで蛍
光取出し窓１０ａ，励起光窓１０ｂ及び励起光取出し窓
１０ｃを分光器のスリットとしている。この各窓10ａ，
１０ｂ，１０ｃ及び遮光部２００で側面を液密に包囲す
ることで、上面より下面まで連通した試料収容室３００
を形成している。
【００２７】本実施例では遮光部に黒色石英を用い、各
窓には透明石英を用いている。
【００２８】図８は試料セルの変形例を示す図である。
図２で示した試料セル１０と比較すると遮光部によるエ
ッジが１か所少ない分図６に示したようなエッジによる
散乱光を半減させることが出来る。また接着部が少ない
分、コストが低い。
【００２９】図９は蛍光側分光器のスペクトルバンド幅
を小さく取る場合における試料セル１２１の形成例図で
ある。蛍光取出し窓１０ａの幅を小さくし、励起光側窓
10ｂ及び参照光取出し窓１０ｃの幅ｍを大きくすること
によってスリット幅を試料収容室の容量を変えることな
く、小さくとることが出来る。
【００３０】図１０は分光蛍光光度計の励起光側基本光
学系１の分光部１３０の出射スリットに相当する位置に
試料セル１０の励起光窓１０ｂを配置した第２の実施例
図である。
【００３１】図１の実施例と同様に励起光側基本光学系
１内の光源部１００に収容されている光源３より発せら
れた光は、同じく光源部１００に収容されている集光レ
ンズ４によって集光され、入射スリット５を介して、分
光部１３０内の凹面回折格子６により分光される。
【００３２】該分光され単色光となった光はミラー７を
経由し、試料セル１０の励起光側窓１０ｂを介して、試
料収容室３００に照射される。本実施例では分光器の出
射スリットに相当する位置に試料セル１０の励起光窓１
０ｂを配置することで、該励起光窓１０ｂを疑似出射ス
リットとして用いている。
【００３３】このような構成とすることにより、従来技
術の出射スリットと同等の作用を励起光窓１０ｂに持た
せることが出来る。
【００３４】即ち、凹面回折格子６の焦点位置に出射ス
リットと同等の作用を持った部材を配置しているため、
従来の分光器に用いられていた出射スリットを必要とし
ない。即ち、遮光部２００に挟まれた励起光窓１０ｂを
疑似スリットとすることによって従来の出射スリットを
無くすことが出来るため、従来技術の出射スリット８か
ら試料セル１０までの光路を省略出来るようになると共
に、従来技術の集光レンズ１８及び入射スリット１９を
不要のものとすることが出来る。本実施例も図１に示し
た実施例と同様の効果を、励起光側基本光学系で享受す
ることが出来る。
【００３５】また、一般のレンズの材質は図１１に示す
ような透過曲線を描いており、例えば２４０ｎｍ以下の
短波長励起光を使用する測定の場合、レンズを無くすこ
とによる光量ロス低減の効果は極めて大きい。
【００３６】図１２は図１で示した実施例と、図１０で
示した実施例を同時に実施した第３の実施例図である。
【００３７】即ち、励起光側基本光学系１の分光器１３
０の出射スリットに相当する位置に励起光側窓１０ｂを
配置すると共に、蛍光側基本光学系２の分光器１０３の
入射スリットに相当する位置に蛍光取出し窓１０ａを配
置出来るように、両光学系及び試料セルを配置すること
で、図１で示した実施例の効果と図１０で示した実施例
の効果を同時に享受することが出来るので、前記した実
施例の中では最も光路が短く、図１で示した実施例の効
果の他に試料セル前の集光系による光量ロスも合わせて
除去されている。
【００３８】以上の各実施例において、分光器内の集光
手段が凹面回折格子と平面ミラーの組み合わせあって
も、凹面ミラーと平面回折格子の組合せであってもよ
く、その組み合わせの配列が逆であってもよい。
【００３９】図１３は第１，第２，第３の実施例で用い
られる試料セル部の構成をしめす分解斜視図である。試
料セル１０はセルホルダ２５に支持され、上下よりスペ
ーサ２４，２６を経由して、押しねじ２３，２７により
おされてホルダ２５に固定される。該２３，２７は押し
ねじは、フェラル２２，２８及び固定ねじ２１，２９の
作用によりチューブ２９，３０を接続する。以上よりチ
ューブ３０より試料セル１０を経由してチューブ２０に
至る一連の流路が形成されると共に、この流路へ分離カ
ラムから溶出された液体を流すことにより液体クロマト
グラフ用検出器としての応用が可能となる。
【００４０】
【発明の効果】先ず、分光蛍光光度計の励起光側基本光
学系及び／又は、蛍光側光学系において、測定光路の短
縮が出来、それにより光の拡散や減衰を低減できるため
測定装置の感度と測定精度の向上することが出来る。
【００４１】次に、分光蛍光光度計の励起光側基本光学
系及び／又は、蛍光側基本光学系において、蛍光側光学
系の入射スリット，励起光側光学系の出射スリット及び
／又は前記両スリットの為の集光レンズを無くすことが
出来、それによる光量ロスを低減することが出来るため
装置の感度を向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】蛍光側入射スリットに相当する位置に蛍光取出
し窓を配置した実施例図。
【図２】図１の実施例の試料セルの拡大図。
【図３】本発明を適用しない場合の試料セル内の試料の
有効発光部を示す図。
【図４】図２の試料セルに示す本発明実施例における有
効発光部を示した図。
【図５】試料セルに照射する励起光の収斂位置を示す
図。
【図６】励起光が散乱して凹面回折格子に向かう状態を
表す図。
【図７】図２の試料セルの斜視図。
【図８】試料セルの変形例を示す図。
【図９】スペクトルバンドを小さく取った試料セルの形
成例図。
【図１０】励起光側出射スリットに相当する位置に励起
光窓を配置した第２の実施例図。
【図１１】一般的なレンズの透過曲線を示す図。
【図１２】第３の実施例における光学系を示す図。
【図１３】試料セル部の詳細構成を示す分解斜視図。
【符号の説明】
１…励起側基本光学系、２…蛍光側基本光学系、３…光
源、４…集光レンズ、５…入射スリット、６…凹面回折
格子、７…ミラー、８…出射スリット、９…集光レン
ズ、１０…試料セル、１０ａ…蛍光側取出し窓、１０ｂ
…励起光側窓、１０ｃ…参照光取出し窓、２００…遮光
部、３００…試料収容室。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−78334（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−116289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−289747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−79040（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−136449（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−172361（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/62 - 21/74

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源からの光を分光して単色光とする励起
    側光学系と、前記励起側光学系からの光を試料に照射す
    るように試料を格納する試料セルと、前記試料に照射さ
    れた光から発生する蛍光を分光する蛍光側凹面回折格子
    と、前記蛍光側凹面回折格子で分光された光を絞る蛍光
    側出射スリットと、前記蛍光側出射スリットを通過した
    光を検出する検出器を有し、前記試料セルの一部に前記
    蛍光が通過するための蛍光取出用窓を前記試料セルと一
    体的に形成し、前記蛍光側凹面回折格子の入射側焦点に
    前記蛍光取出用窓が位置するように前記試料セルを配置
    し、前記蛍光側凹面回折格子の出射側焦点に前記蛍光側
    出射スリットを配置することを特徴とする分光蛍光光度
    計。
  2. 【請求項２】光を発する光源と、前記光源からの光を絞
    る励起側入射スリットと、前記励起側入射スリットを通
    過した光を分光する励起側凹面回折格子と、前記励起側
    凹面回折格子で分光された光を試料に照射するように試
    料を格納する試料セルと、前記試料に照射された光から
    発生する蛍光を分光して単色光とする蛍光側光学系と、
    前記蛍光側光学系からの光を検出する検出器を有し、前
    記試料セルの一部に励起光を取り出すための励起光取出
    用窓を前記試料セルと一体的に形成し、前記励起側凹面
    回折格子の入射側焦点に前記励起側入射スリットを配置
    し、前記励起側凹面回折格子の出射側焦点に前記励起光
    取出用窓が位置するように前記試料セルを配置すること
    を特徴とする分光蛍光光度計。
  3. 【請求項３】光を発する光源と、前記光源からの光を絞
    る励起側入射スリットと、前記励起側入射スリットを通
    過した光を分光する励起側凹面回折格子と、前記励起側
    凹面回折格子で分光された光を試料に照射するように試
    料を格納する試料セルと、前記試料に照射された光から
    発生する蛍光を分光する蛍光側凹面回折格子と、前記蛍
    光側凹面回折格子で分光された光を絞る蛍光側出射スリ
    ットと、前記蛍光側出射スリットを通過した光を検出す
    る検出器を有し、前記試料セルの一部に励起光を取り出
    すための励起光取出用窓及び蛍光を取り出すための蛍光
    取出用窓を前記 試料セルと一体的に構成し、前記励起側
    凹面回折格子の入射側焦点に前記励起側入射スリットを
    配置し、前記蛍光側凹面回折格子の出射側焦点に前記蛍
    光側出射スリットを配置し、前記励起側凹面回折格子の
    出射側焦点に前記励起光取出用窓が位置し、且つ、前記
    蛍光側凹面回折格子の入射側焦点に前記蛍光取出用窓が
    位置するように前記試料セルを配置することを特徴とす
    る分光蛍光光度計。
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