JP3183384U

JP3183384U - 光学的測定装置による透過測定用試料位置決め保持装置

Info

Publication number: JP3183384U
Application number: JP2013001036U
Authority: JP
Inventors: 寛一安保
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2023-02-26

Abstract

【課題】測定対象部位の面積が小さく、かつ、透過率が低い試料であっても、その測定対象部位を試料ホルダに対して正確に位置決め保持可能な光学的測定装置による透過測定用試料位置決め保持装置を提供する。
【解決手段】試料室１内に試料ホルダ２を挟んで両側に専用の光源４とミラー５とを着脱自在に設置し、試料ホルダ２に設けられた測定光通過用の孔２１ａを介して試料Ｗの測定対象部位Ｗｏに光源４からの光を照射し、その透過光をミラー５により試料室１外へ導くとともに、試料ホルダ２は、ホルダ本体２１に対して挟み具２２により試料Ｗを保持するように構成することで、試料ホルダ２を試料室１外に取り出すことなく、簡単に試料Ｗを位置決め保持できるようにする。
【選択図】図１

Description

本考案は、例えば紫外可視分光光度計などの光学的測定装置により試料を透過測定する際に用いられる試料位置決め保持装置に関する。

紫外可視分光光度計においては、一般に、光源からの光を分光器で分光して所要の波長の単色光を取り出し、その単色光を測定光として試料に照射して得られる透過光もしくは反射光の強度を検出して試料による当該波長の光の吸収情報を得る。このような測定を所定の波長範囲で行うことにより、試料による吸光スペクトルを得ることができる。

図３は、このような紫外可視分光高度計の測定光学系の構成例を示す模式図である。この例において、測定用光源部は、重水素ランプ３１とタングステンランプ３２および光源切り替えミラー３３によって構成され、光源切り替えミラー３３は、ミラー駆動部３４により図中矢印で示すように、紙面に直交する軸の周りに回転させることができ、その回転により重水素ランプ３１とタングステンランプ３２のうちのいずれか一方からの光が選択的に光源光として分光器３５に導かれる。

分光器３５は、例えば光源光を絞るスリットと、そのスリットを経た光源光を分散させる回折格子、およびその回折格子により分散された光から所要の単色光を取り出すスリット等によって構成され、回折格子の角度を変化させることによりこの分光器から取り出される単色光の波長を変化させることができる。

分光器３５により取り出された単色光は、試料室３６内に配置された試料Ｗに対して測定光Ｌｍとして照射される。この測定光Ｌｍは試料Ｗを透過もしくは反射することによって、試料Ｗに含まれる成分に応じた吸収を受けた後、光検出器３７によってその強度が検出される。この検出結果と、試料Ｗを経ない測定光Ｌｍの強度とから、試料Ｗによる吸光度ないしは透過率が算出される。また、分光器３５から取り出す単色光の波長を順次変化させて同様の測定を行うことにより、試料Ｗによる吸光スペクトルを得ることができる（例えば特許文献１参照）。

以上のような分光光度計により固体試料の測定を行う場合、通常は試料室３６内に設置した試料ホルダに試料Ｗを保持した状態で、その試料Ｗに測定光を照射する。試料ホルダは、被測定試料の寸法や形状、および測定対象部位の位置に応じて調整されたものが用いられ、その試料ホルダに試料をセットすることにより、測定光の光路上に試料の測定対象部位が位置するようになっている。

図４に従来の紫外可視分光光度計における試料ホルダの例を部分断面図で示す。この例では、測定光Ｌｍを通過させるための孔４１ａを備えたホルダ本体４１に、試料Ｗを保持するための保持体４２を取り付けた構造を有し、保持体４２に試料Ｗを保持することにより、孔４１ａと試料Ｗの測定対象部位Ｗｏとが合致し、孔４１ａを通過した測定光Ｌｍが測定対象部位Ｗｏに照射されるように、事前にホルダ本体４１と保持体４２とを調整するように構成されている。

特開２０１２−０３２３０７号公報

ところで、近年のスマートフォンにおいては、通話中であることを検出するための近接センサや、環境の明るさを検出するための照度センサなどが設けられており、これらのセンサ出力に基づいて自動的に表示の制御を行うようになっているものが多い。このようなスマートフォンを被測定試料とし、その各センサ窓を測定対象部位として紫外可視分光光度計による測定を行う場合等においては、以下に示すような問題が生じる。

すなわち、スマートフォンにおける上記した近接センサや照度センサのセンサ窓は、数ｍｍ程度と小さいため、図４における試料ホルダにおいて、測定光Ｌｍを通過させるための孔４１ａは１ｍｍ程度の大きさとする必要があり、その孔４１ａに測定対象部位Ｗｏであるセンサ窓が合致するように試料Ｗをホルダ本体４１に位置決め保持しなければならない。しかも、近接センサ窓などにおいては、近赤外領域では高い透過率を持つが、内部を見せないようにするために、可視領域の透過率を非常に低く抑えている。分光光度計から照射される単色の測定光Ｌｍは光強度が低く、この単色光を用いて上記した試料ホルダの孔４１ａと測定対象部位Ｗｏであるセンサ窓とが合致しているかを目視により確認することは困難である。

ここで、試料ごとに近接センサや照度センサの窓の位置が異なる場合、試料ごとに保持体４２の位置が調整された試料ホルダが必要となるが、上記のように分光光度計の測定光Ｌｍを用いて測定対象部位Ｗｏと孔４１ａとの合致を確認する作業が困難であることから、保持体４２を位置調整するために試料ホルダを試料室３６から取り出し、測定対象部位Ｗｏと孔４１ａとが合致するように、試料Ｗを用いて保持体４２の位置を調整した上で試料室３６内に戻す必要があり、作業が煩雑になっていた。

しかも試料室３６内の試料ホルダを取り外した後、再度取り付ける際には、試料ホルダの位置に微妙な位置ずれを生じるおそれがあり、以上のような調整を行う度にベースライン補正が必要となるという問題もある。

本考案はこのような実情に鑑みてなされたもので、上記の例のように、測定対象部位の面積が小さく、かつ、その透過率が低い試料でも、紫外可視分光光度計などの光学的測定装置による透過測定に際して容易に試料ホルダ上に位置決め保持することのできる装置の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本考案の光学的測定装置による透過測定用試料位置決め保持装置は、試料室内に配置された試料に対して測定光を照射し、その試料を経た光を検出器で検出することにより、試料に係る情報を得る光学的測定装置により、試料上の微小透光領域を測定対象部位としてその透過測定を行う際に、上記試料室内に配置され、かつ、測定光を通過させる孔が形成された試料ホルダに試料を保持し、その孔を通じて測定光を試料の測定対象部位に照射するべく、当該試料ホルダに試料を位置決め保持するための装置であって、上記試料室内に着脱自在に挿入され、上記測定対象部位を透過する光を発生する光源と、その光源とともに当該光源とは上記試料ホルダを挟んだ反対側に、上記試料室内に着脱自在に挿入され、上記試料ホルダの孔を介して上記測定対象部位を透過した光を上記試料室外に導くミラーと、上記試料ホルダに対して試料を挟み込むことにより当該試料を固定する挟み具を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本考案においては、上記光源を白色ＬＥＤランプとすること（請求項２）が好ましく、また、上記光源とミラーは共通のフレームに一体化され、そのフレームには、試料室内に挿入して設置したときに、上記光源を自動的に点灯させる機構を備えている構成（請求項３）を好適に採用することができる。

本考案は、試料の位置確認のための専用の光源を試料室内に挿入して試料ホルダの孔に向けて照射し、その孔を経て試料の測定対象部位を透過した光を、ミラーで試料室外に導くことで、オペレータによる孔と測定対象部位との合致状況の視認を可能とするとともに、試料ホルダへの試料の保持を挟み具により行うことで、試料ホルダに対する試料の位置決めと保持とを容易にして、課題を解決しようとするものである。

すなわち、試料ホルダを試料室内に設置したまま、例えば白色ＬＥＤライトなど、試料の測定対象部位の透過光を視認できる専用の光源とミラーとを試料室内に挿入配置し、試料ホルダに形成されている孔を通じて試料に光を照射し、その透過光をミラーで試料室外に導けば、試料室外から試料ホルダの孔と測定対象部位との合致状況を目視により把握することができる。ミラーにより導かれた光を見ながら、試料室内の試料ホルダに試料を当接させつつ移動させることで、試料ホルダの孔に対する測定対象部位の位置合わせを行うことができ、位置を合わせた状態で試料を挟み具により試料ホルダに固定することで、試料ごとに測定対象部位の位置が変わっても、試料ホルダを試料室内に固定したまま、容易に試料を位置決め保持することができる。なお、測定時には光源並びにミラーを試料室外へ取り出す。

位置決め用の光源として、請求項２に係る考案のように白色ＬＥＤライトを用いることで、各種の光透過特性を持つ測定対象部位の位置決めに共通に用いることができ、また、請求項３に係る考案のように、光源とミラーとを共通のフレームに一体化し、試料室内への設置時には光源が自動的に点灯するように構成することで、試料の位置決め保持作業の更なる軽減を図ることができる。

本考案によれば、測定する試料ごとに測定対象部位の位置が異なり、しかもその測定対象部位の面積が小さく、かつ、透過率が低い試料でも、試料ホルダを取り出すことなく、試料室内に配置したまま、簡単に試料を測定位置に位置決め保持することができ、測定準備に係る作業を簡素化して作業者の負担を軽減することができる。

本考案の実施形態における試料室内への設置状態を示す部分断面図。試料室内に試料を位置決め保持した後の測定状態を示す部分断面図。紫外可視分光光度計の測定光学系の構成例を示す模式図。従来の紫外可視分光光度計における試料ホルダを例示した部分断面図。

以下、図面を参照しつつ本考案の実施の形態について説明する。
図１は本考案の実施の形態を光学測定装置の試料室１内に挿入して設置した使用状態を示す部分断面図である。また、図２には、試料室１内に試料Ｗを位置決め保持して測定を行う状態を表す部分断面図を示す。

この例は、本考案を紫外可視分光光度計に適用した例を示すものであって、該分光光度計の測定光学系は図３に示したものと同等であり、図１、図２における試料室１は、図３における試料室３６に相当する。

試料室１内には試料ホルダ２が配置されており、この試料ホルダ２は、ホルダ本体２１と挟み具２２によって構成され、ホルダ本体２１は前記した図４におけるホルダ本体４１と同等のものであって、測定光を透過させるための孔２１ａが形成されている。また、このホルダ本体２１は試料室１の底板１ａにねじ２３により固定されている。

この例における試料ホルダ２の特徴は、ホルダ本体２１に対して試料Ｗを挟み具２２で保持するように構成している点である。挟み具２２としては例えばクリップなどを使用することができ、この挟み具２２は片手で開閉可能であり、開いた状態では試料Ｗをホルダ本体２１に沿って任意の位置に移動させることができ、閉じることにより試料Ｗをホルダ本体２１に対して固定することができるようになっている。

試料Ｗは例えばスマートフォンであって、近接センサのセンサ窓等の微小な透光領域が測定対象部位Ｗｏであり、測定時には、図２に示すように測定対象部位Ｗｏとホルダ本体２１の孔２１ａとを位置合わせした状態で、試料室１の外部から測定光Ｌｍがホルダ本体２１の孔２１ａを介して試料Ｗの測定対象部位Ｗｏに照射され、その透過光が同じく試料室１外に設置された光検出器で検出される。この測定時には、試料室１の頂部に設けられた開閉自在の蓋１ｂは閉じられている。

位置決め用治具３は、白色ＬＥＤライト４とミラー５とを共通のフレーム６によって一体的に保持した構造を有し、白色ＬＥＤライト４とミラー５は、試料室１の底板１ａ上の規定位置に設置した状態では、ホルダ本体２１の孔２１ａを挟んでその両側に対向するように構成されている。なお、フレーム６は試料室１の底板１ａに設置したときに、ホルダ本体２１と干渉しないように、例えば上から見て略コ字形に形成されている。

ミラー５は、ホルダ本体２１の孔２１ａを透過した白色ＬＥＤライト４からの光を上方に導くように、概ね４５°の角度で傾斜した状態でフレーム６に固定されている。

フレーム６には、その底面に凹所６ａが形成されており、その内側に、押圧／解放により白色ＬＥＤライト４を点灯／消灯させるためのスイッチ６ｂが設けられている一方、試料室１の底板１ａには、フレーム６を規定位置に設置したときにその凹所６ａに入り込んでスイッチ６ｂを押圧するための突起１ｃが設けられており、これにより、フレーム６を試料室１内の規定位置に設置したとき、自動的に白色ＬＥＤライト４が点灯するように構成されている。

次に、以上の本考案の実施の形態の使用方法について述べる。まず、試料室１の蓋１ｂを開き、位置決め用治具３を試料室１内の規定位置に設置する。これにより白色ＬＤＥランプ４が点灯する。

その後、試料Ｗを試料室１内に挿入し、挟み具２２を開いた状態でホルダ本体２１に沿わせて適宜に移動させつつ、ミラー５を見ながら測定対象部位Ｗｏと孔２１ａとが合致するように、つまり孔２１ａを通過した白色ＬＥＤライト４からの光が、微小な透光領域である測定対象部位Ｗｏを透過してミラー５により上方に反射されていることを確認することで、試料Ｗの位置決めを行った後、挟み具２２を閉じて試料Ｗを固定する。

その後、位置決め用治具３を試料室１から取り出して蓋１ｂを閉じた後、測定光Ｌｍを試料室１内に照射して測定対象部位Ｗｏの透過測定を行う。

以上の動作を繰り返すことにより、試料ごとに測定対象部位Ｗｏの位置が相違しても、ホルダ本体２１を試料室１から取り出すことなく、簡単な操作によって試料を正しく位置決めした状態で測定を行うことができる。

ここで、以上の実施の形態においては、試料室１の頂部に開閉自在の蓋１ｂを備えたものに本考案を適用して、ミラー５により孔２１ａを通過した光を上方に反射させて試料室１外に導くように構成したが、試料室の側壁に開閉する扉が設けられたものに本考案を適用する場合、ミラーによる反射方向を側方として光を試料室外に導けばよい。

また、位置決め用治具の光源としては、上記した白色ＬＥＤランプに限定されることなく、測定対象部位を透過した光が明確に視認できる光源であれば任意の光源を用いることができる。

さらに、本考案は紫外線可視分光光度計のほか、測定対象部位に光を照射して得られる透過光を検出する各種の光学的測定装置に等しく適用し得ることは勿論である。

１試料室
１ａ底板
１ｂ蓋
１ｃ突起
２試料ホルダ
２１ホルダ本体
２１ａ孔
２２挟み具
３位置決め用治具
４白色ＬＥＤライト（光源）
５ミラー
６フレーム
６ａ凹所
６ｂスイッチ

Claims

試料室内に配置された試料に対して測定光を照射し、その試料を経た光を検出器で検出することにより、試料に係る情報を得る光学的測定装置により、試料上の微小透光領域を測定対象部位としてその透過測定を行う際に、上記試料室内に配置され、かつ、測定光を通過させる孔が形成された試料ホルダに試料を保持し、その孔を通じて測定光を試料の測定対象部位に照射するべく、当該試料ホルダに試料を位置決め保持するための装置であって、
上記試料室内に着脱自在に挿入され、上記測定対象部位を透過する光を発生する光源と、その光源とともに当該光源とは上記試料ホルダを挟んだ反対側に、上記試料室内に着脱自在に挿入され、上記試料ホルダの孔を介して上記測定対象部位を透過した光を上記試料室外に導くミラーと、上記試料ホルダに対して試料を挟み込むことにより当該試料を固定する挟み具を備えていることを特徴とする光学的測定装置による透過測定用試料位置決め保持装置。
上記光源が、白色ＬＥＤランプであることを特徴とする請求項１に記載の光学的測定装置による透過測定用試料位置決め保持装置。
上記光源とミラーは共通のフレームに一体化され、そのフレームには、試料室内に挿入して設置したときに、上記光源を自動的に点灯させる機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学的測定装置による透過測定用試料位置決め保持装置。