JP3400465B2 - 光学プローブ - Google Patents
光学プローブInfo
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
- G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
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Description
し、より詳細には、測定用液体に浸漬する光学プローブ
に関するものである。
し紫外線のスペクトル範囲における液体サンプルの光伝
達を測定するのに使用される。1組のサンプル液体の各
々に機器の光学系を組み込む精度および容易性を改善す
る要求が続いている。測定の精度は液体サンプルでの光
学列の通路長さの均一性、および反射および屈折作用を
最小にすることにとくに関連付けられる。機械的に、光
学プローブ装置は小さく、携帯可能で、信頼できかつ頑
丈でなければならない。繊維光学は液体サンプルに挿入
されることができる適宜なプローブの基礎を提供する。
れか1つをサンプリングする通常の方法はその容器から
機器へ選択された液体を吸引することである。代表的な
例はアメリカ合衆国特許第4,229,179号(リ
ー)および同第4,222,670号(コシイシ)に記
載されている。後者の特許はまた液体の光伝達を測定し
かつ次のサンプルに備えるために光学系から液体を除去
する装置の精密光学面の関係を示している。
号(スオバニーム)はマトリクスにおける液体容器
(「キユベツト」)を教示し、各容器はその固有の光学
系を有している。液体に浸漬される光フアイバの使用は
アメリカ合衆国特許第4,403,861号(ボワスデ
等)に開示されており、明らかにフアイバ端部間に液体
の1部分を通して光を通過させるための簡単なギヤツプ
を有している。
間がかかりかつ以前の液体による汚染を許容する顕著な
導管を要求する。また、アメリカ合衆国特許第4,40
3,861号によるアプローチは上記課題の幾つかをも
しかすると解決するが液体に精密な光学系を組み込むた
めのどのような要求または方法もアドレスしていない。
性の測定のために液体に挿入する新規な光学プローブを
提供することにある。本発明のさらに他の目的は改善さ
れた光学的精度を有するかかる光学プローブを提供する
ことにある。本発明の他の目的は小さな、携帯可能な、
信頼できかつ頑丈であるかかるプローブを提供すること
にある。
題は、液体の光伝達を測定するのに有用な光学特性プロ
ーブにおいて、1またはそれ以上の近接開口をそれに有
する筒状壁を持つ管状ハウジングと;平らな透明端面お
よびアルミニウム等により銀色にされかつ内方凹状反射
器を形成するように選択された曲率を有する反対曲面を
有し、そして前記開口に近接して配置された前記透明な
端面によりハウジング内に保持される透明な材料から形
成される堅固な筒状部材と;平らな第1端面および該第
1端面に対して平行な平らな第2端面を有する透明な堅
固なロツド部材であつて、該ロツド部材は光用の光学開
口を画成する環状溝を有し、かつ該ロツド部材は前記開
口に近接して配置された前記第2端面によりハウジング
内に保持されそしてそれらの間に凹所を画成するように
前記透明な面から間隔が置かれ、前記凹所はプローブの
浸漬時、液体が前記開口を通って前記凹所に通過するよ
うになつており、前記第1端面は前記凹状反射器の選択
された第1および第2共役焦点が前記第1端面で横方向
に間隔を置いた関係において実質上配置されるように、
選択された曲率、前記凹所および反射器部材、ロツド部
材および液体の屈折率と協働して前記凹状反射器から離
して置かれ;前記第1焦点と整列して前記第1端面に透
明に付着される平らな端部を有する第1光フアイバと;
前記第2焦点と整列して前記第1端面に同様に付着され
る平らな端部を有する第2光フアイバとからなり;それ
により前記第1光フアイバから前記ロツド部材から入る
光が前記開口内で液体を2度通過する一方前記凹状反射
器により前記第2光フアイバに反射されることを特徴と
する光学プローブにより達成される。
壁は開口が凹所に対して正確に間隔が置かれた開口とし
て形作られるように3本の等しく形作られた脚部からな
る。また、筒状部材およびロツド部材が外来の反射に対
して黒くされたそれぞれの筒状面を有する。
て詳細に説明する。
等しいかつ正確に間隔をおいた近接開口16をそれに有
するステンレス鋼からなる筒状壁14を持つ管状ハウジ
ング12を含んでいる。これら3つの開口は、図2の断
面図に示されるように、3本の等間隔に置かれた脚部1
8により形作られる部分を有する筒状壁を好都合に形成
する。ハウジングは他の方法において環状肩部26を形
成するようにより小さい直径24を有することができる
底部を除いて均一な内径20を有する。その底部は閉止
されるが他端28は開放される。
英またはたの透明な材料から作られる。この部材は平ら
な透明端面32および反対の屈曲面33により結合され
る。屈曲面はアルミニウム等により銀色にされそして内
方凹状反射器を形成するように選択された曲率を有す
る。部材30は開口16に近接する透明な面を有する肩
部26に対してセメントによりハウジング12内に保持
される。
端面36および該第1端面に対して平行な平らな第2端
面38を有する。これらの端面、ならびに筒状部材30
の透明な面32は研磨されかつ互いに正確に平行であ
る。ロツド部材34は開口16に近接して第2端面38
によりハウジング12内にセメントで保持されそしてそ
れらの間に凹所を画成するように透明な面32から間隔
が置かれる。凹所は液体42へのプローブの浸漬時、液
体が開口を通って凹所に通過するように開口16を通し
てアクセスされる。1つだけまたは凹所への液体のため
にかなりの入口および出口がある限りにおいて、かなり
の数の開口があつてもよい。3本の脚部18および開口
16が良好な支持および清掃のための室への容易な接近
を提供する。また、図示のごとく、開口は透明な部材3
0,34を超えて延在することができる。
れた第1および第2共役焦点44,46が第1端面36
で横方向に間隔を置いた関係において位置決めされるよ
うに、選択された曲率および反射器部材、ロツド部材お
よび液体の屈折率と協働して選択された間隔において凹
状反射器33から離して置かれる。
1焦点44と整列して第1端面36に透明に付着され
る。平らな端部を有する第2光フアイバ50は第2焦点
46と整列して第1端面52に同様に付着される。強度
および剛性は端面36に接触するハウジング14に接合
される円板52の孔を介してフアイバをまず付着するこ
とにより達成される。フアイバの平らな端部は取着前に
円板内で研磨されることができる。円板でのフアイバは
各々反射面33の光学中心53に向かうように角度が付
けられるべきである。
4は漸次ロツド34、室40内の液体42および筒状部
材30を通過する。光は次いで出力光56として第2光
フアイバ50に部材、液体およびロツドの列を通って後
方に凹状反射器により反射される。プローブ10の光線
は通過線58により一般的に示される。かくして光ビー
ムは、進入および復帰で、凹所40内の液体42を二度
通過し、液体による光吸収を2倍にする。それにより液
体の伝達特性は、出力光および入力光を通常のように比
較することにより、光フアイバと結合された分光光度計
(図示せず)により測定されることができる。好都合に
は、ロツド部材34は光用光学開口を画成するための環
状溝60を有する。これはまたセメント62用係止位置
を提供する。
度が液体を通過する光の均一な通路長さにより達成され
る。屈折および反射損失は、プローブ、平行面および光
学列からの空気の除去により、ガラスまたは石英および
多くの液体の屈折率の類似性の開示された形状において
最小にされる。より大きな精度に関して、意図される液
体の屈折率と実質上同一の屈折率を有するガラスが選択
されることができる。また、筒状部材30およびロツド
部材34は好ましくは外来の反射に対して黒くされたそ
れらのそれぞれの筒状境界面64,66を有し、さらに
性能を改善する。
ブの適宜な寸法は外径8mmおよび光フアイバの延長を
無視して、約2.5cmの長さである。かかる大きさは
分光光度計に通常使用される液体サンプルカツプ68へ
の挿入に便利である。
述されたけれども、本発明の精神および請求の範囲に落
ち込む種々の変化および変形は当該技術に熟練した者に
は明らかである。それゆえ、本発明は請求の範囲および
その同等物によつてのみ制限される。
光伝達を測定するのに有用な光学特性プローブにおい
て、1またはそれ以上の近接開口をそれに有する筒状壁
を持つ管状ハウジングと;平らな透明端面およびアルミ
ニウム等により銀色にされかつ内方凹状反射器を形成す
るように選択された曲率を有する反対曲面を有し、そし
て前記開口に近接して配置された前記透明な端面により
ハウジング内に保持される透明な材料から形成される堅
固な筒状部材と;平らな第1端面および該第1端面に対
して平行な平らな第2端面を有する透明な堅固なロツド
部材であつて、該ロツド部材は光用の光学開口を画成す
る環状溝を有し、かつ該ロツド部材は前記開口に近接し
て配置された前記第2端面によりハウジング内に保持さ
れそしてそれらの間に凹所を画成するように前記透明な
面から間隔が置かれ、前記凹所はプローブの浸漬時、液
体が前記開口を通って前記凹所に通過するようになつて
おり、前記第1端面は前記凹状反射器の選択された第1
および第2共役焦点が前記第1端面で横方向に間隔を置
いた関係において実質上配置されるように、選択された
曲率、前記凹所および反射器部材、ロツド部材および液
体の屈折率と協働して前記凹状反射器から離して置か
れ;前記第1焦点と整列して前記第1端面に透明に付着
される平らな端部を有する第1光フアイバと;前記第2
焦点と整列して前記第1端面に同様に付着される平らな
端部を有する第2光フアイバとからなり;それにより前
記第1光フアイバから前記ロツド部材から入る光が前記
開口内で液体を2度通過する一方前記凹状反射器により
前記第2光フアイバに反射される構成としたので、小さ
な、携帯可能な、信頼できかつ頑丈である分光光度計に
よる光伝達特性の測定のために液体に挿入する新規な光
学プローブを提供することができる。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 液体の光伝達を測定するのに有用な光学
特性プローブにおいて、 1またはそれ以上の近接開口(16)をそれに有する筒
状壁(14)を持つ管状ハウジング(12)と; 平らな透明端面(32)およびアルミニウム等により銀
色にされかつ内方凹状反射器を形成するように選択され
た曲率を有する反対曲面(33)を有し、そして前記開
口(16)に近接して配置された前記透明な端面により
ハウジング(12)内に保持される透明な材料から形成
される堅固な筒状部材(30)と; 平らな第1端面(36)および該第1端面に対して平行
な平らな第2端面(38)を有する透明な堅固なロツド
部材(34)であつて、該ロツド部材は光用の光学開口
を画成する環状溝(60)を有し、かつ該ロツド部材は
前記開口(16)に近接して配置された前記第2端面
(38)によりハウジング(12)内に保持されそして
それらの間に凹所を画成するように前記透明な面(3
2)から間隔が置かれ、前記凹所はプローブの浸漬時、
液体が前記開口を通って前記凹所に通過するようになつ
ており、前記第1端面(36)は前記凹状反射器(3
3)の選択された第1および第2共役焦点(44,4
6)が前記第1端面(36)で横方向に間隔を置いた関
係において実質上配置されるように、選択された曲率、
前記凹所および反射器部材、ロツド部材および液体の屈
折率と協働して前記凹状反射器(33)から離して置か
れ; 前記第1焦点(44)と整列して前記第1端面(36)
に透明に付着される平らな端部を有する第1光フアイバ
(48)と; 前記第2焦点(46)と整列して前記第1端面(36)
に同様に付着される平らな端部を有する第2光フアイバ
(50)とからなり; それにより前記第1光フアイバ(48)から前記ロツド
部材(34)から入る光が前記開口内で液体を2度通過
する一方前記凹状反射器により前記第2光フアイバに反
射されることを特徴とする光学プローブ。 - 【請求項2】 前記筒状壁(14)は3つの近接開口
(16)を有することを特徴とする請求項1に記載の光
学プローブ。 - 【請求項3】 前記凹所に近接する前記筒状壁(14)
は前記開口(16)が前記凹所に対して正確に間隔が置
かれた開口として形作られるように3本の等しく形作ら
れた脚部(18)からなることを特徴とする請求項3に
記載の光学プローブ。 - 【請求項4】 前記筒状部材(30)および前記ロツド
部材(34)は外来の反射に対して黒くされたそれぞれ
の筒状面を有することを特徴とする請求項1に記載の光
学プローブ。 - 【請求項5】 前記筒状部材(30)および前記ロツド
部材(34)はガラスまたは溶融シリカから形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の光学プローブ。 - 【請求項6】 前記光フアイバ(48,50)は各々前
記凹状反射器(33)の中心に向かうように角度が付け
られることを特徴とする請求項1に記載の光学プロー
ブ。
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