JP3473524B2 - 分光分析装置 - Google Patents
分光分析装置Info
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- JP3473524B2 JP3473524B2 JP32074699A JP32074699A JP3473524B2 JP 3473524 B2 JP3473524 B2 JP 3473524B2 JP 32074699 A JP32074699 A JP 32074699A JP 32074699 A JP32074699 A JP 32074699A JP 3473524 B2 JP3473524 B2 JP 3473524B2
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- light
- diffraction grating
- wavelength dispersion
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は分光分析装置に関
し、更に詳しくは、シーケンシャル型分光器を備えた分
光分析装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】誘導結合型プラズマ（Inductively Coup
led Plazma＝ＩＣＰ）発光分析装置は、光源であるＩＣ
Ｐトーチから発した光を分光器で波長分散させて検出器
に導入する光学系構成を有している。ＩＣＰ発光分析装
置では、分光器としてツェルニ・ターナ型と呼ばれる光
路構成を持つシーケンシャル型分光器が利用されること
が多い。 【０００３】図４は、従来のツェルニ・ターナ型分光器
を用いた光学系の構成の一例である。光源（つまりＩＣ
Ｐトーチ）１から発した光はレンズ２で集光されて入口
スリット３１に照射される。入口スリット３１を通過し
て分光器３の内部に導入された光は、第１凹面鏡３２で
反射されて平面回折格子３３に送られる。平面回折格子
３３で波長分散された光は第２凹面鏡３４で反射されて
出口スリット３５上に投影される。この分散光のうち、
出口スリット３５のスリット開口３５１を通過した単色
光のみが分光器３の外部へと取り出される。平面回折格
子３３の表面中心を通る軸を中心にして平面回折格子３
３を回転させると（図４中の矢印Ｍ）、スリット開口３
５１を通過する光の波長が変化するから、これにより波
長走査を行って、光源１で生成される光の波長強度分布
を測定することができる。 【０００４】なお、出口スリット３５を波長分散方向
（図４中の矢印Ｓ）に往復動させると、平面回折格子３
３を回転させたときと同様にスリット開口３５１を通過
する単色光の波長が変化するから、これにより波長走査
を行うこともできる。一般に、波長走査のために両者を
併用する場合、平面回折格子３３の回転によって広い波
長範囲の走査を比較的ラフに行い、出口スリット３５の
往復動によって特定の波長近傍の走査を緻密に行うよう
している。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】一般にＩＣＰ発光分析
装置では、測定対象とする元素の種類が多く波長範囲が
きわめて広い（例えば１６０ｎｍ〜８５０ｎｍ）。この
種の分析装置では光検出器として光電子増倍管が広く利
用されているが、或る一種類の光電子増倍管でもって上
述のような広い波長帯域をカバーすることは実質上不可
能である。そこで、図４の例では、出口スリット３５の
外側に、光路上に挿入又は退避可能な切替鏡６を設置
し、切替鏡６の移動によってそれぞれ測定波長範囲の相
違する第１及び第２光電子増倍管４、５への光の導入を
切り替えるようにしている。つまり、測定波長に応じ
て、切替鏡６を光路に挿入するか或いは光路から退避さ
せるのかを決めている。 【０００６】しかしながら、このような従来の光学系の
構成では、切替鏡６を挿入した際にその角度等が微妙に
変わってしまい、第２光電子増倍管５への光の導入状態
が変わることがある。これが測定の再現性を損なう一要
因になっている。また、切替鏡６の駆動機構を設ける必
要があるため、製造コストが高くなるという問題もあ
る。 【０００７】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、切替鏡を用いることなく測定対象波長に
応じて複数の光検出器を切り替えて分析を行うことがで
きる分光分析装置を得ることを目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明に係る分光分析装
置は、入口スリットと、該入口スリットを通して入射し
た光を波長分散させる波長分散素子と、分散光のうちの
特定波長の単色光を外部へ取り出す出口スリットとを含
むシーケンシャル型分光器を具備する分光分析装置にお
いて、 a)同一板上に波長分散方向に所定間隔離間して複数のス
リット開口が設けられ、その板面内での波長分散方向に
移動自在である出口スリットと、 b)前記各スリット開口に対応してその外側に配設された
複数の光検出器と、 c)前記波長分散素子を回転させる回転駆動手段と、 d)測定波長が設定されたとき、前記複数の光検出器の何
れかを選択すると共に、選択された光検出器に対応する
スリット開口に該測定波長光が集光されるように前記回
転駆動手段を制御する切替制御手段と、を備えることを
特徴としている。 【０００９】ここで、波長分散素子としては回折格子を
用いることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明による分光分析装置
の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は本実施
形態の分光分析装置の光路構成図である。図４に示した
光路構成と同一又は相当部分には同一符号を付して説明
を省略する。 【００１１】この光学系の特徴は、分光器３の出口スリ
ット３５に第１、第２なる二つのスリット開口３５１、
３５２が波長分散方向に所定間隔離間して設けられてお
り、そのスリット開口３５１、３５２の外側にそれぞれ
第１、第２光電子増倍管４、５が並設されている点であ
る。この二本のスリット開口３５１、３５２は一枚のス
リット板に形成されており、図示しない出口スリット駆
動機構により図１中の矢印Ｓの方向に一体に往復動する
ようになっている。なお、以下の説明では、第１光電子
増倍管４は波長λ０以下の波長範囲、第２光電子増倍管
５は波長λ０以上の波長範囲の測定を担うものとする
が、それぞれの波長範囲が波長λ０の近傍で重なってい
てもよい。 【００１２】図２は本分光分析装置の電気系の要部の構
成図である。制御部１０はＣＰＵやメモリを含んで構成
されており、平面回折格子３３を回転駆動する回折格子
駆動モータ１２、上記出口スリット駆動機構の一部であ
り出口スリット３５を往復駆動する出口スリット駆動モ
ータ１３、第１、第２光電子増倍管４、５の検出出力を
切り替えるスイッチ１５をそれぞれ制御する。モータ１
２、１３はステッピングモータであって、それぞれ制御
部１０から与えられる駆動パルス信号の数に応じた角度
だけ回転する。回折格子駆動モータ１２と平面回折格子
３３との間にはサインバー機構などを用いた減速機構が
設けられており、モータ１２の回転角度に応じた角度だ
け平面回折格子３３を回動させる。また、出口スリット
駆動機構は回転−直線運動変換機構などを含み、モータ
１３の回転角度に応じた所定距離だけ出口スリット３５
を移動させる。 【００１３】本分光分析装置の動作は次の通りである。
制御部１０の波長設定用テーブル１１には、モータ１
２、１３の駆動パルス数とスリット開口３５１、３５２
から取り出される光の波長との関係がテーブルとして予
め格納されている。しかしながら、これは設計時の計算
上の理論値或いは初期的な実測値であって、温度等の環
境条件、メカニズムの経時変化などの諸要因によって実
際の値とはずれが生じる。そこで、適宜の時点で波長校
正を実行し、波長ずれが極力小さくなるようにする。即
ち、複数の所定波長において駆動パルス数とそれに対応
して得られる単色光の波長との関係を実際に調べ、理論
値（又は初期実測値）との波長ずれを校正するための校
正線を作成する。そして、この校正線も波長設定用テー
ブル１１に記憶させておく。 【００１４】例えば、入力部１４により波長λ１〜λ２
（λ１＜λ０＜λ２）の範囲での波長走査が設定された
場合、制御部１０は第１光電子増倍管４の検出出力を選
択するようにスイッチ１５を切り替えると共に、波長設
定用テーブル１１に格納されているデータを用いて波長
λ１の光が第１スリット開口３５１に集光されるように
回折格子駆動モータ１２を制御する。そして、所定の波
長ステップ及び走査速度でもって、順次波長が長くなる
ように回折格子駆動モータ１２を制御する。これによ
り、第１スリット開口３５１を通過して第１光電子増倍
管４に到達する光の波長はλ１より順次長くなるから、
各波長において第１光電子増倍管４による検出出力を基
に光強度を求める。 【００１５】制御部１０は、波長がλ０になると第２光
電子増倍管５の検出出力が選択されるようにスイッチ１
５を切り替える。また、波長設定用テーブル１１に格納
されているデータを用いて波長λ０の単色光が第２スリ
ット開口３５２に集光されるように回折格子駆動モータ
１２を制御する。通常、この切替えの前後では、第１ス
リット開口３５１と第２スリット開口３５２の離間距離
に相当する波長に対応する角度だけ平面回折格子３３を
回転させることになる。そのあとは、上記と同様に所定
の波長ステップ及び走査速度でもって、順次波長が長く
なるように回折格子駆動モータ１２を制御する。これに
より、第２スリット開口３５２を通過して第２光電子増
倍管５に到達する光の波長はλ０より順次長くなるか
ら、各波長において第２光電子増倍管５による検出出力
を基に光強度を求める。そして、波長がλ２になった時
点で測定を終了する。 【００１６】なお、上記説明では出口スリット３５の移
動に関しては述べていないが、出口スリット３５を波長
分散方向に移動させることにより比較的狭い波長範囲で
の波長走査を行うことができることは従来の光学系の構
成と同様である。 【００１７】図１に記載の光学系の構成では、第２凹面
鏡３４から第１、第２スリット開口３５１、３５２まで
の直線距離が若干相違するため、一方で焦点を合わせる
と他方の焦点が若干ぼけることになる。これを回避する
には、図３に示したように、出口スリット３５を傾斜さ
せて設置することにより、何れのスリット開口３５１、
３５２においても焦点が合うようにするとよい。 【００１８】また、上記実施形態は一例であって、本発
明の趣旨の範囲で適宜修正や変形を行えることは明らか
である。 【００１９】 【発明の効果】以上のように、本発明に係る分光分析装
置によれば、複数の光電子増倍管に光を選択的に導入す
るための切替機構が不要になるので、コストが削減でき
る。また、光路中に機械的な切替機構が挿入されないの
で、測定の再現性が向上する。
し、更に詳しくは、シーケンシャル型分光器を備えた分
光分析装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】誘導結合型プラズマ（Inductively Coup
led Plazma＝ＩＣＰ）発光分析装置は、光源であるＩＣ
Ｐトーチから発した光を分光器で波長分散させて検出器
に導入する光学系構成を有している。ＩＣＰ発光分析装
置では、分光器としてツェルニ・ターナ型と呼ばれる光
路構成を持つシーケンシャル型分光器が利用されること
が多い。 【０００３】図４は、従来のツェルニ・ターナ型分光器
を用いた光学系の構成の一例である。光源（つまりＩＣ
Ｐトーチ）１から発した光はレンズ２で集光されて入口
スリット３１に照射される。入口スリット３１を通過し
て分光器３の内部に導入された光は、第１凹面鏡３２で
反射されて平面回折格子３３に送られる。平面回折格子
３３で波長分散された光は第２凹面鏡３４で反射されて
出口スリット３５上に投影される。この分散光のうち、
出口スリット３５のスリット開口３５１を通過した単色
光のみが分光器３の外部へと取り出される。平面回折格
子３３の表面中心を通る軸を中心にして平面回折格子３
３を回転させると（図４中の矢印Ｍ）、スリット開口３
５１を通過する光の波長が変化するから、これにより波
長走査を行って、光源１で生成される光の波長強度分布
を測定することができる。 【０００４】なお、出口スリット３５を波長分散方向
（図４中の矢印Ｓ）に往復動させると、平面回折格子３
３を回転させたときと同様にスリット開口３５１を通過
する単色光の波長が変化するから、これにより波長走査
を行うこともできる。一般に、波長走査のために両者を
併用する場合、平面回折格子３３の回転によって広い波
長範囲の走査を比較的ラフに行い、出口スリット３５の
往復動によって特定の波長近傍の走査を緻密に行うよう
している。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】一般にＩＣＰ発光分析
装置では、測定対象とする元素の種類が多く波長範囲が
きわめて広い（例えば１６０ｎｍ〜８５０ｎｍ）。この
種の分析装置では光検出器として光電子増倍管が広く利
用されているが、或る一種類の光電子増倍管でもって上
述のような広い波長帯域をカバーすることは実質上不可
能である。そこで、図４の例では、出口スリット３５の
外側に、光路上に挿入又は退避可能な切替鏡６を設置
し、切替鏡６の移動によってそれぞれ測定波長範囲の相
違する第１及び第２光電子増倍管４、５への光の導入を
切り替えるようにしている。つまり、測定波長に応じ
て、切替鏡６を光路に挿入するか或いは光路から退避さ
せるのかを決めている。 【０００６】しかしながら、このような従来の光学系の
構成では、切替鏡６を挿入した際にその角度等が微妙に
変わってしまい、第２光電子増倍管５への光の導入状態
が変わることがある。これが測定の再現性を損なう一要
因になっている。また、切替鏡６の駆動機構を設ける必
要があるため、製造コストが高くなるという問題もあ
る。 【０００７】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、切替鏡を用いることなく測定対象波長に
応じて複数の光検出器を切り替えて分析を行うことがで
きる分光分析装置を得ることを目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明に係る分光分析装
置は、入口スリットと、該入口スリットを通して入射し
た光を波長分散させる波長分散素子と、分散光のうちの
特定波長の単色光を外部へ取り出す出口スリットとを含
むシーケンシャル型分光器を具備する分光分析装置にお
いて、 a)同一板上に波長分散方向に所定間隔離間して複数のス
リット開口が設けられ、その板面内での波長分散方向に
移動自在である出口スリットと、 b)前記各スリット開口に対応してその外側に配設された
複数の光検出器と、 c)前記波長分散素子を回転させる回転駆動手段と、 d)測定波長が設定されたとき、前記複数の光検出器の何
れかを選択すると共に、選択された光検出器に対応する
スリット開口に該測定波長光が集光されるように前記回
転駆動手段を制御する切替制御手段と、を備えることを
特徴としている。 【０００９】ここで、波長分散素子としては回折格子を
用いることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明による分光分析装置
の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は本実施
形態の分光分析装置の光路構成図である。図４に示した
光路構成と同一又は相当部分には同一符号を付して説明
を省略する。 【００１１】この光学系の特徴は、分光器３の出口スリ
ット３５に第１、第２なる二つのスリット開口３５１、
３５２が波長分散方向に所定間隔離間して設けられてお
り、そのスリット開口３５１、３５２の外側にそれぞれ
第１、第２光電子増倍管４、５が並設されている点であ
る。この二本のスリット開口３５１、３５２は一枚のス
リット板に形成されており、図示しない出口スリット駆
動機構により図１中の矢印Ｓの方向に一体に往復動する
ようになっている。なお、以下の説明では、第１光電子
増倍管４は波長λ０以下の波長範囲、第２光電子増倍管
５は波長λ０以上の波長範囲の測定を担うものとする
が、それぞれの波長範囲が波長λ０の近傍で重なってい
てもよい。 【００１２】図２は本分光分析装置の電気系の要部の構
成図である。制御部１０はＣＰＵやメモリを含んで構成
されており、平面回折格子３３を回転駆動する回折格子
駆動モータ１２、上記出口スリット駆動機構の一部であ
り出口スリット３５を往復駆動する出口スリット駆動モ
ータ１３、第１、第２光電子増倍管４、５の検出出力を
切り替えるスイッチ１５をそれぞれ制御する。モータ１
２、１３はステッピングモータであって、それぞれ制御
部１０から与えられる駆動パルス信号の数に応じた角度
だけ回転する。回折格子駆動モータ１２と平面回折格子
３３との間にはサインバー機構などを用いた減速機構が
設けられており、モータ１２の回転角度に応じた角度だ
け平面回折格子３３を回動させる。また、出口スリット
駆動機構は回転−直線運動変換機構などを含み、モータ
１３の回転角度に応じた所定距離だけ出口スリット３５
を移動させる。 【００１３】本分光分析装置の動作は次の通りである。
制御部１０の波長設定用テーブル１１には、モータ１
２、１３の駆動パルス数とスリット開口３５１、３５２
から取り出される光の波長との関係がテーブルとして予
め格納されている。しかしながら、これは設計時の計算
上の理論値或いは初期的な実測値であって、温度等の環
境条件、メカニズムの経時変化などの諸要因によって実
際の値とはずれが生じる。そこで、適宜の時点で波長校
正を実行し、波長ずれが極力小さくなるようにする。即
ち、複数の所定波長において駆動パルス数とそれに対応
して得られる単色光の波長との関係を実際に調べ、理論
値（又は初期実測値）との波長ずれを校正するための校
正線を作成する。そして、この校正線も波長設定用テー
ブル１１に記憶させておく。 【００１４】例えば、入力部１４により波長λ１〜λ２
（λ１＜λ０＜λ２）の範囲での波長走査が設定された
場合、制御部１０は第１光電子増倍管４の検出出力を選
択するようにスイッチ１５を切り替えると共に、波長設
定用テーブル１１に格納されているデータを用いて波長
λ１の光が第１スリット開口３５１に集光されるように
回折格子駆動モータ１２を制御する。そして、所定の波
長ステップ及び走査速度でもって、順次波長が長くなる
ように回折格子駆動モータ１２を制御する。これによ
り、第１スリット開口３５１を通過して第１光電子増倍
管４に到達する光の波長はλ１より順次長くなるから、
各波長において第１光電子増倍管４による検出出力を基
に光強度を求める。 【００１５】制御部１０は、波長がλ０になると第２光
電子増倍管５の検出出力が選択されるようにスイッチ１
５を切り替える。また、波長設定用テーブル１１に格納
されているデータを用いて波長λ０の単色光が第２スリ
ット開口３５２に集光されるように回折格子駆動モータ
１２を制御する。通常、この切替えの前後では、第１ス
リット開口３５１と第２スリット開口３５２の離間距離
に相当する波長に対応する角度だけ平面回折格子３３を
回転させることになる。そのあとは、上記と同様に所定
の波長ステップ及び走査速度でもって、順次波長が長く
なるように回折格子駆動モータ１２を制御する。これに
より、第２スリット開口３５２を通過して第２光電子増
倍管５に到達する光の波長はλ０より順次長くなるか
ら、各波長において第２光電子増倍管５による検出出力
を基に光強度を求める。そして、波長がλ２になった時
点で測定を終了する。 【００１６】なお、上記説明では出口スリット３５の移
動に関しては述べていないが、出口スリット３５を波長
分散方向に移動させることにより比較的狭い波長範囲で
の波長走査を行うことができることは従来の光学系の構
成と同様である。 【００１７】図１に記載の光学系の構成では、第２凹面
鏡３４から第１、第２スリット開口３５１、３５２まで
の直線距離が若干相違するため、一方で焦点を合わせる
と他方の焦点が若干ぼけることになる。これを回避する
には、図３に示したように、出口スリット３５を傾斜さ
せて設置することにより、何れのスリット開口３５１、
３５２においても焦点が合うようにするとよい。 【００１８】また、上記実施形態は一例であって、本発
明の趣旨の範囲で適宜修正や変形を行えることは明らか
である。 【００１９】 【発明の効果】以上のように、本発明に係る分光分析装
置によれば、複数の光電子増倍管に光を選択的に導入す
るための切替機構が不要になるので、コストが削減でき
る。また、光路中に機械的な切替機構が挿入されないの
で、測定の再現性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による分光分析装置の光
路構成図。 【図２】 本実施形態による分光分析装置の電気系の要
部の構成図。 【図３】 本発明の他の実施形態による分光分析装置の
光路構成図。 【図４】 従来のツェルニ・ターナ型分光器を用いた光
学系の構成図。 【符号の説明】 １…光源 ２…レンズ ３…分光器 ３１…入口スリット ３２、３４…凹面鏡 ３３…平面回折格子 ３５…出口スリット ３５１、３５２…ス
リット開口 １０…制御部 １１…波長設定用テ
ーブル １２…回折格子駆動モータ １３…出口スリット
駆動モータ １４…入力部 １５…スイッチ ４、５…光電子増倍管
路構成図。 【図２】 本実施形態による分光分析装置の電気系の要
部の構成図。 【図３】 本発明の他の実施形態による分光分析装置の
光路構成図。 【図４】 従来のツェルニ・ターナ型分光器を用いた光
学系の構成図。 【符号の説明】 １…光源 ２…レンズ ３…分光器 ３１…入口スリット ３２、３４…凹面鏡 ３３…平面回折格子 ３５…出口スリット ３５１、３５２…ス
リット開口 １０…制御部 １１…波長設定用テ
ーブル １２…回折格子駆動モータ １３…出口スリット
駆動モータ １４…入力部 １５…スイッチ ４、５…光電子増倍管
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 入口スリットと、該入口スリットを通し
て入射した光を波長分散させる波長分散素子と、分散光
のうちの特定波長の単色光を外部へ取り出す出口スリッ
トとを含むシーケンシャル型分光器を具備する分光分析
装置において、 a)同一板上に波長分散方向に所定間隔離間して複数のス
リット開口が設けられ、その板面内での波長分散方向に
移動自在である出口スリットと、 b)前記各スリット開口に対応してその外側に配設された
複数の光検出器と、 c)前記波長分散素子を回転させる回転駆動手段と、 d)測定波長が設定されたとき、前記複数の光検出器の何
れかを選択すると共に、選択された光検出器に対応する
スリット開口に該測定波長光が集光されるように前記回
転駆動手段を制御する切替制御手段と、 を備えたことを特徴とする分光分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32074699A JP3473524B2 (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | 分光分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32074699A JP3473524B2 (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | 分光分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001141565A JP2001141565A (ja) | 2001-05-25 |
| JP3473524B2 true JP3473524B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=18124835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32074699A Expired - Lifetime JP3473524B2 (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | 分光分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3473524B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4633386B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2011-02-16 | オリンパス株式会社 | 走査型レーザ顕微鏡及びそれを用いたデータ取得方法 |
| JP2007218794A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光装置 |
| JPWO2014103793A1 (ja) * | 2012-12-28 | 2017-01-12 | 株式会社ニコン | 分光器及び顕微分光システム |
| JP6325268B2 (ja) * | 2014-02-05 | 2018-05-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光器、及び分光器の製造方法 |
| JP2016142551A (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 並木精密宝石株式会社 | 光イメージング装置 |
| JP2018100830A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | 横河電機株式会社 | 光スペクトル測定装置 |
-
1999
- 1999-11-11 JP JP32074699A patent/JP3473524B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001141565A (ja) | 2001-05-25 |
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