JP3572681B2 - Multi-channel spectrophotometer - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、汎用分光光度計として、あるいは液体クロマトグラフ検出器として使用される分光光度計、特に検出器としてフォトダイオードアレイを備えたマルチチャンネル型分光光度計に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のフォトダイオードアレイを備えたマルチチャンネル型分光光度計の基本構成を図5に示す。
図5において、1は光源、2は光源1からの光を集光して試料セルへ導く集光レンズ、3はシャッター、4は試料セル、5は分光器の入り口スリット、6は分光器の分散素子である凹面グレーティング、7は分光器の出口位置に設けられたマルチチャンネル検出器としてのフォトダイオードアレイ、10は信号処理・制御回路、11はメモリである。凹面グレーティング6は試料セルの透過光を分光するとともに、フォトダイオードアレイ7の面上にスリット5の像を結像させる。
【0003】
フォトダイオードアレイ7は、例えば500個の受光素子を備え、フォトダイオードアレイ7の面上で試料セル4の透過光のスペクトルの200nmの光が一番目の受光素子に、700nmの光が500番目の受光素子に入射して、200〜700nmの光を検出するように設置されている。
【0004】
シャッター3はフォトダイオードアレイ7の暗電流補正を行うためのものであり、暗電流補正を行う場合にはシャッター3を閉じて暗状態を作り、駆動回路によってフォトダイオードアレイ7を走査し、各受光素子の暗電流値を測定する。このマルチチャンネル型分光光度計の使用方法を説明すると、まず、シャッター3を閉じて暗状態を作り、各受光素子の暗電流値を測定してメモリ11に記憶する。次に、吸収スペクトルのバックグラウンドを測定するためにシャッター3を開にして明状態とし、フォトダイオードアレイ7を走査して各受光素子の信号を測定し、この測定値から各受光素子の暗電流値を引くことによりバックグラウンドスペクトルを求め、メモリ11に記憶する。
【0005】
次に、試料セル4にサンプルを注入し、同じくシャッター3を開にして明状態とした上で、光源1からの光を集光レンズ2により集光して試料セル4に導き、試料セル4の透過光がスリット5を経て凹面グレーティング6により分光された後、フォトダイオードアレイ7の面上にスリット5の像が結像される。そして、この状態でフォトダイオードアレイ7を走査して各受光素子の信号を信号処理・制御回路10に入力し、暗電流補正とバックグラウンド補正を行うことにより試料の吸収スペクトルが求められる。
【0006】
従来のマルチチャンネル型分光光度計は以上のように構成されているが、このとき使用しているフォトダイオードアレイの具体的構成を図6により詳しく説明する。
【0007】
図6において、21はシフトレジスタ、22はフォトダイオード、23はスイッチ、24はコンデンサである。各コンデンサ24に電荷を蓄積した状態で、各フォトダイオード22に光を当てると、光電効果によって各コンデンサ24に蓄積された電荷が放電されていく。そして、図6のクロックパルスの一周期毎にシフトレジスタ21が順次スイッチ23をオンにし、このとき各コンデンサ24に充電された電荷量を測定することにより、各コンデンサ24から放電された電荷量を求めることができ、この測定を繰り返すことによって各電荷量から各フォトダイオードに入射した光量を知ることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマルチチャンネル型分光光度計は上記のように構成されており、フォトダイオードアレイの一連の測定手順は図6のスタートパルスとクロックパルスにより制御されるが、この二つのクロックの周期は従来、飽和電荷量、即ち、放電の限界量を全ての素子が越えることのないよう、固定の値が設定されている。すなわち、液体クロマトグラフの場合、広い波長範囲をカバーするため、光源として重水素ランプとタングステンランプの二つのランプを用い、これらのランプを同時点灯しており、この光源のスペクトルは図7に示すようになる。このとき、前記したように、フォトダイオードアレイの各受光素子が受光する時間、即ち、全波長の電荷蓄積時間は同一である。しかしながら、電荷蓄積型の光電変換素子は飽和電荷量が有限であるのに対し、光源のスペクトルは図7に示すように波長によって強度が異なるので、最も光量の多い波長で飽和が起こらないようにするためには電荷蓄積時間をあまり大きくできず、図7のA点の強度により電荷蓄積時間を設定している。一方、フォトダイオードのノイズの主因は回路ノイズおよびリセットノイズであり、この値は信号の大きさにかかわらず一定である。したがって、電荷蓄積時間を光源のスペクトルの全波長範囲で最も強度の大きい波長の点の大きさで飽和しないように設定した場合、光量の少ない波長ではこの電荷蓄積時間で得られる信号が小さいためノイズに埋もれてしまうという問題点があった。
【0009】
全波長範囲の測定を行う場合には、このようにすることはやむを得ないが、測定波長範囲が限られる場合、例えば、図7のB点からC点の波長範囲のみで測定を行う場合には、電荷蓄積時間を大きくして測定感度を向上できるにもかかわらず、従来は、電荷蓄積時間を大きくすることができず、高感度な測定ができないという問題があった。
【0010】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ノイズの影響をできるだけ小さくして、高感度で測定することができるマルチチャンネル型分光光度計を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、光源と、光源からの光が導かれる試料セルと、試料セルの透過光が導かれる分光器と、分光器により分光された光が入射するフォトダイオードアレイとを備えたマルチチャンネル型分光光度計において、測定波長範囲を指定する測定波長範囲指定手段と、この指定された測定波長範囲と測定電荷量を判断する信号処理・制御回路と、該信号処理・制御回路からの信号に応じてフォトダイオードの電荷蓄積時間を設定する蓄積時間設定手段とを備え、前記信号処理・制御回路により測定波長範囲が全波長範囲の一部と判別された場合、測定電荷量がフォトダイオードの飽和電荷量を越えるまで蓄積時間を変えて測定を繰り返し、該測定電荷量が飽和電荷量を越えた場合、その直前の測定電荷量に対応する蓄積時間を前記蓄積時間設定手段に設定してなる。
【0012】
【作用】
本発明の分光光度計は上記のように構成されており、測定波長範囲指定手段によって測定波長範囲を指定することにより、蓄積時間設定手段がその波長範囲に応じて蓄積時間を自動的に設定し、フォトダイオードアレイの二つのクロックを最適に再設定して実際の測定を行うので、測定波長範囲に最も適した蓄積時間を選択することができ、ノイズの影響を最小限にくいとめて、高感度な測定を行うことができる。
【0013】
【実施例】
以下、本発明のマルチチャンネル型分光光度計の一実施例について図1を用いて説明する。
図1において、1は光源、2は光源からの光を集光して試料セルへ導く集光レンズ、3はシャッター、4は試料セル、5は分光器の入り口スリット、6は分光器の分散素子である凹面グレーティング、7は分光器の出口位置に設けられたフォトダイオードアレイ、8は測定波長範囲指定手段、9は蓄積時間設定手段、10は信号処理・制御回路、11はメモリ、12は保護シャッタである。
【0014】
図1の分光光度計の動作を図2のフローチャート及び図6、7を用いて説明する。
まず、測定者が測定波長範囲指定手段8により測定波長範囲を指定すると、信号処理・制御回路10は指定された測定波長範囲が全範囲か否かを判別し、全範囲の場合には、図7のA点の強度に応じた蓄積時間に対応する標準周期をクロック周期として蓄積時間設定手段9に設定する。
【0015】
一方、波長範囲が全波長範囲の一部の場合には、信号処理・制御回路10は標準蓄積時間に対応した標準周期よりも若干長い時間をクロック周期として蓄積時間設定手段9に設定した後、測定を行う。即ち、試料セルに試料を入れない状態で、シャッター3を開にして明状態とし、シフトレジスタ21により順次スイッチ23をオンにして各フォトダイオード22に並列接続されたコンデンサ24に充電された電荷量を繰り返し測定することにより、各コンデンサ24から放電された電荷量を求める。次に、信号処理・制御回路10は各フォトダイオードの電荷量が飽和電荷量を越えたか否かを判断する。測定電荷量が飽和電荷量を越えていない場合には、信号処理・制御回路10がさらにもう少し長い周期をクロック周期として蓄積時間設定手段9に再設定する。そして、測定電荷量が飽和電荷量を越えると、信号処理・制御回路10はその直前のクロック周期を最適なクロック周期として蓄積時間設定手段9に最終的に設定する。
【0016】
そして、クロック周期の設定が完了すると、まず、信号処理・制御回路10がシャッター3を閉じて暗状態を作り、各フォトダイオードの暗電流値を測定してメモリ11に記憶する。次に、信号処理・制御回路10は吸収スペクトルのバックグラウンドを測定するためにシャッター3を開にして明状態とし、フォトダイオードアレイ7を走査して各フォトダイオードの電荷量を測定し、この測定値から各フォトダイオードの暗電流値を引くことによりバックグラウンドスペクトルR(n)を求め、メモリ11に記憶する。
【0017】
次に、試料セルにサンプルを注入し、同じくシャッター3を開にして明状態とした上で、光源1からの光を集光レンズ2により集光して試料セル4に導き、サンプルの透過光をスリット5を経て凹面グレーティング6により分光した後、フォトダイオードアレイ7の面上にスリット5の像を結像させる。そして、この状態で信号処理・制御回路10はフォトダイオードアレイ7を走査して、各フォトダイオードの電荷量を測定し、この測定値から設定された波長範囲の信号のみに対して暗電流補正とバックグラウンド補正を行って、サンプルの透過光信号S(n)を演算し、メモリ11に記憶する。
【0018】
そして、この信号系列S(n)と、予め測定しておいた試料のないときの信号系列R(n)を用いて試料の吸光度スペクトルA(n)を
A(n)=−log10(S(n)/R(n))
により制御及び信号処理回路10で演算し、吸光度スペクトルA(n)を求める。
【0019】
フォトダイオードアレイ7の前面に移動可能に設けられた保護シャッタ12は、設定波長範囲に応じて範囲外のフォトダイオードが覆われるように移動される。このとき、図3に示すようにハッチング部分のフォトダイオードは保護シャッタ12によって覆われて、光は当たらない。これは、飽和電荷量を越える強い光を当て続けると、暗電流が増加するなど、フォトダイオードアレイに悪影響が出るのを防止するためのものであるが、暗電流の小さい場合など、強い光を当てても影響が少ない場合には、この保護シャッタは設けなくとも良い。
【0020】
上記実施例では、電荷蓄積時間としてのクロック周期を徐々に長くすることにより、最適なクロック周期を設定するようにしたが、測定前に光源スペクトルを測定し、測定波長範囲内のピーク強度によってクロック周期を設定することもできる。
【0021】
このように、測定波長範囲内のピーク強度によってクロック周期を設定する場合の実施例を図1及び図4のフローチャートを用いて説明する。
まず、全測定波長範囲での信号強度値を測定するために、信号処理・制御回路10はシャッター3を開にして明状態とし、フォトダイオードアレイ7を走査して各フォトダイオードの電荷量を測定し、この測定値を光源スペクトルとしてメモリ11に記憶しておく。
【0022】
次に、測定者が測定波長範囲設定手段8により測定波長範囲を設定すると、信号処理・制御回路10はメモリ11に記憶された全測定波長範囲での信号測定強度値から設定された測定波長範囲内のピーク強度を求める。そして、例えば、信号処理・制御回路10が全波長範囲のピーク強度値と測定波長範囲内のピーク強度値の比と標準クロック周期から最適なクロック周期を演算し、蓄積時間設定手段9に設定する。
【0023】
そして、クロック周期の設定が完了すると、上記第一の実施例と同様に、信号処理・制御回路10は暗電流測定、バックグラウンド測定を行った後、試料の測定を行い、設定された波長範囲の信号のみに対して暗電流補正とバックグラウンド補正を行って試料の吸光度スペクトルを求める。
【0024】
なお、上記実施例では、最適クロック周期を変更した場合にも、フォトダイオードアレイから全波長範囲の出力を取り出し、指定された波長範囲内の信号のみ処理するようにしたが、設定された波長範囲内の信号のみをフォトダイオードアレイから取り出すようにシフトレジスタを制御することもできる。
【0025】
また、上記実施例では、汎用の分光光度計に本発明を適用した場合について説明したが、液体クロマトグラフの検出器として使用することもできる。即ち、試料セルとしてフローセルを使用し、カラムからの流出液をフローセルに流し、そのフローセルを透過した光のスペクトルをフォトダイオードアレイで時々刻々測定する場合にも、本発明を適用することができる。
【0026】
さらに、上記実施例では光源からの光を集光する手段として集光レンズを使用したが、凹面ミラーを用いて光源からの光を集光することもできる。
【0027】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施態様を下記に例示する。
【0028】
(1)光源と、光源からの光が導かれる試料セルと、試料セルの透過光が導かれる分光器と、分光器により分光された光が入射するフォトダイオードアレイとを備えたマルチチャンネル型分光光度計において、測定波長範囲を指定する測定波長範囲指定手段と、この指定された測定波長範囲に応じてフォトダイオードの電荷蓄積時間を自動的に設定する蓄積時間設定手段と、フォトダイオードアレイの前面に設けられた移動可能な保護シャッタと、を備えることを特徴とするマルチチャンネル型分光光度計。
【0029】
(2)光源と、光源からの光が導かれる試料セルと、試料セルの透過光が導かれる分光器と、分光器により分光された光が入射するフォトダイオードアレイとを備えたマルチチャンネル型分光光度計において、測定波長範囲を指定する測定波長範囲指定手段と、この指定された測定波長範囲に応じてフォトダイオードの電荷蓄積時間を自動的に設定する蓄積時間設定手段とを備え、上記蓄積時間設定手段は電荷蓄積時間を徐々に長くすることにより、最適な電荷蓄積時間を設定することを特徴とするマルチチャンネル型分光光度計。
【0030】
(3)光源と、光源からの光が導かれる試料セルと、試料セルの透過光が導かれる分光器と、分光器により分光された光が入射するフォトダイオードアレイとを備えたマルチチャンネル型分光光度計において、測定波長範囲を指定する測定波長範囲指定手段と、この指定された測定波長範囲に応じてフォトダイオードの電荷蓄積時間を自動的に設定する蓄積時間設定手段とを備え、上記蓄積時間設定手段は試料のない状態での測定波長範囲内のピーク強度によって蓄積時間を決定することを特徴とするマルチチャンネル型分光光度計。
【0031】
【発明の効果】
本発明のマルチチャンネル型分光光度計は上記のように構成されており、測定波長範囲指定手段によって測定波長範囲を指定することにより、その波長範囲に最適な蓄積時間が自動的に設定されるので、測定波長範囲に最も適した蓄積時間を選択することができ、ノイズの影響を最小限にくいとめて、高感度な測定を行うことができる。
【0032】
また、本発明の第一の実施例では、電荷蓄積時間設定手段としてクロックの周期を徐々に長くすることにより、最適なクロック周期を設定するようにしているので、光源スペクトルの全波長範囲におけるピーク強度値にフォトダイオードアレイのロット差によって微妙な差がある場合でも、測定波長範囲での最適なクロック周期を設定することができ、さらに、全波長範囲での標準クロック周期の最適値も必要に応じて正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマルチチャンネル型分光光度計の一実施例を示す図である。
【図2】クロック周期設定のフローチャートを示す図である。
【図3】保護シャッタによる遮光状態を示す図である。
【図4】クロック周期設定のフローチャートを示す図である。
【図5】従来のマルチチャンネル型分光光度計を示す図である。
【図6】フォトダイオードアレイの具体的構成を示す図である。
【図7】光源のスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
1 光源 2 集光レンズ
3 シャッター 4 試料セル
5 スリット 6 凹面グレーティング
7 フォトダイオードアレイ 8 測定波長範囲指定手段
9 蓄積時間設定手段 10 信号処理・制御回路
11 メモリ 12 保護シャッタ
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a spectrophotometer used as a general-purpose spectrophotometer or as a liquid chromatograph detector, and more particularly to a multi-channel spectrophotometer having a photodiode array as a detector.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 shows a basic configuration of a conventional multi-channel spectrophotometer having a photodiode array.
In FIG. 5, 1 is a light source, 2 is a condenser lens that collects light from the light source 1 and guides the light to the sample cell, 3 is a shutter, 4 is a sample cell, 5 is an entrance slit of a spectroscope, and 6 is a spectroscope entrance slit. A concave grating as a dispersive element, 7 is a photodiode array as a multi-channel detector provided at the exit position of the spectroscope, 10 is a signal processing / control circuit, and 11 is a memory. The concave grating 6 separates the transmitted light of the sample cell and forms an image of the slit 5 on the surface of the photodiode array 7.
[0003]
The photodiode array 7 includes, for example, 500 light receiving elements. On the surface of the photodiode array 7, 200 nm light of the spectrum of the transmitted light of the sample cell 4 is the first light receiving element, and 700 nm light is the 500th light. It is installed so as to be incident on the light receiving element and detect light of 200 to 700 nm.
[0004]
The shutter 3 is for correcting the dark current of the photodiode array 7. When performing the dark current correction, the shutter 3 is closed to create a dark state, and the drive circuit scans the photodiode array 7, and receives each light. Measure the dark current value of the device. The method of using the multi-channel spectrophotometer will be described. First, the shutter 3 is closed to create a dark state, and the dark current value of each light receiving element is measured and stored in the memory 11. Next, in order to measure the background of the absorption spectrum, the shutter 3 is opened to be in a bright state, the photodiode array 7 is scanned to measure the signal of each light receiving element, and the dark current of each light receiving element is measured from the measured value. By subtracting the value, a background spectrum is obtained and stored in the memory 11.
[0005]
Next, the sample is injected into the sample cell 4, the shutter 3 is also opened to make a bright state, and the light from the light source 1 is condensed by the condenser lens 2 and guided to the sample cell 4. Is split by the concave grating 6 through the slit 5, and an image of the slit 5 is formed on the surface of the photodiode array 7. Then, in this state, the photodiode array 7 is scanned, the signal of each light receiving element is input to the signal processing / control circuit 10, and dark current correction and background correction are performed, whereby the absorption spectrum of the sample is obtained.
[0006]
The conventional multi-channel spectrophotometer is configured as described above. The specific configuration of the photodiode array used at this time will be described in detail with reference to FIG.
[0007]
In FIG. 6, 21 is a shift register, 22 is a photodiode, 23 is a switch, and 24 is a capacitor. When light is applied to each of the photodiodes 22 in a state where the electric charge is accumulated in each capacitor 24, the electric charge accumulated in each capacitor 24 is discharged by the photoelectric effect. Then, the shift register 21 sequentially turns on the switch 23 for each cycle of the clock pulse in FIG. 6, and measures the charge amount charged in each capacitor 24 at this time. The amount of light incident on each photodiode can be known from each charge amount by repeating this measurement.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional multi-channel spectrophotometer is configured as described above, and a series of measurement procedures of the photodiode array is controlled by a start pulse and a clock pulse shown in FIG. A fixed value is set so that all elements do not exceed the saturation charge amount, that is, the discharge limit amount. That is, in the case of a liquid chromatograph, in order to cover a wide wavelength range, two lamps of a deuterium lamp and a tungsten lamp are used as a light source, and these lamps are simultaneously turned on. The spectrum of this light source is shown in FIG. Become like At this time, as described above, the light receiving time of each light receiving element of the photodiode array, that is, the charge accumulation time of all wavelengths is the same. However, while the charge storage type photoelectric conversion element has a finite saturation charge amount, the spectrum of the light source varies in intensity depending on the wavelength as shown in FIG. 7, so that saturation does not occur at the wavelength with the largest light quantity. Therefore, the charge accumulation time cannot be made too long, and the charge accumulation time is set by the intensity at point A in FIG. On the other hand, the main causes of the noise of the photodiode are circuit noise and reset noise, and this value is constant regardless of the magnitude of the signal. Therefore, if the charge accumulation time is set so that it does not saturate at the point of the wavelength of the highest intensity in the entire wavelength range of the light source spectrum, the signal obtained with this charge accumulation time is small at wavelengths with a small amount of light. There was a problem that it was buried in.
[0009]
This is unavoidable when measuring over the entire wavelength range, but when the measurement wavelength range is limited, for example, when measurement is performed only in the wavelength range from point B to point C in FIG. In spite of the fact that the measurement sensitivity can be improved by increasing the charge accumulation time, conventionally, there has been a problem that the charge accumulation time cannot be increased and high-sensitivity measurement cannot be performed.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a multi-channel spectrophotometer capable of measuring with high sensitivity while minimizing the influence of noise.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a light source, a sample cell to which light from the light source is guided, a spectroscope to which light transmitted through the sample cell is guided, and a photodiode array to which light separated by the spectroscope is incident. A multi-channel type spectrophotometer comprising: a measuring wavelength range designating means for designating a measuring wavelength range; a signal processing / control circuit for judging the designated measuring wavelength range and a measured charge amount; Storage time setting means for setting the charge storage time of the photodiode in accordance with a signal from the control circuit, wherein when the measurement wavelength range is determined to be a part of the entire wavelength range by the signal processing / control circuit, the measurement charge The measurement is repeated while changing the accumulation time until the charge exceeds the saturation charge of the photodiode, and when the measured charge exceeds the saturation charge, the storage corresponding to the immediately preceding measurement charge is performed. The time is set to the accumulation time setting means.
[0012]
[Action]
The spectrophotometer of the present invention is configured as described above, and by designating the measurement wavelength range by the measurement wavelength range designation means, the accumulation time setting means automatically sets the accumulation time according to the wavelength range. Since the actual measurement is performed by optimally resetting the two clocks of the photodiode array, the storage time most suitable for the measurement wavelength range can be selected. Measurement can be performed.
[0013]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the multi-channel spectrophotometer of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is a light source, 2 is a condenser lens that collects light from the light source and guides the light to the sample cell, 3 is a shutter, 4 is a sample cell, 5 is an entrance slit of a spectroscope, and 6 is dispersion of the spectroscope. A concave grating as an element, 7 is a photodiode array provided at an exit position of the spectroscope, 8 is a measurement wavelength range specifying means, 9 is an accumulation time setting means, 10 is a signal processing / control circuit, 11 is a memory, and 12 is a memory. It is a protection shutter.
[0014]
The operation of the spectrophotometer of FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and FIGS.
First, when the measurer designates the measurement wavelength range by the measurement wavelength range designation means 8, the signal processing / control circuit 10 determines whether or not the designated measurement wavelength range is the entire range. The standard period corresponding to the accumulation time corresponding to the intensity of the point A of No. 7 is set in the accumulation time setting means 9 as a clock period.
[0015]
On the other hand, when the wavelength range is a part of the entire wavelength range, the signal processing / control circuit 10 sets the clock period as a clock cycle that is slightly longer than the standard cycle corresponding to the standard storage time in the storage time setting unit 9, Perform the measurement. That is, in a state where the sample is not put in the sample cell, the shutter 3 is opened to make the light state, and the switches 23 are sequentially turned on by the shift register 21 to charge the capacitors 24 connected in parallel to the respective photodiodes 22. Is repeatedly measured to obtain the amount of charge discharged from each capacitor 24. Next, the signal processing / control circuit 10 determines whether or not the charge amount of each photodiode has exceeded the saturated charge amount. If the measured charge amount does not exceed the saturated charge amount, the signal processing / control circuit 10 resets the storage time setting means 9 with a slightly longer cycle as the clock cycle. When the measured charge exceeds the saturated charge, the signal processing / control circuit 10 finally sets the immediately preceding clock cycle as the optimum clock cycle in the accumulation time setting means 9.
[0016]
When the setting of the clock cycle is completed, first, the signal processing / control circuit 10 closes the shutter 3 to create a dark state, measures the dark current value of each photodiode, and stores it in the memory 11. Next, the signal processing / control circuit 10 opens the shutter 3 to make it in a bright state in order to measure the background of the absorption spectrum, scans the photodiode array 7 and measures the charge amount of each photodiode. The background spectrum R (n) is obtained by subtracting the dark current value of each photodiode from the value, and is stored in the memory 11.
[0017]
Next, the sample is injected into the sample cell, and the shutter 3 is similarly opened to make a bright state. Then, the light from the light source 1 is condensed by the condensing lens 2 and guided to the sample cell 4, and the transmitted light of the sample is transmitted. Is split by the concave grating 6 through the slit 5, and an image of the slit 5 is formed on the surface of the photodiode array 7. Then, in this state, the signal processing / control circuit 10 scans the photodiode array 7 to measure the charge amount of each photodiode, and performs dark current correction only for signals in the wavelength range set from the measured values. The transmitted light signal S (n) of the sample is calculated by performing background correction, and is stored in the memory 11.
[0018]
Then, using the signal series S (n) and the signal series R (n) measured in advance when there is no sample, the absorbance spectrum A (n) of the sample is calculated as A (n) = − log 10 (S (N) / R (n))
The control and signal processing circuit 10 calculates the absorbance spectrum A (n).
[0019]
The protective shutter 12 movably provided on the front surface of the photodiode array 7 is moved according to the set wavelength range so as to cover photodiodes outside the range. At this time, as shown in FIG. 3, the photodiode in the hatched portion is covered by the protective shutter 12 and is not irradiated with light. This is to prevent the adverse effect on the photodiode array, such as an increase in dark current, if the strong light exceeding the saturation charge is continuously applied.However, strong light, such as when the dark current is small, is used. If the effect is small even if the contact is made, the protective shutter need not be provided.
[0020]
In the above embodiment, the clock cycle as the charge accumulation time is gradually increased to set the optimum clock cycle.However, the light source spectrum is measured before the measurement, and the clock is determined by the peak intensity within the measurement wavelength range. The period can also be set.
[0021]
An embodiment in which the clock cycle is set based on the peak intensity within the measurement wavelength range will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
First, in order to measure the signal intensity value in the entire measurement wavelength range, the signal processing / control circuit 10 opens the shutter 3 to make it in the bright state, scans the photodiode array 7 and measures the charge amount of each photodiode. Then, this measured value is stored in the memory 11 as a light source spectrum.
[0022]
Next, when the measurer sets the measurement wavelength range by the measurement wavelength range setting means 8, the signal processing / control circuit 10 sets the measurement wavelength range set from the signal measurement intensity values in the entire measurement wavelength range stored in the memory 11. Find the peak intensity within. Then, for example, the signal processing / control circuit 10 calculates the optimum clock cycle from the ratio of the peak intensity value in the entire wavelength range to the peak intensity value in the measurement wavelength range and the standard clock cycle, and sets the optimum clock cycle in the accumulation time setting means 9. .
[0023]
When the setting of the clock cycle is completed, the signal processing / control circuit 10 performs the dark current measurement and the background measurement, then measures the sample, and performs the measurement in the set wavelength range, as in the first embodiment. The dark current correction and the background correction are performed only on the signal of (i) to obtain the absorbance spectrum of the sample.
[0024]
In the above embodiment, even when the optimum clock cycle is changed, the output of the entire wavelength range is taken out from the photodiode array and only signals within the specified wavelength range are processed. It is also possible to control the shift register so that only the signal inside the shift register is extracted from the photodiode array.
[0025]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a general-purpose spectrophotometer has been described. However, the present invention can be used as a detector for a liquid chromatograph. That is, the present invention can also be applied to a case where a flow cell is used as a sample cell, an effluent from a column flows into the flow cell, and the spectrum of light transmitted through the flow cell is measured every moment by a photodiode array.
[0026]
Further, in the above embodiment, the condensing lens is used as a means for condensing the light from the light source, but the light from the light source may be condensed using a concave mirror.
[0027]
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made within the scope of the present invention described in the appended claims. is there. Modified embodiments of the present invention are exemplified below.
[0028]
(1) Multi-channel spectroscopy including a light source, a sample cell to which light from the light source is guided, a spectroscope to which light transmitted through the sample cell is guided, and a photodiode array to which light separated by the spectroscope enters. In a photometer, measurement wavelength range designating means for designating a measurement wavelength range, accumulation time setting means for automatically setting a charge accumulation time of a photodiode according to the designated measurement wavelength range, and a front surface of the photodiode array. And a movable protective shutter provided in the multi-channel spectrophotometer.
[0029]
(2) Multi-channel spectroscopy including a light source, a sample cell to which light from the light source is guided, a spectroscope to which light transmitted through the sample cell is guided, and a photodiode array to which light separated by the spectroscope enters. A photometer, comprising: a measurement wavelength range designating unit for designating a measurement wavelength range; and accumulation time setting unit for automatically setting a charge accumulation time of the photodiode according to the designated measurement wavelength range. A multi-channel spectrophotometer wherein the setting means sets an optimum charge accumulation time by gradually increasing the charge accumulation time.
[0030]
(3) Multi-channel spectroscopy including a light source, a sample cell to which light from the light source is guided, a spectroscope to which light transmitted through the sample cell is guided, and a photodiode array to which light separated by the spectroscope is incident. A photometer, comprising: a measurement wavelength range designating unit for designating a measurement wavelength range; and accumulation time setting unit for automatically setting a charge accumulation time of the photodiode according to the designated measurement wavelength range. A multi-channel spectrophotometer wherein the setting means determines the accumulation time based on a peak intensity within a measurement wavelength range without a sample.
[0031]
【The invention's effect】
The multi-channel spectrophotometer of the present invention is configured as described above, and by specifying the measurement wavelength range by the measurement wavelength range specifying means, the optimal accumulation time for the wavelength range is automatically set. In addition, it is possible to select the accumulation time most suitable for the measurement wavelength range, to minimize the influence of noise, and to perform highly sensitive measurement.
[0032]
Further, in the first embodiment of the present invention, since the clock cycle is gradually increased as the charge accumulation time setting means to set the optimal clock cycle, the peak in the entire wavelength range of the light source spectrum is set. Even if the intensity value is slightly different due to the difference between the lots of the photodiode array, it is possible to set the optimal clock cycle in the measurement wavelength range, and it is also necessary to have the optimal value of the standard clock cycle in the entire wavelength range. It can be set accurately according to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a multi-channel type spectrophotometer of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of clock cycle setting.
FIG. 3 is a diagram illustrating a light blocking state by a protection shutter.
FIG. 4 is a diagram showing a flowchart of clock cycle setting.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional multi-channel type spectrophotometer.
FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration of a photodiode array.
FIG. 7 is a diagram showing a spectrum of a light source.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Condensing lens 3 Shutter 4 Sample cell 5 Slit 6 Concave grating 7 Photodiode array 8 Measurement wavelength range designation means 9 Storage time setting means 10 Signal processing / control circuit 11 Memory 12 Protection shutter

Claims (1)

光源と、光源からの光が導かれる試料セルと、試料セルの透過光が導かれる分光器と、分光器により分光された光が入射するフォトダイオードアレイとを備えたマルチチャンネル型分光光度計において、測定波長範囲を指定する測定波長範囲指定手段と、この指定された測定波長範囲と測定電荷量を判断する信号処理・制御回路と、該信号処理・制御回路からの信号に応じてフォトダイオードの電荷蓄積時間を設定する蓄積時間設定手段とを備え、前記信号処理・制御回路により測定波長範囲が全波長範囲の一部と判別された場合、測定電荷量がフォトダイオードの飽和電荷量を越えるまで蓄積時間を変えて測定を繰り返し、該測定電荷量が飽和電荷量を越えた場合、その直前の測定電荷量に対応する蓄積時間を前記蓄積時間設定手段に設定してなるマルチチャンネル型分光光度計。In a multi-channel spectrophotometer including a light source, a sample cell into which light from the light source is guided, a spectroscope through which light transmitted through the sample cell is guided, and a photodiode array into which light separated by the spectroscope enters. A measurement wavelength range specifying means for specifying a measurement wavelength range, a signal processing / control circuit for determining the specified measurement wavelength range and the measured charge amount, and a photodiode for controlling the photodiode in accordance with a signal from the signal processing / control circuit. Storage time setting means for setting a charge storage time, and when the signal processing / control circuit determines that the measured wavelength range is part of the entire wavelength range, the measured charge amount exceeds the saturated charge amount of the photodiode. The measurement is repeated while changing the accumulation time, and when the measured charge exceeds the saturation charge, the accumulation time corresponding to the measured charge immediately before is set in the accumulation time setting means. Multi-channel spectrophotometer consisting of Te.
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