JP4146761B2

JP4146761B2 - 蛍光測定装置

Info

Publication number: JP4146761B2
Application number: JP2003143145A
Authority: JP
Inventors: 昌之渡辺
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: JP2004347394A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光源からの励起光を分光用ミラーに反射させるとともに、反射させた励起光を試料ガスに照射し、そのときに発生する蛍光の強度を蛍光検出器で検出する蛍光測定装置に関する。本発明の蛍光測定装置は、例えば、紫外線蛍光方式によるＳＯ₂（二酸化硫黄）測定装置として好適に使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
試薬を用いずに大気中や工場排ガス中に含まれるＳＯ₂濃度を測定する乾式測定装置として、紫外線蛍光方式による測定装置がある。このＳＯ₂測定装置は、試料ガス中のＳＯ₂に波長２２０ｎｍ付近の紫外線を照射すると、ＳＯ₂が励起されて波長３００〜４００ｎｍの蛍光を発することを利用するもので、上記蛍光の強度を光電子増倍管等の蛍光検出器で検出し、その値から試料ガス中のＳＯ₂濃度を求めるものである。
【０００３】
紫外線蛍光方式によるＳＯ₂測定装置において、励起光源としてはキセノンフラッシュランプを用いるのが一般的である。しかし、キセノンフラッシュランプは、紫外から赤外域まで連続したスペクトルを持つ光源であるため、目的の励起波長の光を得るためには分光が必要である。現在では、波長２２０ｎｍ付近の光は１００％に近い反射率、その他の波長の光は反射率１０％以下という特性を有する誘電体多層膜ミラーを分光用ミラーとして使用し、光源からの光を上記分光用ミラーに複数回反射させることで、分光を行って波長２２０ｎｍ付近の光のみを試料ガスに照射するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１は従来の紫外線蛍光方式によるＳＯ₂測定装置の一例を示す概略図である。図１の装置において、２は光源セル、４は分光セル、６は測定セル、８は制御部を示す。光源セル２は、箱体１０の内部にキセノンフラッシュランプ１２が設置されたものである。分光セル４は、箱体１４の内部に４枚の平板状の反射型分光用ミラー１６ａ〜１６ｄが配設されたもので、該セル４のセル入口１９及びセル出口２１には、光源１２からの光を平行光線にする入口部レンズ１８及び分光セル４内を通った平行光線を測定セル６内で収束させる出口部レンズ２０（いずれも凸レンズ）がそれぞれ装着されている。なお、図中１７は各反射型分光用ミラー１６をセル４内に固定するための固定用具を示す。
【０００５】
反射型分光用ミラー１６ａ〜１６ｄは、隣接するフィルタ同士の角度が約９０度となるように略四角枠状に配置されている。そして、入口部レンズ１８を通ってほぼ平行光線となった光源１２からの光が１番目の反射型分光用ミラー１６ａに４５度の入射角度で入射し、その中の２２０ｎｍ付近の波長の紫外線が４５度の反射角度で反射する。さらに、この紫外線が２、３、４番目の反射型分光用ミラー１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに順次反射した後、出口部レンズ２０を通って測定セル６内に入るものである。この場合、フィルタ１６ｂ、１６ｃ、１６ｄにおける光の入射角度、反射角度は、いずれも４５度である。
【０００６】
測定セル６は、内部に導入した試料ガスに分光セル４から出た紫外線を照射するもので、そのときに発生する蛍光２５の強度を蛍光検出器２２で検出するものである。測定セル６において、２３は検出器セル、２４は蛍光を集光するために検出器２２の前に設けられた集光レンズ、２６は波長３００〜４００ｎｍの紫外線を選択的に透過させる光学フィルタ、３６は試料ガス入口、３８は試料ガス出口を示す。制御部８は、蛍光検出器２２で検出した蛍光強度に基づいて試料ガス中のＳＯ₂濃度を求めるものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１１５５８４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した誘電体多層膜ミラーからなる反射型分光用ミラーにおいて、波長２２０ｎｍ付近の光はミラー表面で反射されるが、それ以外の波長の光はミラー基材を透過し、ミラー基材の裏面で反射・散乱される。ミラー基材には合成石英や一般の光学ガラスが使用されるが、これらは波長３００〜４００ｎｍの光の透過性が良いものが多い。このため、非常に微弱ではあるが、ミラー基材の裏面で反射・散乱された波長３００〜４００ｎｍの光が試料ガスに照射され、測定に対し妨害となる光（迷光）が生じる原因となっていた。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、反射型分光用ミラーを用いた蛍光測定装置であって、迷光を低減させ、より正確な測定を行うことが可能な蛍光測定装置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】
本発明は、前記目的を達成するため、励起光源からの励起光を分光用ミラーの表面で反射させるとともに、反射させた励起光を試料ガスに照射し、そのときに発生する蛍光の強度を蛍光検出器で検出する蛍光測定装置において、前記分光用ミラーがミラーと光学ガラスまたは樹脂からなるミラー基材とからなり、かつ、前記ミラー基材が、前記蛍光検出器で検出する波長域の光を吸収することを特徴とする蛍光測定装置を提供する。
【００１１】
本発明では、反射型分光用ミラーを用いた蛍光測定装置において、分光用ミラーのミラー基材に、蛍光検出器で検出する波長域の光を吸収する材質のものを用いる。これにより、ミラー基材の裏面での反射・散乱による迷光の発生を抑制することができる。
【００１２】
この場合、本発明では、分光用ミラーのミラー基材として、例えば、ＵＶカットガラス、ロングパスフィルタ（色ガラスフィルタ）等の光学ガラスや、樹脂からなるものを用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明では、例えば、蛍光測定装置が紫外線蛍光方式によるＳＯ₂測定装置であり、励起光源がキセノンフラッシュランプであるときには、分光用ミラーとして表面で波長２２０ｎｍの光が反射するものを用い、かつ、分光用ミラーの基材に波長４００ｎｍ以下の光を吸収する材質のもの、より好ましくは波長３００〜４００ｎｍの光を吸収する材質のものを用いる。これにより、ＳＯ₂測定装置の蛍光検出器が感度を持つ波長３００〜４００ｎｍの光がミラー基材に吸収され、ミラー基材の裏面での反射・散乱による迷光の発生が抑えられる。
【００１４】
より具体的には、本発明では、蛍光測定装置が紫外線蛍光方式によるＳＯ₂測定装置であり、励起光源がキセノンフラッシュランプである場合、分光用ミラーとして、Ｓｃｈｏｔｔ社から販売されている光学ガラスＳＦ１１（ガラス分類名）をミラー基材に用いた誘電体多層膜ミラー（表面に誘電体タイプ高反射コーティングを施した反射型分光用ミラー）を好適に使用することができる。この誘電体多層膜ミラーは、ミラー表面で波長２２０ｎｍの光が確実に反射し、かつ、ミラー基材（ＳＦ１１）が波長４００ｎｍ以下の光、特に波長３００〜４００ｎｍの光を確実に吸収するものである。
【００１５】
ここで、本発明の効果を示す実験結果について述べる。紫外線蛍光方式によるＳＯ₂測定装置において、反射型分光用ミラーとして、ミラー基材が合成石英である誘電体多層膜ミラーを用いた場合と、ミラー基材がＳＦ１１である誘電体多層膜ミラーを用いた場合とを比較した。前者ではミラー基材の裏面で波長３００〜４００ｎｍの光が反射・散乱されるが、後者ではミラー基材に波長３００〜４００ｎｍの光が吸収されるため、ミラー基材の裏面では上記光は反射・散乱されない。
【００１６】
本実験では、ＳＯ_２測定装置の迷光量をＳＯ_２濃度換算で比較した。その結果、迷光量は、ミラー基材に合成石英を使用した場合では１１ｐｐｂ、ＳＦ１１を使用した場合では３ｐｐｂであり、本発明により迷光による妨害が大幅に改善されることが確認された。また、従来、迷光低減のため８枚の反射型分光用ミラーを使うことも提案されているが、ＳＦ１１を基材とする分光用ミラーを使用することにより、４枚の分光用ミラーで高感度タイプのＳＯ_２測定装置としての十分な性能が得られることが確認された。さらに、ＳＦ１１は合成石英に比べ安価であることなどから、コストダウンにも貢献するものであった。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の蛍光測定装置によれば、迷光を低減させ、より正確な測定を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の紫外線蛍光方式によるＳＯ₂測定装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
２光源セル
４分光セル
６測定セル
１２キセノンフラッシュランプ
１６ａ〜１６ｄ反射型分光用ミラー
２２蛍光検出器
２５蛍光

Claims

励起光源からの励起光を分光用ミラーの表面で反射させるとともに、反射させた励起光を試料ガスに照射し、そのときに発生する蛍光の強度を蛍光検出器で検出する蛍光測定装置において、前記分光用ミラーがミラーと光学ガラスまたは樹脂からなるミラー基材とからなり、かつ、前記ミラー基材が、前記蛍光検出器で検出する波長域の光を吸収することを特徴とする蛍光測定装置。
蛍光測定装置が紫外線蛍光方式によるＳＯ_２測定装置であり、励起光源がキセノンフラッシュランプであり、分光用ミラーの表面で波長２２０ｎｍの光が反射し、分光用ミラーのミラー基材が波長４００ｎｍ以下の光を吸収することを特徴とする請求項１に記載の蛍光測定装置。
分光用ミラーは、光学ガラスからなるミラー基材の表面に誘電体タイプ高反射コーティングを施したものであることを特徴とする請求項２に記載の蛍光測定装置。