JP4418293B2 - 原子吸光光度計 - Google Patents

Description

本発明は、試料を加熱し原子化させ、その原子を吸光分析することにより金属元素の分析を行う原子吸光光度計に関する。

試料の原子に磁場を加えることにより、磁場に平行な偏光成分の光は原子に吸収され、磁場に垂直な偏光成分の光は原子により僅かしか吸収されない。

偏光ゼーマン法を採用した原子吸光光度計においては、上記原理を利用して原子の吸収と、分子や粒子の吸収を分別することにより、試料の測定を行う。

磁場に平行な偏光成分の光と、磁場に垂直な偏光成分の光とは、偏光プリズムに入射され、互いに分割されるが、分離される角度が４゜と小さく、それぞれの光について１つずつの検知器を使用することが困難であり、一つの検知器で互いに偏向方向が２種類の光を検出にしていた。

つまり、例えば、特許文献１記載の技術のように、互いに波長が異なる２種類の光であれば、分光器（プリズム）により充分広い角度で互いに分離可能であるため、クロストーク無しで、複数の受光素子で２種類の光を検知可能であるが、分離すべき対象が、偏向方向が互いに異なる２種の光に対しては、充分広い角度で互いに分離することはできない。

そこで、特許文献２に記載されているように、偏光された２つの光を分光器により分光し、１０ｍｓ周期で、交互に光の遮蔽を行い、時分割で磁場に平行な偏光成分の光を１０ｍｓ、続いて磁場に垂直な偏光成分の光を１０ｍｓと交互に１つの検知器に取り込んで測定を行っていた。

特開平３−５９４４３号公報 特開平７−１２０３８３号公報

しかし、従来技術のように、１つの検知器で、２種類の光を交互に取り込むのでは、連続して取り込む場合と比較して、取り込む時間が半分で、測定の積算時間も半分となり、測定精度を向上することが困難であった。

また、磁場に平行な偏光成分の光と、磁場に垂直な偏光成分の光とは同時刻に検知したものではなく、１０ｍｓのズレが発生した光を互いに比較しなければならず、測定精度が低いという欠点があった。

この時間ズレに対して、補正演算を施すことも実行されているが、補正演算では精度向上には限界があった。

本発明の目的は、偏向方向が互いに異なる２種の光を、簡単な構成で、クロストークを生じること無く、２つの検知器で同時刻に検知可能な原子吸光光度計を実現することである。

上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）直流磁場内に配置され原子化された測定試料に照射され通過した測定光を、特定の測定波長の光に分光する分光器と、上記分光器により分光された特定の測定波長の光を、上記磁場に平行な偏光成分の光と上記磁場に垂直な成分の光とに分離する偏光プリズムと、上記偏光プリズムにより分光された、上記磁場に平行な偏光成分の光の進行方向と、上記偏光プリズムにより分光された、上記磁場に垂直な成分の光の進行方向とを、互いに近づける進行方向集光化手段と、上記進行方向集光化手段により互いに近づけられた、上記磁場に平行な偏光成分の光を一方向に反射する第１の反射面と、上記磁場に垂直な偏光成分の光を他方向に反射する第２の反射面とを有する二方向反射鏡とを備え、上記進行方向集光化手段は、凹面反射鏡であり、上記分光された測定光が上記偏光プリズムで上記磁場に平行な偏光成分の光と上記磁場に垂直な偏光成分の光とに分離された偏光分離点の位置の像を、上記二方向反射鏡の第１の反射面と第２の反射面に各々結像させ、上記二方向反射鏡の第１の反射面から反射された上記磁場に平行な偏光成分の光を検知する第１の検知器と、上記二方向反射鏡の第２の反射面から反射された上記磁場に垂直な偏光成分の光を検知する第２の検知器とを備える原子吸光光度計。

（２）好ましくは、上記（１）において、上記二方向反射鏡の第１の反射面及び第２の反射面は、平面であり、互いに約９０度の角度をなす。

（３）また、好ましくは、上記（１）において、上記二方向反射鏡の第１の反射面及び第２の反射面は、曲面であり、互いに約９０度の角度をなす。

偏向方向が互いに異なる２種の光を、進行方向集光化手段により、その進行方向を互いに近づけ、二方向反射鏡により、互いに異なる第１及び第２の進行方向に反射することにより、２つの検知器で同時刻に、偏向方向が互いに異なる２種の光を検知可能となる。

したがって、簡単な構成で、クロストークを生じること無く、２つの検知器で同時刻に、偏向方向が互いに異なる２種の光を検知可能な原子吸光光度計を実現することができる。

磁場に平行な偏光成分の光と磁場に垂直な偏光成分の光を同時に検知器に取り込むことができるので、測定精度の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明における第１の実施形態である原子吸光光度計の概略構成図である。

図１において、光源１から測定光３が凹面反射鏡２に照射され、この凹面反射鏡２により集光された後に、測定光３は、測定対象である試料４に照射される。

電気加熱炉５内に試料４が配置され、電気加熱炉５が通電加熱され、試料４が原子化される。

試料４の原子化の際、電気加熱炉５の直流磁気回路６により試料４に磁場が加えられることにより、磁場に平行な偏光成分の光は原子に吸収され、一方、磁場に垂直な偏光成分の光は原子により僅かに吸収される。

原子化された試料４を通過した測定光３は、凹面反射鏡７により集光された後に平面反射鏡８で、進行方向を９０°曲げられて分光器９に導かれる。そして、この分光器９では測定光３が分光され、測定対象となる特定の測定波長の光のみが分光器９から出射される。

出射された測定光３は、偏光プリズム１０により偏光分離点１１で、電気加熱路５の磁場に平行な偏光成分の光と、垂直な偏光成分の光とに、分離角度４゜で各々分離される。

互いに分離された平行偏光成分光１２と垂直偏光成分光１３とは、凹面反射鏡（進行方向集光化手段）１４により集光され、互いに近づき、二平面反射鏡１５の各々の反射面に偏光分離点１１位置の像が結像される。

二平面反射鏡１５の二平面（第１の反射面と第２の反射面）は一体型で、互いに９０゜の角度となるように構成されている。結像された平行偏光成分光１２と垂直偏光成分光１３とは、二平面反射鏡１５で、互いに異なる方向（一方向、他方向）反射されて、平行偏光成分光１２は検知器（光電子増倍管（第１の検知器））１６に導かれ、一方、垂直偏光成分光１３は検知器（光電子増倍管（第２の検知器））１７に導かれる。

以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、磁場に平行な偏光成分の光と磁場に垂直な偏光成分の光とを同時に、２つの検知器（光電子増倍管）１６、１７に取り込むことができ、試料４に同時刻に照射された２種類の光を互いに比較対照できるので、測定精度の向上を図ることができる。

また、偏光プリズム１０における偏光分離点の像を、凹面反射鏡１４を用いて、二平面反射鏡１５の反射面に結像させているので、互いに近接した二平面であるが分離精度が高くなり、測定に影響を与えるクロストークを無くすことができる。

図２は、本発明における第２の実施形態である原子吸光光度計の概略構成図である。

この図２に示した例は、図１に示した例の二平面反射鏡１５に代えて、二曲面反射鏡（二方向反射鏡）１８が配置されており、他の構成は、図１の例と同様となっている。この二曲面反射鏡１８の二曲面は、一体型であり、互いに９０°の角度となるように構成されている。

この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、上述した例においては、偏向プリズム１０からの光１２、１３を凹面反射鏡１４により反射して、集光したが、偏向プリズム１０からの光１２、１３をレンズを通過させることにより集光し、二平面（曲面）反射鏡１５又は１８に照射させることも可能である。

ただし、凹面反射鏡１４に代えてレンズを使用する場合、原子吸光光度計においては、使用波長範囲が広いため、色収差が問題となる場合がある。

したがって、凹面反射鏡１４に代えてレンズを使用する場合は、測定波長が狭帯域に限定可能な原子吸光光度計とする。

本発明の第１の実施形態である原子吸光光度計の概略構成図である。 本発明の第２の実施形態である原子吸光光度計の概略構成図である。

符号の説明

１ 光源
２、７、１４ 凹面反射鏡
３ 測定光
４ 試料
５ 電気加熱炉
６ 直流磁気回路
８ 平面反射鏡
９ 分光器
１０ 偏光プリズム
１１ 偏光分離点
１２ 平行偏光成分光
１３ 垂直偏光成分光
１５ 二平面反射鏡
１６、１７ 検知器（光電子増倍管）
１８ 二曲面反射鏡

Claims (3)

1. 直流磁場内に配置され原子化された測定試料に照射され通過した測定光を、特定の測定波長の光に分光する分光器と、
   上記分光器により分光された特定の測定波長の光を、上記磁場に平行な偏光成分の光と上記磁場に垂直な成分の光とに分離する偏光プリズムと、
   上記偏光プリズムにより分光された、上記磁場に平行な偏光成分の光の進行方向と、上記偏光プリズムにより分光された、上記磁場に垂直な成分の光の進行方向とを、互いに近づける進行方向集光化手段と、
   上記進行方向集光化手段により互いに近づけられた、上記磁場に平行な偏光成分の光を一方向に反射する第１の反射面と、上記磁場に垂直な偏光成分の光を他方向に反射する第２の反射面とを有する二方向反射鏡と、
   を備え、
   上記進行方向集光化手段は、凹面反射鏡であり、上記分光された測定光が上記偏光プリズムで上記磁場に平行な偏光成分の光と上記磁場に垂直な偏光成分の光とに分離された偏光分離点の位置の像を、上記二方向反射鏡の第１の反射面と第２の反射面に各々結像させ、
   上記二方向反射鏡の第１の反射面から反射された上記磁場に平行な偏光成分の光を検知する第１の検知器と、
   上記二方向反射鏡の第２の反射面から反射された上記磁場に垂直な偏光成分の光を検知する第２の検知器と、
   を備えることを特徴とする原子吸光光度計。
2. 請求項１記載の原子吸光光度計において、上記二方向反射鏡の第１の反射面及び第２の反射面は、平面であり、互いに約９０度の角度をなすことを特徴とする原子吸光光度計。
3. 請求項１記載の原子吸光光度計において、上記二方向反射鏡の第１の反射面及び第２の反射面は、曲面であり、互いに約９０度の角度をなすことを特徴とする原子吸光光度計。

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