JP4951502B2 - スペクトル分析用測定ヘッドおよびそれのリキャリブレーションのための方法 - Google Patents
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Description
Aには、その測定値が主として分光計へ誘導転送される試料反射力測定器のことが記述されている。当測定器はハウジングから成っていて、その中には対象物で反射した光の計測用測定ヘッド、測定光を電気信号に変換するための光/電気コンバータ、電気信号の加工および装置の制御のためのコンピュータユニット、測定値表示のための表示ユニットおよび操作ユニットが配置されている。
448.4には、反射測定ヘッドの光路内に選択的に旋回挿入することのできる、少なくとも2つの標準試料、主として黒と白の標準試料が測定ヘッドのハウジング内に内部リキャリブレーションのために追加装備されているという、内部リキャリブレーション機能を持つスペクトル分析用の反射測定ヘッドのことが記述されている。両標準試料の測定データが分光計で解析された後、制御ユニット/およびまたは評価ユニットにより反射測定ヘッドのリキャリブレーションが行われる。加えて、測定装置の操作開始前に、または一定の時間間隔で行われる反射測定ヘッドのキャリブレーションに少なくとも2つの外部標準試料を用意することもできる。
上記目的のため、リキャリブレーション機能付きのスペクトル分析用測定ヘッドは、窓の設けられたハウジングから成っていて、その中に、照明光源、分光計装置およびリキャリブレーションのための少なくとも2つの標準試料が配置されている。これら両標準試料は、照明光源から発せられた測定光がすべてリキャリブレーションに使用されるように、測定ヘッドの光路内へ選択的に旋回挿入することができる。そのほか、ハウジング内には測定値の解析および加工のためのプロセッサおよびバスシステムへのインタフェースが配備されている。
図1は、リキャリブレーション機能を有する、本発明に基づくスペクトル分析用測定ヘッドを示している。これは、窓2の設けられたハウジング1から成っていて、その中に照明光源3、分光計装置4およびリキャリブレーションのための少なくとも2つの標準試料5が配置されている。なお、これら標準試料は、照明光源3から発せられた測定光がすべてリキャリブレーションに使用されるように、測定ヘッドの光路内へ選択的に旋回挿入することができる。そのほか、ハウジング内には測定値の解析および加工のためのプロセッサ8およびバスシステムへのインタフェース9が配置されている。
分光計装置を異なった試料7の様々な反射特性に適合させるため、好ましくは反射器10を備えた照明光源3の使用下で光線出力を自動制御することができる。それにより、分光計装置4の積分時間が殆ど一定に維持されることが保証される。したがって、参照基準と関連付けることで、何時でもその時々の試料条件および測定条件に最適な状態で測定することができる。
プロセッサ8には、そのほか、必要なバス管理のためのソフトウェアが含まれている。プロセッサ8により完全な自主作動性のシステムが生まれる。測定ヘッドが、検出器アレイに対して追加冷却措置を取らなくても広い作業温度域で使用できるように、プロセッサ8には、温度変動時に変化する分光計装置4のパラメータを補償するための然るべき電子補償機器が含まれている。
外部白標準試料
Ic 外部測定位置における測定強度
Ii 内部測定位置における測定強度
Id 暗信号の測定強度
Rf 測定ヘッド窓の反射率
Rwe 外部白標準試料の反射率
Rse 外部黒標準試料の反射率
Rwi 内部白標準試料の反射率
Rsi 内部黒標準試料の反射率
Rp 測定試料の反射率
内部標準試料5は、例えばダイヤル式フィルタまたはスライダ機構に配置させることができる。その場合、適用別のリキャリブレーションには、黒および白の標準試料のほかに追加の内部標準試料を設置することができる。
キャリブレーションおよびリキャリブレーションの間、測定ヘッドも測定対象物も定常の測定ポジションに留まったままである。
2 窓
3 照明光源
4 分光計装置
5 標準試料
6 外部標準試料
7 試料
8 プロセッサ
9 インタフェース
10 反射器
Claims (12)
- 内部に照明光源(3)、分光計装置(4)および内部リキャリブレーションのための少なくとも2つの内部標準試料(5)がハウジング(1)内に配備され、外部測定位置に光路を繋げる窓(2)の設けられたハウジング(1)および測定値を処理および解析するプロセッサからなる、リキャリブレーション機能付きのスペクトル分析用測定ヘッドであって、内部標準試料(5)を、測定ヘッドの内部測定位置への光路内へ選択的に旋回挿入することができ、
前記プロセッサ(8)が、
a)内部標準測定位置で測定された内部標準試料(5)用の測定強度値、および
b)外部標準測定位置で測定された少なくとも2個の追加外部標準試料(6)用の測定強度値とを利用して、
測定ヘッドのリキャリブレーションを行い、
そして、測定位置における測定強度(Ii,Ie)の相対的経時変化(q(t))が、内部標準試料位置と外部標準試料位置とで等しくなる(q(t)=I e /I e (t)=I i /I i (t))ように調整されることを特徴とするスペクトル分析用測定ヘッド。 - 前記分光計装置(4)を異なった試料(7)の様々な反射特性に適合させるために、反射器(10)を備えた照明光源(3)の光線出力を自動制御することができる、請求項1に記載のスペクトル分析用測定ヘッド。
- 前記分光計装置(4)が、少なくとも1つの分散素子および検出器アレイから成っていることを特徴とする、請求項1あるいは2に記載のスペクトル分析用測定ヘッド。
- 前記分光計装置(4)には、必要に応じて結像光学系構成群および/または光の均質化をする光集積器が装備されていることを特徴とする、請求項1〜3のうちの1項に記載のスペクトル分析用測定ヘッド。
- 前記内部標準試料(5)および/または外部標準試料(6)が、黒標準試料および白標準試料であり、およびそれら試料の旋回が動力駆動式であり、そしてその旋回を自動制御および/または手動制御できる、請求項1〜4のうちの1項に記載のスペクトル分析用測定ヘッド。
- バスシステムへのインタフェース(9)が、データの伝送および/またはキャリブレーションおよび/またはシステム診断のために装備されている、請求項1に記載のスペクトル分析用測定ヘッド。
- 前記ハウジング(1)内に、分光計装置(4)の代わりに、測定光を集めてライトガイドに連結させる光学系構成群が配置されており、測定光が、このライトガイドを通じて、測定ヘッド外側に配置されている分光計装置(4)に導かれ、そしてハウジング(1)が、電圧源、制御ユニット、評価ユニットおよび分光計装置(4)に通じる連結部を有している、請求項1に記載のスペクトル分析用測定ヘッド。
- 内部と外部の標準測定位置の両方の測定位置で、スペクトル強度が同比率で変化するように、内部標準試料の内部測定位置が配置されている、請求項1〜7のうちの1項に記載のスペクトル分析用測定ヘッド。
- 前記窓(2)の設けられたハウジング(1)内に、照明光源(3)、分光計装置(4)およびリキャリブレーションのための少なくとも2つの内部標準試料(5)が配置されており、
内部標準試料(5)を測定ヘッドの光路内へ選択的に旋回挿入され、プロセッサ(8)によって測定値が解析および処理され、そしてインタフェース(9)を通じてバスシステムへ伝送されるステップからなり、
そして、前記プロセッサ(8)が、
a)内部標準測定位置で測定された内部標準試料(5)用の測定強度値、および
b)外部標準測定位置で測定された少なくとも2個の追加外部標準試料(6)用の測定強度値
を利用して、測定ヘッドのリキャリブレーションを行い、
そして、測定位置における測定強度(Ii,Ie)の相対的経時変化(q(t))が、内部測定位置と外部測定位置とで等しくなる(q(t)=I e /I e (t)=I i /I i (t))ように調整されることを特徴とするスペクトル分析用測定ヘッドのリキャリブレーションのための方法。 - 前記内部標準試料(5)および/または外部標準試料(6)、好ましくは黒標準試料および白標準試料の使用によるリキャリブレーションが、予め定められた時間周期により自動的に、または要求に従って行われる、請求項9に記載のリキャリブレーション法。
- バスシステムへのインタフェース(9)が、データの伝送および/またはキャリブレーションおよび/またはシステム診断のために装備されている、請求項9あるいは10に記載のリキャリブレーション法。
- 前記ハウジング(1)内に、分光計装置(4)の代わりに、測定光を集めてライトガイドに連結させる光学系構成群が配置されており、測定光が、このライトガイドを通じて、測定ヘッド外側に配置されている分光計装置(4)に導かれ、そしてハウジング(1)が、電圧源、制御ユニット、評価ユニットおよび分光計装置(4)に通ずる連結部を有し、ただし、ハウジング(1)内には、内部リキャリブレーションのため光路内へ選択的に旋回挿入される少なくとも2つの標準試料(5)が追加装備されており、分光計装置(4)による両標準試料(5)の測定データの解析後には制御ユニットおよび評価ユニットによりリキャリブレーションが行われ、そして標準試料(5)が光路から旋回除外され、その後、測定ヘッドが次の試料(7)の測定態勢に入る、請求項11に記載のリキャリブレーション法。
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