JP5541460B2 - Spectrometer - Google Patents

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Description

本発明は、各種の試料の定性定量分析を行う分光光度計や、液体クロマトグラフ用の蛍光検出器などの構成要素として用いられる分光装置に関する。   The present invention relates to a spectrophotometer that is used as a component of a spectrophotometer that performs qualitative quantitative analysis of various types of samples and a fluorescence detector for liquid chromatography.

分光装置は、ハロゲンランプ、重水素ランプあるいはキセノンランプ等の光源が発する広範な波長領域に亘る光から、ある特定の波長の光のみを選択的に出射する機能を有しており、吸光分光光度計や蛍光分光光度計、液体クロマトグラフのUV検出器や蛍光検出器など構成要素として広く一般的に利用されている。   The spectroscopic device has a function of selectively emitting only light of a specific wavelength from light over a wide wavelength range emitted from a light source such as a halogen lamp, a deuterium lamp, or a xenon lamp. It is widely used as a constituent element such as a meter, a fluorescence spectrophotometer, a UV detector or a fluorescence detector of a liquid chromatograph.

従来使用されている分光装置の最も一般的な例は図5に示すとおり、光源ユニット1と分光ユニット2によって構成されている。   As shown in FIG. 5, the most common example of a spectroscopic device that has been conventionally used is constituted by a light source unit 1 and a spectroscopic unit 2.

光源ユニット1には、光源4と集光鏡5が備えられており、光源4から放射された光が集光鏡5によって収束光となり、窓板6を通過したのち、外部の一点に焦点を結ぶように設置・配向されている。光源4としては、吸光分光光度計に利用される場合には重水素ランプまたはハロゲンランプ、蛍光分光光度計に利用される場合にはキセノンランプ、液体クロマトグラフ用UV検出器に利用される場合は重水素ランプ、液体クロマトグラフ用蛍光検出器に利用される場合には重水素ランプまたはキセノンランプが一般的に用いられ、それぞれの種類に対応した点灯電源(図5には示されない)によって点灯される。   The light source unit 1 includes a light source 4 and a condensing mirror 5, and light emitted from the light source 4 becomes convergent light by the condensing mirror 5, passes through the window plate 6, and then focuses on an external point. It is installed and oriented to tie. The light source 4 may be a deuterium lamp or halogen lamp when used in an absorption spectrophotometer, a xenon lamp when used in a fluorescence spectrophotometer, or a UV detector for liquid chromatography. When used in a deuterium lamp or a fluorescence detector for liquid chromatograph, a deuterium lamp or a xenon lamp is generally used and is turned on by a lighting power source (not shown in FIG. 5) corresponding to each type. The

分光ユニット2には、光束が経由する順に、窓板7、入口スリット8、コリメータ鏡9、回折格子10、集光鏡11、平面鏡12、出口スリット13、窓板14が備えられており、入口スリット8からコリメータ鏡9に至る光路長がコリメータ鏡9の焦点距離に等しく、また集光鏡11から平面鏡12を介して出口スリット13に至る光路長が集光鏡11の焦点距離に等しく設定されて、それぞれの光学素子が配置されている。これによって、入口スリット8を出た拡散光はコリメータ鏡9によって並行光束となり、回折格子10に入射する。また回折格子10によって反射された並行光束は集光鏡11によって集光されて出口スリット13上に焦点を結ぶ。   The spectroscopic unit 2 includes a window plate 7, an entrance slit 8, a collimator mirror 9, a diffraction grating 10, a condensing mirror 11, a plane mirror 12, an exit slit 13, and a window plate 14 in the order in which the light flux passes through. The optical path length from the slit 8 to the collimator mirror 9 is set equal to the focal length of the collimator mirror 9, and the optical path length from the condenser mirror 11 through the plane mirror 12 to the exit slit 13 is set equal to the focal length of the condenser mirror 11. Each optical element is arranged. As a result, the diffused light exiting the entrance slit 8 becomes a parallel light beam by the collimator mirror 9 and enters the diffraction grating 10. The parallel light beam reflected by the diffraction grating 10 is condensed by the condenser mirror 11 and focused on the exit slit 13.

回折格子10は、その反射面の中心を通って紙面に垂直な直線の周りに回転可能な構造になっており、この回転角を変化させると、出口スリット13と窓板14を通して外部に出射する波長が変化する。したがって、出射する光の波長を正確に選択することができる。   The diffraction grating 10 has a structure capable of rotating around a straight line perpendicular to the paper surface through the center of the reflecting surface. When this rotation angle is changed, the diffraction grating 10 is emitted to the outside through the exit slit 13 and the window plate 14. Wavelength changes. Therefore, the wavelength of the emitted light can be accurately selected.

光源ユニット1と分光ユニット2は、光束通過のための開孔を有するスペーサ3を挟んで配置されている。スペーサ3の厚みは、光源ユニット1から出射する光が分光ユニット2の入口スリット8上に正確に焦点を結ぶように決定されている。   The light source unit 1 and the spectroscopic unit 2 are arranged with a spacer 3 having an opening for passing a light beam therebetween. The thickness of the spacer 3 is determined so that the light emitted from the light source unit 1 is accurately focused on the entrance slit 8 of the spectroscopic unit 2.

上述の分光装置の出力は、図5の窓板14から出射したのち、目的に応じた各種の測定部に導かれる。たとえば、液体クロマトグラフ用蛍光検出器であれば、最適な集光光学系を介して、試料の通るフローセルに入射する。入射光によって励起されて発せられた試料の蛍光は、別の光学系によって検出器に送られて、検出・測定される。   The output of the above-described spectroscopic device is emitted from the window plate 14 of FIG. 5 and then guided to various measuring units according to the purpose. For example, in the case of a fluorescence detector for a liquid chromatograph, the light enters the flow cell through which the sample passes through an optimum condensing optical system. The fluorescence of the sample excited and emitted by the incident light is sent to a detector by another optical system, and is detected and measured.

分光装置に関する先行技術文献情報を調査したが発見されなかった。   Although prior art literature information on spectroscopic devices was investigated, it was not found.

しかし、上述した従来の分光装置には以下の欠点がある。すなわち、光源ユニット1の発する熱によって分光ユニット2の温度が上昇し、これによって出力光の波長が変化する、あるいは出力光の強度が変動する不具合が生じ易い。特に強力な出力光強度を必要とする液体クロマトグラフ用蛍光検出器では、光源4としてしばしばキセノンランプが使用されるが、この光源は、光強度のみならず、発熱量も他の種類の光源に比べてはるかに大きい。   However, the above-described conventional spectroscopic device has the following drawbacks. That is, the temperature of the spectroscopic unit 2 rises due to the heat generated by the light source unit 1, thereby causing a problem that the wavelength of the output light changes or the intensity of the output light fluctuates. In a fluorescence detector for liquid chromatography that requires particularly strong output light intensity, a xenon lamp is often used as the light source 4, but this light source is not only used for light intensity but also for other types of light sources. Much bigger than that.

このため、光源ユニット1の温度が上昇し、スペーサ3を介して熱が分光ユニット2に伝導され、分光ユニット2の温度が上昇しやすい。この温度上昇を防止するために、スペーサ3を熱伝導率のできるだけ小さい材料で製作することが必要であるが、材料コスト、加工性、材質強度などの問題点がある。   For this reason, the temperature of the light source unit 1 rises, heat is conducted to the spectroscopic unit 2 through the spacer 3, and the temperature of the spectroscopic unit 2 tends to rise. In order to prevent this temperature rise, it is necessary to manufacture the spacer 3 with a material having as low a thermal conductivity as possible, but there are problems such as material cost, workability, and material strength.

本発明は、上記の問題点を解決するために所定の波長範囲の光を発する光源を内包する光源ユニットと、
前記光源ユニットからの光を分光して所望の波長の光を抽出する分光ユニットと、
前記光源ユニットからの光束を前記分光ユニットへ通過させる開孔部を有し、前記光源ユニットと前記分光ユニットとに、それぞれスペーサを介して挟持される放熱板と、によって構成される分光装置において、
前記光源ユニット側に対する面と、前記分光ユニットに対する面とで、前記スペーサが偏位して設けられているものである。
The present invention includes a light source unit that includes a light source that emits light in a predetermined wavelength range in order to solve the above-described problems,
A spectroscopic unit that separates light from the light source unit and extracts light of a desired wavelength ;
In the spectroscopic device that includes an opening portion that allows the light beam from the light source unit to pass through the spectroscopic unit, and is configured by a heat sink that is sandwiched between the light source unit and the spectroscopic unit via spacers, respectively .
A surface for the light source unit side, in terms with respect to the spectroscopic unit, the spacer is of being found provided displaced.

本発明に係る分光装置により、光源ユニットと分光ユニットの間の距離が確保されると共に、光源ユニットからスペーサに伝導した熱は、放熱フィンで外部に放散されるため、スペーサの温度が上昇しにくく分光ユニットへの悪影響が出ない。   With the spectroscopic device according to the present invention, the distance between the light source unit and the spectroscopic unit is ensured, and the heat conducted from the light source unit to the spacer is dissipated to the outside by the radiation fins, so that the temperature of the spacer does not easily rise. No adverse effect on the spectroscopic unit.

本発明の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of this invention. 本発明の放熱板の平面頭である。It is a plane head of the heat sink of this invention. 本発明の放熱板の断面図である。It is sectional drawing of the heat sink of this invention. 参考例を示す図であるIt is a figure which shows a reference example 従来の分光装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conventional spectroscopy apparatus.

光源ユニットの発する熱を分光ユニットに伝えないために、光源ユニットの分光ユニットを仲介する部分において、熱を外部に放出することが望ましく、この仲介部分に多数のフィンを備えた放熱板を用いる。   In order to prevent the heat generated by the light source unit from being transmitted to the spectroscopic unit, it is desirable to release the heat to the outside in the portion of the light source unit that mediates the spectroscopic unit, and a heat sink having a large number of fins is used in the mediation portion.

図1に本発明の実施例を示す。本図に示すとおり本実施例による分光装置は、光源ユニット1と分光ユニット2から構成され、両者の中間に放熱板15がスペーサ16を介して挟持されている。   FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the spectroscopic device according to this embodiment is composed of a light source unit 1 and a spectroscopic unit 2, and a heat radiating plate 15 is sandwiched between both via a spacer 16.

光源ユニット1ならびに分光ユニット2については、構造、機能ともに図5に示す従来装置と同一であり、詳細な説明は省略する。   The light source unit 1 and the spectroscopic unit 2 are the same in structure and function as those of the conventional apparatus shown in FIG. 5 and will not be described in detail.

放熱板15とスペーサ16は一体に加工されているが、これらの外観は図2および図3に示す。図2は、放熱板15の平面図であり、図3は、図2におけるS−S´断面を右側方より見た図である。   Although the heat sink 15 and the spacer 16 are integrally processed, their external appearances are shown in FIGS. FIG. 2 is a plan view of the heat radiating plate 15, and FIG. 3 is a view of the SS ′ cross section in FIG. 2 as viewed from the right side.

放熱板15は、両面に多数の放熱フィン19を有する形状で、アルミニウムなどの熱伝導度の大きい材料を用いて製作する。放熱板15には光束が通過するための開孔Aが設けられている。また、放熱板15の両面にそれぞれ3個のスペーサ16が、開孔Aの中心に対して120度の角度をなすように取り付けられている。各スペーサ16の中心にはネジ止め用の孔Bが貫通している。   The heat radiating plate 15 has a shape having a large number of heat radiating fins 19 on both sides, and is manufactured using a material having high thermal conductivity such as aluminum. The heat radiating plate 15 is provided with an opening A through which a light beam passes. In addition, three spacers 16 are attached to both surfaces of the heat radiating plate 15 so as to form an angle of 120 degrees with respect to the center of the opening A. A hole B for screwing passes through the center of each spacer 16.

また、放熱板15の一方の面の3個のスペーサ16と他方の面の3個のスペーサ16は互いに開孔Aの中心に対して60度の角度だけ偏位させて取り付けられている。このような放熱板15とスペーサ16の組み立て品は、市販のアルミニウム引き抜き材製放熱板にアルミニウムから加工されたスリーブを溶接して製作することも可能であり、または、放熱用のフィンとスリーブとを同時にアルミニウムダイキャストとして製作することも可能である。   Further, the three spacers 16 on one surface of the heat radiating plate 15 and the three spacers 16 on the other surface are attached so as to be offset from each other by an angle of 60 degrees with respect to the center of the opening A. Such an assembly of the heat radiating plate 15 and the spacer 16 can be manufactured by welding a sleeve processed from aluminum to a commercially available heat radiating plate made of aluminum drawing material, or a fin and sleeve for radiating heat and Can be manufactured as an aluminum die-cast at the same time.

製作された放熱板15は、6個のスペーサ16の中心の孔Bを使って光源ユニット1の筐体17と分光ユニット2の筐体18にねじ止めされる。   The manufactured heat radiating plate 15 is screwed to the casing 17 of the light source unit 1 and the casing 18 of the spectroscopic unit 2 using the central hole B of the six spacers 16.

放熱板15の厚さとスペーサ16の長さの和が光源ユニット1と分光ユニット2とを隔離させるが、この隔離の長さは、分光装置を組み立てた時、光源ユニット1の出射光が分光ユニット2内の入口スリット8上に正確に焦点を結ぶ構成に設計・製作されている。   The sum of the thickness of the heat sink 15 and the length of the spacer 16 separates the light source unit 1 and the spectroscopic unit 2 from each other. The isolation length is determined by the light emitted from the light source unit 1 when the spectroscopic device is assembled. 2 is designed and manufactured in such a way that the focal point is accurately focused on the entrance slit 8 in the interior 2.

上記のごとく構成された分光装置を稼働させた場合、光源4の発熱によって光源ユニット1の温度が上昇し、筐体17とスペーサ16を通して放熱板15に熱が伝導される。しかし、放熱板15は多数の放熱フィン19を通じて外気によって冷却されるため、放熱板15の温度上昇は最小限に抑えられる。この結果、放熱板15からスペーサ16を通じて分光ユニット2の筐体18に流れる熱量もまた最小限に抑えられる。さらに、放熱板15の両面のスペーサ16が互いに角度60度ずれているため、光源ユニット1の筐体17から分光ユニット2の筐体18まで直接的に熱の伝わる経路がない。したがって分光ユニット2に流れる熱量をより少なくしている。   When the spectroscopic device configured as described above is operated, the temperature of the light source unit 1 rises due to heat generated by the light source 4, and heat is conducted to the heat radiating plate 15 through the housing 17 and the spacer 16. However, since the heat radiating plate 15 is cooled by the outside air through the large number of heat radiating fins 19, the temperature rise of the heat radiating plate 15 is suppressed to a minimum. As a result, the amount of heat flowing from the radiator plate 15 to the casing 18 of the spectroscopic unit 2 through the spacer 16 is also minimized. Further, since the spacers 16 on both surfaces of the heat radiating plate 15 are offset from each other by 60 degrees, there is no direct heat transfer path from the housing 17 of the light source unit 1 to the housing 18 of the spectroscopic unit 2. Therefore, the amount of heat flowing to the spectroscopic unit 2 is reduced.

スペーサ16の形状と放熱フィン19の形状は、上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。
図4の(a)と(b)に正面図と断面図を示したは、円筒形のスペーサ16の外周に幾層もの放熱フィン19が一体に加工された参考例である。
The shape of the spacer 16 and the shape of the heat dissipating fins 19 are not limited to the above embodiments, and various modifications can be considered.
4A and 4B are a front view and a cross-sectional view, which are reference examples in which a plurality of layers of heat radiation fins 19 are integrally processed on the outer periphery of a cylindrical spacer 16.

上述のように、本発明の分光装置においては、光源ユニット1から分光ユニット2に流れる熱が最小限に抑えられ、これによって、分光ユニット2の温度上昇が最小限に抑えられ、波長変動や光強度変動などの測定上の不具合を最小限に抑えられる分光装置が実現できる。スペーサとしては、図1〜図に示す以外種々の変形例が挙げられ、図示例には限定されない。 As described above, in the spectroscopic device of the present invention, the heat flowing from the light source unit 1 to the spectroscopic unit 2 is minimized, and thereby the temperature rise of the spectroscopic unit 2 is minimized, and wavelength fluctuations and light A spectroscopic device capable of minimizing measurement problems such as intensity fluctuations can be realized. Examples of the spacer include various modifications other than those shown in FIGS. 1 to 3 , and are not limited to the illustrated examples.

本発明は、分光光度計あるいは液体クロマトグラフ検出器に利用される分光装置に利用できる。   The present invention can be used in a spectroscopic device used in a spectrophotometer or a liquid chromatograph detector.

1 光源ユニット
2 分光ユニット
3 スペーサ
4 光源
5、11 集光鏡
6、7、14 窓板
8 入口スリット
9 コリメータ鏡
10 回折格子
12 平面鏡
13 出口スリット
15 放熱板
16 スペーサ
17、18 筐体
19 放熱フィン
A 開孔
B 孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source unit 2 Spectrometer unit 3 Spacer 4 Light source 5, 11 Condenser mirror 6, 7, 14 Window plate 8 Entrance slit 9 Collimator mirror 10 Diffraction grating 12 Plane mirror 13 Exit slit 15 Heat sink 16 Spacer 17, 18 Case 19 Radiation fin A opening B hole

Claims (1)

所定の波長範囲の光を発する光源を内包する光源ユニットと、
前記光源ユニットからの光を分光して所望の波長の光を抽出する分光ユニットと、
前記光源ユニットからの光束を前記分光ユニットへ通過させる開孔部を有し、前記光源ユニットと前記分光ユニットとに、それぞれスペーサを介して挟持される放熱板と、によって構成される分光装置において、
前記光源ユニット側に対する面と、前記分光ユニットに対する面とで、前記スペーサが偏位して設けられていることを特徴とする分光装置。
A light source unit containing a light source that emits light in a predetermined wavelength range;
A spectroscopic unit that separates light from the light source unit and extracts light of a desired wavelength ;
In the spectroscopic device that includes an opening portion that allows the light beam from the light source unit to pass through the spectroscopic unit, and is configured by a heat sink that is sandwiched between the light source unit and the spectroscopic unit via spacers, respectively .
A surface for the light source unit side, in terms with respect to the spectroscopic unit, the spectroscopic apparatus the spacer is equal to or are found provided displaced.
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