JP6086524B2 - 促進酸化活性種の濃度測定方法および濃度測定装置 - Google Patents
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Description
また、前記測定手段が、プローブ光を発生させる光源と、プローブ光を照射するセルと、セルから出射したプローブ光を分光する分光器と、分光された特定波長光の強度を検出する検出器とを備え、前記セル内のサンプルを励起させるためのポンプ光を発生させる励起光源と、この励起光源を制御しつつ時間分解測定によりポンプ光照射直後のサンプルの吸光特性の変化を求める制御演算手段と、サンプルを交換するサンプル交換手段とを更に備えることが好ましい。このような濃度測定装置によると、促進酸化の反応をセル内で再現できるため、時間分解測定により得られたサンプルの吸光度プロファイルから促進酸化活性種の吸光係数をより高精度で求めることができる。
本発明の促進酸化活性種の濃度測定方法は、波長195〜205nmを含む波長領域における促進酸化活性種の吸光係数に基づいて、測定した前記吸光特性から促進酸化活性種の濃度を求める工程を含むものである。波長195〜205nmを含む波長領域における促進酸化活性種の吸光係数は、これまで知られておらず、また、促進酸化活性種が過渡種であるため、検量線を作成することも困難であった。本発明者らは、以下で説明するように、促進酸化処理の反応を再現したサンプルの吸光度プロファイルを解析することで、波長195〜205nmの波長領域に、促進酸化活性種の特異的な吸光係数が存在することを見出した。
(1)オシロスコープに取り込んだ信号値から吸光度変化(DAbs)を計算する。
(2)DAbsにフーリエ変換フィルターで高周波成分を除去する。
(3)吸光度行列A(時間´波長チャンネル)を作成し、そのAをLambert−Beer則に基づきモル吸光係数行列Sと濃度−時間プロファイル行列Cに線形に分解する。最適解の探索には吸光度行列Aに対し、多変量スペクトル分離(MCR:multivariate curve resolution)を繰り返し交互最小自乗法(ALS:alternating least squares)で行う。
一方、HO2ラジカルの文献値が存在する205〜225nmの波長域で、既知の吸光係数を初期値として、3成分を前提とする吸光係数および濃度−時間プロファイルの最適解を各々求めた。
上記のように、促進酸化活性種として考えられるラジカルのモル吸光係数の文献値を利用する方法では、測定精度が低いため、本発明では、より広い波長域において、3成分を前提とする吸光係数および濃度−時間プロファイルの最適解を各々求め、その結果より促進酸化活性種の吸光係数を求めることが好ましい。また、最適解から計算した吸光度プロファイルと実測した吸光度プロファイルとの差から、第3成分の吸光係数の初期値を求める際に、各波長における吸光度差プロファイルの極大値を利用することが好ましい。
これらの工程により求まる促進酸化活性種(第3成分)の吸光係数は、1つの成分として算出されるが、実際の成分としては、1成分(ヒドロキシルラジカル)に限らず、複数の成分が含まれていてもよい。
本発明の促進酸化活性種の濃度測定方法は、サンプルの波長195〜205nmを含む波長領域の吸光特性を測定する工程と、波長195〜205nmを含む波長領域における促進酸化活性種の吸光係数に基づいて、測定した前記吸光特性から促進酸化活性種の濃度を求める工程とを含むものである。
まず、促進酸化活性種の吸光係数の算出に用いた測定装置について説明する。この測定装置は、図13に示すように、プローブ光14を発生させる光源11と、プローブ光14を照射するセル30と、セル30から出射したプローブ光14を分光する分光器12と、分光された特定波長光の強度を検出する検出器13とを備えている。
(1)前述の実施形態では、図9(a)に示す促進酸化活性種の吸光係数の値を前提として、促進酸化活性種の濃度を求める例を示したが、オゾンを含有する水溶液の濃度、励起光を照射する際の条件、吸光特性の測定条件などにより、3成分を前提とする吸光係数および濃度−時間プロファイルの最適解を各々求めた際に、促進酸化活性種の吸光係数が多少変化する可能性がある。本発明は、波長195〜205nmの波長領域に、促進酸化活性種の特異的な吸光係数が存在し、これを利用することで直接的に促進酸化活性種の濃度を測定できることを見出したものであるため、前記のように多少変化した促進酸化活性種の吸光係数を利用する場合も、本発明の技術的範囲に当然包含される。
12 分光器
13 検出器(PMT)
14 プローブ光
21 励起光源
22 ポンプ光
23 サンプル交換手段
30 セル
40 制御演算手段
41 遅延時間発生器
42 デジタルオシロスコープ
43 PC
S サンプル
Claims (5)
- オゾン及び過酸化水素を含有するサンプルの波長195〜205nmを含む波長領域の吸光特性を測定する工程と、
波長195〜205nmを含む波長領域における促進酸化活性種、オゾン及び過酸化水素の吸光係数に基づいて、測定した前記吸光特性から促進酸化活性種の濃度を求める工程と、を含む促進酸化活性種の濃度測定方法。 - オゾンを含有する水溶液に励起光を照射して、波長195〜205nmを含む波長領域で照射直後の吸光特性の変化を測定した後、オゾン及び過酸化水素の既知の吸光係数を初期値として、2成分を前提とする吸光係数および濃度−時間プロファイルの最適解を各々求めた後、その最適解から計算した吸光度プロファイルと実測した吸光度プロファイルとの差から求められる第3成分の吸光係数を初期値として、3成分を前提とする吸光係数および濃度−時間プロファイルの最適解を各々求めることで、前記促進酸化活性種の濃度を求める工程を更に含む請求項1に記載の促進酸化活性種の濃度測定方法。
- 前記最適解から計算した吸光度プロファイルと前記実測した吸光度プロファイルとの差から、前記第3成分の吸光係数の初期値を求める際に、各波長における吸光度差プロファイルの極大値を利用する請求項2に記載の促進酸化活性種の濃度測定方法。
- オゾン及び過酸化水素を含有するサンプルの波長195〜205nmを含む波長領域の吸光特性を測定する測定手段と、
波長195〜205nmを含む波長領域における促進酸化活性種、オゾン及び過酸化水素の吸光係数に基づいて、測定した前記吸光特性から促進酸化活性種の濃度を求める演算手段と、を含む促進酸化活性種の濃度測定装置。 - 前記測定手段が、プローブ光を発生させる光源と、プローブ光を照射するセルと、セルから出射したプローブ光を分光する分光器と、分光された特定波長光の強度を検出する検出器とを備え、
前記セル内のサンプルを励起させるためのポンプ光を発生させる励起光源と、この励起光源を制御しつつ時間分解測定によりポンプ光照射直後のサンプルの吸光特性の変化を求める制御演算手段と、サンプルを交換するサンプル交換手段とを更に備える請求項4に記載の促進酸化活性種の濃度測定装置。
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