JPH0197841A

JPH0197841A - 吸光光度計

Info

Publication number: JPH0197841A
Application number: JP25606087A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Watanabe; 渡辺　吉雄; Masao Kamahori; 政男釜堀; Junkichi Miura; 順吉三浦; Mamoru Taki; 滝　守; Hiroyuki Miyagi; 宮城　宏行
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1989-04-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は吸光光度計に係り、特に液体クロマトグラフの
吸光検出器に好適な吸光光度計に関する。

〔従来の技術〕

液体クロマトグラフの吸光検出器は、たとえば特開昭５
７−１３９６４７号公報に示すようなものが恕られてい
る。

この吸光検出器は、ランプ光源、光学系、被測定溶液、
前記光源から照射された光が通過するセル、このセルを
透過した光を検出する受光素子、およびこの受光素子の
信号を処理する検出回路。

とから構成されたものである。

一方、ガスクロマトグラフのミクロ化の傾向があり、こ
れに関しては、たとえば、雑誌アイ−・イー・イー、ト
ランザクション・オン・エレクトロン・デバイスズ、イ
ー・デー２６巻、１２号（１９７９年）第１８８０頁か
ら第１８８６頁（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、Ｅｌａｃｔｒ
ｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ、ＨＤ２６．１２（１９７９）ｐ
ｐ、　１８００〜１８８６）において記述されている。

そして、これを発端として、たとえば、実開昭６１−１
１５９６８号公報、特開昭６１−１８４４６１号公報、
特開昭６１−２３３３６５号公報、および特開昭６１−
２３３３６６号公報等に記載のように、半導体基板にキ
ャピラリーカラムを形成したものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点〕しかし、上記従来技術の液体クロマトグラフ用吸光検出
器は、光学系が複雑であること、装置が大型化すること
１価格が高くなる等の点について配慮がなされていなか
ったものである。特に、セルの装着時に光軸合わせが困
難となること、分離カラムと検出器とを直結して、分離
成分の拡散を防ぐという、いわゆるオン・カラム・ディ
テクタ方式を採用することが困難という問題を有してい
た。

また、半導体基板にキャピラリーｈラムをはじめ、サン
プル注入バルブ、熱伝導度検出器等を設けるミクロ化ガ
スクロマトグラフは、被測定物質。

構成要素の点について配慮がなされておらず、気体およ
び気化できる物質のみの測定、キャピラリーカラムのみ
の形成、しかできない等の問題を有していた。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであ
り、その目的とするところは、簡単な構成にもかかわら
ず、光学上信頼性を有し、被測定物質が液体および溶液
化できる物質を測定可能な吸光光度計を提供するにある
。

（問題点を解決するための手段〕このような目的を達成するために、本発明は、被測定溶
流の流入部、前記被測定溶液の通路部、前記被測定溶液
の流出部、前記被測定溶液の通路部にほぼ一致させて光
路を有する半導体レーザ、および半導体受光素子、とを
それぞれ半導体基板上に設けるようにして構成したもの
である。

〔作用〕

このように半導体基板に形成される吸光光度計は、その
構成要素である半導体レーザ、光路、半導体受光素子等
を容易に集積化することができる。

この場合、被測定溶液の通路部にほぼ一致させて光路を
形成しているため、次のランバート・ベールの法則に従
うようになる。

吸光度＝　Ｑｏｇ　（Ｉ　ｏ／　Ｉ　）　＝　［ｃ　Ｑ
　　　　−（１）ここで、ＩＯは入射光強度、■は透過
光強度、εはモル吸光係数、Ｃはモル濃度、息は光路長
である。

上記（１）式のεは被測定溶液成分に固有の定数であり
、Ｑは光路構造を決定することにより定まる値であるた
め、被測定溶液成分のモル濃度Ｃによって吸光度が変化
する。

したがって、本発明は簡単な構成にもかかわらず、光学
上信頼性を有し、被測定物質が液体および溶液化できる
物質を測定できる吸光光度計を得ることができるように
なる。

〔実施例〕

第１図（ａ）ないしくＱ）は、本発明による吸光光度計
の一実施例を示す構成図で、゛第１図（ａ）は縦断面図
、第１図（ｂ）は横断面図、第１図（Ｃ）は平面図を示
す。前記吸光光度計は、被測定溶液の溶液流入口１を有
する溶液流入部２、半導体レーザ３、半導体基板４と被
覆部５により形成される光路６、前記半導体レーザ３か
ら放射されるレーザ光７を検出する半導体受光素子８、
前記被測定溶液の溶液流出口９を有する溶液流出口１０
とから構成されている。

前記吸光光度計は、被測定溶液が溶液流入部２より光路
６に満たされ、前記半導体レーザ３より照射されるレー
ザ光７が前記被測定溶液が充満された光路６を通過する
間に、上述の（Ｌ）式に従いレーザ光７が吸収され、そ
の減衰光を半導体受光素子８で検出し、吸光度より被測
定溶液の測定対象成分の濃度を求めることになる。

前記半導体レーザ３．光路６を形成する溝、半導体受光
素子８等の製造にあっては１周知の半導体製造方法によ
って達成できる。前記溶液流入部２、溶液流出部１０．
被覆部５の半導体基板４の接着は、接合面を鏡面研磨し
た後、たとえば陽極式接合方式、光学接着方式等を用い
て実施できる。

被測定溶液中の測定対象成分の吸収波長は、各成分によ
って異なり、成分に応じた半導体レーザを形成する必要
がある。場合によっては、後述する波長変換半導体レー
ザを設けることも可能となる。

上記光路６の溝を形成する場合、エツチング等を用いる
ことにより低容量で長い光路を形成することができる。

第２図（ａ）ないしくＣ）は、本発明による吸光光度計
の他の実施例を示す構成図で、第２図（ａ）は縦断面図
、第２図（ｂ）は横断面図、第２図（Ｑ）は平面図を示
す。同図において、吸光光度計は、被測定溶液の溶液流
入口１を有する溶液流入部２、半導体レーザ３、半導体
基板４と被覆部５により形成される光路６、半導体レー
ザ８から照射されるレーザ光７を検出する半導体受光素
子８、前記被測定溶液の溶液流出口９を有する溶液流出
部１０、前記光路６の壁面に形成した光反射層１２、こ
の光反射層１２の表面に形成された保護層１３、前記半
導体レーザ３と発光面および半導体受光素子８の受光面
のそれぞれに形成された保護層１１とから構成されてい
る。

上記構成は、第１図に示した実施例の場合に比べて、光
路６の壁面に光反射層１２を設けたこと、被測定溶液に
よる構成要素の浸食を防ぐための保護層１１．１３を設
けたこと、が異なるにある。

ここで、光反射層１２の形成としては、たとえばアルミ
ニウムを２０００人程度にたとえば真空蒸着、スパッタ
リング法等により形成することができる。また、保護層
１１．１３も同様の方法でシリコン酸化物を２０００人
程度に形成することができる。

このような光反射層１２．保護層１１．１３の形成は、
光路径が小さくなった場合に効果的となす、光の吸収、
散乱を防ぎノイズを防止することができるようになる。

第３図は、本発明による吸光光度計の他の実施例を示す
構成図で、平面図を示す、前記吸光光度計は、被測定溶
液の溶液流入口１を有する溶液流入部２．半導体レーザ
３．半導体基板４と被覆部５により形成される光路６、
前記半導体レーザ３から照射されるレーザ光７を検出す
る半導体受光素子８、前記被測定溶液の溶液流出口９を
有する溶液流出部１０で構成されている。前記光路６は
。

前記溶液流入口１と溶液流出口９との間の半導体基板４
上で螺旋状に形成され、また、その壁面には、第２図に
示す実施例のように、光反射層および保護層が形成され
ている。

この実施例では、このように光路６の長さを長くするこ
とによって、吸光光度計の高感度を図っている。

第４図は、さらに本発明による吸光光度計の他の実施例
を示す構成図で、平面図を示す、この吸光光度計は、被
測定溶液の溶液流入口１を有する溶液流入部２．溶液流
入路２７．半導体レーザ３゜ハーフミラ−２６，半導体
基板４と被覆部５により形成され、レーザ光２０．２１
の通過するサンプル側光路２９と参照側光路２２．前記
レーザ光を検出する半導体受光素子８，２３．溶液流出
路２８、前記被測定溶液の溶液流出口９１有する溶液流
出部１０．増幅器２４、および差動増幅器２５とで構成
されている。

このような構成において、被測定溶液は溶液流入部２か
ら導入され、溶液流出路２８を経て、溶液流出部１０か
ら廃液されれるようになっている。

前記ハーフミラ−２６はシリコン酸化物等の耐食性のあ
る材質で光路壁面に気密に取り付けられ、被測定溶液が
参照光路２２に流入されることを防げている。半導体レ
ーザ３からの反射光はハーフミラ−２６で２分され、レ
ーザ光２１は参照側光路２２を通り直接に半導体受光素
子２３に入射し、レーザ光２０は被測定溶液で吸収され
た後に前記半導体受光素子８に入射するようになってい
る。

前記各半導体素子８，２３からの出力はそれぞれ増幅器
２４を介して、差動増幅器２５に入力されるようになっ
ている。

このようにして、本実施例は、半導体レーザ３の光源の
不安定による計測値の誤差をなくすことができるように
なる。

第５図は、本発明による吸光光度計の他の実施例を示す
構成図で、縦断面図を示す。この吸光光度計は、液体ク
ロマトグラフの分離カラムを直結したいわゆるオン・カ
ラム・ディテクタとして構成して−する。同図において
、溶液流入路３０．充填剤３３と該充填剤を密封するフ
ィルタ３１を封入した分離カラム３２．半導体レーザ３
．半導体基板４と、被覆部５で形成される光路６．レー
ザ光７を検出する半導体受光素子８．溶液流出口９番有
する溶液流入部１０．溶液流出路３４．光路壁面の光反
射層１２、この光反射層の保護層１３゜半導体レーザ３
と半導体受光素子８の保護層１１、およびこれら全体を
囲んで恒温槽３５とから構成されている。

このように分離カラムと吸光光度計を直結すれば、両者
を接続する配管に起因する死容積をなくすことができ、
吸光光度計を小形にできる。また、恒温槽の中に分離カ
ラムと一体化して収納しているため、環境温度の変化に
よるノイズを除去することができる。

第６図は、本発明による吸光光度許の他の実施例による
構成図で、断面図を示す、この吸光光度計は、半導体レ
ーザ３と保護層１１との間に波長変換半導体素子４０が
介在された構成をとっている。この波長変換半導体素子
４０は、たとえば、“［日経エレクトロニクス４１９８
６年７月１４日号、Ｐ８９〜ｐ９０”に詳述されている
ように、半導体レーザからのレーザ光の波長を１／２に
変換する機能を備えている。したがって、上記実施例の
場合、半導体レーザの波長域を２倍とすることができる
ようになる。また半導体レーザの波長域を４倍にしたい
場合には、前記波長変換半導体　。

素子４０を２個用いればよいことになる。

第７図は１本発明による吸光光度計を液体クロマトグラ
フ用吸光検出器として利用した時のクロマトグラムの一
例を示す。分析条件は、粒径２μｍのシリカ−〇ＤＳを
充填した４φ×５０Ｉの分離カラム、流速１ｍＱ／分、
検出波長約２５０ｎｍ用い、サンプルは図中の８種であ
る。

（発明の効果）以上説明したことから明らかなように、本発明による吸
光光度計によれば、簡単な構成にもかかわらず、光学上
信頼性を有し、被測定物質が液体および溶液化できる物
質を測定可能とすることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくｃ）は、本発明による吸光光度計
の一実施例を示す構成図で、第１図（ａ）は縦断面図、
第１図（ｂ）は横断面図、第１図（ｃ）は平面図、第２
図ないし第６図は、それぞれ本発明による吸光光度計の
他の実施例を示す構成図、第７図は本発明の吸光光度計
で得られたクロマトグラムの例を示すグラフである。３・・・半導体レーザ、４・・・半導体基板、５・・・
被覆部、６．２２，２９・・・光路、８．２３・・・半
導体受光素子、１１．１３・・・保護層、１２・・・光
反射層、２６・・・ハーフミラ−１３２・・・分離カラ
ム、３５・・・恒温槽、４０・・・波長変換半導体素子
。

Claims

【特許請求の範囲】

１、被測定溶液の流入部、前記被測定溶液の通路部、前
記被測定溶液の流出部、前記被測定溶液の通路部にほぼ
一致させて光路を有する半導体レーザ、および半導体受
光素子、とをそれぞれ半導体基板上に設けてなることを
特徴とする吸光光度計。