JPH0290026A - 分光スペクトル検出器 - Google Patents

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、フォトダイード・アレイ分光スペクトル検出
器（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ　ａｒｒａｙ　ｓｐｅｃｔｒ
ｏｍｅｔｅｒ）に関するものである。このような分光ス
ペクトル検出器は、たとえば、試料物質の吸収スペクト
ルを測定してこの試料の化学成分およびこの試料に含ま
れる各成分の量に関する情報を誘導するために使用する
ことができる。

〔従来技術とその問題点〕

フォトダイオード・アレイ分光スペクトル検出器は、１
９８４年４月号のヒユーレット・パラカード・ジャーナ
ル（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ　Ｊｏｕｒｎａｌ
）の「高速分光ＬＣ検出器」（八Ｉ！ｉｇｈ−５ｐｅｅ
ｄ　ＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｉｃＬＣＤｅｔｅｃｔｏ
ｒ）に掲載される通り、周知のものであ液体クロマトグ
ラフ使用される。この周知の分光スペクトル検出器は、
紫外および可視領域の広域なスペクトルを投射する光源
と、これを通って被測定試料物質が流れる試料セル上に
ビームをフォーカスする光学系より構成される。セル内
を流れる特定の物質に依存して、試料は試料セルに入射
する放射線（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）のある特性スペクト
ル部分を吸収し、よって、セルを通る放射線のスペクト
ル成分が試料物質を表わす。

周知の分光スペクトル検出器において、試料セルを遣る
放射線のスペクトルは、このセルの後方の光路内に配置
される回折格子によって誘導される。この回折格子は、
異なる波長の光線を異なる方向に指向させる。直線アレ
イのフォトダイオードは、格子によって回折された光を
受光するように配置される。したがって、各ダイオード
は、異なる波長域に対応する光を受光する。各フォトダ
イオードで入射光によって生成された電気信号は、読出
し回路によって読み出されそして特定のダイオード上に
入射する光の強度を表すディジタル・データ値に変換さ
れる。これらのデータ値は、たとえばＣＲＴスクリーン
上に、任意の便利な形式で波長の関数として表示される
。

フォトダイオード・アレイは半導体材料上に形成され、
最終的に電荷増幅器に接続される共通出力ライン、（ビ
デオ・ライン）に電子スイッチを通して接続される複数
個の感光素子から成る。各感光素子は、フォトダイード
の接合キャパシタンスを表わす接続コンデンサを有する
。感光素子と接続コンデンサとの組合せは、以下に「フ
ォトセルＪ　（ｐｈｏｔｏｃｅｌｌ）とも呼ばれている
。感光素子材料上に入射する光は、これらコンデンサを
放電させる電荷キャリアを発生する。動作時では、フォ
トセルのコンデンサをそれぞれ固定値まで初期的に充電
し、そして次にスイッチを順次的に閉じて全てアレイを
予め定められた間隔で走査してフォトセルをそれぞれの
充電レベルまで電荷増幅器によって再充電する。ここで
送られた電荷の量は、フォトセルを放電させる光の量に
比例した電荷増幅器の出力に電圧変化を生じさせる。

分光スペクトル検出器性能の特性を表わす３つの重要な
パラメータは、スペクトル分解能、スペクトル範囲およ
び感度である。スペクトル分解能は、近くに隣接する波
長で放射線成分がどの程度良好に分離され、よって、そ
れらが分離された成分として識別可能であることを示す
ものである。

スペクトル範囲は、分光スペクトル検出器によって解析
可能な波長域を示す、感度は、微小信号がバックグラウ
ンド雑音といかに良好に分別可能であるかを示すもので
、これは信号対雑音比に対応する。光検出素子としてフ
ォトダイオード・アレイを使用する分光スペクトル検出
器では、所与の分解能における広スペクトル範囲の必要
条件より、たとえば、周知の分光スペクトル検出器では
１０２４個のダイオード等、多数の個別フォトダイオー
ドを備えるアレイが導びかれる。この多数のフォトダイ
オードによって、従来では、単位時間毎に多数のデータ
値が生成され、すなわち、走査時の１個の感光素子の各
続出しに対して１つの新データ値を得る。したがって、
Ａノ＠変換器、マイクロプロセッサ、大容量記憶装置等
の高価なデータ処理およびデータ記憶回路を必要として
いた。

分光スペクトル検出器の感度は、この検出器の不可能と
なり、すべての局面で満足されるものではない、したが
って従来の分光スペクトル検出器は、性能が高い検出器
が望まれる場合、比較的高額の回路コストが要求されて
いた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述の問題点を解決し、信号処理回路に
かかるコストおよび複雑性を実質的に増加させることな
くスペクトル分解能および感度を向上させる分光スペク
トル検出器を提供することにある。

〔発明の概要］ 本発明によれば、全フォトダイオード、アレイは、複数
個のセグメントに細分化され、これらのセグメントは、
アレイの選択されたセグメントのみが走査時に読出され
、これに対して残余のセグメントはスキップされるよう
に選択的にアドレス指定される。続出されたアレイの１
セグメントまたは複数個のセグメントは、たとえば、分
析対象の特定の試料の同定および定量決定のため波長範
囲が重要な特定の用途にしたがって、選択可能である、
読出し走査（ｒｅａｄ−ｏｕｔ　５ｃａｎ）時に関連し
たスペクトル範囲または複数の範囲に対応するフォトダ
イオードのみが読出され、そして、残るスペクトル範囲
はスキップされるので、走査毎にすべてのフォトダイオ
ードが読出される、従来のフォトダイオード・アレイの
比較可能な性能よりも、ある時間期間内ではより少ない
データが生成される。このために、分光スペクトル検出
器のデータ・レートは小さく保持される。一方、本発明
に係る分光スペクトル検出器は、感度を向上させるため
にさらにより高い光電力を用いることができる。

そして、従来のフォトダイード・アレイの分光スペクト
ル検出器の場合よりもさらに高速のデータ・レートが生
じることなく、さらに、高いスペクトル分解能を達成す
るために、単位長さ当たりさらに多数のフォトダイオー
ドを使用することができる０本発明に係る分光スペクト
ル検出器は多数のフォトダイオードより構成することが
可能であるので、広いスペクトル範囲を許容し、異なる
スペクトル範囲内にそれらの関連したスペクトル特性を
典型的に有するたくさんの異なる物質を分析することが
できる。これでも、なお、走査時に特定の用途に関連す
るフォトダイオードだけが読出されることより、データ
・レートを低い値に維持することが可能である。

本発明の一実施例によれば、特定のセグメントのフォト
セルのコンデンサが放電される間の時間インターバルの
接続時間（すなわち積分時間）は個別に調整することが
可能である。たとえば、低スペクトル応答、すなわち、
低入射光強度、を有するセグメントにおける積分時間は
、より高いスペクトル応答を有するセグメントから大き
く選択されることにより、全体にわたるスペクトル応答
が平坦化される。この方法によって、フォントダイオー
ド・アレイから読出された信号のダイナミック・レンジ
を減少させることができ、Ａ／Ｄ変換器等の信号処理回
路の必要条件、特にその分解能の必要条件が軽減される
。さらに、測定信号の強度は積分時間に比例して増加し
、これに対して、雑音は積分時間の平行根に基づいて増
加され、積分時間の平行根に基づいて信号対雑音比が改
善されるので、信号／Ｍ音比は、積分時間を増加させる
ことによって向上する。要約すると、他のセグメントよ
りも低いスペクトル応答を有するセグメントの積分時間
を増加させることによって、全体スペクトルのダイナミ
ック・レンジを平坦化するとともに信号対雑音比の向上
をはかることができる。

〔発明の実施例〕

外および／または可視域放射線の多波長ビーム（ｐｄｕ
ｃｈｒｏｓａｔｉｃ　　ｂｅａｍ）の吸収を測定する。

この分光スペクトル検出器は、多波長放射線のビーム２
を投射する、たとえば重水素ランプ等の光源１を具備す
る。ビーム２は、レンズ系３によって試料セル５にフォ
ーカスされる。このレンズ系は、異なる波長の光線が実
質的に同一の焦点を有することを保証する色消し系（ａ
ｃｈｒｏｍａｔｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ）であることが好ま
しい、フォトダイオード・アレイ１１のフォトダイオー
ドにおける暗信号を測定するため、光ビーム２を遮断す
るシャッターチが備えられる。ビーム２が試料セル５を
通過する実際の測定プロセスにおいては、暗信号および
他の電子オフセット信号を測定値より減算し、いかなる
測定誤差をも補正している。

試料セル５は、被分析試料液体が連続的に流れる入口お
よび出口を備えることが可能である。このような分光ス
ペクトル検出器は、たとえば、試料物質がそこから連続
的にｆ＠離されるクロマトグラフィーによる分離カラム
に入口が接続される液体クロマトグラフに使用すること
ができる。

試料セル５に流入する多波長放射線はセル内に存在する
物質によって部分的に吸収される。これにより、試料物
質に依存し、ある特定の波長の光線が他の波長の光線よ
りも強く吸収される。この結果、セルを通過するビーム
はこのセルに投射されたビームとは異なるスペクトル成
分を有し、合成スペクトルは、したがって、セル内の物
質の種類とその量とに関する情報を含むこととなる。

セルを通過したビームはホログラフィック回折格子ｌＯ
に衝突し、この回折格子１０はここに衝突するビームの
異なる波長に基づいて光を分散させる。

回折格子１０で空間的に分離された光線は、光を感知し
ないギャップによって分離された複数の個別の感光性ダ
イオード１５．１６等より構成されるフィトダイオード
・アレイ１１に衝突する。各フォトダイオードは、回折
された放射線の特定のスペクトル部分を遮断する（ｉｎ
ｔｅｒｃｅｐｔ）。

フィトダイオード・アレイ１１は読出し回路２０と接続
し、フォトダイオードからの電気信号が周期的に読み出
され、これらの信号はそれぞれフォトダイオードに夫々
衝突する光信号の強度を表わす。

読出し回路２０は、第２図および第３図に関連して以下
に詳述する。フォトダイオード・アレイ１１から読出さ
れた電気信号は、信号処理回路２１でさらに処理される
。信号処理回路２１は、典型的には、アナログ・デジタ
ル変換器およびこれらのデジタル値を記憶しそしてさら
に処理するための回路より成る。アレイの続出し回路２
０および信号処理回路２１による動作は、−ａに、マイ
クロプロセッサより構成され、被分析試料の最終スペク
トルを表示する表示手段２２の動作も制御するコントロ
ーラ２３によって、制御される。信号処理回路２１もま
た、前述したフォトダイオードの暗電流に関する個別フ
ォトダイオードからの電気信号を補正するための、およ
び他の効果のための回路より構成される。

第２図にフォトダイオード・アレイ１１の詳細を示す。

フォトダイオード・アレイ１１は、半導体チップの一部
を形成する。複数個フォトダイオード１、・・・、ｎよ
り成る。各フォトダイオードは接続Ｃｃｂ、・・・、Ｃ
ｄｎを有し、そのフォトダイオードの接合キャパシタン
スを表わすか、または、別のコンデンサがフォトダイオ
ードに並列に切換えられる用途では、このコンデンサと
接合キャンバシタンスの和を表わす。フォトダイオード
および接続コンデンサは、フォトセルＣｅ１ｌ　ｌ　、
　Ｃｅ１ｌ　２、・・・Ｃｅ１ｌｎとも言う。フォトセ
ルＣｅ１ｌｌ、・・・、Ｃｅ１ｌｎは、共通ビデオ・ラ
イン３０に接続される。個別のセルとビデオ・ライン間
の電気的接続は、電子スイッチＳＷＩ　、・・・、ＳＷ
ｎで各々遮断することができる。これらスイッチは、ス
イッチ制御回路３１によって制御される。スイッチ制御
回路３１については、第３図に基づいて以下に説明する
。

ビデオ・ライン３０は、フィードバック・ループ内にコ
ンデンサＣ１ｎｔを備える演算増幅器より成る積分器と
して設計される電荷増幅器３２と接続する。

演算増幅器の非反転入力端子に、例えば、−５Ｖ等の、
固定電位を有する信号Ｕｇｕａｒｄが接続される。

したがって、反転入力端子（ビデオ・ライン）は同一の
電位を事実１有することとなる。コンデンサＣ１ｎｔの
両端に接続されるリセット・スイッチＲｓは、積分器を
リセットする電荷トランスファー以前に閉じられる。

動作に際しては、選択されたフォトセルのコンデンサは
最初に固定値まで充電される。光子が感光？ｌｆを通る
とき、電荷キャリアが生成され、所与の積分期間内に取
り込まれた光子の量に対応してコンデンサを放電させる
。これらのコンデンサは、その後の走査シーケンスにお
いて周期的に再充電される。各コンデンサの放電レベル
は、積分期間中の入射光の強度に比例する。

ここで転送された電荷の量によって、電荷増幅器３２の
出力に電圧変化が生じ、これは積分期間中の入射光レベ
ルの積分値と比例する。電荷増幅器３２の出力信号、す
なわちｒ　ＰＤＡ信号」は、例えば、増幅回路、サンプ
ル・アンド・ホールド回路、Ａ／Ｄ変換器、マイクロプ
ロセッサ等の付加回路（図示せず）によって、これより
さらに処理を受けることができる。電荷増幅器からセル
への各電荷トランスファーの前に、次の電荷トランスフ
ァーに対する準備のために電荷増幅器３２をリセットす
るために「リセット・スイッチ」が閉じられる。

以下に、スイッチ制御回路３１　（第２図参照）の一実
施例を第３図に基づいて説明する。第３図において、セ
ルおよび接続スイッチはフォトセル・ブロック４０内に
配置されている。本発明の一実施例では、３２個のセグ
メントのグループで、各セグメントは２４個のセルより
成るように合計７６８個のセルが設置される。これら各
セルは、電子スイッチＳ−を介して電荷増幅器３２へ接
続される共通ビデオ・ライン３０と接続する（第２図参
照）。

スイッチ制御回路は、第３図に示すように、ブロック４
１．４３．４４．４５．４６の数個のユニットに分割さ
れている。フォトダイオード・アレイ制御ユニット４１
は、バス・ライン４２を介してマイクロプロセッサ（図
示せず）へ接続する入力端子を備えている。フォトダイ
オード・アレイ制御ユニット４１の出力は、セグメント
制御ユニット４３および積分制御ユニット４６に接続さ
れる。セグメント制御ユニト４３は、複数個のラインＥ
ｎｌ、・・・、Ｅｎ３２、を介してスキップ制御ユニッ
ト４４に接続され、スキップ制御ユニットが代わって走
査制御ユニット４５と接続する。走査制御ユニット４５
の複数個の出力ラインは、フォトセル・ブロック４０の
電子転送スイッチＳＷＩ・・・５Ｗ７６８の数に対応す
る多数の出力ラインを備える積分制御ユニット４６と接
続している。

続いて、個々のユニットについて詳細に説明する。

セグメント制御ユニット４３は、実質的には、たとえば
、３２ビツト等の長さを有するディジタル制御ワードを
記憶するためのセグメント・レジスタ４７より構成され
る。この制御ワードは、フォトダイオード・アレイのセ
グ／徨シゴン、すなわち、走査時に活性化されるセグメ
ントおよび活性化されないセグメントを決定する。本実
施例では、３２ビツトの制御ワードを備え、アレイは３
２のセグメントに分割され、そして、制御ワードの「１
」およびｒＱＪのシーケンスが活性状態セグメントと活
性状態のセグメントとを決定する。３２ピツト制御ワー
ドは、マイクロプロセッサおよびフォトダイオード・ア
レイ制御ユニット４１の制御下でセグメント・レジスタ
４７に初期的に書き込まれる。

スキップ制御ユニット４４は、セグメント・レジスタ４
７．４出カラインＥｎｌ、・・・、Ｅｎ３２の数にその
数が対応する複数個の論理回路Ｌｌ、・・・、Ｌ３２り
を具備する。各論理回路は３本の入力ラインを備え、こ
のうちの１本はセグメント・レジスタの出力ラインｔ！
ｎ１（ｉは１と３２の間の任意の数）であり、残り２本
の出力ラインは「スキップ（Ｓｋｉｐ）　Ｊおよび［ト
ウー（Ｄｏ）　Ｊと指示された出力ラインである。

ラインＥｎｉのほかに、論理回路Ｌｉの２本の他の入力
ラインは、直前の論理回路Ｌｉ−１からの「スキップ」
信号を運ぶラインと次に説明する回路ｒｓｈｉｆｔｉ−
ＩＪからの「レディー（Ｒｅａｄｙ）　Ｊ信号を運ぶラ
インである。第１の論理回路Ｌｌについては、ラインＥ
ｎｌ以外の２本の入力ラインはフォトダイ走査制御ユニ
ット４５は複数個の回路５ＨＩＦＴｉ、・・・５ＨＩＦ
Ｔ３２をより構成されるが、この回路の数はフォトダイ
オード・アレイのセグメントの数、すなわち、本実施例
では３２と対応する。本発明の一実施例においては、各
回路５ＨｒＦＴｉは、２４個のステージを有する直列シ
フト・レジスタで、各ステージは、ブロック４６内の論
理を介してフォトセルに接続した出力を有する。回路５
ＨＩＦＴｉの入力「イン（Ｉｎ）　Ｊは、「トウーＪ信
号を伝送する論理回路Ｌｉの出力に接続される０回路Ｓ
旧ＦＴｉの出力「アウト（Ｏｕｔ）　Ｊは、論理回路Ｌ
ｉ＋１に接続され、論理回路Ｌｉ＋１に対して「レディ
ー」信号を提供する。

さらに、各回路５ＨＩＦＴｔは、フォトダイオード・ア
レイ制御ブロック４１によって供給されるクロンク信号
を運搬するラインに接続する。

積分制御ユニット４６は、フォトセルの数に対応する多
数の論理ＡＮＤゲー）Ｇｌ、・・・、Ｆ２Ｏ３より構成
される。各ＡＮＤゲートは２本の入力ラインを有し、こ
れらの一方は走査制御ブロック４５の７６８本の出力ラ
インの１本に接続され、また、他方は積分シフト・レジ
スタと呼ばれるシフト・レジスタ５０に接続されている
「ゲート（Ｇａｔｅ）　Ｊラインと称する共通ライン５
５に接続される。各ＡＮＤゲートＧ１、・・・Ｇ７６８
の出力信号は、トランスファー・スイッチＳｋｉ　、・
・・、計７６８にそれぞれ接続される。積分制御ユニッ
ト４６は、さらに、フォトダイオード・プレイがその中
に分割されるセグメントの数に基づく３２ビツトのワー
ド長および２４ワードの深さを有するローリング・レジ
スタ・セットを備えている。

アレイの各新たな走査の初めに、新たなワードが、「ゲ
ート」ライン５５を介して順次、後で読出される積分シ
フト・し、ジメタ５０ヘロードされる。最後のワードが
積分シフト・レジスタにロードされた後、次の走査では
、２４ワードの先端のワードがこのシフト・レジスタに
再びロードされる。

次に、第３図の回路動作を説明する。この回路動作は、
論理ｒｌＪおよび論理「０」と呼ばれる２つの状態を有
するデジタル信号によって制御ｎされる。セグメント・
レジスタ４７の出力うインＥｎｉ上の論理「ｌ」は、対
応する回路Ｌｉに「トウー」信号を発生させ、回路５Ｈ
ＩＦＴｉへ供給させる。回路５）ＩＩＰＴｉの入力に論
理「１」が生じる結果、フォトダイオード・アレイ制御
ユニット４１より供給される［クロック（Ｃ１ｏｃｋ）
　Ｊ信号の周波数に基づいて５ＨＩＰＴｉの２４本の出
力ラインの各ランイ上に論理「１」が続いて発生する０
回路５ＨＩＦＴｉの出力ライン上の論理’ＩＪに応答し
、そして、「ゲート」ライン５５に論理「ｌ」　（エネ
ーブル信号）が現われる場合は、フォトダイオード・ア
レイの対応するトランスファー・スイッチは、関連する
フォトセルが読み出されるよいに、順次閉じられる。論
理ｒｌ」が回路５ＨＩＦＴｉの２４本の全ての出力ライ
ン上に順次印加された後、「レディー」信号が論理回路
Ｌｉ＋１に供給され、次のセグメントに対するスタート
信号として作用する。論理「１」がラインＥｎｉ　＋１
より論理回路Ｌｉ＋１に供給されると、回路５ＨＩＰＴ
ｉ＋１　と接続するトランスファー・スイッチが以前の
セグメントに関して説明した同様な方法で起動される。

論理「０」がセグメント・レジスタのラインＥｎｊ（ｊ
は１と３２の間の任意の数）上に印加されると、接続す
る論理回路（セル）Ｌｊは次の論理回路Ｌｊ＋１の入力
に直接供給される「スキップ」信号を提供する。この場
合、セグメント５ＨＩＦＴｉはスキップされかつ接続す
るトランスファー・スイッチは開状態に維持される。信
号Ｅｎｊ＋１が論理「１」の場合は、「ドオー」信号が
セグメント５ＨＩＰ丁ｊ−１−１に提供され、そして、
接続するトランスファー・スイットが順次起動される。

信号Ｅｎｊ＋１が論理「０」の場合、セグメント５ＨＩ
ＦＴｊ　＋　１もスキップされる。

本実施例の回路５ＨＩＦＴ３２においては、最後のセグ
メントが走査され、「レディー」信号を発生させている
とき、または、代りに、回路Ｌ３２が出力ラインＥｎ３
２上の論理「０」に応答して「スキップ」信号をさせて
いるとき、走査の終了を表わす信号がフォトダイオード
・アレイ・ブロック４１に供給される。その後、新たな
走査の開始が可能となる。

既に説明したように、トランスファー・スイッチの起動
は回路５ＨＩＦＴｉの出力ライン上の信号に加えてライ
ン５５上の「ゲート」信号によって決定される。［ゲー
）Ｊライン上の信号は、論理「０」または論理「１」の
いずれであるかに拘らず、積分シフト・レジスタ５０の
最後のビット　（第３図の最左側位置）によって決定さ
れる。走査時には、新たなセグメントが開始される毎に
、すなわち、［トウー」信号が発生した時、「ゲート」
ラインに新規のビットを供給するように積分シフト・レ
ジスタの内容が１ビツトだけシフトする。「ゲート」ラ
インに供給されたビットｒＯＪである場合、対応する回
路５ＨＩＦＴｉの出力ラインに論理「１」が維持されて
いても、現在活性化されているセグメントに接続するト
ランスファー・スイッチのいずれもが閉じられないよう
に、このライン上の信号はディスエーブル（ｄｉｓａｂ
ｌｅ）信号として作用する。

「ゲート」ラインに供給されたビットが「１」である場
合、信号は、信号Ｅｎｉが論理「１」となるように、現
在活性化されているセグメント５ＨＩＦＴｉに接続する
トランスファー・スイッチの閉路を可能にするエネーブ
ル（ｅｎａｂｌｅ）信号として作用する。

走査の間、積分シフト・レジスタ内に含まれる３２ビツ
トのｎが「ゲートコラインに対して選択、供給され、そ
のため、ｎは、選択されたセグメントの数、すなわち、
セグメント・レジスタ４７に含まれる論理「１」の数に
対応する。積分シフト・レジスタのビットが「ゲートＪ
ライン上へ左にシフトする本実施例では、シフト・レジ
スタ内の３２ビツト・ワードの最左端のビットは、第１
の選択されたセグメントをエネーブルまたはディスエー
ブルさせ、そして、第ｎビットは、選択されたセグメン
トの最後セグメント、即ち、最右端のセグメントの活性
化を可能にする。ビットｎ＋１から３２は使用されない
。ＰＤＡ制御ブロック４１は、選択されたセグメントの
シーケンスにしたがって正確な順序で、積分シフト・レ
ジスタ５０がローリング・レジスタ・セットの列の内容
でロードされていることを監視する。１つの走査が完了
すると、次の３２ビツト・ワードが積分シフト・レジス
タにロードされる。２４のワードがあるので、このプロ
シージャーは２４回繰り返され、そして、それは第１の
ワードで再び開始される。

１回の走査に必要とする総時間（走査時間）は選択され
たセグメントの数およびクロック・レートのみに依存す
るのに対して、走査時間は、走査中において「ゲート」
信号がエネーブルまたはディスエーブルとなる回数に依
存しないことが重要である。

ローリング・レジスタ・セット内のワードを適切に選択
することによって、２４回の走査中に各セグメントが読
み出される回数を調整することができる０本実施例では
、２４回の走査中に１セグメントが読出され得る回数２
４．１２．８．６．４．３．２、および１回であるとす
ると、セグメントの積分時間、すなわち、１セグメント
のフォトセルが続出されていない間の時間が調整可能で
、よって、使用可能な積分時間は基本走査時間の次の諸
倍数、すなわち、１．２．３．４．６．８．１２．２４
となる。

本発明の実施例によれば、特に分光スペクトル検出器に
応用する場合、ローリング・レジスタ・セットの内容を
決定するため、スタート・アップ・プロシージャを実施
することができる。このスタート・アップ・プロシージ
ャでは、フォトダイオード・アレイの種々のフォトダイ
オード上に入射する光の強度が、分析対象試料が試料セ
ル内に存在することなく、測定される。測定された光の
強度によって、ローリング・レジスタ・セット内の「０
」およびｒｌ、の分配を、高い光強度を受けるセグメン
トが低い光強度を受けるセグメントよりもより頻繁に読
出されるように、決定される。

したがって、低い光強度を受けるセグメントにおいて、
ローリング・レジスタ・セットの対応する列に、高い光
強度を受けるセグメントより多くの「０」が存在する。

本発明の実施例において、第３図に示されるフォトダイ
オード・アレイおよび関連する制御回路は、１９０ｎａ
＋から９５０ｎｍまでのスペクトル範囲をカバーする分
光スペクトル検出器に使用される。７６８個のフォトセ
ルを用いて、ｌｎｍの分解能を達成する。特定試料の分
光スペクトル検出器による決定等の特定な用途のため、
使用可能なセグメントの１／８のみがアドレス指定され
るものと仮定する場合、データ・レートは、従来の自己
走査＜ｓｅｌｆ−ｓｃａｎｎｉｎｇ）　フォトダイオー
ド・アレイと比較すると、８のファクタだけ減少させる
。さらに、所与のデータ・レートを用いて、光スルーブ
ツト（ｌｉｇｈｔ　ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）を同一のフ
ァクタだけ増加させることが可能で、これは、信号／雑
音比を向上させ、よって、感度を約３のファクタだけ改
善することになる。全スペクトル範囲にわたる完全なス
ペクトルは、異なるセグメントで数回の走査を行うこと
によってこの方法で得られる。

本発明は、第１図の実施例で説明した吸光度検出器に限
定されるものではなく、例えば、蛍光検出器、原子発光
検出器等に使用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、放射線のビームの空間
分布の解析に有益で、このためフォトダイオード・アレ
イに衝突するビームの空間成分が異なる波長を有するこ
とを必要としない、データ・レートの低減等の本発明の
他の利点もまたフォトダイオード上に衝突する光線が同
一の波長を有する用途においても達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である分光スペクトル検出器
の概略図、第２図及び第３図は、第１図の部分詳細図。 ｌ：光源、　　３：　レンズ系、４：シャッター５：試
料セル、　　１０：回折格子、 １１：　フォトダイオード・アレイ、 ２０：続出し回路、２１：信号処理回路、表示手段、２
３：コントローラ、 共通ビデオ・ライン、 スイッチ制御ｎ回路、３２：電荷増幅器、フォトセル・
ブロック、 フォトダイオード・アレイ制御ブロック、セグメント制
御ブロック、 スキップ制御ブロック、 走査制御ブロック、 積分制御ブロック。 ヒユーレット・パラカード・カンパニ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多波長ビームの放射線の異なる波長域がそれぞれ投射さ
   れる複数個の感光素子から成るアレイと前記感光素子と
   接続する複数個のトランスファー・スイッチと前記トラ
   ンスファー・スイッチと接続し、それらの開閉を行い、
   読出し周期に、前記感光素子によって受光された放射線
   の量を表す信号を発生する読出し回路から構成される分
   光スペクトル検出器において、 前記読出し回路は、選択されたグループの前記トランス
   ファー・スイッチを制御し、読出し周期に前記アレイ全
   体よりも少ない感光素子から成る選択されたグループの
   読出しを行うように制御するスイッチ制御回路を具備す
   ることを特徴とする分光スペクトル検出器。