JPH03144347A - 蛍光分光光度法及びその装置 - Google Patents

蛍光分光光度法及びその装置

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JPH03144347A
JPH03144347A JP28383789A JP28383789A JPH03144347A JP H03144347 A JPH03144347 A JP H03144347A JP 28383789 A JP28383789 A JP 28383789A JP 28383789 A JP28383789 A JP 28383789A JP H03144347 A JPH03144347 A JP H03144347A
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JP
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fluorescence
spectrum
excitation
spectrometer
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JP28383789A
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Shiro Endo
遠藤 士郎
Kazuya Nakatsuka
中塚 和也
Norio Tagawa
田川 典男
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Japan Spectroscopic Co Ltd
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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】
本発明は蛍光分光光度法及びこれを実施する蛍光分光光
度計に関する。
【従来の技術】
蛍光性物質又は前処理により蛍光性物質に変えらるもの
に対しては、蛍光分光光度法は吸光法に比べ103倍以
上高感度であり、さらに、蛍光性物質だけが測定対象に
なるため多成分が混合している場合でも選択性に優れ、
極微量分析手段として用いられている。 蛍光分光光度法は、蛍光スペクトルのピーク波長を測定
して定性分析を行い、そのピークの大きさを測定して定
量分析を行う。 この蛍光スペクトルは励起光波長及び蛍光波長に関する
3次元スペクトルであり、その断面スペクトルとして励
起スペクトルと発光スペクトルとがある。励起スペクト
ルは、蛍光波長を一定にして励起光波長に対する蛍光強
度の関係を表したものであり、発光スペクトルは、励起
光波長を一定にして蛍光波長に対する蛍光強度の関係を
表したものである。 蛍光スペクトルのピーク波長(励起光波長及び蛍光波長
)を検出するには、励起光波長又は蛍光波長の一方を固
定し他方を波長走査して、発光スペクトル又は励起スペ
クトルを測定し、固定した一方の波長を少しくΔλ)ず
つ変化させて発光スペクトル又は励起スペクトルを繰り
返し測定し、全測定結果からピーク波長を検出する必要
がある。 この検出方法は、変化量Δλを小さくすれば確実にピー
ク波長を検出することができる。しかし、スペクトル測
定回数が多くなるため、測定時間がかかり過ぎ、実用性
に欠ける。 そこで従来では、励起用回折格子型分光器から出射され
る零次光、すなわち連続光を励起光として試料に入射さ
せて発光スペクトルを測定し、この発光スペクトルから
そのピークの蛍光波長λ工0を検出し、次に、蛍光波長
をλewaに固定して励起スペクトルを測定し、この励
起スペクトルからピークの励起光波長λEXOを検出し
、これらλEにo1λ鰹に0を蛍光スペクトルのピーク
波長と決定していた。この方法によれば、短時間でピー
ク波長を決定することができる。
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最初に測定する発光スペクトルは、励起光とし
て連続光を用いるので、その蛍光スペクトルには大きな
バックグラウンドが含まれ、極低濃度試料に対しては適
用することができず、この場合、長時間かかる前者の検
出方法を用いなければならなかった。 本発明の目的は、このような問題点に鑑み、試料が極低
濃度であっても、短時間で蛍光スペクトルのピーク波長
を検出することができる蛍光分光光度法及びその装置を
提供することにある。
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る第1の蛍光分
光光度法では、 (1)蛍光波長λEXと励起光波長λEXの差を略一定
値(一定値を含む)にした同期スペクトルを、該略一定
値を変えて複数回測定し、 (2)該複数の同期スペクトルから、最大ピークの蛍光
波長λ。1を検出し、 (3)蛍光波長をλ■1に固定して励起スペクトルを測
定し、 (4)該励起スペクトルから、最大ピークの励起光波長
λ1.I、を検出し、 (5)励起光波長をλEXl、11に固定して発光スペ
クトルを測定し、 (6)該発光スペクトルから、最大ピークの蛍光波長λ
EX、を検出し、 試料の蛍光スペクトルのピークの励起光波長及び蛍光波
長を決定する。このピークの励起光波長及び蛍光波長は
、それぞれλEX1、λl!、2と決定してもよく、ま
た、さらに励起スペクトルを測定し同様にして決定して
もよい。 また、本発明に係る第2の蛍光分光光度法では、(1)
蛍光波長λEXと励起光波長λEXの差を略一定値にし
た同期スペクトルを、該略一定値を変えて複数回測定し
、 (2)該複数の同期スペクトルから、最大ピークの励起
光波長λEX、1を検出し、 (3)励起光波長をλ■、に固定して発光スペクトルを
測定し、 (4)該発光スペクトルから、最大ピークの蛍光波長λ
。8を検出し、 (5)蛍光波長をλEX、に固定して励起スペクトルを
測定し、 (6)該励起スペクトルから、最大ピークの励起光波長
λやつ、を検出し、 試料の蛍光スペクトルのピークの励起光波長及び蛍光波
長を決定する。このピークの励起光波長及び蛍光波長は
、それぞれλ。7、λ。1と決定してもよく、また、さ
らに蛍光スペクトルを測定し同様にして決定してもよい
。 上記第1又は第2の蛍光分光光度法を実施する蛍光分光
光度計は、連続光源と、該連続光源からの連続光を可変
単色光にする励起用分光器と、該励起用分光器からの単
色光の一部を電気信号に変換する第1光検出器と、該励
起用分光器からの単色光の一部が入射される試料セルと
、該試料セルからの蛍光を可変単色光にする発光用分光
器と、該発光用分光器からの単色光を電気信号に変換す
る第2光検出器と、発光用分光器の出力波長λEXと励
起用分光器の出力波長λEXとの差を略一定にして該励
起用分光器及び発光用分光器を波数走査し、該第1光検
出器の出力に対する該第2光検出器の出力から同期スペ
クトルを測定し、該発光用分光器の出力波長を固定し該
励起用分光器を波数走査して、該第1光検出器の出力に
対する該第2光検出器の出力から励起スペクトルを測定
し、該励起用分光器の出力波長を固定し該発光用分光器
を波数走査して、該第1光検出器の出力に対する該第2
光検出器の出力から発光スペクトルを測定し、上記第1
又は第2の方法を実施する手段と、を備えて構成する。
【作用】
般に、蛍光スペクトルのピークは、第3図に示す如く、
λEX−λ。の値が20〜140nmの斜め右上がり方
向帯状範囲内に含まれる。本発明の手法はこのような性
質を利用したものであり、最初に、同期スペクトルを複
数回(通常は2.3回で充分)測定して蛍光スペクトル
のピーク波長を近似的に求める。この場合、励起光は常
に単色光であるので、同期スペクトルに現れるバックグ
ラウンドが小さくなり、極低濃度試料に対しても本発明
を適用することができる。 次に、励起スペクトルと発光スペクトルとを交互に各々
1回以上(通常は各々1回だけで充分)測定してこの近
似値を真の値に近づける。 本発明によれば、短時間で、蛍光スペクトルのピーク波
長(蛍光波長及び励起光波長)を精度良く決定すること
ができる。
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。 (1)第1実施例 第2図は試料セル10内の試料12に対する蛍光スペク
トルを測定する蛍光分光光度計のハードウェア要部構成
を示す。このハードウェア構成は従来構成と同一であり
、概説すれば、光源14からの連続光を励起用分光器1
6へ入射させると、設定波長の励起光が選択されて励起
用分光器1Gから取り出され、ビームスプリッタ18に
より透過光束と反射光束とに2分割される。この反射光
束は光電子増倍管20により光電変換される。また、透
過光束は試料セル10内に入射され、試料12を励起す
る。励起状態の分子が振動エネルギー等を失った後、基
底状態に戻る時に蛍光が放出され、発光用分光器22に
導かれる。発光用分光器22は、設定波長の蛍光を選択
して出射し、これは光電子増倍管24により光電変換さ
れる。光電子増倍管24の出力電流はアンプ26により
増幅されかつ電圧に変換され、次いでA/D変換器28
でデジタル変換されてコンピュータ3oに読み込まれる
。一方、光電子増倍管2oの出力はアンプ32を介して
感度調節器34へ供給され、感度調節器34は光電子増
倍管20のダイノード印加電圧を制御してアンプ32の
出力を一定にさせる。また、光電子増倍管24の感度は
、光電子増倍管20の感度と同一になるように、感度調
節器34により制御される。従って、アンプ26の出力
値は、試料12へ入射される励起光の強度■□を一定に
保った場合の蛍光強度に等価になる。 コンピュータ30は、A/D変換器28から励起スペク
トル、発光スペクトル及び同期スペクトルを読み込む。 励起スペクトルを読み込む場合には、発光用分光器22
の出力波長を固定し、他方、ドライバ36を介しパルス
モータ38を駆動して励起用分光器16を波長走査する
。発光スペクトルを読み込む場合には、励起用分光器1
6の出力波長を固定し、他方、ドライバ40を介してパ
ルスモータ42を駆動することにより発光用分光器22
を波長走査する。また、同期スペクトルを読ミ込ム場合
には、パルスモータ42とパルスモータ38とを同時に
駆動して、発光用分光器22の出力波長λEXと励起用
分光器16の出力波長λ。 との差Δλが一定値になるように発光用分光器22と励
起用分光器16とを波長走査する。これらのスペクトル
は、必要に応じレコーダ44に供給されて記録される。 なお、同期スペクトルは従来、多成分試料のスペクトル
を単純化するために用いられていた。 第3図は、蛍光スペクトルのピークの蛍光波長及び励起
光波長を決定する方法をグラフ表示する。 この横軸は蛍光波長λEXであり、縦軸は励起光波長λ
■である。図中、A−Eは、紙面垂直方向に蛍光強度(
A/D変換器28の出力値)を採った場合の蛍光スペク
トルの等高線であり、それぞれ異なる試料に対するもの
である。 一般に、蛍光スペクトルのピークは、λEX−λ0の値
が20〜140nmの斜め右上がり方向帯状範囲内に含
まれる。本発明の手法はこのような性質を利用したもの
であり、最初に、同期スペクトルを測定して蛍光スペク
トルのピークの蛍光波長と励起光波長とを近似的に求め
、次に、励起スペクトルと蛍光スペクトルとを交互に各
々1回以上(通常は1回で充分)測定してこの近似値を
真の値に近づける。 第1図は、この手法を実施するためのコンピュータ30
による処理手順を示す。以下、第3図Bの蛍光スペクト
ルについて説明する。 (50)蛍光波長λ。と励起光波長λEXの差Δλを一
定値、例えば40.80,120’nmにした同期スペ
クトル(第3図■、■、■の断面スペクトル)を測定し
メモリに記憶する。 (52)これら3つの同期スペクトルから、最大ピーク
の蛍光波長λEX、を検出する。 (54)次に、蛍光波長をλEX1に固定して励起スペ
クトル(第3図■の断面スペクトル)を測定し、 (56)この励起スペクトルから、最大ピークの励起光
波長λEX、を検出する。 (58)次に、励起光波長をλEXIX lに固定して
、発光スペクトル(第3図■の断面スペクトル)を測定
し、 (60)この発光スペクトルから、最大ピークの蛍光波
長λEX、(第3図■)を検出する。 (62)試料の蛍光スペクトルのピークの励起光波長及
び蛍光波長をそれぞれλEXIXI(第3図■)、λE
M、(第3図■)と決定し、これらをレコーダ44に記
録させる。 なお、上記同期スペクトル、励起スペクトル及び発光ス
ペクトルは、操作者による設定に応じて、確認のために
レコーダ44に記録させる。 上記手法によれば、励起光は常に単色光であるので、同
期スペクトルに現れるバックグラウンドが小さくなり、
極低濃度試料に対しても適用することができる。また、
3次元的な蛍光スペクトルの断面を少数回測定すること
により、すなわち短時間で、蛍光スペクトルのピークの
蛍光波長及び励起光波長を精度良く決定することができ
る。 (2)試験例 次に、上記第1実施例装置を用いた試験例を説明する。 第5図は同期スペクトル■〜■を示し、第6図は励起ス
ペクトル■と発光スペクトル■を示す。 これら■〜■は第3図の断面■〜■に対応している。条
件及び結果は次の通りである。 試料:硫酸キニ−ネの水溶液、濃度lppmΔλ:40
.80.120nm λE、l :425nm λ−111:220nm λEX2 :453nm (3)第2実施例 第4図は同期スペクトルの測定回数を2回(■、■)と
し、励起スペクトルと発光スペクトルの測定の順番を第
1図と逆にした場合を示す。 すなわち、第4図において、■〜■の順に蛍光スペクト
ルの断面を測定して、ピークの励起光波長λ。2 (■
)及び蛍光波長λEXk11(■)を決定する場合を示
す。 なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。 例えば、蛍光分光光度計のハードウェア構成は第2図に
示す型のものに限定されず、公知の各種型のもの、例え
ば、感度調節器34を用いずにアンプアンプ26の出力
値をアンプアンプ32の出力値で除する型のものを用い
ることができる。 また、同期スペクトル測定後に励起スペクトルと蛍光ス
ペクトルとを交互に繰り返し各々1回以上測定する回数
(通常は1回で充分)を可変にしてもよい。具体的には
、真のピークの位置に収束していく程度、例えば、前回
までの結果により検出したピークの位置と今回までの結
果により検出したピークの位置との間の距離が、一定値
以下であれば、この測定を終了するように構成すること
もできる。 さらに、上記実施例では1個のピーク波長を決定する場
合を説明したが、複数個のピーク波長を決定する場合に
は、第1図ステップ52で、蛍光スペクトルの各ピーク
に関し、同期スペクトルの最大ピークの蛍光波長を検出
し、これら蛍光波長の各々についてステップ54〜62
の処理を行い、各ピーク波長を決定する。本特許請求の
範囲にはこの様な構成も含まれる。
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明に係る蛍光分光光度法及びそ
の装置によれば、試料が極低濃度であっても、短時間で
蛍光スペクトルのピークの励起光波長及び蛍光波長を精
度よく検出することができるという優れた効果を奏する
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明の第1実施例に係り、第1図
は蛍光スペクトルのピーク波長(励起光波長及び蛍光波
長)決定手順を示すフローチャート、 第2図は蛍光分光光度計のハードウェア要部構成を示す
ブロック図、 第3図は第1図に対応したピーク波長決定手順を示すグ
ラフである。 第4図は本発明の第2実施例のピーク波長決定手順を示
すグラフである。 第5図及び第6図は第1実施例装置を用いた試験例に係
り、 第5図は同期スペクトル■〜■のグラフ第6図は励起ス
ペクトル■と発光スペクトル■のグラフである。 図中、 0は試料セル 2は試料 4は光源 8はビームスプリッタ 0.24は光電子増倍管 6.32はアンプ 8.42はパルスモータ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)、蛍光波長λ_E_Mと励起光波長λ_E_Xの差
    を略一定値にした同期スペクトルを、該略一定値を変え
    て複数回測定する第1ステップ(50)と、該複数の同
    期スペクトルから、最大ピークの蛍光波長λ_E_M_
    1を検出する第2ステップ(52)と、蛍光波長をλ_
    E_M_1に固定して励起スペクトルを測定する第3ス
    テップ(54)と、 該励起スペクトルから、最大ピークの励起光波長λ_E
    _X_1を検出する第4ステップ(56)と、励起光波
    長をλ_E_X_1に固定して発光スペクトルを測定す
    る第5ステップ(58)と、 該発光スペクトルから、最大ピークの蛍光波長λ_E_
    M_2を検出する第6ステップ(60)と、を有して試
    料の蛍光スペクトルのピークの励起光波長及び蛍光波長
    を決定する(62)ことを特徴とする蛍光分光光度法。 2)、蛍光波長λ_E_Mと励起光波長λ_E_Xの差
    を略一定値にした同期スペクトルを、該略一定値を変え
    て複数回測定する第1ステップと、 該複数の同期スペクトルから、最大ピークの励起光波長
    λ_E_X_1を検出する第2ステップと、励起光波長
    をλ_E_X_1に固定して発光スペクトルを測定する
    第3ステップと、 該発光スペクトルから、最大ピークの蛍光波長λ_E_
    M_1を検出する第4ステップと、蛍光波長をλ_E_
    M_1に固定して励起スペクトルを測定する第5ステッ
    プと、 該励起スペクトルから、最大ピークの励起光波長λ_E
    _X_2を検出する第6ステップと、を有して試料の蛍
    光スペクトルのピークの励起光波長及び蛍光波長を決定
    することを特徴とする蛍光分光光度法。 3)、連続光源(14)と、 該連続光源からの連続光を可変単色光にする励起用分光
    器(16)と、 該励起用分光器からの単色光の一部を電気信号に変換す
    る第1光検出器(20)と、 該励起用分光器からの単色光の一部が入射される試料セ
    ル(10)と、 該試料セルからの蛍光を可変単色光にする発光用分光器
    (22)と、 該発光用分光器からの単色光を電気信号に変換する第2
    光検出器(24)と、 発光用分光器の出力波長λ_E_Mと励起用分光器の出
    力波長λ_E_Xとの差を略一定にして該励起用分光器
    及び発光用分光器を波数走査し、該第1光検出器の出力
    に対する該第2光検出器の出力から同期スペクトルを測
    定し、該発光用分光器の出力波長を固定し該励起用分光
    器を波数走査して、該第1光検出器の出力に対する該第
    2光検出器の出力から励起スペクトルを測定し、該励起
    用分光器の出力波長を固定し該発光用分光器を波数走査
    して、該第1光検出器の出力に対する該第2光検出器の
    出力から発光スペクトルを測定し、請求項1又は2の方
    法を実施する手段(30、50〜62)と、を有するこ
    とを特徴とする蛍光分光光度計。
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