JPH03205535A - 光学セル - 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ζよ、分光光度計，比色計１光電光度計または濁
度計などに用いられる光学セルに関する。

（従来の挾術） 以上の各種光学的計測装置の光学的な原理および梨本的
な光学系は、単色光かある波長領域の受光四を．ｉｌ／
！ｔｌｌずるかの違い番上あるが、いずれもほぼ同しで
ある。第６図は従来最も一般的に用いられている拭ギ４
セルと、受光光学系を示した模式図である。第６図にお
いて光ｔＡ１から発した出射光２は、分光器や波長フィ
ルタで構成される波長弁別器３により任意の波長成分に
単色化されて、照射光４を得ることができ、この照射光
４を拭ｔ４液５の入ったセル６の（！！’Ｉ　ｉ７ｉｉ
から人１１シ、試料？ｆｋ　Ｓ中をｉＪ１１過してセル
６の対向側面から透過光７として収り出す。透過光７は
光電変換器８により電気信号に変換される。

透過光７の透過光四〇とＩ＋＜（引光量１　との間には
、下記に示ずＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの式（１）の関
係があることが知られている。

ｌ　ｏｇ　（Ｉｏ　／　Ｉ）　＝εｃ　ｄ−−−ｆ１）
ε　ヱ　τ　＋　σ ただし、τ：吸光係数，σ：散乱係数 Ｃ：濃度．ｄ：光路長。

一ｉに分光光度計など吸収スペクトルや吸光度の測定で
は散乱係数σ，濁度の測定では吸光係数τがそれぞれ無
視できるような条件で測定するが、いずれにせよ試料液
５中のある特定物質の濃度を求めるには、予め濃度の既
知な標４！試料で検量線を作成しておき、測定された吸
光度から濃度を逆算している。

濃度または濁度が稀薄な場合には、弐ｆ１＋から光路長
ｄＩ！ＩＩＦ：）セル厚さを大きくすることによって検
出感度を１こげることができる。また濃厚な場合は逆に
ｄを小さくするか、試料液５を希釈すればよい。したが
ってこのような光路長ｄのａＩｉ１節は、厚さの）“Ｃ
なるいくつかのセルを予め川、じし゜ζおき、これらの
セルを交換することによって行っている．〔発明が解決
しようとするｙ！題〕 しかしながら、このセル交換による光路長ｄの調節は次
のような問題がある。

即ち、十分な試料液の量がある場合には、比較的容易に
セル交換を行うことができるが、試料液が黴量なときは
液を移し替えることになり、液およびセル自体の汚染を
招きやすい。また試料液中の被測定物質が不安定で濃度
の経時変化を伴う場合や、濁度が凝集沈殿により変化し
やすい場合には迅速な交換が必要である。一方、この種
の測定法を利川したインライン計測の場合は殆どがフロ
ーセルを用いるが、フローセルの交換には配管の継ぎ替
えを必要とし、操作が繁雑で時間がかがるため同一袈置
系にお＋）る光路長の調節は著しく困難であるなどの問
題もある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その１
二１的（よセルを交換することなく、節車な操作で試ギ
４液中の光路長を変えることが可能な光学セルを提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために本発明の光学セルは、セル
内の試料液中にセル外部から挿入した照射光プローブと
受光プローブの各端面を同一光軸上で対向させ、これら
二つのプローブの少なくとも一方を光軸方向に移動可能
としたものである。

〔作用〕

本発明の光学セルは上記のように構成したために、照射
光プローブと受光プローブをセルに着脱するフィンティ
ングチューブと袋ナント操作により、各プローブ端面間
の距ＡＩ［を変えることが可能となるので、セルを交換
することな＜　簡ｉ：Ｌな操作で光路ｋを調節すること
ができる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１図＋ａ＋，　ｔｂ＋は本発明の光学セルとその周辺
部｛Ａを示し、第１ｔａ（０１は模式平面図、第１図（
ｂ）は第１図ｔａ＋のＡ−Ａ綿におむナる模弐部分断面
図である。

以下これらの図を参照して込べる。セル９は蓋１０で密
封しその中に試料液ｌ１を注入してあり、照射光プ【コ
ーブ１２ａおよび受光プローブ１２ｂをそれぞれセル９
の側面から試料ｌ夜１１中に挿入し、チューブフィノテ
ィング１３ａ　と１３ｂによって固定して気密性を保ち
、試料液１１が漏れるのを防いでいる。

照射光プ［＋−ブ１２ａの一端および受光プローブ１２
ｂの一端は、試料液１１中において正確に透過光光軸に
一敗するように配置してあり、照射光ブローブ１２ａの
他端は光ファイバーケーブル１４ａにより図示してない
光源に連結し、同様に受光プローブ１２ｂの他端は光フ
ァイバーケーブル１４ｂにより図示してない光電変換素
子に連結して、袋ナソト１５ａと１５ｈを緩めることに
より、二つのブローブ１２ａと１２１＋とを光軸上で移
グリＪさ・０ることが可能な構造を持つものである。

したがってこの４Ｍ　凸では、光ｌｉＲ　長は拭料／ｌ
ｋ　１　１中に４３（ノる！ｌ＜ｔＵＩ光ブ１−１−ブ
１２ａと受光ブＵ−ブ１２ｂの各端面間の距則であって
、各プローブに目盛りを刻んでおくことにより光路長を
容易に調整することができる。セル９の内壁の洗浄はド
レインバルブｌ６を開き試料液１１を排出した後、ブラ
ンク液をセル９の上部から流し込むことにより行う。

第２図は本発明に用いられる照射光プローブ１２ａおよ
び受光プローブ１２ｂの構造を示し、先端部近傍の長手
方向の部分模式断面図である。第２図において、これら
ブローブはステンレス鋼製の細管１７の先端部に、接着
層１８により石英製ロソド１９を埋め込んである。細管
ｌ７の内部では、○リング２０で固定された光ファイハ
ーケーブル２ｌが石英製ロソド１９のもう一方の端面に
対向配置され、光学的に光路が結合している。光ファイ
バーケーブル２１には単芯ケーブルと多芯ケーブルの２
種類があり、笛３１メ１｛・ｌｌ．ｔＬ＋ｌｌこれらの
模Ｌいりｉ曲図を示し、第３図Ｆａｌ↓よＩＩｌ芯ケー
ブル．第３図（ｂｌは多芯ケーブルを表わしている．小
芯ケーブルは第３図＋ａｌに示すように、コア２２およ
びクラソド２３からなる光ファイハえ１をボリマー２５
で被覆したものであり、これに列して多芯ケーブルは第
３図（ｂ）に示すように、多数本のｊｉｊ芯ケーブルを
束ねたものを被躍して１本のケーブルとしたものである
。車芯ケーブルは多；シ：ケーブルに比べて光伝達効率
は高いが、柔軟性の点では多芯ケーブルの方が優れてい
る。

第４図は第１図とは異なる本発明の光学セルの横１４と
その周辺の部材を示した部分模式断面図である。第４図
において拭Ｆ４　？＆　２　６の入ったセル２７は、セ
ルホルダー２８の内部に仮ばね２９によって保持され、
セルホルダー２８の側面に、セル２７の取り出しのため
の窓３０を互いに対［：りずるように２個所設＋）であ
る。照射光プローブ３１はセルホルダー２３の蓋３２の
中心孔を通してセル２７内の試料液２６中に挿入し、蓋
３２の側面から止めねし３３によって固定する。

照射光プローブ３１の端面３４から発した光は、試料ｉ
１ｉ　２　Ｇ　！；　，ｌ：びセノレ２７のＩＬ（１山
３５を込ｊ負し、セノレホノレダ−２８のｒｉ（＊ａ１
に開けたスリノｌ・３６を通り、光電ｉ１Ｍ素子３７の
光電面３８に達ずる。照射光ブローブ３ｌは止めねし３
３を緩めることによりセル２７の中心線に一致する光軸
上を移動さ一仕ることができ、照射光プローブ３ｌの端
面３４とセル２７の底面３５との間の距離．即ち光路長
を調整することを可能としている。

第５図は本発明の光学セルをフローセルとして適用した
場合のｔＭ戊を示した部分模式断面図である。第５図に
おいてセル３９の上下に図示してない拭料液をセル３９
内に導くための導入管４ｏを挿入してあり、これらをチ
ューブフィノティング４１ａ　４ｌｂにより凶定してい
る。セル３９の（ｊ１面に図示してない二〇（料液の流
れ方１ｉｉＪである矢印Ｙ）に玄．１して、直角力向か
ら照射光ブローブ４２ａと受光ブローブ４２１）を同一
光軸をもって互いに対向するように挿入し、それぞれチ
ューブフィノティング４３ａ．４３ｂで固定して、第１
図の場合と同様に袋ナノ｝　４４ａ．４４ｂを緩めるこ
とにより、試料液中において照射光ブローブ４２ａと受
光プローブ４２ｂの各端面を光軸上で柊動し、光，１１
′３長を．ｉｌ．１節３゛ることかできる。

以］．本発明の光学セルについ゜ζ、第１１λ１ではＩ
Ｉ！＋１・１光プ１′Ｊ−ゾと受光プ【」一ブの両面可
親方式，第４図ごは一力固定力式，笛５図では両面可変
方式であるがフしｌ一型のものを示したが、いずれもブ
Ｉコーブをセルに固疋しているチューブフィッティング
の灸ナノｌ−を緩めて、ブＵ−ブを光軸上で移動するこ
とにより、試料液中におけるプローブ端面の光路長を容
易に調節可能とした点に特徴を持つものである。

また本発明の光学セルは、セル部分に光源と光電変換素
子を光ファイバーケーブルにより連結しているので、光
源や信−′Ｔｚ処狸回路を含む本体とセル０１１分とを
分エ１［することができ、ｉｌｌ’ｌ　２点の設置場所
につい”この制約が少ないどいう利点もあり、このこと
はインライン形３１測器のフローセルとして適用すると
き大きな効果が！Ｕ１持される。

（発明の効果） 槌来試料液の濃度や濁度などを光学的に計測する装置に
用いられるセルは、交換を必要とし汚染を招きやずい八
ど４１Ｉｉ々の問題があったが、本発明ごはそのセルを
丈ね例で込べたように、＋＋＜’＋射および受光の少な
くとも一方の光学穿をロノト状として、光源からこの光
学窓へ、この先学窓から光電変換素子への光の伝送を光
ファイハーケーブルを用いて行うどともに、照対光ブロ
ーブまたは受光プローブをセル内の試料液中において光
軸方向に移動することができる手段を有するように構戊
したため、セルまたはその他の部品を交換することなく
、簡単な操作で試料７夜中の光路長を変えることが可能
となり、セル交換に伴う汚染や能率低下などの問題は全
く解７白され、特に通７：９はセル交換が煩花であり不
可＋１’Ｑなことも多いフローセルに関してＧよ著しく
大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図ｆａｔは本発明の光学セルとその周辺部材を示す
模式平面図、第１図（ｂ）は第１図ｆａ）のＡ−Ａ線に
おける部分模式断面図、第２図は本発明に用いられる瞭
射光プローブおよび受光プローブの構造を示す部分模式
断面図、第３図（ａｌは本発明に用いられる光ファイハ
ーケーブルの卑芯ケーブルの模式断面図、第３図ｔｂ＋
は同しく多芯ケーブルの模式１りｉｉｌ＋ｉ　ｌス１、
第４　１ｉＫ＋は？，ｌ圓とＣよｙ心なる本発明の光学
セルの｛１）・１込とその周辺の部１イを示した部分模
式断面国、笛５図番よ木発１シ１の光学セルをフローセ
ルとした場合の構成を示した部分模式断面図、第６図は
徒来の拭料セルと、その受光光学系を示した模式図であ
る。 ５．　Ｉｔ，　２Ｇ：試料冫夜、６，　　９，　２７，
　３９：セノレ、１０，３２：蓋、１２ａ．３１，４２
ａ　：照射光プローブ、１２ｂ４２ｂ：受光プローフ、
　１３ａ，１３ｂ，４１ａ，４ｌｂ，４３ａ４３ｂ＝チ
ューブフィノティング、１４ａ，　１４ｂ，　２１　：
光ファイハーケーブル、１５ａ，１５ｂ，４４ａ，４４
ｂ　：袋ナソ１・、１６：トレインハルブ、１７：細管
、１８：接；４層、１９：石英製ロンド、２０：０リン
グ、２２：コア、２３：クラソド、２ｉ：光ファイハー
、２５：ボリマー、２８：セノレホノレダー、２９；｛
反ばね、３０：窓、３３：止めねし、３４：プローブ端
面、３５：セル底面、３６；スリソト、３７：光電変挨
素子、３８；光電面、（−１ｒ） ＨＷ 弔 茶 Ｚ ｉ ？■■ 寓 ム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）セル内の試料液に光を照射し透過させてこれを受光
   し、その受光量から前記試料液の物理的，化学的性状を
   測定する光学セルであって、前記試料液中に前記セル外
   部から挿入した照射光プローブと受光プローブの各端面
   を同一光軸上で対向させ、これら二つのプローブの少な
   くとも一方が光軸方向に移動可能な手段を備えたことを
   特徴とする光学セル。