JPH0339572B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多色光を分析のため分割して紫外・可
視および近赤外の諸領域にわたるスペクタルを作
ることのできる分光装置に関する。特に、本発明
の目的は直読式発光分光装置にある。

分析すべきサンプルを励起して放出された多色
光を分析するためポリクロメーターが発光分光装
置内に配設される。パツシエン−ルンゲ・マウン
テイングの光学系配置が使用されることの多い、
これらのポリクロメーターは機械彫刻回折格子ま
たはホログラフイツク回折格子を包含するが、こ
の回折格子は入射スリツトを通して受入れた多色
光を回折によつて一連の単色収斂光束に変える。
これらの光束の一部は入射シラツトの像と同じ高
さに配置された出射スリツトによつて分離され
る。パツシエン−ルンゲ・マウンテイングの光学
系配置においては、入射スリツト、回折格子およ
び出射スリツトは所謂ローランド円と呼ばれる概
念上の円の周上に配置される。このローランド円
は回折格子に接し、回折格子の曲率半径に等しい
直径を有する。光束はいくつかの光電増倍管から
成る検知器によつて測定される。

発光分光法において、スペクタル線は主として
紫外線に存在する。スペクトル線が可視域および
近赤外域（5889Å乃至8521Å）に存在するナトリ
ウム、リチウム、カリウム、ルビジウムおよびセ
シウムのようなアルカリ金属元素を分析したいと
いう要求もまた存在する。

紫外線から近赤外域にわたるスペクタルを得る
ためには、（１ｍ程度の）大焦点距離のパツシエ
ン−ルンゲ・マウンテイングの光学系配置と1000
本乃至1500本毎mmの多数の刻線を有する回折格子
とが一般に使用される。そのため、回折格子の単
位長についての刻線数に逆比例すると共に光学系
配置の焦点距離に逆比例する線分散係数（スペク
タルの単位長についての、ナノメーターで表示し
た波長差）〔線分散dl／dλの逆数dλ／dl、すなわ
ち逆分散〕は比較的小さくなる。それ故に、かか
る広い波長域をカバーするのに回折格子を１枚だ
け使用するのは有利なことではない。

本発明は、紫外、可視および近赤外域におい
て、良好な線分散、高分解能および非常に高い効
率を有する複式ポリクロメーター型の分光装置に
関する。焦点距離（すなわちローランド円の直
径）が小さい値をもつようにすることができて、
そのため必要とするスペースが縮減されると共に
熱的または機械的揺動に対する非常に高い安定性
が得られる。その上に、小さなスペースしか必要
としないというこの条件のために、重量と価格を
低減することが可能になると共に、温度調節を不
要とすることが可能になる。この装置は可視と近
赤外域においてプレーン・フイールド回折格子を
使用する。

本発明の装置は、励起光源から発する多色光を
分析することが可能であり、この装置は前記多色
光を回折させて測定用検知器と結合された出射ス
リツトに向けられた紫外線の単色光束にするた
め、前記多色光を入射スリツトを通して受入れる
凹面回折格子を備えた第１のポリクロメーターを
包含し、その特徴とするところは、前記回折格子
の法線に関して入射光束と対称な０次の光束を可
視域または近赤外域の単色光束に分散して、これ
らの単色光束のうちの１つの光束を選択する少な
くとも１つの出射スリツトに向ける第２の光学装
置によつて取上げられ、前記１つの光束は測定用
検知器によつて測定されることにある。

本発明の別の実施態様によれば、第２の光学装
置はポリクロメーターであり、その入射スリツト
は第１の回折格子の０次と像焦点に配設されてい
る。

本発明の一実施態様によれば、第１のポリクロ
メーターの回折格子の単位長についての刻線数は
第２のポリクロメーターの回折格子の単位長につ
いての刻線数よりも大きい。

本発明の別の実施態様によれば、第２のポリク
ロメーターの回折格子はプレーン・フイールド凹
面ホログラフイツク回折格子である。

本発明の一実施態様によれば、プレーン・フイ
ールドホログラフイツク回折格子の諸パラメータ
ーが第１の回折格子の非点収差を補正するように
調節される。

本発明の一実施態様によれば、０次光束が第１
の回折格子と第２の回折格子との間に配設された
１つの反射鏡によつて反射させられる。

本発明の別の実施態様によれば、本装置は第１
のポリクロメーターと第２の光学装置によつて受
取られた励起光源からの光を分析するモノクロメ
ーターを包含する。

つぎに、添付図面に例示の実施態様を参照して
本発明を詳細に記載する。

第１図に示す複式ポリメーター型装置は、励起
光源１１の作用を受けてサンプルが放出した多色
光を分析する。図示の実施態様において、励起光
源はプラズマ光源であつて、この光源から発した
光は対物レンズ２２によつて入射スリツト２１の
上に合焦される。

この複式ポリクロメーターは、入射スリツト２
１、凹球面に刻設された直線の系列から成る回折
格子２３、および出射スリツト２４から構成され
た第１のポリクロメーターを包含する。光電増倍
管タイプの光束測定用検知器２５が出射スリツト
２４と結合されている。入射スリツト２１、凹面
回折格子２３および出射スリツト２４が概念上の
円、所謂ローランド円ｃ上に配置されているが、
このローランド円は回折格子２３に接すると共に
回折格子の曲率半径に等しい直径を有する。

入射スリツト２１を発した多色光束１２は回折
格子２３に差向けられる。この光束１２は回折格
子２３により回折されて複数個の単色光束１３に
なるが、これらの単色光束１３は収斂してスリツ
ト２１の像をローランド円上に生じる。スリツト
２１の像と同じ高さに配設されている出射スリツ
ト２４は特定の波長を選択する。

単色光束１３は皆正確にして明確なる角度位置
を有する。多色光が回折格子２３にその法線Ｎに
対して入射角αで到達したものと仮定すると、回
折光の生じる位置は、βを光束の法線に対する回
折角、ｎを回折格子の単位長についての刻線数、
λを波長、Ｋを整数として、sinα＋sinβ＝knλな
る関係式で与えられる。入射多色光を構成する異
なる波長に対応するスペクトルの任意の値に対し
て１つ存在する。

測定用検知器２５が、光の伝搬方向に関し出射
スリツト２４の後方に配置され、前記出射スリツ
トを通過した光の強度を測定する。

機械彫刻またはホログラフイーによつて作られ
た回折格子２３は紫外線にスペクトルを生じる。
この回折格子は比較的多数の（360本毎mm程度の）
単位長についての刻線数を有する。このようにし
て、回折格子の単位長についての刻線数に逆比例
すると共に光学系配置の焦点距離に逆比例すると
ころの線分散係数（逆分散）は比較的小さくな
り、したがつて線分散は良好になる。焦点距離は
短かくて0.5ｍの程度である。回折格子２３は多
数の刻線を有しているので、その０次の回折光は
紫外光を僅かばかり、可視光を若干、そして近赤
外光を全部含んでいる。０次の回折光には分散が
無く、従つて回折格子２３は可視および近赤外域
の光を鏡のように本質的には反射する。また、こ
の０次の回折光は回折格子の法線Ｎに関して入射
光束１２と対称である。さらに、回折格子２３は
１次の回折光の効率が紫外域で改善されるように
最適化されている。

複式ポリクロメーターは０次の光束を可視およ
び近赤外域の複数個の単色光束１５に分割する第
２の光学装置を含む。前記単色光束１５は出射ス
リツト２７に差向けられるが、この出射スリツト
２７の後方には光束測定用検知器２８が配設され
ている。これらの検知器２８は光電増倍管であ
る。上記０次の光束は第１のポリクロメーターの
回折格子２３から発した（回折）光束１４であつ
て、この光束１４は第１の回折格子２３の法線Ｎ
に関して入射光束１２と対称である。この第２の
光学装置は回折格子２６を備えたポリクロメータ
ーであつて、この回折格子２６は凹面を取囲む刻
線から成る。この回折格子２６の疑念上の（実在
しない）入射スリツト６、または実在する入射ス
リツト６の位置は、第１の回折格子２３の０次の
６として標示された像焦点にあるが、この位置は
回折格子２３の法線Ｎに関して入射スリツト２１
と対称なローランド円上の点である。

単色光束と結合された出射スリツト２７には皆
可視光と近赤外光とから本質的に成る像６の像が
結像される。

可視及び近赤外域のスペクトルを生じる第２の
回折格子は（1200本毎mm程度の）単位長について
のより少ない刻線数を有する。

たとえば、この第２の回折格子２６はフランス
特許第2334947号およびその追加特許第2396961号
に記載されているプレーン・フイールド凹球面ホ
ログラフイツク回折格子であつてもよい。

回折格子２６の諸パラメータは第１の回折格子
２３によつて生じた非点収差を補正し、それによ
つてエネルギー損失を回避するように調節され
る。回折格子の（球面収差および非点収差に関す
る）補正は、フランス特許第2334947号およびそ
の追加特許の教示に従つて実施される。

この０次の光束は、第１の回折格子２３と第２
の回折格子２６との間に配設された反射鏡２９に
よつて反射されるようにすることができるが、こ
の配置は必要スペースの縮減に役立つ。

第２のポリクロメーターと結合された諸構成部
品、すなわちそれぞれの指示台に載置された反射
鏡２９、出射スリツト２７および測定用検知器２
８は第１の回折格子２３と結合された諸構成部品
を担持する構造物、すなわちフレームに固着され
た支持台に載設されている。

可視および近赤外域にわたるスペクトルを回折
格子２６で作る代りに、このスペクタルを第１の
回折格子２３から発した０次の光束を受取る分散
素子、すなわちフイルター素子で作ることも可能
である。

上述の複式ポリクロメーター型装置はそれ自体
で数元素の同時分析に使用することが可能であ
る。この複式ポリクロメーター型装置は、数元素
が同時に測定できるように、第２図に図示の組立
体の中に含まれるモノクロメーターと結合させる
ことも又可能であるが、かかる元素の中には測定
プログラムに入つていない元素、すなわち高い分
解能で分析しなければならない元素（ウラニウ
ム、プルトニウム）が有る。したがつて、この装
置を使用すれば、紫外、可視および近赤外域にお
いて分析を実行することが可能になり、紫外域に
おける測定は非常に高い分解能で行なわれる。

第２図に図示の装置は、一方では、上述の２と
して標示した複式ポリメーター型装置と、他方で
は、モノクロメーター３とを結合したものであ
る。第２図の装置のこれら２つの部分は共通の励
起光源１１から発する光を分析する。

モノクロメーター３には、ツエルニー・ターナ
ー型マウンテイグの光学系配置が使用されてい
る。このモノクロメーターは直線スリツト３１を
包含し、光源１１から発した光が対物レンズ３２
によつてこのスリツト３１の上に合焦される。光
源１１からの光束１６は、凹球面型の合焦反射鏡
３３により１７に沿つて反射される。反射光束は
平面ホログラフイツク回折格子３４上に入射する
が、この回折格子３４は前記光束を回折して回折
光束１８を生じる。この光束１８は凹球面型合焦
反射鏡３５により１９に沿つて反射される。この
反射光束１９は出射スリツト３６に向かつて収斂
する。この光束は光電増倍管検知器３７によつて
この出射スリツトの後方で測定される。モーター
によつて作動される回折格子３４は回折格子の刻
線に平行な軸線の回りに回転するのに、反射鏡３
３と反射鏡３５はともに固定されている。

検知器３７，２５および２８の諸信号は電子式
信号制御処理ユニツト５に供給されて、このユニ
ツトが複式ポリクロメーター型装置を備えた装置
組立体を動かす。

本発明の範囲を逸れることなく、本発明に記載
の詳細の変形および改良を具体化すること、また
さらに本発明装置の使用を企図することが可能な
ことは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は励起光源から発する光を分析する、本
発明の複技ポリクロメーター型装置を斜めから見
た線図、第２図は複式ポリクロメーターがモノク
ロメーターに結合されている装置の線図を示す。 １１……励起光源、２１……入射スリツト、２
２……対物レンズ、２３……回折格子、２５……
光束測定用検知器、２８……光電増倍管、２９…
…反射鏡、３３……合焦反射鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 励起光源１１から発する多色光を分析するに
   適した分光装置であつて、前記光を回折させて測
   定用検知器２５と結合された出射スリツト２４に
   向けられた紫外域の単色光束１３にするため、前
   記光を入射スリツト２１を通して受入れる回折格
   子２３を備えた第１のポリクロメーターを包含
   し、前記スリツト２１，２４と前記回折格子２３
   がローランド円上に配置されている分光装置であ
   つて、回折格子２３の法線に関して入射光束と対
   称な０次の光束は、この光束を可視域または近赤
   外域の単色光束に分散して、これら単色光束のう
   ちの１つの光速を選択する少なくとも１つの出射
   スリツト２７に向ける第２の光学装置によつて取
   上げられ、前記１つの光束は測定用検知器２８に
   よつて測定されることを特徴とする分光装置。 ２ 第２の光学装置は回折格子２６を備えたポリ
   クロメーターであり、その入射スリツト６は第１
   の回折格子２３の０次の像焦点に配設されている
   特許請求の範囲第１項記載の分光装置。 ３ 第１のポリクロメーターの回折格子２３の単
   位長についての刻線数は、第２のポリクロメータ
   ーの回折格子２６の単位長についての刻線数より
   も大きい特許請求の範囲第２項に記載の分光装
   置。 ４ 第２のポリクロメーターの回折格子はプレー
   ン・フイールド凹面ホログラフイツク回折格子で
   ある特許請求の範囲第２項記載の分光装置。 ５ プレーン・フイールドホログラフイツク回折
   格子２６の諸パラメータが、第１の回折格子２３
   の非点収差を補正するように調節される特許請求
   の範囲第４項に記載の分光装置。 ６ ０次光束が、第１の回折格子２３と第２の回
   折格子２６との間に配設された少なくとも１つの
   反射鏡２９によつて反射させられる特許請求の範
   囲第２項ないし第５項の何れかに記載の分光装
   置。 ７ 第１のポリクロメーターと第２の光学装置に
   よつて受取られる励起光源１１からの光を分析す
   るモノクロメーター３を包含する特許請求の範囲
   第１項ないし第６項の何れかに記載の分光装置。