JPH06138022A

JPH06138022A - 光源及びそれを用いた分光分析装置

Info

Publication number: JPH06138022A
Application number: JP28441492A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kimura; 剛木村; Yoji Arai; 要次新井; Takeshi Ninomiya; 健二宮; Makoto Yasuda; 誠安田; Yasushi Ikuta; 靖生田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】収束性のよい光束を得ることができる光源の実
現及び分光分析装置を小型化する。【構成】重水素ランプ４１から発生する発散光は集光光
学手段であるキャピラリ形集光鏡４２の内面反射によ
り、直接平面回折格子４３の面上に集光される。波長分
光する分光光学素子である平面回折格子４３で分光され
た光束は、出口スリット４４を介して試料セル４５に照
射される。【効果】微細に絞られた光束が得られるため従来必要で
あった凹面反射鏡、凹面面回折格子等の光学部品が省略
でき、経済的かつ小型化された分光分析装置が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は分光分析装置、更に詳し
く言えば、各種材料の光学的特性や組成分析に用いられ
る分光分析装置に係り、特に分光分析装置の構成要部で
ある集光部の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体クロマトグラフィ等の分光分析装置
の光学部の構造は、文献応用光学概論（金原出版株式
会社、１９７１）第５章第１項に記載のように、図３の
ごとく重水素ランプで構成される光源３１から発生する
光束を反射集光鏡３２によって光束を入口スリット３３
で集光した後、それを凹面回折格子３４等の波長分光す
る分光光学素子で分光し、分光された光束を出口スリッ
ト３５を介して再集光し、試料セル３６に照射し、試料
を透過した光を測定する光強度測定器３７で構成されて
いる。重水素ランプは図２に示すごとく、バルブ２６内
のカソ−ド２１から放出された電子群２２がアパ−チャ
２３を通りアノ−ド２４に集束する。この時電子群２２
はアパ−チャ２３で狭窄されることにより重水素励起を
誘発させて指向性の強い光束２５を発生し窓２７から放
射状に出射される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術におい
て、光源３１として用いる重水素ランプは放射状に発散
する光２５を用いるため集光鏡３２やスリット３３等の
光学部品が必要であり、また、凹面回折格子３４のよう
な高価な部品が必要になる。更に、凹面回折格子３４は
加工上の制約から曲率半径を小さくすることが難しいた
め焦点距離が大きくなり、この結果、凹面回折格子３４
と試料セル３６との間の光路長を短くできず装置の小形
化が図れない欠点があった。更に、集光開口角が大きい
ため試料セル３６の開口面積を大きくせざるを得ず、そ
の結果、試料の大きさがある一定以上必要となり多量準
備出来ない貴重な血液などのような場合、試料準備に難
点があった。本発明の目的は上記従来の欠点を解決し、
分光分析装置の集光部を改良し、小形で、製造コストが
経済的な分光分析装置及び分光分析装置に使用する光源
を提供することである。本発明の他の目的は、試料使用
量の少ない効率的な分光分析装置を提供することであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の分光分析装置は、光源に細束の光を発する
光源を用いて構成した。この細束の光を発する光源を従
来と同様のランプとランプからの光束を集光し導くキャ
ピラリ形集光鏡（内面に反射部をもつ円錐状光導波器）
とを組み合わせて構成した。上記キャピラリ形集光鏡は
上記ランプと一体的に構成した独立の光源として構成す
るほかに、分光分析装置の光学系即ち上記ランプから被
分析試料が配置される試料治具までの間の一部に上記キ
ャピラリ形集光鏡を１又は複数個配置する構成がある。
さらに、上記キャピラリ形集光鏡の端部の少なくとも１
方に集光レンズを設けることにより、より分析精度の高
い分光分析装置が構成される。

【０００５】

【作用】分析用光源、例えば重水素ランプは発散角２５
〜３０°で光を放射する。本発明の分光分析装置出で
は、例えば、図４に示すごとく、ランプ４１からの発散
光は、簡単な構造のキャピラリ形集光鏡４２の内面反射
により、直接平面回折格子面４３上に集光される。その
ため、図３で説明したような集光鏡３２やスリット３３
が不要であり、また、凹面回折格子３４を平面回折格子
面４３に変えることができ、そのため、装置が小型かつ
簡単になり、試料セル４５の入射角も小さくすることが
出来る。そのため試料の光入射にたいする断面を小さく
できるため、試料の容積を少なくしても、従来の装置と
変わらない分析ができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は、本発明による光源の一実施例の断面
図である。本実施例は、キャピラリ形集光鏡５を重水素
ランプのバルブ６に固着して取付け一体的に光源を構成
したものである。カソ−ド１から放出された電子群２は
アパ−チャ３を通りアノ−ド４に集束する。この時、電
子群２はアパ−チャ３で狭窄されることにより重水素が
励起され指向性の強い光を発生させる。この光の発散角
はアパ−チャ３の穴の形状、アスペクト比等で異なる
が、大略２５〜３０°である。この光は前方にあるアノ
−ド４の穴部を通りキャピラリ形集光鏡５に入射する。
本実施例ではアパ−チャ３の穴径は１ｍｍ、穴の長さは
０.５ｍｍとし、アノ−ド４の穴径は１.６ｍｍでアパ−
チャ３との距離を２ｍｍとした。キャピラリ形集光鏡５
の内面形状は円錐形とし、入射側内径を１.５ｍｍ、出
射側内径を０.１ｍｍでキャピラリ全長を５０ｍｍとし
た。キャピラリ形集光鏡５の入射側端面とアノ−ド４と
の距離を５ｍｍとした。

【０００７】図４は本発明による分光分析装置の一実施
例の構成を示すブロック図である。光源の重水素ランプ
４１から発生する発散光の光束は集光光学手段である図
１に示した簡単な構造のキャピラリ形集光鏡４２の内面
反射により、直接平面回折格子４３の面上に集光され
る。重水素ランプは発散角２５〜３０°で光を放射す
る。光束を波長分光する分光光学素子である平面回折格
子４３で分光された光束は、出口スリット４４を介して
試料セル４５に照射される。なお、図には示されていな
いが、試料セル４５は試料治具に装着されている。ま
た、試料セル４５を透過した分光された光束の光強度の
検出器も具備する。

【０００８】本実施例の場合、回折格子面４３上に集光
された光はキャピラリ形集光鏡４２の内面反射によりあ
る限られた開口角で集光された光束Ａとキャピラリ形集
光鏡４２内面で反射されることなくキャピラリ形集光鏡
４２の出射開口部を通過する準平行光束Ｂの２種の光束
を重ね合わせた光となる。この重ね合わせた光束を平面
回折格子４３に入射して分光光を得る場合、前記光束Ａ
は光束Ｂに比べて入射角の分布が大きいため出口スリッ
ト４４を透過する回折光の波長分解能が低下する問題が
ある。この波長分解能の低下の割合はキャピラリ形集光
鏡４２の光学設計の仕方で実用的な値に設定できる。

【０００９】図４に示した実施例の重水素ランプ４１と
キャピラリ形集光鏡４２とからなる光源部として図１に
示した光源を使用した結果によると、図３に示した従来
の光学系による集光鏡３２で集光した場合と同等の効率
で集光面積が１／５の光束を得ることができた。また、
従来、集光に必要とされた距離を約１／２に短縮するこ
とができた。

【００１０】図５は本発明による分光分析装置の他の実
施例構成を示すブロック図である。同図において光源５
１及びキャピラリ形集光鏡５２は、それぞれ図４の重水
素ランプ４１及びキャピラリ形集光鏡４２と同じものを
用いた。キャピラリ形集光鏡５２で集光された光５７は
平面回折格子５３に入射され分光光５７’となる。分光
光５７’は第２のキャピラリ形集光鏡５４により再度、
集光され試料セル５５に入射される。キャピラリ形集光
鏡５２の出口と平板回折格子５３との距離は大略２５ｍ
ｍとした。また、平板回折格子５３の溝数は５００本／
ｍｍとした。キャピラリ形集光鏡５４の入口側開口径は
１ｍｍ、同出口側開口径は０.１ｍｍとした。キャピラ
リ形集光鏡５４の入口と平板回折格子５３との距離は２
０ｍｍとした。以上の結果、キャピラリ形集光鏡５４の
出口のおいてバンド幅約５０ｎｍの分光光を得ることが
できた。

【００１１】以上、本発明の実施例について述べたが、
本発明は上記実施例に限定されるものでない。例えば、
図１に示すキャピラリ形集光鏡５及び図５に示すキャピ
ラリ形集光鏡５２の少なくとも１方の端面の１方に光学
レンズを設けることによって集光性を高めるようにして
もよい。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、従来必要であった凹面
反射による集光鏡が不要となり、また波長分光する分光
光学素子を小型の平面回折格子で構成でき、そのため微
小断面積の光束が短い距離で得られるため分光分析装置
の小型化が可能となるとともに被分析試料の量を少なく
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光源の一実施例の断面図である。

【図２】本発明の実施例に使用された重水素ランプの断
面図である。

【図３】従来の分光分析装置の概略構成図である。

【図４】本発明による分光分析装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。

【図５】本発明による分光分析装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１・・・カソード、２・・・電子群、３・・
・アパ−チャ、４・・・アノ−ド、５・・・
キャピラリ形集光鏡、６・・・バルブ２１・・・陰極、２２・・・電子群、２３
・・・アパ−チャ２４・・・アノ−ド、２５
・・・光束、２６・・・バルブ、２７・・・
窓、３１・・・ランプ、３２・・・集光鏡３３・・・入口スリット、３４・・・凹面回折格
子、３５・・・出口スリット、３６・・・試料セ
ル、３７・・・光強度測定器、４１・・・ラン
プ、４２・・・キャピラリ形集光鏡、４３・・・平面回
折格子、４４・・・出口スリット、４５・・・試
料セル、５１・・・ランプ、５２・・・キ
ャピラリ形集光鏡、５３・・・平面回折格子、
５４・・・第２のキャピラリ形集光鏡、５５・・・試料セ
ル、５６・・・光強度測定器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田誠東京都青梅市藤橋888番地株式会社日立製作所青梅工場内 (72)発明者生田靖東京都青梅市藤橋888番地株式会社日立製作所青梅工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定の発散角を持つ光を発生するランプ
と、上記発散角を持つ光を入射し集光するキャピラリ形
集光鏡を組み合わせて構成されたことを特徴とする光
源。
【請求項２】請求項１記載の光源において、上記キャピ
ラリ形集光鏡の端面に光学レンズを設けたことを特徴と
する光源。
【請求項３】請求項１又は２記載の光源において、上記
ランプが重水素ランプであることを特徴とする光源。
【請求項４】請求項３記載の光源において、上記キャピ
ラリ形集光鏡が上記重水素ランプのバルブに固着されて
構成されたことを特徴とする光源。
【請求項５】ランプから発生する光束を集光する集光光
学手段と、上記光束を波長分光する分光光学素子と、波
長分光された光束を被分析試料に照射されるごとく配置
された試料治具及び試料を透過した上記波長分光された
光の光強度を検出する検出器を具備する分光分析装置に
おいて、上記集光光学手段が上記請求項１ないし４のい
ずれか１つの光源で構成されたことを特徴とする分光分
析装置。
【請求項６】請求項５記載の分光分析装置において、上
記分光光学素子が平面回折格子で構成されたことを特徴
とする分光分析装置。
【請求項７】請求項５又は６記載の分光分析装置におい
て、さらに、上記分光光学素子と試料治具との間にキャ
ピラリ形集光鏡を設けたことを特徴とした分光分析装
置。
【請求項８】請求項５又は６記載の分光分析装置におい
て、上記キャピラリ形集光鏡の焦点位置を上記試料治具
の試料位置としたことを特徴とした分光分析装置。
【請求項９】請求項５、６又は７載の分光分析装置にお
いて、上記キャピラリ形集光鏡の少なくとも１端面に光
学レンズを設けたことを特徴とする分光分析装置。