JPH06317517A - 交流点灯型低圧水銀ランプを用いた試料透過光の測定方法 - Google Patents

交流点灯型低圧水銀ランプを用いた試料透過光の測定方法

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JPH06317517A
JPH06317517A JP10576593A JP10576593A JPH06317517A JP H06317517 A JPH06317517 A JP H06317517A JP 10576593 A JP10576593 A JP 10576593A JP 10576593 A JP10576593 A JP 10576593A JP H06317517 A JPH06317517 A JP H06317517A
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JP
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light
voltage
lighting
frequency
mercury lamp
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JP10576593A
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Inventor
Kohei Inoue
公平 井上
Tokio Oodo
時喜雄 大戸
Yasushi Zaitsu
靖史 財津
Kenji Harada
健治 原田
Haruo Ito
晴夫 伊藤
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】安価で長寿命の光源を用いて安定な光強度を持
つ出射光を得る。 【構成】交流点灯型低圧水銀ランプを、周波数1〜10
0KHZ の高周波電源を用いて点灯させると、光源の点
滅時間が短くなり、水銀の発光応答が電圧変動に追従す
ることができず、あたかも直流で点灯したかのような挙
動を示すようになる。その出射光を試料媒体に投光し、
試料媒体を透過する光を光電変換素子で受けて電流に変
換した後、この電流を電流・電圧変換器により電圧に変
換して、この出力電圧信号を低帯域透過フィルターを通
して前記電源の高周波成分を除去することにより、直流
点灯型光源を使用した場合とほぼ同等の安定性を有する
信号を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分光光度計,光電光度
計,比色計,濁度計などに用いられ、試料媒体を透過す
る光量を測定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、分光光度計,光電光度計,比色
計,濁度計などに用いる測光用の光源は、光量が一定で
安定した連続的な照射光であることが望ましく、直流電
源により点灯させるのが一般的であり、その中で例えば
紫外線光源の点灯には、高電圧・高電力を供給するため
の点灯専用直流電源を必要とするものが多く、これらを
含めて従来用いられている測光用の紫外線光源には、以
下のようなものがあり、これらの特徴を簡単に付記す
る。 (1)直流点灯用キセノンランプ 紫外から赤外と幅広い連続スペクトルを放射し、広く使
用されている。 (2)直流点灯型水銀−キセノンランプ 紫外領域でとくに高いエネルギーを得るようにした特殊
なランプである。 (3)直流点灯型重水素ランプ 紫外用連続スペクトル光源として分光光度計などに用い
られる。 (4)直流点灯型高圧水銀ランプ 紫外から可視にわたる強い水銀輝線スペクトル群を有す
る。 これらの他に、直流点灯型に比べ小型で発熱も少なく、
安価でランプ寿命も長い交流点灯型低圧水銀ランプもあ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】測光用の紫外線光源
は、その使用目的から直流点灯型が一般的であるが、光
量変動が少ない安定な光源とするために、ランプ点灯専
用電源を必要とし、計測器が大型になりコスト高である
という共通の問題がある。以下、上記の各ランプについ
ての問題点を挙げる。 (1)直流点灯用キセノンランプ アーク放電であるから、光源の安定性が悪く、また、表
面温度が100℃近くに達し、寿命も1000時間以下
で比較的短く、専用電源が必要である。 (2)直流点灯型水銀−キセノンランプ (1)と同様アークランプであり、陰極が消耗しやす
く、発光点がふらつきまたは移動するので、光源の安定
性に欠ける。発熱、寿命、電源についても上記(1)と
同様の問題がある。 (3)直流点灯型重水素ランプ 放電型は上記(1),(2)と同様の問題を有し、ま
た、フィラメント型は振動によって発光点がふらつき、
フィラメントが切れやすい。 (4)直流点灯型高圧水銀ランプ 発熱、寿命、電源について上記(1)と同様の問題があ
る。
【0004】一方、交流点灯型低圧水銀ランプは、直流
点灯型に比べ小型で発熱も少なく、安価でランプ寿命も
長いという特徴を持つが、通常50/60HZ の商用周
波数で点灯させるため、直流点灯型のような放電光の連
続性に欠け、定常的な発光強度を得ることができない。
したがって、数msecという短時間の過渡現象や試料
透過光の微小なゆらぎを計測する目的に使用することが
できず、例えば、分光器の波長校正用や殺菌灯、オゾン
検出器など、定性的な測光には用いられるが、一定の照
射光量を必要とする定量的な精密測光用には適当でな
い。
【0005】これらのことから、光源からの光が照射さ
れた試料の透過光を電圧として取り出すことにより、透
過光量を測定する精密測光用の光源としては、直流点灯
型および交流点灯型の持つ上記の問題を排除し、安価で
入手容易であり、小型で温度上昇が少なく寿命が長いも
のを用いることが好ましい。本発明は上述の点に鑑みて
なされたものであり、その目的は、市販の交流点灯型低
圧水銀ランプを用いて、直流点灯型とほぼ同等の安定性
を有する信号が得られる試料透過光の測定方法を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の方法は、交流点灯型低圧水銀ランプを、周
波数1〜100KHZ の高周波電源を用いて点灯させて
その出射光を試料媒体に投光し、試料媒体を透過する光
を光電変換素子で受けて電流に変換した後、この電流を
電流・電圧変換器により電圧に変換し、この出力電圧信
号を低帯域透過フィルターを通して前記電源の高周波成
分を除去することにより、試料媒体の透過光量を測定す
るものである。
【0007】
【作用】交流点灯型低圧水銀ランプを、1KHZ 以上の
高周波で点灯させることにより、点滅時間が短くなり、
水銀の発光応答が電圧変動に追従することができず、あ
たかも直流で点灯したかのような挙動を示すことを利用
しており、かつ受光回路における出力電圧信号に残存す
る高周波成分を、低帯域透過フィルターを用いて除去す
ることにより、直流点灯型光源を使用した場合とほぼ同
等の安定性を有する信号を得ることができる。
【0008】
【実施例】以下本発明を実施例に基づき説明する。図1
は本発明の方法が適用される装置系を表わす模式図であ
る。図1において、交流点灯型低圧水銀ランプ1を高周
波電源2を用いて、周波数f0 、印加電圧Vapp で点灯
させ、これに伴って生ずる光強度I0 の照射光3を試料
媒体4に照射したとき、試料媒体4を透過する光強度I
T の透過光5を光電変換素子6に入射し、光電変換素子
6によって光強度IT に比例した電流i0 が生じ、発生
した電流i0 は電流・電圧変換器7により電流i0 に比
例した電圧V0UT に変換され、出力されたこの電圧V
0UT をさらに遮断周波数fc の低帯域透過フィルター8
を介し、電圧信号Vを得ることができる。図2は光電変
換素子6の回路図、図3は低帯域透過フィルター8の回
路図である。
【0009】ここで用いる交流点灯型低圧水銀ランプ1
は、放電開始電圧900V,放電維持電圧270Vのペ
ン形小型ランプであり、また点灯用の高周波電源2は、
開放出力電圧800AC,出力電圧450AC,出力電
流20mA,点灯周波数20KHZ 以上の定電流出力の
小型軽量の直流・交流変換器を用いた。はじめに、交流
点灯型低圧水銀ランプ1を商用周波数50HZ ,印加電
圧Vap p で点灯させたときの印加電圧Vapp および光強
度I0 の経時変化を図4に示す。図4(a)は光強度波
形図、図4(b)は電圧波形図を表わす。図4(a)の
ように、電圧がそのまま光に変換すれば点線のようにな
るが、実際は実線のように遅れを生ずる。即ち、印加電
圧Vapp よりやや遅れた位相で水銀の発光が起こり、こ
の状態では交流点灯型低圧水銀ランプ1は点滅点灯して
おり、定常的な発光強度I0 を得ることができない。
【0010】そこで、高周波電源2により、商用周波数
50HZ より遙かに高い周波数10KHZ で点灯させ
た。このときの印加電圧Vapp および発光強度I0 の経
時変化を図5に示す。図5(a),(b)は、それぞれ
図4(a),(b)に対応する変化を示している。この
場合、高周波をかけて点灯させたことによって、交流点
灯型低圧水銀ランプ1の点滅時間が短くなり、水銀の発
光応答が電圧変動に追従することができず、あたかも直
流点灯のような現象となる。
【0011】さらに、高周波電源2を用いて、周波数を
20KHZ にして点灯させたときの印加電圧Vapp およ
び光強度I0 の経時変化を図6に示す。図6(a),
(b)は、それぞれ図5(a),(b)に対応する変化
を示す。この場合の交流点灯型低圧水銀ランプ1の光強
度I0 は、非常に安定したものとなることがわかる。こ
の状態で図1に示す装置の試料媒体4に光照射したと
き、減じた光強度ITの透過光5を光電変換素子6に入
射し、光電変換素子6によって光強度IT に比例した電
流i0 が生じ、発生した電流i0 は電流・電圧変換器7
により電流i0に比例した電圧V0UT に変換され、出力
されたこの電圧V0UT をさらに遮断周波数fc の低帯域
透過フィルター8を通すことにより、得られた電圧信号
Vの波形を図7に示す。この際、f0 が1KHZ 以下で
は、残存する高周波成分を低帯域透過フィルター8で十
分に除去することができなかった。
【0012】また、交流点灯型低圧水銀ランプ1の照射
光路中を、物体が100msecで通過したとき得られ
る電圧出力値−時間線図を図8に示す。図8(a)は、
本発明の方法によるV0UT 値、図8(b)は、同じくV
値を表わし、図8(c)は、比較のために、商用周波数
50HZ の交流電源を用いた場合のV0UT 値を示したも
のである。このように、図8(a)の高周波点灯による
0UT は、光源のゆらぎが僅かにみられるが、低帯域透
過フィルター8を通した図8(b)では、光源の変動成
分を含まない安定な信号が得られることがわかる。
【0013】これに対して商用周波数50HZ の交流電
源を用いたときの図8(c)は、ランプ点滅が長く、短
時間の過渡現象や試料透過光のゆらぎを計測するのは困
難であり、これを解析するには、ピークホールド回路ま
たはチョッパー回路を用いて、点線のようにする必要が
あり、処理が極めて複雑となるので好ましくない。以上
のことから、本発明の方法によれば、交流点灯型低圧水
銀ランプ1を用いて、数msecという短時間の過渡現
象や試料透過光の微小なゆらぎを計測することも可能で
ある。
【0014】さらに、本発明の方法を適用することによ
り、従来、直流点灯型を用いた精密測光用光源に比べ
て、物理的な振動に強く発熱量も少なく、寿命は5倍以
上長くなり、しかも低コストである。なお、本発明の方
法に用いられる高周波点灯用電源は、近年、蛍光灯に使
用されている安価な直流・交流変換器を利用することが
できるので、従来の直流点灯型で必要となる高価な専用
電源は不要である。
【0015】
【発明の効果】分光光度計,光電光度計,比色計,濁度
計などに用いる測光用の光源は、直流電源により点灯さ
せるのが普通であり、光量が一定な照射光を得られる
が、発熱,寿命,専用電源の必要性などの点から、複雑
で高価になるという問題を有し、一方、安価でコンパク
トな交流電源を用いると、直流電源のように安定な連続
光を得ることができない。
【0016】これに対して本発明では、実施例で述べた
如く、交流点灯型低圧水銀ランプを1KHZ 以上の高周
波電源を用いて点灯させることにより、ランプの点滅時
間が短くなり、水銀の発光応答が電圧変動に追従するこ
とができず、あたかも直流点灯のような挙動を示すよう
になる。さらに本発明では、出力電圧を低帯域透過フィ
ルターによって補正して、高周波成分を除去しているた
めに、直流点灯したときと同等の安定な出力信号を得る
ことができる。
【0017】即ち、本発明の方法は、光応用計測器の試
料媒体を透過する光量を測定する際に、精密な測光用光
源の点灯用電源として、上記の直流電源と交流電源のそ
れぞれの持つ利点を発揮させるようにし、両者の有する
欠点を一挙に解決することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法が適用される装置系を表わす模式
【図2】光電変換素子の回路図
【図3】低帯域透過フィルターの回路図
【図4】商用周波数の交流電源で点灯したときの印加電
圧および発光強度の経時変化を示し、(a)は光強度波
形図、(b)は電圧波形図。
【図5】周波数10KHZ の交流電源で点灯したときの
印加電圧および発光強度の経時変化を示し、(a)は光
強度波形図、(b)は電圧波形図。
【図6】周波数を20KHZ の交流電源で点灯したとき
の印加電圧および発光強度の経時変化を示し、(a)は
光強度波形図、(b)は電圧波形図。
【図7】本発明の方法における補正出力電圧値−時間線
【図8】物体が光路通過中の出力電圧値−時間線図を示
し、(a)は、本発明の方法による出力電圧、(b)
は、同じく補正出力電圧(c)は、比較のために、商用
周波数交流電源を用いた場合の出力電圧を表わす線図。
【符号の説明】
1 交流点灯型低圧水銀ランプ 2 高周波電源 3 照射光 4 試料媒体 5 透過光 6 光電変換素子 7 電流・電圧変換器 8 低帯域透過フィルター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 健治 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 伊藤 晴夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流点灯型低圧水銀ランプを点灯させてそ
    の出射光を試料媒体に投光し、試料媒体を透過する光を
    光電変換素子で受けて電流に変換した後、この電流を電
    流・電圧変換器により電圧に変換し、この出力電圧信号
    から前記透過光の光量を測定するに当たり、前記ランプ
    を点灯する電源として高周波電源を用い、前記出力電圧
    信号を低帯域透過フィルターを通して前記電源の高周波
    成分を除去することを特徴とする交流点灯型低圧水銀ラ
    ンプを用いた試料透過光の測定方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の方法において、高周波電源
    の周波数と低帯域透過フィルターの遮断周波数は、測定
    信号の周波数より大きいことを特徴とする交流点灯型低
    圧水銀ランプを用いた試料透過光の測定方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の方法において、高
    周波電源の周波数と低帯域透過フィルターの遮断周波数
    は、1〜100KHZ であることを特徴とする交流点灯
    型低圧水銀ランプを用いた試料透過光の測定方法。
JP10576593A 1993-05-07 1993-05-07 交流点灯型低圧水銀ランプを用いた試料透過光の測定方法 Pending JPH06317517A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015052531A (ja) * 2013-09-06 2015-03-19 株式会社島津製作所 分光器の波長校正方法
WO2022153753A1 (ja) * 2021-01-13 2022-07-21 株式会社日立ハイテク 自動分析装置および自動分析方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015052531A (ja) * 2013-09-06 2015-03-19 株式会社島津製作所 分光器の波長校正方法
WO2022153753A1 (ja) * 2021-01-13 2022-07-21 株式会社日立ハイテク 自動分析装置および自動分析方法
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