JPH065180B2 - 発光スペクトル分析装置 - Google Patents

発光スペクトル分析装置

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JPH065180B2
JPH065180B2 JP60090855A JP9085585A JPH065180B2 JP H065180 B2 JPH065180 B2 JP H065180B2 JP 60090855 A JP60090855 A JP 60090855A JP 9085585 A JP9085585 A JP 9085585A JP H065180 B2 JPH065180 B2 JP H065180B2
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spectrum analyzer
emission spectrum
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勝男 河内
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は多種類の金属元素を同時に分析する発光分析装
置に係り、特にプラズマ発光を利用した発光スペクトル
分析装置に関するものである。
〔発明の背景〕
従来の発光スペクトル分析装置としては、例えば特開昭
59−151026号公報の第1図に示されたものが知られて
いる。
かかる従来の装置にあっては、各増幅器を直列に順次カ
スケード接続しているので、各増幅器のオフセット調整
を入力に近い増幅器側から順序よく精密に行わなければ
ならないという煩らわしさがある。又初段増幅器の温度
変化に依存するオフセット電圧、電流が次段で増幅さ
れ、後の増幅器に影響を与えることになる。又飽和しな
い位置で選択された出力はA/D変換器においてディジ
タル化され、バッファ回路を介してマイクロコンピュー
タに読込んで処理し、表示装置で測定スペクトルを表示
するが、そのスペクトル記録には先に記述した不利点で
ある初段増幅器の温度依存性によるドリフトの原因で増
幅器を切換える毎に切換段差による不自然な段付を生じ
る。また更にこの従来方式は1つのA/D変換値を求め
るのに4段の増幅度切換方式で、ソフトウェアの判別時
間とハードウェアの処理時間の和の4倍の時間を要する
ことにより、高速サンプリングを必要とする発光スペク
トル分析装置の信号処理には不適当である。更には温度
ドリフト及びノイズはそのベースラインがバックグラン
ドレベルとして重畳し、精度の不安定な原因となる欠点
をもっていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、主増幅器を1つだけ用いるにもかかわ
らずスペクトル分析時の信号処理を高速化できる発光ス
ペクトル分析装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、増幅器の増幅度切換をスキャン方式で自動的
に切換えて、A/D変換容量の飽和値をコンピュータの
ソフトウエアーの処理にたよらずハードウエアーで判別
するようにしたもので、このため高速な信号処理が可能
である。更に本発明の望ましい実施例では基準電圧を各
種増幅度ごとに測定し増幅度補正を行える。又同時に基
準零点も自動的に認識し、零点のズレの補正もできる機
能もそなえている。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例の発光スペクトル分析信号処
理装置の系統図であり、第2図は本発明の動作を説明す
るタイムチャートである。第1図において、高周波発生
電源1から高周波磁界が誘導コイルによりプラズマトー
チ2に加えられ、プラズマトーチ2には試料3の霧とア
ルゴンガス4とが混合供給される。トーチの炎は約7000
℃にも温度が上昇する。プラズマ発生トーチ2内で燃焼
しないドレイン液は排液槽5に収容される。トーチ2の
上部に生じた分析に必要な炎の中心部からの光はレンズ
6によって集光されると共に入射スリットを通り、反射
鏡7で曲げられてコリメーテングミラー9に入射する。
ミラー9で反射して平行となった光束は平面形グレーテ
ィング8に入射して回折し各元素のスペクトル光を選択
して第2のコリメーティングミラー10で集光させホト
マル11で検出する。
次に、本発明の測定分析動作を以下詳細説明する。
前置増幅器13の出力をアナログスイッチ16側に伝達
するため三個のスイッチ15の中から第1番目のものが
使われる。この場合、マイクロコンピユータ35からの
スイッチ選択信号がデータラインを通して一時記憶回路
23に入り、第1番目のスイッチを選択する。同時にマ
イクロコンピユータ35はアドレスデコーダ30にアド
レス信号を送る。デコーダ30はアドレス信号を命令信
号に変換し記憶用クロック信号を一時記憶回路23に転
送する。一時記憶回路23には第1番目のスイッチが選
択されたことが記憶される。この動作でインバータ21
の出力を駆動し分析測定用の1つのスイッチを選択す
る。選択されたスイッチ15の出力は独立した4つのア
ナログスイッチ16の各々の入力側に入る。次にマイク
ロコンピユータ35からデコーダ30を経てインバータ
25はシフトレジスタ24をクリアする。一方デコーダ
30の同一出力信号aはパルス発生器26に入る。パス
ル発生器26でパルスbを発生し、そのパルス幅だけ遅
れた時間でフリップフロップ28のT端子にトリガーを
かける。フリップフロップ28のQの出力Cを“H”レ
ベルにする。これはゲート27の一方に入力され他方の
入力には発振器29からシフトクロックパルスが発生し
ている。このクロックパルスdがゲート27を通ってシ
フトレジスタ24へシフトクロックとして入る。ここで
シフトレジスタ24の各各の4つの出力はe,f,g,
hの順でシフトレジスタ24に入るクロックと同期して
出力を走査する。この各々の出力はインバータ22に接
続してアナログスイッチ16を抵抗値Rの接続側のスイ
ッチから逐次抵抗512Rの接続側へ走査を移す。いわ
ゆる増幅度の大きい方から小さい方へ順番に走査する。
これと同時にシフトレジスタ24の出力はアナログスイ
ッチ16のスイッチON又はOFFの状態信号としてバ
ッファ回路34に入る。こらは増幅度の切換状態位置を
知らせるために必要である。又主増幅器17のアナログ
信号はA/D変換器33に入る。A/D変換の動作のた
めにゲート27の出力であるシフトクロックdがA/D
変換器33へA/Dスタート信号としても入る。この時
点でA/D変換が行なわれ、その変換値12ビットのデ
ィジタル量iがバッファ回路34に入る。一方上位8ビ
ットのiは8入力論理積回路32に入って、上位8ビッ
トがすべて“H”レベルの時は論理回路32の出力が
“L”レベルになり、A/D変換器33から出力される
A/DEND信号jをゲート回路31で禁止する。更に
A/DEND信号はマイクロコンピユータ35に入って
A/D変換が終了したことを知らせる。上記説明のよう
にアナログスイッチ16をスキャンする事により、増幅
器17の増幅度を512倍,64倍,8倍,1倍と増幅
度の大きい方から切換え、A/D変換器33の飽和のし
ない値を論理回路32で検出する。例えばA/D変換器
33の出力iのどれか一つのビットが“L”レベルにな
ると論理回路32の出力は“H”レベルとなってA/D
変換器33からのA/DEND信号jをゲート31から
ゲート37を経てフリップフロップ28のPに入ってフ
リップフロップ28の出力信号cを“L”レベルにす
る。ここでゲート27のゲートを禁止しシフト動作を終
了しスイッチのスキャンを停止する。一方この時ゲート
31を通ったj信号はマイクロコンピユータ35のIR
Qの割込信号Kとなり、データの読込信号として知らせ
る。又A/DEND信号jはA/Dが終了したことをマ
イクロコンピユータ35に知らせ読込み可能とする。マ
イクロコンピユータ35はアドレスデコーダ30にI/
Oアドレスを出しアドレスデコーダ30はその命令でバ
ッファ回路34のバッファゲートを開きこのときの測定
測定分析したディジタル量をマイクロコンピユータ35
に読み込む。読込まれたデータは横軸を測定波長とし縦
軸を元素数として表示装置36に表示する。第2図に上
記説明のタイムチャートを示した。又本発明は分析デー
タの測定前にマイクロコンピユータ35から一時記憶回
路23にデータを一時記憶してインバータ21を選択
し、基準電圧ダイオード14,いわゆるVsの接続して
いるアナログスイッチ15をONにし増幅度の大きい方
から選択しそのときの4つの増幅度の値をマイクロコン
ピユータ35で記憶し抵抗値のバラツキによる増幅誤差
を補正し自動利得の調整することで高精度の増幅度を提
供している。この時の動作はアドレスデコーダ30から
フリップフロップ38のP端子に出力のリセット信号
を出して、ゲート回路37に入る。この信号はA/D変
換器33からのj信号を禁止してシフト動作を続け、各
増幅度の値を読み込み記憶することができる。更に又、
基準零点の値Vの自動零調整を行い電気的な基準点を
記憶しドリフトの監視を行うとともに、常に零点補正が
行える。以上本発明は従来の4段の増幅度のカスケード
接続を使用しないので、初段増幅器の温度変化に依存す
るドリフトの増幅度切換誤差のスペクトル信号波形の段
付が解消され、A/D変換値の飽和状態をコンピュータ
プログラムの判断に依存しない構成としたためその時間
が不要となった。例えばA/D変換器33の変換速度が
15μseoのものを使用するとシフトクロックは20μs
ecに設定できる。このときの最大処理時間は4個のクロ
ック分であり80μsecに相当する。実際はこの値以内
でほとんどが処理できる。更にはA/D変換器33を高
速なものを使用し、発振器29のクロック周波数を上げ
ることにより処理時間は更に短縮できる。以上のように
本発明の発光スペクトル分析装置は高速処理ができ、し
かも入力信号の広範囲な信号レベルに対応できるダイナ
ミックレンジの大きなA/D変換機能を提供すると同時
に高精度な値で分析測定できること、更には無調整な回
路構成であるため簡単になり経済性にも有利が点をもっ
ている。
上述した本発明の実施例によれば、高速な信号処理がで
きるため同一アナログ信号を複数回サンプリングして、
その平均値を求めることができるので、S/N改善に有
利である。又、増幅度の温度ドリフトの影響による増幅
器の切換接点の段付がなく直線性に優れ、滑らかな出力
波形が求まる。又各増幅器が並列形で接続しているため
オフセットによる零点が少ない。更に本機能は自動的な
零点調整が可能である。又基準電圧により常に各段の増
幅度の確認が自動的にでき、ダイナミックレンジの幅広
い入力信号を高速で精度良く信号処理できる特徴をも
ち、更には回路構成も簡単で経済性にも有利で、多元素
のスペクトルを分析する信号処理系には非常に優れた効
果のある発光スペクトル分析信号処理装置となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、1つの主増幅器を用いるだけで済むの
で構成を簡略化することができ、しかもA/D変換値の
飽和状態をコンピュータのソフトウエアーの処理に依存
せずにハード的回路で判別可能としたので、信号処理を
高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の発光スペクトル分析信号処理装置、第
2図は本発明の動作を説明したタイムチャートである。 1…高周波発生電源、2…プラズマ発生トーチ、3…試
料、4…アルゴンガス、5…排液槽、6…レンズ、7…
反射ミラー、8…グレイテング、9,10…コリメイテ
ングミラー、11…ホトマル、12…高圧発生回路、1
3…前置増幅器、14…基準電圧ダイオード、15,1
6…アナログスイッチ、17,18,19,20…主増
幅器、21,22,25…インバータ、23…一時記憶
回路、24…シフトレジスタ、26…パルス発生器、2
8,38…フリップフロップ、29…発振器、30…ア
ドレスデコーダ、27,31,37…ゲート回路、32
…8入力論理積回路、33…A/D変換器、34…バッ
ファ回路、35…マイクロコンピユータ、36…表示装
置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料に基づく発光をホトマル検知器で発光
    し、このホトマル検知器の出力信号を前置増幅器で増幅
    し、次いで主増幅器で増幅したアナログ信号をA/D変
    換器でディジタル信号に変換して演算処理する発光スペ
    クトル分析装置において、上記主増幅器として単一の主
    増幅器を設け、上記前置増幅器と上記主増幅器の間に、
    異なる抵抗値を有し上記主増幅器の入力側に接続されて
    いる複数の抵抗部にそれぞれ対応させて複数のアナログ
    スイッチを設け、上記A/D変換器から出力されたディ
    ジタル値の全ビットの内の複数の上位ビットが飽和され
    ているか否かを入力論理回路で監視し、上位ビットが飽
    和されていないときに上記複数のアナログスイッチの走
    査を終了するシフトレジスタを設けたことを特徴とする
    発光スペクトル分析装置。
JP60090855A 1985-04-30 1985-04-30 発光スペクトル分析装置 Expired - Lifetime JPH065180B2 (ja)

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TW201435317A (zh) * 2013-02-28 2014-09-16 Otsuka Denshi Kk 分光光度計及分光光度測定方法

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