JPH08101121A - 分光光度計 - Google Patents

分光光度計

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JPH08101121A
JPH08101121A JP23800694A JP23800694A JPH08101121A JP H08101121 A JPH08101121 A JP H08101121A JP 23800694 A JP23800694 A JP 23800694A JP 23800694 A JP23800694 A JP 23800694A JP H08101121 A JPH08101121 A JP H08101121A
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JP
Japan
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sample
amplification factor
converter
spectrophotometer
measurement
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Application number
JP23800694A
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English (en)
Inventor
Masumi Sakai
真澄 酒井
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPH08101121A publication Critical patent/JPH08101121A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 比較的安価で測定時間の短い分光光度計とい
うユーザの要求に合致した分光光度計を提供すること。 【構成】 試料側光路と対照側光路のそれぞれに検出器
7、8を設け、かつ、これら検出器7、8からの試料側
信号及び対照側信号がA/D変換器12に入力される前
に増幅器9、10を設けると共に、試料側信号及び対照
側信号に対し適正な増幅率を設定する手段13を備え
た。上記増幅率としては、1及び次の式を満たすような
増幅率Gが選択される。ここに、増幅率が1の場合には
検出器の出力レベルがA/D変換器12の入力レベルに
収まるようになっているものとする。 (r/2b )≦G≦2b r :試料側又は対照側測光値の目的分解能 2b :A/D変換器の分解能

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分光光度計に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、分光光度計は試料の透過率
(反射率を含む)又は吸光度を測定することが主たる目
的であるが、多くの場合には、先ず 透過率(又は反射率):T=S/R (1) S:試料側測光値 R:対照側測光値 の式により透過率を求めている。そして、吸光度は求め
られた透過率Tから 吸光度:A=−log T (2) の定義式に基づいて変換することにより得ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記透過率を
求める(1)式の計算は専らディジタル処理で行われる
が、十分な透過率の分解能を得るためには、それに見合
う分解能をもつA/D変換器を必要とする。即ち、透過
率の分解能を上げようとすると、A/D変換器の分解能
も上げなければならなくなり、高級(高価)なA/D変
換器か、変換時間の長いA/D変換器を用いなければな
らない。これは安価で測定時間の短い分光光度計を欲す
るユーザの要求に反するものである。なお、A/D変換
器自身は低分解能(安価)なものを用い、D/A変換器
と加算回路、増幅器をその周辺に接続して複数回A/D
変換を行うことによって等価的に高分解能なA/D変換
回路となすこともできるが、D/A変換器を用いるため
高価となり、また、複数回A/D変換を行うので変換時
間も長くなり、結局、上記課題を解決するものとはなら
ない。本発明は、上記事情にかんがみ、比較的安価で測
定時間の短い分光光度計というユーザの要求に合致した
分光光度計を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の分光光度計においては、試料側光路と対照
側光路のそれぞれに検出器を設け、かつ、これら検出器
からの試料側信号及び対照側信号がA/D変換器に入力
される前に増幅器を設けると共に、試料側信号及び対照
側信号に対し適正な増幅率を設定する手段を備えたもの
である。この場合、実際の増幅率を正確に設定すること
は困難が伴い、また、安価な増幅器ではその増幅率の理
論値と実測値の差が大きいので、安価な増幅器を用いる
ことを前提に、試料側測光値と対照側測光値のスペクト
ルの波形が連続的に変化するような物質により、測定前
に増幅器の増幅率を正確に把握し、較正するのが望まし
い。なお、増幅器の増幅率が時間や温度に対して十分に
安定であれば、測定前に一度較正を行うだけでよいが、
不安定な場合には適当な頻度で較正するとよい。
【0005】上記増幅率としては、1及び次の式を満た
すような増幅率Gが選択される。ここに、増幅率が1の
場合には検出器の出力レベルがA/D変換器の入力レベ
ルに収まるようになっているものとする。 (r/2b )≦G≦2b (3) r :試料側又は対照側測光値の目的分解能 2b :A/D変換器の分解能 この増幅率Gの値は、基本的には、(3)式を満たすよ
うな値を一つ設定すれば足りるが、増幅率が大きいほど
ダイナミックレンジが狭くなるので、増幅率Gより小さ
く1より大きい値から複数設定して、補助的に用いても
よい。なお、上記(3)式を満たすような増幅率Gが存
在しない場合には、本発明が適用できないときである。
即ち、非常に低い分解能のA/D変換器を用いて非常に
高い分解能を得ようとするときである。
【0006】
【作用】上記のように構成された分光光度計で、試料側
光路及び対照側光路における増幅器の増幅率は、分光光
度計全体を制御するCPUにより、信号レベルに従いヒ
ステリシスをもって選択され、閾値が 1≦Tl ≦2b /G (4) G≦Th ≦2b (5) Tl <Th (6) Tl :低レベル閾値(フルスケールを2b として正規
化) Th :高レベル閾値(フルスケールを2b として正規
化) 予め上記のように設定される。
【0007】スペクトル測定や時間変化測定では、当然
のことながら一回の測定の間に信号レベルが変化する。
従って、当初(測定開始時)には増幅率を1に設定し、
この信号レベルをモニターしながら、信号レベルがTl
を下回れば増幅器の増幅率をGに設定し、信号レベルが
Th を上回れば増幅器の増幅率を1に設定する。増幅率
がGのときに得られたデータはディジタル処理の中でG
で割算することにより正しい透過率に変換される。この
操作が試料側、対照側のそれぞれについて行われる。他
方、固定波長測定では、一回の測定の間に信号レベルは
変化しないので、このヒステリシスを使用しないで Tl ≦Tm ≦Th (7) となるような閾値Tm を用いて増幅率を切り換えればよ
い。
【0008】また、試料側測光値と対照側測光値のスペ
クトルの波形が連続的に変化するような物質により行わ
れる測定前の増幅器の増幅率Gの較正は次のようにして
行われる。即ち、スペクトルの波形が連続的に変化する
ような物質の透過スペクトルと光源のエネルギースペク
トルは既知であるので、増幅率が1のときにおける測光
値L1が 1≦L1 ≦Th (8) を満たすと予想される波長の光を照射して増幅率が1の
ときとGのときのそれぞれについて測光値L1 とLG を
測定して、 G=LG /L1 (9) により増幅率Gの正確な値を求めることができる。
【0009】但し、A/D変換器は原理的に±1/2ビ
ットの誤差を発生するので、LG 、L1 共に±1/2ビ
ットの誤差を含んでいる。従って、 Gt −(LG /L1 +1)/2L1 +1≦G G≦Gt +(LG /L1 +1)/2L1 −1 (10) となり、Gの誤差を小さくするためにはLG /L1 (=
G)を(3)式を満たす範囲で小さく設定し、Gの値を
較正するときのL1 の値を(8)式を満たす範囲で大き
く設定するのが望ましい。なお、実際のA/D変換器で
は上述以外の要因による誤差もあるが、ここでは関係な
いので省略してある。
【0010】
【実施例】以下、本発明の分光光度計について図面を参
照して説明するに、図1にはダブルビーム(二光束)方
式の分光光度計実施例の概略が示されている。光源1か
らの光は、分光器2で単色光に分光され、内蔵されてい
る迷光カットフィルタ3を通過してビームスプリッタ4
により試料側光路と対照側光路の二光路に分けられる。
試料側光路と対照側光路のそれぞれには、試料側セル5
及び対照側セル6が設けられ、それらの後段にはそれぞ
れのセル5、6を透過した光を検出する検出器7、8、
これら検出器7、8からの試料側信号及び対照側信号を
増幅する増幅器9、10が配置されている。増幅器9、
10により適正な増幅率で増幅された試料側信号及び対
照側信号は切換スイッチ11で交互にA/D変換器12
に入力され、デイジタル信号に変換されてCPU13に
取り込まれる。CPU13では、これらの試料側測光値
と対照側測光値から式(1)及び式(2)に基づいて透
過率や吸光度が求められ、さらに適宜処理されて、その
データが表示装置14に表示され、また、メモリ15に
記憶される。
【0011】次に、上記のように構成された分光光度計
の動作について説明するに、全体の動作の流れは図2に
示されている。以下説明する分光光度計動作における分
光器2の波長設定、迷光カットフィルタ3の切り換え、
増幅器9、10の増幅率の設定、切り換え等はそのタイ
ミングの制御と共にCPU13により行われる。分光光
度計の電源を投入すると、スペクトル測定に先だって初
期化の中で試料側光路と対照側光路のそれぞれに配置さ
れた増幅器9、10の増幅率の較正が行われる。較正用
の物質として迷光カットフィルタ3が用いられる。これ
は、波長により測光値が広い範囲に亘って連続的に変
化するため、安定しているため、及び分光光度計に
標準的に内蔵されているため、である。
【0012】増幅率の較正は、図3に示されているよう
に、迷光カットフィルタ3及び分光器2の波長を(8)
式を満たすと予想される状態に設定し(ST1)、先
ず、試料側光路の増幅器9の増幅率を1に設定して(S
T2)L1 を取得する。このときのL1 が(8)式を満
たしていれば、即ち、高レベル閾値Th より小さいか等
しい場合にはそのままにし、満たしていなければ、即
ち、高レベル閾値Th より大きい場合には(8)式を満
たす方向に分光器2の波長を移動する(ST3)。次
に、増幅率をGに設定して(ST4)LG を取得する。
これで、(9)式からGの値を正確に求めることができ
る(ST5)。対照側光路の増幅器10についても同様
な操作を行うことによって増幅率の較正は終了する。
【0013】スペクトル測定は次のように行われる。図
4に示されているように、各測定パラメータをセットし
分光器2の波長を測定開始波長に設定し(ST1)、試
料側光路の増幅器9の増幅率を1に設定して(ST
2)、先ず、試料側測光値を取得する(ST3)。試料
側測光値が(5)式で設定した低レベル閾値T1 を下回
るようであれば、増幅率をGに設定して再度試料側測光
値を取得する。対照側測光値についても同様にして取得
する(ST4)。これら測光値取得の動作については図
5にその流れが示されている。これら取得された試料側
測光値と対照側測光値から、とりあえず、透過率を求め
(ST5)、その上で増幅率がGで取得した測光値であ
ればその透過率を試料側光路の場合にはGで割算し、対
照側光路の場合にはGを掛算して補正する(ST6)。
吸光度が表示単位に指定されている場合には、さらに吸
光度変換をして(ST7)、表示装置14の画面にデー
タを表示し(ST8)、分光器2の波長が次の波長に設
定され(ST9)、以下この操作が繰り返される。増幅
率はすでに述べたようにヒステリシスもって制御され、
測定終了波長に達したら測定が終了される。次のスペク
トル測定に際しては、増幅器の増幅率は直前の状態を保
持して測光値取得を始める。通常、多くのスペクトル曲
線はなめらかに変化するので、直前波長における測光値
に近い測光値が予想され、増幅率を切り換える時間を省
略できる可能性が高いからである。
【0014】上記実施例ではスペクトル測定について説
明したが、固定波長測定や時間変化測定など分光光度計
の測定全般に本発明が応用できることはいうまでもな
く、また、ダブルビーム分光光度計に限らず、シングル
ビーム分光光度計でも同様に本発明が実施できる。この
場合、光学系や電気系部分は試料側光路のみとなるが、
実質的には対照側光路を試料側光路が兼ねることにな
る。即ち、試料側光路における試料側セルに対照物質を
セットして測定した測光値をメモリに蓄えた後に、試料
をセットして測光値を取得し、透過率を求めることにな
る。
【0015】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、低透過率や高吸光度測定において分解能の
向上が期待できる。勿論、これを実現するための回路は
安価なもので構成できる。さらに、誤差要因となる増幅
率の較正を行えば、正確な値が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例装置の概略構成を示す図である。
【図2】本発明実施例装置の全体の動作の流れを示す図
である。
【図3】本発明実施例装置における増幅器の増幅率の較
正動作を示す図である。
【図4】本発明実施例装置におけるスペクトル測定動作
を示す図である。
【図5】本発明実施例装置のスペクトル測定動作におけ
る測光値取得の動作を示す図である。
【符号の説明】
1…光源 2…分光器 3…迷光カットフィルタ 4…ビームスプリ
ッタ 5…試料側セル 6…対照側セル 7…試料側検出器 8…対照側検出器 9…試料側増幅器 10…対照側増幅器 11…切換スイッチ 12…A/D変換器 13…CPU 14…表示装置 15…メモリ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料側光路に試料信号を検出する検出器
    とこの検出器からの出力信号を増幅する増幅器、及び対
    照側光路に対照信号を検出する検出器とこの検出器から
    の出力信号を増幅する増幅器、をそれぞれ設置すると共
    に、これら増幅器の増幅率を独立に設定する手段を備え
    たことを特徴とする分光光度計。
JP23800694A 1994-09-30 1994-09-30 分光光度計 Pending JPH08101121A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23800694A JPH08101121A (ja) 1994-09-30 1994-09-30 分光光度計

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23800694A JPH08101121A (ja) 1994-09-30 1994-09-30 分光光度計

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JPH08101121A true JPH08101121A (ja) 1996-04-16

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ID=17023746

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JP23800694A Pending JPH08101121A (ja) 1994-09-30 1994-09-30 分光光度計

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JP (1) JPH08101121A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013224838A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Seiko Epson Corp 成分濃度測定装置及び成分濃度測定方法
US10585035B2 (en) 2017-11-22 2020-03-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Spectrometer, method of controlling output gain of spectrometer, and apparatus and method for measuring bio-information

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