JPH08136344A - 分光光度計 - Google Patents
分光光度計Info
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- JPH08136344A JPH08136344A JP30288794A JP30288794A JPH08136344A JP H08136344 A JPH08136344 A JP H08136344A JP 30288794 A JP30288794 A JP 30288794A JP 30288794 A JP30288794 A JP 30288794A JP H08136344 A JPH08136344 A JP H08136344A
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Abstract
な機構で煩雑な調整を要することなく波長走査が行なえ
るようにする。 【構成】 前置分光器の回折格子12を駆動するために
第1駆動部21が、主分光器の回折格子14を駆動する
ために第2駆動部22が、それぞれ設けられ、二つの駆
動部21と22は機械的に独立している。これらの駆動
部21、22は制御部23からの制御信号に基づいて動
作し、これにより回折格子12と14が連動する。
Description
光光度計に関し、更に詳しくは、ダブルモノクロ形分光
光度計における波長走査機構に関する。
度計における波長走査機構の一例を示す。この波長走査
機構は、回折格子12を有する前置分光器と回折格子1
4を有する主分光器とを備え、前置分光器の回折格子1
2の入射側に入口スリット13が、出射側に出口スリッ
ト18(これは主分光器の入口スリットでもある)がそ
れぞれ配置され、主分光器の出射側に出口スリット17
が配置されている。光源(図示せず)からの光は、スリ
ット13を通過した後、まず前置分光器の回折格子12
に入射する。入射した光は回折格子12によって分散
し、分散した光のうち所定波長の単色光のみがスリット
18を通過する。スリット18の前方には主鏡16が配
置されており、スリット18を通過した単色光は主鏡1
6で反射した後、主分光器の回折格子14に入射する。
後述のように、主分光器の回折格子14は前置分光器の
回折格子12と連動しており、これにより、前置分光器
の出口スリット18から出射される単色光と同一波長の
単色光が主分光器の回折格子14から出射して主鏡16
で反射した後、出口スリット17を通過する。この出口
スリット17を通過した単色光が本波長走査機構の出力
光であり、試料に投射される。本波長走査機構の出力光
の波長は、前置分光器の回折格子12と主分光器の回折
格子14とが連動して回転することによって変化し、こ
れにより波長走査が行なわれる。この波長走査のための
駆動機構は、1本の送りネジと2本のサインバーを基本
要素とし、前置分光器と主分光器とを平行リンクで接続
した構成となっている(以下、この構成を「送りネジ・
サインバー方式」という)。以下、この送りネジ・サイ
ンバー方式について説明する。
ップリング52を介して送りネジ53が取り付けられて
いる。送りネジ53にはナット55が螺合しており、こ
れにより、ステッピングモータ51の回転が直進運動に
変換される。直進運動するナット55には当たり板54
と56が取り付けられている。当たり板54には前置分
光器用のサインバー58が、当たり板56には主分光器
用の当たり板56が、それぞれ当接し、バネ(図示せ
ず)によってそれぞれの当たり板54、55に押圧され
ている。これにより、送りネジ53の回転によるナット
55の直進運動に応じてサインバー57が回転し、これ
に伴って主分光器の回折格子14が回転する。また、ナ
ット55の直進運動に応じてサインバー58も回転し、
その回転は、中間回転中心59及び棒状部材60、6
1、62を連結して構成された平行リンクによって前置
分光器の回折格子12の回転となる。以上により、前置
分光器の回折格子12と主分光器の回折格子14とが連
動して回転し、波長走査が行なわれる。このような送り
ネジ・サインバー方式は、サインバー57及び58の長
さを調整することにより、波長走査の範囲全体にわたっ
て前置分光器の回折格子12と主分光器の回折格子14
とが常に同一波長の方向を向く(それぞれの分光器の回
折格子が、それぞれの分光器の出口スリットから出射さ
れる光の波長が同一となるような方向を向く)という特
長を有する。
ジ・サインバー方式は多くの部品を必要とし、特に、前
置分光器の回折格子12を滑らかに回転させるための高
剛性かつ高精度の平行リンク機構を実現するために、多
数の部品が必要となる。また、前置分光器と主分光器と
の連動動作につき必要な精度を確保するためには、駆動
源であるモータの制御では対応することができず、2本
のサインバー57、58を厳密に調整しなければならな
い。この結果、調整作業が煩雑なものとなる。
成されたものであり、その目的とするところは、部品数
の少ない簡単な駆動機構で煩雑な調整を必要とすること
なく波長走査を行なうことができるダブルモノクロ形の
分光光度計を提供することにある。
に成された本発明では、前置分光器と主分光器を有する
ダブルモノクロ形の分光光度計において、 a)駆動源と減速機構とから構成され、第1の制御信号
に基づいて前置分光器の分散素子を回転させる第1駆動
手段と、 b)第1駆動手段とは機械的に独立した駆動手段であっ
て、駆動源と減速機構とから構成され、第2の制御信号
に基づいて主分光器の分散素子を回転させる第2駆動手
段と、 c)前置分光器及び主分光器における分散素子の回転角
と該分散素子からの出射光の波長との関係の非線形性を
考慮し、かつ、第1駆動手段の減速比と第2駆動手段の
減速比とに応じて第1及び第2の制御信号を供給するこ
とにより、第1駆動手段と第2駆動手段とを連動させる
制御手段と、を備えた構成としている。
駆動手段に第1の制御信号が、第2駆動手段に第2の制
御信号が、それぞれ供給される。第1駆動手段では、第
1の制御信号に基づいて駆動源が回転し、この回転が減
速機構で減速された後、前置分光器の分散素子に伝達さ
れる。第2駆動手段では、第2の制御信号に基づいて駆
動源が回転し、この回転が減速機構で減速された後、主
分光器の分散素子に伝達される。このようにして分散素
子が駆動されると、前置分光器及び主分光器において、
駆動源の回転量と分散素子から出射される波長との関係
が非線形となり、また、駆動源の単位回転量当たりの出
射波長の変化量はそれぞれの駆動手段の減速比によって
異なる。そこで制御手段は、前置分光器及び主分光器に
おける分散素子の回転角とその分散素子からの出射光の
波長との関係の非線形性を考慮し、かつ、第1駆動手段
の減速比と第2駆動手段の減速比とに応じて第1及び第
2の制御信号を供給する。このような制御信号に基づい
て、機械的には独立している第1駆動手段と第2駆動手
段とが連動し、その結果、前置分光器の分散素子と主分
光器の分散素子も連動することにより、ダブルモノクロ
メータとしての動作が行なわれて波長走査が実現され
る。
クロ形の分光光度計における波長走査機構の構成を示し
ている。図1(a)は本実施例の波長走査機構における
光学系を示す平面図、図1(b)は本実施例の波長走査
機構の構成を機構系を中心に示す斜視図であり、本実施
例の波長走査機構の構成要素のうち図2の従来例におけ
る構成要素と対応するものについては同一の符号が付さ
れている。
査機構は、前置分光器として凹面鏡20と凹面回折格子
12を組み合わせたモンクギリーソン形分光器を、主分
光器として2枚の凹面鏡16a、16bと平面回折格子
14を組み合わせたツェルニターナ形分光器を、それぞ
れ備えている。また、前置分光器の回折格子12の入射
側に入口スリット13、出射側に出口スリット18(こ
れは主分光器の入口スリットでもある)がそれぞれ配置
され、主分光器の出射側に出口スリット17が配置され
ている。光源部19からの光は、その一部がスリット1
3を通過して凹面鏡20で反射した後、前置分光器の回
折格子12に入射する。入射した光は回折格子12によ
って分散し、分散した光のうち所定波長の単色光がスリ
ット18を通過して凹面鏡16aで反射した後、主分光
器の回折格子14に入射する。後述のように、主分光器
の回折格子14は前置分光器の回折格子12と連動して
おり、これにより、前置分光器の出口スリット18から
出射する光と同一波長の光が主分光器の回折格子14か
ら出射してスリット17を通過する。このスリット17
を通過する光(単色光)が本波長走査機構の出力光(以
下「出射光線束」という)である。
走査機構は、回折格子を回転させるための駆動手段とし
て、前置分光器の回折格子12を回転させる第1駆動部
21と、主分光器の回折格子14を回転させる第2駆動
部22とを備えている。これらの二つの駆動部21、2
2は機械的に独立しており、いずれも減速機とステッピ
ングモータを組み合わせた構成となっている。また、本
実施例の波長走査機構はマイクロコンピュータを用いて
構成された制御部23を備え、制御部23から第1駆動
部21及び第2駆動部22に第1制御信号Sc1及び第2
制御信号Sc2がそれぞれ供給される。第1駆動部21及
び第2駆動部22は、それぞれ第1制御信号Sc1及び第
2制御信号Sc2に基づいて動作し、これにより回折格子
12及び13が連動する。このような連動動作により、
出射光線束の波長が順次変化し、波長走査が実現され
る。
走査機構は、前置分光器と主分光器の分散の関係によっ
て「加分散形」と「減分散形」の2種類に分類される。
加分散形は、二つの分光器の分散の相乗効果によって出
射光線束の波長純度を高めるものであり、迷光も低減す
ることができる。一方、減分散形は、前置分光器によっ
て主分光器に入射する光線束における余分な成分(迷
光)を低下させることによる分光器全体の低迷光化を目
的とするものであり、減分散形における前置分光器は分
光器全体の分散には寄与しない。本発明は、加分散形と
減分散形のいずれに対しても適用可能であるが、減分散
形に適用すると特に効果的である。以下では、本実施例
における波長走査機構は減分散形であるとして説明す
る。
射光の波長との関係 回折格子の回転角と回折格子からの出射光の波長(回折
格子の出射側のスリットを通過する光束の波長)との関
係は非線形である。そして図1(b)に示したように、
本実施例の波長走査機構では、前置分光器及び主分光器
における回折格子は、いずれも、減速機とモータから成
る駆動部21、22の出力軸に直接取り付けられてお
り、図2に示した従来例とは異なり、サインバーが使用
されていない。このため、回折格子を回転させるモータ
の回転角と回折格子からの出射光の波長との関係が非線
形となる。しかし、本実施例ではマイクロコンピュータ
を用いて構成された制御部23が第1駆動部21及び第
2駆動部22の駆動源であるステッピングモータを制御
することにより、この非線形性を考慮して回折格子12
及び14の回転角を制御することができる。したがっ
て、送りネジ・サインバー方式に基づく従来例に比べ、
より簡単な機構によって波長走査を行なうことが可能と
なる。
の相違 ダブルモノクロ形分光光度計では、一般に前置分光器と
主分光器の間で分散が相違するため、回折格子の回転角
と出射光の波長との間の上記非線形性は、前置分光器と
主分光器とで異なる。したがって、モータと減速機から
成る駆動手段を一つだけ設け、機械リンクによって両分
光器の回折格子を連動させるという従来の構成は、機構
が極めて複雑なものとなり、ほとんど実現不可能であ
る。しかし、本実施例では、前置分光器に対しては第1
駆動部21、主分光器に対しては第2駆動部22という
ように独立の駆動手段が二つ設けられており、これら第
1駆動部21及び第2駆動部22のステッピングモータ
を制御部23で制御している。これにより、前置分光器
の回折格子12と主分光器の回折格子14とを上記非線
形性を考慮して連動させることができる。
とによるコスト上昇 上記のように本実施例では第1駆動部21及び第2駆動
部22という二つの駆動手段を用いているため、高価な
高精度減速機を二つ必要とし、コスト的に不利であると
考えられる。
散形であって前置分光器は分光器全体の分散には寄与し
ないため、分光器全体の波長精度すなわち出射光線束の
波長精度は、主分光器の波長精度のみによって決まる。
ただし、前置分光器の波長精度・再現性は主分光器に入
射する光束の強度には影響を与える。しかし、主分光器
の出射側の光学系をダブルビーム光学系とすることによ
り、前置分光器の波長精度を光源変動と同様に補償する
ことができる。これにより、前置分光器の波長精度が低
くても、波長走査機構の出射光線束については高い波長
精度を実現することができる。
1駆動部21の減速機には、第2駆動部22の減速機ほ
どの高い精度及び再現性を必要とせず、波長送りの分解
能(ステッピングモータの1ステップ当たりの回折格子
の回転角)が十分小さければよい。例えば、高い減速比
のギアヘッド付きモータに出力軸のバックラッシュを除
去する機構を付加したもの等を第1駆動部21として使
用することができる。これにより、独立した二つの駆動
手段を用いることによるコスト上昇を抑えることができ
る。
ための制御 ダブルモノクロ形の分光光度計における波長走査機構で
は、前置分光器の出口スリットからの出射光束の波長と
主分光器の出口スリットからの出射光束の波長とが同一
となるように、両分光器の回折格子12と14を連動さ
せなければならない。
上記のように連動させるために、両分光器に対する駆動
手段である第1駆動部21及び第2駆動部22におい
て、減速機の速度比を、それぞれのステッピングモータ
の1ステップ当たりの波長送り量が同一となるように設
定するという方法が考えられる。この方法を採用した場
合、制御部23は、第1駆動部21のステッピングモー
タと第2駆動部22のステッピングモータとが完全に同
期して回転するように第1制御信号Sc1及び第2制御信
号Sc2を供給すればよい。
うに第1駆動部21の減速機の性能(精度・再現性)を
第2駆動部22の減速機と必ずしも同一にする必要はな
い。しかし、コストを重視して両駆動部21、22の減
速機として性能の異なるものを選定すると、前置分光器
と主分光器とでステッピングモータの1ステップ当たり
の波長送り量を同一にするという上記条件を満たすこと
ができない場合がある。
れた減速機を考慮して、同一の波長送り量に対する前置
分光器のステッピングモータの回転量と主分光器のステ
ッピングモータの回転量との比を決定しておく。そして
制御部23は、決定された回転量の比に応じて両分光器
のステッピングモータにパルスを供給する。このように
した場合、分散には波長依存性があること、及び減速機
の速度比を無段階かつ自由に選定することができないこ
と等により、両分光器の出口スリットから出射される波
長を全波長領域において厳密に合わせることはできな
い。しかし、減分散形である本実施例の波長走査機構で
は、分光器全体の波長精度を決定するのは主分光器の精
度であり、前置分光器の精度に対する要求は厳しくはな
いため、この波長依存性を無視しても差し支えない。す
なわち、選定された減速機の下で、主分光器と前置分光
器との1ステップ当たりの波長送り量の比が例えば平均
2:1である場合には、この比の波長依存性を無視し
て、常に、主分光器のステッピングモータへの1パルス
の入力に対し前置分光器のステッピングモータへ2パル
ス入力するようにすればよい。制御部23が第1駆動部
21及び第2駆動部22に対してこのような制御を行な
っても、通常の分光光度計としては実用上十分な測定精
度を得ることができる。
速機によって回折格子を直接駆動する方式の場合には、
波長走査におけるモータの回転量自体を予め校正してお
くことにより、波長送り量を調整して所定の波長精度を
実現するという方法が知られている。しかし、機械リン
クを用い、一つのモータによって二つの分光器を駆動す
るという従来の方式では、二つの分光器に対して独立に
校正することはできなかった。これに対し、本実施例の
波長走査機構では、主分光器と前置分光器のそれぞれに
対して独立した駆動手段が設けられているため、両分光
器のそれぞれに対して上記の校正が可能である。この校
正により、主分光器と前置分光器との間での波長の一致
度を高め、分光器全体の光の利用率を向上させることが
できる。
の分散素子としていずれも回折格子が使用されている
が、分散素子としてプリズムを使用してもよく、本発明
は、二つの分散素子を回転させることによって波長走査
を行なうダブルモノクロ形分光光度計の全てに適用する
ことができる。
従来の方式では不可能であった以下ような測定も可能と
なる。すなわち、主分光器と前置分光器とで駆動手段が
独立していることを利用して、前置分光器の出口スリッ
トから常に0次光が出射するように前置分光器の回折格
子の向きを固定し、主分光器の回折格子のみを駆動する
ことにより波長走査を行なう。このとき、0次光でも十
分なエネルギが得られるように予め前置分光器のブレー
ズ波長を設定しておく。このようにすると、分光器全体
としてはシングルモノクロメータと同等の動作をし、迷
光量は増加するが、分光光度計としての測定光量が増加
するため、測定におけるノイズを相対的に低減すること
ができるという利点がある。
置分光器と主分光器のそれぞれに対して、駆動源と減速
機構から構成される独立した駆動手段が設けられ、機械
リンク機構やサインバー機構を用いることなく、制御手
段によって二つの駆動手段が連動して波長走査が行なわ
れる。このため、波長走査機構の実現に必要な部品数が
少なくなる。これにより、装置全体の小型化を図り、信
頼性を向上させることができる。また、従来のようにサ
インバーの長さを調整するのではなく、駆動源の回転量
自体を調整することによって必要な波長精度を得ること
ができるため、調整作業も容易となる。さらに、前置分
光器と主分光器を機械的に接続する従来の方式では、両
分光器の配置やマウント形式が制約されたが、本発明に
よれば、両分光器間には機械リンクが存在しないため、
両分光器の配置や、グレーティング選択、マウント形式
の選定の自由度が大きくなる。すなわち、分光光度計に
おける光学設計の自由度が向上し、より目的に応じた分
光光度計を実現できるようになる。
光光度計における波長走査機構の構成を示す図。
波長走査機構の一例を示す図。
Claims (1)
- 【請求項1】 前置分光器と主分光器を有するダブルモ
ノクロ形の分光光度計において、 a)駆動源と減速機構とから構成され、第1の制御信号
に基づいて前置分光器の分散素子を回転させる第1駆動
手段と、 b)第1駆動手段とは機械的に独立した駆動手段であっ
て、駆動源と減速機構とから構成され、第2の制御信号
に基づいて主分光器の分散素子を回転させる第2駆動手
段と、 c)前置分光器及び主分光器における分散素子の回転角
と該分散素子からの出射光の波長との関係の非線形性を
考慮し、かつ、第1駆動手段の減速比と第2駆動手段の
減速比とに応じて第1及び第2の制御信号を供給するこ
とにより、第1駆動手段と第2駆動手段とを連動させる
制御手段と、を備えることを特徴とする分光光度計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30288794A JP3185573B2 (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 分光光度計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30288794A JP3185573B2 (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 分光光度計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08136344A true JPH08136344A (ja) | 1996-05-31 |
JP3185573B2 JP3185573B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=17914305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30288794A Expired - Lifetime JP3185573B2 (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 分光光度計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3185573B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7072037B2 (en) | 2003-07-02 | 2006-07-04 | Shimadzu Corporation | Double monochromatic spectroscopic device |
JP2007064809A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Hiroshima Univ | 和周波発生分光装置及び和周波発生分光法 |
-
1994
- 1994-11-10 JP JP30288794A patent/JP3185573B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7072037B2 (en) | 2003-07-02 | 2006-07-04 | Shimadzu Corporation | Double monochromatic spectroscopic device |
JP2007064809A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Hiroshima Univ | 和周波発生分光装置及び和周波発生分光法 |
JP4719879B2 (ja) * | 2005-08-31 | 2011-07-06 | 国立大学法人広島大学 | 和周波発生分光装置及び和周波発生分光法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3185573B2 (ja) | 2001-07-11 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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