JPH08152406A

JPH08152406A - 蛍光分析装置

Info

Publication number: JPH08152406A
Application number: JP29518594A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Aki; 年信安芸; Akimasa Meka; 章正目賀; Akinori Kiyofuji; 章典清藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】フィルターや集光レンズを必要とせず、ラン
プの発光に対する励起効率を向上させた測定装置を提供
する。【構成】試料が導入される試料室と、該試料室内の試
料を励起する励起光源と、励起試料から放出される蛍光
を検出する検出部とからなる蛍光分析装置であって、励
起光源として誘電体バリヤ放電ランプを使用し、且つ該
励起光源が試料室の壁の一部または全部として構成され
たことを特徴とする蛍光分析装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体または液体試料中
の蛍光励起成分の濃度を定量する蛍光分析装置に関す
る。さらに詳しくは本発明は大気や排気・排水中に含ま
れるＳＯ２，ＮＯ，ＮＯｘなどの濃度を測定するために
利用される蛍光分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光測定装置の原理は、先ず試料に励起
光を照射し、試料に含まれる目的成分（被励起物質）か
ら放出される蛍光量を測定することにより、試料中の目
的成分の濃度を定量するというものである。したがっ
て、その装置の構成は、図４に示すように、励起光源(6
1)、励起光を単波長に選択するための光源側フィルター
(62)、試料が導入される試料室(63)、励起された試料か
ら放出される蛍光を検出するための検出器（ＰＭＴ：フ
ォトマルチチューブ：光電子増倍管）(64)、および測定
データから目的成分の濃度を演算する演算部（図示せ
ず）からなっている。なお、(65)は検出側フィルター、
(66)は試料入口、(67)は試料出口である。

【０００３】励起光源としては、目的成分を十分に励起
するため、高エネルギー（紫外域）かつ単波長の特性を
もつランプが望ましいため、一般には紫外域でのエネル
ギーを持つＸｅ（キセノン）ランプがよく用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｘｅラ
ンプも波長域に幅があり、測定の励起光として用いるに
は単波長にするためのフィルターが構成上必要であり、
またフィルターは紫外域が対象のため材料も限定され、
高価であった。またＸｅランプに限らず、通常、光源と
して用いられるランプは点発光であり、光が広がりつつ
放射されるため、実際に試料の励起に用いられるのはそ
の一部で効率が悪く、時には集光レンズも設けられ、フ
ィルターや集光レンズの配置の都合上、光源から試料室
までの光路長が長くなり、光が減衰してランプの発光に
対する励起の効率が悪かった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述のような問題点を解
消するため、本発明にかかる蛍光分析装置は、試料が導
入される試料室と、該試料室内の試料を励起する励起光
源と、励起試料から放出される蛍光を検出する検出部と
からなる蛍光分析装置であって、励起光源として狭波長
域・面発光の誘電体バリヤ放電ランプを使用し、且つ該
ランプが試料室の壁の一部または全部を構成する。

【０００６】本発明において、励起光源として用いられ
る誘電体バリヤ放電ランプは、対向する２つの壁（誘電
体）の間を密閉してその密閉空間に放電ガスを充填し、
且つ両壁にそれぞれ電極を設けて基本的に構成され、両
電極間に交流の高電圧を印加することによって両壁又は
一方の壁から高輝度・狭波長域の光、つまり励起光を発
生させるものであり、具体的な構成は実施例で詳述す
る。

【０００７】別に試料室の壁の一部または全部を光透過
性材料で構成し、且つ前記誘電対バリヤ放電ランプを、
該光透過性材料の部分に近接して配置した構成とするこ
ともできる。

【０００８】

【作用】本発明によれば、試料室の壁面自体が面発光す
るため、試料中の目的成分が有効に励起され、蛍光を強
く放出し、それによって測定値がより正確で且つその存
在量が微量の場合にも定量が可能となる。また、誘電体
バリヤ放電ランプを試料室に兼用しているので構成が簡
単になると共にランプが高輝度・狭波長域の光を発する
のでフィルターをも省略できる。

【０００９】次に、試料室の壁の一部または全部が、誘
電体バリヤ放電ランプで構成されるのではなく、光透過
性材料で構成され、この光透過性材料に近接して該ラン
プを配置しても、ランプの狭波長域・面発光により効率
の良い励起が可能になると共にフィルターを省略でき
る。また試料中の様々な成分で試料室内壁が汚染された
ときには、試料室（例えばガラス管など）を交換するだ
けで良く、汚染による光量減衰を簡便に解決できるとい
う利点がある。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいてこの発明を詳述する。
なお、これによってこの発明が限定されるものではな
い。まず、本発明で励起光源として利用する誘電体バリ
ヤ放電ランプの発光原理について触れておく。図１は誘
電体バリヤ放電ランプの基本的な構成を示した図であ
る。同図において、（１）および（２）は電極で、特に
光が放射される側の電極は光放射をさまたげないよう
に、例えば網状や柵状、螺旋状、透明（電極）などの光
透過が可能な構造をとる。（３）および（４）は誘電体
で、通常は紫外域の放射光が透過するよう石英ガラス等
で構成され、内部にキセノンガスのごとき放電ガス
（５）が充填され密封されている。電極（１）、（２）
に電源（６）から交流の高電圧を印加すると、誘電体
（３）、（４）の間で放電プラズマ（誘電体バリヤ放
電）が発生する。この放電プラズマにより、放電ガスの
原子が励起されて瞬間的にエキシマ状態になる。このエ
キシマ状態から元の状態（基底状態）に戻る時に、その
エキシマ特有のスペクトルを発光（エキシマ発光）す
る。発光波長は、短波長に近い狭波長域のものであり、
充填する放電ガスの種類によって設定することができ
る。誘電体バリヤ放電ランプの構成に関する技術として
は、特開平２−１５８０４９号公報などが挙げられる。

【００１１】さて、図２において蛍光分析装置（11）
は、試料室（12）を兼用する励起光源（13）と、検出器
（14）とから主としてなる。励起光源（13）は、通常誘
電体バリヤ放電ランプと称されるランプの構成を備え、
石英ガラス製円筒内壁（15）と、同心の石英ガラス製円
筒外壁（16) と、両壁の間を密閉し、放電ガス（例えば
キセノンガス）を充填してなる放電ガス層部（17）と
で、試料室（12）（の大部分）を構成している。そして
内壁（15）の内側には金属網電極（アルミ蒸着電極）
（18）を、外壁（16）の外側には金属電極（アルミ蒸着
電極）（19）をそれぞれ形成し、両電極間に電源（20）
により交流の高電圧（例えば１０Ｋボルト）を印加する
ことにより、２つの誘電体（石英ガラス）の間で上述の
ごとく放電プラズマ（誘電体バリヤ放電）を発生させる
ことができ、それによって狭波長域の励起光を発光させ
内壁（15）を介して試料に照射できる。

【００１２】次に検出器（14）は、試料室（12）のガス
出口側にレンズ（25）と、検出側フィルタ（主として３
００〜４００ｎｍのバンド幅）（26）と、光電子増倍管
（ＰＭＴ）（27）（ＡＰＤ，フォトダイオードでも測定
可能）を備えている。なお（28）（29）はＯリングであ
る。かくして蛍光分析装置（11）は、試料のガスを導入
口（22）から導入すると、試料室（12）を軸方向に移動
して導出口（23）から吐出される。ここで上述のごとき
励起光源（13）に放電プラズマ（誘電体バリア放電）が
発生すると、ガスに短波長の励起光が照射され、それに
よって蛍光が発生する。

【００１３】この蛍光は、導出口（23）からレンズ（2
5）、フィルタ（26）を介して光電子増倍管（27）によ
り検出され、試料ガス濃度が測定される。かくして、励
起光のフィルタが省略でき、しかも励起光源（13）を試
料室（12）の胴部と兼ねることができるので、装置全体
が簡略化されコストを低減できる。また試料成分全体に
励起光が照射されるため、多量の蛍光が検出でき蛍光感
度が向上する。

【００１４】以上の実施例とは異なり、図３のごとく試
料室（32）の周囲にもう１つの外試料室（50）を形成
し、それぞれの試料室（32）（50）に検出器（34）（5
5）を対応させれば、２つの試料ガス濃度の同時測定や
試料ガス濃度測定のゼロ点補正が可能となる。すなわ
ち、外壁（36）の電極を内壁（35）のそれと同様金属網
電極（39）とし、内壁（35）から試料室（32）内だけで
はなく、外壁（36) から外試料室（50）内へも励起光を
照射するようにし、例えばゼロガスと試料ガスをいずれ
かの試料室内に、例えば図３のごとく前者を外試料室
（50）内へ、後者を試料室（32）内にそれぞれ導入して
もよい。

【００１５】また、図２、３の実施例について、各試料
室の導入口側でも検出器を設置すれば蛍光測定可能であ
る。この際両方の検出出力を加算すれば検出感度の向上
が図れる。また導入口側に蛍光波長のみを反射する物質
（誘電体多層膜）を配置することにより、導出口での検
出蛍光量が増し、感度の向上が期待できる。さらに、誘
電体バリヤ放電ランプの光量モニタ（例えば試料室に窓
を設けて光量を検知）を設けて光量の減衰に対して測定
値を補正すれば、精度を向上できる。

【００１６】更に、図３の試料室（32）を、図２のごと
く内側のみへ励起光を照射できる誘電体バリヤ放電ラン
プ（試料室）に置き換え、かつ外試料室（50）をも同様
内側のみへ励起光を照射できる誘電体バリヤ放電ランプ
に置き換えることもできる。なお、本発明に係る蛍光分
析装置で分析可能な試料としては、以上の図２、３のご
とく導入・出状態（フローセル形）の試料ガスだけでは
なく充填状態（充填セル形）のそれも含まれ、更に試料
ガスだけではなく試料液の利用も可能である。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、試料室の壁面自体が面発光するた
め、試料中の目的成分が有効に励起され、それによって
測定値がより正確で且つその存在量が微量の場合にも定
量が可能となる。また、誘電体バリヤ放電ランプを試料
室に兼用しているので構成が簡単になると共にランプが
高輝度・狭波長域の光を発するのでフィルターをも省略
できる。

【００１８】そして、誘電体バリヤ放電ランプを筒形
状とし、その形状を利用してそのランプ自体を試料室と
して兼用すれば、更に試料への励起光の効率の良い照射
が可能になると共に装置の構成が簡単になる。次に、試料室の壁の一部または全部が、光透過性材料
で構成され、この光透過性材料に近接して該ランプを配
置しても、ランプの狭波長域・面発光により効率の良い
励起が可能になると共にフィルターを省略できる。また
試料中の様々な成分で試料室内壁が汚染されたときに
は、試料室を交換するだけで良く、汚染による光量減衰
を簡便に解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明で励起光源として用いる誘電体バリヤ
放電ランプの発光原理説明図である。

【図２】この発明の一実施例を示す要部断面図である。

【図３】他の実施例を示す図２相当図である。

【図４】従来例を示す基本構成説明図である。

【符号の説明】

１１蛍光分析装置１２試料室１３励起光源１４検出器１５内壁１６外壁１７放電ガス層部１８金属網電極１９金属電極２２導入口２３導出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料が導入される試料室と、該試料室内
の試料を励起する励起光源と、励起試料から放出される
蛍光を検出する検出部とからなる蛍光分析装置であっ
て、励起光源が誘電体バリヤ放電ランプであり、そのラ
ンプが試料室の壁の一部または全部を構成したことを特
徴とする蛍光分析装置。
【請求項２】試料が導入される試料室と、該試料室内
の試料を励起する励起光源と、励起試料から放出される
蛍光を検出する検出部とからなる蛍光分析装置であっ
て、励起光源が誘電体バリヤ放電ランプであり、且つ試
料室の壁の一部または全部が光透過性材料で構成され、
且つ前記誘電体バリヤ放電ランプが、該光透過性材料の
部分に近接して配置されたことを特徴とする蛍光分析装
置。