JPH09152375A - 分光光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源切替用の半透鏡を透過する際に生じる測
定光の光軸のズレに起因する測定データの誤差を正しく
補正する分光光度計を提供する。 【解決手段】 既知の輝線ピークを有する光源又は既知
の吸収線を有する試料を用いて、該光源又は該試料の輝
線ピーク又は吸収線のＰＤＡ検出器２０上における検出
位置を、半透鏡２２が光路上に存在する場合及び存在し
ない場合のそれぞれについて測定し、両者間の検出位置
の差に基づいて補正値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトダイオード
アレイ検出器（以下、「ＰＤＡ検出器」とする）を有す
るポリクロメータを備える分光光度計であって、光源を
切り替えるために半透鏡を用いるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】分光光度計による試料の分析において
は、光源から発せられた測定光を試料に照射し、試料を
透過した光あるいは試料の表面で反射した光のスペクト
ルを調べることにより試料の特定が行なわれる。図２に
試料の吸光スペクトル分析に用いられる分光光度計の一
例を示す。この図において、重水素ランプ１１は主とし
て紫外領域にわたる連続スペクトルを有する光（以下、
「紫外光」とする）を供給するためのものであり、ハロ
ゲンランプ１２は主として赤外領域及び可視領域にわた
る連続スペクトルを有する光（以下、「可視光」とす
る）を供給するためのものである。紫外光の光軸と可視
光の光軸の交点に半透鏡１３が斜めに配置されており、
重水素ランプ１１からの光の一部は半透鏡１３を通過し
て照射レンズ１４へと向かう一方、ハロゲンランプ１２
からの光の一部も半透鏡１３の鏡面１３ａにより反射さ
れて照射レンズ１４へと向かうようになっている。照射
レンズ１４を通過した光は試料セル１５及び集光レンズ
１６を通過した後、ポリクロメータ１７の内部へ入る。
ポリクロメータ１７の内部において光は、スリット１８
を通過した後、回折格子１９によりスペクトルに展開さ
れ、各波長の強度がＰＤＡ検出器２０により検出され
る。

【０００３】スペクトルに展開された光をＰＤＡ検出器
により検出する場合、一つの波長の光は受光面の一つの
素子位置においてのみ検出されることが必要である。通
常は、分光素子とＰＤＡ検出器との位置関係を固定して
おくことにより、分光素子により分散された各波長の光
は常に所定の受光素子に到達する。ところが、分光素子
として回折格子を用いた場合、所定の角度で検出される
１次回折光以外に、異なる角度で検出される高次回折光
が生成される。これにより、長波長の高次回折光が、本
来短波長を受けるべき受光素子に到達し、正しい測定が
できなくなる。例えば、一部の可視光の高次回折光は紫
外領域にまで入り込み、紫外領域のスペクトルの測定を
妨げる。そこで、図２のように、紫外光用の光源と可視
光用の光源とを別個に設け、必要に応じて各光源を点灯
／消灯させる、といった方法が取られる。これによれ
ば、両光源ともに点灯して可視光から紫外光までの幅広
い領域におけるスペクトルを一度に測定できるだけでな
く、片方のみ点灯して可視領域のみ若しくは紫外領域の
みのスペクトルを測定することも可能になる。

【０００４】しかし、単にランプを点灯／消灯する方法
では、例えば重水素ランプの場合は５〜１０秒程度の時
間がかかってしまうため、１０回／秒程度の高速走査が
可能なＰＤＡ検出器の性能を十分活かした高速測定がで
きない。この問題を解決する方法の一つとして、図３に
示すような、全反射鏡２１、半透鏡２２及び開口２３を
有する円盤２４を半透鏡１３の代わりに配し（図４参
照）、モータ２５で回転させ、可視光のみを用いる場合
は全反射鏡２１を、可視光及び紫外光の混合光を用いる
場合は半透鏡２２を、紫外光のみを用いる場合は開口２
３を、それぞれ光路上に配する方法が考えられた。この
方法により、光源の切替を、ランプの点灯／消灯による
方法に比べてより高速で行なうことが可能になった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記方法では、可視光
と紫外光の混合光を発生させるために半透鏡２２を用い
ている。半透鏡２２は、空気の屈折率とは異なる屈折率
を有する透明平板からなるが、上記方法では半透鏡２２
が光路に挿入されたときこの透明平板が光軸に対して斜
めに位置するため、光がこれを透過する際、透過前後で
光軸にズレが生じる。その結果、ＰＤＡ検出器２０が検
出するスペクトルにもズレが生じる。一方、開口２３を
光路上に配して紫外光のみを測定光として用いる場合
は、光軸のズレは起こらない。このように、半透鏡を用
いて得られたデータとその他の態様で得られたデータと
の整合性が失われると、正しい測定ができなくなる。本
発明はこのような課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、半透鏡を透過する際に
生じる測定光の光軸のズレに起因する測定データの誤差
を補正して正しいデータを出力することのできる分光光
度計を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る分光光度計は、 a)ＰＤＡ検出器を有するポリクロメータと、 b)半透鏡を光路上に置き又は光路から除去することによ
り光源を切り替える光源切替手段と、を有する分光光度
計であって、 c)半透鏡が光路上に存在する場合と存在しない場合との
間に生じる、光源又は既知試料の特性波長のＰＤＡ検出
器上における検出位置の変化に基づいて、補正値を作成
する補正値作成手段と、 d)該補正値に基づいて測定データを補正するデータ補正
手段と、を備えることを特徴とする。

【０００７】なお、上記において光源の特性波長とは、
該光源の発する光のスペクトルが有する輝線ピークの波
長のことであり、既知試料の特性波長とは、該試料を透
過した光又は該試料の表面で反射された光のスペクトル
が有する吸収線の波長のことである。

【０００８】

【発明の実施の形態及び発明の効果】補正値作成手段及
びデータ補正手段をＰＤＡ検出器に接続し、それら手段
がＰＤＡ検出器の出力電気信号を読み取ることができる
ようにする。一方、補正値作成手段及びデータ補正手段
を光源切替手段にも接続し、それら手段が、半透鏡が光
路上に存在するか否かを検知できるようにする。試料の
分析に先立って、まず特性波長が既知の光源又は試料を
用いて、補正値作成手段により、半透鏡が光路上に存在
する場合及び存在しない場合のそれぞれについて該光源
又は該試料の特性波長のＰＤＡ検出器上における検出位
置を測定し、２つの場合の間に生じる該検出位置の差を
調べ、この差に基づいて補正値を求める。一方、試料の
分析時には、データ補正手段が、半透鏡が光路上に存在
するときに得られる測定データを上記補正値を用いて適
宜補正する。本発明によれば、半透鏡を透過する際に生
じる測定光の光軸のズレに起因する測定データの誤差
を、例えばコンピュータ・プログラムの変更程度で補正
できるようになる。また、本発明を、半透鏡を挿入若し
くは除去することにより高速で光源を切り替える構成の
分光光度計にも応用することにより、従来よりも高速で
精度の高いスペクトル測定を行なうことが可能になる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明に係る分光光度計の一実施例の
概略構成図である。本実施例の分光光度計の基本的な構
成及び作用は図２の装置と同様であるが、全反射鏡２
１、半透鏡２２及び開口２３を有する円盤２４（図３参
照）及びモータ２５により光源の切替を行うところは図
２の装置の構成と異なる。更に本実施例では、コンピュ
ータ等からなる制御装置３０がＰＤＡ検出器２０及びモ
ータ２５に接続されている。制御装置３０は分析の目的
に応じたモータ制御信号をモータ２５に送り、該信号に
従ってモータ２５は全反射鏡２１、半透鏡２２又は開口
２３が光路上に配されるように円盤２４を回転させる。
一方、制御装置３０はＰＤＡ検出器２０の出力電気信号
を入力して、光を受けた各素子における光の強度を検知
する。

【００１０】試料の分析に先立って、ランプやレンズ等
の光学系部品の位置を調整し固定する作業が行なわれる
が、この際、半透鏡２２を光路上に配した状態で重水素
ランプ１１及びハロゲンランプ１２の光軸が一致するよ
うにしておく。このようにした場合、全反射鏡２１若し
くは半透鏡２２により反射された可視光の光軸と半透鏡
２２を透過した紫外光の光軸は一致するが、開口２３を
配したときの紫外光の光軸は上記反射光（及び透過光）
の光軸からずれる。このことを考慮して、以下に述べる
手順で補正値を作成する。

【００１１】補正値を作成する作業について述べる。ま
ず開口２３を光路上に配した状態で重水素ランプ１１の
光を照射し、ＰＤＡ検出器２０によりこの光のパワース
ペクトルを検出する。制御装置３０は重水素ランプの代
表的な２つの輝線ピーク（４８６．００ｎｍ、６５６．
１０ｎｍ）に対応するＰＤＡ検出器２０の素子位置を検
出し、該素子位置を「正常値」として記憶する。次に、
半透鏡２２を光路上に配した状態で同様の作業を行な
い、上記各ピークに対応する素子位置を検出し、これら
の素子位置を「変位値」とする。制御装置３０は、上記
各ピーク毎の正常値と変位値の差に基づいて、ＰＤＡ検
出器２０の各素子位置毎に補正値を求める。

【００１２】補正値を求める方法として最も簡単なもの
はゼロ次近似による方法で、上記２つのピークにおける
正常値と変位値との差の平均値を求め、この平均値をＰ
ＤＡ検出器の各素子位置に共通の補正値とするものであ
る。もちろん、制御装置３０が、２つのピークにおける
正常値と変位値との差を通る１次近似式を求めてこれを
記憶し、試料の分析時にはＰＤＡ検出器２０の各素子位
置毎に上記１次近似式に基づく補正を適宜行なうように
してもよい。また、分析に先立って、重水素ランプ１１
の代わりに、３つ以上のピークを有する光を発する別の
光源を用いて、先と同様に各ピーク毎に正常値と変位値
の差を調べれば、より高次の補正式あるいは補正値テー
ブルを作成することも可能である。この場合、例えば６
つ程度のピークを有する光を発する低圧水銀ランプが好
適に利用できる。なお、以上のように輝線ピークのズレ
を用いる方法の代わりに、既知の吸光スペクトルを有す
る標準試料を、半透鏡２２が光路上に存在する場合及び
存在しない場合について測定し、２つの場合の間に生じ
る吸収線のズレを調べ、このズレに基づいて補正値を求
めるようにしてもよい。

【００１３】上に述べた補正値作成作業においては、開
口２３が光路上に配されているときに得られる素子位置
データを「正常値」としているため、全反射鏡２１又は
半透鏡２２が配されているときに得られる素子位置デー
タは「変位値」となる。実際に試料を分析する際には、
上記「変位値」のみ補正すればよい。

【００１４】試料の分析においては、制御装置３０は、
ＰＤＡ検出器２０の出力電気信号を受けると同時に、先
にモータ２５に送ったモータ制御信号を参照することに
より円盤２４の状態を検知する。もし上記電気信号の検
出時に光路上に開口２３が配されていたなら、制御装置
３０は素子位置データの補正を行なわない。それ以外の
場合には、制御装置３０は該電気信号に基づく素子位置
データを所定の補正値を用いて補正する。

【００１５】制御装置３０により補正された素子位置デ
ータは更に波長に変換される。この変換は、分光光度計
が有する従来のデータ処理手段により行なってもよい
が、制御装置３０がこれを行なうようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る分光光度計の一実施例の概略構
成図。

【図２】 従来の分光光度計の一例の概略構成図。

【図３】 半透鏡などの光学素子を有する円盤の平面
図。

【図４】 図３の円盤を有する光源切替手段の概略構成
図。

【符号の説明】 １１…重水素ランプ １２…ハロゲンランプ １３…半透鏡 １４…照射レンズ １５…試料セル １６…集光レンズ １８…スリット １９…回折格子 ２０…フォトダイオードアレイ検出器（ＰＤＡ検出器） ２１…全反射鏡 ２２…半透鏡 ２３…開口 ２４…円盤 ２５…モータ ３０…制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 a)フォトダイオードアレイ検出器を有す
   るポリクロメータと、 b)半透鏡を光路上に置き又は光路から除去することによ
   り光源を切り替える光源切替手段と、を有する分光光度
   計であって、 c)半透鏡が光路上に存在する場合と存在しない場合との
   間に生じる、光源又は既知試料の特性波長のフォトダイ
   オードアレイ検出器上における検出位置の変化に基づい
   て、補正値を作成する補正値作成手段と、 d)該補正値に基づいて測定データを補正するデータ補正
   手段と、を備える分光光度計。