JPH09184759A - 赤外分光光度計 - Google Patents

赤外分光光度計

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JPH09184759A
JPH09184759A JP35336395A JP35336395A JPH09184759A JP H09184759 A JPH09184759 A JP H09184759A JP 35336395 A JP35336395 A JP 35336395A JP 35336395 A JP35336395 A JP 35336395A JP H09184759 A JPH09184759 A JP H09184759A
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JP
Japan
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ceramic heater
pulse width
voltage
power
light source
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Pending
Application number
JP35336395A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Wachi
忠志 和知
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でありながら電源電圧の変動の影
響を排除し、光源の温度を一定にして高感度且つ高精度
の測定を行なえるようにする。 【解決手段】 セラミックヒータ11に印加される電圧
V及びセラミックヒータ11に流れる電流Aを測定し、
それらに基づいてセラミックヒータ11に供給される電
力Wを算出する。そして、算出電力Wが所定値W0とな
るように、FETスイッチ12〜15に与えるパルスの
幅を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は赤外分光光度計に関
し、特に、測定用赤外線を生成するための光源に関す
る。
【0002】
【従来の技術】フーリエ変換赤外分光光度計等の赤外分
光測定に使用される光源としては、安定して大きな光量
が得られることが望ましい。セラミックヒータは、ネル
ンストランプ等の他の熱放射体と比較して大きな光量が
得られるため、赤外分光光度計用光源としてよく用いら
れている。
【0003】セラミックヒータは、セラミック製の板状
部材(パネル)に電流を流すことにより加熱し、赤外線
を放出するものであるが、パネルに電流が流れている
際、内部では電子が電流とは反対方向に移動し、イオン
が電流方向に移動するという現象(マイグレーション)
が生じている。従って、パネルに一方向のみに電流を流
し続けると、マイグレーションによりイオンが陰極側に
集積し、絶縁破壊を生じてセラミックヒータの寿命が短
くなるため、セラミックヒータでは必ず電流の方向を反
転させる必要がある。
【0004】従来の赤外分光光度計の光源部の構成を図
5に示す。光源部はセラミックヒータ11、その駆動回
路、温度計17及び制御部(CTRL)18で構成され、セ
ラミックヒータ駆動回路は4個のFETスイッチ12〜
15と、これらFETスイッチ12〜15のゲートにO
N/OFFスイッチパルスを印加するパルス生成器16
とから成る。パルス生成器16は図3(a)及び(b)
に示すようなタイミングで4個のFETスイッチ12〜
15をON又はOFFさせる。すなわち、或る時点では
セラミックヒータ駆動回路の一方の対角線方向の2個の
FETスイッチ12、15をON、他の対角線方向の2
個のFETスイッチ13、14をOFFとし、次の時点
ではそれらのON/OFFを逆にする。各FETスイッ
チ12〜15のON/OFF状態とセラミックヒータ1
1に流れる電流の方向を図3(c)に示す。これによ
り、セラミックヒータ11には図3(d)に示すような
交流電圧が印加され、電力が供給される。
【0005】セラミックヒータ11の温度は放射温度計
17により測定され、制御部18は測定した温度が所定
の温度となるようにパルス幅を決定する。制御部18か
らのパルス幅信号はパルス生成器16に与えられ、パル
ス生成器16は指示された幅のパルスを図3(a)及び
(b)に示すタイミングで4個のFETスイッチ12〜
15のゲートに与える。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図5に示すセラミック
ヒータ駆動回路では、2個のFETスイッチ12、15
(又は13、14)がONしている間は電源電圧Vcが
そのままセラミックヒータ11に印加される。ところ
が、従来の赤外分光光度計では、セラミックヒータ駆動
回路の電源として、図6に示すように、商用交流電源を
ブリッジダイオード19で整流し、コンデンサ20で平
滑化しただけの比較的単純な回路を用いている。このよ
うな回路では、元の交流の脈動を完全に除去することは
難しく、また、商用交流電源は±10%の電圧変動を見
込まねばならない。セラミックヒータ11では電圧の変
動は直ちに温度変動に結びつき、光源の温度変動は赤外
分光光度計の検出器において受光量の変化として検出さ
れる。赤外分光光度計では0.数秒から1秒という短い
時間で測定を行なうことが多いため、このような商用電
源の50Hz又は60Hzの電源電圧の変動も、測定結
果のS/N比を低下させる要因の一つとなっている。
【0007】このような電源電圧の変動を完全に除去す
るためには高精度の定電圧装置を使用する必要がある
が、赤外分光光度計全体の製造コストを考慮すると、高
精度の定電圧装置を採用することは難しい。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、簡単な構成でありながら電源電
圧の変動の影響を排除し、光源の温度を一定にして高感
度且つ高精度の測定を行なうことのできる赤外分光光度
計を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、赤外光源としてセラミックヒー
タを使用し、商用電源を直流化した後、スイッチトラン
ジスタにより該直流を交流化してセラミックヒータに供
給する赤外分光光度計において、 a)セラミックヒータに印加される電圧を測定する電圧測
定手段と、 b)セラミックヒータに流れる電流を測定する電流測定手
段と、 c)測定された上記電圧及び電流に基づき、セラミックヒ
ータに供給される電力を算出し、算出電力が所定値とな
るようにパルス幅を設定する電力制御手段と、 d)電力制御手段からの信号に応じたパルス幅のON/O
FFパルスをスイッチトランジスタに与えるパルス生成
手段と、 を備えることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】電圧測定手段と電流測定手段によ
り測定された値より、セラミックヒータに実際に与えら
れている電力値を算出することができる。電力制御手段
は、算出した電力が所定の値となるようにパルス幅を設
定する。例えば、算出電力値が所定値よりも低い場合は
パルス幅を大きくし、逆の場合はパルス幅を小さくす
る。パルス生成手段は、電力制御手段から与えられる信
号に基づき、対応する幅のパルスをスイッチトランジス
タに与える。これにより、電圧の変動がパルス幅の変化
により補償され、セラミックヒータに与えられる電力は
所定値に向かうように補正される。セラミックヒータの
温度はほぼ与えられる電力に対応するため、上記のよう
な制御により、セラミックヒータの温度が一定となるよ
うに制御することができる。なお、このように本発明は
電源電圧の変動の補償を対象とするため、パルス生成手
段が生成するパルスの生成速度(周波数)は、電源電圧
の周波数(50Hz又は60Hz)の10倍以上である
ことが望ましい。
【0010】
【発明の効果】本発明に係る赤外分光光度計では、電源
電圧の変動に起因するセラミックヒータの温度の高速且
つ小さな変動を検出し、それを補償するようにセラミッ
クヒータの加熱を制御する。これにより光源の赤外線発
光量は高い精度で常に一定の値に保持されるため、高価
な定電圧装置を用いることなく、S/N比の高い、高感
度且つ高精度の赤外分光測定を行なうことができるよう
になる。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例である赤外分光光度計の光
源部の構成を図1に示す。本実施例の光源部は従来のも
のと同様、光源としてセラミックヒータ11を使用し、
4個のFETスイッチ12〜15とパルス生成器16か
ら成るセラミックヒータ駆動回路を用いる。しかし、本
実施例の赤外分光光度計の光源部では従来のように光源
の温度を測定する放射温度計等は備えておらず、セラミ
ックヒータ11を流れる電流を測定する電流計(A)2
2(記号21は電流測定用の抵抗である)と、セラミッ
クヒータ11に印加される電圧を測定する電圧計(V)
23を備えている。電流計22及び電圧計23には測定
結果を電気信号で出力可能なタイプのものを使用し、そ
の信号出力を制御部(CTRL)24に送るようにする。
【0012】制御部24はCPU、ROM、RAM等を
備えたマイクロコンピュータで構成され、ROMに格納
されたプログラムに従い、本赤外分光光度計の光源に関
する各種の制御を行なう。そのような制御の一部であ
る、電源電圧の変動を補償して赤外線発光量の安定化を
行なうための処理のフローチャートを図4に示す。
【0013】この処理ではまず、電流計22及び電圧計
23より各測定信号A(t)、V(t)を入力し(ステップS
1)、それらの値を基に現時点でセラミックヒータ11
に投入されている電力W(t)=A(t)×V(t)を計算する
(S2)。そして、その算出値W(t)を目標の範囲W0±
αと比較する(S3)。現在の電力値が目標範囲内にあ
る(W0−α≦W(t)≦W0+α)場合は、本ルーチンは
何の処理も行なうことなく終了する。現在の電力値が目
標範囲よりも低い(W(t)<W0−α)場合は、パルスの
幅を現在の値よりも1単位Δtだけ大きくするように、
パルス生成器16に指令信号を出力する(S4)。これ
により、図3(a)及び(b)に示すように、現在N・
Δtとなっているパルス幅が(N+1)・Δtとなり、
固定したパルス周期2・M・Δt内でセラミックヒータ1
1に電流が流れる期間が僅かに増加する。すなわち、セ
ラミックヒータ11への投入電力が増加され、目標範囲
内に入る方向に補正される。一方、現在の電力値が目標
範囲よりも高い(W(t)>W0+α)場合は、パルスの幅
を現在よりも1単位Δtだけ小さくするように、パルス
生成器16に指令信号を出力する(S5)。これによ
り、セラミックヒータ11に与えられる電力は減少し、
同じく目標範囲内に入る方向に補正される。
【0014】このような電力補正処理を、図3に示すパ
ルス周期2・M・Δt毎に繰り返す。そして、図2に示す
ように、このパルス周期2・M・Δtを商用交流電源の電
圧変動26の周期Tに比べて十分小さくしておく(例え
ば1msec)ことにより、セラミックヒータ駆動回路の電
源電圧Vcの変動27を補償して、セラミックヒータ1
1への投入電力を一定にすることができる。
【0015】なお、上記例ではパルス幅をΔtの1単位
づつ増減させるものとしたが、検出した電力値に応じて
増減量を決定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である赤外分光光度計の光
源部の回路図。
【図2】 商用交流電源の電圧波形及びそれを直流化し
たセラミックヒータ駆動回路用電源電圧の波形を示すグ
ラフ。
【図3】 FETスイッチのゲートパルス波形図
(a)、(b)、スイッチ状態表(c)及びセラミック
ヒータに与えられる電圧の波形図(d)。
【図4】 光源部の制御部が実行する、電源電圧の変動
を補償して赤外線発光量の安定化を行なうための処理の
フローチャート。
【図5】 従来の赤外分光光度計の光源部の回路図。
【図6】 セラミックヒータ駆動回路用直流電源の回路
図。
【符号の説明】
11…セラミックヒータ 12、13、14、15…FETスイッチ 16…パルス生成器 17…放射温度計 18…制御部 22…電流計 23…電圧計 24…制御部 26…商用交流電源の電圧 27…セラミックヒータ駆動回路の電源電圧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外光源としてセラミックヒータを使用
    し、商用電源を直流化した後、スイッチトランジスタに
    より該直流を交流化してセラミックヒータに供給する赤
    外分光光度計において、 a)セラミックヒータに印加される電圧を測定する電圧測
    定手段と、 b)セラミックヒータに流れる電流を測定する電流測定手
    段と、 c)測定された上記電圧及び電流に基づきセラミックヒー
    タに供給される電力を算出し、算出電力が所定値となる
    ようにパルス幅を設定する電力制御手段と、 d)電力制御手段からの信号に応じたパルス幅のON/O
    FFパルスをスイッチトランジスタに与えるパルス生成
    手段と、 を備えることを特徴とする赤外分光光度計。
JP35336395A 1995-12-28 1995-12-28 赤外分光光度計 Pending JPH09184759A (ja)

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