JPH09318535A - レーザー誘起光熱変位分光法による溶液の光吸収スペクトル測定法 - Google Patents
レーザー誘起光熱変位分光法による溶液の光吸収スペクトル測定法Info
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- JPH09318535A JPH09318535A JP8137812A JP13781296A JPH09318535A JP H09318535 A JPH09318535 A JP H09318535A JP 8137812 A JP8137812 A JP 8137812A JP 13781296 A JP13781296 A JP 13781296A JP H09318535 A JPH09318535 A JP H09318535A
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高放射性試料溶液などを遠隔操作によって非
接触状態で分析する際に用いられるレーザー誘起光熱変
位分光法による溶液の光吸収スペクトル測定方法に関す
るものである。特に、本発明の光吸収スペクトル測定方
法は、原理的にイオンの化学状態別に選択的に測定が可
能であり、又リアルタイムで連続的且つ自動的に測定が
可能であるために、特に原子力発電炉の使用済み核燃料
の再処理工程内溶液や高レベル放射性廃液中のウラン、
超ウラン元素、核分裂生成物、腐食生成物などをイオン
の化学状態別にインライン（遠隔操作によって非接触状
態）で定性分析又は定量分析する方法である。 【解決手段】 レーザー光パルスを試料容器内の溶液に
照射したときに、溶液に吸収された光エネルギーが熱に
変換され、その発熱過程で生じる弾性波による試料容器
壁の振動変位を、ヘテロダイン干渉法で検出することに
より、溶液の光吸収スペクトルを測定する方法。
接触状態で分析する際に用いられるレーザー誘起光熱変
位分光法による溶液の光吸収スペクトル測定方法に関す
るものである。特に、本発明の光吸収スペクトル測定方
法は、原理的にイオンの化学状態別に選択的に測定が可
能であり、又リアルタイムで連続的且つ自動的に測定が
可能であるために、特に原子力発電炉の使用済み核燃料
の再処理工程内溶液や高レベル放射性廃液中のウラン、
超ウラン元素、核分裂生成物、腐食生成物などをイオン
の化学状態別にインライン（遠隔操作によって非接触状
態）で定性分析又は定量分析する方法である。 【解決手段】 レーザー光パルスを試料容器内の溶液に
照射したときに、溶液に吸収された光エネルギーが熱に
変換され、その発熱過程で生じる弾性波による試料容器
壁の振動変位を、ヘテロダイン干渉法で検出することに
より、溶液の光吸収スペクトルを測定する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠隔操作による非
接触状態で高放射性試料溶液などの溶液の光吸収スペク
トルを測定する際に用いられるレーザー誘起光熱変位分
光法（ＬａｓｅｒＩｎｄｕｃｅｄ Ｐｈｏｔｏｔｈｅｒ
ｍａｌ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｓｐｅｃｔｒｏｓ
ｃｏｐｙ，ＬＩＰＤＳ）に関するものである。
接触状態で高放射性試料溶液などの溶液の光吸収スペク
トルを測定する際に用いられるレーザー誘起光熱変位分
光法（ＬａｓｅｒＩｎｄｕｃｅｄ Ｐｈｏｔｏｔｈｅｒ
ｍａｌ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｓｐｅｃｔｒｏｓ
ｃｏｐｙ，ＬＩＰＤＳ）に関するものである。
【０００２】本発明の光吸収スペクトルの測定によれ
ば、原理的にイオンの化学状態及び濃度の選択的な測定
が可能であり、又リアルタイムで連続的且つ自動的にそ
の測定が可能であるために、特に原子力発電炉の使用済
み核燃料の再処理工程内溶液や高レベル放射性廃液中の
ウラン、超ウラン元素、核分裂生成物、腐食生成物など
をイオンの化学状態別にインライン（遠隔操作による非
接触状態）で定性分析又は定量分析することができる。
即ち、このイオンの化学状態及び濃度の選択的な測定に
より、放射性元素の各イオンの酸化状態（イオン価）だ
けでなく、種々のの錯体の分析も可能である。
ば、原理的にイオンの化学状態及び濃度の選択的な測定
が可能であり、又リアルタイムで連続的且つ自動的にそ
の測定が可能であるために、特に原子力発電炉の使用済
み核燃料の再処理工程内溶液や高レベル放射性廃液中の
ウラン、超ウラン元素、核分裂生成物、腐食生成物など
をイオンの化学状態別にインライン（遠隔操作による非
接触状態）で定性分析又は定量分析することができる。
即ち、このイオンの化学状態及び濃度の選択的な測定に
より、放射性元素の各イオンの酸化状態（イオン価）だ
けでなく、種々のの錯体の分析も可能である。
【０００３】
【従来の技術】従来、溶液の光吸収スペクトル測定法と
しては吸光光度分析法がある。この吸光光度分析法は、
サンプルを通過した際の光の吸収を測定し、その吸収波
長から定性分析を、また吸光度から定量分析を行う方法
である。この方法には、イオンの化学状態及び濃度の選
択的測定分析が可能である、非破壊的分析が可能であ
る、迅速な測定が可能である、及び測定操作が簡単であ
るなどの特長がある。
しては吸光光度分析法がある。この吸光光度分析法は、
サンプルを通過した際の光の吸収を測定し、その吸収波
長から定性分析を、また吸光度から定量分析を行う方法
である。この方法には、イオンの化学状態及び濃度の選
択的測定分析が可能である、非破壊的分析が可能であ
る、迅速な測定が可能である、及び測定操作が簡単であ
るなどの特長がある。
【０００４】なお、分析対象イオンの化学状態及び濃度
についての選択的測定が可能な分析方法の中で、インラ
インで適用できるものはこの吸光光度分析法だけであ
る。したがって、原子力発電炉の使用済み核燃料の再処
理工程内等において、核燃料の軽量管理、施設の工程管
理を目的としたウランやプルトニウムの分析、更にネプ
ツニウムなどの超ウラン元素の状態の把握、その挙動の
制御を目的として、この吸光光度分析法によるインライ
ン分析技術の開発が行われており、ウランの分析ではそ
れを使用した実例も存在する。
についての選択的測定が可能な分析方法の中で、インラ
インで適用できるものはこの吸光光度分析法だけであ
る。したがって、原子力発電炉の使用済み核燃料の再処
理工程内等において、核燃料の軽量管理、施設の工程管
理を目的としたウランやプルトニウムの分析、更にネプ
ツニウムなどの超ウラン元素の状態の把握、その挙動の
制御を目的として、この吸光光度分析法によるインライ
ン分析技術の開発が行われており、ウランの分析ではそ
れを使用した実例も存在する。
【０００５】又、この吸光光度分析法よりも高感度で溶
液中のイオンの化学状態及び濃度を測定する分析方法と
して、光音響分光法、熱レンズ分光法、光熱偏向分光法
などの光熱変換分光法が知られている。吸光光度分析法
では試料溶液と参照溶液の透過光の比をとるため、その
感度は光源の強度に依存しないが、光熱変換分析法では
吸収された光エネルギーを測定するため、得られる信号
強度は光源の強度に比例する。従って、光熱変換分光法
においては、励起光源としてレーザー光などの高輝度光
源を用いることにより、吸光光度分析法によるよりも高
い測定感度が得られる。
液中のイオンの化学状態及び濃度を測定する分析方法と
して、光音響分光法、熱レンズ分光法、光熱偏向分光法
などの光熱変換分光法が知られている。吸光光度分析法
では試料溶液と参照溶液の透過光の比をとるため、その
感度は光源の強度に依存しないが、光熱変換分析法では
吸収された光エネルギーを測定するため、得られる信号
強度は光源の強度に比例する。従って、光熱変換分光法
においては、励起光源としてレーザー光などの高輝度光
源を用いることにより、吸光光度分析法によるよりも高
い測定感度が得られる。
【０００６】上記光熱変換分光法には、試料溶液に吸収
された光エネルギーが、無放射遷移によって熱に変換さ
れる過程で生じる弾性波を圧電素子を使って検出する方
法（光音響分光法）、又光熱変換で生じる熱分布による
屈折率分布を光学的に検出する方法（熱レンズ分光法、
光熱偏向分光法）がある。しかし、いずれの方法もまだ
基礎研究の段階であり、プロセスにおける実用例はまだ
存在していない。
された光エネルギーが、無放射遷移によって熱に変換さ
れる過程で生じる弾性波を圧電素子を使って検出する方
法（光音響分光法）、又光熱変換で生じる熱分布による
屈折率分布を光学的に検出する方法（熱レンズ分光法、
光熱偏向分光法）がある。しかし、いずれの方法もまだ
基礎研究の段階であり、プロセスにおける実用例はまだ
存在していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】吸光光度分析法をイン
ライン分析に適用する場合、励起光の導入及び透過光の
検出ともに光ファイバーを用いる必要があるので、高放
射線場における光ファイバーの耐放射線性が問題にな
る。又、圧電素子を使って検出する光音響分光法では、
レーザーを用いることにより励起光導入の遠隔化はでき
るが、試料または試料容器と圧電素子とを直接接触させ
る必要がある点に問題がある。更に又、熱レンズ分光法
及び光熱偏向分光法は、遠隔操作による非接触的測定を
行う可能性がはあるが、これはまだ基礎研究の段階であ
るという問題がある。
ライン分析に適用する場合、励起光の導入及び透過光の
検出ともに光ファイバーを用いる必要があるので、高放
射線場における光ファイバーの耐放射線性が問題にな
る。又、圧電素子を使って検出する光音響分光法では、
レーザーを用いることにより励起光導入の遠隔化はでき
るが、試料または試料容器と圧電素子とを直接接触させ
る必要がある点に問題がある。更に又、熱レンズ分光法
及び光熱偏向分光法は、遠隔操作による非接触的測定を
行う可能性がはあるが、これはまだ基礎研究の段階であ
るという問題がある。
【０００８】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、高輝度の波長可変レーザーを励起光源として用い、
又高精度光干渉計測が可能なヘテロダイン干渉計を検出
系として用いることにより、励起用レーザー光及び検出
用レーザー光を空気中を通して導くことによって、溶液
の吸収スペクトルを完全に非接触状態で遠隔操作により
測定するレーザー誘起光熱変位分光法を提供するもので
ある。
は、高輝度の波長可変レーザーを励起光源として用い、
又高精度光干渉計測が可能なヘテロダイン干渉計を検出
系として用いることにより、励起用レーザー光及び検出
用レーザー光を空気中を通して導くことによって、溶液
の吸収スペクトルを完全に非接触状態で遠隔操作により
測定するレーザー誘起光熱変位分光法を提供するもので
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の光音響
分光法における接触型検出器の圧電素子に代わるものと
して、ヘテロダイン干渉法を検出手段に用いることによ
り、従来の吸光光度分析法及び光音響分光法の光吸収ス
ペクトル分析に係わる問題点を解決したレーザー誘起光
熱変位分光法に関するものである。
分光法における接触型検出器の圧電素子に代わるものと
して、ヘテロダイン干渉法を検出手段に用いることによ
り、従来の吸光光度分析法及び光音響分光法の光吸収ス
ペクトル分析に係わる問題点を解決したレーザー誘起光
熱変位分光法に関するものである。
【００１０】なお、ヘテロダイン干渉法は、干渉縞をつ
くる２つの光の間に一定の周波数偏移を与えて、時間的
に一定であった干渉縞の強度を、偏移の周波数の電気信
号に変換し、この信号の位相から、もとの干渉縞の位
相、すなわち光の位相を求める方法である。この方法
は、振動物体に全く影響を与えることがない、光を集光
することができるので局所的な計測が可能であり、外部
振動の影響を受けない、又光学的調整がほとんど不要で
あるなどの特長をもつ。
くる２つの光の間に一定の周波数偏移を与えて、時間的
に一定であった干渉縞の強度を、偏移の周波数の電気信
号に変換し、この信号の位相から、もとの干渉縞の位
相、すなわち光の位相を求める方法である。この方法
は、振動物体に全く影響を与えることがない、光を集光
することができるので局所的な計測が可能であり、外部
振動の影響を受けない、又光学的調整がほとんど不要で
あるなどの特長をもつ。
【００１１】即ち、本発明は、レーザー光パルスを試料
容器内の溶液に照射したときに、溶液に吸収された光エ
ネルギーが熱に変換され、その発熱過程で生じる弾性波
による試料容器壁の振動変位をヘテロダイン干渉法で検
出することにより溶液の光吸収スペクトルを測定して溶
液中のイオンの化学状態及び濃度を高感度で分析する方
法である。
容器内の溶液に照射したときに、溶液に吸収された光エ
ネルギーが熱に変換され、その発熱過程で生じる弾性波
による試料容器壁の振動変位をヘテロダイン干渉法で検
出することにより溶液の光吸収スペクトルを測定して溶
液中のイオンの化学状態及び濃度を高感度で分析する方
法である。
【００１２】又、本発明は、前記方法において、照射レ
ーザー装置、色素レーザー装置及びヘテロダイン干渉計
を試料容器から遠隔に配置し、この容器中の試料溶液に
照射レーザー装置からのレーザー光によって励起された
色素レーザー装置からの励起光を空気中を通して導入
し、この励起光の光エネルギーを試料溶液に吸収させて
熱に変換し、その発熱過程で生じる弾性波による試料容
器壁の振動変位をヘテロダイン干渉計の検出光及び反射
光により非接触的に且つ遠隔的に測定して試料溶液の吸
収スペクトルを得ることにより、試料溶液中のイオンの
化学状態及び濃度を分析する方法である。
ーザー装置、色素レーザー装置及びヘテロダイン干渉計
を試料容器から遠隔に配置し、この容器中の試料溶液に
照射レーザー装置からのレーザー光によって励起された
色素レーザー装置からの励起光を空気中を通して導入
し、この励起光の光エネルギーを試料溶液に吸収させて
熱に変換し、その発熱過程で生じる弾性波による試料容
器壁の振動変位をヘテロダイン干渉計の検出光及び反射
光により非接触的に且つ遠隔的に測定して試料溶液の吸
収スペクトルを得ることにより、試料溶液中のイオンの
化学状態及び濃度を分析する方法である。
【００１３】
【本発明の実施の形態】本発明を添付図に基づいて説明
する。レーザー誘起光熱変位分光法による溶液の吸収ス
ペクトルの非接触的遠隔測定法において用いられる分光
装置を図１に示した。試料セル１に測定対象試料溶液を
一定量採る。この試料溶液にＮｄ：ＹＡＧレーザー２
（ＹＡＧはイットリウム、アルミニウム及びガーネット
の結晶を示し、この結晶にネオジウムをドープしてレー
ザ媒質としたものである）で励起した色素レーザー３か
らの励起光を照射する。色素レーザーの波長はスキャン
コントローラ４によってに設定される。試料溶液中の溶
質または溶媒自身がこのレーザー光のエネルギーを吸収
し、そのエネルギーが無放射遷移過程を通して熱に変換
され、その熱によって発生する弾性波が試料セルの振動
を生じさせる。
する。レーザー誘起光熱変位分光法による溶液の吸収ス
ペクトルの非接触的遠隔測定法において用いられる分光
装置を図１に示した。試料セル１に測定対象試料溶液を
一定量採る。この試料溶液にＮｄ：ＹＡＧレーザー２
（ＹＡＧはイットリウム、アルミニウム及びガーネット
の結晶を示し、この結晶にネオジウムをドープしてレー
ザ媒質としたものである）で励起した色素レーザー３か
らの励起光を照射する。色素レーザーの波長はスキャン
コントローラ４によってに設定される。試料溶液中の溶
質または溶媒自身がこのレーザー光のエネルギーを吸収
し、そのエネルギーが無放射遷移過程を通して熱に変換
され、その熱によって発生する弾性波が試料セルの振動
を生じさせる。
【００１４】この振動によるセル壁の微小変位を、セル
側面の反射ミラー５に焦点を合わせたヘテロダイン干渉
計６の検出光、反射光により完全に非接触で測定する。
ヘテロダイン干渉計で検出される光の位相変化は、信号
処理装置７で電気信号に変換され、デジタルストレージ
オシロスコープ８に記録される。続いて、時間領域のこ
の信号はフーリエ変換によって、周波数領域の信号（Ｆ
ＦＴ）に変換される。
側面の反射ミラー５に焦点を合わせたヘテロダイン干渉
計６の検出光、反射光により完全に非接触で測定する。
ヘテロダイン干渉計で検出される光の位相変化は、信号
処理装置７で電気信号に変換され、デジタルストレージ
オシロスコープ８に記録される。続いて、時間領域のこ
の信号はフーリエ変換によって、周波数領域の信号（Ｆ
ＦＴ）に変換される。
【００１５】一方、色素レーザーからの励起光のパワー
は光の波長に対して一定ではないので、試料セル前に設
置したビームスプリッター９で分割した励起光を、パイ
ロエレクトリックディテクター（ＰＥＤ）１０でモニタ
ーし、同じくデジタルストレージオシロスコープに記録
する。ＦＦＴ信号の最大値をＰＥＤ信号で割った値を励
起光の波長に対してプロットすると、図２に示されるよ
うな試料溶液の吸収スペクトルが得られる。これら一連
の信号測定及び色素レーザーのスキャンはすべてパーソ
ナルコンピュータ１１の命令により完全に自動で測定さ
れる。
は光の波長に対して一定ではないので、試料セル前に設
置したビームスプリッター９で分割した励起光を、パイ
ロエレクトリックディテクター（ＰＥＤ）１０でモニタ
ーし、同じくデジタルストレージオシロスコープに記録
する。ＦＦＴ信号の最大値をＰＥＤ信号で割った値を励
起光の波長に対してプロットすると、図２に示されるよ
うな試料溶液の吸収スペクトルが得られる。これら一連
の信号測定及び色素レーザーのスキャンはすべてパーソ
ナルコンピュータ１１の命令により完全に自動で測定さ
れる。
【００１６】次に、０．１ＭＰｒ（ＩＩＩ）ー０．１Ｍ
ＨＣｌＯ4からなる試料溶液について、その吸収スペク
トルの測定原理をより具体的に説明する。図２の０．１
ＭＰｒ（ＩＩＩ）の吸収スペクトルの波長４４５ｎｍに
おいて、図１のヘテロダイン干渉計６及び信号処理装置
７によって測定され、デジタルストレージオシロスコー
プ８に記録された信号を図３に示す。この図３は、前記
信号がＰｒ（ＩＩＩ）が４４５ｎｍの光を吸収し、その
吸収された光エネルギーが熱に変換され、その熱により
発生した弾性波（超音波）が試料セルを振動させている
様子を表している。この振動の振幅は、Ｐｒ（ＩＩＩ）
が吸収した光エネルギーの大きさを表しているが、その
大きさをより明確に示すためにフーリエ変換を行った結
果を図４に示す。図４に示されるように、図３の振動は
主として周波数１１６ｋＨｚの振動で構成されており、
この周波数は試料セル内で超音波がセル壁に反射して往
復を繰り返す周波数に対応している。そこで、この周波
数のピークの最大値（ＦＦＴ）を光吸収スペクトルの測
定に使用する。
ＨＣｌＯ4からなる試料溶液について、その吸収スペク
トルの測定原理をより具体的に説明する。図２の０．１
ＭＰｒ（ＩＩＩ）の吸収スペクトルの波長４４５ｎｍに
おいて、図１のヘテロダイン干渉計６及び信号処理装置
７によって測定され、デジタルストレージオシロスコー
プ８に記録された信号を図３に示す。この図３は、前記
信号がＰｒ（ＩＩＩ）が４４５ｎｍの光を吸収し、その
吸収された光エネルギーが熱に変換され、その熱により
発生した弾性波（超音波）が試料セルを振動させている
様子を表している。この振動の振幅は、Ｐｒ（ＩＩＩ）
が吸収した光エネルギーの大きさを表しているが、その
大きさをより明確に示すためにフーリエ変換を行った結
果を図４に示す。図４に示されるように、図３の振動は
主として周波数１１６ｋＨｚの振動で構成されており、
この周波数は試料セル内で超音波がセル壁に反射して往
復を繰り返す周波数に対応している。そこで、この周波
数のピークの最大値（ＦＦＴ）を光吸収スペクトルの測
定に使用する。
【００１７】一方、ある一つの色素に対する色素レーザ
ーの出力はその波長に対して一定とはならない。そこ
で、吸収スペクトルの測定に際しては、得られる信号
（ＦＦＴ）をそのまま波長に対してプロットしても正確
なスペクトルが得れれないので、各波長におけるレーザ
ーの出力を図１のバイロエレクトリックディテクター
（ＰＥＤ）１０でモニターしてＦＦＴ／ＰＥＤの値を図
２の縦軸とすると一定の出力の励起光に対する吸収スペ
クトルが得られることになる。
ーの出力はその波長に対して一定とはならない。そこ
で、吸収スペクトルの測定に際しては、得られる信号
（ＦＦＴ）をそのまま波長に対してプロットしても正確
なスペクトルが得れれないので、各波長におけるレーザ
ーの出力を図１のバイロエレクトリックディテクター
（ＰＥＤ）１０でモニターしてＦＦＴ／ＰＥＤの値を図
２の縦軸とすると一定の出力の励起光に対する吸収スペ
クトルが得られることになる。
【００１８】前記Ｐｒ（ＩＩＩ）のような金属イオン
（溶質）については、図２のように吸収スペクトルを測
定した際に、試料溶液に４４５ｎｍにピークを持つイオ
ンが含まれることから、Ｐｒ（ＩＩＩ）が同定され（定
性分析）、又この４４５ｎｍの波長で既知のＰｒ（ＩＩ
Ｉ）濃度に対する検量線を作成しておくと、未知試料中
に含まれるＰｒ（ＩＩＩ）の濃度を測定することができ
る（定量分析）。
（溶質）については、図２のように吸収スペクトルを測
定した際に、試料溶液に４４５ｎｍにピークを持つイオ
ンが含まれることから、Ｐｒ（ＩＩＩ）が同定され（定
性分析）、又この４４５ｎｍの波長で既知のＰｒ（ＩＩ
Ｉ）濃度に対する検量線を作成しておくと、未知試料中
に含まれるＰｒ（ＩＩＩ）の濃度を測定することができ
る（定量分析）。
【００１９】
【実施例】図１に示すレーザー誘起光熱変位分光装置を
使って、溶液の吸収スペクトルを遠隔操作による非接触
状態で測定する本発明の方法を実施した。０．１Ｍ（＝
ｍｏｌ ｄｍ-3）の濃度のプラセオジム（Ｐｒ（ＩＩ
Ｉ））イオンを含む０．１Ｍ過塩素酸（ＨＣｌＯ4）溶
液を試料溶液として、その１ｍｌを石英セル（１０×１
０ｍｍ）に採った。この試料にＰｒ（ＩＩＩ）イオンの
吸収ピーク領域（モル吸光係数：１０．４Ｍ-1ｃｍ-1）
の波長４３５−４５５ｎｍのパルスレーザー光（繰り返
し発信数１０Ｈｚ、バルス幅〜１０ｎｓ、パルス当たり
のパワー〜５ｍＪ）を照射した。各々２回ずつ測定した
０．１Ｍ Ｐｒ（ＩＩＩ）−０．１ＭＨＣｌＯ4及び
０．１Ｍ ＨＣｌＯ4の吸収スペクトルを図２に示す。
使って、溶液の吸収スペクトルを遠隔操作による非接触
状態で測定する本発明の方法を実施した。０．１Ｍ（＝
ｍｏｌ ｄｍ-3）の濃度のプラセオジム（Ｐｒ（ＩＩ
Ｉ））イオンを含む０．１Ｍ過塩素酸（ＨＣｌＯ4）溶
液を試料溶液として、その１ｍｌを石英セル（１０×１
０ｍｍ）に採った。この試料にＰｒ（ＩＩＩ）イオンの
吸収ピーク領域（モル吸光係数：１０．４Ｍ-1ｃｍ-1）
の波長４３５−４５５ｎｍのパルスレーザー光（繰り返
し発信数１０Ｈｚ、バルス幅〜１０ｎｓ、パルス当たり
のパワー〜５ｍＪ）を照射した。各々２回ずつ測定した
０．１Ｍ Ｐｒ（ＩＩＩ）−０．１ＭＨＣｌＯ4及び
０．１Ｍ ＨＣｌＯ4の吸収スペクトルを図２に示す。
【００２０】図の縦軸は一定のレーザーパワーに規格化
された吸光度である。図２の吸収波長は、従来の吸光光
度分析法で測定されるＰｒ（ＩＩＩ）のスペクトルと同
じ波長で吸収ピークを示し、また、測定の再現性がよ
い。０．１Ｍ ＨＣｌＯ4による吸光度が０．００２５
±０．０００３であることから、この条件でＰｒ（ＩＩ
Ｉ）は０．０００１Ｍの濃度まで測定できることが予想
される。この濃度は、従来の吸光光度分析法による検出
下限の約十分の１である。
された吸光度である。図２の吸収波長は、従来の吸光光
度分析法で測定されるＰｒ（ＩＩＩ）のスペクトルと同
じ波長で吸収ピークを示し、また、測定の再現性がよ
い。０．１Ｍ ＨＣｌＯ4による吸光度が０．００２５
±０．０００３であることから、この条件でＰｒ（ＩＩ
Ｉ）は０．０００１Ｍの濃度まで測定できることが予想
される。この濃度は、従来の吸光光度分析法による検出
下限の約十分の１である。
【００２１】
【発明の効果】高輝度の波長可変レーザーを励起光源
に、高精度光干渉計測（ヘテロダイン干渉法）を検出系
に用いることにより、溶液の吸収スペクトルの完全に非
接触で遠隔操作による測定が可能となる。試料溶液の吸
収スペクトル及び吸光度を測定することにより、溶媒及
び溶質の定性・定量分析が可能である。従来法の吸光光
度分析法よりも優れた検出感度が得られる。
に、高精度光干渉計測（ヘテロダイン干渉法）を検出系
に用いることにより、溶液の吸収スペクトルの完全に非
接触で遠隔操作による測定が可能となる。試料溶液の吸
収スペクトル及び吸光度を測定することにより、溶媒及
び溶質の定性・定量分析が可能である。従来法の吸光光
度分析法よりも優れた検出感度が得られる。
【図１】 本発明のレーザー誘起光熱変位分光装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】 図１に示す分光装置で測定した０．１Ｍ Ｐ
ｒ（ＩＩＩ）−０．１Ｍ ＨＣｌＯ4及び０．１Ｍ Ｈ
ＣｌＯ4の吸収スペクトルを示す図である［試料セル；
石英１０×１０ｍｍ、レーザー；波長４３５−４５５ｎ
ｍ、繰り返し発信数１０Ｈｚ、バルス幅〜１０ｎｓ、パ
ルス当たりのパワー〜５ｍＪ］。
ｒ（ＩＩＩ）−０．１Ｍ ＨＣｌＯ4及び０．１Ｍ Ｈ
ＣｌＯ4の吸収スペクトルを示す図である［試料セル；
石英１０×１０ｍｍ、レーザー；波長４３５−４５５ｎ
ｍ、繰り返し発信数１０Ｈｚ、バルス幅〜１０ｎｓ、パ
ルス当たりのパワー〜５ｍＪ］。
【図３】 ０．１ＭＰｒ（ＩＩＩ）の吸収スペクトルの
波長４４５ｎｍにおいて、図１のヘテロダイン干渉計６
及び信号処理装置７によって測定され、デジタルストレ
ージオシロスコープ８に記録された信号を示す図であ
る。
波長４４５ｎｍにおいて、図１のヘテロダイン干渉計６
及び信号処理装置７によって測定され、デジタルストレ
ージオシロスコープ８に記録された信号を示す図であ
る。
【図４】 図３の電気信号のフーリエ変換を行った結果
を示す図である。
を示す図である。
１：試料セル ２：Ｎｄ：ＹＡＧレーザー ３：色素レーザー ４：スキャンコントローラ ５：反射ミラー ６：ヘテロダイン干渉計 ７：信号処理装置 ８：デジタルストレージオシロスコープ ９：ビームスプリッター １０：パイロエレクトリックディテクター １１：パーソナルコンピュータ
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザー光パルスを試料容器内の溶液に
照射したときに、溶液に吸収された光エネルギーが熱に
変換され、その発熱過程で生じる弾性波による試料容器
壁の振動変位をヘテロダイン干渉法で検出することによ
り溶液の光吸収スペクトルを測定することからなるレー
ザー誘起光熱変位分光法。 - 【請求項２】 請求項１の方法において、照射レーザー
装置及びヘテロダイン干渉計を試料容器から遠隔に配置
し、励起用レーザー光及び検出用レーザー光を空気中を
通して導くことによって、試料との完全非接触なスペク
トル測定を可能とする方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8137812A JP2935665B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | レーザー誘起光熱変位分光法による溶液の光吸収スペクトル測定法 |
| US08/864,693 US5926273A (en) | 1996-05-31 | 1997-05-28 | Method of measuring the absorption spectra of solutions by laser induced photothermal displacement spectroscopy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8137812A JP2935665B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | レーザー誘起光熱変位分光法による溶液の光吸収スペクトル測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318535A true JPH09318535A (ja) | 1997-12-12 |
| JP2935665B2 JP2935665B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=15207440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8137812A Expired - Fee Related JP2935665B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | レーザー誘起光熱変位分光法による溶液の光吸収スペクトル測定法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5926273A (ja) |
| JP (1) | JP2935665B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006071424A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ナノ薄膜熱物性測定方法および測定装置 |
| JP2007255905A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Kobe Steel Ltd | 吸光度測定装置、吸光度測定方法 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19744500A1 (de) * | 1997-10-09 | 1999-04-15 | Abb Research Ltd | Photoakustische Freifall-Messzelle |
| US6552803B1 (en) * | 1998-02-24 | 2003-04-22 | Kla-Tencor Corporation | Detection of film thickness through induced acoustic pulse-echos |
| CN1309769A (zh) * | 1998-06-12 | 2001-08-22 | 旭化成株式会社 | 分析仪 |
| JP3507362B2 (ja) | 1999-06-29 | 2004-03-15 | 財団法人神奈川科学技術アカデミー | 光熱変換分光分析方法とその装置 |
| US6864091B1 (en) | 2000-08-31 | 2005-03-08 | Symyx Technologies, Inc. | Sampling probe |
| FR2815716B1 (fr) * | 2000-10-23 | 2002-11-29 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de mesure en ligne de pulsations d'un laser et procede de mesure par spectroscopie photo-acoustique |
| US6709857B2 (en) * | 2001-06-26 | 2004-03-23 | Becton, Dickinson And Company | System and method for optically monitoring the concentration of a gas in a sample vial using photothermal spectroscopy to detect sample growth |
| JP2003344323A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-03 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光熱変換分光分析方法およびその方法を実行する光熱変換分光分析装置 |
| US7791739B2 (en) * | 2004-04-20 | 2010-09-07 | Lockheed Martin Corporation | System and method to enable eye-safe laser ultrasound detection |
| WO2006080556A1 (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | 検出方法、当該検出方法を用いたマイクロ化学システム、信号検出方法、熱レンズ分光分析システム、蛍光検出システム、信号検出装置、信号検出システム、信号検出プログラム、及び記憶媒体 |
| US20090133283A1 (en) * | 2007-11-27 | 2009-05-28 | Michael Paul Ricklefs | Relay commutation sequence for multiple element heating system |
| US8178818B2 (en) * | 2008-03-31 | 2012-05-15 | Electro Scientific Industries, Inc. | Photonic milling using dynamic beam arrays |
| US7982160B2 (en) | 2008-03-31 | 2011-07-19 | Electro Scientific Industries, Inc. | Photonic clock stabilized laser comb processing |
| US8089632B2 (en) * | 2008-06-09 | 2012-01-03 | Northrop Grumman Systems Corporation | Systems and methods for detecting contaminants |
| US10746706B2 (en) * | 2014-01-03 | 2020-08-18 | The Regents Of The University Of Michigan | Photoacoustic physio-chemical tissue analysis |
| CN107907047B (zh) * | 2017-11-20 | 2019-11-05 | 浙江理工大学 | 一种基于参考信号移相的激光外差干涉信号处理方法 |
| CN115956197A (zh) * | 2021-06-30 | 2023-04-11 | 香港中文大学 | 具有被动相位检测和光波导的泵浦探测光热光谱 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0731112B2 (ja) * | 1986-08-11 | 1995-04-10 | 株式会社日立製作所 | 粒子状物質の検出方法およびその装置 |
| US5136172A (en) * | 1989-08-16 | 1992-08-04 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for detecting photoacoustic signal |
| US5479259A (en) * | 1991-05-20 | 1995-12-26 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for detecting photoacoustic signal |
| US5286313A (en) * | 1991-10-31 | 1994-02-15 | Surface Combustion, Inc. | Process control system using polarizing interferometer |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP8137812A patent/JP2935665B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-05-28 US US08/864,693 patent/US5926273A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006071424A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ナノ薄膜熱物性測定方法および測定装置 |
| JP2007255905A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Kobe Steel Ltd | 吸光度測定装置、吸光度測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5926273A (en) | 1999-07-20 |
| JP2935665B2 (ja) | 1999-08-16 |
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