JPH10111243A - 分光分析装置 - Google Patents
分光分析装置Info
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- JPH10111243A JPH10111243A JP26681696A JP26681696A JPH10111243A JP H10111243 A JPH10111243 A JP H10111243A JP 26681696 A JP26681696 A JP 26681696A JP 26681696 A JP26681696 A JP 26681696A JP H10111243 A JPH10111243 A JP H10111243A
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- light
- sample
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- emission wavelength
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分光分析装置を可及的に小型化する。
【解決手段】 光源ＬＳからの測定用光線を試料に照射
する照射部１３と、前記試料を透過又は前記試料で反射
した光を受光する受光部１４と、その受光部１４が受光
した光に基づいて前記試料に含まれる成分を求める分光
分析手段ＳＡとが設けられた分光分析装置において、前
記光源ＬＳが、半導体レーザ素子ＬＤにて構成され、前
記半導体レーザ素子ＬＤの発光波長を連続的に変化させ
る波長変更手段ＷＡが備えられ、前記分光分析手段ＳＡ
は、前記半導体レーザ素子ＬＤの発光波長の変化に対す
る前記受光部１４が受光した光の強度の変化に基づい
て、前記試料に含まれる成分を求めるように構成されて
いる。
する照射部１３と、前記試料を透過又は前記試料で反射
した光を受光する受光部１４と、その受光部１４が受光
した光に基づいて前記試料に含まれる成分を求める分光
分析手段ＳＡとが設けられた分光分析装置において、前
記光源ＬＳが、半導体レーザ素子ＬＤにて構成され、前
記半導体レーザ素子ＬＤの発光波長を連続的に変化させ
る波長変更手段ＷＡが備えられ、前記分光分析手段ＳＡ
は、前記半導体レーザ素子ＬＤの発光波長の変化に対す
る前記受光部１４が受光した光の強度の変化に基づい
て、前記試料に含まれる成分を求めるように構成されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの測定用
光線を試料に照射する照射部と、前記試料を透過又は前
記試料で反射した光を受光する受光部と、その受光部が
受光した光に基づいて前記試料に含まれる成分を求める
分光分析手段とが設けられた分光分析装置に関する。
光線を試料に照射する照射部と、前記試料を透過又は前
記試料で反射した光を受光する受光部と、その受光部が
受光した光に基づいて前記試料に含まれる成分を求める
分光分析手段とが設けられた分光分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかる分光分析装置は、照射部から、例
えば青果物等の試料に向けて測定用光線を照射し、その
試料の透過光又は反射光を受光部にて受光する。試料の
透過光又は反射光は、試料に含まれる成分によって特定
の波長の光が吸収される等して、試料に含まれる成分に
応じたスペクトルを有するものとなることが知られてい
る。そこで、分光分析手段にて、試料の透過光又は反射
光を分析することで、試料に含まれる成分を求めること
ができる。ところで、従来、この分光分析のために、ハ
ロゲンランプ等の白色光源を光源として用いて、試料を
透過又は試料で反射した光を分光器に導いて分光スペク
トルを得るのが一般的であった。
えば青果物等の試料に向けて測定用光線を照射し、その
試料の透過光又は反射光を受光部にて受光する。試料の
透過光又は反射光は、試料に含まれる成分によって特定
の波長の光が吸収される等して、試料に含まれる成分に
応じたスペクトルを有するものとなることが知られてい
る。そこで、分光分析手段にて、試料の透過光又は反射
光を分析することで、試料に含まれる成分を求めること
ができる。ところで、従来、この分光分析のために、ハ
ロゲンランプ等の白色光源を光源として用いて、試料を
透過又は試料で反射した光を分光器に導いて分光スペク
トルを得るのが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、ハロゲンランプ等の光源や分光器の寸法自
体が大であること、更には、ハロゲンランプ等の光源で
発生する強い熱が試料に伝わらないようにする構成が必
要となること等により装置構成が大型化してしまう不都
合があり改善が望まれていた。本発明は、上記実情に鑑
みてなされたものであって、その目的は、装置を可及的
に小型化する点にある。
来構成では、ハロゲンランプ等の光源や分光器の寸法自
体が大であること、更には、ハロゲンランプ等の光源で
発生する強い熱が試料に伝わらないようにする構成が必
要となること等により装置構成が大型化してしまう不都
合があり改善が望まれていた。本発明は、上記実情に鑑
みてなされたものであって、その目的は、装置を可及的
に小型化する点にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記請求項１記載の構成
を備えることにより、光源として半導体レーザ素子が用
いられ、半導体レーザ素子からの出射光が測定用光線と
して試料に照射される。半導体レーザ素子の発光スペク
トルは、一般に、極めて発光スペクトル幅の狭い単色性
に優れたものであり、しかも、波長変更手段によって電
流又は温度等の動作条件を変化させることで発光波長を
変化させることができる。波長変更手段によって、上記
のようにして連続的に発光波長を変化させた測定用光線
を照射部から試料に照射して、試料を透過した光又は試
料で反射した光を受光部にて受光すると、受光部にて受
光した光の強度は、半導体レーザ素子の発光波長の変化
に対応して変化して、結局分光スペクトルが得られるも
のとなる。これによって試料に含まれる成分を求めるこ
とができるのである。従って、必ずしも分光器も設けな
くても分光分析が可能となり、しかも、半導体レーザ素
子は極めて小型の半導体素子であり、更に、問題となる
ほどの熱も発生しないので、必ずしも熱が試料に伝わる
のを避けるための構成を必要しない。もって、分光分析
装置の装置構成を可及的に小型化することができる。
を備えることにより、光源として半導体レーザ素子が用
いられ、半導体レーザ素子からの出射光が測定用光線と
して試料に照射される。半導体レーザ素子の発光スペク
トルは、一般に、極めて発光スペクトル幅の狭い単色性
に優れたものであり、しかも、波長変更手段によって電
流又は温度等の動作条件を変化させることで発光波長を
変化させることができる。波長変更手段によって、上記
のようにして連続的に発光波長を変化させた測定用光線
を照射部から試料に照射して、試料を透過した光又は試
料で反射した光を受光部にて受光すると、受光部にて受
光した光の強度は、半導体レーザ素子の発光波長の変化
に対応して変化して、結局分光スペクトルが得られるも
のとなる。これによって試料に含まれる成分を求めるこ
とができるのである。従って、必ずしも分光器も設けな
くても分光分析が可能となり、しかも、半導体レーザ素
子は極めて小型の半導体素子であり、更に、問題となる
ほどの熱も発生しないので、必ずしも熱が試料に伝わる
のを避けるための構成を必要しない。もって、分光分析
装置の装置構成を可及的に小型化することができる。
【０００５】上記請求項２記載の構成を備えることによ
り、分光分析手段は、半導体レーザ素子の発光波長の変
化に対する受光部が受光した光の強度の変化の二次微分
値に基づいて、試料に含まれる成分を求める。従って、
分光スペクトルにおける波長に対する信号の変化が小さ
い場合でも、効果的に分光スペクトルの特徴を抽出でき
るので、成分を求める精度を向上させることができる。
り、分光分析手段は、半導体レーザ素子の発光波長の変
化に対する受光部が受光した光の強度の変化の二次微分
値に基づいて、試料に含まれる成分を求める。従って、
分光スペクトルにおける波長に対する信号の変化が小さ
い場合でも、効果的に分光スペクトルの特徴を抽出でき
るので、成分を求める精度を向上させることができる。
【０００６】上記請求項３記載の構成を備えることによ
り、照射部からは、発光波長の範囲が異なる複数個の半
導体レーザ素子からの光が試料に向けて照射され、分光
分析手段にて試料に含まれる成分が求められる。半導体
レーザ素子は単体でも分光分析装置の光源とすることが
可能であるが、求めたい試料の成分の種類又は成分の特
定の精度等との関係で、発光波長を変化させる範囲が十
分でない場合がある。このような場合に、上記のように
発光波長の範囲が異なる複数個の半導体レーザ素子を光
源とすることで、多様な測定が可能となり分光分析装置
を一層便利なものとすることができる。
り、照射部からは、発光波長の範囲が異なる複数個の半
導体レーザ素子からの光が試料に向けて照射され、分光
分析手段にて試料に含まれる成分が求められる。半導体
レーザ素子は単体でも分光分析装置の光源とすることが
可能であるが、求めたい試料の成分の種類又は成分の特
定の精度等との関係で、発光波長を変化させる範囲が十
分でない場合がある。このような場合に、上記のように
発光波長の範囲が異なる複数個の半導体レーザ素子を光
源とすることで、多様な測定が可能となり分光分析装置
を一層便利なものとすることができる。
【０００７】上記請求項４記載の構成を備えることによ
り、半導体レーザ素子に対する注入電流を変化させて、
半導体レーザ素子の発光波長を変化させる。従って、半
導体レーザ素子の動作温度を変化させて発光波長を変化
させる場合に較べて、迅速に発光波長を変化させること
ができるので、分光分析を迅速に行うことができる。
り、半導体レーザ素子に対する注入電流を変化させて、
半導体レーザ素子の発光波長を変化させる。従って、半
導体レーザ素子の動作温度を変化させて発光波長を変化
させる場合に較べて、迅速に発光波長を変化させること
ができるので、分光分析を迅速に行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、測定対象の試料
Ｓである青果物に含まれる成分を求める場合に適用した
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すよう
に、分光分析装置１は、光源ＬＳと、光源ＬＳからの測
定用光線を集光する集光レンズ３と、その集光された測
定用光線を試料Ｓに照射する照射部１３と、試料Ｓから
の透過光を受光する受光部１４と、照射部１３と受光部
１４との間に位置する試料Ｓを支持する試料支持部１５
と、受光部１４が受光した透過光を検出する受光素子９
と、受光素子９にて検出した光の強度に基づいて試料Ｓ
に含まれる成分を求める分析部８とを備えている。
Ｓである青果物に含まれる成分を求める場合に適用した
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すよう
に、分光分析装置１は、光源ＬＳと、光源ＬＳからの測
定用光線を集光する集光レンズ３と、その集光された測
定用光線を試料Ｓに照射する照射部１３と、試料Ｓから
の透過光を受光する受光部１４と、照射部１３と受光部
１４との間に位置する試料Ｓを支持する試料支持部１５
と、受光部１４が受光した透過光を検出する受光素子９
と、受光素子９にて検出した光の強度に基づいて試料Ｓ
に含まれる成分を求める分析部８とを備えている。
【０００９】照射部１３は、保持部１３ａと、試料Ｓに
密着して外部からの光を遮光する椀形状のゴム製パッド
１３ｂにより構成してある。同様に、受光部１４も、保
持部１４ａと椀形状のゴム製パッド１４ｂにより構成し
てある。
密着して外部からの光を遮光する椀形状のゴム製パッド
１３ｂにより構成してある。同様に、受光部１４も、保
持部１４ａと椀形状のゴム製パッド１４ｂにより構成し
てある。
【００１０】光源ＬＳは半導体レーザ素子ＬＤを用いて
おり、具体的には、図２の部分断面図を含む斜視図に示
すように、ＩｎＰ基板２ａ上にＩｎＧａＡｓＰ活性層２
ｂを有するＤＢＲ半導体レーザ素子２を用いている。Ｄ
ＢＲ半導体レーザ素子２は、光伝播方向に、上記のＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層２ｂを有する発光領域１０と、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層２ｂと一連に連なる光ガイド層２ｃを有
する位相制御領域１１と、光ガイド層２ｃと一連に連な
り且つ回折格子２ｄを形成したＤＢＲ光ガイド層２ｅを
有するＤＢＲ領域１２とが並ぶ状態で形成されている。
尚、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２ｂは室温での発光波長が１
３８０ｎｍ程度に設定されており、光ガイド層２ｃ及び
ＤＢＲ光ガイド層２ｅは、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２ｂに
て発生した光を低損失で通過させる組成比のＩｎＧａＡ
ｓＰ層にて形成されている。
おり、具体的には、図２の部分断面図を含む斜視図に示
すように、ＩｎＰ基板２ａ上にＩｎＧａＡｓＰ活性層２
ｂを有するＤＢＲ半導体レーザ素子２を用いている。Ｄ
ＢＲ半導体レーザ素子２は、光伝播方向に、上記のＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層２ｂを有する発光領域１０と、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層２ｂと一連に連なる光ガイド層２ｃを有
する位相制御領域１１と、光ガイド層２ｃと一連に連な
り且つ回折格子２ｄを形成したＤＢＲ光ガイド層２ｅを
有するＤＢＲ領域１２とが並ぶ状態で形成されている。
尚、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２ｂは室温での発光波長が１
３８０ｎｍ程度に設定されており、光ガイド層２ｃ及び
ＤＢＲ光ガイド層２ｅは、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２ｂに
て発生した光を低損失で通過させる組成比のＩｎＧａＡ
ｓＰ層にて形成されている。
【００１１】これら発光領域１０，位相制御領域１１及
びＤＢＲ領域１２は、基板側電極２０は共通に設けられ
ているが、成長層側には、上記各領域の夫々に対応して
成長層側電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃが形成され、上記
各領域に対して夫々独立に電流を注入することができ
る。発光領域１０，位相制御領域１１及びＤＢＲ領域１
２に注入する電流を変化させると、主としていわゆるプ
ラズマ効果によって各領域の屈折率が変化し、位相制御
領域１１に注入する電流を変化させた場合では、ＤＢＲ
半導体レーザ素子２の共振器全体としての発振モードが
変化し、ＤＢＲ領域１２に注入する電流を変化させた場
合では、ＤＢＲ半導体レーザ素子２の共振器全体として
の発振モードが変化すると共に、ＤＢＲ領域１２におけ
るブラッグ波長が変化する。従って、発光領域１０に注
入する電流によってＤＢＲ半導体レーザ素子２の出射光
強度を制御し、位相制御領域１１及びＤＢＲ領域１２に
注入する電流を変化させることで、図３に示すように数
十ＭＨｚ程度のスペクトル幅を維持した状態で、ＤＢＲ
半導体レーザ素子２の発光波長を変化させることができ
る。
びＤＢＲ領域１２は、基板側電極２０は共通に設けられ
ているが、成長層側には、上記各領域の夫々に対応して
成長層側電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃが形成され、上記
各領域に対して夫々独立に電流を注入することができ
る。発光領域１０，位相制御領域１１及びＤＢＲ領域１
２に注入する電流を変化させると、主としていわゆるプ
ラズマ効果によって各領域の屈折率が変化し、位相制御
領域１１に注入する電流を変化させた場合では、ＤＢＲ
半導体レーザ素子２の共振器全体としての発振モードが
変化し、ＤＢＲ領域１２に注入する電流を変化させた場
合では、ＤＢＲ半導体レーザ素子２の共振器全体として
の発振モードが変化すると共に、ＤＢＲ領域１２におけ
るブラッグ波長が変化する。従って、発光領域１０に注
入する電流によってＤＢＲ半導体レーザ素子２の出射光
強度を制御し、位相制御領域１１及びＤＢＲ領域１２に
注入する電流を変化させることで、図３に示すように数
十ＭＨｚ程度のスペクトル幅を維持した状態で、ＤＢＲ
半導体レーザ素子２の発光波長を変化させることができ
る。
【００１２】ＤＢＲ半導体レーザ素子２は、ＤＢＲ半導
体レーザ素子２の冷却及び加熱を行うためのペルチェ素
子４上に実装されており、ＤＢＲ半導体レーザ素子２
は、発光領域１０，位相制御領域１１及びＤＢＲ領域１
２の各領域に対する注入電流がＬＤ駆動回路５によって
独立に供給され、ペルチェ素子４に対する駆動電流はペ
ルチェ駆動回路６から供給される。又、ＬＤ駆動回路５
のＤＢＲ半導体レーザ素子２に対する供給電流量、及
び、ペルチェ駆動回路６のペルチェ素子４に対する供給
電流量は、光源制御部７によって制御される。
体レーザ素子２の冷却及び加熱を行うためのペルチェ素
子４上に実装されており、ＤＢＲ半導体レーザ素子２
は、発光領域１０，位相制御領域１１及びＤＢＲ領域１
２の各領域に対する注入電流がＬＤ駆動回路５によって
独立に供給され、ペルチェ素子４に対する駆動電流はペ
ルチェ駆動回路６から供給される。又、ＬＤ駆動回路５
のＤＢＲ半導体レーザ素子２に対する供給電流量、及
び、ペルチェ駆動回路６のペルチェ素子４に対する供給
電流量は、光源制御部７によって制御される。
【００１３】分析部８は、マイクロコンピュータを利用
して構成してあり、受光素子９からの出力信号を処理し
て、吸光度スペクトル、及び、吸光度スペクトルの二次
微分値を得ると共に、その二次微分値に基づいて試料Ｓ
に含まれる成分を、その量（以下、「成分量」という）
を算出することによって求める。尚、吸光度は、光源Ｌ
Ｓの照射光量（基準光量）をＩ、透過光の光量をＴとす
ると、 Ｌｏｇ（Ｉ／Ｔ） で定義される。
して構成してあり、受光素子９からの出力信号を処理し
て、吸光度スペクトル、及び、吸光度スペクトルの二次
微分値を得ると共に、その二次微分値に基づいて試料Ｓ
に含まれる成分を、その量（以下、「成分量」という）
を算出することによって求める。尚、吸光度は、光源Ｌ
Ｓの照射光量（基準光量）をＩ、透過光の光量をＴとす
ると、 Ｌｏｇ（Ｉ／Ｔ） で定義される。
【００１４】試料Ｓに含まれる成分量は、一般的には、
下記(1) 式（以下、「成分量算出式」という）による重
回帰分析に基づいて算出される。 Ｙ＝Ｋ0 ＋Ｋ1 Ａ（λ1 ）＋Ｋ2 Ａ（λ2 ）＋Ｋ3 Ａ（λ3 ）＋…… (1) 式 但し、Ｙは成分量、Ｋ0 ，Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ……は係
数、Ａ（λ1 ），Ａ（λ 2 ），Ａ（λ3 ）……は波長λ
1 ，λ2 ，λ3 ……における吸光度スペクトルの二次微
分値である。上記のＫ0 ，Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ……及び波
長λ1 ，λ2 ，λ3 ……は実験的に求められる。
下記(1) 式（以下、「成分量算出式」という）による重
回帰分析に基づいて算出される。 Ｙ＝Ｋ0 ＋Ｋ1 Ａ（λ1 ）＋Ｋ2 Ａ（λ2 ）＋Ｋ3 Ａ（λ3 ）＋…… (1) 式 但し、Ｙは成分量、Ｋ0 ，Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ……は係
数、Ａ（λ1 ），Ａ（λ 2 ），Ａ（λ3 ）……は波長λ
1 ，λ2 ，λ3 ……における吸光度スペクトルの二次微
分値である。上記のＫ0 ，Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ……及び波
長λ1 ，λ2 ，λ3 ……は実験的に求められる。
【００１５】上記の波長λ1 ，λ2 ，λ3 ……の具体例
について例示すると、求める成分がグルコースの場合
は、例えば、７５０ｎｍ，８３０ｎｍ，９１５ｎｍ，１
０３０ｎｍ，１０８０ｎｍ，１２０５ｎｍ，１２６０ｎ
ｍ及び１３８０ｎｍ等であり、クエン酸の場合は、例え
ば、７７５ｎｍ，９００ｎｍ，１００５ｎｍ，１０６０
ｎｍ，１１７０ｎｍ，１２４０ｎｍ及び１３７５ｎｍ等
であり、更に、アスコルビン酸の場合は、例えば、７６
０ｎｍ，９２０ｎｍ，９９５ｎｍ，１２００ｎｍ，１２
６５ｎｍ及び１３５５ｎｍ等である。
について例示すると、求める成分がグルコースの場合
は、例えば、７５０ｎｍ，８３０ｎｍ，９１５ｎｍ，１
０３０ｎｍ，１０８０ｎｍ，１２０５ｎｍ，１２６０ｎ
ｍ及び１３８０ｎｍ等であり、クエン酸の場合は、例え
ば、７７５ｎｍ，９００ｎｍ，１００５ｎｍ，１０６０
ｎｍ，１１７０ｎｍ，１２４０ｎｍ及び１３７５ｎｍ等
であり、更に、アスコルビン酸の場合は、例えば、７６
０ｎｍ，９２０ｎｍ，９９５ｎｍ，１２００ｎｍ，１２
６５ｎｍ及び１３５５ｎｍ等である。
【００１６】本実施形態では、上記の波長のうち、グル
コースについての１３８０ｎｍを検出対象とし、試料Ｓ
中にグルコースが含まれているか否かを、その成分量を
推定することによって判定する。尚、成分量の検出精度
の観点からは、極力、検出対象となる波長は多いほど良
いが、上記のように１種類の波長でも簡易的に試料Ｓの
成分を求めることができる。従って、分析部８は、受光
部１４が受光した光に基づいて試料Ｓに含まれる成分を
求める分光分析手段ＳＡとして機能する。
コースについての１３８０ｎｍを検出対象とし、試料Ｓ
中にグルコースが含まれているか否かを、その成分量を
推定することによって判定する。尚、成分量の検出精度
の観点からは、極力、検出対象となる波長は多いほど良
いが、上記のように１種類の波長でも簡易的に試料Ｓの
成分を求めることができる。従って、分析部８は、受光
部１４が受光した光に基づいて試料Ｓに含まれる成分を
求める分光分析手段ＳＡとして機能する。
【００１７】次に、上記構成の分光分析装置１にて試料
Ｓの成分を求める過程を簡単に説明する。先ず、光源制
御部７は、ペルチェ駆動回路６を制御してＤＢＲ半導体
レーザ素子２の動作温度を一定に保った状態で、ＬＤ駆
動回路５を制御してＤＢＲ半導体レーザ素子２への供給
電流を変化させる。これによって、ＤＢＲ半導体レーザ
素子２の発光波長を、約５ｎｍの幅で連続的に変化させ
ることができる。従って、ＬＤ駆動回路５及び光源制御
部７は、ＤＢＲ半導体レーザ素子２の発光波長を連続的
に変化させる波長変更手段ＷＡとして機能する。
Ｓの成分を求める過程を簡単に説明する。先ず、光源制
御部７は、ペルチェ駆動回路６を制御してＤＢＲ半導体
レーザ素子２の動作温度を一定に保った状態で、ＬＤ駆
動回路５を制御してＤＢＲ半導体レーザ素子２への供給
電流を変化させる。これによって、ＤＢＲ半導体レーザ
素子２の発光波長を、約５ｎｍの幅で連続的に変化させ
ることができる。従って、ＬＤ駆動回路５及び光源制御
部７は、ＤＢＲ半導体レーザ素子２の発光波長を連続的
に変化させる波長変更手段ＷＡとして機能する。
【００１８】分析部８では、発光波長が連続的に変化す
る間の、受光部１４の受光素子９が検出する光の強度を
記憶する。分析部８に対しては、受光素子９からの信号
入力に平行して、光源制御部７のＬＤ駆動回路５に対す
る制御信号が入力される。分析部８には、そのＬＤ駆動
回路５に対する制御信号とＤＢＲ半導体レーザ素子２の
発光波長との対応関係を示すデータが、予め実験的に求
められて記憶されており、光源制御部７からの入力信号
と受光素子９からの入力信号とによって、試料Ｓの透過
光の分光スペクトルを得ることができる。この分光スペ
クトルの二次微分値を求めることにより、上記(1) 式を
利用して、試料Ｓにおけるグルコースの成分量を求め
る。尚、ＬＤ駆動回路５に対する制御信号の態様は、Ｄ
ＢＲ半導体レーザ素子２の位相制御領域１１及びＤＢＲ
領域１２に対して供給される電流を、例えば、正弦波的
に変化させるもの、鋸歯状に変化させるもの、あるい
は、細かな階段状に変化させるもの等、種々の態様が可
能である。
る間の、受光部１４の受光素子９が検出する光の強度を
記憶する。分析部８に対しては、受光素子９からの信号
入力に平行して、光源制御部７のＬＤ駆動回路５に対す
る制御信号が入力される。分析部８には、そのＬＤ駆動
回路５に対する制御信号とＤＢＲ半導体レーザ素子２の
発光波長との対応関係を示すデータが、予め実験的に求
められて記憶されており、光源制御部７からの入力信号
と受光素子９からの入力信号とによって、試料Ｓの透過
光の分光スペクトルを得ることができる。この分光スペ
クトルの二次微分値を求めることにより、上記(1) 式を
利用して、試料Ｓにおけるグルコースの成分量を求め
る。尚、ＬＤ駆動回路５に対する制御信号の態様は、Ｄ
ＢＲ半導体レーザ素子２の位相制御領域１１及びＤＢＲ
領域１２に対して供給される電流を、例えば、正弦波的
に変化させるもの、鋸歯状に変化させるもの、あるい
は、細かな階段状に変化させるもの等、種々の態様が可
能である。
【００１９】上記のようにＤＢＲ半導体レーザ素子２の
発光波長を変化させることで、分光分析が行われるので
あるが、ＤＢＲ半導体レーザ素子２の発光波長の変化幅
が十分ではない場合は、ＤＢＲ半導体レーザ素子２の動
作温度を変化させることによっても発光波長を変化させ
ることができる。すなわち、上記のＤＢＲ半導体レーザ
素子２への注入電流の変化とＤＢＲ半導体レーザ素子２
の動作温度の変化とを併用することで、約１０ｎｍの幅
でＤＢＲ半導体レーザ素子２の発光波長を変化させるこ
とができるのである。この場合は、ペルチェ駆動回路６
も波長変更手段ＷＡとして機能する。
発光波長を変化させることで、分光分析が行われるので
あるが、ＤＢＲ半導体レーザ素子２の発光波長の変化幅
が十分ではない場合は、ＤＢＲ半導体レーザ素子２の動
作温度を変化させることによっても発光波長を変化させ
ることができる。すなわち、上記のＤＢＲ半導体レーザ
素子２への注入電流の変化とＤＢＲ半導体レーザ素子２
の動作温度の変化とを併用することで、約１０ｎｍの幅
でＤＢＲ半導体レーザ素子２の発光波長を変化させるこ
とができるのである。この場合は、ペルチェ駆動回路６
も波長変更手段ＷＡとして機能する。
【００２０】〔別実施形態〕以下、別実施形態を列記す
る。 上記実施の形態では、光源ＬＳを単一の半導体レー
ザ素子ＬＤにて構成しているが、発光波長の範囲が異な
る複数個の半導体レーザ素子ＬＤにて構成しても良い。
具体的には、図４に示すように、発光波長の範囲の異な
る複数個（具体的には３個）の半導体レーザ素子３０
ａ，３０ｂ，３０ｃを並べて配置する構成としても良
い。これら３個の発光ダイオード３０ａ，３０ｂ，３０
ｃは、基本的に図２に示すものと同一構成であり、夫々
発光波長が１２０５ｎｍ，１２６０ｎｍ，１３８０ｎｍ
となるように組成比を設定してある。これらの半導体レ
ーザ素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、一つのサブマウン
ト３１上に実装した状態で、ペルチェ素子４に取り付け
られている。
る。 上記実施の形態では、光源ＬＳを単一の半導体レー
ザ素子ＬＤにて構成しているが、発光波長の範囲が異な
る複数個の半導体レーザ素子ＬＤにて構成しても良い。
具体的には、図４に示すように、発光波長の範囲の異な
る複数個（具体的には３個）の半導体レーザ素子３０
ａ，３０ｂ，３０ｃを並べて配置する構成としても良
い。これら３個の発光ダイオード３０ａ，３０ｂ，３０
ｃは、基本的に図２に示すものと同一構成であり、夫々
発光波長が１２０５ｎｍ，１２６０ｎｍ，１３８０ｎｍ
となるように組成比を設定してある。これらの半導体レ
ーザ素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、一つのサブマウン
ト３１上に実装した状態で、ペルチェ素子４に取り付け
られている。
【００２１】これらの半導体レーザ素子３０ａ，３０
ｂ，３０ｃの夫々について順次発光波長を変化させるこ
とによって、上記(1) 式における成分量を決定するため
の波長の数が多くなり、より精度良く成分を求めること
ができる。又、各半導体レーザ素子３０ａ，３０ｂ，３
０ｃの発光波長を適宜他の波長に設定することによりク
エン酸又はアスコルビン酸等の他の成分を求めることが
できるのはもちろんである。
ｂ，３０ｃの夫々について順次発光波長を変化させるこ
とによって、上記(1) 式における成分量を決定するため
の波長の数が多くなり、より精度良く成分を求めること
ができる。又、各半導体レーザ素子３０ａ，３０ｂ，３
０ｃの発光波長を適宜他の波長に設定することによりク
エン酸又はアスコルビン酸等の他の成分を求めることが
できるのはもちろんである。
【００２２】 上記実施の形態では、ＤＢＲ半導体レ
ーザ素子２を光源として用いているが、単純なファブリ
ーペロー型の半導体レーザ素子を用いても良い。単純な
ファブリーペロー型の半導体レーザ素子も、発光波長の
変化の幅は小さくなるが、電流や温度等の動作条件によ
って発光波長を変化させることができる。
ーザ素子２を光源として用いているが、単純なファブリ
ーペロー型の半導体レーザ素子を用いても良い。単純な
ファブリーペロー型の半導体レーザ素子も、発光波長の
変化の幅は小さくなるが、電流や温度等の動作条件によ
って発光波長を変化させることができる。
【００２３】 上記実施の形態では、試料Ｓを透過し
た光を受光して分光分析を行っているが、試料Ｓにて反
射した光を受光して分光分析する構成としても良い。
た光を受光して分光分析を行っているが、試料Ｓにて反
射した光を受光して分光分析する構成としても良い。
【００２４】 上記実施の形態では、分析部８は、Ｌ
Ｄ駆動回路５に対する制御信号とＤＢＲ半導体レーザ素
子２の発光波長との対応関係を示すデータを利用して、
半導体レーザ素子ＬＤの発光波長を特定しているが、半
導体レーザ素子ＬＤの発光波長を測定する分光器を備
え、その分光器の検出信号によって半導体レーザ素子Ｌ
Ｄの発光波長を特定する構成としても良い。
Ｄ駆動回路５に対する制御信号とＤＢＲ半導体レーザ素
子２の発光波長との対応関係を示すデータを利用して、
半導体レーザ素子ＬＤの発光波長を特定しているが、半
導体レーザ素子ＬＤの発光波長を測定する分光器を備
え、その分光器の検出信号によって半導体レーザ素子Ｌ
Ｄの発光波長を特定する構成としても良い。
【００２５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図１】本発明の実施の形態にかかる分光分析装置の概
略構成図
略構成図
【図２】本発明の実施の形態にかかる半導体レーザ素子
の斜視図
の斜視図
【図３】本発明の実施の形態にかかる発光スペクトルの
説明図
説明図
【図４】本発明の別実施形態にかかる要部斜視図
１３ 照射部 １４ 受光部 ＬＤ 半導体レーザ素子 ＬＳ 光源 ＳＡ 分光分析手段 ＷＡ 波長変更手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井川 聖史 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ技術開発研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 光源（ＬＳ）からの測定用光線を試料に
照射する照射部（１３）と、前記試料を透過又は前記試
料で反射した光を受光する受光部（１４）と、その受光
部（１４）が受光した光に基づいて前記試料に含まれる
成分を求める分光分析手段（ＳＡ）とが設けられた分光
分析装置であって、 前記光源（ＬＳ）が、半導体レーザ素子（ＬＤ）にて構
成され、 前記半導体レーザ素子（ＬＤ）の発光波長を連続的に変
化させる波長変更手段（ＷＡ）が備えられ、 前記分光分析手段（ＳＡ）は、前記半導体レーザ素子
（ＬＤ）の発光波長の変化に対する前記受光部（１４）
が受光した光の強度の変化に基づいて、前記試料に含ま
れる成分を求めるように構成されている分光分析装置。 - 【請求項２】 前記分光分析手段（ＳＡ）は、前記半導
体レーザ素子（ＬＤ）の発光波長の変化に対する前記受
光部（１４）が受光した光の強度の変化の二次微分値に
基づいて、前記試料に含まれる成分を求めるように構成
されている請求項１記載の分光分析装置。 - 【請求項３】 前記光源（ＬＳ）が、発光波長の範囲が
異なる複数個の半導体レーザ素子（ＬＤ）にて構成され
ている請求項１又は２記載の分光分析装置。 - 【請求項４】 前記波長変更手段（ＷＡ）は、前記半導
体レーザ素子（ＬＤ）に対する注入電流を変化させるこ
とにより、発光波長を変化させるように構成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の分光分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26681696A JPH10111243A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 分光分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26681696A JPH10111243A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 分光分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10111243A true JPH10111243A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17436074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26681696A Pending JPH10111243A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 分光分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10111243A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000013808A1 (en) * | 1998-09-07 | 2000-03-16 | Hamish Alexander Nigel Kennedy | Produce identification system |
| JP2007502432A (ja) * | 2003-05-06 | 2007-02-08 | ベイカー ヒューズ インコーポレイテッド | 炭化水素試料の分析用の波長可変ダイオードレーザ分光計を用いる方法及び装置 |
| EP2214843A1 (en) * | 2007-11-22 | 2010-08-11 | Integrated Optoelectronics AS | Method and system for measuring and determining/identifying different materials |
-
1996
- 1996-10-08 JP JP26681696A patent/JPH10111243A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000013808A1 (en) * | 1998-09-07 | 2000-03-16 | Hamish Alexander Nigel Kennedy | Produce identification system |
| JP2007502432A (ja) * | 2003-05-06 | 2007-02-08 | ベイカー ヒューズ インコーポレイテッド | 炭化水素試料の分析用の波長可変ダイオードレーザ分光計を用いる方法及び装置 |
| EP2214843A1 (en) * | 2007-11-22 | 2010-08-11 | Integrated Optoelectronics AS | Method and system for measuring and determining/identifying different materials |
| EP2214843A4 (en) * | 2007-11-22 | 2013-05-29 | Integrated Optoelectronics As | METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING AN OBJECT AND DETERMINING / IDENTIFYING VARIOUS MATERIALS |
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