JPH10160568A - 赤外分光光度計 - Google Patents

赤外分光光度計

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JPH10160568A
JPH10160568A JP33285596A JP33285596A JPH10160568A JP H10160568 A JPH10160568 A JP H10160568A JP 33285596 A JP33285596 A JP 33285596A JP 33285596 A JP33285596 A JP 33285596A JP H10160568 A JPH10160568 A JP H10160568A
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JP
Japan
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voltage
ceramic heater
light source
pulse
infrared spectrophotometer
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Pending
Application number
JP33285596A
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を電圧測定部22にて測定し、その二乗値V2が所定
値U0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。セラミックヒータ11は電
気的には抵抗素子であるので、供給電力は印加電圧の二
乗値に略比例する。従って、供給電力が略一定に維持さ
れ、光源の温度も一定とすることができる。

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装置に関
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は、安定して大きな光量が得ら
れるものであることが望ましい。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間に
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。このため、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、絶縁破壊を生じセラミックヒータの寿命が短くな
る。従って、セラミックヒータでは必ず電流の方向を反
転させる、つまり交流駆動を行なう必要がある。
【0004】従来の赤外分光光度計の光源部の構成を図
4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、制御部18、整流回路20等から構
成され、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ON/
OFFスイッチパルスを与えるパルス発生部16とから
成る。
【0005】商用交流電源19からの交流はダイオード
ブリッジの整流回路20で整流された後にコンデンサ2
1で平滑化され、この直流電圧Vcが駆動回路に印加さ
れる。パルス発生部16は図5(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、或る期間には駆動回
路の一方の対角線方向の2個のFETスイッチ12、1
5をON、他の対角線方向の2個のFETスイッチ1
3、14をOFFさせ、次の期間にはそれらのON/O
FFを逆にする。これにより、セラミックヒータ11に
は図5(c)に示すような交流電圧が印加されて電力が
供給される。
【0006】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発生部16に与えられ、パル
ス発生部16は指示された幅のパルスを図5(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。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、上記駆動回路
では、2個のFETスイッチ12、15(又は13、1
4)がONしている間は整流された電圧Vcがそのまま
セラミックヒータ11に印加される。しかしながら、上
記のようなダイオードブリッジ整流回路20では元の交
流の脈動を完全に除去することは困難であり、商用交流
電源19の電圧変動(±10%程度)がセラミックヒー
タ11に直接印加されることになる。セラミックヒータ
11では印加電圧が変動すると温度が変動して光量が変
わり、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。
【0008】上記光源部では、放射温度計により計測し
た温度が所定温度となるようにパルス幅を制御している
が、計測温度は比較的高速の電源電圧変動には充分に追
従できず、上述のように短い時間で赤外分光測定を行な
う場合にはあまり有効でない。また、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。
【0009】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。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、商用電源を直流化した後にスイッ
チ手段により該直流を交流化し、該交流によりセラミッ
クヒータの赤外光源を駆動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)測定された電圧の二乗値を算出する演算手段と、 c)算出された電圧二乗値が所定値となるようにパルス幅
を設定する制御手段と、 d)該制御手段からの信号に応じたパルス幅のON/OF
Fパルスをスイッチ手段に与えるパルス発生手段と、を
備えることを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】セラミックヒータは、安定して発
光する状態では電気的に抵抗値が略一定の抵抗素子と看
做すことができる。従って、演算手段により算出される
電圧二乗値は、セラミックヒータに実際に与えられてい
る電力値に略比例した値となり、電圧二乗値を一定に保
つように制御することによりセラミックヒータに供給さ
れている電力値をほぼ一定にすることができる。そこ
で、制御手段は、算出された電圧二乗値が所定の値とな
るようにパルス幅を設定する。例えば、電圧二乗値が所
定値よりも小さい場合はパルス幅を大きくし、逆の場合
にはパルス幅を小さくする。パルス発生手段は、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
スイッチ手段に与える。これにより、電源電圧の変動が
パルス幅の変化により補償され、セラミックヒータに供
給される電力が一定に維持されるように補正される。セ
ラミックヒータの温度はほぼ供給される電力に対応する
ため、上述のような制御によりセラミックヒータの温度
をほぼ一定に制御することができる。
【0012】なお、本発明は電源電圧の変動の補償を対
象としているため、パルス発生手段が生成するパルスの
周波数を電源電圧の周波数(50Hz又は60Hz)の
10倍以上としておくと、想定される電源電圧の変動を
効果的に補償することができる。
【0013】
【発明の効果】本発明に係る赤外分光光度計によれば、
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。
【0014】
【実施例】本発明の赤外分光光度計の光源部の一実施例
を図1〜図4に基づき説明する。図1はこの実施例によ
る光源部の構成図である。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とパルス発生部16か
ら成る駆動回路を用いる。しかし、本実施例の赤外分光
光度計の光源部では、放射温度計の代わりに、セラミッ
クヒータ11に印加される電圧を測定する電圧測定部2
2及び測定電圧値の二乗値を計算する演算部23を備え
ており、演算部23にて計算された電圧二乗値が制御部
24に入力されている。
【0015】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。以下、この光源部の特徴であ
る赤外線発光量の安定化を行なうための処理について図
3のフローチャートに沿って説明する。
【0016】まず、電圧測定部22にて測定された電圧
値V(t)を二乗した電圧二乗値V(t)2が演算部23から
入力されると(ステップS1)、その電圧二乗値V(t)2
を目標の範囲U0±αと比較する(ステップS2)。そ
の時点での電圧二乗値V(t)2が目標範囲内にある(U0
−α≦V(t)2≦U0+α)場合は、そのまま処理を終了
する。その時点での電圧二乗値V(t)2が目標範囲よりも
低い(V(t)2<U0−α)場合には、パルス幅を現在の
値よりも1単位Δtだけ大きくするように、パルス発生
部16に指令信号を出力する(ステップS3)。これに
より、図2(a)及び(b)に示すように、現在N・Δ
tとなっているパルス幅が(N+1)・Δtとなり、一
定のパルス周期2・M・Δt内でセラミックヒータ11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への供給電力が増加され、電圧二乗値V
(t)2が目標範囲内に入る方向に補正される。
【0017】一方、その時点での電圧二乗値V(t)2が目
標範囲よりも高い(V(t)2>U0+α)場合には、パル
ス幅を現在よりも1単位Δtだけ小さくするようにパル
ス発生部16に指令信号を出力する(ステップS4)。
これにより、現在N・Δtとなっているパルス幅が(N
−1)・Δtとなり、セラミックヒータ11への供給電
力は減少し、同じく目標範囲内に入る方向に補正され
る。
【0018】このような補正処理を、図2に示すパルス
周期2・M・Δt毎に繰り返す。そして、このパルス周期
2・M・Δtを商用交流電源19の電圧変動の周期に比べ
て十分小さくしておく(例えば1msec)ことにより、駆
動回路の電圧Vcの変動を補償して、セラミックヒータ
11への供給電力を一定にすることができる。
【0019】なお、上記実施例ではパルス幅をΔtの1
単位ずつ増減させるものとしたが、測定した電圧二乗値
に応じて増減量を決定するようにしてもよい。このよう
にすれば、電源電圧の変動に対する補償の応答特性を改
善することができる。
【0020】また、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨に沿って適宜変更や修正を行なうことができるこ
とは明らかである。
【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
源部の構成図。
【図2】 本実施例の光源部におけるFETスイッチの
ゲートパルス波形図(a)、(b)及びセラミックヒー
タに印加される電圧の波形図(c)。
【図3】 本実施例の光源部における赤外線発光量の安
定化のための処理のフローチャート。
【図4】 従来の赤外分光光度計の光源部の構成図。
【図5】 従来の光源部におけるFETスイッチのゲー
トパルス波形図(a)、(b)及びセラミックヒータに
印加される電圧の波形図(c)。
【符号の説明】 11…セラミックヒータ 12、13、14、
15…FETスイッチ 16…パルス発生部 19…商用交流電源 20…整流回路 22…電圧測定部 23…演算部 24…制御部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用電源を直流化した後にスイッチ手段
    により該直流を交流化し、該交流によりセラミックヒー
    タの赤外光源を駆動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)測定された電圧の二乗値を算出する演算手段と、 c)算出された電圧二乗値が所定値となるようにパルス幅
    を設定する制御手段と、 d)該制御手段からの信号に応じたパルス幅のON/OF
    Fパルスをスイッチ手段に与えるパルス発生手段と、 を備えることを特徴とする赤外分光光度計。
JP33285596A 1996-11-27 1996-11-27 赤外分光光度計 Pending JPH10160568A (ja)

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WO2006091218A2 (en) 2004-06-29 2006-08-31 Ric Investments, Llc Infrared source modulation and system using same
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