JPH10267835A - 二光束原子吸光光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源の輝度変動を補償しながら、チョッパー
ミラーの回転に伴う反射光路のふらつきによる参照側か
らのノイズを最小限に減らすことができるようにする。 【解決手段】 光源からの入射光束２１はハーフミラー
１で試料側光束２２と参照側光束２３に分割され、試料
側光束２２は原子化部２を通過してチョッパーミラー５
に到達し、参照側光束２３は鏡３と鏡４を経てチョッパ
ーミラー５に到達する。チョッパーミラー５で再結合し
た光束は分光器７により目的とする波長成分を持った光
束だけが選別された後、検出器８で電気信号に変換さ
れ、増幅器９で増幅される。そして、ホトインタラプタ
６からの信号に同期して切り替えられるスイッチ１０に
より試料側と参照側の信号に分離され、試料側の信号は
試料側ローパスフィルタ１１で高周波成分が除去されて
試料側信号２５となり、参照側の信号は参照側ローパス
フィルタ１２で、試料側より低い遮断周波数をもって、
高周波成分が除去されて参照側信号２６となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子吸光光度計に関
し、更に詳細には試料側と参照側の二光束を備えた二光
束原子吸光光度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】二光束原子吸光光度計と同様に試料側と
参照側の二光束を用いる光度計として二光束分光光度計
がある。この二光束分光光度計は光源から放射された光
を二つの光路に分割し、試料側光束は試料側セルホルダ
を通過させ、参照側光束は参照側セルホルダを通過させ
た後、両光束を再結合し、時分割で検出器に入射させ
る。入射した光は検出器で電気信号に変換され、光束分
割部または結合部から来る同期信号により試料側信号と
参照側信号に分離される。そして、各々の信号強度から
吸光度計算を行い、吸光度を表示する。この二光束法の
第一の目的は、光源の輝度変動を補償することである。

【０００３】通常、試料側信号と参照側信号のそれぞれ
の信号処理回路には、ノイズとなる高周波成分を除去す
るため、ローパスフィルタが設けられている。二光束法
では上記の光源の輝度変動補償の目的以外に、参照側に
試料を設置して（試料側吸光度）−（参照側吸光度）な
る差吸光度を測定したり、試料側と参照側を入れ替えて
測定することがあるため、試料側と参照側の特性は同一
でなければならないので、上記の二つのローパスフィル
タの遮断周波数は同一である。ここで、遮断周波数と
は、フィルタの利得が−３ｄＢとなる周波数をいう。

【０００４】この遮断周波数の設定に当たっては、光源
の輝度変動、スペクトルスキャン時の分光された光の強
度変動、試料の吸光度変化のうち、最も時間変化の激し
い、換言すれば、最も高い周波数成分を持つ信号に応答
できるように設定されている。

【０００５】一方、二光束原子吸光光度計の場合は、上
記二光束分光光度計の説明のうち、試料側セルホルダを
原子化部に、参照側セルホルダを原子化部以外で障害の
ない空間に置き換えたものに相当し、同様な手法が用い
られている。この二光束原子吸光光度計では、二光束分
割部または結合部には、チョッパーミラー、即ち円盤状
の鏡の一部を切り欠いたもの、を回転させて使用するこ
とが多く、また、参照側には、通常、チョッパーミラー
の反射光を用いている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の二光束原子吸光
光度計は以上のように構成され、参照側信号は試料側信
号と対等に処理されるので、参照側に含まれるノイズ
は、試料側信号のノイズと同じ割合で吸光度信号に影響
を与える。ノイズの発生源としては検出器及びアナログ
回路の増幅器や抵抗器がある。

【０００７】一方、二光束分割部または結合部に使用す
るチョッパーミラーの反射面は実際には完全な平面では
ないので、反射後の光路は僅かではあるがチョッパーミ
ラーの回転に伴い、ふらついている。このふらつきは参
照側信号のノイズ、ひいては吸光度信号のノイズとして
現れる、という問題があった。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、二光束法の利点を生かしながら、しか
も、ノイズを最小限にすることができる二光束原子吸光
光度計を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の二光束原子吸光光度計は、二光束それぞれ
の検出信号を処理する信号処理回路にそれぞれローパス
フィルタを設け、参照側ローパスフィルタの遮断周波数
を、試料側ローパスフィルタの遮断周波数より低く、か
つ、光源の輝度変動周波数より高く設定したことを特徴
とする。

【００１０】本発明の二光束原子吸光光度計は上記のよ
うに構成されており、検出器で光電変換され、増幅器で
増幅された後に、試料側と参照側に分離された電気信号
の処理回路のそれぞれには、ノイズとなる高周波成分を
除去するために、ローパスフィルタを設置するが、試料
側のローパスフィルタの遮断周波数は光源の輝度変動、
スペクトルスキャン時の分光された光の強度変動、試料
の吸光度変化のどの最高周波数よりも高く設定する。

【００１１】一方、参照側は 参照側遮断周波数 ＜ 試料側遮断周波数 （１） 参照側遮断周波数 ＞ 光源の輝度変動の最高周波数 （２） 参照側遮断周波数 ＜ チョッパーモーターによるふらつきの周波数（３） チョッパーモーターによるふらつきの周波数 ＝チョッパーモータの回転周波数×チョッパーの鏡の枚数÷２ （４） これらの式を満たすよう参照側遮断周波数を設定する。
これらの式を満たさなくても、上記の遮断周波数を、よ
りローパスフィルタの減衰の少ない周波数に緩めて大小
関係が成立するのであれば、少なくはなるが、ある程度
の効果はある。

【００１２】なお、ここで言う最高周波数とは観測の対
象となる範囲内での最高周波数を指し、それを超える周
波数成分はノイズであるので含まない。

【００１３】このように、二光束それぞれの検出信号の
信号処理回路のローパスフィルタの遮断周波数を異なら
せても、以下の理由により特に問題となることはない。 １．原子吸光光度計においては差吸光度を測定したり、
試料側と参照側を入れ替えて測定することがないこと。 ２．スペクトルスキャンは、光源光から原子吸光を観測
するのにふさわしい波長を選択することが目的であるの
で、この場合は試料側の信号のみを観測すればよいこ
と。 ３．二光束法によって除去しようとする光源の輝度変動
がかなり緩やかなもの、通常数Ｈｚ以下、であること。 このように、二光束それぞれの検出信号の信号処理回路
のローパスフィルタの遮断断周波数を異ならせることに
より、光源の輝度変動を補償するという二光束法の目的
を果たしながら、ノイズを最小限に減らすことが可能と
なる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の二光束原子吸光光
度計の一実施例を図１により説明する。光源からの入射
光束２１はハーフミラー１で試料側光束２２と参照側光
束２３に分割される。直進した試料側光束２２は原子化
部２を通過し、その際に試料の濃度に応じた原子吸光が
起こった後、円盤状の鏡の一部を切り欠いたチョッパー
ミラー５に到達する。なお、原子化部２の例としては、
ガスバーナーまたは電気加熱炉があげられる。一方、ハ
ーフミラー１で反射した参照側光束２３は、鏡３と鏡４
を経てチョッパーミラー５に到達する。この参照側光束
は鏡での反射と空気による吸収を除き光源の輝度変動の
みによって変動する。そして、チョッパーミラー５で再
結合した光束は分光器７に入射し、分光器７により目的
とする波長成分を持った光束だけが出射光束２４とな
り、検出器８、例えば光電子増倍管、に入射して検出さ
れる。

【００１５】検出器８で電気信号に変換された信号は増
幅器９で増幅されスイッチ１０に入力される。チョッパ
ーミラー５の近傍に設置されたホトインタラプタ６は、
分光器７に、試料側光束２２か参照側光束２３のどちら
の光束が入射しているか、の信号を発生している。そし
て、このホトインタラプタ６からの信号に同期してスイ
ッチ１０が切り替えられ、試料側と参照側の信号に分離
される。

【００１６】試料側の信号は、試料側ローパスフィルタ
１１で高周波成分を除去した後に、試料側信号２５とな
る。同様にして、参照側の信号は参照側ローパスフィル
タ１２で、試料側より低い遮断周波数をもって、高周波
成分を除去した後に、参照側信号２６となる。

【００１７】チョッパーモーターの回転周波数を３０Ｈ
ｚ、チョッパーミラーの鏡の枚数を２枚とした場合の、
遮断周波数の一例としては、以下の値を挙げることがで
きる。

【００１８】 試料側遮断周波数 ＝ １００Ｈｚ 参照側遮断周波数 ＝ １０Ｈｚ 光源の輝度変動の最高周波数 ＝ １Ｈｚ （４）式より、チョッパーモーターによるふらつきの周波数 ＝ ３０Ｈｚ×２枚÷２ ＝ ３０Ｈｚ これらの値は（１）〜（３）式を満たしている。

【００１９】そして、試料側信号２５と参照側信号２６
は、アナログ回路、またはＡ／Ｄ変換器とマイクロプロ
セッサーの組合せにより吸光度計算され、表示部（図示
せず）に表示される。

【００２０】原子吸光光度計は試料室開放であり、外光
の影響を排除するため、光源非点灯時の信号も取得して
各信号から引き算する必要があるが、本発明とは関わり
がないので、説明を省略している。

【００２１】なお、上記の実施例では、光源が一種類の
場合について説明したが、原子吸光光度法ではバックグ
ラウンド補正、即ち目的外吸光度除去のため、重水素ラ
ンプなどの光源を搭載していることもあるが、この場合
でもバックグラウンド用の試料側ローパスフィルタ、及
び参照側ローパスフィルタを設置すれば、本発明を適用
することができる。

【００２２】また、上記実施例では、二光束分割部とし
てハーフミラーを用い、二光束結合部としてチョッパー
ミラーを使用した場合について説明したが、二光束分割
部としてチョッパーミラー用い、二光束結合部としてハ
ーフミラーを使用してもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明の二光束原子吸光光度計は上記の
ように、二光束それぞれの信号処理回路にローパスフィ
ルタを設け、参照側フィルタの遮断周波数が、試料側フ
ィルタの遮断周波数より低く、かつ、光源の輝度変動周
波数より高くなるように設定しているので、光源の輝度
変動を補償するという二光束法の目的を果たしながら、
参照側からのノイズを最小限に減らし、よって出力であ
る吸光度信号のノイズを減らすことができる。

【００２４】通常、ローパスフィルタはＣＲ（コンデン
サ、抵抗）回路で構成されるので、安価であり、遮断周
波数の設定や変更も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二光束原子吸光光度計の一実施例を示
す図である。

【符号の説明】

１ ハーフミラー ２ 原子化部 ３ 鏡 ４ 鏡 ５ チョッパーミラー ６ ホトインタラプ
タ ７ 分光器 ８ 検出器 ９ 増幅器 １０ スイッチ １１ 試料側ローパスフィルタ １２ 参照側ローパス
フィルタ ２１ 入射光束 ２２ 試料側光束 ２３ 参照側光束 ２４ 出射光束 ２５ 試料側信号 ２６ 参照側信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料側、参照側の二光束を備えた二光束
   原子吸光光度計において、二光束それぞれの検出信号を
   処理する信号処理回路にそれぞれローパスフィルタを設
   け、参照側ローパスフィルタの遮断周波数を、試料側ロ
   ーパスフィルタの遮断周波数より低く、かつ、光源の輝
   度変動周波数より高く設定したことを特徴とする二光束
   原子吸光光度計。