JPS5835440A - スペクトル線測定装置 - Google Patents
スペクトル線測定装置Info
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- JPS5835440A JPS5835440A JP56134167A JP13416781A JPS5835440A JP S5835440 A JPS5835440 A JP S5835440A JP 56134167 A JP56134167 A JP 56134167A JP 13416781 A JP13416781 A JP 13416781A JP S5835440 A JPS5835440 A JP S5835440A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/443—Emission spectrometry
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超高分解のスペクトル線分光装置に関する。
従来、超高分解の分光には、ファプリーペロー干渉計が
使用されてきた。しかし、ファプリーペロー干渉計は、
短波長でエタロンの反射効率が低下する為波長が３００
ｎｍ以下では使用が困難であシ、特に２５０ｎｍ以下で
は使用不可能であった。超高分解の分光測光は、とシわ
け原子からの発光線の形状（プロフィル）を知るために
不可欠である。ところが、分光分析に広く使用されてい
る原子の一次共鳴線は、大半の元素について１７０〜３
Ｑ Ｑ ｎｍの波長領域にあって、ファプリーペロー
干渉計を使用することができない。原子線光源からの発
光線の形状は、原子吸光分析に於いても吸収感度、検量
線の直線性を決める主因子であるにもかかわらず、大半
の元素について測定ができなかった為、発光線プロフィ
ルは推定の域を出なかった。広く用いられているホロー
陰極ランプにしても、発光線のプロフィルが測定されて
いないのが現状である。
使用されてきた。しかし、ファプリーペロー干渉計は、
短波長でエタロンの反射効率が低下する為波長が３００
ｎｍ以下では使用が困難であシ、特に２５０ｎｍ以下で
は使用不可能であった。超高分解の分光測光は、とシわ
け原子からの発光線の形状（プロフィル）を知るために
不可欠である。ところが、分光分析に広く使用されてい
る原子の一次共鳴線は、大半の元素について１７０〜３
Ｑ Ｑ ｎｍの波長領域にあって、ファプリーペロー
干渉計を使用することができない。原子線光源からの発
光線の形状は、原子吸光分析に於いても吸収感度、検量
線の直線性を決める主因子であるにもかかわらず、大半
の元素について測定ができなかった為、発光線プロフィ
ルは推定の域を出なかった。広く用いられているホロー
陰極ランプにしても、発光線のプロフィルが測定されて
いないのが現状である。
本発明の目的は、被測定光が短波長であっても発光線の
プロフィルの測定が可能であるスペクトル線測定装置を
提供することにある。
プロフィルの測定が可能であるスペクトル線測定装置を
提供することにある。
本発明の特徴は、原子蒸気に磁場を印加して吸収線波長
を走査し、かつその原子蒸気に被測定光を照射して透過
光の吸光度を磁場の関数として求め、被測定光の線スペ
クトルを測定することにある。
を走査し、かつその原子蒸気に被測定光を照射して透過
光の吸光度を磁場の関数として求め、被測定光の線スペ
クトルを測定することにある。
本発明は、従来の発光線の分光測光法とは全く異なシ、
吸収線のインバースゼーマン効果を利用スルモのであり
、インバースゼーマンスキャニング法（Ｉｎｖｅｒｓｅ
Ｚｅｅｍａｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ、略してＩＺＳ＞と
名づけることにする。
吸収線のインバースゼーマン効果を利用スルモのであり
、インバースゼーマンスキャニング法（Ｉｎｖｅｒｓｅ
Ｚｅｅｍａｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ、略してＩＺＳ＞と
名づけることにする。
第１図および第２図に本発明の一実施例の構成を示す。
第１図はインバースゼーマン効果を利用する場合である
。測定対象の原子スペクトル光源１０から発せられた被
測定光は、直線偏光子１により直線偏光成分がとり出さ
れる。次に可変位偏光を円偏光に変換する。直線偏光子
と可変位相板の光学軸が＋４５°をなす場合に、右円偏
光が、−４５°をなす場合に左円偏光がとり出される。
。測定対象の原子スペクトル光源１０から発せられた被
測定光は、直線偏光子１により直線偏光成分がとり出さ
れる。次に可変位偏光を円偏光に変換する。直線偏光子
と可変位相板の光学軸が＋４５°をなす場合に、右円偏
光が、−４５°をなす場合に左円偏光がとり出される。
光通過用貫通孔を有する電磁石（Ａ）４の磁極間隙に、
吸収セル５が設置されている。
吸収セル５が設置されている。
吸収セル５の詳細構造は第３図に示されている。
即ち、石英セル１４の内部に試料金属（例えばＺｎ）１
６が少量封入されている。石英セル１４の内部には２Ｔ
ｏｒｒ程度のＡｒ、Ｎｅなどの希ガスが封入されている
。このセルのまわシにヒータ１５および断熱材１２が設
置されている１石英セル１４を加熱する事により、封入
金属の原子蒸気が得られる。通常、１０−５〜１ｏ−ｓ
Ｔｏｒｒの蒸気圧で使用される。原子蒸気の圧力を一定
に保つため、熱電対１３で、石英セル１４の温度を検知
し、ヒータ１５の電力が制御される。光束１１は、窓１
７．１７’から石英セル１４を通過する。
６が少量封入されている。石英セル１４の内部には２Ｔ
ｏｒｒ程度のＡｒ、Ｎｅなどの希ガスが封入されている
。このセルのまわシにヒータ１５および断熱材１２が設
置されている１石英セル１４を加熱する事により、封入
金属の原子蒸気が得られる。通常、１０−５〜１ｏ−ｓ
Ｔｏｒｒの蒸気圧で使用される。原子蒸気の圧力を一定
に保つため、熱電対１３で、石英セル１４の温度を検知
し、ヒータ１５の電力が制御される。光束１１は、窓１
７．１７’から石英セル１４を通過する。
第１図において、このセル５が磁石の磁極間に設置され
ておシ、原子蒸気の吸収線波長は磁場３の印加に基づく
インバースゼーマン効果によって７フトされる。分光器
７は、光束６の測定対象の原子線を他の線と分離するた
めのもので、通常１ｎｍ程度の低い分解能を持つもので
も十分である。
ておシ、原子蒸気の吸収線波長は磁場３の印加に基づく
インバースゼーマン効果によって７フトされる。分光器
７は、光束６の測定対象の原子線を他の線と分離するた
めのもので、通常１ｎｍ程度の低い分解能を持つもので
も十分である。
光の強度は検知器８によって検知される。
Ｚｎ（亜鉛）のホロカソードランプの発光線プロフィル
を測定する場合を例にとシ、さらに詳細に説明する。Ｚ
ｎの場合、吸収セ■５の加熱温度は、１５０Ｃ付近の一
定値に設定する。Ｚｎの一次共鳴線波長は２１３．９ｎ
ｍであるから分光器７の波長を２１３．９ｎｍに設定す
る。Ｚｎの共鳴線は正常ゼーマン効果を示す。従って、
Ｚｎの蒸気に磁場を印加すると、波長の７フトしたσ“
とσ−の吸収線が得られる。磁場に平行な方向から先に
述べた円偏光をＺｎの原子蒸気中を通過させると、イン
バースゼーマン効果により、右円偏光はσ０成分により
、また左円偏光はσ−酸成分よってのみ吸収される。σ
“およびσ−酸成分波長のソフトと磁場強度の関係は次
式であられされるように直線的である。
を測定する場合を例にとシ、さらに詳細に説明する。Ｚ
ｎの場合、吸収セ■５の加熱温度は、１５０Ｃ付近の一
定値に設定する。Ｚｎの一次共鳴線波長は２１３．９ｎ
ｍであるから分光器７の波長を２１３．９ｎｍに設定す
る。Ｚｎの共鳴線は正常ゼーマン効果を示す。従って、
Ｚｎの蒸気に磁場を印加すると、波長の７フトしたσ“
とσ−の吸収線が得られる。磁場に平行な方向から先に
述べた円偏光をＺｎの原子蒸気中を通過させると、イン
バースゼーマン効果により、右円偏光はσ０成分により
、また左円偏光はσ−酸成分よってのみ吸収される。σ
“およびσ−酸成分波長のソフトと磁場強度の関係は次
式であられされるように直線的である。
磁場強度は、電磁石に供給する電流の大きさを変えるこ
とによって、大きさを変える。それにともない波長ソフ
トも変わる。測定は、吸収セルを通った光の透過率を磁
場の関数として測定する。
とによって、大きさを変える。それにともない波長ソフ
トも変わる。測定は、吸収セルを通った光の透過率を磁
場の関数として測定する。
発光線の巾が、吸収線の巾より十分に広い場合には、得
られた透過率を対数変換するだけで発光線の正確なプロ
フィルが得られることがわかった。
られた透過率を対数変換するだけで発光線の正確なプロ
フィルが得られることがわかった。
この点を以下に説明する。
第４図に於て、発光線１８のプロフィルは光の周波数ν
の関数としてあられされ、これをｆ（ν）とする。一方
のσ成分は、磁場Ｈによりν５（Ｈ）だけソフトしてお
シ、吸収線１９であるσ成分のプロフィル゛をｇ（シー
シ５（Ｈ））とする。第４図では近似的にｇ（シーシ５
（Ｈ））をΔνの巾を持つ関数としている。
の関数としてあられされ、これをｆ（ν）とする。一方
のσ成分は、磁場Ｈによりν５（Ｈ）だけソフトしてお
シ、吸収線１９であるσ成分のプロフィル゛をｇ（シー
シ５（Ｈ））とする。第４図では近似的にｇ（シーシ５
（Ｈ））をΔνの巾を持つ関数としている。
透過率をＴ（ν）とするとＴ（ν）は次式であられされ
る。
る。
この式を対数変換して変形すると、１次近似に於て以下
の関係が導かれる。
の関係が導かれる。
ａｔ ｆ（νｇ＋（Ｈ）） ・・・・・
・ （３）即ち、透過率を対数変換したものは、直接、
発光線のプロフィルをあられすことになる。
・ （３）即ち、透過率を対数変換したものは、直接、
発光線のプロフィルをあられすことになる。
第２図は、本発明の他の実施例の概略構成を示す図で、
インバースゼーマン横効果を用いた装置の場合である。
インバースゼーマン横効果を用いた装置の場合である。
このとき、ホロー陰極ランプ等の光源１０からの入射光
は直線偏光子１により、磁場強度可変の電磁石（Ｂ）９
によって印加された磁場３と垂直あるいは平行な直線偏
光成分に分解される。この第２図の配置では、磁場３は
光束６と垂直な方向から吸収セル５に印加されている。
は直線偏光子１により、磁場強度可変の電磁石（Ｂ）９
によって印加された磁場３と垂直あるいは平行な直線偏
光成分に分解される。この第２図の配置では、磁場３は
光束６と垂直な方向から吸収セル５に印加されている。
７、ｎの一次共鳴線のように正常ゼーマン効果を示す線
の場合には、磁場に垂直な偏光成分を用いてσ１構成に
よる吸収を観測する。この第２図による方法は、零磁場
に於ける波長に対し、対称に７フトするσ９およびσ−
酸成分吸収を同時に観測するため、測定する発光線のプ
ロフィルは、零磁場に於ける波長に対し左右対称でなけ
ればならないという制約がある。そのかわシに、第１図
の場合に比べて可変位相板が不要で、しかも電磁石９に
観測用の穴をあける必要が無いので、装置も測定も極め
て簡単になる。原子スペクトル光源の発光線のプロフィ
ルを測定する場合、超微細構造が無ければ、プロフィル
は左右対称なので、この方法が便利である。・ ｚｎの２１３．９０ｍの共鳴線についての測定の場合、
吸収線巾はドツプラー広がりによってのみ決まシ、１５
０Ｃで２．５０Ｈ２である。即ち、この場合の分解能は
ｓｏ、ｏｏｏに達している。さらに分解能を上げる為に
は吸収線巾を狭くすれば良いので、原子ビームによる吸
収セルを使用することも考えられる。
の場合には、磁場に垂直な偏光成分を用いてσ１構成に
よる吸収を観測する。この第２図による方法は、零磁場
に於ける波長に対し、対称に７フトするσ９およびσ−
酸成分吸収を同時に観測するため、測定する発光線のプ
ロフィルは、零磁場に於ける波長に対し左右対称でなけ
ればならないという制約がある。そのかわシに、第１図
の場合に比べて可変位相板が不要で、しかも電磁石９に
観測用の穴をあける必要が無いので、装置も測定も極め
て簡単になる。原子スペクトル光源の発光線のプロフィ
ルを測定する場合、超微細構造が無ければ、プロフィル
は左右対称なので、この方法が便利である。・ ｚｎの２１３．９０ｍの共鳴線についての測定の場合、
吸収線巾はドツプラー広がりによってのみ決まシ、１５
０Ｃで２．５０Ｈ２である。即ち、この場合の分解能は
ｓｏ、ｏｏｏに達している。さらに分解能を上げる為に
は吸収線巾を狭くすれば良いので、原子ビームによる吸
収セルを使用することも考えられる。
また、異常ゼーマン効果を示す線の場合、σ成分が分裂
して状況が複雑になるが、計算機を使用して正確な発光
線プロフィルを求めることができる。
して状況が複雑になるが、計算機を使用して正確な発光
線プロフィルを求めることができる。
またＸ吸収線巾を計算機を利用したデコンボリューンヨ
ン計算で補正する事によシ、よシ正確な発光線プロフィ
ルを求めることもできる。
ン計算で補正する事によシ、よシ正確な発光線プロフィ
ルを求めることもできる。
第５図に、データの実例を示した。これは、Ｚｎのホロ
ー陰極ランプの発光線プロフィルを第２図の実施例の方
法によシ実測したものである。
ー陰極ランプの発光線プロフィルを第２図の実施例の方
法によシ実測したものである。
Ｚｎの１次共鳴線（２１３，８ｎｍ）は、極めて吸収強
度が大きく、光源の自己吸収が問題になっていたが波長
が極めて短いために測定方法が無く、今まで観測された
ことが無かった。第５図に於いてプロフィル２１の如く
Ｚｎの発光線はランプ電流が１．５ｍＡのときには、ガ
ウス形のプロフィルを示しているが、ランプ電流が１０
ｍＡでは、プロフィル２２の如く顕著な自己反転を生じ
ていることがわかる。このランプを、原子吸光分析に使
用する際は、通常、１０ｍＡで点灯されるので、従来は
大きな自己反転を起こした発光線が分析に用いられてい
たことになる。従来、Ｚｎ、Ｃｃｌなどは、う／ブによ
って、あるいは点灯法、あるいは点灯電流によって、感
度および検量線の直線性が悪くなることが指摘されてき
たが、本実験により発光線の自己反転に起因することが
明らかになった。本発明を適用した装置は、ホロー陰極
ランプの品質管理に使用しても大きな効果が期待される
。本発明に基づく第１図および第２図の実施例は、以上
述べてきたことの他に以下の特徴を有する。
度が大きく、光源の自己吸収が問題になっていたが波長
が極めて短いために測定方法が無く、今まで観測された
ことが無かった。第５図に於いてプロフィル２１の如く
Ｚｎの発光線はランプ電流が１．５ｍＡのときには、ガ
ウス形のプロフィルを示しているが、ランプ電流が１０
ｍＡでは、プロフィル２２の如く顕著な自己反転を生じ
ていることがわかる。このランプを、原子吸光分析に使
用する際は、通常、１０ｍＡで点灯されるので、従来は
大きな自己反転を起こした発光線が分析に用いられてい
たことになる。従来、Ｚｎ、Ｃｃｌなどは、う／ブによ
って、あるいは点灯法、あるいは点灯電流によって、感
度および検量線の直線性が悪くなることが指摘されてき
たが、本実験により発光線の自己反転に起因することが
明らかになった。本発明を適用した装置は、ホロー陰極
ランプの品質管理に使用しても大きな効果が期待される
。本発明に基づく第１図および第２図の実施例は、以上
述べてきたことの他に以下の特徴を有する。
（イ）零磁場における吸収線の波長は原子に固有なもの
である。従って波長精度が極めて高くまた安定である。
である。従って波長精度が極めて高くまた安定である。
（ロ）従来のファプリーペロー干渉計に比して極めて明
るく、微弱な光についても高分解能の分光ができる。
るく、微弱な光についても高分解能の分光ができる。
（ハ）装置および取扱いが、ファプリーペロー干渉計に
比較して容易である。
比較して容易である。
に）偏光子、セルの材質に人工水晶を用いれば真空紫外
域の共鳴発光線についても測定できる。
域の共鳴発光線についても測定できる。
第１図の実施例では、磁場に対し平行方向に被測定光を
通し、一方、磁場によって分裂された原子蒸気の吸収御
成分に関し、磁場走査してσ３あるいはσ−酸成分独立
して波長走査し、光源からの発光線のプロフィルを測定
する。
通し、一方、磁場によって分裂された原子蒸気の吸収御
成分に関し、磁場走査してσ３あるいはσ−酸成分独立
して波長走査し、光源からの発光線のプロフィルを測定
する。
第２図の実施例では、磁場に対し垂直方向に被測定光を
通し、一方、磁場によってゼーマン分岐された原子蒸気
の吸収線成分に関し、π成分又はσ成分の一方を観測す
ることによシ、対称形の線スペクトルのプロフィルを測
定する。
通し、一方、磁場によってゼーマン分岐された原子蒸気
の吸収線成分に関し、π成分又はσ成分の一方を観測す
ることによシ、対称形の線スペクトルのプロフィルを測
定する。
吸収セルに封入される物質の原子蒸気が有する吸収線の
巾は、原子スペクトル光源によって発せられる被測定発
光線の巾よりも狭いので、波長走査したときに観測した
各々の波長における吸光量を記録することにより、発光
線のプロフィルを描くことができる。
巾は、原子スペクトル光源によって発せられる被測定発
光線の巾よりも狭いので、波長走査したときに観測した
各々の波長における吸光量を記録することにより、発光
線のプロフィルを描くことができる。
以上説明したように本発明によれば、種々の波長の発光
線のプロフィルを観測することが可能となる。
線のプロフィルを観測することが可能となる。
第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す図、第２図
は本発明の他の実施例の概略構成を示す図、第３図は吸
収セルの構造を示す断面図、第４図は第１図の実施例に
おいて磁場によシ波長シフトされた吸収線と、光源から
の発光線の関係を示す図、第５図は第２図の実施例の装
置を用いて亜鉛の発光線プロフィルを実測した図である
。 １・・・直線偏光子、４，９・・・電磁石、５・・・吸
収セル、８・・・検知器、１０・・・光源。 旭 ？ ■ 篤 ４ 図 →（ヒめｎう皮ｔｋ（Ｌ／）
は本発明の他の実施例の概略構成を示す図、第３図は吸
収セルの構造を示す断面図、第４図は第１図の実施例に
おいて磁場によシ波長シフトされた吸収線と、光源から
の発光線の関係を示す図、第５図は第２図の実施例の装
置を用いて亜鉛の発光線プロフィルを実測した図である
。 １・・・直線偏光子、４，９・・・電磁石、５・・・吸
収セル、８・・・検知器、１０・・・光源。 旭 ？ ■ 篤 ４ 図 →（ヒめｎう皮ｔｋ（Ｌ／）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、磁場発生手段によって特定物質の原子蒸気に磁場を
印加し、上記原子蒸気の吸収線の波長を磁場強度の走査
によってシフトし、上記原子蒸気に光発生源からの被測
定光を照射して吸光量を観測 。 し、上記被測定光の線スペクトルを測定するように構成
したスペクトル線測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56134167A JPS5835440A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | スペクトル線測定装置 |
| US06/411,370 US4504145A (en) | 1981-08-28 | 1982-08-25 | Apparatus capable of measurement of profile of emission line spectrum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56134167A JPS5835440A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | スペクトル線測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5835440A true JPS5835440A (ja) | 1983-03-02 |
Family
ID=15122008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56134167A Pending JPS5835440A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | スペクトル線測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4504145A (ja) |
| JP (1) | JPS5835440A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221243A (ja) * | 1988-03-18 | 1990-01-24 | Bodenseewerk Perkin Elmer & Co Gmbh | 原子吸収分光計用電磁石 |
| JPH0221242A (ja) * | 1988-03-18 | 1990-01-24 | Bodenseewerk Perkin Elmer & Co Gmbh | 原子吸収スペクトロメータ |
| JPWO2018100779A1 (ja) * | 2016-11-30 | 2019-10-17 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 標的物質検出装置及び標的物質検出方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE112009004305T5 (de) * | 2009-02-19 | 2012-06-14 | Abb Research Ltd. | Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung und Verfahren zum Messen von Sauerstoff |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
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-
1982
- 1982-08-25 US US06/411,370 patent/US4504145A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221243A (ja) * | 1988-03-18 | 1990-01-24 | Bodenseewerk Perkin Elmer & Co Gmbh | 原子吸収分光計用電磁石 |
| JPH0221242A (ja) * | 1988-03-18 | 1990-01-24 | Bodenseewerk Perkin Elmer & Co Gmbh | 原子吸収スペクトロメータ |
| JPWO2018100779A1 (ja) * | 2016-11-30 | 2019-10-17 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 標的物質検出装置及び標的物質検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4504145A (en) | 1985-03-12 |
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