JPS586427A - 分光光度計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス制御装置を有するスペクトル光度計に関す
るものであシ、これは他の用途があるにしても特に、原
子吸収分光に用いられるよう適用されるものである。

原子吸収分光においては、特定の素子のための特性共振
スペクトル線における放射ビームの吸収測定は、原サン
プル溶液におけるその素子の濃度測定を行うことである
。今日の、吸収測定の目的で素子を・原子化するための
最も一般的な技法の１つは、知シたい素子を含む液状サ
ンプル溶液をガスバーナー中に誘導して気化することで
あり、これによって最終的には素子が涼感で装置の放射
ビーム路中に存在するようになる。光線発散光臨から発
生しまた測定されるべき素子の共振線を含む、サンプル
光線ビームは炉を通過するよう方向づけられる。サンプ
ル中の該当する素子は、素子の特性共振線を吸収し、こ
の結果生ずる光線ビームはモノクロメータ−に、さらに
そこから検出器に向い、検出器は該当する素子がサンプ
ルビームの共振線を吸収（−だ程度を測定する。この吸
収の程度はサンプル物質中の該当素子の量を表わすもの
である。

ある装置においては、光線発散源からのダブルビームが
利用され、また他の装置においては連続スペクトルを持
つ光源からの第２ダブルビームが、種々のビームを順次
装置中に方向づけるための光学ビームスイツチングチョ
ッパーと共に用いられている。さらに他の装置でｔよ信
号とバックグラウンド源を電気的にパルス化する動作が
機械式チョッパーの代りに用いられている。

−　このような従来技術による装置における不都合は、
火炎が停止し、しかも燃料と酸素とが警−ナーに供給さ
れ続けた時に経験される。バーナーチェンバ内における
紫外線検出器を位置ぎめするための危険を減少させるた
め様々の試みが行なわれてきた。次に検出器は火炎の消
滅を表示するよう期待され、酸素を含む燃料の供給を終
らせるように信号を送出する０しかし、このような検出
器は時に誤って、実際には火炎がないのに火炎の存在を
表わすような信号を発生することがある。

このような信号は例えばチェンバー内における、測定ビ
ームのまたは他の外部光源の反射光の存在によってひき
起こされるものである０そのような誤った信号を減少さ
せるため開発された方法の１つは、紫外線検出器の光入
射開口部を小さくすることである０しかし、これは十分
効果的ではなかった。他の方法は、開口部に達する反射
光の数を減少させる方向に、検出器の開口部を向けるこ
とである。しかし、これもまた十分な効果を発揮しなか
った。

前に述べた危険な条件は、計器操作者が比較的に混合気
体を薄くすることによって計器感度を増加させようとし
た時に、さらに深刻なものとなる。このような計器にお
いては、薄い混合気体が用いられる時には、いかなる信
号も発生しないように検出器を電気的に絶縁するという
無効化機能を設けられている場合もある。当然、これは
そのような動作期間中、火炎消滅に対する安全機能は完
全に除去されているものである。

このため、本発明の目的は、スペクトル光度計における
ガスバーナーの火炎の消滅をさらに正確に検出し得る装
置を提供することである。

簡単に言えば、本発明は新しいまた改良されたスペクト
ル光度計の提供を目指すものであって、バーナー室にお
いて気体燃料を燃焼させるために適用されるバーナーと
、バーナー室を周期的に通過する光のビームのための装
置と、検出器と、バーナー室を通過する前記光のビーム
のない期間に前記検出器を働かせる装置とを有し、前記
検励器は作動状態になれば前記バーナー室における火炎
の存在を表わす電子信号を発生するように適用されるも
のであり、さらに本発明による装置はその電子信号に反
応してバーナーへの燃料供給の流れを制御するための装
置をも有している。

本発明の１つの実施例では、バー　ナーへの燃料供給の
流れを制御するために電子信号に反応する装置は、検出
器の出力に反応する一定の時間遅れネットワーク（回路
網）を持つスイッチング装置を有するものである〇一定
の時間遅れネットワークを持つ、このスイッチング装置
は、その構成の１例ζして、抵抗を通してそのコレクタ
が電圧源に接続され、また並列に接続されたコンデンサ
と抵抗とで大地に接続されたエミッタを持ち、エミッタ
はまた前記バーナーに対する制御装置にも接続されたト
ランジスタを有し、ソノトランジスタのベースは前記検
出器の出力に接続されるものである。

本発明の１つの構成例においては、バーナー室を周期的
に通過する光のビームのための装置は、チョッパー組立
と、バーナー室を通過する前記光のビームがない周期期
間中に検出器を作動させるための装置とを有し、検出器
を作動させる装置はチョッパー位置センサーと、前記チ
３、ツバー位置センサーに反応して同時に検出器を作動
させるために検出器に電圧源を与えるようなスイッチン
グ装置とを有している。

本発明の詳細な説明はこれから行なわれるため、さらに
良く理解されるであろうし、技術分野における貢献度も
さらに良く認識されるであろうから、ここでは本発明の
より重要な特質について広く概要が示されただけである
。当然ながら、これから後に十分に説明される本発明に
は、付随的な特質がある。これらの技術分野に明るい人
は、この開示の基となる概念が、本発明−のいくつかの
目的を実行するだめの他の配置のデデインの基礎として
も利用できることを、理解されるであろう。このため、
この開示は、本発明の精神または観点から離れない範囲
での、このような等価装置を含んで理解することが必要
であるユ。

本発明の１つの実施例は、例証し説明する目的のために
選択され、また本明細書の１部をなす添付図面に示され
ている０ 図面は、流れセンサー制御を持つガス制御システムを用
いる、バックグラウンド補正されたスペクトル光度計の
回路系統を集約して示したものである。本発明は単一ビ
ームまたは２重ビームのいずれの光学システムにも利用
可能であるため、サンプルビームのみが示されている。

さらに、本発明のシステムは図に示されている機械的回
転チョッパーの代りに、電子的にパルス化された信号お
よびバックグラウンド光源の動作によっても作動できる
ものである。

図を参照すると、このスペクトル光度計は、例えば米国
特許第４，１６８．９１０で説明される型式の、光学ビ
ームスイツチングチョッパー１０を有している０このチ
ョッパーは重水アークランプ１２のような第１光源から
の光を、中空カソードまたは無電極放電ランプ１４のよ
うな第２光源からの光と同様、交互的に通過させまた阻
止するよう配置されている。チョッパーのある位置では
、両方の光源からの放射が阻止される。これは当業者間
では「ダークタイム」とし。

て知られている。チョッパー１０を通過したビ゛−ムは
図面上１６として示される光学システムを通して、燃料
、酸素およびサンプル混合気を燃焼させるバーナー１８
に方向づけられる。特定素子での特性共振スペクトル線
における放射ヒームノ吸収の測定は、本来のサンプルに
おけるその素子の濃度測定である。こうして、バーナー
１８の火炎を°通過した後の放射のビームは、図におい
て全体的に２０として示されるモノクロメータ−１検出
器および電子回路に導かれる。

チョッパー１０の近くに、光学位置センサー２２があり
、これは例えば光センサー装置に光出力を与える発光ダ
イオードのような装置を含むものであり、チョッパー１
０を検知しエンコーダー２４に適当な電気出力を供給す
るために用いられ、２４は例えばコネチカット州ノルウ
オークのパーキンエルマー社で販売しているパーキンエ
ルマ一部品番号第００４７−９７８４のようなものであ
る。一般には、このエンコーダーはチョッパー１０の位
置を表わす信号をスペクトル光度計の中央制御装置（示
されていない）に送す、システムの種々の要素の機能を
調和させる。加えて、エンコーダー２４は導線２６上に
信号を出力し、この信号は両方の光源からの光が阻止さ
れている時、即ちダークタイム、にローであり、他の総
ての時にハイである。導線２６の状態は接地スイッチＱ
ｌを制御する。Ｑｌの一方は抵抗Ｒ１およびＲ２を通し
て＋１５Ｖに接続され、他方は接地されている。ＰＮＰ
型のトランジスタＱ２のベースは抵抗Ｒ１とＲ２の間に
接続され、またエミッタは＋１５Ｖｔ源に接続される。

Ｑ２のコレクタは抵抗Ｒ３全通してｉｖ　Ｐ　Ｎ　）ラ
ンジスタＱ３のベースに接続され、そのエミッタは接地
され、またコレクタは接続点２８と抵抗Ｒａ１ｋｉｉし
て＋３００ＶｔｍＫ接続される。こうして、ＱｌとＱ２
とは一般的なスペクトル光度計エンコーダー２４を用い
て、トランジスタＱ３を制御するための、位相器および
レベルシフタとして働く。

さらに図を参照すれば、導線３０は接続点２８と火炎放
射検出器３２の入力を結び、３２は例えばニュージャー
シイ州ミドルセクスのノ１ママツ社によって製造される
Ｒ２５９型のｕｖトロン放射検出器である。この検出器
３２は、これから後に詳しく説明されるようにバーナー
１８の火炎に接近して位置決めされる。検出器３２から
の出力は抵抗Ｒ５を通してＮＰＮ）ランジスタＱ４のベ
ースに接続される。トランジスタＱ４のベース側回路に
含まれるものは、ベースが高電位となった時に、前もっ
て選択した値で電圧をクランプするように働くツェナー
ダイオードＤ工である。トランジスタＱ４のコレクタは
抵抗Ｒ６ｋ通して＋５ｖ電源に接続され、そのエミッタ
は並列に接地されている抵抗Ｒ７とコンデンサＣ１とを
含む回路網に接続される○このエミッタはさらにコンパ
レータ３３の入力に接続される。コンパレータは基準電
圧を受けており、トランジスタＱ４から受信した電圧が
基準′電圧よりも低けれはコンパレータはバーナー制御
器３４に火炎が消滅したことを表わす信号全出力し、制
御器は自動的に燃料と酸素源を閉じてしまう０ここでは
、あらゆる適当なバーナー制御器、例えはコネチカット
州ノルウオークのパーキンエルマー社によって製造され
ているモデル００４７−０５６０、が使用できる。

動作においては、ダークタイム信号は両方の信号光線お
よびバックグラウンド光源が光学的にしゃ断されている
時に発生する。その時、火炎センサーは実際の火炎を検
出するためにターンオンされ、こうしてバーナー室にお
いては反射によって火炎センサーに加えられる不要放射
光はなくなる。図示されている実施例では、サイクルの
ダークタイム部の期間、導線２６に沿うエンコーダー２
４の出力はローであり、これにより接地スイッチＱｌを
導通状態となり、一方、トランジスタＱ２のベースをロ
ーであり、このため非導通となる。このことはトランジ
スタＱ３のベースをローとし、この結果このトランジス
タは非導通となる。トランジスタＱ３が非導通であるた
め、＋６００Ｖ電源は火炎セフす３２に向う。即ち、ト
ランジスタＱ３がオフである時、火炎センサはターンオ
ンしてその通常の動作モードとなる。

紫外光線がバーナー火炎から検出され、またプレート電
圧が火炎センナに加えられると、トランジスタＱ４のベ
ースに設けられたツェナーダイオードＤ１のカソードに
電流が流れる。トランジスタＱ４のエミッタは次にコン
デンサーＣ１を充電する。火炎センサーがターンオフし
た時、または火炎が消えた時、この充電電荷は抵抗Ｒ７
とコンデンサー０１との回路網にその適切な時定数だけ
残留している。もし電圧レベルが前もって選択したレベ
ル、例えば１．５Ｖのようなレベル、を超えると、ガス
バーナー制御器における高インピーダンスレベルコンパ
レータは、バーナー火炎がオンであることを示し、燃料
と酸素の供給を継続する。火炎が消滅した時、コンデン
サＣ１を充電していた電流はなくなり、電圧は前もって
選択したレベルよりも低下し、ガスバーナーコンパレー
タと制御器とは火炎が。

なくなったことを表わす○このシステムは次に自動的に
燃料と酸素の供給源をしゃ断する。

スペクトル光度計のダークタイム処理と、センサーの電
子的制御を同期化することにより、重水アークランプの
ような強力な光源の、ｕｖ放射火炎検出器に直接的に照
射するような、最悪条件下でも５０対１よりも良好な排
除比を提供することができる。これを火炎検出器の前方
に光学スリッートを用いるような、他の技術手法と比較
すると、それらは通常のストレイ光線ヲ持つようバーナ
ーに適用されると、１０対１から１０対２程度の排除比
を生ずるに過き゛ない。

実際の火炎条件やスフリアスストレイ光線下における、
この比の改善は、ガスバーナーシステムにおける付加的
な安全増進をもたらし、さらにこのことは、システムの
感度を増加させ得ることを意味する。このことは特に薄
い火炎条件にある時に重要なことであり、またこのため
付加的な余分な制御器を用いる必要がないことから操作
者に付加的な便宜を与えるものである。

本発明の１つの実施例が説明のために開示されたが、本
明細を理解することにより、さらに多くの変更が本発明
に関してなし得ることは、当業技術者には明らかとなる
であろう。本発明の視点を限定するための基準は、特許
請求の範囲において示されるものである。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の原理を具体化した計器の１部を表わす概
要図である。 １０・・・チョッパー、１２．１４・・・ランプ光の、
１６・・・光学システム、１８・・・バーナー、２０・
・・モノクロメータ−１２２・・・位置センサー、２４
・・・エンコーダー、２６．３０・・・導線、３２・・
・検出器、３３・・・コンパレータ、３４・・・バーナ
ー制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ガス制御装置を有するスペクトル光度計に　。 おいて、バーナー室中でガス状燃料を燃焼させ、さらに
   分析されるべきサンプルを原子化するため使用されるバ
   ーナーと、バーナー室内に光のビームを周期的に通過さ
   せるための装置と、検出器と、前記バーナー室を通過す
   る前記光のビームがない周期的に前記検出器を通電させ
   るだめの装置とを結合した形で有し、前記検出器は前記
   バーナーにあって火炎が存在することを表現する電子信
   号を発生するために通電された時に使用され、さらに、
   この光度計が、前記電子信号に応答して前記バーナーへ
   の燃料の供給を制御するための装置とを有することを特
   命とするスペクトル光度計０ ２、前記バーナーへの燃料の供給を制御するために前記
   電子信号に応答する前記装置が、前記検出器の出力に応
   答する定時間遅延回路網ヲ持ツスイッチング装置を有す
   るような、特許請求の範囲第１項記載のスペクトル光度
   計０６、　前記定時間遅延回路網を持つ前記スイッチン
   グ装置が、前記検出器の出力に接続されたそのペースと
   、抵抗を通して電圧源に接続されたそのコレクターと、
   並列に大地に接続されたコンデンサと抵抗とに接続され
   たそのエミッタとを有するトランジスタを有するような
   、特許請求の範囲第２項記載のスペクトル光度計。 ４、バーナー室内に光のビームを周期的に通過させるた
   めの前記装置が、回転型機械式チョッパー機構を有する
   ような、特許請求の範囲第１項記載のスペクトル光度計
   。 ５、前記検出器を通電させるための前記装置が、チョッ
   パー位置センサと、前記チョッパー位置センサーに応答
   してバーナー室内を通過する前記光のビームがない周期
   ４間中に前記検小器を通電させるための前記検出器に電
   圧源を印加するためのスイッチング装置とを有するよう
   な、特許請求の範囲第４項記載のスペクトル光度計。 ６１、前記スイッチング装置が、半導体素子を利用した
   電子スイッチを有するような、特許請求の範囲第５項記
   載のスペクトル光度計。