JPS5885139A - 分光分析装置 - Google Patents

分光分析装置

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JPS5885139A
JPS5885139A JP18309581A JP18309581A JPS5885139A JP S5885139 A JPS5885139 A JP S5885139A JP 18309581 A JP18309581 A JP 18309581A JP 18309581 A JP18309581 A JP 18309581A JP S5885139 A JPS5885139 A JP S5885139A
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JP
Japan
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switch
circuit
integral
sample
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JP18309581A
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JPH0143900B2 (ja
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Kazutoshi Yamagishi
山岸 和年
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration

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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】 この発明は、分光分析装置に関し、さらに詳しくは、試
料全透過する光を光電変換して得た微弱な′#を流が一
定値に達するまで積分する際の積分時間をパラメータと
して吸光度測定をする分光分析装置に関する。
通常、自動化学分析装置における分光分析装置では、光
源よりの光を光学フィルタあるいは分光器等の単色器に
よシ単色化した光を試料に照射し、試料を透過する光を
電流に変換し、得られる電流の大小による吸光度測定が
行なわれていた。
ところで、分光分析装置において、光源としてタングス
テンランプ、試料を透過する光の量含検出する検出器と
してシリコンフォトダイオード全周いた場合、タングス
テンランプの分光特性やシリコンフォトダイオードの分
光感度特性は、第1図および第2図に示すように、各波
長毎に相違していた。%に、前記分光特性や分光感度特
性は、紫外領域における低下が著しい吃のであった◇そ
こで、波長によシ検出器の感度が相違するために、波長
を変更して試料を分析しようとする場合には、従来、次
のようkして、測定系の検出利得を調整していた。すな
わち、第3図に示すように、単色光ビームの波長に応じ
て、光軸に直交するように配置されたスリット1を第6
図中の矢印A方向に移動させることによりスリット幅t
f:調整して単色光量を増減させたシ、あるいは、スリ
ット1を設けない場合には、第4図に示すように、検出
器6よりの検出信号を増幅し、増幅の際に単色光ビーム
の波長に応じた抵抗器Rt−コントロール信号により切
換手段5で選択することにょシ、検出利得を調整してい
た。
しかしながら、前記のような検出利得の調整では、波長
を順次に自動的に変更してスキャニングし、種々の波長
について試料の吸収特性全測定しようとする場合に、増
幅回路やスリット1の駆動機構が複雑になると共に、ス
リット1t−用いるときには透過する単色光のエネルギ
を強制的に減衰させることになる。しかも切換手段にお
けるリーク電流や雑音の混入によυ、各波長での最適S
X/’N比を得ることが困難であった。
この発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、測定
系の検出利得の調整が容易であシ、かつS/N比の向上
を図ることのできる分光分析装置を提供することを目的
とするものである。
この発明は、試料内を透過する単色光を光電変換する検
出器よりの微弱な出力電流を積分し、出力電流の積分値
が一定に達するまでの時間を分析のパラメータとするこ
とを基本原理とするものである。
次に、この発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。
第5図および第6図は、この発明の一実施例を示すブロ
ック図である。
分光分析装置は、主として、所望の単色光に分光してこ
れを試料に照射する分光手段と、試料を透過する単色光
を光電変換する検出手段と、検出手段より出力される電
流を積分する積分手段と、検出手段と積分手段とを断続
するスイッチ手段と、積分手段を初期状態にもどす初期
化手段と、分光手段、検出手段、変換手段を制御すると
共に積分手段で積分した電流が一定値に達するまでの時
間に基づき吸光度を演算する演算処理手段(以下CPU
システムという)と、CPUシステムに各種の動作指令
を入力し、また、演算結果を出力する入出力装置とを具
備するものである。
分光手段は、分光器6と波長切換モータドライバ10と
を具備しておシ、分光器6は光源たとえばタングステ/
ランプよりの光音各種波長の単色光に分光し、波長切換
モータドライバ10によシ所定波長の単色光ビームを測
定セル2内の試料に照射するように構成されており、ま
た、波長切換モータドライバ10はCPUシステム9よ
りの指令に応じて所定の波長の単色光ビームを出力する
ために分光器6を駆動するように構成されている。
検出手段は、フォトダイオード3を具備し、測定セル2
内の試料を透過する単色光ビームを受光して、これを光
電変換し、電流iを出力する0積分手段は、オペアンプ
7とオペアンプ70入力側と出力側とを結合するコンデ
ンサCとを具備する回路にて、検出手段より出力される
電流if積分し、得られる積分値が一定の値−0に達す
るまで、積分する電流をAカ変換器(ADC) 14を
介してCPUシステムに出力する。なお、コンデンサC
は、設定する一定の値−0に応じてその容量全適宜に選
択することができる。また、ADC14は少なくとも1
6ビツトの装置であることが望ましい0これは、ADC
の分解能ff11/1.000よりも高め、測定時間の
短縮を図ることができるからである。
スイッチ手段は、検出手段と積分手段とを断続するスイ
ッチ13と、CPUシステム9よりの指令によシスイッ
チ13を駆動するスイッチ駆動回路12とを具備してお
り、分光器6によシ所定波長の単色光ビームが測定セル
2内の試料に照射されると同時にスイッチ13f:ON
状態にし、検出手段中のフォトダイオード13で検出す
る電流if積分手RK導通し、積分手段での積分値が一
定の値−0になったことを判別したCPUシステム9よ
りの指令によりスイッチ駆動回路12を介してスイッチ
16tOFF状!IKする。つまシ、スイッチ手段中の
スイッチ15は、検出手段よりの電流イを積分して一定
値−0になるまで、検出手段と積分手段と′tl−ON
状態にする。
初期化手段は、オペアンプ7の入力側と出力側とを抵抗
Rマ、Rs、&、スイッチ16およびオペアンプ15で
接続してなり、積分手段で積分した電流iが一定値−0
に達したことを判別したCPUシステム9よ〕の指令に
よりスイッチ16’f−ON状態にして、積分手段にチ
ャージされた電荷を放電することにより積分手段を初期
化(0レベル)し、積分手段が初期化されたことTh 
ADC14を介して判別したCPUシステム9よシの指
令にょシスイッチ16をOFF状態にする。
CPUシステム9は、第6図に示すように、設定値判別
回路9αと、初期値判別回路9hと、積分時間計数回路
9Gと、単色光指定回路9dと、メモリ9eと、演Ji
g、器9fとを少なくとも具備している。
そして、設定値判別回路9aは、積分手段よシの出力を
入力して、積分値が一定値e、に達したことを判別し、
スイッチ13がOFF状態となるようにスイッチ駆動回
路12に指令信号を出力すると共に、積分手段にチャー
ジされた電荷をディスチャージするためにON状態とな
るようにスイッチ16に指令信号を出力し、また積分値
が一定値−0K違し九ことを判別した信号は積分時間計
数回路9#にも出力するようになっている。初期値判別
回路9hは、初期化手段を介して積分手段にチャージさ
れた電荷金ディスチャージする際の信号’tADc14
を介して入力して、入力する信号レベルが初期値(0レ
ベル)K達したことを判別し、スイッチ16がOFF状
態となるようにスイッチ16に指令信号を出力すると共
に、初期値に達したことを判別した信号を積分時間計数
回路9Gに出力する。単色光指定回路9dは、入出力装
置8によシ指定されたモードによ)、分光器6がそのモ
ードに必要な特定波長の単色光を出力するように波長切
換モータドライバ10に指令信号を出力すると共に、ス
イッチ13をON状態となるようにスイッチ駆動回路1
2に指令信号を出力し、また、積分時間計数回路90に
指定した単色光を示す信号を出力する。積分時間計数回
路9−は、単色光指定回路9dよシの特定の単色光を指
定する信号と初期値判別回路9bよシの初期値を判別し
九信号とを二人力として一致する時点から一定値−0に
達し九ことを判別する信号を設定値判別回路9aよ多入
力する時点までの積分時間を計数し、計数したデータす
なわち前記時点でのADC値と特定の単色光を指定する
信号とをメモリ9−に出力する。メモリ9−は、あらか
じめ100%T(透過率)校正時に測定して得た積分時
間のデータを各波長毎に記憶しており、積分時間計数回
路9cより入力する積分時間を演算器9fに出力し、演
算器9fは波長毎に前記記憶データに基づき吸光産金演
算して、入力装置8に吸光度データを出力するO ここで、吸光度の演算はたとえば次のようにして行なわ
れる。積分手段におけるオペアンプ7のダイナミックレ
ンジは設計時規格されており、つまり一定値−0に達す
るまでの規格化した積分時間基準値を設定しておく〇 試料によっては、一定値−〇に達するまでの積分時間に
大小があるが、この様に積分時間を変更するという事は
、ゲインを変化させたのと同等である。ここでADC1
4で変換したデジタルデーターを吸光度の演算に用いる
場合ゲイン変更分すなわち、積分時間基準値と試料を測
定したときの積分時間の比を取る事によりゲイン分が算
出され、これを補正する事により正しく吸光度が求めら
れる0この様にする事により、ADC14からのデジタ
ルデー声−のビット数は常に一定であシ、CPUシステ
ム9によ)対数変換した時の一換精度は常に一定に保た
れる。即ち、波長2項目、試料にかかわらず、常に一定
8/N を保つ事氷できる。次いで、ランバート・ベー
アの吸光変成により、水に対する吸光度を計算する。以
上の計算は、さらに、数式を用いて説明すると次のとお
夛である0水を試料とするときの積分時間  ・・・・
・・1゜ある試料の積分時間       ・・・・・
・t。
規格化された積分時間      ・・・・・・t3水
についてのADC値(電流値2校正デー菊・・・・・・
A1ある試料K)いてのADC値(電流値)・・・・・
・A8ム&a(吸光度) AV’r。
w 2− lagズ7■ wz  2 −  (#yAt −tortム鵞 + 
tog Tl −1og T(1)ただしs Tl −
tx/ls %Tt = tt/ls次に1前記のよう
に構成する分光分析装置の作用について述べる。
先ず、オペレータが、入出力装置8におけるキーボード
で各種の検査項目たとえばGOT測定、GPT測定等の
モードを指定する。入出力装置8により指定されたモー
ドに応じて単色光指定回路9dは、分光器6より所定の
波長たとえば64岬lの単色光を出力するように波長切
換モータビ2イパ10に指令信号を出力すると共に、ス
イッチ16がON状態となるようにスイッチ駆動回路1
2に指令信号を出力する。また、単色光指定回路9dは
、特定のモードたとえばGOTモードを指定する信号を
積分時間計数回路9Gにも出力しておシ、計数した積分
時間がどの波長についてのものかがわかるようになって
いる。波長切換モータドライバ10によって指定された
所定の波長の単色光ビームが分光器6より出力され、測
定セル2内の試料に照射される。試料を透過する単色光
ビームは、検出手段内のフォトダイオード3で受光され
、充電変換された電流iはON状態となっているスイッ
チ13を介して積分手段に入力され、積分される0積分
手段は積分する電流値(又は電圧値)′を順次ADC1
4に入力するGそしてADC14でディジタル値に変換
してCPUシステム9内の設定値判別回路9aに出力す
る0設定値判別回路9Gは、積分値が一定値−0に達す
ると、スイッチ13tOFF状態となるようにスイッチ
駆動回路12に指令信号を出力すると共に、積分値が一
定値−・に達したことを判定する信号を積分時間計数回
路9cに出力する。積分時間計数回路9−は、GOTモ
ードを指定する信号と初期値判別回路9&よりの0レベ
ル信号とを二人力として、これらが一致する時点より設
定値判別回路96よりの判定信号を入力する時点までの
積分時間を計数し、計数したデータとGOTモード管指
定する信号とをメモリ9eK出力する。メモリ9#は、
記憶している校正データにもとづき、計数データを演算
器97によシ吸光度に演算し、入出力装置8に吸光度デ
ータとして出力する。一方、設定値判別回路9aは、積
分値が一定値6゜に達すると、初期化手段におけるスイ
ッチ16t−ON状態となるように5スイツチ16を駆
動する指令信号を出力している。スイッチ16がON状
態になると、積分手段でチャージされた電荷が抵抗R7
−Rs −Reおよびスイッチ16を介して、増幅器1
5で消費される(ディスチャージ)。従って、積分手段
の出力は低下し、やがて所定の値(初期値)に戻る。こ
の結果、初期値判別回路9bは、ディスチャージによる
電流値が初期値に達したことを判定すると、スインf1
6yりEOFF状態となるように、スイン5’−16を
駆動する指令信号を出力すると共に、積分時間計数回路
9cに判定した信号を出力する。
以上の動作により特定の波長における吸光度測定が行な
われ、以上の動作を入出力装置8で指定するモード毎に
順次くシかえずことにより、種々の波長における吸光度
測定が行なわれることになるO 以上この発明の一実施例について詳述したが、この発明
は前記実施例に限定されるまでもなく、この発明の要旨
の範囲内で種々に変形して実施することができる。
前記実施列においては、分光器6から出力される単色光
ビー五を一箇のフォトダイオードで受光し、単色光ビー
ムの波長を順次に切シ換えてスキャニングを行なうもの
であったが、回折格子を有する分光器より分散光を出力
し、第7図に示すように5検出手段内に配列した多数の
フォトダイオード3A、3B−3Nで分散光中の各単色
光を受光するようにしてスキャニングを行なうものであ
ってもよい。この場合、スイッチ手段には、前記実施例
におけるスイッチ13のかわりに1マルチプレクナ16
t−設けておき、第7図に示すように、単色光指定回路
9dよりの信号にょシ、波長に応じた特定のフォトダイ
オードと積分手段とを□□□状態にし、電流値が一定値
一〇に達したことを判別した設定値判別回路9・よシの
信号によシ前記ON状態をOFF状態に切シ換えるよう
に、スイッチ駆動回路18でマルチプレクサ16を動作
させるようにしておいてもよいし、また、第8図に示す
ように、1ルチプレクサ16の動作t CPUシステム
9のプ目グ2ムに従って行なうようにしてもよい。
以上詳述したこの発明によると次のような効果を奏する
ことができる。すなわち、この発明においては、フォト
ダイオードで検出される電流が微弱であっても、これを
積分し、積分した電流値が一定の値に達するまでの積分
時間をパラメータとして吸光度測定をしており、従来の
ように、試料に照射する光のエネルギをスリットで減衰
させた)、リーク電流やノイズを生ずる切換手段で検出
利得を調整していないので、Sハ比の高い吸光度分析を
行々うことができるし、また、検出利得を容易に制御す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はタングステンランプの分光特性を示すグラフ、
第2図はシリコンフォトダイオードの分光感度特性を示
すグラフ、第6図および第4図は従来における検出利得
の調整を示す説明図、第5図および第6図はこの発明の
一実施例を示す説明図並びに第7図および第8図はこの
発明の他の実施例を示す説明図である。 2・・・測定セル、  6・・・フォトダイオード、 
 6・・・分光器、 7・−・オペアンプ、  8・・
・入出力装置、9・・・演算処理手段、 10−・・波
長切換モータドライバ、  12−スイッチ駆動回路、
  13・・・スイッチ、  14・・・ADC,15
・・・オペアンプ、16・・・スイッチ(Yルチプレク
サ)、  18・・・スイッチ駆動回路。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)償長(
nm) (nm)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 分光器より出力される光を試料に照射し、試料を透過す
    る光を光電変換することによシ吸光度測定を行なう分光
    分析装置において、光電変換された信号を入力してこれ
    を積分する積分回路と、該積分値が所定値に達するまで
    の積分時間を計数する積分時間計数回路と、該積分時間
    をパラメータとして吸光度測定結果を得る演算処理手段
    とを備えていること1に特徴とする分光分析装置0
JP18309581A 1981-11-17 1981-11-17 分光分析装置 Granted JPS5885139A (ja)

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JP18309581A JPS5885139A (ja) 1981-11-17 1981-11-17 分光分析装置

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JP18309581A JPS5885139A (ja) 1981-11-17 1981-11-17 分光分析装置

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JPS5885139A true JPS5885139A (ja) 1983-05-21
JPH0143900B2 JPH0143900B2 (ja) 1989-09-25

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ID=16129668

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012247286A (ja) * 2011-05-27 2012-12-13 Seiko Epson Corp 光フィルター装置

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JPS522583A (en) * 1975-06-24 1977-01-10 Yokogawa Hokushin Electric Corp Penetration rate measuring device
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