JPS591971B2 - ブンコウコウドケイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分光光度計に係り、特に、複数の測定が同時に
可能な分光光度計に関する。

一般に分光々度計は被検試料の発光・吸収等の分光特性
を測定して定性定量分析する装置である。

従来の分光々度計は分散子として光学フィルター・プリ
ズムあるいは平面回折格子が使用されていたが、分光器
に入射した光束を平行光束として分散子に送るためまた
分散光束を集光させるためにレンズあるいは凹面鏡を必
要とした。これらレンズや凹面鏡はそれ自身の収差およ
びその面における反射や散乱光によつて分光器より取出
されるスペクトル純度を低下させる恐れがあつた。以上
の欠点を改良するには上記の光学部品を必要としない凹
面回折格子を用いるのが最良であるが、その製作に高度
の技術を要すると共に凹面回折格子自体の主として非点
収差が大きいので、極紫外分光器等の特殊な事例を除い
ては実用されることが少なかつた。

一方例えば液体クロマトグラフにおいてはカラムから順
次流出して来る試料の吸光度を短時間に普通３つの波長
光に切換えて測定し定性定量を行つているが、そのため
に透過波長が異なる３種の光学フィルタを光路に順次挿
入交換したり、分光器においては分散子を回転させて３
波長を選択することを行つていた。

そのために分光々度計の機構が複雑になつていた。本発
明の目的は、凹面回折格子を配置し複数の出射スリット
を設けても各出射スリットから結像状態の優れた分散光
が得られる分光光度計を提供することにある。

本発明では、分光器に割線間隔を段階的に変化させた無
収差凹面回折格子を配置することによつて、この回折格
子からの回折光の球欠的焦線を直線状に形成させるとと
もに、子牛的焦線を球欠的焦線と複数箇所で交点を生ず
るように形成させ、これら複数の交点の内の両外側の交
点の間に複数の出射スリツトを設けたことを特徴とする
。

本発明の望ましい実施例では、流通セル内の試料の吸収
測定を行う。この例のように試料透過光を上記回折格子
で回折させると同時多波長測定ができるので波長切換が
不要となる。また上記回折格子を回転させるときは特定
出射スリツトを通過する光は波長走査されることになる
ので波長走査測定が可能となる。さらに、各スリツトを
上下に１対設けることによつて、上記測定はすべてダブ
ルビーム光学系となる等多モードの測定が簡単な機構に
よつて可能となる。第１図は本発明の一実施例として液
体クロマトグラフ用分光光度計に応用したものの説明図
である。

光源１は連続波長光を発生する例えば重水素ランプある
いは特定の波長光を強く発光するＨｇランプ等である。
球面反射鏡２は流通セル３に光を送るもので、必要によ
つて回転切換え光源を選択する。流通セル３は内径１〜
２ＶＩＬ１長さ１０７１ｔｍ程度の硬質ガラス管で両端
に入口と出口があり、その中をカラムで分離した試料成
分が展開液の流れに運ばれて通過する。入射スリツト４
は流通セル３に近接して置かれている。凹面回折格子５
は前記したものであるが、説明の都合上まづ従来の刻線
間隔が均等である凹面回折格子を使用した場合について
説明する。凹面回折格子５の球面の曲率半径は球面中心
０と入射スリツト４の間隔に等しく、凹面回折格子５は
入射スリツト４と中心０を結ぶ線に対し中心０において
垂直に置かれている。球面の刻線方向は紙面に垂直な方
向である。以上の凹面回折格子の配置は直入射型設置法
といわれるもので、この場合の子午的（溝の横方向）結
像は点線ｍで示す０４を直径とするいわゆるローランド
円上に回折光が結像する。一方、球欠的（溝方向）の結
像は入射スリツト４においてｏ−ランド円に接する点線
Ｓ上に生ずる。従つて中心０を通る直線と上記２つの破
線との交点間の距離が非点隔差となり入射スリツト上の
点はこの点以外は点として結像することはない。以上は
従来の凹面回折格子による結像状態で、ローランド円上
には紙面に垂直な幾分彎曲した線としての結像するため
スペクトルの解像度が低くこの円上に出射スリツトを置
いて取り出された光のスペクトル純度は低く、光量も弱
いものであつた。本発明に使用する凹面回折格子は刻線
用工具を所定の傾斜をもつ平面内に拘束して移動して球
面に刻線させ、かつ、刻線間隔を実際上に段階的に変化
させることによつて入射スリツトの像を子午的には第１
図の実線ＭＭ′曲線、球欠的には実線ＳＳ／線のごとく
凹面回折格子５が対向する側でほマ一致させたものであ
る。

上記両線の交点４，６は完全な無収差点であり、この点
に入射スリツトあるいは出射スリツトを配置すれば理想
的なスベクトル光が得られ４と６を交換しても同様であ
る。なお、ＭＭＩ，ＳＳ／線が囲む場所は僅かながら非
点収差を生じているが、その中間の最小錯乱円の生ずる
位置に出射スリツトを置けば近似的に良好なスペクトル
光が得られる。

上記ＭＭ／曲線の形状とＳＳ／線の傾斜は凹面回折格子
５に与える刻線仕様によつて変化させることが可能であ
る。液体クロマトグラフにおいては、前に記したように
３波長あるいは５波長の回折光を検出しているが本実施
例の所要波長は主として紫外域にありその回折光の方向
は凹面回折格子５の凹面中心０より見て６゜〜７はの範
囲ににすぎない。従つて分光器を大型にしないためには
出射スリツトは互に近接した位置に置かねばならない。
従来の光電子増倍管検知器では出射スリツト後に小型反
射鏡を置き検知器が置ける位置まで出射光を引き出して
いたが、本実施例においては直径２〜３ｍｍ程度の小型
のフｉトダイオードを検知器１０として使用するので出
射スリツト後に直接取り付けることが可能である。なお
本実施例に使用する凹面回折格子は格子面の曲率半径が
２００ｍｍ外形寸法が２０×２５ｍ７ｘ１平均格子間隔
が１／６００７ｎｍである。上記の凹面回折格子と従来
の製作法によつた上記仕様のものを実際に分光器に組込
んで比較実験して見た。入射スリツト４は直径約１ｍｍ
の円形スリツトとし、その回折光の結像状況を肉眼観察
すると前者は明るい円として結像しているが後者は明ら
かに暗くぼけた像となつていることが認められ検知器で
光量を測定しても前者は２倍以上の強度を示した。第２
図は本実施例の斜視図であり、符号は第１図と同じ符号
を附してある。

反射鏡２はこの場合２個使用しているが凹面回折格子５
の中心に向う光束を得るように配置すれば第１図のごと
く１個の反射鏡であつても作用は同じである。流通セル
３は上下に近接して２個平行に置かれているが一方は試
料成分と展開液の混合液が流通する側であり他は比較液
例えば展開液のみが流通する。入射スリツト４は流通セ
ル３の光束出口に近接して置かれた直径１〜１．５ｍＴ
ｎの円形孔である。この形状は流通セル３を通つた光束
内であれば細長い細隙でも良いしまたは四角でも良い。
入射スリツト４の左方に配置する出射スリツト６，７，
８も同様な上下に近接した２ケの孔であり所要の３波長
光の結像位置に配置される。以上の上下孔の中央を第１
図に示す実線ＭＭ／，ＳＳ′が通るごとく置かれること
が必要でこれらは１個の台１１の上に配置されている。
出射スリツト６，７，８の後に近接固定してあるものは
小型のフオトダイオード検知器１０である。以上の分光
光度計において光源１を広範囲の波長光を発生するいわ
ゆる連続光源を使用すれば第１図に示すλ１，λ２，λ
３波長光に対する試料成分の吸収特性を同時に測定する
ことができる。

また、流通セルを２つ使用することはいわゆるダブルビ
ーム測光を可能にしたことであり展開液だけの吸光特性
を差引いて測定できる効果がある。従来の液体クロマト
グラフにおいては前述のごとく波長切換の機構・動作を
必要とし同時測光は厳密には不可能でありダブルビーム
測光のための機構も大型となるものであつた。以上のご
とく本実施例は液体クロマトグラフ用分光光度計の機能
を向上させるものである。

第３図は本実施例の吸収・螢光等の同時測定を波長を変
化させて測定する場合を示す斜視図である。前述の台１
１には第３スリツト９が設置されており、第２図におい
て説明を省略したが流通セル３の横方向には第２検知器
１２が固定されている。台１１とは独立して第３検知器
１３が置かれていることおよび凹面回折格子５は格子面
の中心Ｏを通る刻線方向００′を軸として回転すること
が前記第２図の多波長吸収同時測定と異る点である。第
３スリツト９は第１図に示すごとく凹面回折格子の中心
０より凹面の曲率半径と等しい距離にあり、入射スリツ
ト４と格子面中心０とを結ぶ線に対しθ角の方向に置か
れている。台１１を００１を軸としてθ角回転させると
きは、第３スリツト９は４の位置となり回転前の入射ス
リツトは第１図のＳＳ／，ＭＭ／の交点方向に来る。以
上のごとくして純度の高いλ１波長光を流通セル３に通
すことができる。出射スリツトが無収差結像点に正確に
一致しなくともＳＳ′，ＭＭ／線に近接していれば実用
的には支障がない。実際上のθ角は５〜６゜程度の小さ
い角度である。第３図において、凹面回折格子５を００
／を軸として回転させると、流通セル３を通る光の波長
は連続的に変化する。この際は直入射状態をはづれるの
で回折光の結像位置が出射スリツト位置を一致しないが
、回転角度が小さいので実際上出射スペクトルの純度を
ほとんど低下させることはない。なお第３の検知器１３
は予め流通セル３が移動してくる位置に設置されている
。第４図は第２図および第３図に示している本発明の実
施例における測定モードを切換え可能にした分光光度計
の機構部を説明するための斜視図である。

台１１はアーム１６に固定され、このアーム１６はツマ
ミ１７で手動でθ角だけ回転する。ベース１５に固定さ
れたストツパ１４は台１１の移動範囲をきめるもので、
図示していないがどちらかのストツパの位置で台１１は
ベース１５に１時固定される。アーム１６の回転軸はベ
ース１５に取付けられた凹面回折格子の回転軸２７と同
心に取りつけられているが互に無関係に回転可能である
。回転軸２７とレバー１９は連続固定されており、モー
タ２２が回転するとその回転軸２３に固定された波長送
りカム２１を回転しローラ２４を介して凹面回折格子５
は回転する。バネ取付穴２５とベース１５に取付けられ
たバネ固定点２６間にあるバネ２０によつてレバー１９
は常に波長送りカム２１に押し付けられている。上記の
機構および作動によつて第３図の流通セルを通る光の波
長を走査させその透過光を検知器１３で検知すれば流通
セル３を通る試料成分の広範囲波長光の吸収特性が得ら
れる。

以上のことはダブルビーム波長走査吸収特性が測定でき
ることであり、従来の液体クロマトグラフにおいては普
通は行われていなかつた。比較的簡単な機構によつてこ
れを可能にしたことは液体クロマトグラフの有用性を向
上するに効果がある。また、流通セル３の横に取付けた
第２検知器１２によつて吸収測定と同時に螢光全量測定
を行うことが可能で、試料の螢光特性を展開液の螢光特
性を補正して求めることができると共に、第３検知器で
得られる吸収特性に含まれる螢光量を補正して求められ
るという効果も生ずる。第３図には示していないが第３
検知器と流通セル３の間に励起光を遮断する光学フイル
タ一を挿入することによりより正確な螢光量を得ること
ができる。以上は螢光測定の場合であるがこの状態で試
料液が螢光を発しないもののときはその濁度の測定も原
理的に可能である。以上の変形例として、上下２個の流
通セル３に同一試料液を通すときは、吸収、螢光測定が
別個にシングルビームとして同時に測定できる。また、
第２図の流通セル３の間に１個の流通セルを追加し、入
射、出射スリツトおよび検知器を３段にして試料成分の
混入した液を２つの流通セルに流し、他の流通セルには
展開液を流せばダブルビーム吸収測定とシングルビーム
螢光測定を同時に行うことも可能である。第１図のＳＳ
′，ＭＭ′線の交点を通る線上の出射スリツトを取り除
き、その線上に小型フオトダイオード検知器を数多く直
接配置しその信号を電気的に選択すれば波長選択の自由
度が増す。

あるいは台１１上に第１図のＳＳ／，ＭＭ／線の交点を
通る線に平行な案内溝を設け、その溝に沿つて複数のフ
オトダイオード検知器を移動可能に取り付ければ任意波
長を選択することが可能であり、二波長測光、三波長測
光としても使用できる。これらは検知器として極小型（
直分２ｍｍ程度）のフオトダイオードが使用されること
による効果である。第４図における台１１の移動は凹面
回折格子の回転軸を共同したアーム１６の回転によつて
行つているが、ベース１５上に直接設けた案内溝によつ
て第１図のＳＳ′，ＭＭ′の交点を通る線上を移動させ
ることによつても可能である。以上は液体クロマトグラ
フ用の分光々度計について説明したものであるが、一般
の分光光度計用として使用しても差支えなく小型、高性
能で安価な応用範囲の広い分光光度計が得られる。

以上説明したように本発明によれば、複数の出射スリツ
トを球欠的焦線と子午的焦線とで囲まれた両焦線が近接
した領域に設けることができるので、結像状態の良好な
複数の単色光を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例である分光光度計の説明図、第
２図は本発明の一実施例である分光光度計によりダブル
ビーム多波長同時吸収測定時の斜視図、第３図は本発明
の一実施例である分光光度計によりダブルビーム波長走
査吸収・螢光同時測定時の斜視図、第４図は第２図およ
び第３図に示す分光光度計の機構を示す斜視図である。 符号の説明、１・・・・・・光源、２・・・・・・反射
鏡、３・・・・・・流通セル、４・・・・・・入射スリ
ツト、５・・・・・・凹面回折格子、６〜８・・・・・
・出射スリツト、９・・・・・・第３スリツト、１０・
・・・・・検知器、１１・・・・・・台、１２・・・・
・・第２検知器、１３・・・・・・第３検知器、、１４
・・・・・・ストッパ、１５・・・・・・ベース、１６
・・・・・・アーム、１７・・・・・・ツマミ、１８・
・・・・・軸受、１９・・・・・・レバー、２０・・・
・・・バネ、２１・・・・・・波長送りカム、２２・・
・・・・モータ、２３・・・・・・モータ回転軸、２４
・・・・・・ローラ、２５・・・・・・バネ取付穴、２
６・・・・・・バネ固定点、２７・・・・・・回転軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光源からの光を入射スリットを介して凹面回折格子
   に入射し、この凹面回折格子による回折光を出射スリッ
   トを介して検知器で検知する分光光度計において、刻線
   間隔を段階的に変化させた無収差凹面回折格子を配置す
   ることによつて、上記回折格子からの回折光の球欠的焦
   点を直線状に形成させるとともに、子午的焦線を上記球
   欠的焦線と複数箇所で交点を生ずるように形成させ、上
   記複数の交点の内の両外側の交点の間に複数の出射スリ
   ットを設けたことを特徴とする分光光度計。