JPS5956125A - 複光束分光光度計 - 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】 この発明は王として高速液体クロマトグラフ用の検知器
に使用される後光束（ダブルビーム）方式の分光光度計
に関するものである。

一般に火光東分光光度計は、吸光度を測定すべき試料を
収容もしくはその試料が通過する測定側試料室と、空の
試料セルまたは波長特性を持たない光透過率が１００％
に近い標準物質を収容した標準側試料室とを備え、測定
側および標＄側の試料室に交互に単色光を入射させて、
標準側試料室の透過光（以下これを参照光と記す）の強
度と測定側試料室の透過光（以下これを試料光と記す）
の強度どを光電子増幅管やフォトダイオード等の検出器
により交互に検出して電、低信号に変換し、試料光強度
と参照光強度との比（絶対比もしくは対数比）を求めて
、吸光度として表示もしくは記録するものである。

このような複光束分光光度計の信号処理方式としては、
最近では高精度が得られる点から、自動利得制御方式の
ものが普及しつつある。この自動利得制御方式の分光光
度計の従来製品の一例を第１図に示す。第１図において
、測定側試料室ｌと標準側試料室２とが近接して配置さ
れており、光路切替用モータ：３により回転せしめられ
るチョッパと称される光路切替装置ｉｉｔ　４によって
モノクロメータ等の光４５からの単色光６が交互に振り
分けられて、測定１ｌＩＩＩ試料室１および標準１則試
別室２１／Ｃ交〃に単色光が入射される。これらの試料
室１゜２を通過した尤、すなわち試料光および参照光は
光重、変（裟機能を崩する検出器、例えば光由子増倍Ｗ
７Ａに交互に入射され、電気信号に変１委される。

この光′市１子増倍管７Ａの出力は、第１図中に模式的
に示すように、参照光強度に対応する信号Ｒと試料光強
度に対応する信号Ｓとが交互にあられれる信号となって
いる。なおその参照′ｙｔ、強度１を号Ｒと試料光強度
信号Ｓとの間は前記光路切ｖＰ装置４により参照光およ
び試料光の両者が遮断された状、暢、すなわちダーク状
態における低レベルのＭ号■）となっている。このよう
な′＃：、電子増倍１７７Ａの出力信号は、同期整流回
路８に入力される。一方前記光路切替装置４の動作に同
期した信号が同期信号発生器９から発生し、この同期信
号が前記同期整流回路８Ｋｂ口えられる。しかして同期
整流回路８は、前記同期信号により制（１１４＋されて
、光電子増倍管７Ａからの（，４号を試料光強度信号Ｓ
および参照光強度信号Ｒに分離してそれぞれ直流信号と
して出力する。なお第１図では特に示していないが、同
期整流回路８内においてはダーク信号りも分離され、前
記試料光強度１８号Ｓおよび参照光強度信号Ｒからその
ダーク信号りのレベルだけ差引かれる。前記同ｊυｊ整
流回路８からの試料光強度信号Ｓは主増幅器１０によっ
て直流増幅され、表示または記録装置１１により表示も
しくは記録される。一方同期整流回路８から分離出力さ
れた参照光強度信号Ｒは利得制御回路１２に加えられ、
この利得山１１面１回路１２は参照光強度に応じて光電
子増１音管７Ａの利得をｆｌｉ制御する。具体的には、
参照光強度が常に一定値を保つように光電子増倍管７Ａ
の陰極電圧をフィードバック制御する。このように参照
光強度Ｒが一定に保たれることによって、同期°整流回
路８から分離出力された試料光強度信号Ｓのレベルが試
料光強度Ｓと参照光強度Ｒとの比、すなわち測定試料の
吸光度に対応することになるから、表示または記録装置
１１には吸光度相当値が表示もしくは記録されることに
なる。

なお吸光度を対数表示したい場合には、前記増幅器１０
として対しｋ！ｌＪ・θ幅器を用い、試料光強度信号を
ＩＭ流的に対数増幅すればその値が対該吸光度にｚｊ応
することになる。

ト述のような従来の自動利得制御方式のＸ複光束分光光
度計は、通常の波長走査を伴っての分光分析においては
高精度で測定可能であり、特）（実用上支障を感じるこ
とは少なかったが、高、！？ｉ体クロマトグラフ用の検
知器として開用する場合には満足できるものではなかっ
た。すなわち、通常の分光分析では、波長と１吸光度と
の対応量１系が重要であり、一定波長での経過時間と１
吸光度との関係は特に問題とならないのに対し、高速液
体クロマトグラフ用の検知器としての分光光ｊ更訂には
、吸光度山（４）の測定４Ｈ度が高いことが要求される
ことはもちろんであるが、それ以上に一定波長での経過
時間と吸光度との関係、すなわち時間に対する吸収パタ
ーンの精度が高いことが要求され、この要求に対しては
第１図に示される従来の分光光度計では不充分であった
。

この点についてさらに詳細に説明すると、通常の分光分
析では、いずれの波長においてどの程度吸光されたかを
知るべく波長を走査させて、波長に対する吸収パターン
を作成するのが通常であり、この場自波長に対する吸収
パターンが正確であることが要求され、このような用途
に対しては前記り、茗１図の５＋九′＃、度計ではいず
れの波長においても参照光強度を一定となすべく制御す
ることにより彼陵に対する正確な吸収パターンを得るこ
とができろ。こ江に対し高速液体クロマトグラフの場合
、カラムから流出する液体の流出過程における時間の経
過に伴う吸光度４の変化のパターン、すなわち一定波隅
における経過時間に対する吸収パターンが極めて）１１
要である。しかるに第１図に示されるような従来の複光
束分光光度計では、試料光強度信号Ｓが自流増幅される
ため、温度変化等に起因する増幅回路のドリフトや数ヘ
ルツ程度の低周波ノイズが時間の経過に伴う吸光度の変
化のパターンに影響を与え、正確な時間対吸光度パター
ンが得られなくなる問題がある。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、高速液
体クロマトグラフ用の検知器に適した分光光度計を提供
することを目的とするものである。

すなわちこの発明の分光光度計は、チョッパの如き光路
切替装置を、試料光および参照光を実質的に切れ目なく
交互に通過させる構成とし、またその場合の検出器の出
力を対数変換した信号の交流成分が試料の吸光度（対数
吸光度）に直接的に対応することに着目して、信号処理
回路を、ｉ′ｌ工紀検出器の出力を対数変換する対数増
幅器と、その対数増幅器の交流成分を交流増幅する主槽
１ｉ１ｉ、ｉ器と、主増幅器の出力を整流する整流器と
からなる構成としたことを特徴とするものである。

以下この発明の実施例について第２図以Ｆの図面を参照
して詳細に説明する。

第２図はこの発明の分光光度Ｈ」における光学系の−し
１１を示すものであり、例えば白色光源１３から出だ白
色光は回折格子１４によって単色光とたり、試料部１５
に入射せしめられる。この試料部１５には測定側試料室
１および参照側試料室２が互いに近接して設けられてお
り、これら試料室１゜２を透過した光は光路切替装置と
してのチョッパー１６を交互に通過して、集光レンズを
介し光電子増倍管あるいはフォトダイオード等からなる
検出器７に入射され、軍気信月に変換される。前記チョ
ッパー１６は、第３図に示すように軸心０を中心として
回転する円板状に作られたものであり、その板面には、
試料光通過用の窓１７と同数の参照光通過用の窓１８と
が交互に形成されている。

このチョッパー１６においては、その回転時において参
照光と試料光が切れ目なく交互に通過するよう、参照光
通過用の窓１８と試料光通過用の窓】７の回転方向端縁
が実質的に同一半径線上に位置している。したがって検
出器７には試料光と参照光とが実質的に切れ目なく入射
されるから、その出力信号は参照光強度信号Ｒと試料光
強度信号Ｓとの間に前述のようなダーク信号りが実質的
に存在しないことになる。このような検出器７の出力波
形の一例を第４図に示す。第４図においてｖＲｉｔ参照
光強度Ｅｌに対応する出力レベルを示し、Ｖ８は試料光
強度Ｓに対応する出力レベルを示す。

第５図にはこの発明の分光光度計に使用される酊気回路
部分、すなわち前記検出器７の出力を処理して吸光度を
求めるだめの信号処理回路２ｏの一例を示す。第５図に
おいて、検出器７０出力侶号は前置増幅器２１に加えら
れである程度増幅され、その前置増１陥器２】の出力は
対数増１廃器２２により対数増幅され、さらに主増幅器
２；３により交流増幅される。そしてその主増幅器２３
の交流出力は整流器、例えば同期整流器２４に加えられ
る。この同期整流器２４は、前記チョッパー１６に同期
したイざ刊を発生する同期信号発生回路２５からの同）
υ］倍信号より制御されて、主増幅器２３の交流出力を
ｉｉ流′醒圧にｆ挨し、この間知Ｉｑｍ流器２４の出力
が記録計２６において記録される。

次に一ヒｌ／ドのような実施例の作用（ｒ（ついて説明
する。

先ず物′Ｕｆの吸光は次の（１）式または（２）式によ
って与えられる。

Ｉ　＝　ＩＯ１０−”’　　　　　　　　　　・−・・
、（１）Ｉｏ＝ Ｉ　ｏ　ｇ　　ｒ　　−εＣ看　　　　　　　　　　　
　・・川・（２）但しここで■ｏは入射光強度、■は１
４さぷなる物質を通過した光の強度、Ｃけ光を吸収する
物質の濃度、εは吸光係数である。

溶液の場合（ＩＬ、　（２１弐の■。とじて参照側試料
室２を通過し７に光の強度ＩＲが相当し、■として測定
側試料室を通過した光の強度工。が相当し、したがって
測定試料の吸光度りは で与えられる。■Ｒ／Ｉ８の値はＶＲ，／Ｖ８の値に相
当するから、 が成立する。

ところで第５図において前置用幅器２１の増１陥度をａ
とすれば、対数増幅器２２の出力は、検出器７の出力Ｖ
Ｒ２■６に対応してｌｏｇ　ａ−ｖＲ，ｌｏｇ　ａ・Ｖ
）。

となる。このような対数増幅器２２の出力は第６図に示
すように表わせる。第６図から明らかなように対数増幅
器２２の出力信号の交流成分ＰはＰ　ｗ　ｌｏｇ　ａ争
ＶＲ−ｌｏｇａ−Ｖｓ−＝−（５）で表せる。すなわち と表わされるから、（４）式と対比すれば、交流成分Ｐ
が吸光度りに相当することが明らかである。

したがって対ｉり増幅器２２の出力の交流成分Ｐのみを
主増幅器２３により交流Ｊ４幅しかつ同期整流器２４に
よって整′流して記録計２６に記録した値は吸光度りを
主増幅器２４の増幅度Ｇ分だけ増申畠したＧｒ）のイ直
となる。

上述の説明において、交流増Ｉ幅では直流増幅の」場合
の如くドリフトや低周波ノイズの影響を受けることな（
１０００〜１００００倍程度０高利得で増幅することが
でき、したがって試料による吸収が小さい場合でもノイ
ズやドリフトに影響されることなく、経過時間に対し正
確な吸収パターンを得ることができる。高速液体クロマ
トグラフに適用する場合、試料の吸収は通常は数多から
せいぜい十数チ程度と小さく、シたがってこの場合前述
のようにノイズやドリフトの影響を受けることなく高倍
率に増幅されることは極めて有効である。

なお吸光度の較正は、予め吸光度が既知のサンプルを用
いて行えば良い。なおまた、高速液体クロマトグラフ用
の検知器として用いる場合、試料部１５、特に測定側試
料室１は測定試料流が連続的に流れる所謂フロースルー
タイブとするが、その曲の測定の場合にはバッチ式のセ
ル（・こて測定しても良いことは勿論である。

第７図には検出器として〕、ｒ　）ダイオードアレイ７
′を用い、多波長分光器とした場合の光学系の一例を示
す。この場合回析俗子１４は試料部１５およびチョッパ
ー１６のイ麦方に西装置さ扛でおり、光源１：３からの
光は、集光鏡３０を経て各試料室】、２およびチョッパ
ー１６の各席１７．１８を通過した後に回折格子１４に
より分光されてフォトダイオードアレイ７′に入射され
る。この場かの’１１’、　’：Ａ　８”Ｊなイ占号り
１１理は、各チャンネルについてそれぞれ第５．１ｃ’
］の」場合と同様の回路で行っても良いが、例えば第８
図に７Ｊ＜すようにフォトダイオードアレイ７′の各チ
ャ／ネル出力・ノ：！＋１子７１．７１・・・と１ｉｆ
ｊ置増幅器２１との間に切替スイッチ３１を設けて、フ
ォ］・ダイオ−ドアｌ／イアＣの各チャンネルの出力を
順次切替えて人力させれば、同一の信号処理回路２０に
て各ナヤンネルの信号を処理できる。

この場合シ′ｌ示の＆口ぐ各チトノネルにおける信号を
コンピュータ；３２にメモリーさせろことが′君−まし
い。

第８図の構成によれは、各チャンネルで光強度がメ化し
ても、回路内では前記（′６）弐によるＶｏ、とＶＳと
の一］算が自Ｍｊｂ的になされているため、光５蛍ｒｔ
の変化が出力に影響を及はすことなく、名チャンネルに
おける吸光）Ｗを正確に６１１１定することができる。

なお各チャンネルの波長は、予め既知のサンプルの測定
を行うことによって容易に求めることができる。

以上の説明で明らかなようにこの発明の分光光度計は、
電気的な低周波ノイズやドリフトの影響が出力に表われ
るおそれ別少なく、シたがって時間の経過に対する吸光
度の変化、すなわち時間−吸収パターンが極めて正確に
測定されるから、高速液体クロマトグラフ用の検知器に
最適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の峻光束分光元ｊＷ計の一例を示すブロッ
ク図、第２図はこの発明のｆＭ、光束分光光度６Ｆにお
ける光学系の一例を示す略解的な斜視図、第；３図は第
２図中に示されるチョッパーの正面図、第４図はこの発
明の護光束分ケＣ〕元度計における検出器の出力波形を
示す波形図、り９５図はこの発明の復光東分光光１ヶ割
に使用されろ１百号処理回路の一例を示すためのブロッ
ク図、−１６図はｉｉＩ記信号処哩回路内の対数増幅器
の出力波形を示す波形図、第７図は検出器としてフォト
ダイオードアレ・ｆを用いた場合の光学系の一例を示す
略解的な斜視図、第８図は検１ｂ器としてフォトダイオ
ードアレイを用いた場合の信号処理回路の−１２１を示
すブロツク図である。 １・・・測定側試料室、２・・・標早側試別室、７・・
・検出器、７′・・・フォトダイオードアレイ、１６・
・・光路切替装置としてのチョッパー、２０・・・信号
処理回路、２２・・・対数増幅器、２３・・・工”４幅
器、２４・・・同朋整流器。 出願人　日本分光工裕株式会社 代理人　　井珪士　擦　１）武人 （ほか１名） 手　　　続　　　補　　　正　　　書　　（方式）昭和
５８年３月２４日 昭和５７年持重１願第１６７０６９号 ２、発明の名称 複光束分光光度目 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　東京都八王子市石川町２９６７７ｉ地の５名
　称　　　日本分光工業株式会社 ４、代理人 住　　所　　東京都港区三田３丁目４番１８号二葉ビル
８０３号　電話（４５３）　６５９１５、補正命令の日
付 昭和５８年２月２２０（発送日） ６、補正の対象 代理権を証明する書面および図面 ７、補正の内容 別紙の通り委任状および図面の浄書（内容に変更なし）
を添付する。 １３５−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定側試料室を透過した試料光と標準側試料室を透過し
   た参照光を交互に切替える光路切替装置と、前記試料光
   の強度および参照光の強度を検出する検出器と、その検
   出器の出力信号を処理して測定側試料室内の試料の吸光
   度を求める信号処理回路とからなる峻光束分光光度計に
   おいて、前記光路切替装置は、試料光および参照光を実
   質的に切れ目なく交互に通過させる構成とされ、かつ前
   記信号処理回路が、前記検出器の出力をその対数値に変
   換するための対、故増幅器と、その対数増幅器の出力を
   交流増１１腐する主増幅器と、その主増幅器の出力を整
   流する整流器とからなる構成とされていることを特徴と
   する＋Ｖ光束分光光朋計。