JPS596381B2 - ゼ−マン効果を用いる原子吸光光度計 - Google Patents

ゼ−マン効果を用いる原子吸光光度計

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JPS596381B2
JPS596381B2 JP69879A JP69879A JPS596381B2 JP S596381 B2 JPS596381 B2 JP S596381B2 JP 69879 A JP69879 A JP 69879A JP 69879 A JP69879 A JP 69879A JP S596381 B2 JPS596381 B2 JP S596381B2
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absorption
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公之助 大石
要次 新井
新治 真山
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Hitachi 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
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/3103Atomic absorption analysis

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ゼーマン効果を用いる原子吸光光度計に関す
る。
近年の公害問題のクローズアップとともに、生体、食品
、土壌や大気などに含まれる有害微量金属の正確かつ迅
速な分析が必要とされている。
かかる分析の中では、特に原子吸光分析法が有効である
。この原子吸光分析法は、試料を原子化するとともに、
試料中の元素によつて吸収される波長の光を原子状態の
試料に照射し、その光の吸収を受けた割合を測定するこ
とにより、試料中の元素の濃度を測定するものである。
しかしながら、原子状態の試料中に存在する分子による
吸収や光散乱などが誤差要因としてある。このバックグ
ラウンドを補正する方法としては、特にゼーマン効果を
利用する原子吸光分析法が正確さの点で有効である。こ
のゼーマン効果を利用する原子吸光分析法は、光源ある
いは試料に磁場を印加し、発光線あるいは吸収線を複数
本にゼーマン分岐するものである。このゼーマン分岐さ
れた光のうち、少くとも2種類の光を用いるものであり
、1つの光は原子吸収量とバックグラウンド吸収量を測
定し、他の光はバックグラウンド吸収量のみを測定し、
両者の差をとることにより、真の原子吸収量を測定する
。かかるゼーマン効果を用いる原子吸光光度計の従来例
について第1図を用いて説明する。
光源部1は、例えばホローカソードランプからなり、自
然光、すなわち、振動面が互いに直交する二つの偏光成
分IpおよびIsにわけて考えることのできる特定波長
の光を放射する。偏光弁別部2は、光源部1からの二つ
の偏光成分Ip、Isを弁別するものであり、回転偏光
子を一定周期で回転することにより偏光成分Ip2Is
を時系列的に取り出している。試料原子化部3は、分析
すべき試料を原子化するものであり、例えば、グラフア
イト炉からなる。磁場印加部4は、光源部1からの光路
に対して直交する方向の一定磁界を原子化部3に印加す
るものであり、例えば、永久磁石からなる。分光部は、
入射スリツト5、コリメーテイングミラー7、回折格子
10、カメラミラー8、出力スリツトから構成される。
回折格子10は、回転軸9に沿つて回転し、この回転軸
9は、回折格子10のフレーズ方向と平行である。検知
器12は、分光部15からの光を検知し、電気信号に変
換するものであり、例えば、光電子増倍管からなる。以
上の構成に基づく作用について以下に説明する。光源部
1からの互いに直交する二つの偏光成分pおよびIsを
含む特定波長の発光線は、試料原子化部3に照射される
試料原子化部3においては、分析すべき試料が原子化さ
れるとともに、磁界印加部4により光路に対して直交方
向から印加される磁界Hに基づき、上記分析すべき試料
の吸収スペクトル線が3つの成分に分岐される。すなわ
ち光源部1からの発光線の波長λRと実質的に一致した
波長を有する第1の吸収スペクトル線成分と、この第1
の吸収スペクトル線成分の波長λRに対して所定の波長
量、たとえば±Δλだけそれぞれ離間したλR±Δλの
波長を有する第2および第3の吸収スペクトル線成分と
に分岐される。このうち、第1の吸収スペクトル線成分
は、試料原子化部3に印加される磁界Hの方向と垂直な
振動面を有する偏光成分の光のみを吸収する性質を有す
るものであり、また、第2および第3の吸収スペクトル
線成分はそれぞれ上記磁界Hの方向と平行な方向の振動
面を有する偏光成分の光のみを吸収する性質を有するも
のである。一方、光源部1からの発光線は、磁界Hの方
向と直交する振動面を有する偏光成分1pと、磁界Hの
方向と平行な振動面を有する偏光成分1sを含むもので
ある。したがつて、光源部1からの互いに直交する振動
面を有する2つの偏光成分1pおよびIsのうち磁界H
の方向に垂直な振動面を有する偏光成分Ipのみが、上
記第1の吸収スペクトル線成分によつて共鳴吸収され、
磁界Hの方向に平行な振動面を有する偏光成分1sは、
上記第1吸収スペクトル線成分によつても、また、第2
、第3の吸収スベクトル線成分によつても共鳴吸収され
ない。なぜならば、上記偏光成分1pは上記第1の吸収
スベクトル成分の吸収波長位置および振動面において一
致するが、上記偏光成分1sは上記第1の吸収スペクト
ル線成分に対しては吸収波長位置においては一致するが
、振動面において一致せず、また上記第2および第3の
吸収スペクトル線成分に対しては、それぞれ振動面にお
いては、一致するが、吸収波長位置において一致しない
ため、いずれの場合も共鳴吸収を受けないものである。
偏光弁別部2では、回転偏光子を一定周波数fで回転し
ている。偏光弁別部2からは偏光成分Is(51pが交
互に時系列的に弁別された上で試料原子化部3の中の原
子蒸気に照射されている。ここで、試料原子化部3にお
ける散乱吸収は、入射する光の偏光成分に依存しない。
したがつて、試料原子化部3からは、偏光成分1pに対
しては原子蒸気による原子吸収と散乱吸収を受けた光が
分光部に入射し、偏光成分1sに対しては散乱吸収を受
けた光が分光部に入射する。分光部においては、入射し
た光のうち発光線の波長λRに一致した光のみが選択さ
れた後、検出部12により電気信号に変換される。散乱
吸収および原子化部からの発光による妨害成分は、以下
に説明する電子回路系により取り除かれる。検出部12
の出力信号は、直流信号成分に周波数fの交流信号成分
が重畳しているものである。
直流信号成分は偏光弁別部2の回転偏光子の回転に無関
係な信号成分つまり散乱吸収による信号成分である。交
流信号成分は原子吸収だけの信号成分であるから、コン
デンサーにより直流信号成分を取りのぞき、交流信号を
選び出し、整流部により整流する事により、散乱吸収及
び原子化部からのエミツシヨンなどの妨害を取りのぞい
た測定試料からの原子吸収だけの信号を得る事ができる
。このように、ゼーマン効果という吸収線若しくは発光
線の偏光を利用する場合に問題となるのは、光学素子の
有する偏光特性である。偏光特性を有する光学素子とし
ては、回折格子の他に、コリメーテイングミラ一、カメ
ラミラー、光検知器などある。ここでは、回折格子を例
にとり、第2図および第3図を用いてその偏光特性につ
いて説明する。第2図において、入射光21の光強度を
Iとする。入射光が自然光である場合、2つの互に直交
する直線偏光1s23とIp22に分解して考えること
ができる。ここで、Is23は、回折格子10のフレー
ズ24と直角方向の振動面を有する直線偏光の光強度で
あり、Ip22は、フレーズ24と平行方向の振動面を
有する直線偏光の光強度である。自然光の場合、S.l
l5lPは等しい値である。回折格子ノルマルNに対し
て入射角をαとし、回折角をβとする時、回折角β方向
に1次回折された光の強度をI+1とする。このI+1
は、さらに、互に直交する成分1+1,PとI+1,S
にわけられる。回折格子の特徴的な点は、入射光21が
偏光のかたよりがない場合でも、第3図に示すように、
I+1,pI:.l+1,sが等しくないことである。
第3図において、縦軸は、入射光に対する+1次の回折
効率(1+,,p/Ip)および(1+1,s/Is)
を表わしている。第3図において、波長300nm以下
では、I+1,PがI+1,Sより大きく、波長300
nm以上では、I+1,pがI+1,Sより小さくなつ
ている。このような、回折格子特性により、第1図に示
す従来例では、次のような問題が生じる。すなわち、第
1図においては、回折格子10の回転軸9に平行な軸1
4に対して、磁界の方向13を90度にしている。この
ように配置するのは、他の光学素子等に対する機構設計
上の理由による。このような磁石配置とした場合、前記
した回折格子の偏光特性により、原子吸収が全くない場
合でも、検知器12から交流成分の信号が発生する。前
述したように、原子吸収が全くない場合には、妨害成分
による直流信号が発生するはずであるが、実際の第1図
の例では、偏光特性により交流信号が発生する。この交
流信号が、本来の原子吸収による交流信号に重畳されて
検知される。この偏光特性による交流信号が、実際の測
定にあたつて誤差信号となる。したがつて、微量元素の
分析にあつては、その検出限界が制限される。同様に多
量元素の分析にあたつても、この交流信号により増巾器
が飽和するため、検出限界が制限される。本発明は、上
述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、
検出限界の広いゼーマン効果を用いる原子吸光光度計を
提供するにある。
本発明は、原子化部に原子が存在しない状態における原
子によつて吸収を受ける直線偏光に対す受けない直線偏
光に対する光学系の偏光特性の影響を相殺するように、
磁界方向を配置したものである。本発明の一実施例につ
いて、第4図を用いて説明する。
第1図と同一符号は同一部分を示す。第1図と相違する
点は、回折格子の回転軸9と平行な軸14に対する磁界
の方向13を45度にしたことである。この場合、試料
原子化部3中の原子によつて吸収される光は、磁界の方
向13と垂直な振動面を持つ直線偏光である。これは、
次のように表わせる。同様に、原子によつて吸収されな
い光については次のように表わせる。
ノ ブ 以上のようにして、原子によつて吸収される光と吸収さ
れない光の強度は等しくなる。
したがつて、偏光分別部2を回転しても、従来例の如き
、偏光特性による交流成分は発生しなくなる。以上の説
明では、偏光弁別部2は、光源部1と試料原子化部3の
間に配置されているが、試料原子化部3と検知器12の
間に配置してもよい。また、磁界を試料原子化部3に印
加するかわりに、光源部1に磁界を印加してもよい。こ
の場合、吸収線のかわりに発光線がゼーマン分岐するが
、前述の試料原子化部に磁場を印加する場合とほぼ同様
の測定原理で原子吸収の測定を行うことができる。本発
明の一実施例によれば、微量元素の測定にあたつても、
偏光特性による交流成分は発生しないため、従来よりも
微量の分析が可能となる。
また、微量元素の測定にあたつて、増巾器の利得を上げ
ても、上記の交流成分により増巾器が飽和することはな
い。また、多量元素の測定にあたつても、増巾器が飽和
することはない。さらに、4分の1波長板等により偏光
解消する方法の場合には、第3図に示すように波長によ
つて偏光度が違うため、分析元素毎に調整する必要があ
るが、本実施例においては、かかる調整は不要となる。
以上の実施例の説明は、回折格子の偏光特性についての
み説明したが、前述のようにコリメーテイングミラ一、
カメラミラー、検知器なども偏光特性を有している。
回折格子の偏光特性に対しては、フレーズ方向に対して
磁界方向を45対にすればよいが、実際には、これらす
べての光学素子の偏光特性に対して磁界の方向を考慮す
る必要がある。その場合には、磁界の方向は45るより
若干の増減がある。したがつて、本願においては磁界方
向が45るに限定されるものでなく、本質的には、試料
原子化部に測定対象の原子が存在しない状態における原
子によつて吸収を受ける直線偏光に対する種々の光学系
の偏光特性の影響と原子によつて吸収を受けない直線偏
光に対する光学系の偏光特性の影響を相殺するように、
フレーズ方向と平行な仮想軸14に対して磁界方向を傾
けて配置したものである。本発明の変形例について説明
する。
第4図と異なるのは、検出部12を2個使用し、偏光弁
別部2は、分光器と検出部の間に回転させず固定し、検
出部の1方には、原子化部3に印加された磁界:Hの方
向と水平な振動方向の光だけを照射し、もう一方の検出
部12には、常に原子化部3に印加された磁界Hの方向
と垂直な振動方向の光だけを照射する様配置する。一方
の検出部12には、原子吸光と散乱吸光、もう一方の検
出部12には、Z散乱吸光が照射される。そこで2個の
検出部12からの信号中における散乱吸光成分の信号の
大きさは、同じであるから、整流器で整流した上で引算
器により2つの信号を引算する事により吸光成分の信号
だけを得る事ができる。本例によれば原子化部3からの
データーを連続して得られるために、原子化部における
原子蒸気などの早い変化に応答したバツクグランド光の
補正が可能になると共に信号量が多くなり、高精度測定
およびS/Nの改良が可能となる効果がある。
また、他の変形例として、試料原子化部又は光源部に印
加する磁界強度を変調する方法においても、本発明を実
施することはできる。上述したように本発明によれば、
異なる偏光の強度が実質的に同じになるように、回折格
子の回転軸に平行な仮想線(第4図の軸14が対応)に
対して磁界方向が所定の鋭角を維持されるから、ゼーマ
ン効果を用いる原子吸光光度計における検出限界を広げ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のゼーマン効果を用いる原子吸光光度計
のプロツク図であり、第2図および第3図は、回折格子
の偏光特性の説明図であり、第4図は、本発明の一実施
例のプロツク図である。 1・・・・・・光源部、3・・・・・・試料原子化部、
4・・・・・・磁界印加部、10・・・・・・回折格子
、12・・・・・・光検出部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光源部と、この光源部からの光が入射されるととも
    に測定試料を原子化する試料原子化部と、この試料原子
    化部において原子吸収された光を回折格子で分光する分
    光器と、この分光器の出射光を電気信号に変換する光検
    出部と、上記光源部と上記試料原子化部の一方に光路に
    対して直交する方向に磁界を印加する磁界印加部とを有
    するゼーマン効果を用いる原子吸光光度計において、上
    記分光器内の回折格子の回転軸に平行な線を上記磁界印
    加部にて仮想し、磁界方向が上記仮想平行線に対して所
    定の鋭角を維持するように上記磁界印加部を配設し、振
    動面が互に直交する2つの偏光成分に対応する検出器信
    号強度が実質的に同じになるようにしたことを特徴とす
    るゼーマン効果を用いる原子吸光光度計。 2 特許請求の範囲第1項記載のゼーマン効果を用いる
    原子吸光光度計において、上記所定の鋭角をほぼ45度
    にしたことを特徴とするゼーマン効果を用いる原子吸光
    光度計。
JP69879A 1979-01-10 1979-01-10 ゼ−マン効果を用いる原子吸光光度計 Expired JPS596381B2 (ja)

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JP2599024B2 (ja) * 1989-09-12 1997-04-09 株式会社アドバンテスト 分光測定装置
JP2749174B2 (ja) * 1990-03-16 1998-05-13 株式会社日立製作所 ゼーマン原子吸光光度計
JPH03276315A (ja) * 1990-03-27 1991-12-06 Shimadzu Corp 可動部駆動装置の基準位置決定装置

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