JPS6038644B2 - 分光光度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分散性反射素子及び評価平面中に配列された多
重光検出器配列体を有する分光光度計に関する。

織物の繊維、液体及び種々の気体、特に汚染空気等のあ
らゆる試料をテストするためにはスペクトル分析方法が
殆んど排他的に適用されている。

この目的のために、一連の分光光度計、即ち放射線のス
ペクトル光の強度分布を測定するための装置が開発され
ている。これ等の方法はテストされる試料の組成の高速
、安全及び簡単な決定、もしくはこれ等の試料の特定の
成分の発見を可能とする。 ・例え
ばＡｃａｄｅｍ；ｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ Ｙｏ【ｋ
ａｎｄ山ｎｄｏｎ ｌ９５９，ｐａｇｅｓ ３聡及至４
００の １ 、Ｅｓｔｅ肌ａｎ著℃ｌａｓｓｉｃａＩＭ
ｅ伍ｏ船”，Ｖｏｌ．１なる論文中に記載されている単
色光器においては種々の色で発生される入口ギャップの
像は分散プリズム及び平面鏡の共同運動によって夫々出
口ギャップもしくは放射線感知素子上を相継いでシフト
される。

特定の高分解館においてはこの型の装置は極めて複雑な
装備を必要とし、この方法に従って動作する装置は極め
て高価で、大きく及び縄乱を受けやすい。これ等の装置
はショック及び振動に極めて敏感で、極めて時間のかか
る調整が不可欠である。個々のスペクトル成分に対する
強度は同時には測定出来ず、未調整状態に敏感で且つ個
々の測定の時間と回転の同期が高度に要求される光学配
列体を回転する事によって相継いで測定されるが、上述
のタイプの装置で遂行される任意の測定は極めて時間を
消費する。特公昭斑−４班０７号（待顔昭５２−９４７
３４号）にはその一側が多重光ダイオード配列体に接続
されたくさび形干渉フィル夕より成る分光光度計が説明
されている。

この配列体はくさび形干渉フィル夕の配列体の局所的に
変化されるスペクトル・フィル夕の特性により、各光ダ
イオードは特定の波長の放射線のみを受取る。この装置
は低重量のものである光ダイオード配列体がくさび状干
渉フィル夕にかたく取付けられているのでかなり撹乱を
受けにくく、相対的に高速であり、すべてのスペクトル
の成分の強度が同時に測定される。しかしながら１個の
光ダイオードの領域に到達する強度は略くさび形の千渉
フィル夕に印力ロされる全強度を光ダイオードの数によ
って割った値に等しいので、この様な分光光度計は低感
度であり、この結果低い放射線強度の場合に特定の測定
速度を超える事は出来ない。米国特許出願第４１５８５
０５号明細書中には１つの格子はスペクトル的に分割さ
れた放射線は凹面鏡を経て多重ダイオード配列体上に結
像される装置が開示されている。

この装置は上述の分光光度計よりも高感度のものであり
、その主な欠点は光ビームの発散するもしくは斜めの光
東に見出される凹面鏡の結像誤差により、高分解能を達
成するため、極限の平行度を有する放射線が凹面鏡もし
くは格子に印加これねばならず、この事が装置の感度及
び作業速度を制限する点にある。本発明の目的は極めて
簡単な構造、軽量及び小寸法で高分解能、高感度及び高
作業速度を示す分光光度計を与える事にある。

さらに、分析さるべき放射線の正規の方向からの実際の
方向の相対的高い偏差すら測定精度及び感度に何等の影
響を与えない。この目的は特許請求の範囲に記載された
本発明に従い達成される。上述の型の類似の装置と比較
して本発明によって開示される分光光度計の極高感度は
特に入射（入口）開孔と分散性反射素子間に該分散性反
射素子の直接近傍に配列される事が好ましいレンズが与
えられ、該レンズはその焦点平面近くに配列された入射
関孔からビームをその発散角とは無関係に平行ビームの
光東として上記分散性反射素子上に指向する事によって
達成される。

レンズと分散素子間の距離が小さい事により、入射関孔
を通して通過するビームの発散光東中の中心ビームの装
置光軸からのずれは何等の重大な横方向の変位及び分散
反射素子上に入射するビームの光東の方向の変化を生ぜ
ず、従って多重光検出器配列体上の個々の波長に関連し
て入射開孔の像の位置の変化はあり得ない様にされてい
る。分析されるべきビームの光東を、その発散角（該角
度がレンズの関口角度内にあるものとして）及びその中
心ビームの方向に無関係に平行ビーム東として分散反射
素子上に指向するレンズは同時に多重光検出器配列体上
の個々の波長に関連する入射開孔の像を与えるので、本
発明において開示される分光光度計中に必要とされる光
学素子の数は上述の従来周知の特定タイプのすべての対
比させるべき装置のすべての中における光学素子の数よ
りも少なくすむ。本発明に従いレンズと分散反射素子間
の距離は特に小さい事が望まれるので、これ等の２つの
素子は本発明の装置の簡潔性及び振動及び衝突もしくは
汚染に関する頑健性がすべての従釆周知の分光光度計と
比較して著しく改良される様に互に接合されるか、一体
として成立ち得る。入射関孔を有する板は同様に多重光
検出器配列体に堅く取付けられているので本発明に従う
分光光度計は実用的には大量生産において組立てが相対
的に容易で、相互整列に高度の要求がなされない様に、
数弧の長さ及び１個のスリーブのみによって互に接続さ
れ得る様な２つの部分より成立っている。

本発明の実施例によって達成される簡潔性、小型化、低
価格及び頑健性は従来周知の分光光度計のどの一つとも
比べものにならない。

本発明において円形、正方形もしくは長方形の入射関孔
の近くに存在する直線状の多重光検出計配列体の配列体
は斜方向の光東及びこれによる誤差をかなり回避するが
従釆のこの型の装魔ではこれを防止する事が困難であっ
た。

次に本発明は本発明の実施例を表わす図面により以下詳
細に説明されている。

この図において概略的に示された本発明の実施例は検査
さるべき試料２を保持する試料保持器１、レンズ２０、
正方形の関孔３を板４、板４上開孔３の直接近傍に配列
された光ダイオード６により成る多重光ダイオード配列
体５、レンズ８、階段格子として設計された分散反射素
子９により成る。板４は分散素子９にスリーブ１０１こ
よって接続され、スリーブ１０の上部はカバー２１で閉
されている。試料保持器１上に配列された試料２は斜め
に入射する多色放射線１１によって照射される。

図示されてはいないが、斜めの照射に代って、試料２及
びレンズ２０間に配列された半透明鏡によって垂直照射
を与える事も同様に可能である。試料２の表面の一点に
おいて拡散的に散乱されもし〈は反射される放射線はし
ンズ２０を経てレンズ８の焦点に存在する入射開孔３内
を収救するビーム東１２として通過し、レンズ８の方向
に発散するビーム東として出現する。このレンズを経過
する時ビームの発散東は平行ビーム東へ変換され、この
平行ビーム東は小さあ入射角で分散反射素子９上へ入射
する。素子９は入射光が主として１次の回折方向のみに
回折される如き設計になっている。或る回折次の方向は
波長にに依存するので、１次の回折は各波長に対して他
の方向に反射され、レンズを介して夫々１つの特定の波
長に関連する１個の光ダイオード６へ結像される。表示
を簡単にし、理解を容易にするために、これ等の関連は
入射開孔３を通過するビームの発散東の右手の限界を表
わす単一のビーム１３によってのみ示される。レンズ８
を通るビーム１３はこのレンズによってこのレンズの光
軸に平行なビームに変換され、この平行ビ−ムは分散反
射素子９において１次の方向にのみ回折される。赤、緑
及び青色に関する方向１３Ｒ，１３Ｇ及び１３Ｂと託さ
れている。レンズ８を通過する時、これ等のビームはこ
れ等の色彩に関連する光ダイオード６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの
方向に偏向される。同一プロセスはしンズ８の光藤に平
行に伝播し分散反射素子９上に衝突する各ビームについ
て発生し、分散素子の全表面から反射される或る特定波
長の放射線が夫々１つの特定光ダイオード６に収束する
様にされている事は全く明らかであるつｏ発散角が相対
的に小さなビーム東１２の測定の場合でもビーム東が同
一光東を有する限り測定結果は異なるものではなく、測
定感度は減少されなし、事は全く明らかである。

入射関孔３を通して通過するビームがもし一般に観察さ
れる如くレンズ８の関孔角よりはるかにｄ・さい発散の
角度を示すならば、このビームの中央軸の方向は多重光
ダイオード配列体５上の個々の色の成分の像の位置及び
測定感度に影響を与えない。本発明によって開示される
光学光度計はる光学光度計の光軸を測定顕微鏡の光軸に
整列させるという特定のステップを必要とする事なく、
例えば測定顕微鏡と関連して利用され得る。この発明に
よれば入射関孔が光学系の光軸上にあるので、この関孔
を通過して入射してくる光東が光学系の光藤に対して全
体として一致するようにできる。

したがってレンズエラーが少なく、その分だけ開孔を大
として近軸光線まで用いることができる。このことは受
光素子の像の光強度が大となることを意味し、この分光
計では高速測定が可能なことがわかる。これはスチル・
カメラの絞りとシャツ夕速度との関係と同一である。ま
た、この発明ではしンズと分散素子との間の距離が小と
なっているので、入射光東が光軸に対してわずかに便し
、た場合でも、像位置の変位を実質上回避することがで
き、正確な測定が可能である。

また、全体の構成もコンパクトにでき、たとえばその長
さを１１仇程度にでき、顕微鏡に直接実装できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に従う分光光度計の−実施例を示す。 １・・試料保持器、２・・試料、３・・入射関孔、４・
・板、５・・多重光ダイオード配列体、６・・光ダイオ
ード、８・・レンズ、９・・分散性反射素子、１１・・
入射多色光、１３・・発散ビーム東の右手端の単一ビー
ム、１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ・・回折反射光、２０・・
レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 凸レンズの光軸上の焦点位置に形成された入射開孔
   と、この入射開孔とともに上記凸レンズを挟む配置で、
   しかも上記凸レンズに近接する配置で設けられた分散性
   反射素子と、上記入射開孔がわの上記凸レンズの焦点面
   の配列された複数個の光検出器とを有することを特徴と
   する分光光度計。