JPS61100620A - 多波長分光光度計 - 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】 く技術分野〉 この発明は多波長分光光度計に関する。

〈従来技術〉 従来から分光光磨削としては、 （１１入射スリット、および出射スリットが不動状に取
付番〕られているとともに、両スリットの間においてグ
レーティングが１１動可能に取付けられている分光光度
計、 および （Ｉｆ）　　入射スリット、および出射スリットが不動
状に取付けられているとともに、両スリットの間におい
てグレーティングが回転可能に取付けられている分光光
疫計 があった。

一般に、分光光度δ１は、グレーティングが凹面グレー
ティングの場合には、スペクトル像がグレーティングを
中心とするローランド円上に結像する性質を利用してい
るものであり、グレーディングを回転さければ、回転角
度に対応する波長の光が出Ｑ（スリッ１〜を通して出射
するのであるから、回転角度を変化させることにより、
各波長毎の測光を行なうことができる。

しかしながら、グレーティング自体の大ぎざに比べて、
グレーティングと入射スリット、または出０４スリット
との間の距離は数倍から数十倍にも及ぶのであるから、
グレーティングが振動し、或は偏心すれば、グレーティ
ングの位置ずれは数倍から故＋１８に拡大され、極めて
大きな誤差となる。

１！ｆに、上記グレーティングの格子面は、グレーティ
ング自体の重心から外れた表面に形成されているととも
に、一般的にガラス製でかなり重いのであるから、運動
速度を大きくすると、バランスが悪くなり、（辰動を発
生させる原因になる。

したがって、測定時間が長くかかり、数分以下で測定を
行なうことは不可能であった。

また、上記ｆｌ［）の分光光度計として、例えばニジエ
ル型であって、ブレーズ波長が５００　ｎｍの回折格子
を使用した場合には、は、１次では２５０〜７５０　ｎ
ｍの範囲内、２次では１２５〜３７５ｎｍの範囲内が効
率良く使用できる波長範囲であり、グレーティングの回
転角は約６０度となるのであって、一回転させる場合の
回転角３６０度の１／６であるから、使用効率は約１６
．７％となる。

この使用効率を高めようとすれば、角速度を変化させる
ことにより、測光時の時間を長くすることが考えられる
が、測光時と非測光時の角速度の差が大きくなり、高速
で回転させる程振動が発生し易くなる。また、出射波長
蹟度に相当する回転角度の精度は、全回転角度を利用で
きる場合に比べて約１／６に低下する。さらには、グレ
ーティングを回転させて各波長毎の焦点を移動させるも
のであるから、光学系全体に対する感度補正、または吸
光度測定時の感度と光量の積に対する補正、高次光対策
、迷光対策等が困難となる。

上記（Ｔｌの分光光度計は、上記の利用効率の点に対処
づ“るためのちのであって、主として自記分光光度計に
使用されており、グレーティングを往復揺動運動さぜる
にうにしている。そして、往復揺動運動させるために、
カム式、或はサインバー送り式の駆動機＋１°１１が一
般的に採用されており、しかもバックラッシュ等に起因
する誤差を避けるために、上記往復運動のうち一方向の
運動時にのみ測光を行なうようにしている。

したがって、上記＋ＩＩ）の分光光度計では問題になら
なかった、運動方面切換時のショックによるずれが上記
と同様に拡大されて大きな誤差となる。

その他、使用効率が低下する点を除いて、上記と５５Ｉ
様の問題点を右している。

また、曲の構成の分光光度計としては、ｆＩＩＤ　　人
ＣＭスリット固定、グレーティング固定で山川スリッ１
〜がなく焦点面の各波長に相当する位置に受光素子が多
数連続的に配列され一〇いる分光光１良１□１ もあるが、特定の波長がその波長に相当する受光素子以
外の素子に、素子前面の窓に多重反射して入る為迷光と
なる。一般にこのタイプの分光光度計は数１０個以上の
シリコンフォトダイオードで構成されている。従って材
質がシリコンに限定される為感度が悪（中でも特に紫外
域の感度が悪い。

また、サンプル光とリファレンス光の如く２以上の光を
測定する場合には、通常、 ■　測定開始当初にリファレンス光の測定を行なった後
、サンプル光の測定を行なう分光光度計、 Ｍ　リファレンス光用の受光素子、およびサンプル光用
の受光素子を用いて、それぞれの光の測定を行なう分光
光度計、 が使用されている。

しかしながら、上記■の分光光度計によれば、リファレ
ンス光の測定と、サンプル光の測定との間の時間経過が
大きく、両光の測定条件が時間経過とともに大幅に変化
して正確な測定結果を得ることができないという不都合
があり、一方、上記Ｍの分光光度工１によれば、互に異
なる受光素子を使用しているのであるから、当初から特
性の違いがあり、或は時間経過とともに各受光素子の特
性が変化し、やはり正確な測定結果を得ることができな
いという不都合がある。

く目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
誤差の発生を繍しく抑制でき、しかも測光所要時間を著
しく短縮できる多波長分光光度計を提供することを目的
としている。

く構成〉 上記の目的を達成するための、この発明の多波長分光光
度計は、入射スリットと、固定分散素子と、出射スリッ
トと、出射スリット駆動部と、光検出′部と、出射スリ
ット駆動状態検出部とを有しており、入射スリットと固
定分散素子とは正確な相対位置を保持させて取付けられ
ている。また、出鋼スリットは・、分散光のうちの、各
波長に対応する光を通過さぼる光通過部を有するもので
あり、出射スリット駆動部は、晃通過部を通過する光の
波長を変化させるべく出射スリットを駆動するものであ
り、光検出部は、光通過部を通過した光を受光するもの
であり、出射スリット駆動状態検出部は、出射スリット
の駆動状態を検出するものである。

尚、上記出射スリット駆動部としてパルスモータを使用
することができ、パルスモータによる駆動で出射スリッ
トを駆動する場合はパルス数と出射スリットの駆動状態
が対応している。つまり信号（パルス）と駆動状態が対
応している為信号によって駆動状態が制御できる。

したがって、出射スリット駆動部により出射スリットを
駆動すれば、出射スリットを通して光検出部に照射され
る波長を変化させることができる。

但し、上記出射スリットとしては、所定位置を中心とし
て回転する回転体であり、かつ光通過部が、出射スリッ
トの回転角度に対応して上記回転中心からの距離が漸次
変化するものであって、連続的または断続的に形成され
ていてもよく、或は非何転体であって、光通過部が直線
状であり、しかも部分的に光通過可能状態に制御可能な
ものであってもよい。そして、前者の場合には、光通過
部が渦巻状に形成されていることが好ましく、さらには
回転体の所定角度範囲内にのみ形成されていることが、
ダーク電流の測定をも行ない得るので好ましく、特に光
通過部の回転中心からの距離が、出射スリットの回転角
度と測光波長に対応する分散光の焦点位置が一次式で関
係するように設定されていることが、出射スリットの回
転角度と測光波長との関係を筒車な数式で対応させ得て
、出射スリットの回転角制御を行ない易くできる面から
みて好ましい。゛そして、２種類以上の光を測定する場
合には、光通過部を断続的に形成するか、光通過部を連
続的に形成し、かつ入射スリットを、選択的に何れかの
光を固定分散素子に導びくよう形成することが好ましい
。

さらには、出射スリットが、第３図に示すように、渦巻
状の光通過部を右する回転体と、光の分散方向に直線状
に延びる光通過部を有する不動体とで構成されていても
よく、この場合には、迷光の遮断を確実に行ない得て好
ましく、上記直線状に延びる光通過部が分光感度または
分光感度とリファレンス光量との積を補正する補正板を
兼ねるものであれば、各波長に対応する感度を一定に保
持し得て、より一層好ましい。

また、後者の場合には、出射スリットを液晶板で構成す
ることもでき、振動、位胃ずれ等を完全に防止すること
ができる。

また、何れの場合にも、出射スリットがローランド円状
の板材で構成されていることが好ましく、出射スリット
が回転体である場合には、出射スリットの所定位置に、
出射スリット駆動状態検出部によって検出される原点表
示部が取付けられていることが好ましい。

また出射スリットが回転体である場合には、出射スリッ
ト駆動部が、分散光の各波長毎の感度に対応させて出射
スリットの駆動速度を変化させるものであってもよく、
分散光の各波長毎の感度に対応させて出射スリットの駆
動停止時間を変化させるものであってもよく、Ｓ／Ｎ比
を改善できるので、微弱光の測光をも可能とすることが
できる。

また、光検出部の前面に拡散板が取付Ｇノられていても
よい。

さらには、測光用の光路中に分光感度補正板が取付けら
れていてｂよく、測光用の光路中に高次光カットフィル
タが取付けられていてもよい。そして、何れの場合にも
、取付位置としては、出射スリットの上流側、下流側の
何れに設定することもできる。

また、固定分散素子としては、少なくとも測光動作中固
定されるものであればよく、非測光動作時に取付位置、
取付角度等を調節可能とすれば、測光波長範囲を大幅に
変化させることができ、好ましい。

尚、上記駆動とは、機械的な駆動のみならず、電気的な
駆動をも包含する用語として使用されるものである。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は多波長分光光度計の概略図を示し、（１）は光
源、（２）はレンズ、（３）は低波長カットフィルタ、
（４）は固定入射スリット、（５］は固定分光素子とし
てのグレーティング、（６）は出射スリット、（力は出
射スリット駆動部、（８）は光検出部、（９）は出射ス
リット駆動状態検出部である。

さらに詳細に説明すれば、固定入射スリット（４）、お
よびグレーティング（５）は、光源（１）、レンズ（２
）、および低波長カットフィルタ（３）に対して正確な
相対位置を保持した状態で不動状に取付けられており、
出射スリット（６）は、パルスモータ等で構成される出
射スリット駆動部（力によって回転駆動されるものであ
る。

上記出射スリット（６）は、第２図にも示されているよ
うに、グレーティング（５に対してローランド円状を呈
する板材（６１）であり、しかも回転中心に対して約２
７０度の範囲に渦巻状を呈する、光通過部としての連続
的な細孔（６２）が形成されている。

そして、残余の約９０度の節回は、細孔が全く形成され
ておらず、グレーティング（５）による分散光を通過さ
せないシャッタ部（６３）であり、また上記板材（６１
）の周縁寄り所定位置には原点表示部としてのマーク（
６４）が形成されており、フォトカブラ等でｌｂ”ｒ成
される出射スリット駆動状態検出部（９）によって上記
マーク（６４）を検出することにより、出射スリット（
６）の原点位ｎを検出できることになる。

また、光検出部（８）は、出射スリッ１〜（６）の細孔
（６２）を通過した光を受光するフォトマル（８１）、
増幅回路（８２）、ザンブルホールド回路（８３）、Δ
／Ｄ変換回路（８４）、Ｉ１０ポート（８５）、および
コンピュータ（８６）で構成されており、構成および作
用については従来公知であるから詳細な説明は省！ｉ３
する。

また、出射スリット駆動状態検出部（９）の出力信りを
Ｉ１０ボート（８５）を介してコンピュータ（８Ｇ）に
印加しており、コンピュータ（８６）からの制御信号を
Ｉ１０ボー１〜（８５）を介して出射スリット駆動部（
刀に印加している。

尚、（１１）は分光感度補正板であり、（１２）は高次
光カットフィルりであり、（１３）はレンズである。

以上の構成であれば、レンズ（２Ｊ１低波長カツトフイ
ルタ（３）、および入射スリット（４）を通してグレー
ティング（Ｓに照射された光は、グレーティング（Ｓの
分散方向に所定の広がりをもって出射スリット（６）に
照射される。そして、上記分散された光のうち、細孔（
６２）に対応する部分の光のみが通過し、分光感度補正
板（１１）、高次光カットフィルタ（１２）、およびレ
ンズ（１３）を通してフォトマル（８１）に照射される
。

したがって、細孔（６２）の位置に対応する波長の光の
みが光検出器（８）によって測光されることになる。

また、出射スリット駆動部（刀によって出射スリット（
６）を回転させれば、回転中心に対する細孔（６２）の
位置が変化するので、異なる波長の光を光検出器（８）
によって測光することができる。

即ち、出射スリット駆動部（７）によって出射スリット
（６）を一回転させれば、渦巻状の細孔（６２）の、回
転中心に対する距離の変化分に相当する全範囲の波長の
光を測光することができることになる。

そして、この場合における被駆動部分は出射スリット（
６）のみでよく、振動等に起因する誤差を殆ど皆無とし
１ワるとともに、角度分解能を従来装置の数倍にまで高
めることができ、しかも測光動作のための所要時間を１
／１０秒以下にまで短縮することができろ。また、分光
された光が移動しないため、迷光対策、感度補正対策、
高次光遮断対−策等が固定的にでき、極めて容易に行な
い得ることになる。

第４図は他の実施例を示す概略図であり、上記実施例と
異なる点は、光源（１）からの光を、それぞれサンプル
用ミラー（１ａ）、リファレンス用ミラー（１ｂ）によ
って、それぞれサンプル用セル（１Ｃ）、リファレンス
用セル（１ｄ）を通して固定入射スリット（４）に導く
点、および、第５図に示すように、出射スリッ１〜（６
）の光通過部が、多数の細孔（６２’）を、所定間隔毎
に、かつ全体的に渦巻状を呈するように形成されている
点のみである。

以上の構成であれば、サンプル用セル（１Ｃ）、および
・リファレンス用セル（１ｊ）を透過した光がグレーテ
ィング（５）により分散され、出射スリット（６）に照
射される。

そして、出射スリット（６）が、何れか一方の分散光の
みを通過させ得る所定間隔毎に形成された細孔（６２’
）を有しているので、出射スリット駆動部（刀によって
、出射スリット（６）を回転させれば、ナンプル用゛セ
ル（１Ｃ）を透過した後グレーティング（５）によって
分散された光、およびリファレンス用セル（１ｄ）を透
過した侵グレーティング（５）によって分散された光の
同一波長部分が選択的に光検出部（８）に照射され、次
いで、上記と異なる波長部分が選択的に光検出部（８）
に照射されることになり、以下同様にして各細孔（６２
’）に対応する波長部分が選択的に光検出部（８）に照
射される。

したがって、分散光の各波長毎に、サンプル用セル透過
光、リファレンス用セル透過光を、同一の光検出部（８
）によって交互に測定することができ、光検出部（８）
、特にフォトマル等の受光素子の感度変化に起因する測
定誤差を補償して正確な測定を可能としている。

尚、第４図および第５図の実施例は、２種類の光を交互
に測定できる多波長分光光度計について説明したが、細
孔（６２’）同士の間隔を変化さぼることにより、３種
類以上の光を・交互に・測定することらできる。

また、第４図の多波長分光光度計において、第２図に示
１出則スリット（６）を使用することもできる。但し、
この場合には、固定入射スリット（４）に代えて、第６
図に示すように、回転板（４１）の所定位置に多数の小
孔（４２）を同心円状に形成した入射スリット（４′）
を使用し、入射スリット（４′）を回転させることによ
り、何れかの光を選択的にグレーティング（５）に照射
させる□ようにすればよい。そして、好ましくは、回転
板（４１）の外周縁所定位置に回゛転状態検出部（４３
）が形成される。

但し、固定入用スリット（４）に近接させて、液晶板等
で構成されるシャッタ部材（図示せず）を取付け、シャ
ッタ部材によって、複数種類の光を選択的に固定分散素
子に導くこともできる。

第７図はさらに他の実施例を示′を概略図であり、出射
スリット（６）をほぼ円筒状（側面がローランド円状に
凹曲されている□）に形成した点、および出射スリット
（６）の内部にミラーＣ６５）を取付けた点が上記実施
例と異なるのみである。

したがって、この実施例の場合にも、出射スリット（６
）を回転さけるのみで、上記実施例と同様に各波長毎の
測定を行なうことができる。

但し、上記出射スリ゛ット（６）の形状としては、第８
図から第１０図に示すように、円筒状、円ｉｌｌ状等と
することができる。　　、　　　　　・尚、この発明は
上記の実施例に限定されるものではなく、例えば、広範
囲に亘って細孔を形成した出射スリットの強度を高める
ために、細孔の所定位置に、細孔の内側および外側を連
結する細幅の補強部を形成するこ□とが可能である他、
出射スリットから出射される光を、ミラー、光ファイバ
等を用いて光検出部（８）に導くこと、出射スリット【
６）をローランド円状とＶず、平板状とすること、紫外
光の測光を主とするフォトマルに代えて、光電管、微弱
光の測光を主とするフォトンカＣクンタ、可視光の測光
を主とするシリコンフォトダイオード、赤外光の測光を
主とするＰｂＳ光導電セル、Ｇ　Ｏフォトダイオード等
を使用すること等が可能であり、その他この発明の要旨
を変更しない範囲内において種々の設計変更を施すこと
が可能である。

−で　効　果　〉 以上のようにこの発明は、固定分散素子を何ら駆動する
ことなく、軽量の出射スリットを駆動することにより、
分１′１．光の各波長毎の光度を計測するのであるから
、固定分散素子を駆動する場合と比較して出射スリット
駆動に伴なう振動、位置ずれ等が発生しにくく、しかも
振動、位置ずれが増幅されることは全くないのであるか
ら、多波長分光測光の精度を高（維持したままで、多波
長分光」り光の所要時間を１／１０秒以下に著しく短縮
でさ、また迷光対策、感度補正対策、高次光遮断対策等
を容易に行°なうことができる等の特有の効果を奏１Ｊ
−る。

【図面の簡単な説明】

第１図は多波長分光光度５１の一実施例を示す概略図、 第２図は出射スリンｌ−＋６）の正面図、第３図は出射
スリット（６）の他の実施例を示す分解斜視図、 第４図は多波長分光光度計の仙の実施例を示す概略図、 第５図は出射スリット（６）の正面図、第６図は入射ス
リンＩ−（４’）の正面図、第７図は多波長分光光度６
１のさらに他の実施例を示す概略図、 第８図乃至第１０図は出射スリット（６）のさらに池の
実施例を示す斜視図。 （４）・・・固定入射スリット、（５）・・・固定分散
素子、（６）・・・出射スリット、（７１・・・山川ス
リット駆ｖＪ部、（８）・・・光検出部、（９）・・・
出射スリット駆動状態検出部、（１１）・・・分光感度
補正板、 （１２）・・−高次光カットフィ・ルタ、【６２）・・
・光通過部としての細孔、（６３）・・・シャッタ部、
（６４）・・・原点表示部としてのマーク。 特許出願人　　株式会社　ユニオン技研（ほか１名＞ニ
ー、−−’。 第１図 Ｌ　　　　　　−Ｊ 区 、、　　　　　　　　　　区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射スリットと、入射スリットを通し て照射された光を分散させる、取付位置 が固定された固定分散素子と、分散光の うちの、各波長に対応する光を通過させ る光通過部を有する出射スリットと、光 通過部を通過する光の波長を変化させる べく出射スリットを駆動する出射スリッ ト駆動部と、光通過部を通過した光を受 光する光検出部または光検出取付部と、 出射スリットの駆動状態を検出する出射 スリット駆動状態検出部または駆動制御 部とを具備していることを特徴とする多 波長分光光度計。 ２、１種類の光のみを測光する上記特許請 求の範囲第１項記載の多波長分光光度計。 ３、入射スリットが、取付位置を予め固定 された固定入射スリットである上記特許 請求の範囲第２項記載の多波長分光光度 計。 ４、２種類以上の光を一種類ずつ交互に測 光する上記特許請求の範囲第１項記載の 多波長分光光度計。 ５、入射スリットが、２種類以上の光を選 択的に固定分散素子に導くものである上 記特許請求の範囲第４項記載の多波長分 光光度計。 ６、入射スリットが、２種類以上の光を選 択的に固定分散素子に導くシャッタ部材 を有している上記特許請求の範囲第４項 記載の多波長分光光度計。 ７、出射スリットが、所定位置を中心とし て回転する回転体であり、かつ光通過部 が、出射スリットの回転角度に対応して 上記回転中心からの距離が漸次変化する ものである上記特許請求の範囲第２項か ら第４項の何れかに記載の多波長分光光 度計。 ８、光通過部が渦巻状に形成されている上 記特許請求の範囲第７項記載の多波長分 光光度計。 ９、光通過部が連続的に延びる細孔により 渦巻状に形成されている上記特許請求の 範囲第７項記載の多波長分光光度計。 １０、光通過部が互に独立する多数の細孔により渦巻状
   に形成されている上記特許請 求の範囲第７項記載の多波長分光光度計。 １１、光通過部が、回転体の所定角度範囲内にのみ形成
   されている上記特許請求の範 囲第７項記載の多波長分光光度計。 １２、光通過部の回転中心からの距離が、出射スリット
   の回転角度と分散光の各波長 の焦点位置が一次式で関係するように設 定されている上記特許請求の範囲第７項 から第１１項の何れかに記載の多波長分光 光度計。 １３、出射スリットが、渦巻状の光通過部を有する回転
   体と、光の分散方向に直線状 に延びる光通過部を有する不動体とで構 成されている上記特許請求の範囲第７項 記載の多波長分光光度計。 １４、直線状に延びる光通過部が分光感度または分光感
   度とリファレンス光量との積 を補正する補正板を兼ねるものである上 記特許請求の範囲第１３項記載の多波長分 光光度計。 １５、出射スリットがローランド円状の板材で構成され
   ている上記特許請求の範囲第 ７項から第１４項の何れかに記載の多波長 分光光度計。 １６、出射スリットの所定位置に、出射スリット駆動状
   態検出部によって検出される 原点表示部が取付けられている上記特許 請求の範囲第１項から第１５項の何れかに 記載の多波長分光光度計。 １７、出射スリット駆動部が、分散光の各波長毎の分光
   感度または分光感度とリファ レンス光量との積に対応させて出射スリ ットの駆動速度を変化させるものである 上記特許請求の範囲第１項記載の多波長 分光光度計。 １８、出射スリット駆動部が、分散光の各波長毎の分光
   感度または分光感度とリファ レンス光量との積に対応させて出射スリ ットの駆動停止時間を変化させるもので ある上記特許請求の範囲第１項記載の多 波長分光光度計。 １９、光検出部の前面に拡散板が取付けられている上記
   特許請求の範囲第１項記載の 多波長分光光度計。 ２０、測光用の光路中に分光感度または分光感度とリフ
   ァレンス光量との積を補正す る補正板が取付けられている上記特許請 求の範囲第１項記載の多波長分光光度計。 ２１、測光用の光路中に高次光カットフィルタが取付け
   られている上記特許請求の範 囲第１項記載の多波長分光光度計。 ２２、出射スリットが液晶板である上記特許請求の範囲
   第１項記載の多波長分光光度 計。 ２３、シャッタ部材が液晶板である上記特許請求の範囲
   第６項記載の多波長分光光度 計。