JPS623644A - 溶液試料のａｔｒ分光のための真空乾燥加圧密着測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、／８液中の’７ｇ’Ｈ，の赤外吸収スペクト
ルを測定するに際して２溶液をプリズム面に塗り真空乾
燥さ仕て酸プリズム面上に溶質の固体薄膜を形成し、該
固体薄膜をプリズム面上に密着保持し、ＡＴＲ（八ｔｔ
ｅｎｕａｔｅｄ　Ｔｏｔａｌ　Ｒｃｆｌｅｃ−ｔｉｏｎ
）分光法を用いて成分測定を行う溶液試料のＡＴＲ分光
のための真空乾燥加圧密着測定装置に関し、特に微量成
分溶液の成分測定を正確に行うのに適している。

ここに、ＡＴＲ分光法とは、入射光を試料よりも高屈折
率のプリズムから入射させて、試料とプリズノ、との境
界面で反射する反射光を観測する方法であって、入射角
度を臨界角より大きく保ち、前記境界面で全反射が生ず
るようにし。

試料に光吸収がある場合には完全な反射は起こらず、入
射光のエネルギーの一部が試料側に漏出して反射率がそ
の分だけ減少する減衰全反射と呼ばれる状態となり、こ
の状態における反射測定を利用する方法である。

〔従来の技術〕

溶液中の溶質の濃度を赤外吸収スペクトルによって測定
する場合、従来は溶液の赤外吸収スペクトルと溶媒のみ
の赤外吸収スペクトルとを測定し、コンピュータを用い
た演算処理によって、該溶液の赤外吸収スペクトルと溶
媒の赤外吸収スペクトルとの差を算出して得られる差ス
ペクトルを利用していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来の技術の場合２溶液の赤外吸収スペクトルと溶
媒のみの赤外吸収スペクトルとの差によって得られる差
スペクトルを利用するので。

溶液中の／８質による赤外吸収は極めて微小であって分
光装置のノイズレベルに近く、測定の誤差が大きくて感
度も鈍く、精度の良い測定をすることができないという
問題点があった。

そこで、ＡＴＲ分光法によって、直接的に溶質の成分測
定を行うために、プリズム面に直接溶液を塗ってプリズ
ム上で乾燥させ、プリズム面に溶質の固体薄膜状試料を
形成することが考えられるが、これには次のような問題
点があった。

（１）溶液をプリズム面上で効率良くかつ溶質を変質さ
せることなく乾燥させる手段が必要である。

（２）ＡＴＲ分光法ではプリズム面と溶質の固体薄膜状
試料面との密着が不可欠であり、少くとも数μｍ以内の
密着状態を保持するための手段を開発しなければならな
い。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記従来の技術が有している問題点に鑑み、
溶液中の溶質の濃度を赤外吸収スペクトルによって測定
するに際して、測定誤差を掻く小さなものとし感度を上
げて、精度を良くすることを目的とし、剛性中空体と、
該剛性中空体を弾性薄板で仕切って第１気密室と第２気
密室とを形成する手段と、プリズムを外部及び前記第１
気密室内に露出する手段と、前記第１気密室を１友気す
る手段と、前記第２気密室を加圧する手段とから成るこ
とを特徴とるす溶液試料のＡＴＲ分光のための真空乾燥
加圧密着測定装置として構成したものである。

〔作　　用〕

本発明によれば、　Ｍｌ］性中空中空体内性薄板で仕切
って第１気密室と第２気密室とを形成し５プリズムを外
部及び前記第１気密室内に露出させ２咳プリズムの第１
気密室に露出した面に溶液試料を塗り、前記第１気密室
企抜気する手段によって抜気し必要なら同時に第２気密
室も抜気して弾性薄板が溶液試料に触れるのを防止しつ
つ前記溶液試料を真空乾燥させ、前記プリズム面上に溶
質の固体薄膜を形成した後、前記第２気密室を加圧手段
によって加圧して前記弾性薄板で前記溶質の固体薄膜を
プリズム面に押し付けて、該プリズム面と溶質の固体薄
膜との密着を少（とも数μｍ以内の密着状態に保持し。

この状態にて外部に露出したプリズム面に入射光束を一
定角度で入射させ、ＡＴＲ分光法によって溶質の成分測
定を精度良く行い得るものである。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面に叩して説明する。第１図又は第
３図に示すように本発明は、正面に設けたＡＴＲ分光用
のプリズム１を水平にして用いた場合に、粘性が低い溶
液にも適用ができて通用範囲が広くなる。

第１盤体２は受皿状であって、中央の凹部２ａは截頭逆
円錐形を成し、正面（第１皿体２を受皿として見たとき
の該受皿の底面）の中央には、前記プリズム１の形状と
大きさに適合した開口部２ｂを有し、側面には外部と前
記凹部２ａとを連絡する貫通孔２ｃか穿設され、該貫通
孔２ｃに抜気管２ｄが嵌合している。第１盤体２の截頭
逆円錐形の凹部２ａの上面外周に平坦部２ｅを形成し、
更に第１盤体２の上部の側面外周に雄ねじ２ｆを設ける
。

第２盤体３は、やはり受皿状であって、中央の凹部３ａ
は正面側が大径となっている段状に形成され、正面側の
平坦部３ｂに環状の溝３Ｃが設けである。第２皿体３の
背面には、外部と前記凹部３ａとを連絡する貫通孔３ｄ
を穿設し。

該貫通孔３ｄに抜気兼給気用管３ｅを嵌込んであり、更
に第２盤体３の背面中央に開口部３ｒを設け、該開口部
３ｆに透明板３ｇを気密に取付ける。第２皿体３の正面
側の側面内周には。

前記第１皿体２の雄ねじ２「と螺合すべき雌ねじ３ｈを
設けである。

前記第１盤体２と第２盤体３とを対向させて形成される
剛性中空体内を気密に仕切る例えばシリコンゴムシート
の弾性薄板４は、第１５体２の平坦部２ｅに周辺を当接
させ、その背後に弾性環状バッキング５．シールリング
６及び弾性環状バンキング７を正面側からこの順序で第
１皿体２の平坦部２ｅと第２盤体３の平坦部３ｂとの間
に同心的に組込む。第１盤体２の雄ねじ２ｆに第２Ｓ体
３の雌ねじ３ｈを螺合させて締結し、第１盤体２と第２
盤体３とを一体化する。このとき第３図に示すように、
シールリング６に設りた環状溝６ａにバッキング５が嵌
り込むと同時に、第２皿体３の平坦部３ｂの溝３ｃにバ
ンキング７が嵌り込み、この部分の気密を保持する。第
１盤体２の閉口部２ｂにシール機能を有する接着剤等に
よってプリズム１を固着して開口部２ｂを気密に塞ぎ、
プリズム１よりも幅の狭い当て板８を正面側からボルト
９によって第１盤体２に取付け、プリズム１を第１盤体
２に確実に固定する。

かくして第１盤体２と第２盤体３とを対向させて形成し
た中空体は９弾性薄板４によって第１皿体２の凹部２ａ
で形成される第１気密室１０と第２盤体３の凹部３ａで
形成される第２気密室１１とに気密に仕切られる。そし
て第３図に示すように、垂直に立設した支持台１２で当
て板８より上に有る全体を支持し、プリズム１を水平に
保持する。

第１皿体２の抜気管２ｄに配管及び弁を介して図示しな
い真空ポンプ等の吸引装置を接続してこれを第１気密室
１０の抜気手段とする。又。

第２盤体３の抜気兼給気用管３ｅには、配管及び分岐管
とそれぞれ弁を介して図示しない真空ポンプ等の吸引装
置及び圧縮機等の加圧装置を接続して３　これらをそれ
ぞれ第２気密室１１の［友気手段及び加圧手段とする。

次に本発明に係る装置の使用方法について説明する。雄
ねじ２ｆと雌ねじ３）１との螺合を解いて第１１！ｉ体
２から第２皿体３を取外し、内部を洗滌して乾燥させた
後、プリズム１の第１気密室１０内に露出する水平面上
に溶液を塗り。

第３図に示す如く装置を組立てた後１図示しない圧力計
で圧力を確認しつつ第１気密室１０内から抜気管２ｄを
通じて図示しない真空ポンプによって抜気すると共に第
２気密室１１内からも管３ｃを通じて第１気密室１０と
等圧真空を保持して抜気し、前記溶液中の溶媒を蒸発さ
せ。

真空乾燥によって、プリズム１面に該プリズム１への入
射光束の波長程度以上の厚さを有する溶質の固体薄膜を
形成する。この場合完全乾燥されたことは抜気される気
体中の溶媒量が無視し１−７る口辺下になって安定状態
に達したことにより確認できる。次いで、弁の切換え操
作を行って、管３ｅを通じて第２気密室内へ図示しない
ボンベ等の加圧装置から例えば圧縮Ｎ２ガスを供給して
５第２気密室１１内の圧力をプリズム１が破損しない範
囲で上げることによって弾性Ｆｊ板４を膨張変形させて
プリズム１の面に押し付け、前記溶質の固体薄膜をプリ
ズム１面に密着させた状態とする。この状態を保持しつ
つ第３図に示すように、入射光束１３を反射鏡１４ａ、
１４ｂ等で案内して所定の入射角度にて、外部に露出し
たプリズム１の面から入射させる。入射した光束は、溶
質の固体薄膜とプリズム１との境界面と、プリズム１と
当て板８との境界面の間で複数回の反射を繰返し、この
間に溶質の固体薄膜によって部分的光吸収が起り反射率
がその分だけ減少する減衰全反射と呼ばれる状態となり
、この状態における反射によって得られる出射光束１５
を適当な反射Ｇ’ｆｉ　１６　ａ　。

１６ｂ等で案内して測光装置へ送り込む。

第４図は本発明に係る装置を例えばダブルビーム型分光
光度計に組合わせた場合のブロック図である。光源Ａか
ら出た光束は、第１チヨツパーＢによって２系統の光束
ρ１と１２とに分けられる。一方の光束１１は本発明に
係る真空乾燥油圧密Ｍ測定装置Ｃへの入射光束とし、他
方の光束ｊ２２は参照光束として利用される。真空乾燥
加圧密着測定装置Ｃからの出射光束は。

測定精度を上げるために第２チヨツパーＤを通った後、
検出器已に入力される。この検出器Ｅは２例えば熱電対
を用いて光束を電気的信号に変換すると共に光束の検出
を行う。検出器Ｅからの電気的信号はデータプロセッサ
Ｆに入力され、ここで同期増幅及び比率計算が行われて
データが出力され２次の記録装置Ｇで表示・記録が成さ
れ、必要ならば転送Ｈされる。なお本発明に係る装置は
分光光度計の種類を問わず、あらゆる分光光度針と組合
わせて使用することができる。

次に２本発明に係る装置を用いて行った溶液の成分測定
の場合と従来技術を用いて行った溶液の成分測定の場合
とを比較した実験例について、第５図乃至第８図を参照
しつつ説明する。

試料はいずれも濃度２０＋■／ｉのヒアルロン酸水溶液
である。プリズム材質として水にほとんど不溶であるＺ
ｎ５ｅを選定した。第５図は本発明に係る装置を使用し
てプリズム面に真空乾燥時間５分間にて形成したヒアル
ロン酸の固体薄膜を試料として第２気密室の加圧力０．
５・ｋｇ　／　ａΔで。

ΔＴＲ分光法によって得られた赤外吸収スペクトルを示
すチャー１・であり、第６図乃至第８図は従来技術を用
いた場合を示し、第６図はヒアルロン酸水溶液をプリズ
ム面に接触させ、液体を試料としてＡＴＲ分光法によっ
て得られた赤外吸収スペクトルを示すチャート、第７図
は純水をプリズム面に接触させ、液体を試料としてΔＴ
Ｒ分光法によって得られた赤外吸収スペクトルを示すチ
ャート第８図は第６図に示す赤外吸収スベクＩ−ルと第
７図に示す赤外吸収スペクトルとの差をコンピュータの
演算処理によって算定して得られた差スペクトルを示す
チャートであって、これがン容質であるヒアルロン酸の
赤外吸収スペクトルである。いずれも共通の同一分光計
を用いて測定した結果であって、横軸目盛は第５図乃至
第８図共に同一で、単位は波数／　ｃｍである。又、縦
軸目盛は第５図乃至第７図が同一であるが、第８図のみ
は目盛を２０倍に拡大したもので、吸光度を示している
。

この実験結果により、第５図に示す本発明を適用して得
られる赤外吸収スペクトルは、第８図に示す従来技術に
より得られる赤外吸収スペクトルに比較して２０倍以上
の感度を有していることが確認された。しかも従来技術
の場合は第８図に示すように吸光度が負の値いとなるこ
とがあって誤差が大きいが１本発明によれば、吸光度が
負となることは全く無く、精度良く溶液の成分測定がで
きる。本発明は、プリズムを水平に保持した状態におい
ては、粘度の低い溶液であっても、プリズム面上に塗っ
た溶液をそのまま保持して真空乾燥し、溶質の均一な固
体薄膜を形成することにより、鋭敏な感度と高い精度で
溶液の成分測定ができるので、特に顕著な効果を発揮す
る。本装置では形成した固体薄膜（すなわち溶質）のス
ペクトルを感度良く測定する。したがって多成分（２種
類以上）の溶質が熔けており、かつその溶質の和と溶媒
との比が一定である溶液には、検量線の作成により直ち
に各成分の絶対濃度分析が可能である。溶質が１種類又
は２種類以上の場合でも溶質の和と溶媒との比が既知で
ないときは、測定する溶質のピーク測定に影響を及ぼさ
ないある溶質をある濃度でマーカーとして予め試料に入
れ、マーカーとの比をとることで各溶質の絶対’ｂＭ度
を求めることが出来る。

前記本発明の実施例によれば、第１盤体２の底面に設け
た開口部２ｂをプリズム１自体で気密に塞ぎ、プリズム
１よりも幅の狭い当て板８でプリズム１を第１１体２に
固定することにより、プリズム１を第１気密室１０内及
び外部に露出させるので、構造が簡単で取扱いが容易で
あり、第１盤体２の凹部２ａが截頭円錐形を成している
ので２弾性薄板４が第２気密室を加圧操作したときに円
滑に無理がなく変形してプリズム１の面に試料を密着さ
せることができ、第２盤体３の開口部３ｆに透明板３ｇ
を気密に取付けであるので、該透明板３ｇを通じて中空
体の中を監視し５弾性薄板４の状態を確認することがで
きて非常に便利である。

更に、第２気密室１１を抜気する手段を有し。

第１気密室１０と第２気密室１１を等正真空状態にして
プリズム１面上の溶液を真空乾燥するので効果的に急速
に乾燥操作ができるという利点もあり、また分解可能な
ので内部を洗滌するのにも便利である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、剛性中空体と、該剛性中空体内を弾性
薄板で仕切って第１気密室と第２気密室とを形成する手
段と、プリズムを外部及び前記第１気宇室内に露出する
手段と、前記第１気密室を抜気する手段と、前記第２気
密室を加圧する手段とで構成したので、プリズムの第１
気密室に露出している面に溶液を塗り、第１気密室を抜
気して該溶液を、効率よく溶質を変質させることなく真
空乾燥させることができ９該プリズム面上に溶質の固体
薄膜を形成した後。

第２気密室を加圧して弾性薄板を膨張変形させ。

該弾性薄板でプリズム面上に溶質の固体薄膜を密着させ
てプリズム面と該固体薄膜との密着状態を数μｒｎ以内
に確実に保持することができ。

溶液のＡＴＲ分光法による成分測定を鋭敏な感度で精度
よく行うことができる。剛性中空体を互いに対向した受
皿状の第１盤体と受皿状の第２盤体とで形成し、該第１
盤体と第２冊体との間に弾性薄板を気密に介在させて第
１気密室と第２気密室とを形成することにより、第１気
密室を抜気し第２気密室を加圧したときに弾性薄板が円
滑に無理な（変形してプリズム面に溶質の固体薄膜を確
実に密着させることができ、溶液の成分測定の精度向上
が図れ、更にプリズＪ・が反射面を水平にして設置され
ていれば、溶液の粘性が低くても何ら支障なく該溶液の
成分測定を精度よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る装置を分解した状態を示
す縦断側面図。 第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断面矢視図。 第３図は第１図における装置の組立状態のＢ−Ｂ線断面
矢視図とプリズムの水平指示構造及びプリズムへの入射
光束の経路の一例を示す縦断側面図。 第４図はダブルビーム型分光光度計に本発明に係る装置
を組合わせた場合の一例を示すブロック図。 第５図は本発明に係る装置を使って得られた赤外吸収ス
ペクトルの一例を示すチャート。 第６図乃至第８図は従来の技術により得られた赤外吸収
スペクトルの一例を示すチャートである。 図中の符号は次の各部分を示す。 １・・・プリズム。 ２・・・第１皿体。 ２ａ・・凹部。 ２ｂ・・開口部。 ２ｃ・・ＭＪｉ孔。 ２ｄ・・抜気管。 ２ｅ・・平坦部。 ２ｆ・・雄ねじ。 ２ｇ・・ねし孔。 ３・・・第２盤体。 ３ａ・・四部。 ３ｂ・・平坦部。 ３ｃ・・溝。 ３ｄ・・貫通孔。 ３ｅ・・管。 ３ｆ・・開口部。 ３ｇ・・透明板。 ３ｈ・・雌ねじ。 ４・・・弾性′Ｒ板。 ５・・・バッキング。 ６・・・シールリング。 ７・・・バッキング。 ８・・・当て板。 ９・・・ボルト。 １０・・・第１気密室１ １１・・・第２気密室。 １２・・・支持台。 １３・・・入射光束。 １４ａ、１４ｂ−反射鏡。 １５・・・出射光束。 １６ａ、１６ｂ・・’反射鏡。 特許　出願人　　　冨　１）端　音 間　上　荒井恒憲 同　　　　上　　　　菊　地　　　眞 同　上　土田美紀 集１図 第２　図・ 第３図 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）剛性中空体と、該剛性中空体内を弾性薄板で仕切
   って第１気密室と第２気密室とを形成する手段と、プリ
   ズムを外部及び前記第１気密室内に露出する手段と、前
   記第１気密室を抜気する手段と、前記第２気密室を加圧
   する手段とから成ることを特徴とする溶液試料のＡＴＲ
   分光のための真空乾燥加圧密着測定装置。
2. （２）前記剛性中空体が互いに対向した受皿状の第１盤
   体と受皿状の第２盤体とで形成されている特許請求の範
   囲第１項記載の溶液試料のＡＴＲ分光のための真空乾燥
   加圧密着測定装置。
3. （３）前記剛性中空体内を弾性薄板で仕切り第１気密室
   と第２気密室とを形成する手段が、前記第１盤体と第２
   盤体との間に前記弾性薄板を気密に介在させて構成され
   ている特許請求の範囲第２項記載の溶液試料のＡＴＲ分
   光のための真空乾燥加圧密着測定装置。
4. （４）前記プリズムが反射面を水平にして設置されてい
   る特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項のいずれか
   に記載の溶液試料のＡＴＲ分光のための真空乾燥加圧密
   着測定装置。