JPS6315535B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6315535B2
JPS6315535B2 JP4252980A JP4252980A JPS6315535B2 JP S6315535 B2 JPS6315535 B2 JP S6315535B2 JP 4252980 A JP4252980 A JP 4252980A JP 4252980 A JP4252980 A JP 4252980A JP S6315535 B2 JPS6315535 B2 JP S6315535B2
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JP
Japan
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light
sample
absorbance
signal
wavelength
Prior art date
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Expired
Application number
JP4252980A
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English (en)
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JPS56138226A (en
Inventor
Yoshio Tsunasawa
Takashi Nishimura
Tetsuo Ichikawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP4252980A priority Critical patent/JPS56138226A/ja
Publication of JPS56138226A publication Critical patent/JPS56138226A/ja
Publication of JPS6315535B2 publication Critical patent/JPS6315535B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/42Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は利得自動制御式測光装置に関する。二
光束分光光度計或は二波長分光光度計等では試料
信号を対照信号で割算することにより光源の変
動、分光器から受光素子に至るまでの分光特性が
平坦でないのを補償している。即ち透過率100%
或いは吸光度0等のベースラインの変動をなくし
ている。上述した(試料信号)÷(対照信号)の演
算を行うのに、従来の二光束分光光度計とか二波
長分光光度計では対照信号をモニタしてこれが一
定値を維持するように測定装置の利得を制御して
いる。この方式によると試料信号に対して対照信
号が余り小さくなり、或は対照信号を小さくする
必要があるような場合、試料信号が大きくなり過
ぎて増幅器のダイナミツクレンジを超えて増幅器
出力が飽和してしまう。
従つて本発明は試料信号と対照信号との比率が
どのようであつても、増幅が飽和して測定ができ
なくなると云つた事態にならないような測光装置
を得るためになされた。
本発明利得自動制御式測光装置は、試料光を電
気信号に変換した試料信号をVs、対照光を電気
信号に変換した対照信号をVrとするとき、任意
に設定した係数k1、k2を採つてk1・Vs+k2・Vr
が一定になるように測光装置の光・電気信号変換
の利得を制御し、得られたVsを割算装置でVrで
割算するようにしたものである。こゝで割算装置
と云うのは直接Vs/Vrを演算する装置は勿論
Vs,Vrを夫々対数変換して後引算する装置も含
むので、後者の場合、演算結果は吸光度を表わす
ことになる。
上述した係数k1、k2は夫々の測定において適
当に選定すればよく、k1=k2としてもよいこと
は云うまでもない。増幅器のダイナミツクレンジ
をk1・Vs+k2・Vr=一定値が収まるようにして
おけばVs/Vrが如何に大きな値になる場合でも
Vsが増幅器のダイナミツクレンジを超すことは
ない。
以下実施例によつて本発明を詳述する。第1図
は本発明を二光束分光光度計に適用した一実施例
を示す。Lは光源、Mは分光器、Bs1は分光器
Mから出た光を2光束に分割する回転ミラー、
Bs2は2光束を同一光路上に重ねる回転ミラー
で、Crは対照セル、Csは試料セルである。aは
対照光束、bは試料光束である。両光束は回転ミ
ラーBs2を介して交互に光検出器Dに入射せし
められる。Aは光検出器Dの出力を増幅する前置
増幅器であり、その出力はスイツチS1,S2を
介してホールド回路H1,H2のコンデンサC
1,C2に充電記憶せられる。回転ミラーBs1,
Bs2は連動して回転し、スイツチS1,S2は
回転ミラーBs1,Bs2と連動して交互に開閉し、
S1は対照光束aの光が検出器Dに入射している
間閉じており、S2は試料光束bの光が検出器D
に入射している間閉じるようになつている。従つ
てコンデンサC1に記憶せしめられるものが対照
信号Vrであり、C2に記憶せしめられるものが
試料信号Vsである。両信号は夫々バツフア増幅
器A1,A2を介して割算回路Dvに入力される。
更にA1,A2の出力端子は抵抗R1,R2の直
列接続によつて結ばれ、R1とR2との接続点に
前述したk1・Vs+k2Vrの出力を得る。これがコ
ンパレータCvにおいて一定電圧eと比較され、
その差が制御信号としてDC−DCコンバータKで
直流高電圧信号に変換され、光検出器D(光電子
増倍管を用いている)のダイノードに印加されて
同検出器の感度を調節しk1・Vs+k2Vrが一定値
eとなるように制御している。k1,k2の比率は
抵抗R1,R2の比率によつて任意に設定でき
る。k1・Vs+k2・Vrを一定にする方法は、上記
したダイノードフイードバツク方式に限られず、
例えば分光器の入、出射スリツトの幅を変えると
か、光束が二光束に分れていない部分で光契を出
入させる等適宜の方法を用い得る。割算回路Dv
の出力はVs/Vrで透過率を表わしており、これ
を対数変換器Lgで対数に変換すれば吸光度を表
わすことになる。割算回路Dvはアナログ方式で
もよいが、バツフア増幅器A1及びA2の出力を
夫々A−D変換してデイジタル演算回路で割算す
るようにしてもよい。更に前述したようにA1,
A2の出力を夫々対数変換して後引算してもよい
ことは云うまでもない。更にA1,A2の各出力
からデイジタル方式でk1・Vs+k2・Vrを算出
し、これから一定値を引算したデイジタル信号を
アナログ信号に変換して測光装置の利得を制御す
るようにすることもできる。
なお二光束分光光度計の場合、対照光、試料光
夫々に光検出器を設け、第1図の回転ミラーBs
2をなくすこともできる。この場合、利得制御は
各光検出器に対しダイノードフイードバツク方式
を用いてもよいが、両検出器を正確に同率に感度
調節することは困難であるから、分光器のスリツ
ト幅を調節するか、分光器から出射した光束が未
だ二光束に分割されない所で光契を出入させる方
式を用いた方が良い。
二波長分光光度計は二台の分光器を用い、夫々
の出射光束を回転ミラーにより交互に共通光路に
導き、その共通光路中に試料を置く。試料より後
の装置構成は第1図の光検出器Dより右方と全く
同じに構成或は上述したその他の実施態様で構成
できる。この場合対照信号と云うのは試料中の検
出しようとする成分によつては格別な吸収を受け
ず、反射、屈折、散乱、回折等に関してはもう一
つの波長の光と同じように振舞うような波長に選
ばれた光の試料透過後の測光出力信号である。
本発明測光装置は上述したような構成で、第1
に測定のダイナミツクレンジが拡大され、第2に
測定のS/N比を向上できる。まず測定のダイナ
ミツクレンジが拡大される点について述べる。二
光束分光測定では通常対照セルと試料セルの入射
光強度は等しい。従つて試料信号Vsは0(吸光度
∞)から対照信号Vrに等しい値(吸光度0)ま
で0〜Vrの範囲にある。吸光度2前後の試料を
分析する場合試料信号Vsは対照信号Vrの1/100
程度であり、更に吸光度4程度の試料を分析する
場合VsはVrの1/10000程度である。このような
小さな信号を精度よく測定することは困難であ
る。今仮に対照光を1/100に減光したとする。従
来装置ではVrが一定になるように動作するので
光検出器の感度が100倍に高められる。従つて本
来Vrの1/100であつたVsは100倍されることにな
る。従つて吸光度2近辺の試料の分析が精度よく
できることになる。しかし一般に試料は測定の全
波長域で同程度の吸光度を持つているのではない
から、或る波長の所で吸光度が2であつても他の
波長の所で吸光度が1或は0に近くなることもあ
る。そうするとそこではVsはVrの10倍或は100
倍になる。通常Vrは増幅器のダイナミツクレン
ジの半分位に設定し、VsがVrの2倍程度までは
測定できるようにするが、VsがVrの10倍になれ
ば勿論前置増幅器のダイナミツクレンジを超過し
ている。従つて対照信号Vrを一定に保つと云う
従来装置では対照光を減光して吸光度の大なる試
料の分析精度を上げると云う方法が採れなかつ
た。本発明によれば対照光を1/100に減光すると
吸光度2の試料に対しVsとVrとは略等しくな
り、今仮にVs+Vr=一定となるように光検出器
の感度調節をしているとすれば、波長走査の過程
で試料吸光度が0になつたとしてもVs+Vr=一
定でこれが前置増幅器のダイナミツクレンジに収
まるように設定してあるのでVsの増幅器出力が
飽和してしまうと云うことは起らない。上述した
所を整理すると、前置増幅器のダイナミツクレン
ジを4Vとすると、従来はVr=4Vとなるように設
定すると吸光度0〜2の範囲の試料信号はVs=
4〜0.04Vであり、これに対して本発明で対照光
を1/100に減光しVr+Vs=4Vとして従来例と同
精度の測定を考えるとVs=3.96V〜0.04Vが測定
レンジである。Vs=3.96Vに対するVrは0.04でこ
れは本来のVrの1/100であるからこのときの吸光
度は略0、Vs=0.04VのときVrは3.96Vになるが
これは本来のVrの1/100だから本来のVrは396で
あり吸光度は略4となつて従来装置に比し吸光度
測定レンジが2倍に拡大されている。本発明は対
照光を常に1/100に減光すると云うことではなく、
吸光度2前後で変化する試料なら1/100に減光し、
吸光度3前後の試料なら1/1000に減少し、逆に吸
光度が0〜1と云つた試料なら減光しない。要す
るに試料によつて最も有利なように対照光を設定
できるのであり、従来例では仮に吸光度2の試料
に最も適したように対照光を1/100に減光すると、
吸光度が小さくなる側で試料信号が増幅器のダイ
ナミツクレンジを超してしまうのである。
次にノイズについて述べる。測光装置のノイズ
は光検出器から出るものと検出器以後の主に前置
増幅器から出るものとに大別される。検出器のノ
イズは回路的には通常避けられないから検出器以
後の所でなるべく新たなノイズが増加しないよう
にする必要がある。検出器以後に入るノイズを減
らすには前置増幅器の入力レベルを上げる必要が
ある。上述した数字例を援用すると、従来例で吸
光度2のときの試料信号Vs対ノイズ比は0.04/
N(Nはノイズ)であり、本発明の場合これと同
程度のS/N比になるのはVrが0.04Vである吸光
度0付近と、Vsが0.04Vとなる吸光度4の付近で
あつて、その間の吸光度0〜4の全範囲でS/N
比は従来例の吸光度0〜2の範囲のS/N比と同
程度である。従つて本発明はノイズの点でも従来
例より優れている。
以上は二光束分光測光の場合について述べたも
のである。二波長測光の場合でも本発明は上述し
た所と同じ効果を表わす。対照信号を一定に保つ
従来の二波長測光装置では次のような不都合が生
ずる。分光光度計の光源エネルギーの波長分布は
第2図のようになつている。今二波長測光におけ
る対照光を波長λrにとり、試料光をλsにとつた
ような場合、試料光が対照光に対し強いから対照
信号が前置増幅器のダイナミツクレンジを超え
る。そのため従来は試料光光路に光学的アツテニ
ユエータを挿入している。しかしこの方法は二波
長を固定するときは容易に実施できるが、試料光
波長を或る範囲で走査する場合には試料光のエネ
ルギーが波長によつて変るから或る所では増幅器
のダイナミツクレンジを超え、或る所では試料光
を減光しているのでS/N比が悪くなると云つた
ことになる。これに対し本発明の場合、k1・Vs
+k2・Vrを一定に保つのであるから二波長の一
方を走査する場合でもそのようなことにはならな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例装置の構成を示す回
路図、第2図は光源のエネルギー波長分布曲線を
示すグラフである。 L……光源、M……分光器、Bs1,Bs2……
回転ミラー、Cr……対照セル、Cs……試料セル、
D……光検出器、A……前置増幅器、S1,S2
……ミラーBs1,Bs2と連動したスイツチ、C
1,C2……記憶用コンデンサ、H1,H2……
ホールド回路、Cv……コンバータ、K……DC−
DCコンバータ、Dv……割算装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 試料光と対照光とを用いる方式の測光装置で
    あつて、光信号を電気信号に変換する利得を、試
    料光の電気変換信号Vsと対照光の電気変換信号
    Vrとに関しk1、k2を適宜定数としてk1・Vs+
    k2・Vr=一定となるように制御し、上記Vsを上
    記Vrで割算する装置を設けた利得自動制御式測
    光装置。
JP4252980A 1980-03-31 1980-03-31 Gain automatic control system photometer Granted JPS56138226A (en)

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