JPS63217236A - 分光光度計 - Google Patents

分光光度計

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JPS63217236A
JPS63217236A JP5143687A JP5143687A JPS63217236A JP S63217236 A JPS63217236 A JP S63217236A JP 5143687 A JP5143687 A JP 5143687A JP 5143687 A JP5143687 A JP 5143687A JP S63217236 A JPS63217236 A JP S63217236A
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rotation
motor
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turntable
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Hiroshi Tsukada
塚田 寛
Mutsuo Kiyouno
京野 六生
Masaji Nishimoto
西本 正司
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Japan Spectroscopic Co Ltd
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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] 本発明は波数走査装置を改良した分光光度計に関する。
[従来の技術] 広い波数域を走査する分光光度計では、格子定数の異な
る複数の回折格子を用いた波数走査装置が備えられてい
る。
たとえば、2枚の回折格子を用いた波数走査装置では、
ターンテーブル上面に2枚の回折格子を背中合わせにし
て立設し、このターンテーブル下面にバーの一端を固着
し、一方、固定側に設けられた送りねじで円盤を直線移
動させ、この円盤の外周面に該バーをコイルスプリング
により押接させることにより、回折光の波数と送りねじ
の回転数との関係をリニアにするというコセカントバ一
方式波数走査機構が設けられ、さらに、ある波数域では
このターンテーブルを180度回転させて一方の回折格
子から他方の回折格子に切り換える機構が設けられてい
た。
3枚の回折格子を用いた波数走査装置では、前記構成に
加え、前記機構から離れた位置に、1枚の回折格子をタ
ーンテーブルに立設したコセカントバ一方式波数走査機
構が設けられ、さらに前記機構との間に両機構を切り換
えて用いるための切換ミラーが設けられていた。
このような機構のほかにも、カムが用いられたものや、
回折光の波長と送りねじの回転数との関係をリニアにす
るサインバ一方式波数走査機構が用いられたものがある
[発明が解決しようとする問題点] しかし、いずhも機械的構成が複雑で装置が大型となり
、高精度加工が容易でなかった。そのうえ、機械的調整
が煩雑であった。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、ソフトウェア構成
により波数走査機構を簡単化かつ小型化でき、しかも高
精度加工が容易になる分光光度計を提供することにある
また、本発明の他の目的は、調整が容易な分光光度計を
提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本第1発明では、第1A図に示す如く、ターンテーブル
の一面に複数の回折格子が立設され、該ターンテーブル
を回転駆動手段により回転させて波数走査し、吸光度ま
たは透過率を測定して測定データ記憶手段に書き込み、
この書き込まれた吸光度または透過率を記録手段に出力
する分光光度計において、 該回転駆動手段はモータと、該モータの回転を減速させ
る減速装置とを備え、 該ターンテーブルの回転初期位置を検出する回転初期位
置検出手段と、 該ターンテーブルの回転量を検出する回転量検出手段と
、 波数又は波長と該回転初期位置からの該回転量との関係
が書き込まれた第1記憶手段と、略定速で波数走査また
は波長走査を行うための、該回転初期位置からの該回転
量と該モータの回転速度との関係が書き込まれた第2記
憶手段と、該第2記憶手段に書き込まれた関係に基づい
て、該モータの該回転初期位置からの該回転量を制御す
るモータ制御手段と、 該第1記憶手段に書き込まれた関係に基づき、該回転初
期位置からの該回転量に対応して、吸光度または透過率
を前記測定データ記憶手段に書き込む測定データサンプ
リング手段と、 を有することを特徴としている。
また、本第2発明では、第1B図に示す如く、ターンテ
ーブルの一面に複数の回折格子が立設され、該ターンテ
ーブルを回転駆動手段により回転させて波数走査し、吸
光度または透過率を測定して測定データ記憶手段に書き
込み、この書き込まれた吸光度または透過率を記録手段
に出力する分光光度計において、 該回転駆動手段はモータと、該モータの回転を減速させ
る減速装置とを備え、 該ターンテーブルの回転初期位置を検出する回転初期位
置検出手段と、 該ターンテーブルの回転量を検出する回転量検出手段と
、 各々の該回折格子に対応して該回転量の補正値を入力す
る補正値入力手段と、 該補正値を用いて、検出された該回転量を補正する補正
手段と、 波数又は波長と該回転初期位置からの該回転量との関係
が書き込まれた第1記憶手段と、略定速で波数走査また
は波長走査を行うための、該回転初期位置からの該回転
量と該モータの回転速度との関係が書き込まれた第2記
憶手段と、該第2記憶手段に書き込まれた関係に基づき
、補正後の該回転量に対応した該回転速度になるよう該
モータを制御するモータ制御手段と、該第1記憶手段に
書き込まれた関係に基づき、補正後の該回転量に対応し
て、吸光度または透過率を前記測定データ記憶手段に書
き込む測定データサンプリング手段と、 を有することを特徴としている。
[実施例] 第2図乃至第8図に基づいて本発明の詳細な説明する。
第2図は波数走査装置の平面図、第3図は第2図の一部
断面正面図、第4図は第2図の一部断面側面図、第5図
は回折格子が立設されたターンテーブルの平面図である
ターンテーブルlOの上面には原盤12.14及び原盤
16がねじ18により螺着されている。
原盤12.14及び原盤16の上面には、反射型の回折
格子GいG、及び回折格子G3が互いに120度の角度
をなして立設接着されている。ターンテーブルlOは、
ウオームホイル26とともに、同心に、回転軸28の上
端部に固着されている。
この回転軸28は、上下方向に対向してベースプレート
30に設けられたベアリング32.32に軸支されてい
る。
一方、ベースプレート30にはコ字状のフレーム34が
固着され、フレーム34の内壁に対向して設けられたベ
アリング36.36゛にウオーム軸38が軸支されてい
る。ウオーム軸38の中間部にはウオーム40が刻設さ
れており、つオームホイル26と噛合している。つオー
ム40の両側のウオーム軸38には、ストッパー42.
42゛が環装されており、ウオーム軸38の軸方向への
移動が阻止される。ウオーム軸38の一端部にはプーリ
ー44が環装され、一方ベースプレート30に固着され
たパルスモータ46の出力軸48にはプーリー50が環
装され、プーリー44と出力軸48にタイミングベルト
52が掛けられている。
したがって、パルスモータ46を回転駆動すると、プー
リー50.44、ウオーム40、ウオームホイル26及
びターンテーブル1oが回転され、ターンテーブル10
の回転角はパルスモータ46へ供給される駆動パルスの
パルス数に比例する。
出力軸48にはまた遮光円盤54が環装され、この遮光
円盤54に対応してベースプレート3゜にフォトインク
ラブタ56が固着されており、遮光円盤54の縁部に穿
設された1個の小孔がフォトインタラプタ56により検
出される。また、ターンテーブル10の外周面に遮光片
58が半周にわたって固着され、これに対応してベース
プレート30にブラケット59を介しフォトインタラプ
タ60が固着されており、遮光片58の端部を検出する
ことによりターンテーブル10の回転の略初期位置が検
出される。この検出後、フォトインタラプタ56により
遮光円盤54の前記小孔が検出されたときに、正確な回
転初期位置と判定される。
ターンテーブル10の下面には、回折格子G1、G2、
G、に対応して技部材62.64.66が突設されてい
る。これら技部材62.64.66はそれぞれビン65
にローラー67が回転可能に取り付けられて構成されて
いる。ターンテーブルlOを反時計回りに120度回転
させると、回折格子G3、技部材62が回転前の回折格
子G3、技部材66の位置になり、回折格子G2、技部
材64が回転前の回折格子Gい技部材62の位置になり
、回折格子G1、技部材66が回転前の回折格子G2、
技部材64の位置になる。
ベースプレート30にはボール68が立設され、ボール
68に回転r:l169が回転自在に外嵌され、アーム
70の一端部が回転前69の上端に固着され、アーム7
0がねじ72によりボール68に止められて軸支されて
いる。アーム70の他端部には引張コイルスプリング7
4の一端が係止され、引張コイルスプリング74の他端
は、ベースプレート30に立設されたボール76の上端
部に係止されている。この引張コイルスプリング74の
弾性力により、アーム70がボール68を中心として時
計回りに付勢され、アーム70の側部により技部材62
.64又は技部材66のいずれかが押圧される。すなわ
ち、ターンテーブルIOを反時計回りに回転させると、
技部材62.64又は技部材66のいずれかがアーム7
0により押圧されて、最初、約70度の回転にわたって
ターンテーブルlOが時計回りの方向へ力を受け、次の
約50度にわたって反時計回りの方向へ力を受ける。
本実施例では、回折格子G1、GいG、の波数走査中に
おいては、この時計回りの方向の力°を受ける。
アーム70、引張コイルスプリング74が存在しない場
合には、パルスモータ46へ駆動パルスを供給すると、
バックラッシュの存在およびパルスモータのステップ駆
動によりターンテーブル10がその回転方向へ微少振動
をしながら回転するが、アーム70の押圧力が技部材6
2.64、又は技部材66へ加わることによりこの微少
振動が吸収され、ターンテーブル10が滑らかに回転す
る。したがって、波数走査が円滑に行われ、吸光度又は
透過率の高精度測定が行われることになる。
本実施例では、パルスモータ46のステップ角は0.4
5度であり、また、出力軸48に対するターンテーブル
10の回転比は1 /250である。
したがって、パルスモータ46が1ステップ角回転する
とターンテーブルIOが0.0018度回転する。
また、回折格子の溝は、回折格子GIが300本/I1
1.回折格子Gtが120本/@亀、回折格子G3が6
0本/ll11となっている。使用波数範囲(波数走査
範囲)は、回折格子G1が5,000〜2.000 c
m−’ (ターンテーブルIOの回転角31.1327
7度)、回折格子G、が2,000〜700am−’(
ターンテーブルIOの回転角41.53966度)、回
折格子G、が700〜400cm−’(夕−ンテーブル
IOの回転角23.21344度)となっている。
ここで、パルスモータ46のステップ数をN1走査波数
をpとし、ユ、bSKを定数とすると、次式が成立する
p==に/5IN(aN+b)       e 6−
 (1)また、波数走査速度が一定値Cになる条件式は
、dN/dt= fとおくと、 f =−SIN’(aN+ b ) / (K a c
cO3(aN+ b ) )・・・(2) となる。
次に、波数走査及び吸光度の記録について説明する。
第6図にはマイクロコンピュータ80の人出力及びマイ
クロコンピュータ80のソフトウェア構成を示す機能ブ
ロックが示されている。このマイクロコンピュータ80
は、CPU、ROM%RAM及び入出力インターフェイ
スを備えて周知の如く構成されている。
最初1こ、ターンテーブル10の回転位置の初期化につ
いて説明する。この処理は、ブロック100において次
にように行われる。
したがって、遮光片58はターンテーブルIOの外周面
にその半周にわたって貼着されており、遮光片58がフ
ォトインクラブタロ0により検出されている場合には、
パルス作成ブロック102、ドライバ82を介しパルス
モータ46を高速逆転させてターンテーブルlOを第2
図時計回りに回転させる。これによりフォトインタラプ
タ60がオンになった場合には、すなわち遮光片58の
端部が検出された場合には、パルスモータ46を一旦停
止させる。次にパルスモータ46を低速正転させ、フォ
トインクラブタ56がオンした時点、すなわち遮光円盤
54に穿設された1個の穴がフォトインクラブタ56に
より検出された時点で、パルスモータ46の回転を停止
させる。
また、最初、遮光片58がフォトインクラブタロ0によ
り検出されていなかった場合には、パルス作成ブロック
102、ドライバ82を介しパルスモータ46を高速正
転させてターンテーブル10を第2図反時計回りに回転
させ、フォトインタラプタ60がオフになった時点、す
なわち遮光片58の端部が検出された時点でパルスモー
タ46を低速正転させ、次にフォトインタラプタ56が
オンになった時点でパルスモータ46の回転を停止させ
る。
このようにしてターンテーブルlOの回転位置の初期化
が行われ、カウンタ104のカウント値がクリアされる
。この初期位置では、所定の出射方向への回折格子G1
による回折光の波数が5.000cta−’となる。
このようにして、最短時間でターンテーブル10の回転
位置を正確に初期化することができる。
次に、波数送りについて説明する。
パルスモータ46の回転角はターンテーブルlOの回転
角に比例するが、回折光の波数には比例しないので、パ
ルスモータ46の回転速度を変化させて、略定速で波数
走査を行うことにより、走査時間を短縮化する必要があ
る。
゛   パルスモータ46の回転周波数はブロック10
6において選定される。すなわち、回転初期位置からの
パルスモータ46のステップ数を示すカウンタ104の
値Npに、ブロック108で補正値Cが加算されてNと
なり、この補正されたステップ数Nを回折格子の位置と
して読み取る。ここでは、補正値Cが0である場合を説
明する。このブロック+08の処理については後述する
。ブロック106は、上式(2)を用いて各ステップ数
域の最大値NMとそのステップ数域におけるパルス周波
数fとが対応してROMに書き込まれているNM/fテ
ーブル110を参照し、ブロック108から供給される
ステップ数Nの値からこれに対応するパルス周波数fの
値を選定する。第8図にはNM/fテーブル110の一
部が示されており、例えばN=10の場合にはf=20
でありN=500の場合にはf=22であり、N=80
0の場合にはf=23である。
このパルス周波数fはブロック+02へ供給されて駆動
パルスが作成され、ドライバ82を介してパルスモータ
46が回転される。また、この駆動パルスはカウンタ1
04によりカウントされ、補正ブロック108を介し周
波数選定ブロック106へ供給され、以上の処理が繰り
返される。
回折格子の切換時においては、ターンテーブルIOを例
えば4,000ppsで高速回転させる。この切換ら、
NM/fテーブル110に基づいて行われる。
次に、吸光度の記録について説明する。
測定前にキーボード84を操作してサンプリング間隔の
モードを選択する。例えばモードlでは、波数域5.0
00〜2.000cm−’においては0゜5c11−’
毎にサンプリングを行い、波数域2.000〜400c
m−’においては0.25 am−’毎にサンプリング
を行う。また、モード2では、5,000〜2.000
cm−’の波数域においては1 cta−’毎にサンプ
リングを行い、2,000〜400c+e−’において
は1cIl−1毎にサンプリングを行う。その他のモー
ドについても同様である。
一方、上式(1)を用いてステップ数Nと波数pとを対
応させたN/シテーブル112がROMに書き込まれて
いる。このN/レテーブル+12は、回折格子G9、G
2、G、の各々に対して設けられており、第7図にその
1部が示されている。
波数域5,000〜2.000cm−’では0.5 c
m’毎にデータが書き込まれており、2,000〜40
0cm−’では0.25 am−’毎にデータが書き込
まれている。ブロック116は、ブロック108からの
ステップ数N及びブロック114がらのサンプリング間
隔を用いてNODテーブル112を参照し、サンプリン
グ時点を判別する。例えば、モード1でN=1の場合に
は、次のサンプリング時点はN=3となった時点である
このサンプリング時点が判別された時、カウンタ118
がインクリメントされてブロック+20への書き込みア
ドレスが更新され、RAMのこのアドレスに吸光度測定
部86からの吸光度が書き込まれる。
ブロック122は、サンプリング間隔からブロック!2
0に記憶されている吸光度のデータを波数pと対応させ
、記録紙上のデータに変換してプロッタ88へ供給し、
記録紙にこの吸光度曲線をプロットさせる。このプロッ
トは、RAMへの吸光度書込中または書込完了後のいず
れの時期に行ってもよい。
次に、回折格子G、〜G3の取付位置等の不正確さに基
づく波数のずれの補正について説明する。
この補正は、上記補正値Cが0になっている本装置で標
準試料を用いて吸光度の測定を行い、回折格子G、〜G
、の各々に関係した3つのピークの正確な波数と測定波
数との差から波数のずれを求め、これをパルスモータ4
6のステップ数に変換し、キーボード84を操作してマ
イクロコンピュータ80のRAMに書き込む。このRA
MはCMOSのRAMであり、バッテリバックアップさ
れている。ブロック+16は、カウンタ104からのカ
ウント値Npによりどの回折格子が現在用いられている
かを判別し、回折格子に対応した補正値Cを選択してブ
ロック108へ供給する。ブロック108は、この補正
値Cをカウンタ104からのカウント値Npに加えてN
とし、ブロック106.114へ供給する。
このようにして、回折格子01〜G、の取付位置や回転
初期位置等の不正確さに基づく波数ずれの補正を容易に
行うことができる。
なお、上記実施例では、パルスモータ46を用いた場合
を説明したが、本発明はこれに限定されず、DCモータ
を用い、パルスジェネレータもしくはロータリーエンコ
ーダでDCモータの回転量を検出する構成であってもよ
い。この場合には、抗部材62〜66及びアーム70を
設けなくてもよい。
また、第1記憶手段および第2記憶手段にはテーブルが
書き込まれている場合を説明したが、数式が書き込まれ
ている場合であってもよい。この場合、波数域ごとに異
なる近似式を書き込んでもよい。
また、補正値はステップ数ではなく、ずれ波数を直接入
力し、マイクロコンピュータでステップ数に変換する構
成であってもよいことは勿論である。
さらに、抗部材62〜66がピン65とこのピン65に
回転自在に環装されたローラ67とから構成されている
ものを説明したが、抗部材62〜66をピンのみで構成
し、または抗部材62〜66を頂点とする略三角形板で
構成してもよい。
また、アーム70は、ガイドに案内されて直線移動する
スライダーであってもよい。
[発明の効果] 木筆1及び第2発明に係る分光光度計では、第2記憶手
段に書き込まれた、略定速で波数走査または波長走査を
行うための、ターンテーブル回転初期位置からの回転量
とモータの回転速度との関係に基づいて、モータ回転速
度を制御し、第1記憶手段に書き込まれた、波数又は波
長と該回転初期位置からの該回転量との関係に基づき、
該回転初期位置からの該回転量に対応して、吸光度また
は透過率をサンプリングし測定データ記憶手段に書き込
むようになっているので、複数の回折格子が立設された
該ターンテーブルをモータ及び減速装置で回転駆動すれ
ばよく、波数走査機構を極めて簡単化することが可能と
なり、しかも装置の小型化が可能になるという優れた効
果がある。
そのうえ、従来のようにカムを用いる必要がないので、
高精度加工が容易になり、しかも調整が容易になるとい
う優れた効果もある。
本第2発明に係る分光光度計では、各回折格子に対して
補正値を入力し、この補正値を用いて検出されたターン
テーブル回転量を補正し、この補正された回転量を用い
て前記制御及びサンプリングを行うようになっており、
機械的調整を行うことなく、回折格子の取付位置やター
ンテーブルの回転初期位置等の調整を容易に行うことが
できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1A図は本第1発明の構成を示すブロック図、第1B
図は本第2発明の構成を示すブロック図である。第2図
乃至第8図は本発明の実施例に係り、第2図は回折格子
の波数走査装置の平面図、第3図は第2図の一部断面正
面図、第4図は第2図の一部断面側面図、第5図は回折
格子が立設されたターンテーブルの平面図、第6図はマ
イクロコンピュータのソフトウェア構成を示す機能ブロ
ック図、第7図はパルスモータのステップ数Nと走査波
数νとの関係を示す図、第8図はステップ数域とパルス
モータ駆動パルスのパルス周波数との関係を示す図であ
る。 lO:ターンテーブル G1、G2、G、:回折格子 26:ウオームホイル 40:ウオーム44.50:プ
ーリー 46=パルスモータ52:タイミングベルト 62.64.66:抗部材

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ターンテーブルの一面に複数の回折格子が立設さ
    れ、該ターンテーブルを回転駆動手段により回転させて
    波数走査し、吸光度または透過率を測定して測定データ
    記憶手段に書き込み、この書き込まれた吸光度または透
    過率を記録手段に出力する分光光度計において、 該回転駆動手段はモータと、該モータの回転を減速させ
    る減速装置とを備え、 該ターンテーブルの回転初期位置を検出する回転初期位
    置検出手段と、 該ターンテーブルの回転量を検出する回転量検出手段と
    、 波数又は波長と該回転初期位置からの該回転量との関係
    が書き込まれた第1記憶手段と、 略定速で波数走査または波長走査を行うための、該回転
    初期位置からの該回転量と該モータの回転速度との関係
    が書き込まれた第2記憶手段と、該第2記憶手段に書き
    込まれた関係に基づき、該回転量に対応した該回転速度
    になるよう該モータを制御するモータ制御手段と、 該第1記憶手段に書き込まれた関係に基づき、該回転初
    期位置からの該回転量に対応して、吸光度または透過率
    を前記測定データ記憶手段に書き込む測定データサンプ
    リング手段と、 を有することを特徴とする分光光度計。
  2. (2)前記モータはパルスモータであり、 前記回転量検出手段は出力しようとするパルスモータ駆
    動パルスをカウントすることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の分光光度計。
  3. (3)前記第1記憶手段には、波数または波長と前記回
    転初期位置からの前記回転量とが対応づけられたテーブ
    ルが書き込まれており、 前記第2記憶手段には、前記回転初期位置からの前記回
    転量と前記モータの回転速度とが対応づけられたテーブ
    ルが書き込まれていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の分光光度計。
  4. (4)前記回転量検出手段は、前記モータの回転角を検
    出するパルスジェネレータであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の分光光度計。
  5. (5)前記第1記憶手段には、波数または波長と前記回
    転初期位置からの前記回転量との関係が数式の形で書き
    込まれており、 前記第2記憶手段には、前記回転初期位置からの前記回
    転量と前記モータの回転速度との関係が数式の形で書き
    込まれていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の分光光度計。
  6. (6)ターンテーブルの一面に複数の回折格子が立設さ
    れ、該ターンテーブルを回転駆動手段により回転させて
    波数走査し、吸光度または透過率を測定して測定データ
    記憶手段に書き込み、この書き込まれた吸光度または透
    過率を記録手段に出力する分光光度計において、 該回転駆動手段はモータと、該モータの回転を減速させ
    る減速装置とを備え、 該ターンテーブルの回転初期位置を検出する回転初期位
    置検出手段と、 該ターンテーブルの回転量を検出する回転量検出手段と
    、 各々の該回折格子に対応して該回転量の補正値を入力す
    る補正値入力手段と、 該補正値を用いて、検出された該回転量を補正する補正
    手段と、 波数又は波長と該回転初期位置からの該回転量との関係
    が書き込まれた第1記憶手段と、 略定速で波数走査または波長走査を行うための、該回転
    初期位置からの該回転量と該モータの回転速度との関係
    が書き込まれた第2記憶手段と、該第2記憶手段に書き
    込まれた関係に基づき、補正後の該回転量に対応した該
    回転速度になるよう該モータを制御するモータ制御手段
    と、 該第1記憶手段に書き込まれた関係に基づき、補正後の
    該回転量に対応して、吸光度または透過率を前記測定デ
    ータ記憶手段に書き込む測定データサンプリング手段と
    、 を有することを特徴とする分光光度計。
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