JPS63311151A - 無機物元素濃度測定装置 - Google Patents
無機物元素濃度測定装置Info
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- JPS63311151A JPS63311151A JP63130485A JP13048588A JPS63311151A JP S63311151 A JPS63311151 A JP S63311151A JP 63130485 A JP63130485 A JP 63130485A JP 13048588 A JP13048588 A JP 13048588A JP S63311151 A JPS63311151 A JP S63311151A
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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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。
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〕
本発明は合金に包含されている無機物元素の濃度を測定
する装置に係るもので、詳しくは少量の無機物を含む合
金の分析に適合した無機物元素濃度測定装置に関するも
のである。
する装置に係るもので、詳しくは少量の無機物を含む合
金の分析に適合した無機物元素濃度測定装置に関するも
のである。
一般に使用されている無機物元素濃度測定装置は、第７
図に示したように、測定しようとするサンプルＳの構成
元素を原子化させて光りを発光するグロー放電管１０、
該グロー放電管１０から発生した光りを回折して光の強
度を検知するスペクトロメータ２０、前記グロー放電管
１０の内部を適正電圧に維持しながらアルゴンガスを供
給する真空維持装置及びアルゴンガス供給システム３０
、前記グロー放電管１０に高電圧を印加する高電圧電源
供給器４０、前記スペクトロメータ２０から出力された
信号をディジタル信号に変換して増幅するアナログ／デ
ィジタル変換及び増幅器（以下、Ａ／Ｄ変換及び増幅器
と称す）５０、該Ａ／Ｄ変換及び増幅器５０から出力さ
れたディジタル信号を処理してサンプルＳの構成元素の
成分と強度を計算し且つ測定装置を制御するコンピュー
タ６０とで構成されている。
図に示したように、測定しようとするサンプルＳの構成
元素を原子化させて光りを発光するグロー放電管１０、
該グロー放電管１０から発生した光りを回折して光の強
度を検知するスペクトロメータ２０、前記グロー放電管
１０の内部を適正電圧に維持しながらアルゴンガスを供
給する真空維持装置及びアルゴンガス供給システム３０
、前記グロー放電管１０に高電圧を印加する高電圧電源
供給器４０、前記スペクトロメータ２０から出力された
信号をディジタル信号に変換して増幅するアナログ／デ
ィジタル変換及び増幅器（以下、Ａ／Ｄ変換及び増幅器
と称す）５０、該Ａ／Ｄ変換及び増幅器５０から出力さ
れたディジタル信号を処理してサンプルＳの構成元素の
成分と強度を計算し且つ測定装置を制御するコンピュー
タ６０とで構成されている。
そして、前記グロー放電管１０は、内部作用空間１１が
、サンプルＳとウィンドー１２に依り密閉され、高電圧
が印加するアノード１３及びカソード１４が具備されて
、該カソード１４に前記サンプルＳが連結されることに
依り、該サンプルＳはカソード１４の役割をするように
成っている。
、サンプルＳとウィンドー１２に依り密閉され、高電圧
が印加するアノード１３及びカソード１４が具備されて
、該カソード１４に前記サンプルＳが連結されることに
依り、該サンプルＳはカソード１４の役割をするように
成っている。
又、前記スペクトロメータ２０には、ケーシング２１の
所定部位に前記グロー放電管１０から発生した光りが通
過するウィンドー２２が設けられ、前記ケーシング２１
内部には、前記光りを集束する集束レンズ２３、その集
束された光りを回折するグレーティング２４、入射光の
経路に設けられる入口側スリット２５、前記グレーティ
ング２４で回折された光りが通過する数個の出口側スリ
ット２６を具備したスリット板２７、及びそれら出口側
スリット２６を通過した回折光の強度を測定する光電子
増倍管２８とがそれぞれ設けられている。更に、該光電
子増倍管２８及び出口側スリット２６は前記グレーティ
ング２４で回折された多くの波長の中で、分析に必要な
波長が通過し得る経路に設けられている。
所定部位に前記グロー放電管１０から発生した光りが通
過するウィンドー２２が設けられ、前記ケーシング２１
内部には、前記光りを集束する集束レンズ２３、その集
束された光りを回折するグレーティング２４、入射光の
経路に設けられる入口側スリット２５、前記グレーティ
ング２４で回折された光りが通過する数個の出口側スリ
ット２６を具備したスリット板２７、及びそれら出口側
スリット２６を通過した回折光の強度を測定する光電子
増倍管２８とがそれぞれ設けられている。更に、該光電
子増倍管２８及び出口側スリット２６は前記グレーティ
ング２４で回折された多くの波長の中で、分析に必要な
波長が通過し得る経路に設けられている。
このように構成された従来の無機物元素濃度測定装置の
作用を説明すると次のようである。
作用を説明すると次のようである。
まず、合金に包含された元素の濃度が既知の標準サンプ
ルＳをグロー放電管１０に付着せしめ、コンピュータ６
０に依り調整される電源供給器４０と真空維持装置及び
アルゴンガス供給システム３０とに依り前記グロー放電
管１０の内部を適切な真空度（例えば１０−１０−’Ｔ
ｏｒｒ）に維持しながらアルゴンガスを注入した後、電
源供給器４０により高電圧を印加すると、アノード１３
とカソード１４の間に形成された電場によりアルゴンガ
スが標準サンプルＳ側に加速されて衝突しながら標準サ
ンプルＳの成分元素の原子を分離させる。その分離され
た元素の原子はアルゴンガス及び電極間の電子と相互衝
突し、その衝突過程で原子はエネルギーを吸収して基低
状態から高いエネルギー準位に励起される。次いで、励
起された原子達はすぐ基低状態に還元されながら原子の
共鳴振動数に該当する光りを放出し、電圧が印加する間
、このような状態が継続される。従って標準サンプルＳ
を構成するすべての元素の共鳴振動数がグロー放電管１
０から放出され、その放出された光りは前記グロー放電
管１０に付着したウィンドー１２を経てスペクトロメー
タ２０に付着したウィンドー２２に入射し、再び集束レ
ンズ２３と入口側スリット２５を経てグレーティング２
４に集束される。その后、該グレーティング２４で集束
された光りは波長別に分離されながら互いに異る角度に
回折され、光電子増倍管２８に依り波長別に強度が測定
される。
ルＳをグロー放電管１０に付着せしめ、コンピュータ６
０に依り調整される電源供給器４０と真空維持装置及び
アルゴンガス供給システム３０とに依り前記グロー放電
管１０の内部を適切な真空度（例えば１０−１０−’Ｔ
ｏｒｒ）に維持しながらアルゴンガスを注入した後、電
源供給器４０により高電圧を印加すると、アノード１３
とカソード１４の間に形成された電場によりアルゴンガ
スが標準サンプルＳ側に加速されて衝突しながら標準サ
ンプルＳの成分元素の原子を分離させる。その分離され
た元素の原子はアルゴンガス及び電極間の電子と相互衝
突し、その衝突過程で原子はエネルギーを吸収して基低
状態から高いエネルギー準位に励起される。次いで、励
起された原子達はすぐ基低状態に還元されながら原子の
共鳴振動数に該当する光りを放出し、電圧が印加する間
、このような状態が継続される。従って標準サンプルＳ
を構成するすべての元素の共鳴振動数がグロー放電管１
０から放出され、その放出された光りは前記グロー放電
管１０に付着したウィンドー１２を経てスペクトロメー
タ２０に付着したウィンドー２２に入射し、再び集束レ
ンズ２３と入口側スリット２５を経てグレーティング２
４に集束される。その后、該グレーティング２４で集束
された光りは波長別に分離されながら互いに異る角度に
回折され、光電子増倍管２８に依り波長別に強度が測定
される。
以下、標準サンプルＳが３種類の元素を包含している場
合を例をあげて説明する。
合を例をあげて説明する。
すなわち、グロー放電管１０から放出される光りには三
種類の共鳴振動数Ｆ ＋、 Ｆ ｔ、Ｆ ３がそれぞれ
まじって放出され、スペクトロメータ２０のグレーティ
ング２４で異る角度に回折されて出口側スリット２６を
通過し、光電子増倍管２８がＦｌ。
種類の共鳴振動数Ｆ ＋、 Ｆ ｔ、Ｆ ３がそれぞれ
まじって放出され、スペクトロメータ２０のグレーティ
ング２４で異る角度に回折されて出口側スリット２６を
通過し、光電子増倍管２８がＦｌ。
Ｆ２．Ｆ３の振動数を有する光の強度を測定する。
次いで、その光電子増倍管で測定された光りの強度１．
、Ｉ２．ＬはＡＩＤ変換及び増幅器５０を経てディジタ
ル信号に変換且つ増幅されてコンピュータ６０に記憶さ
れる。この時、コンピュータ６０に記憶される強度１１
．１２，１３は既知の標準サンプルＳの濃度ＣＩ、Ｃ２
，Ｃ３に該当する強度である。
、Ｉ２．ＬはＡＩＤ変換及び増幅器５０を経てディジタ
ル信号に変換且つ増幅されてコンピュータ６０に記憶さ
れる。この時、コンピュータ６０に記憶される強度１１
．１２，１３は既知の標準サンプルＳの濃度ＣＩ、Ｃ２
，Ｃ３に該当する強度である。
更に、以上の標準サンプルＳの測定が終わった後、元素
の種類が標準サンプルＳと同様で且つ濃度は未知の合金
をその標準サンプルＳと交替付着し、前述の過程と同様
な測定を行うと、その未知の合金の三元素の濃度ＣＩ
＋ ０２ ＋ Ｃ３に該当する強度１’ １． Ｉ’
２ 、 Ｉ’ ３がコンピュータ６０に入力され、コン
ピュータ６０内のソフトウェア−によりそれら１’、、
Ｉ’２． Ｉ″３と１．、Ｉ２．Ｌとが比較されて未
知の濃度ＣＩ ＋ Ｃ２＋ Ｃ３の値が計算されること
により測定しようとする元素の濃度が測定される。
の種類が標準サンプルＳと同様で且つ濃度は未知の合金
をその標準サンプルＳと交替付着し、前述の過程と同様
な測定を行うと、その未知の合金の三元素の濃度ＣＩ
＋ ０２ ＋ Ｃ３に該当する強度１’ １． Ｉ’
２ 、 Ｉ’ ３がコンピュータ６０に入力され、コン
ピュータ６０内のソフトウェア−によりそれら１’、、
Ｉ’２． Ｉ″３と１．、Ｉ２．Ｌとが比較されて未
知の濃度ＣＩ ＋ Ｃ２＋ Ｃ３の値が計算されること
により測定しようとする元素の濃度が測定される。
〔発明が解決しようとするｔ＋ａ□）
併しながら、このような従来の無機物元素濃度測定装置
は、前述したように、測定しようとする元素の数に該当
するだけの光電子増倍管を必要とするために、製品の原
価が上昇する問題点があり、それら光電子増倍管を動作
させるために高電圧回路が複雑になり且つ安全装置が追
加される欠点があった。
は、前述したように、測定しようとする元素の数に該当
するだけの光電子増倍管を必要とするために、製品の原
価が上昇する問題点があり、それら光電子増倍管を動作
させるために高電圧回路が複雑になり且つ安全装置が追
加される欠点があった。
又、グレーティングから回折された光の分解能（ｒｅｓ
ｏｌｕｔｉｏｎ）を上昇させるためには、そのグレーテ
ィングから光電子増倍管を成るべく遠距離に設けなけれ
ばならないために、スペクトロメータが大型化されて製
品の容積が大きくなる等の問題点があった。
ｏｌｕｔｉｏｎ）を上昇させるためには、そのグレーテ
ィングから光電子増倍管を成るべく遠距離に設けなけれ
ばならないために、スペクトロメータが大型化されて製
品の容積が大きくなる等の問題点があった。
〔−ａｌｌを解決するための手段および作用〕このよう
な７ＱＱを解決するために本発明者達は苦心惨憔研究を
続けた結果衣のような装置を創案するに至った。すなわ
ち、グロー放電管から発生する光りを回転式グレーティ
ングで回折し、只１個の光電子増倍管に依りその回折さ
れた光の強度を測定し、レーザビームＬＢの発生器と、
反射鏡及びフォトダイオードとを利用してその回折光の
波長を検知して簡便にサンプルＳの元素の成分と濃度を
分析し得るようにスペクトロメータを構成し、該スペク
トロメータをＡ／Ｄ変換及び増幅器並びにコンピュータ
等に連結させることに依り、製品原価が減少し且つ製品
の小型化が可能な無機物元素濃度測定装置を提供しよう
とする。
な７ＱＱを解決するために本発明者達は苦心惨憔研究を
続けた結果衣のような装置を創案するに至った。すなわ
ち、グロー放電管から発生する光りを回転式グレーティ
ングで回折し、只１個の光電子増倍管に依りその回折さ
れた光の強度を測定し、レーザビームＬＢの発生器と、
反射鏡及びフォトダイオードとを利用してその回折光の
波長を検知して簡便にサンプルＳの元素の成分と濃度を
分析し得るようにスペクトロメータを構成し、該スペク
トロメータをＡ／Ｄ変換及び増幅器並びにコンピュータ
等に連結させることに依り、製品原価が減少し且つ製品
の小型化が可能な無機物元素濃度測定装置を提供しよう
とする。
以下、本発明に依る実施例を図面を用いて詳細に説明す
るが、本発明は特許請求の範囲をはずれない限り本実施
例に限定されるものではないことは勿論である。
るが、本発明は特許請求の範囲をはずれない限り本実施
例に限定されるものではないことは勿論である。
第１図並びに第２図は本発明の無機物元素濃度測定装置
の概略構成図で、図面に示したように、１００はグロー
放電により測定しようとするサンプルの構成元素を原子
化して発光させるグロー放電管を示し、２００はそのグ
ロー放電管１００からケーシング２００′のウィンドー
２０１を通って入射する光りを分光し、強度を検出する
スペクトロメータを示す。３００はそのスペクトロメー
タ２００から発生された電気的信号をディジタル信号に
変換且つ増幅するＡ／Ｄ変換及び増幅器を示し、４００
はデータを分析して測定装置を制御するコンピュータを
示している。
の概略構成図で、図面に示したように、１００はグロー
放電により測定しようとするサンプルの構成元素を原子
化して発光させるグロー放電管を示し、２００はそのグ
ロー放電管１００からケーシング２００′のウィンドー
２０１を通って入射する光りを分光し、強度を検出する
スペクトロメータを示す。３００はそのスペクトロメー
タ２００から発生された電気的信号をディジタル信号に
変換且つ増幅するＡ／Ｄ変換及び増幅器を示し、４００
はデータを分析して測定装置を制御するコンピュータを
示している。
前記スペクトロメータ２００はレーザビームＬＢを発生
するレーザビーム発生器２０３、レーザビームを集束す
る集束レンズ２１１、集束レンズ２０２に集束された光
りを回折する回転式グレーティング２０６、前記レーザ
ビームＬＢを反射する回転式反射鏡２０７、前記回転式
グレーティング２０６及び回転式反射鏡２０７が上・下
部に付着されて駆動モータ２０４に依り高速回転する回
転多面体２０５とを具備すると共に、前記回転式グレー
ティング２０６で回折された回折光を測定する一個の光
電子増倍管２０９、反射鏡２０８の両側に設けた入・出
口側スリッ）２１０ 、 ２１０’ 、前記回転式反射
鏡２０７から反射されたレーザビームＬＢが通過する各
スリット２１２を円弧状に配列させた円弧状のスリット
板２１３、それらスリット２１２の後方に設けられてレ
ーザビームＬＢを感知し且つその可変する回折光の波長
を検知する各フォトダイオード２１５、前記レーザビー
ムＬＢの走査開始点を知らせるスリット２１２′及びそ
の走査開始点感知用フォトダイオード２１４とから構成
されている。
するレーザビーム発生器２０３、レーザビームを集束す
る集束レンズ２１１、集束レンズ２０２に集束された光
りを回折する回転式グレーティング２０６、前記レーザ
ビームＬＢを反射する回転式反射鏡２０７、前記回転式
グレーティング２０６及び回転式反射鏡２０７が上・下
部に付着されて駆動モータ２０４に依り高速回転する回
転多面体２０５とを具備すると共に、前記回転式グレー
ティング２０６で回折された回折光を測定する一個の光
電子増倍管２０９、反射鏡２０８の両側に設けた入・出
口側スリッ）２１０ 、 ２１０’ 、前記回転式反射
鏡２０７から反射されたレーザビームＬＢが通過する各
スリット２１２を円弧状に配列させた円弧状のスリット
板２１３、それらスリット２１２の後方に設けられてレ
ーザビームＬＢを感知し且つその可変する回折光の波長
を検知する各フォトダイオード２１５、前記レーザビー
ムＬＢの走査開始点を知らせるスリット２１２′及びそ
の走査開始点感知用フォトダイオード２１４とから構成
されている。
そして、前記スペクトロメータ２００に設けられた各フ
ォトダイオード２１４ ．２１５は増幅器５００を経て
コンピュータ４００に連結し、前記駆動モータ２０４は
駆動回路部６００を経てコンピュータ４００に連結され
る。又、前記レーザビーム発生器生器２０３には半導体
レーザを使用するのが好ましく、前記回転式グレーティ
ング２０６はホログラフィ技術を利用して作られた詠ロ
グラムダレーティングを使用するのが好ましい。そして
、前記レーザビームＬＢを集束する光学系の光軸は所定
角度離角させてレーザビームＬＢと測定光りの経路が接
しないようにする。図中、未説明符号７００はサンプル
Ｓと、ウィンドー１０４により密閉された作用空間１０
１を適正電圧に維持しながらその作用空間１０１にアル
ゴンガスを供給する真空維持装置及びアルゴンガス供給
システムを示したもので、８００はグロー放電管１００
のアノード１０２とカソード１０３に高電圧を印加する
高圧電源供給器を示す。
ォトダイオード２１４ ．２１５は増幅器５００を経て
コンピュータ４００に連結し、前記駆動モータ２０４は
駆動回路部６００を経てコンピュータ４００に連結され
る。又、前記レーザビーム発生器生器２０３には半導体
レーザを使用するのが好ましく、前記回転式グレーティ
ング２０６はホログラフィ技術を利用して作られた詠ロ
グラムダレーティングを使用するのが好ましい。そして
、前記レーザビームＬＢを集束する光学系の光軸は所定
角度離角させてレーザビームＬＢと測定光りの経路が接
しないようにする。図中、未説明符号７００はサンプル
Ｓと、ウィンドー１０４により密閉された作用空間１０
１を適正電圧に維持しながらその作用空間１０１にアル
ゴンガスを供給する真空維持装置及びアルゴンガス供給
システムを示したもので、８００はグロー放電管１００
のアノード１０２とカソード１０３に高電圧を印加する
高圧電源供給器を示す。
又、Ｍは回転式反射鏡２０７の各面の中心点を示し、該
Ｍ点は常に前記スリット板２１３の曲率中心と一致する
ように成っている。
Ｍ点は常に前記スリット板２１３の曲率中心と一致する
ように成っている。
このように構成された本発明に依る無機物元素濃度測定
装置の作用効果を説明すると次のようである。すなわち
、グロー放電管１００に既知の元素濃度の標準サンプル
を付着し、前述したように、そのグロー放電管１００を
動作させると、そのグロー放電管１００から光りが放出
し、該光りはスペクトロメータ２００のウィンドー２０
１を通って集束しく１３） ンズ２０２を通過し、第２図に示したように時計方向に
高速回転する回転多面体２０５のグレーティング２０６
に集束される。すると、集束された光りは第３図に示し
たように次の公式により波長別に回折される。
装置の作用効果を説明すると次のようである。すなわち
、グロー放電管１００に既知の元素濃度の標準サンプル
を付着し、前述したように、そのグロー放電管１００を
動作させると、そのグロー放電管１００から光りが放出
し、該光りはスペクトロメータ２００のウィンドー２０
１を通って集束しく１３） ンズ２０２を通過し、第２図に示したように時計方向に
高速回転する回転多面体２０５のグレーティング２０６
に集束される。すると、集束された光りは第３図に示し
たように次の公式により波長別に回折される。
ｄ （ｓｉｎθｉ ＋ ｓｉｎθｍ） −ｍλ
（１）ここで、ｄは回折のグループ間隙、θｉは回折板
に入射する角度、θｍは回折角度、ｍはオーダ、λは波
長を示す。
（１）ここで、ｄは回折のグループ間隙、θｉは回折板
に入射する角度、θｍは回折角度、ｍはオーダ、λは波
長を示す。
ところで、集束レンズ２０２を通過した光りが回転多面
体２０５の回転式グレーティング２０６面にθｉとして
入射すると、第３図に示したように波長に従って回折角
θｍに回折され、その回折された光の中で第４図に示し
たように入口側スリット２１０を通過し得るようにθｍ
がθｒと一致する波長の光のみが、反射鏡２０８で反射
されて光電子増倍管２０９に検知されるが、前記回転多
面体２０５は回転しながら入射角θｉと回折角θｍが継
続変化するために、その回転多面体２０５の回転角度に
従い反射鏡２０８で反射されて光電子増倍管２０９で検
知さく１４） れる光の波長は周期的に継続変化される。結局、回転多
面体２０５の回転に依りθｉが可変するに従い光電子増
倍管は各元素の波長の光も検知し得るようになる。又、
前記のようにグロー放電管１００から放出された光りが
回転式グレーティング２０６で回折されて光電子増倍管
２０９に検知されると同時に、レーザビーム発生器２０
３からレーザビームＬＢが発生して前記回転式グレーテ
ィング２０６と共に時計方向に回転する回転式反射鏡２
０７に入射され、第５図に示したようにＢからＣ方向に
走査される。すると、フォトダイオード２１４は回転多
面体２０５の各面が走査する開始点を検知し、波長分析
用フォトダイオード２１５は回転多面体２０５の回転に
より反射経路が継続変化するレーザビームＬＢを検知す
る。
体２０５の回転式グレーティング２０６面にθｉとして
入射すると、第３図に示したように波長に従って回折角
θｍに回折され、その回折された光の中で第４図に示し
たように入口側スリット２１０を通過し得るようにθｍ
がθｒと一致する波長の光のみが、反射鏡２０８で反射
されて光電子増倍管２０９に検知されるが、前記回転多
面体２０５は回転しながら入射角θｉと回折角θｍが継
続変化するために、その回転多面体２０５の回転角度に
従い反射鏡２０８で反射されて光電子増倍管２０９で検
知さく１４） れる光の波長は周期的に継続変化される。結局、回転多
面体２０５の回転に依りθｉが可変するに従い光電子増
倍管は各元素の波長の光も検知し得るようになる。又、
前記のようにグロー放電管１００から放出された光りが
回転式グレーティング２０６で回折されて光電子増倍管
２０９に検知されると同時に、レーザビーム発生器２０
３からレーザビームＬＢが発生して前記回転式グレーテ
ィング２０６と共に時計方向に回転する回転式反射鏡２
０７に入射され、第５図に示したようにＢからＣ方向に
走査される。すると、フォトダイオード２１４は回転多
面体２０５の各面が走査する開始点を検知し、波長分析
用フォトダイオード２１５は回転多面体２０５の回転に
より反射経路が継続変化するレーザビームＬＢを検知す
る。
それで、測定しようとする元素の波長を有する光りが光
電子増倍管２０９に依り検知される時、回転多面体２０
５の回転反射鏡２０７で同時に反射されるレーザビーム
ＬＢの通過する位置に各フォトダイオード２１５を設け
ることにより、その測定しようとする元素の波長を有す
る回折光の強度を前記光電子増倍管２０９で検知し得る
と同時に、前記回転多面体２０５で反射されるレーザビ
ームＬＢを前記各フォトダイオード２１５で検知し得る
。結局、前記光電子増倍管２０９に依り元素の強度が検
知されると同時に、前記フォトダイオード２１５に依り
その元素の成分（種類）を検知し得るようになる。
電子増倍管２０９に依り検知される時、回転多面体２０
５の回転反射鏡２０７で同時に反射されるレーザビーム
ＬＢの通過する位置に各フォトダイオード２１５を設け
ることにより、その測定しようとする元素の波長を有す
る回折光の強度を前記光電子増倍管２０９で検知し得る
と同時に、前記回転多面体２０５で反射されるレーザビ
ームＬＢを前記各フォトダイオード２１５で検知し得る
。結局、前記光電子増倍管２０９に依り元素の強度が検
知されると同時に、前記フォトダイオード２１５に依り
その元素の成分（種類）を検知し得るようになる。
例えば、測定用合金に含まれている種々の元素の中で、
３種の元素を測定する場合は、３種の元素の共鳴振動数
Ｆ、、Ｆ２．Ｆ３が光電子増倍管２０９に検知される回
転多面体２０５の各角度θ１．θ２．θ３を前記公式（
１）に依り求めた後、前記回転多面体２０５の回転角度
がθ１．θ２．θ３の場合にレーザビームＬＢが前記回
転式反射鏡２０７により反射して集束される各位置Ｐ、
、Ｐ２．Ｐ３を光の反射法則に依り求めて、これら集束
位置Ｐ、、Ｐ２．Ｐ３に各フォトダイオード２１５を設
けるのである。このように設置された状態で、既知の濃
度の３種類の元素を含む標準サンプルＳをグロー放電管
１００に付着し、該グロー放電管１００ 、レーザビー
ム発生器２０３及び回転多面体２０５を動作させると、
前記グロー放電管１００から光が放出し、その光りはウ
ィンドウ−２０１と集束レンズ２０２を通って回転多面
体２０５の回転式グレーティング２０６に入射して回折
される。又、レーザビームＬＢがＢからＣに向かって走
査しながら回転多面体２０５の各回毎に第６１Ｄ（Ａ）
に示したようにフォトダイオード２１４から走査開始を
現わす信号ｂ０が発生され、各波長分析用フォトダイオ
ード２１５からは回転多面体２０５の各回転角度θ８．
θ２．θ３から検知された信号す２．ｂｚ、ｂ３が発生
される。同時に、同じ回転角度θ１．θ２．θ３から各
元素の共鳴振動数Ｆ、、Ｆ２゜Ｆ３の光が光電子増倍管
２０９に依り検知されて各元素の強度１．、Ｌ、Ｉ３が
求められる。若し、θ１．θ２、或いは、θ３の中で回
転多面体の回転角度が０２にある場合、光電子増倍管２
０９から何等の信号も検知されない時は、共鳴振動数Ｆ
２を有する元素が標準サンプルＳに含まれていないこと
になる。又、Ｎ面体の回転多面体２０５を使用して一個
のサンプルを測定する場合、ｍ回回転させると、各フォ
トダイオード２１４ ．２１５はｍＸＮ回の信号をコン
ピュータ４００に送り、光電子増倍管２０９も各元素当
りｍＸＮ回の強度を測定するので、そのコンピュータ４
００はこの値を平均するようになり、各共鳴振動数Ｆ
ｌ＋ Ｆ ｚ、Ｆ ３を有する元素の各平均強度下、、
Ｉ２．Ｔ３が求められ、該値は既知の元素の各濃度ＣＩ
、Ｃ２，Ｃ３に該当する値としてコンピュータ４００に
記憶される。
３種の元素を測定する場合は、３種の元素の共鳴振動数
Ｆ、、Ｆ２．Ｆ３が光電子増倍管２０９に検知される回
転多面体２０５の各角度θ１．θ２．θ３を前記公式（
１）に依り求めた後、前記回転多面体２０５の回転角度
がθ１．θ２．θ３の場合にレーザビームＬＢが前記回
転式反射鏡２０７により反射して集束される各位置Ｐ、
、Ｐ２．Ｐ３を光の反射法則に依り求めて、これら集束
位置Ｐ、、Ｐ２．Ｐ３に各フォトダイオード２１５を設
けるのである。このように設置された状態で、既知の濃
度の３種類の元素を含む標準サンプルＳをグロー放電管
１００に付着し、該グロー放電管１００ 、レーザビー
ム発生器２０３及び回転多面体２０５を動作させると、
前記グロー放電管１００から光が放出し、その光りはウ
ィンドウ−２０１と集束レンズ２０２を通って回転多面
体２０５の回転式グレーティング２０６に入射して回折
される。又、レーザビームＬＢがＢからＣに向かって走
査しながら回転多面体２０５の各回毎に第６１Ｄ（Ａ）
に示したようにフォトダイオード２１４から走査開始を
現わす信号ｂ０が発生され、各波長分析用フォトダイオ
ード２１５からは回転多面体２０５の各回転角度θ８．
θ２．θ３から検知された信号す２．ｂｚ、ｂ３が発生
される。同時に、同じ回転角度θ１．θ２．θ３から各
元素の共鳴振動数Ｆ、、Ｆ２゜Ｆ３の光が光電子増倍管
２０９に依り検知されて各元素の強度１．、Ｌ、Ｉ３が
求められる。若し、θ１．θ２、或いは、θ３の中で回
転多面体の回転角度が０２にある場合、光電子増倍管２
０９から何等の信号も検知されない時は、共鳴振動数Ｆ
２を有する元素が標準サンプルＳに含まれていないこと
になる。又、Ｎ面体の回転多面体２０５を使用して一個
のサンプルを測定する場合、ｍ回回転させると、各フォ
トダイオード２１４ ．２１５はｍＸＮ回の信号をコン
ピュータ４００に送り、光電子増倍管２０９も各元素当
りｍＸＮ回の強度を測定するので、そのコンピュータ４
００はこの値を平均するようになり、各共鳴振動数Ｆ
ｌ＋ Ｆ ｚ、Ｆ ３を有する元素の各平均強度下、、
Ｉ２．Ｔ３が求められ、該値は既知の元素の各濃度ＣＩ
、Ｃ２，Ｃ３に該当する値としてコンピュータ４００に
記憶される。
標準サンプルＳに依る測定が終わった後、元素の成分（
種類）は既知であるが濃度が未知の合金のサンプルを前
述と同様に測定すると、それら元素の各濃度Ｃ：＋ Ｃ
２１Ｃｓに該当する平均強度下、。
種類）は既知であるが濃度が未知の合金のサンプルを前
述と同様に測定すると、それら元素の各濃度Ｃ：＋ Ｃ
２１Ｃｓに該当する平均強度下、。
１’ｚ、Ｉ’、が光電子増倍管２０９と、Ａ／Ｉｌ変換
及び増幅器に依り求められ、コンピュータ４００に記憶
されてそのコンピュータ４００に内蔵された分析用ソフ
トウェア−がＩ＋、１２．１３と１’、、 Ｉ’２．
Ｉ’３を比較し、未知の各濃度Ｃ；、Ｃ；、Ｃ；の値を
計算することに依り測定しようとする各元素の包含の有
無、並びに濃度を求めることができる。
及び増幅器に依り求められ、コンピュータ４００に記憶
されてそのコンピュータ４００に内蔵された分析用ソフ
トウェア−がＩ＋、１２．１３と１’、、 Ｉ’２．
Ｉ’３を比較し、未知の各濃度Ｃ；、Ｃ；、Ｃ；の値を
計算することに依り測定しようとする各元素の包含の有
無、並びに濃度を求めることができる。
前述したように本発明による無機物元素濃度測定装置は
測定しようとする無機物元素の種類に関係なく只１個の
光電子増倍管を使用し、且つ、低廉で小型のフォトダイ
オードを用いることにより無機物元素の濃度を測定し得
るので、従来の装置に比べて製造原価が減少され、小型
化された製品が得られる。又、従来装置に比べて光電子
増倍管用の回路を一層簡素化し得る効果がある。
測定しようとする無機物元素の種類に関係なく只１個の
光電子増倍管を使用し、且つ、低廉で小型のフォトダイ
オードを用いることにより無機物元素の濃度を測定し得
るので、従来の装置に比べて製造原価が減少され、小型
化された製品が得られる。又、従来装置に比べて光電子
増倍管用の回路を一層簡素化し得る効果がある。
第１図は本発明の無機物元素濃度測定装置の概略構成図
、第２図は第１図のスペクトロメータをＡ方向から見た
側面図、第３図乃至第６図は本発明によるスペクトロメ
ータの作用を示した図面で、第３図はグレーティングに
依る光の回折を示した説明図、第４図は回折角度に従い
一定波長の光のみが強度測定用光電子増倍管に到達する
のを示した説明図、第５図は光電子増倍管に依り光の強
度が測定される時、どの波長の光が測定されるかを検知
するレーザビーム走査機構図、第６図Ａ、Ｂは回転多面
体の一面回転時発生したフォトダイオード及び光電子増
倍管の信号波形図、第７図は従来の無機物元素濃度測定
装置の概略構成図で、図中、 １００・・・グロー放電管、２００・・・スペクトロメ
ータ、２０１・・・ウィンドー、 ２０２・・・集束
レンズ、２０３・・・レーザビーム発生器、２０４・・
・駆動モーフ、２０５・・・回転多面体、２０６・・・
回転式グレーティング、２０７・・・回転式反射鏡、２
０８・・・反射鏡、２０９・・・光電子増倍管、 ２１０、 ２１０’ 、２１２ 、 ２１２’ ・
・・スリット、２１１・・・集束レンズ、 ２１３・
・・スリット板、２１４ 、２１５・・・フォトダイオ
ード、３００・・・Ａ／Ｄ変換及び増幅器、 ４００・・・コンピュータ、５００・・・増幅器、Ｌ・
・・光、 ＬＢ・・・レーザビーム、Ｍ・・・中
心点。
、第２図は第１図のスペクトロメータをＡ方向から見た
側面図、第３図乃至第６図は本発明によるスペクトロメ
ータの作用を示した図面で、第３図はグレーティングに
依る光の回折を示した説明図、第４図は回折角度に従い
一定波長の光のみが強度測定用光電子増倍管に到達する
のを示した説明図、第５図は光電子増倍管に依り光の強
度が測定される時、どの波長の光が測定されるかを検知
するレーザビーム走査機構図、第６図Ａ、Ｂは回転多面
体の一面回転時発生したフォトダイオード及び光電子増
倍管の信号波形図、第７図は従来の無機物元素濃度測定
装置の概略構成図で、図中、 １００・・・グロー放電管、２００・・・スペクトロメ
ータ、２０１・・・ウィンドー、 ２０２・・・集束
レンズ、２０３・・・レーザビーム発生器、２０４・・
・駆動モーフ、２０５・・・回転多面体、２０６・・・
回転式グレーティング、２０７・・・回転式反射鏡、２
０８・・・反射鏡、２０９・・・光電子増倍管、 ２１０、 ２１０’ 、２１２ 、 ２１２’ ・
・・スリット、２１１・・・集束レンズ、 ２１３・
・・スリット板、２１４ 、２１５・・・フォトダイオ
ード、３００・・・Ａ／Ｄ変換及び増幅器、 ４００・・・コンピュータ、５００・・・増幅器、Ｌ・
・・光、 ＬＢ・・・レーザビーム、Ｍ・・・中
心点。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、サンプル（Ｓ）の元素に該当する光（Ｌ）を発光す
るグロー放電管（１００）、該グロー放電管（１００）
から入射する光（Ｌ）を集束して回折検出するスペクト
ロメータ（２００）、該スペクトロメータ（２００）か
ら発生する電気的信号をディジタル信号に変換して増幅
するＡ／Ｄ変換及び増幅器（３００）、データを分析且
つ制御するコンピュータ（４００）とを具備した無機物
元素濃度測定装置であって、前記グロー放電管（１００
）から入射した光（Ｌ）の強度を只１個の光電子増倍管
（２０９）を使用して測定すると共に、レーザビーム（
ＬＢ）を使用して前記グロー放電管（１００）から入射
する光（Ｌ）の波長を各フォトダイオード（２１４）（
２１５）により検知し得るように前記スペクトロメータ
（２００）を設置し、前記各フォトダイオード（２１４
）（２１５）を増幅器（５００）を経て前記コンピュー
タ（４００）に連結させて成ることを特徴とする無機物
元素濃度測定装置。 ２、前記スペクトロメータ（２００）が、レーザビーム
（ＬＢ）を発生するレーザビーム発生器（２０３）、そ
のレーザビーム（ＬＢ）を集束する集束レンズ（２１１
）、前記グロー放電管（１００）から入射する光（Ｌ）
を集束レンズ（２０２）に集束してその集束された光（
Ｌ）を回折する回転式グレーティング（２０６）、前記
レーザビーム（ＬＢ）を反射する回転式反射鏡（２０７
）、それら各回転式グレーティング（２０６）及び反射
鏡（２０７）が上下部位に付着されて駆動モータ（２０
４）の駆動に依り高速回転する回転多面体（２０５）、
前記回転式グレーティング（２０６）で回折された回折
光を反射する反射鏡（２０８）、その反射光を検知して
強度を測定する一個の光電子増倍管（２０９）、前記反
射鏡（２０８）の入・出口側に設けられる入・出口側ス
リット（２１０）・（２１０′）、前記回転式反射鏡（
２０７）で反射されたレーザビーム（ＬＢ）が通過する
各スリット（２１２）を円弧状に配列させたスリット板
（２１３）、前記各スリットの后方に位置してレーザビ
ーム（ＬＢ）を感知し且つ可変する回折光の波長を区別
する各波長分析用フォトダイオード（２１５）、レーザ
ビーム（ＬＢ）の走査開始点を知らせるスリット（２１
２′）、及びその走査開始点を感知するフォトダイオー
ド（２１４）とに依り構成されたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の無機物元素濃度測定装置。 ３、レーザビーム（ＬＢ）を集束する光学系の光軸と、
測定しようとする光を集束する光学系の光軸とが互いに
接しないようにそれら光学系の光軸を所定角度離隔させ
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
載の無機物元素濃度測定装置。 ４、前記レーザビーム（ＬＢ）が入射する前記回転式反
射鏡（２０７）の各面の中心点（Ｍ）が前記スリット板
（２１３）の曲率中心と一致するように成っていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無
機物元素濃度測定装置。 ５、前記レーザビーム発生器（２０３）が半導体レーザ
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載の無機物元素濃度測定装置。 ６、前記回転式グレーティング（２０６）がホログラム
グレーティングであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項記載の無機物元素濃度測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019870005527A KR900005331B1 (ko) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 무기질원소 농도측정장치 |
| KR5527/1987 | 1987-05-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63311151A true JPS63311151A (ja) | 1988-12-19 |
| JPH0776748B2 JPH0776748B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=19261863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63130485A Expired - Lifetime JPH0776748B2 (ja) | 1987-05-30 | 1988-05-30 | 無機物元素濃度測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4979123A (ja) |
| JP (1) | JPH0776748B2 (ja) |
| KR (1) | KR900005331B1 (ja) |
| GB (1) | GB2205157B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5153670A (en) * | 1990-01-12 | 1992-10-06 | Physical Optics Corporation | Holographic lippmann-bragg filter in a spectroscopic system |
| US5355815A (en) * | 1993-03-19 | 1994-10-18 | Ag-Chem Equipment Co., Inc. | Closed-loop variable rate applicator |
| US5408315A (en) * | 1993-07-28 | 1995-04-18 | Leco Corporation | Glow discharge analytical instrument for performing excitation and analyzation on the same side of a sample |
| DE19635046A1 (de) * | 1996-08-29 | 1998-03-05 | Nis Ingenieurgesellschaft Mbh | Spektralanalytische Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Elementzusammensetzungen und -konzentrationen |
| EP1393026A1 (en) * | 2001-06-01 | 2004-03-03 | CiDra Corporation | Optical channel monitor |
| US7253897B2 (en) | 2001-06-01 | 2007-08-07 | Cidra Corporation | Optical spectrum analyzer |
| CN101788340A (zh) * | 2010-03-24 | 2010-07-28 | 上海交通大学 | 波长扫描装置 |
| KR102240270B1 (ko) * | 2014-07-21 | 2021-04-14 | 삼성전자주식회사 | 광 변환 모듈 및 광학 측정 시스템 |
| CN115808408B (zh) * | 2023-01-18 | 2023-04-28 | 江苏奥文仪器科技有限公司 | 一种用激光增强辉光放电强度的辉光光谱仪激发装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6255152U (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-06 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3229566A (en) * | 1961-11-24 | 1966-01-18 | Cons Electrodynamics Corp | Spectroscopic alignment monitor |
| US3846024A (en) * | 1972-06-12 | 1974-11-05 | Baird Atomic Inc | Optical alignment system for optical spectrometers |
| US4191473A (en) * | 1978-01-09 | 1980-03-04 | Hansch Theodor W | Method of and apparatus for measuring the absolute wavelength of a source of unknown frequency radiation |
| US4575241A (en) * | 1981-04-16 | 1986-03-11 | Baird Corporation | Spectrometer |
| FR2519427A1 (fr) * | 1982-01-04 | 1983-07-08 | Instruments Sa | Dispositif de spectrometrie |
| US4648714A (en) * | 1985-09-11 | 1987-03-10 | University Of Utah | Molecular gas analysis by Raman scattering in intracavity laser configuration |
| US4784486A (en) * | 1987-10-06 | 1988-11-15 | Albion Instruments | Multi-channel molecular gas analysis by laser-activated Raman light scattering |
-
1987
- 1987-05-30 KR KR1019870005527A patent/KR900005331B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-05-26 GB GB8812492A patent/GB2205157B/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-05-27 US US07/199,765 patent/US4979123A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-05-30 JP JP63130485A patent/JPH0776748B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6255152U (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2205157B (en) | 1991-07-17 |
| KR880014364A (ko) | 1988-12-23 |
| GB2205157A (en) | 1988-11-30 |
| KR900005331B1 (ko) | 1990-07-27 |
| GB8812492D0 (en) | 1988-06-29 |
| US4979123A (en) | 1990-12-18 |
| JPH0776748B2 (ja) | 1995-08-16 |
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