JPS634650B2 - - Google Patents

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JPS634650B2
JPS634650B2 JP18553380A JP18553380A JPS634650B2 JP S634650 B2 JPS634650 B2 JP S634650B2 JP 18553380 A JP18553380 A JP 18553380A JP 18553380 A JP18553380 A JP 18553380A JP S634650 B2 JPS634650 B2 JP S634650B2
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JP
Japan
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light
slits
diffraction grating
slit
filter
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JP18553380A
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Yoshio Amisawa
Kazuo Furusawa
Osamu Akyama
Michinosuke Takada
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスペクトル測定装置、特に一次元的撮
像素子を用いたスペクトル測定装置に関する。
フオトダイオードアレーのような一次元的撮像
素子はフオトダイオードの配列方向の幅の小さい
ものしか得られず、その幅の中に分光装置により
形成されるスペクトル像の希望波長範囲を収容す
るにはかなりの困難を伴う。例えばフオトダイオ
ードアレーの場合512素子のもので幅は12.8mmで
あり、この幅で波長範囲200nm〜800nmをカバ
ーしようとすると、波長差1nm当りの分散幅は
0.024mmとなり、これはきわめて小さい分散で、
もちろんそのような分光素子を作ることはきわめ
て容易であるが、分散を小さくしても入出射スリ
ツト幅を小さくはできないので、分光器の装置幅
を0.05mmとすると、波長分解能は2nm程度になつ
てしまう。従つてもつと大きな分散でスペクトル
測定をするためには複数のフオトダイオードアレ
ーを用い、スペクトル像面の所望波長範囲内にそ
れらのフオトダイオードアレーを並べる他ない
が、この方法では高価なフオトダイオードアレー
を多数必要とするし、隣接フオトダイオードアレ
ーの境の所にスペクトルの測定できない幅ができ
る。その上スペクトル測定ではいつも測定可能な
最大波長範囲で測定を行うとは限らず測定可能範
囲のどこか一部の範囲で測定を行う場合が多いの
であり、このような場合高価なフオトダイオード
アレーを多数用意したのに実際使つているのはそ
のうちのどれか一つであると云う不経済なことに
なる。そこでフオトダイオードアレーを一個にし
分散素子を回動可能にしてスペクトルの所要波長
範囲のスペクトル像がフオトダイオードアレー上
に形成されるようにしてもよいが、分散素子とし
て回折格子を用いる場合、スペクトルには色々な
次数の光が混つており測定に当つては不要次数の
光をカツトしなければならない。このためにフイ
ルタを用いるが、測定波長範囲を変える毎にフイ
ルタを交換しなければならないから回折格子を回
動させる機構とフイルタを交換する機構が必要と
なつてスペクトル測定装置が高価になる。さらに
格子の回転やフイルタの挿入を機能的に行うこと
は、機構的にも複雑で高速な測光を行う場合に適
さないし故障の要因となり易い。
本発明は一次元的撮像素子を用いたスペクトル
測定装置における上述した問題点を解決して、安
価で分解能の高いスペクトル測定装置を提供しよ
うとするものである。
本発明は回折格子に対し互に異る入射角になる
位置に複数の入射スリツトを設け、これら複数の
入射スリツトから上記回折格子に入射した光の回
折光に対して共通の一次元的撮像素子を配置し、
光源から上記各入射スリツトを経て上記回折格子
に至る光路中に各入射スリツトに対応させて互に
干渉しないように所定次数以外の次数の回折光に
相当する波長の光をカツトするフイルタを介在さ
せたスペクトル測定装置を提供する。以下実施例
によつて本発明を説明する。
第1図は本発明の一実施例装置を示す。W,D
は光源でWはタングステン電球、Dは重水素ラン
プである。光源を二つ用いるのは夫々の発光波長
領域が異りかつ互に連接しているので、両者併用
により広い波長範囲の光を得ることができるから
である。Hは半透明鏡、Lは集光レンズ、2は試
料セル、M1〜M4は光源W又はDから出て試料
セル2を透過した光束Fを横切るように一直線上
に並んだ凹面鏡で上記光束Fを略直角方向に反射
する。M1からM3までの鏡は半透明鏡で入射光
の一部を上記した方向に反射させ、残りの光を次
の鏡に向けて透過させる。4はスリツト基板で複
数のスリツトS1〜S4が設けられている。スリ
ツトS1〜S4は実施例では光束Fと平行の方向
に配列されている。6は凹面回折格子である。上
記スリツトS1〜S4は夫々スリツトから出射さ
れた光がこの凹面回折格子によつてダイオードア
レー上に結像されるように配置される。S1〜S
4と格子6の中心を結ぶ線と格子中心に立てた垂
線とのなす角即ち入射角はS1からS4にかけて
段々に大きくなつており、異なる波長域を夫々の
スリツトが測光することに対応している。上記し
た鏡M1〜M4は光束FをスリツトS1〜S4の
方へ反射し、各スリツト上に集光させる。以上の
構成で試料セル2を透過した光束Fは鏡M1〜M
4によつて4つの光束に分割されて互に異る入射
角で回折格子6に入射する。7はフオトダイオー
ドアレーで上記4つの光束は何れも格子6で回折
されてフオトダイオードアレー7上にスペクトル
像を形成する。各光束は格子6への入射角が異る
からアレー7上におけるスペクトル像の波長領域
が異つている。具体的にはスリツトS1から入射
した光束はアレー上に200〜360nmの範囲のスペ
クトル像を作つており、S2から入射した光は
360〜520nmの範囲、S3から入射した光は520
〜680nmの範囲、そしてS4から入射した光は
680〜840nmの範囲のスペクトル像を形成するよ
うにスリツトS1〜S4の相互位置関係が選定し
てある。スリツトS1〜S4の前面にシヤツター
5を設け何れかのスリツトのみを通して格子6に
光が入射せしめられる。スリツトS1〜S4の
夫々の前側即ち鏡M1〜M4の側にフイルタf1
〜f4が配置してある。上述したように例えばス
リツトS1から格子6に入射した光はフオトダイ
オードアレー7上に波長200〜360nmの範囲のス
ペクトル像を形成するが、これは或る次数の回折
光によるスペクトルであつて、他の次数のスペク
トルも同じ場所に重なつて形成されているので、
フイルタf1はそのような目的外の次数の回折光
を除去するために設けられている。他のフイルタ
f2〜f4も同じである。本実施例では1次回折
光を用いスリツトS1に対し200−360nm、スリ
ツトS2に対し360−520nm、スリツトS3に対
し520−680nm、S4に対し680−840nmの波長
範囲がフオトダイオードアレー7上にスペクトル
像を作るように設計されている。
この場合2次、3次など高次の回折光が重なつ
て検出されるのを防ぐためS1〜S4の前にそれ
ぞれの高次光除去用のフイルタを取りつけてあ
る。例えばスリツトS4に対しては2次光として
340〜420nm、3次光として227〜280nm、4次
光として167〜210nmの光が重なつて入射するか
ら、600nm以下をカツトするフイルターを配置
する。スリツトS3に対しては2次光260〜340n
m、3次光177〜227nmなどを除去するため480n
m以下をカツトするフイルタを用いる。S2に対
しても同様で例えば320nm以下をカツトするフ
イルターを用いればよい。
たゞ最後のS1に対しては、2次光が100〜
180nmとなるが、この領域では、空気自身がフ
イルタの働きをして180nm以下の光を通さない
ので、実際上はフイルターを用いずオープンにし
てある。シヤツター5は光を通す切込みNを設け
た円板で切込みNをスリツトS1〜S4の何れか
の前面に位置させることで、そのスリツトが選択
される。分析目的によつて測定波長範囲が異るの
で、例えば400〜500nmの範囲のスペクトル測定
で充分であればシヤツターの切込みNをスリツト
S2の前側に位置させる。測定スペクトル範囲が
300〜500nm等であるときはシヤツターの切込み
Nを当初S1の位置にして200〜360nm範囲でス
ペクトル測定を行い、次にNをスリツトS2の位
置に合せて360〜520nmの範囲でスペクトル測定
を行う。同様に200〜840nmの全域での測定が必
要なときはシヤツター5の切込みNの位置をS1
からS4まで順に移しながら夫々の位置でスペク
トル測定を行う。
こゝで半透明鏡M1〜M4の光の分割比につい
て説明する。実施例では波長200〜840nmの範囲
をカバーできる装置であるがアレー素子7による
分光感度を第2図に示す。これでみると分光感度
分布は長波長側で甚だ大である。従つて第1番目
の鏡M1では透過率より反射率の方を大きくして
おくのがよい。とりわけM1として360nm以下
の波長域で反射率80%透過率数%、360nm以上
の波長域では逆に透過率80%、反射率数%程度の
ダイクロイツクミラーを用いると光エネルギーの
損失を少くすることができる。このようなダイク
ロイツクミラーをM1に用い、M2,M3の反射
率を50%の単なる半透鏡、M4は完全な反射鏡
(100%反射率)とすれば、スリツトS1〜S4へ
の分配率は0.8:0.4:0.2:0.2となり第2図の分
光エネルギー分布と掛け合せれば略平担な感度分
配が得られる。半透明鏡M1〜M4を完全鏡にし
て出入自在とし、M1〜M4の出入によつてスリ
ツトS1〜S4の一つを選択するようにしてもよ
いが機構的には稍複雑になる。
本発明は上述したような構成で、高価な一次元
的撮像素子は一個でよく、高精度を要する回折格
子の駆動機構が不要であり、スペクトルの波長範
囲毎に回折格子への入射光束が異つているので、
各波長範囲毎に他の波長範囲の測定に干渉するこ
となく、目的とする次数以外の次数の回折光を除
去するフイルタを挿入でき、広い波長範囲をカバ
ーするスペクトル測定装置を安価に提供できる特
徴を有する。一つの一次元的撮像素子上に1次、
2次の回折スペクトルを形成しフイルタによつて
1次、2次の回折光の選択を行う方式では測定可
能な波長範囲は短波長端波長の2倍弱である。こ
れはフイルタ特性として完全なハイパスフイル
タ、ローパスフイルタが得られず必ず漸移領域が
あるので例えば1次光が400〜800nmで2次光が
200〜400nmであるとき、1次光を取出すのに
400nm以下をカツトするローパスフイルタを用
いると、390nm位の所ではなお透過率が若干あ
るから、2次光の390〜400nmが800nm付近の測
定を妨害することになるからである。本発明では
このような干渉なしに複数の波長範囲を連続させ
て測定ができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例装置の斜視図、第2
図は測光素子の一例の分光感度特性を示すグラフ
である。 D……重水素ランプ、W……タングステンラン
プ、2……試料セル、M1〜M4……半透明鏡、
S1〜S4……スリツト、6……凹面回折格子、
7……一次元的撮像素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一つの回折格子と、この回折格子により形成
    されるスペクトル像が形成される一つの一次元的
    撮像素子と、同格子への光入射角が互に異るよう
    に配置された複数の入射スリツトと、一つの光束
    をこれら複数の入射スリツトを通して上記回折格
    子に向う光束に分割する手段とよりなり、上記各
    入射スリツトは夫々を通して上記回折格子に入射
    した光の上記撮像素子上のスペクトル像の波長範
    囲が互に連続するようにその相互位置が設定され
    ていることを特徴とするスペクトル測定装置。
JP18553380A 1980-12-29 1980-12-29 Spectrum measuring device Granted JPS57111422A (en)

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JP18553380A JPS57111422A (en) 1980-12-29 1980-12-29 Spectrum measuring device

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JP18553380A JPS57111422A (en) 1980-12-29 1980-12-29 Spectrum measuring device

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JPS57111422A JPS57111422A (en) 1982-07-10
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