JPWO2012176851A1 - 分光装置 - Google Patents

Abstract

記憶手段２７に、光源５の点灯状態において分光器３内で光軸が安定している時のサーミスタ２３の検出温度が記憶されている。光源５が消灯状態から点灯されたとき、制御部２９はヒーター２５を動作させるとともに、制御部２９はファン２１を停止状態にさせておく。これにより、分光器３は、ランプハウス１からの熱によって加熱されるとともに、ヒーター２５によっても加熱される。サーミスタ２３の検出温度が記憶手段２７に記憶された検出温度に到達したとき、制御部２９はヒーター２５の動作を停止させてヒーター２５による分光器３の加熱を停止するとともに、ランプハウス１の温度が安定するようにファン２１を所定の回転数で動作させる。

Description

本発明は、光源が内部に収容されたランプハウスと、そのランプハウスからの光を分光するための分光器とを備えた分光装置に関する。

図５は従来の分光装置の構成を概略的に示す図である。ここでは分光装置の一例として、多波長検出機能を備えた液体クロマトグラフ用ＰＤＡ（フォトダイオードアレイ）吸光度検出器について説明する。

図５に示されるように、分光装置はランプハウス１と分光器３を備えている。
ランプハウス１の内部に光源５が備えられている。光源５から放射された光は窓板（図示は省略）を介して分光器３に照射される。

分光器３には、光が経由する順に、窓板（図示は省略）、集光鏡７、フローセル９、集光鏡１１、スリット１３、凹面回折格子１５、フォトダイオードアレイ１７が設けられている。
ランプハウス１と分光器３は、光通過のための開孔を有するスペーサ１９を挟んで配置されている。

また、分光装置には、ランプハウス１を冷却するためのファン２１が設けられている。
ランプハウス１及びファン２１は、装置の周囲温度の変化によって光源５の放射光量が変化することを低減するために備えられている。一般に、光源５の放射光量は光源５の温度変化によって変動する。光源５の光量が変動するとフォトダイオードアレイ１７の出力値が変動するので高感度測定が阻害される要因となる。そこで、装置の周囲温度の変化によってフォトダイオードアレイ１７の出力値が変動するのを防ぐために、光源５はある程度大きな熱容量をもったランプハウス１内に収納され、ランプハウス１がファン２１によって一定風量で空冷されて放熱されることによって、装置の周囲温度が変化しても光源５の温度は変化しにくいようにされている。

図５に示した分光装置は、光源５から放射された光をフローセル９に照射し、フローセル９を通過した光を回折格子１５によってフォトダイオードアレイ１７上に分光することにより、フローセル９に流入する分析試料の吸光スペクトルを測定する装置である。

この分光装置において、光源５が消灯状態から点灯された際に、光源５の発熱によって分光器３が熱膨張し、分光器３内で光軸が変動する。その影響で、光源５の点灯後からクロマトグラムのベースラインが安定するまでに時間がかかる。

特開２０００−７４８２１号公報

従来技術では、光源５を点灯させた直後、ランプハウス冷却用のファン２１を一時的に停止させることによってランプハウス１の温度上昇を促進させ、ランプハウス１の温度上昇を介して分光器３の温度上昇を促進することで、クロマトグラムのベースラインの安定時間を短縮させていた（例えば特許文献１を参照。）。
しかしながら、光源点灯後にランプハウス１の温度が所定温度に上昇するまでの時間が短縮されても、分光器３内の温度分布が安定するまでに時間がかかるので、分光器３内で光軸が安定してクロマトグラムのベースラインが安定するまでにある程度の時間がかかってしまっていた。

このような問題は、液体クロマトグラフ用ＰＤＡ吸光度検出器に限らず、例えば吸光分光光度計や蛍光分光光度計、液体クロマトグラフのＵＶ検出器、蛍光検出器など、ランプハウスと分光器を備えている分光装置において生じていた。すなわち、ランプハウスと分光器を備えた光源装置において、光源点灯後に分光器内で光軸が安定するまでにある程度の時間がかかるという問題があった。

本発明は、光源が内部に収容されたランプハウスと、そのランプハウスからの光を分光するための分光器とを備えた分光装置において、光源点灯後から分光器内で光軸が安定するまでの時間を短縮することを目的とする。

本発明にかかる分光装置は、光源が内部に収容されたランプハウスと、そのランプハウスからの光を分光するための分光器とを備えた分光装置であって、上記分光器の温度を測定するための温度測定手段と、上記分光器を加熱するための加熱手段と、上記光源が点灯されている状態において上記分光器内で光軸が安定している時の上記温度測定手段の検出温度を記憶するための記憶手段と、上記加熱手段の動作を制御するための制御部と、を備え、上記制御部は、上記光源が消灯状態から点灯されたときに、上記温度測定手段の検出温度が上記記憶手段に記憶された検出温度になるまでの間、上記加熱手段を動作させる。
本発明の分光装置において、光源が消灯状態から点灯されたときに、分光器はランプハウスからの熱によって加熱されるとともに、温度測定手段の検出温度が記憶手段に記憶された検出温度になるまでの間、加熱手段によっても加熱される。

本発明の分光装置において、上記ランプハウスを冷却するためのファンをさらに備え、上記制御部は、上記光源が消灯状態から点灯されたときに上記ファンを停止させておき、上記温度測定手段の検出温度が上記記憶手段に記憶された検出温度に到達した後に上記ファンを所定の回転数で動作させるようにしてもよい。これにより、光源の点灯直後からファンが動作される場合に比べて、ランプハウスの温度上昇が促進される。ただし、本発明の分光装置において、ファンは、温度測定手段の検出温度が記憶手段に記憶された検出温度に到達するまでの間、上記所定の回転数で動作されてもよいし、上記所定の回転数よりも少ない回転数で動作されてもよい。

また、本発明の分光装置において、互いに異なる位置で上記分光器の温度測定及び加熱を行なう上記温度測定手段及び上記加熱手段の組を複数組備え、上記記憶手段は上記温度測定手段ごとに上記分光器内で光軸が安定している時の上記温度測定手段の検出温度を記憶し、上記制御部は、複数の上記加熱手段を対応する上記温度測定手段の検出温度に基づいて動作させるようにしてもよい。これにより、温度測定手段及び加熱手段が一組の場合に比べて、分光器内で光軸が安定している時の分光器の温度分布が早く再現されるようになり、光源点灯後から分光器内で光軸が安定するまでの時間がさらに短縮される。

また、本発明の分光装置において、上記記憶手段には、上記検出温度に替えて、上記光源が消灯状態から点灯された後に上記加熱手段の動作をともなって上記温度測定手段の検出温度が上記分光器内で光軸が安定している時の検出温度になるまでの時間が記憶されており、上記制御部は上記記憶手段に記憶された上記時間に基づいて上記加熱手段を動作させるようにしてもよい。加熱手段の動作が記憶手段に記憶された時間に基づいて制御される場合であっても、加熱手段の動作が温度測定手段の検出温度に基づいて動作される場合と同様に、分光器は適切に加熱され、光源の点灯開始から分光器で光軸が安定するまでの時間が短縮される。

本発明の分光装置は、光源が内部に収容されたランプハウスと、そのランプハウスからの光を分光するための分光器とを備えた分光装置において、分光器の温度を測定するための温度測定手段と、分光器を加熱するための加熱手段と、光源が点灯されている状態において分光器内で光軸が安定している時の温度測定手段の検出温度を記憶するための記憶手段と、加熱手段の動作を制御するための制御部と、を備えているようにした。そして、制御部は、光源が消灯状態から点灯されたときに、温度測定手段の検出温度が記憶手段に記憶された検出温度になるまでの間、上記加熱手段を動作させるようにした。これにより、分光器は、光源が消灯状態から点灯された後、ランプハウスからの熱によって加熱されるとともに、温度測定手段の検出温度が記憶手段に記憶された検出温度になるまでの間、加熱手段によっても加熱される。そして、上記加熱手段による加熱がない場合に比べて、分光器内で光軸が安定している時の分光器の温度分布が早く再現され、光源点灯後から分光器内で光軸が安定するまでの時間は短縮される。

一実施例の構成を概略的に示す図である。 図１に示した実施例による、光源点灯後のクロマトグラムのベースライン変動を示す図である。 従来技術による、光源点灯後のクロマトグラムのベースライン変動を示す図である。 他の実施例の構成を概略的に示す図である。 従来の分光装置の構成を概略的に示す図である。

図１は、一実施例の構成を概略的に示す図である。ここでは分光装置の一例として、多波長検出機能を備えた液体クロマトグラフ用ＰＤＡ吸光度検出器について説明する。

図１に示されるように、分光装置はランプハウス１と分光器３を備えている。
ランプハウス１の内部に光源５が備えられている。ランプハウス１を構成する筐体は例えばアルミニウムによって形成されている。光源５としては、重水素ランプ等の放電灯やタングステンランプ等が使用される。光源５から放射された光は窓板（図示は省略）とスペーサ１９を介して分光器３に照射される。

分光器３には、光が経由する順に、窓板（図示は省略）、集光鏡７、フローセル９、集光鏡１１、スリット１３、凹面回折格子１５、フォトダイオードアレイ１７が設けられている。分光器３を構成する筐体は例えばアルミニウムによって形成されている。ランプハウス１からの光は集光鏡７によってフローセル９で集光される。フローセル９を透過した光は集光鏡１１によってスリット１３に集光される。スリット１３を通過した光は回折格子１５で分光される。フォトダイオードアレイ１７は回折格子１５からの複数波長の光について光強度を検出する。

ランプハウス１と分光器３は、光通過のための開孔を有するスペーサ１９を挟んで配置されている。スペーサ１９は例えばステンレスによって形成されている。
また、分光装置には、ランプハウス１を冷却するためのファン２１が設けられている。

分光器３の筐体外面にサーミスタ２３とヒーター２５が設けられている。サーミスタ２３は分光器３の温度を測定するための温度測定手段を構成する。ヒーター２５は分光器３を加熱するための加熱手段を構成する。
光源５が点灯されている状態において分光器３内で光軸が安定している時のサーミスタ２３の検出温度を記憶するための記憶手段２７が設けられている。
ヒーター２５の動作を制御するための制御部２９が設けられている。制御部２９はファン２１の動作も制御する。

この実施例の動作について説明する。
光源５が消灯状態から点灯されたとき、制御部２９はヒーター２５を動作させて分光器３を加熱する。制御部２９はサーミスタ２３の検出温度が記憶手段２７に記憶された検出温度になるまでの間、ヒーター２５を動作させる。これにより、分光器３は、ランプハウス１からの熱によって加熱されるとともに、ヒーター２５によっても加熱される。
このとき、制御部２９はファン２１を停止状態にさせておく。これにより、光源５の点灯直後からファン２１が動作されてランプハウス１が冷却される場合に比べて、ランプハウス１の温度上昇が促進される。

サーミスタ２３の検出温度が記憶手段２７に記憶された検出温度に到達したとき、制御部２９はヒーター２５の動作を停止させてヒーター２５による分光器３の加熱を停止する。また、同時に、制御部２９はファン２１を所定の回転数で動作させてランプハウス１の温度を安定させる。

図２は、図１に示した実施例による、光源点灯後のクロマトグラムのベースライン変動を示す図である。図３は、図５に示した従来技術による、光源点灯後のクロマトグラムのベースライン変動を示す図である。図２及び図３において、縦軸は吸光度（任意単位（ｍＡＵ））、横軸は時間（分）を示す。図２及び図３のクロマトグラムは例えば２５０ｎｍ（ナノメートル）及び４ｎｍの波長の吸光度が検出されたものである。実施例では、光源５の点灯開始から約１０分間（加熱期間）でサーミスタ２３の検出温度が記憶手段２７に記憶された検出温度に到達した。従来技術では、光源５の点灯開始から１０分間（加熱期間）だけファン２１を停止させた。

例えば、クロマトグラムのベースラインの変動幅が０.５ｍＡＵ／ｈ以下になったときにベースラインが安定したとする。図３に示すように、従来技術では、光源５の点灯開始からベースラインが安定するまでに約７５分かかった（安定期間）。これに対し、図２に示すように、実施例では、光源５の点灯開始からベースラインが安定するまで約１５分であった（安定期間）。このように、図１に示した実施例は、従来技術に比べて、光源５の点灯開始からベースラインが安定するまでの時間、すなわち光源５の点灯開始から分光器３で光軸が安定するまでの時間を短縮することができた。

図４は、他の実施例の構成を概略的に示す図である。図４で図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付され、それらの部分の説明は省略される。

この実施例は、図１の実施例と比較して、サーミスタ３１及びヒーター３３をさらに備えている。サーミスタ３１及びヒーター３３の組は、サーミスタ２３及びヒーター２５の組とは互いに異なる位置で分光器３の温度測定及び加熱を行なうためのものである。
記憶手段２７は、サーミスタ２３，３１ごとに、分光器３内で光軸が安定している時のサーミスタ２３，３１の検出温度を記憶する。
制御部２９は、光源５が消灯状態から点灯されたとき、ヒーター２５，３３を動作させる。また、制御部２９はファン２１を停止状態にさせておく。

制御部２９は、サーミスタ２３の検出温度が記憶手段２７に記憶された対応する検出温度に到達したときにヒーター２５を停止させる。また、制御部２９は、サーミスタ３１の検出温度が記憶手段２７に記憶された対応する検出温度に到達したときにヒーター３３を停止させる。また、制御部２９は、サーミスタ２３，３１の検出温度のいずれかが記憶手段２７に記憶された対応する検出温度に到達したとき又は両方が到達したときに、ランプハウス１の温度が安定するようにファン２１を所定の回転数で動作させる。

この動作により、サーミスタ及びヒーターが一組の場合に比べて、分光器３内で光軸が安定している時の分光器３の温度分布がさらに早く再現されるようになり、光源５点灯後から分光器３内で光軸が安定するまでの時間がさらに短縮される。

図４の実施例では、２組のサーミスタ及びヒーターが設けられているが、本発明の分光装置において、サーミスタ及びヒーターの組は３組以上であってもよい。
なお、図１及び図４に示されたサーミスタ２３及びヒーター２５の配置、ならびに図４に示されたサーミスタ３１及びヒーター３３の配置は一例であり、サーミスタ及びヒーターの組の配置位置は任意である。

以上の実施例は本発明の一例であり、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
上記実施例では、サーミスタ２３又は３１の検出温度に基づいてファン２１の動作を制御している。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ランプハウス１の温度を測定するためのランプハウス用温度測定手段がさらに設けられ、ファン２１は、特許文献１に開示されたように、ランプハウス１の温度が所定の温度に到達したときに所定の回転数で動作されるようにしてもよい。ファン２１の動作は例えば制御部２９によって制御される。これにより、ランプハウス１が必要以上に加熱されることが防止される。さらに、ランプハウス１が所定の温度で安定するまでの時間が短縮される。

また、記憶手段２７には、サーミスタ２３，３１の検出温度に替えて、光源５が消灯状態から点灯された後にヒーター２５，３３の動作をともなってサーミスタ２３，３１の検出温度が分光器３内で光軸が安定している時の検出温度になるまでの時間が記憶されているようにしてもよい。この場合、制御部２９は、記憶手段２７に記憶された上記時間に基づいて光源５の点灯開始からヒーター２５，３３を動作させる。この場合であっても、ヒーター２５，３３の動作がサーミスタ２３，３１の検出温度に基づいて動作される場合と同様に、分光器３は適切に加熱され、光源５の点灯開始から分光器３で光軸が安定するまでの時間を短縮することができる。

また、サーミスタ２３，３１及びヒーター２５，３３は分光器３の筐体外面に配置されているが、サーミスタ２３，３１及びヒーター２５，３３の配置位置は分光器３の筐体内部であってもよい。

また、上記実施例では、温度測定手段としてサーミスタ２３，３１が用いられ、加熱手段としてヒーター２５，３３が用いられている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。温度測定手段は所定の箇所で分光器３の温度を測定できるものであればどのような構成であってもよい。ヒーターは所定の箇所で分光器３を加熱できるものであればどのような構成であってもよい。

また、上記実施例で示されたランプハウス１の構成及び分光器３の構成は一例である。例えば特許文献１に開示されているように、本発明の分光装置においてランプハウスは集光レンズを備えていていもよい。

また、上記実施例は、本発明が液体クロマトグラフ用ＰＤＡ吸光度検出器に適用されたものであるが、本発明が適用される分光装置はこれに限定されない。本発明は、光源が内部に収容されたランプハウスと、そのランプハウスからの光を分光するための分光器とを備えた分光装置に適用可能である。例えば、本発明は、例えば吸光分光光度計や蛍光分光光度計、液体クロマトグラフのＵＶ検出器、蛍光検出器などに適用することができる。

１ ランプハウス
３ 分光器
５ 光源
２１ ファン
２３，３１ サーミスタ（温度測定手段）
２５，３３ ヒーター（加熱手段）
２７ 記憶手段
２９ 制御部

Claims (4)

1. 光源が内部に収容されたランプハウスと、
   そのランプハウスからの光を分光するための分光器と、
   前記分光器の温度を測定するための温度測定手段と、
   前記分光器を加熱するための加熱手段と、
   前記光源が点灯されている状態において前記分光器内で光軸が安定している時の前記温度測定手段の検出温度を記憶するための記憶手段と、
   前記加熱手段の動作を制御し、前記光源が消灯状態から点灯されたときに、前記温度測定手段の検出温度が前記記憶手段に記憶された検出温度になるまでの間、前記加熱手段を動作させるように構成された制御部と、を備えていることを特徴とする分光装置。
2. 前記ランプハウスを冷却するためのファンをさらに備え、
   前記制御部は、前記光源が消灯状態から点灯されたときに前記ファンを停止させておき、前記温度測定手段の検出温度が前記記憶手段に記憶された検出温度に到達した後に前記ファンを所定の回転数で動作させる請求項１に記載の分光装置。
3. 互いに異なる位置で前記分光器の温度測定及び加熱を行なう前記温度測定手段及び前記加熱手段の組を複数組備え、
   前記記憶手段は前記温度測定手段ごとに前記分光器内で光軸が安定している時の前記温度測定手段の検出温度を記憶し、
   前記制御部は、複数の前記加熱手段を対応する前記温度測定手段の検出温度に基づいて動作させる請求項１又は２に記載の分光装置。
4. 前記記憶手段には、前記検出温度に替えて、前記光源が消灯状態から点灯された後に前記加熱手段の動作をともなって前記温度測定手段の検出温度が前記分光器内で光軸が安定している時の検出温度になるまでの時間が記憶されており、
   前記制御部は前記記憶手段に記憶された前記時間に基づいて前記加熱手段を動作させる請求項１から３のいずれか一項に記載の分光装置。

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