KR950009926B1 - 분광광도계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분광광도계

제1도는 본 발명 실시예에 의한 분광광도계의 광원과 회절격자를 나타내는 평면도.

제2도는 광원전환장치와 집광경을 나타내는 평면도.

제3도는 제2도에 도시한 광원전환장치의 평면도.

제4도는 제2도에 도시한 광원전환장치의 측면도.

제5도는 필터선택장치의 정면도.

제6도는 제5도에 도시한 필터선택장치의 평면도.

제7도는 회절격자 회전장치의 정면도.

제8도는 제7도에 도시한 회절격자 회전장치의 평면도.

제9도는 종래 분광광도계의 구성을 나타내는 개략도.

제10도는 본 발명 실시예에 의한 분광광도계 제어시스템의 블럭도.

제11도는 분광광도계의 세가지 구동장치의 동작원점을 결정하는 컨트롤러의 제어흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 자외선광원 2 : 가시광선광원

3 : 집광경 6 : 필터

9 : 회절격자 12 : 광도계

13 : 입구슬릿 14 : 출구슬릿

17 : 베이스 18 : 회절격자 회전장치

19 : 필터선택장치 20 : 광원전환장치

21 : 개략원점 검출센서 22 : 광원전환 스탭핑모터

36 : 개공 39 : 기어선단

41 : 회절격자 회전모터 42 : 회전검출핀

본 발명은 목표물의 파장을 자동적으로 정해주거나 미리 설정된 파장영역을 자동적으로 주사하는 분광광도계에 관한 것으로, 특히 분광광도계의 각 구동장치의 동작원점을 결정하는 장치에 관한 것이다.

통상의 분광광도계는 목표물의 파장이나 파장범위를 자동적으로 정해주며 미리 설정된 파장영역은 컴퓨터로 제어되는 모터에 의해 자동적으로 주사된다.

이와 같은 자동설정 및 자동주사를 위해서는 고정밀도의 분광기(회절격자 또는 프리즘)를 회전하는 장치 뿐만 아니라 분광기 회전장치와 관련되어 동작하는 다른 장치들이 요구된다.

자외선과 가시광선을 포함한 파장영역에서 사용하는 분광광도계는 일반적으로 자외선광원과 가시광선광원을 필요로 한다. 분광광도계에서 광원전환장치는 목표물의 파장이나 파장주사영역에 따라 광로상에 두 광원중의 하나를 선택하여 배치하는데 사용된다. 광원전환장치는 집광경을 회전하거나 광원을 이동함으로써 실현된다.

회절결자가 분광기로 사용될때 분광광도계의 광학시스템은 단지(정(+) 또는 부(-)) 가장 강한 회절강도를 가지는 1차 회절광이 출구슬릿을 통하여 방출되도록 설계된다. 그러나 회절격자의 원리는 출구슬릿이 1차 회절광 뿐만 아니라 2차 회절광을 방출하는 것이므로, 일반적인 분광광도계는 불필요한 2차 또는 고차회절광을 제거하기위해 필터를 사용한다. 대부분의 분광광도계는 다수개의 착색된 단파장 또는 대역통과유리필터가 있는데, 이들중 하나가 동작하는 광의 파장에 따라 필터선택장치에의해 광로에 선택되어 배치된다.

이 세가지 구동장치, 즉 a) 회절격자 회전장치 b) 두개의 광원전환장치 c) 필터선택장치는 가시광선 및 자외선 영역을 포함한 분광광도계에 필수적인 것들이며 자동적으로 목표물의 파장 또는 파장영역을 정하거나 주사한다. 이 구동장치들은 일반적으로 스탭핑모터가 상대적으로 작고 마이크로 컴퓨터에 의해 쉽게 제어되기 때문에 구동원으로 보통 스탭핑모터를 사용하며 감쇠기어없이 저속으로 회전할 수 있다. 분광광도계에서 구동장치의 스탭핑모터는 마이크로 컴퓨터의 제어에 의해 목표물의 파장 또는 주사파장에 따라 서로 연동적으로 작용한다. 스탭핑모터는 통상 개방-루프(open-loop) 시스템에서 제어된다.

제9도는 두 광원을 전환하기위한 유동집광경(3)과 오목회절격자(9)를 분광기로 사용한 대표적인 종래의 분광광도계를 나타낸 것이다. 집광경(3)은 자외선광원(1) 또는 가시광선광원(2)을 선택하는 광원전환장치(4)에 의해 유동된다. 필터선택장치(7)는 광로에서 고차광을 차단하는데 적당한 필터(6)를 배치하기위해 갖추어져 있다. 회절격자(9)는 회절격자 회전장치(10)에 의해 회전된다. 입구슬릿(13)을 통해 입사한 백색광은 오목회절격자(9)에 의해 반사, 회절, 집광되며, 입구슬릿(13)의 단색광 이미지는 출구슬릿(14)상에 결상되며, 출구슬릿(14)상의 이미지의 파장은 회절격자(9)의 위치에 따라 좌우된다. 출구슬릿(14)을 통해 방출된 단색광은 샘플(16)을 통과한후 광학시스템(15)에 의해 광도계(12)상에 결상되며 광도계(12)에 의해 측정된다.

통상적인 동작시, 장치(4,7,10)의 구동원으로 사용된 스탭핑모터는 피드-백 센서를 사용하지 않고 개방-루프 시스템에서 정확하게 제어될 수 있다. 그러나, 분광광도계가 전환되어 각 모터에 전력이 공급되기 시작하는 순간에는 스탭핑모터의 회전위치가 일정하지 않다. 즉 집광경(3)의 위치, 회절격자(9)의 위치, 광로에 배치된 필터(6)의 종류가 일정하지 않다. 따라서, 모터의 동작원점이 정해지지 않는 한 미리 설정한 프로그램에 따라 분광광도계의 컨트롤러(마이크로 컴퓨터)가 스탭핑모터를 정확하게 제어하는 것이 불가능하다.

그러므로 스탭핑모터를 사용하는 각 구동장치는 동작원점을 결정하기위한 장치가 필요하다. 제9도에 도시한 종래 분광광도계에서, 각 구동장치(광원전환장치(4), 필터선택장치(7), 회절격자 회전장치(10)의 동작원점은 각각 원점검출센서(5,8,11)에 의해 검출된다. 원점검출센서는 광전자센서 또는 마이크로 스위치로, 구동장치의 움직이는 (회전 또는 이동) 부분에 형성된 개구 또는 핀을 검출하고 스탭핑모터(또는 구동장치)의 동작원점에 의해서 움직이는 부분의 위치를 결정한다. 이와 같은 구조때문에 세개의 구동장치는 각각 검출기를 필요로하며 여러가지 문제를 야기시킨다. 즉, 장치의 부품이 증가하면 장치와 전 제어시스템이 복잡해진다. 검출기 자체의 정밀도와 신뢰도는 분광광도계와 똑같은 높은 수준을 필요로 한다. 이러한 문제와 다른 문제들로 인해 분광광도계의 가격이 상승되며 생산효율성도 떨어지게 된다.

광전자센서가 원점검출센서로 사용될때, 예를들면, 센서를 컨트롤러와 연결하기위한 케이블 ; 센서를 홀딩하기위한 수단 ; 센서에 의해 검출되는 핀 ; 센서의 신호를 마이크로 컴퓨터에 전송하기위한 제어회로를 포함한 많은 다른 보조부품들이 필요하다. 아이크로 스위치 또한 많은 보조부품을 필요로하며 기계적 접촉이기 때문에 오랜기간 동안 사용하면 신뢰도가 떨어진다.

동작원점의 재현성이나 정밀도는 각 원점검출기의 정밀도에 좌우된다. 파장 셋팅시 고정확도를 요구하는 통상적인 분광광도계의 경우 이와 같은 센서의 정밀도는 통상 충분히 높지 않다. 통상의 분광광도계에서 요구되는 재현성이나 정확도를 얻기위하여는 고가의 고성능센서, 복잡한 장치 그리고 숙련된 조정이 필수적이다.

따라서 본 발명의 목적은 개선된 분광광도계를 제공하는 것이며, 특히 세 구동장치의 동작원점을 결정한기위해 간단한 구조로 된 검출장치를 갖는 분광광도계를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기위한 본 발명 분광광도계는 다음을 포함한다.

a) 적어도 두가지 광원(예를들면, 자외선과 가시광선)

b) 하나의 광원으로부터 분광광도계의 입구슬릿으로 광을 반사하는 광원경을 유동하기위한 광원전환장치

c) 입구슬릿을 통하여 입사되는 광을 일련의 단색광성분의 광으로 분리하기위한 분광기(회절격자 또는 프리즘)

d) 분리된 광을 분광광도계의 출구슬릿으로 투사하는 분광기를 회전하기위한 분광기 구동장치 ; 상기 분광기 구동장치는 분광기회전의 개략원점을 검출하는 개략원점 검출기를 포함한다.

e) 다수개의 필터를 포함하는 필터프레임(예를들면, 회절격자가 분광기로 사용될때 고차반사광을 차단하기위한 단파장 차단필터 또는 대역통과필터)

f) 분광광도계의 광로에 필터중의 하나를 배치하기위한 필터선택장치 ; 상기 필터선택장치는 필터프레임의 움직임을 제한하기위한 스톱퍼(stopper)를 포함한다.

g) 출구슬릿에서 나오는 광을 측정하기위한 광도계

h) 다음과 같은 컨트롤러

Ⅰ) 필터프레임의 선단이 스톱퍼에 충돌하도록 함으로써 필터 움직임의 원점을 결정하는 컨트롤러

Ⅱ) 개략원점 검출기를 사용하여 분광기의 개략원점을 결정하는 컨트롤러

Ⅲ) 광도계가 광의 최대강도를 검출하는 위치를 검출함으로써 광원경 움직임의 원점과 분광기장치 움직임의 정확한 원점을 결정하는 컨트롤러

광원경 움직임의 원점은 다음의 세가지에 의해 결정된다.

Ⅰ) 과원중의 하나를 결정

Ⅱ) 과원경을 유동

Ⅲ) 광도계가 광의 최대강도를 검출하는 광원경의 위치를 결정 분광기의 움직임의 정확한 원점을 다음의 세가지에 의해 결정된다.

Ⅰ) 광원경을 주어진 광원으로부터 광원경 움직임의 원점에 근거를 두는 분광기로 가장 강한 광의 위치로 가져옴

Ⅱ) 분광기를 영차반사광이 개략원점을 사용하는 광도계로 직진하는 위치로 가져옴

Ⅲ) 광도계가 광의 최대강도를 검출하는 곳에서 분광기 움직임의 정확한 원점을 결정함

분광기 움직임의 정확한 원점은 최대강도의 위치를 검출하는 대신에 광도계에 의해 검출된 라인스펙트럼 패턴이 광원의 알려진 라인스펙트럼 패턴과 매칭하는 분광기의 위치를 검출함으로써 결정될 수 있다. 본 발명의 목적과 특징은 첨부한 도면의 양호한 실시예를 상세히 설명함으로써 나타낼 수 있다.

본 발명 실시예의 분광광도계는, 제9도에 도시된 바와 같이, 두 광원(1,2), 입구슬릿(13), 선택가능한 필터(6), 분광기로서 회절격자(9), 출구슬릿(14), 샘플을 홀딩하기 위한 샘플홀더(16), 광도계(12)가 배치되어 있다. 제10도에 도시한 바와 같이 두 광원(1,2)은 광원전환장치(20)에 의해 전환되며, 필터(6)는 필터선택장치(19)에 의해 선택되고, 회절격자(9)는 회절격자 회전장치(18)에 의해 회전되는데 이 모든것들은 마이크로 컴퓨터를 포함하는 컨트롤러에 의해 체계적으로 제어된다.

각 구동장치(18,19,20)는 구동원으로 스탭핑모터를 사용하는데 구동장치(18,19,20)의 스탭핑모터는 컨트롤러(50)와 연결되어 있으며 컨트롤러(50)내에 저장되어 있는 미리 결정된 프로그램에 따라 스탭핑모터(또는 구동장치(18,19,20))를 제어한다.

제1도는 광원과 모노클로메이터(monochromator)를 포함하는 본 발명 실시예에 따른 분광광도계의 일부분을 나타낸 것이다.

본 발명 실시예에 의한 분광광도계는 자외선과 가시광선 영역에서 동작하기 때문에 자외선(1)과 가시광선(2)의 두가지 램프를 갖는다. 제1도의 광학적, 기계적시스템에서 광원전환장치(20), 필터선택장치(19), 회절격자 회전장치(18), 입구슬릿(13), 출구슬릿(14)은 공통베이스(17)에 설치되어 있다.

제9도에 도시한 종래 분광광도계와 구별되는 점은 본 발명 실시예의 분광광도계는 모든 구동장치(18,19,20)에 원점검출센서를 가지지 않는다는 것이다. 단지 회절격자 회전장치(18)만이 회절격자 움직임(회전)의 개략원점을 검출하기 위한 개략원점 검출센서(21, 광전자센서)를 포함하는데 이 개략원점 검출센서(21)도 역시 컨트롤러(50)와 연결되어 있다. 다른 두 구동장치(19,20)는 어떤 위치센서와 각도센서도 갖지 않는다.

장치움직임의 원점을 결정하기 위한 각 장치들의 동작을 지금부터 설명한다.

광원전환장치(20)는 집광경(3)을 회전시키며 자외선광원(1) 또는 가시광선광원(2)으로부터 모노클로메이터의 입구슬릿(13)으로 광속을 집속시킨다. 광원전환장치(20)의 보기를 제2도-제4도에 도시하였다.

스텝핑모터(22)의 회전은 스탭핑모터(22)의 출력축상의 피니온기어(28)에서부터 전환기어(23)로 감속적으로 전달되며 광원전환장치(20)의 베이스(29)에 고정된 핀(24) 둘레를 회전한다. 집광경(3)은 미러홀더(27)에 의해 홀딩되며 오목집광경(3)의 정점을 통해 통과하는 수직선둘레를 회전할 수 있다. 미러홀더(27)는 공통베이스(17)상의 베어링에 의해 지지된다. 전환레버(26)는 미러홀더(27)에 고정되며 스프링(도시되지않음)에 의해 저환기어(23)의 원주상의 핀(25)에 압입되어 맞붙어있다.

스탭핑모터(22)의 회전은 피니온기어(28)와 전환기어(23)에 의해 1/6로 감속되며, 전환기어(23)에 압입된 핀(25)은 스탭핑모터(22) 회전속도의 1/6의 속도로 원운동을 한다. 핀(25)이 회전할때 전환레버(26)는 미러홀더(27)의 회전중심 둘레를 유동하는 핀(25)에 맞붙어 있으며 이에따라 집광경(3)도 유동한다. 실시예에서, 전환기어(23)와 미러홀더(27)의 회전중심 그리고 전환레버(26)의 길이는 핀(25)이 회전할때 전환레버(26)의 회전각도가 약 30°가 되도록 설계된다. 두 광원(1,2)은 집광경(3)의 유동중심에 대해 60° 이하의 각도내에서 배치된다. 따라서 두 광원중에 어느 광원이라도 집광경(3)의 반사에 의해 입구슬릿(13)에 집광될 수 있다.

실시예에서, 기어(28,23)의 회전과 전환레버(26)의 움직임은 제한되지 않으며, 스탭핑모터(22)는 끊임없이 회전할 수 있으므로 전환레버(26)와 집광경(3)은 약 30°각도내에서 자유롭게 유동할 수 있다. 광원전환장치(20)는 집광경(3) 유동운동의 원점을 검출하는 센서를 포함하지 않는다.

필터선택장치(19)는 제5도와 제6도에 나타내었다. 필터선택장치(19)의 베이스(31)상에 입구슬릿(13)을 갖는 얇은 슬릿플레이트와 스탭핑모터(30)가 고정되어 있다. 분광광도계의 파장영역에 대응하도록 형성된 다수개의 고차광 차단필터(6)는 필터프레임(33)에 의해 홀딩되며 베이스(31)상에 고정된 핀(38)둘레를 회전할 수 있다.

아크기어(32)는 나사(도시되지 않음)로 필터프레임(33)에 고정되는데 스탭핑모터(30)의 출력축상에 고정된 피니온기어(37)를 맞물리게 한다. 기어(37,32)의 기어비율은 스탭핑모터(30)의 회전이 1/10로 감속되도록 설계된다. 가시광선과 자외선을 사용하는 분광광도계에서 필터(6)는 장파장 경우의 3개의 고역-통과필터(high-pass filter)와 단파장 경우의 2개의 대역-통과필터(band-pass filter)로 구성된다. 5개의 필터(6)외에도 필터프레임(33)은 개공(36)을 갖는다. 5개의 필터(6)와 개공(36)은 아크기어(32)의 회전중심둘레에 아크형상으로 배열되므로 필터(6)중의 하나 또는 개공(36)은 아크기어(32)를 갖는 필터프레임(33)이 스탭핑모터(30)에 의해 회전되는 동안 출구슬릿(13)을 커버하기 위해 배치된다. 실시예에서 필터(6)와 개공(36)은 15°각도의 간격으로 규칙적으로 배열된다. 스탭핑모터(30)의 회전이 1/10로 감속되므로, 스탭핑모터(30)의 출력측의 150°회전은 필터를 다른 필터(그리고 개공(36))로 교환하는데 충분하다.

개공(36)은 강한 광이 입구슬릿(13)을 통하여 분광기에 직접 유도되고 측정시 최대광 에너지를 사용하기 위해 형성된다. 개공(36)은 적당한 대역-통과유리 필터가 없으며 고차광이 광로에 들어가지 않는 최단파장영역에 사용될 수 있다.

두개의 보스(boss)는 아크기어(32)를 갖는 필터프레임(33)의 회전을 제한하는 스톱퍼(35a,35b)로 작동하기위해 베이스(31)상에 형성된다(결합장치는 이후로 아크기어/필터-프레임 장치로 언급한다).

제5도에서, 아크기어(32)가 미리 결정된 영역을 넘어 시계방향에서 구동될때 아크-기어/필터-프레임 장치의 선단(40 ; 실제로는 필터프레임(33)의 선단)은 스톱퍼(35a)에 충돌한다. 반대로, 아크기어(32)가 미리 결정된 영역을 넘어 반시계방향으로 구동될때 아크-기어/필터-프레임 장치의 다른 선단(39 ; 실제로는 아크기어(32)의 선단)은 다른 스톱퍼(35b)에 충돌한다. 스톱퍼(35a,35b)와 아크-기어/필터-프레임 장치의 선단(40,39) 위치는 입구슬릿(13)을 통해 통과하는 광로에 5개의 필터(6)와 개공(36)을 배치하기위해 필터프레임(35)의 충분한 회전각도를 확보하도록 설계된다. 5개의 필터(6)와 개공(36)이 15°간격으로 배열되기 때문에 아크기어(32)의 필요한 회전각은 15×(6-1)=75°이다. 아크기어(32)의 실제회전각도는 필요한 최소치보다 3° 더 넓은 78°로 정해진다.

전력이 가해져 분광광도계가 작동되었을때, 아크기어(32)와 필터프레임(33)의 위치는 일정하지 않다. 따라서 발명된 실시예의 장치에서, 스탭핑모터(30)는 아크-기어/필터-프레임 장치의 선단이 스톱퍼(35b 또는 35a)에 충돌될때까지 구동되고, 필터선택장치(19)의 동작원점(또는 필터프레임(33) 움직임의 원점)은 특별한 센서를 사용하지 않고 결정된다. 아크기어(32)가 미리 결정된 각도(즉, 78°)로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될때 아크-기어/필터-프레임 장치의 선단(39,40)은 스톱퍼(35b 또는 35a)에 충돌한다. 따라서 기어(37,32)의 감속비가 1/10이므로 필터프레임을 78°회전하는데 필요한 스탭핑모터(30)의 회전각도는 780°이다(즉, 2회전과 60°)

스탭핑모터(30)가 780°로 구동된다면 스탭핑모터(30)는 선단(39,40)이 스톱퍼(35a 또는 35b)에 충돌한후 무질서(혼란)해진다. 그러나 이것은 스탭핑모터(30)의 부하와 기어(37,32)의 압력이 작도록 스탭핑모터(30)의 토크(torque)와 속도를 적당히 선택한다면 실질적인 문제를 야기시키지는 않는다. 더구나 원점결정절차가 분광광도계의 시작시에 단지 한번 실행되고 차후 통상의 동작시 통상의 동작이 결정된 원점에 근거를 두기 때문에 스탭핑모터(30)는 이와 같은 무질서에 영향을 받지 않는다. 필터(6)와 개공(36)의 크기는 광속보다 충분히 크게 만드는 것이 좋다. 이경우, 필터선택장치(19)의 동작원점의 정밀도는 회절격자 회전장치(18) 또는 광원전환장치(20)의 정밀도보다 낮게 할 수 있다.

회절격자 회전장치(18)를 제7도 및 제8도에 도시하였다. 라인(a)을 따라 입구슬릿(13)을 통해 입사하는 백색광은 오목회절격자(9)에 의해 반사, 회절, 집광되며 단색광의 입구슬릿(13)의 이미지는 출구슬릿(14)상에 결상된다. 회절격자(9)를 회전하기위한 모터장치(41)는 베이스(45)상에 고정된 스탭핑모터와 감속기어를 포함한다. 회절격자(9)를 홀딩하는 회절격자홀더(44)는 모터장치(41)의 출력축에 고정되며 회절격자(9)의 정점을 통해 통과하는 수직선둘레를 회전한다. 회절격자(9)가 모터장치(41)에 의해 구동된 수직선둘레를 회전함에 따라 출구슬릿(14)상에 결상된 단색광의 파장은 주사된다. 제8도에 영차광이 방출될때 오목회절격자(9)의 정점에서 법선과, 정점과 출구슬릿(14)을 연결한 라인(b)사이의 각도가 26°이며 회절격자(9)의 격자상수가 1/900mm인 것을 나타내었다. 분광광도계의 최대파장이 900nm일때, 출구슬릿(14)상에 결상된 단색광을 영차광(직접반사)에서부터 최대 파장광까지 주사하기 위한 회절격자(9)의 회전각은 약 30°이다.

회절격자홀더(44)에서 돌출된 핀(42)은 광전자센서(43)에 의해 검출되어 회절격자(9)회전의 개략원점이 검출된다. 센서(43)는 파장주사의 정확한 원점을 결정하지 않기때문에 센서(43)의 검출정밀도는 높을 필요가 없다.

회절격자 회전장치(18)는 분광광도계의 파장결정의 정확도를 높이기위해 중요한 요소이므로 높은 정밀도의 재현성이 요구된다. 예를들면, 실시예에서 분광광도계의 파장범위는 0-900nm이며 회절격자(9)의 회전각은 30°이다. 회절격자(9)의 회전각과 출구슬릿(14)상에 결상된 단색광 파장의 선형관계는 간단하게 추측된다. 분광광도계의 파장정확도가 ±1nm 영역이내일때 회전격자의 회전각은 ±30/900=±0.033°이거나 이보다 작은 정밀도와 재현성이 요구된다. 핀(42)의 회전반경이 15mm일때 센서(43)에 의해 검출된 핀(42)위치의 정밀도와 재현성은 ±(15×2π×0.033/360)=±0.0086mm=±8.6㎛가 된다. 이와 같은 고정밀도는 시판되는 저가의 센서를 사용하여서는 실현되지 않는다.

한편, 본 발명 실시예의 센서(43)는 검출시 회절격자(9)가 출구슬릿(14)상에 단색광을 결상하는 정도의 낮은 정밀도를 갖는다. 즉, 센서(43)의 정밀도는 광이 자외선광원(1) 또는 가시광선광원(2)으로부터 입구슬릿(13)을 통해 회절격자(9)로 주어질때 단색광이 출구슬릿(14)을 통해 방출될 수 있다면 충분하다. 특히, 가시광선광원을 사용할때의 파장범위에서 요구되는 정밀도는 200nm이므로 센서(43)에 요구되는 정밀도는 약 ±0.8mm이며 이는 앞에서 계산된 (±8.6㎛)것보다 100배 더 크다. 이 정밀도는 시판되는 저가의 광전자 센서에 의해서도 실현될 수 있다.

회절격자 회전장치(18)의 정확한 원점은 상기에서 결정된 개략원점을 사용하여 결정된다. 우선 회절격자(9)는 미리 설정된 각도로 영차광이 출구슬릿(14)상에 결상되는 근처에 결정된 미리 정해진 서치 출발위치로 즉시 회전된다. 그 다음 서치 출발위치에서 출발하여 출구슬릿(14)에서 나오는 광의 강도가 측정되는 동안 회절격자(9)는 작은 각도로 천천히 회전된다. 정확한 원점은 출구슬릿(14)에서 나오는 광(영차광 또는 단색광)이 부분적으로 최대인 회절격자(9)의 위치로부터 결정될 수 있다.

광강도의 부분적인 최대치를 검출하는 대신 광도계에 의해 검출된 라인스펙트럼 패턴을 광원의 알려진 라인스펙트림 패턴을 할 수 있다 ; 원점은 검출된 라인스펙트럼 패턴이 알려진 패턴과 매칭될때 결정될 수 있으며 램프가 자외선광원에 사용될때, 최대강도검출이나 라인스펙트럼 패턴 매칭이 사용될 수 있으며, 반면에 최대강도검출은 텅스텐-요드 가시광선광원의 경우에 실용적이다.

상술한 개략원점이 유용하지 않다면 회절격자 회전장치(18)는 최대강도위치를 찾기위해 360°회전을 한다. 그러나 실시예의 시스템에서는 개략된 점이 최대강도를 찾가위한 출발점을 계산하는데 사용될 수 있으므로 서치시간은 최소로 된다. 따라서 정확한 원점을 결정하는 시간은 최소가 되며 회절격자 회전장치(18)는 간단해진다.

요약하면, 본 발명 분광광도계의 컨트롤러(50)는 분광광도계를 초기화하기위해 제11도에 도시한 것과 같이 세개의 장치(18,19,20)를 제어한다(즉, 구동장치(18,19,20)의 각각의 원점을 결정함). 분광광도게가 작동되었을때 구동장치(18,19,20)의 스탭핑모터의 회전위치는 명확하지 않다. 컨트롤러(50)는 우선 스톱퍼에 충돌할때까지 필터선택장치(19)의 필터프레임(33)을 회전시킨다(S1 단계), 이것은 필터선택장치(19)의 원점을 결정한다. 그 다음 필터프레임(33)은 개구를 입구슬릿(13)으로 가져오기위해 원점에 관하여 미리 정해진 각도를 회전한다(S2 단계). 그 다음 회절격자 회전장치(18)에서 개략원점센서(21)를 사용하여 개략원점이 결정된다(S3 단계). 개략원점을 기준으로, 회절격자(9)를 영차광(즉, 입구슬릿(13)에서 직접 반사된 광)이 출구슬릿(14)상에 결상된 미리 결정된 위치로 가져온다(S4 단계). 회절격자(9)의 이 위치는 분광광도계의 형상에 따라 미리 결정될 수 있다.

그다음, 광원전환장치(20)의 집광경(3)은 미리 정해진 각도로 유동되며 한 광원에 대응하는 광원전환장치(20)의 원점은 광도계(12)가 최대강도를 검출하는 위치에서 결정된다(S5 단계). 또다른 광원에 대응하는 광원전환장치(20)의 다른 원점도 유사하게 결정된다. 여기서 두 광원(1,2)에 대하여 광원경(3) 움직임의 하나의 공통원점을 결정하는 것이 가능하다. 마지막으로, 회절격자 회전장치(18)의 정확한 원점은 광도계(12)를 사용하여 유사하게 결정된다(S6).

본 발명의 시스템에서, 하나의, 저정밀 각도 위치센서는 분광광도계의 세개의 구동장치, 즉 충분한 정밀도를 갖는 광원전환장치, 필터선택장치, 회절격자 회전장치의 동작원점을 검출할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 시스템은 구동장치와 제어회로를 간략화하고, 원가를 감소시키며 생산성을 향상시키고 시스템의 신뢰도를 증가시킨다. 본 발명은 오목회절격자를 갖는 분광광도계에 양호하게 적용된다.

Claims (7)

1. 적어도 두개의 광원과 ; 하나의 광원으로부터 분광광도계의 입구슬릿으로 광을 반사하는 광원경을 유동하는 광원전환장치 ; 입구슬릿을 통해 입사되는 광을 일련의 단색광으로 분리하기 위한 분광기 ; 분광기 움직임의 개략원점을 검출하는 개략원점 검출기를 포함하며 분리된 광을 분광광도계의 출구슬릿으로 투사하기 위해 분광기를 회전시키는 분광기 구동장치 ; 다수개의 필터를 포함하는 필터프레임 ; 필터프레임 움직임을 제한하기 위한 스톱퍼를 포함하며, 분광광도계의 광로에 필터중의 하나를 배치하기위한 필터선택 장치 ; 출구슬릿에서 나오는 광을 측정하기 위한 광도계 ; 필터프레임 선단이 스톱퍼에 충돌하도록 함으로써 필터 움직임의 원점을 결정하는 컨트롤러와, 개략원점 검출기를 사용하여 분광기의 개략원점을 결정하는 컨트롤러, 광도계가 광의 최대강도를 검출하는 위치를 검출함으로써 광원경 움직임의 원점과 분광기 장치 움직임의 정확한 원점을 결정하는 컨트롤러로 구성됨을 특징으로 하는 분광광도계.
2. 제1항에 있어서, 분광기는 회절격자인 것을 특징으로하는 분광광도계.
3. 제1항에 있어서, 컨트롤러는 광원중의 하나를 결정하고, 광원경을 유동하며, 광도계가 광의 최대강도를 검출하는 광원경의 위치를 결정함으로써 광원경 움직임의 원점을 결정하는 것을 특징으로 하는 분광광도계.
4. 제3항에 있어서, 컨트롤러는 광원경을 광원으로부터 광원경 움직임의 원점에 근거를 두는 분광기로 가장 강한 광의 위치를 가져오며, 분광기를 영차 반사광이 개략원점을 사용하는 광도계로 직진하는 위치로 가져오며, 광도계가 광의 최대강도를 검출하는 분광기 움직임의 정확한 원점을 결정함으로써 분광기 움직임의 정확한 원점을 결정하는 것을 특징으로 하는 분광광도계.
5. 제3항에 있어서, 컨트롤러는 광도계에 의해 검출된 라인스펙트럼 패턴이 광원의 알려진 라인스펙트럼 패턴에 매칭하는 광원경 위치를 검출함으로써 광원경 움직임의 원점을 결정하는 것을 특징으로 하는 분광광도계.
6. 제4항에 있어서, 컨트롤러는 광도계에 의해 검출된 라인스펙트럼 패턴이 광원의 알려진 라인스펙트럼 패턴에 매칭하는 분광기의 위치를 검출함으로써 분광기 움직임의 정확한 원점을 결정하는 것을 특징으로 하는 분광광도계.
7. 제6항에 있어서, 필터프레임은 필터없이 개공부를 포함하며, 컨트롤러는 광원경 움직임의 원점과 분광기 움직임의 정확한 원점이 결정되기전에 필터선택장치가 분광광도계의 광로에 개공을 배치하도록 하는 것을 특징으로 하는 분광광도계.