JPH0161174B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス制御装置を有する分光光度計に関
するものであり、これは他の用途があるにしても
特に、原子吸光分析に用いられるよう適用される
ものである。

原子吸光分析においては、所定元素のために特
性共振スペクトル線における放射ビームの吸収測
定は、原サンプル溶液におけるその元素の濃度測
定を行うことである。今日の、吸収測定の目的で
素子を原子化するための最も一般的な技法に１つ
は、知りたい元素を含む液状サンプル溶液をガス
バーナー中に誘導して気化することであり、これ
によつて最終的には元素が原子化されて、十分な
量の知りたい元素が原子状態で装置の放射ビーム
路中に存在するようになる。光線発散光源から発
生しまた測定されるべき元素の共振線を含む、サ
ンプル光線ビームは炉を通過するよう方向づけら
れる。サンプル中の該当する元素は、元素の特性
共振線を吸収し、この結果生ずる光線ビームはモ
ノクロメーターに、さらにそこから検出器に向
い、検出器は該当する元素がサンプルビームの共
振線を吸収した程度を測定する。この吸収の程度
はサンプル物質中の該当元素の量を表わすもので
ある。

ある装置においては、光線発散源からのダブル
ビームが利用され、また他の装置においては連続
スペクトルを持つ光源からの第２ダブルビーム
が、種々のビームを順次装置中に方向づけるため
の光学ビームスイツチングチヨツパーと共に用い
られている。さらに他の装置では信号とバツクグ
ランド源を電気的にパルス化する動作が機械式チ
ヨツパーの代わりに用いられている。

このような従来技術による装置における不都合
は、火炎が停止し、しかも燃料と酸素とがバーナ
ーに供給され続けた時に経験される。

上述のような危険性のある不都合な事態を回避
するためバーナーチエンバ内に位置設定された紫
外線検出器を用いる手段が試案として示されてい
る。その際上記検出を用いて火炎（フレーム）の
有無の指示が行われ、フレームの存在しないこと
が指示されたとき燃料−酸化体（fuel oxidant）
の供給を停止を行わせ得るための信号が当該検出
器から送出せしめられた。しかしこのような検出
器は時に誤つて、実際には火炎がないのに火炎の
存在を表わすような信号を発生することがある。
このような信号は例えばチエンバー内における、
測定ビームのまたは他の外部光源の反射光の存在
によつてひき起こされるものである。そのような
誤つた信号を減少させるため開発された方法に１
つは、紫外線検出器の光入射開口部を小さくする
ことである。しかし、これは十分効果的ではなか
つた。他の方法は、開口部に達する反射光の数を
減少させる方向に、検出器の開口部を向けること
である。しかし、これもまた十分な効果を発揮し
なかつた。

前に述べた危険な状況は、計器操作者が比較的
に混合気体を薄くすることによつて計器感度を増
加させようとした時に、さらに深刻なものとな
る。このような計器においては、薄い混合気体が
用いられる時には、いかなる信号も発生しないよ
うに検出器を電気的に絶縁するというオーバーラ
イド（オーバーライデイング）機能すなわち手動
制御を用いることによつて自動制御を無視する機
能ないし優先順位に従つて、より低い優先順位の
制御を無視するという機能を設けることが屡々必
要であつた。当然、このような手段をとれば当該
動作期間中、火炎消滅に対する安全機能は完全に
除去されることになるのである。

このため、本発明の目的は、分光光度計におけ
るガスバーナーの火炎の消滅をさらにより一層正
確に検出し得る装置を提供することである。

簡単に言えば、本発明は新しいまた改良された
分光光度計の実現を図るものであつて、バーナー
室において気体燃料を燃焼させるために適用され
るバーナーと、バーナー室を周期的に通過する光
のビームのための装置と、上記気体燃料のフレー
ム（火炎）の状態を検出する検出器と、バーナー
室を通過する前記光のビームのない期間に前記検
出器への給電ないし付勢を行う装置とを有し、前
記検出器は上記の給電ないし付勢がなされたとき
前記バーナー室における火炎の存否を表わす電子
信号を発生するものであり、さらに上記電子信号
に応答してのバーナーへの燃料供給の流れを制御
するための装置をも有している。

本発明の１つの実施例では、バーナーへの燃料
供給の流れを制御するために電子信号に応答する
装置は、検出器の出力に反応する一定の時間遅れ
ネツトワーク（回路網）を持つスイツチング装置
を有するものである。一定の時間遅れネツトワー
クを持つ、このスイツチング装置は、その構成の
１例として、抵抗を通してそのコレクタが電圧源
に接続され、また並列に接続されたコンデンサと
抵抗とで大地に接続されたエミツタを持ち、エミ
ツタはまた前記バーナーに対する制御装置にも接
続されたトランジスタを有し、そのトランジスタ
のベースは前記検出器の出力側に接続されるもの
である。

本発明の１つの構成例においては、バーナー室
を周期的に通過する光のビームのための装置は、
チヨツパーアセンブリと、バーナー室を通過する
前記光のビームがない期間中に検出器を作動させ
るための装置とを有し、検出器を作動させる装置
はチヨツパー位置センサーと、前記チヨツパー位
置センサーに応答して同時に検出器を作動させる
ために検出器に電圧源を作用接続するスイツチン
グ装置とを有している。

本発明の詳細な説明はこれから行われるため、
さらに良く理解されるであろうし、技術分野にお
ける貢献度もさらに良く認識されるであろうか
ら、ここでは本発明のより重要な特徴点について
広く概要が示されただけである。当然ながら、こ
れから後に十分に説明される本発明には、付随的
な特徴点がある。これらの技術分野に明るい人
は、この開示の基となる概念が、本発明のいくつ
かの目的を実行するための他の配置の設計の基礎
としても利用できることを、理解されるであろ
う。このため、この開示は、本発明の精神または
観点から離れない範囲での、このような等価配置
を含んで理解することが必要である。

本発明の１つの実施例は、例証し説明する目的
のために選択され、また本明細書の１部をなす添
付図面に示されている。

図面は、流れセンサー制御を持つガス制御シス
テムを用いる、バツクグラウンド補正されたスペ
クトル光度計の回路系統を集約して示したもので
ある。本発明は単一ビームまたは２重ビームのい
ずれの光学システムにも利用可能であるため、サ
ンプルビームのみが示されている。さらに、本発
明のシステムは図に示されている機械的回転チヨ
ツパーの代わりに、電子的にパルス化された信号
およびバツクグラウンド光源の動作によつても作
動できるものである。

図を参照すると、このスペクトル光度計は、例
えば米国特許第4168910で説明される型式の、光
学ビームスイツチングチヨツパー１０を有してい
る。このチヨツパーは重水アークランプ１２のよ
うな第１光源からの光を、中空カソードまたは無
電極放電ランプ１４のような第２光源からの光と
同様、交互的に通過させまた阻止するよう配置さ
れている。チヨツパーのある位置では、両方の光
源からの放射が阻止される。これは当業者間では
「ダークタイム」として知られている。チヨツパ
ー１０を通過したビームは図面上１６として示さ
れる光学システムを通して、燃料、酸素およびサ
ンプル混合気を燃焼させるバーナー１８に方向づ
けられる。所定元素では特性共振スペクトル線に
おける放射ビームの吸収の測定は、本来のサンプ
ルにおけるその元素の濃度測定である。こうし
て、バーナー１８の火炎を通過した後の放射のビ
ームは、図において全体的に２０として示される
モノクロメーター、検出器および電子回路に導か
れる。

チヨツパー１０の近くに、光学位置センサー２
２があり、これは例えば光センサー装置に光出力
を与える発光ダイオードのような装置を含むもの
であり、チヨツパー１０を検知しエンコーダー２
４に適当な電気出力を供給するために用いられ、
２４は例えばコネチカツト州ノルウオークのパー
キンエルマー社で販売しているパーキンエルマー
部品番号第0047−9784のようなものである。一般
には、このエンコーダーはチヨツパー１０の位置
を表わす信号を分光光度計の中央制御装置（示さ
れていない）に送り、システムの種々の要素の機
能動作相互間の整合ないしタイミング調整をさせ
る。加えて、エンコーダー２４は導線２６上に信
号を出力し、この信号は両方の光源からの光が阻
止されている時、即ちダークタイム、にローであ
り、他の総ての時にハイである。導線２６の状態
は接地スイツチQ₁を制御する。Q₁の一方は抵抗
R₁およびR₂を通して＋15Vに接続され、他方は
接地されている。PNP型のトランジスタQ₂のベ
ースは抵抗R₁とR₂の間に接続され、またエミツ
タは＋15V電源に接続される。Q₂のコレクタは抵
抗R₃を通してNPNトランジスタQ₃のベースに接
続され、そのエミツタは接地され、またコレクタ
は接続点２８に抵抗R₄を通して＋300V電源に接
続される。こうして、Q₁とQ₂とは一般的なスペ
クトル光度計エンコーダー２４を用いて、トラン
ジスタQ₃を制御するための、位相器およびレベ
ルシフタとして働く。

さらに図を参照すれば、導線３０は接続点２８
と火炎放射検出器３２の入力を結び、３２は例え
ばニユージヤージイ州ミドルセクスのハママツ社
によつて製造されるR259型のuvトロン放射検出
器である。この検出器３２は、これから後に詳し
く説明されるようにバーナー１８の火炎に接近し
て位置決めされる。検出器３２からの出力は抵抗
R₅を通してNPNトランジスタQ₄のベースに接続
される。トランジスタQ₄のベース側回路に含ま
れるものは、ベースが高電位となつた時に、前も
つて選択した値で電圧をクランプするように働く
ツエナーダイオードD₁である。トランジスタQ₄
のコレクタは抵抗R₆を通して＋5V電源に接続さ
れ、そのエミツタは並列に接地されている抵抗
R₇とコンデンサC₁とを含む回路網に接続される。
このエミツタはさらにコンパレータ３３の入力に
接続される。コンパレータは基準電圧を受けてお
り、トランジスタQ₄から受信した電圧が基準電
圧よりも低ければコンパレータはバーナー制御器
３４に火炎が消滅したことを表わす信号を出力
し、制御器は自動的に燃料と酸素源を閉じてしま
う。ここでは、あらゆる適当なバーナー制御器、
例えばコネチカツト州ノルウオークのパーキンエ
ルマー社によつて製造されているモデル0047−
0560、が使用できる。

動作においては、ダークタイム信号は両方の信
号光線およびバツクグランド光源が光学的にしや
断されている時に発生する。その時、火炎センサ
ーは実際の火炎を検出するためにターンオンさ
れ、こうしてバーナー室においては反射によつて
火炎センサーに加えられる不要放射光はなくな
る。図示されている実施例では、サイクルのダー
クタイム部の期間、導線２６に沿うエンコーダー
２４の出力はローであり、これにより接地スイツ
チQ₁は導通状態となり、一方、トランジスタQ₂
はそのベースがローとなり、このため非導通とな
る。それによりトランジスタQ₃のベースがロー
となりその結果このトランジスタは非導通とな
る。トランジスタQ₃が非導通であるため、＋300V
電源は火炎センサ３２に作用接続される。即ち、
トランジスタQ₃がオフになると火炎センサは励
振されてその通常の動作モードの状態におかれ
る。

紫外光線がバーナー火炎から検出され、また作
動電圧が火炎センサに加えられると、トランジス
タQ₄のベースに設けられたツエナーダイオード
D₁のカソードに電流が流れる。トランジスタQ₄
のエミツタは次にコンデンサーC₁を充電する。
火炎センサーがターンオフした時、または火炎が
消えた時、この充電電荷は抵抗R₇とコンデンサ
ーC₁との回路網にその適切な時定数だけ残留し
ている。もし電圧レベルが前もつて選択したレベ
ル、例えば1.5Vのようなレベル、を越えると、
ガスバーナー制御器における高インピーダンスレ
ベルコンパレータは、バーナー火炎がオンである
ことを示し、燃料と酸素の供給を継続する。火炎
が消滅した時、コンデンサC₁を充電していた電
流はなくなり、電圧は前もつて選択したレベルよ
りも低下し、ガスバーナーコンパレータと制御器
とは火炎がなくなつたことを表わす。このシステ
ムは次に自動的に燃料と酸素の供給源をしや断す
る。

分光度計のダークタイム処理と、センサーの電
子的制御を同期化することにより、重水アークラ
ンプのような強力な光源の、uv放射火炎検出器
に直接的に照射するような、最悪条件下でも50対
１よりも良好な排除比を提供することができる。
これを火炎検出器の前方に光学スリツトを用いる
ような、他の技術手法と比較すると、これらは通
常のストレイ光線を持つようバーナーに適用され
ると、10対１から10対２程度の排除比を生ずるに
過ぎない。実際の火炎条件やスプリアスストレイ
光線下における、この比の改善は、ガスバーナー
システムにおける付加的な安全増進をもたらし、
さらにこのことは、システムの感度を増加させ得
ることを意味する。このことは特に薄い火炎条件
にある時に重要なことであり、またこのため付加
的な余分な制御器を用いる必要がないことから操
作者に付加的な便宜を与えるものである。本発明
の１つの実施例が説明のために開示されたが、本
明細を理解することにより、さらに多くの変更が
本発明に関してなし得ることは、当業技術者には
明らかとなるであろう。本発明の視点を限定する
ための基準は、特許請求の範囲において示される
ものである。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の原理を具体化した計器の１部を
表わす概要図である。 １０……チヨツパー、１２，１４……ランプ光
源、１６……光学システム、１８……バーナー、
２０……モノクロメーター、２２……位置センサ
ー、２４……エンコーダー、２６，３０……導
線、３２……検出器、３３……コンパレータ、３
４……バーナー制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バーナー室中でガス状燃料を燃焼させ、さら
   に分析されるべきサンプルを原子化するために使
   用されるバーナーと、バーナー室内において上記
   の原子化された被分析サンプル中で所定元素に対
   する固有のスペクトル特性の変化を生起させて後
   続処理用のモノクロメータ及び評価回路にて上記
   元素の特性値ないし特性的強度分布が得られるよ
   うに、測定しようとする波長領域に適した強度分
   布をもつた光源から発せられる光ビームを上記バ
   ーナ室内に周期的に通過させるための装置と、上
   記のガス状燃料のフレームの光電検出用の検出器
   と、前記バーナー室を通過する前記光のビームが
   ない期間中に前記検出器への給電ないし付勢を行
   うための装置と上記のバーナー中でのフレームの
   存否を表わす電子信号を送出するように構成され
   ており、更に前記電子信号に応答して前記バーナ
   ーへの燃料の供給を制御するための装置を有する
   ことを特徴とする分光光度計。 ２ 前記バーナーへの燃料を供給するために前記
   電子信号に応答する前記装置は、前記検出器の出
   力に応答する定時間遅延回路網を持つスイツチン
   グ装置を有するような、特許請求の範囲第１項記
   載のスペクトル光度計。 ３ 前記定時間遅延回路網を持つ前記スイツチン
   グ装置は、前記検出器の出力側に接続されたベー
   スと、抵抗を通して電圧源に接続されたコレクタ
   ーと、並列に大地に接続されたコンデンサと抵抗
   とに接続されたエミツタとを具備するトランジス
   タを有する、特許請求の範囲第２項記載の分光光
   度計。 ４ バーナー室内に光のビームを周期的に通過さ
   せるための前記装置は、回転型機械式チヨツパー
   機構を有する、特許請求の範囲第１項記載の分光
   光度計。 ５ 前記検出器への給電を行うための前記装置
   は、チヨツパー位置センサと、スイツチング装置
   とを有し該スイツチング装置は前記チヨツパー位
   置センサーに応答してバーナー室内を通過する前
   記光のビームがない期間中に前記検出器への給電
   が行われるように前記検出器に電圧源を作用接続
   するように構成されている、特許請求の範囲第４
   項記載の分光光度計。 ６ 前記スイツチング装置は、半導体素子を利用
   した電子スイツチを有する、特許請求の範囲第５
   項記載の分光光度計。