JPH02249955A - 多重回反射光型吸光光度計測法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、多重回反射光型吸光光度計に関する。更に
詳しくは、液体中、気体中あるいは固体中の極めて吸光
度の小さい成分の透過率あるいは吸光度を高倍率にして
測定する多重回反射光型吸光光度計に関するものである
。

［従来技術］ 何らかの成分が分散した溶液の吸収スペクトルを測定す
る際に、等しい厚さの純溶媒および溶液に対する透過光
の強さをそれぞれＩ。およびＩとすれば、監Ｏｇｔｏ（
Ｉｏ／Ｉ）は、溶液の光吸収の強さを表す量で、吸光度
（または真吸光度）と呼ばれている。

この吸光度に関しては、ランバート−ベールの法則が有
名である。この法則は、１０ｇ＋ｏ（Ｉ。

／Ｉ）−εｃｄ（εはモル吸光係数、Ｃはモル濃度、ｄ
は吸収層の厚さ）という関係が成立するものである。吸
光度を測定することによって、モル吸光係数が既知の物
質の溶液中の濃度が求められる。したがって吸光度は、
比色分析または紫外分光分析において重要な量である。

従来、ランバート−ベールの法則を使った吸光光度計で
は、吸光度の小さい溶液成分の透過率あるいは吸光度の
測定法としては、サンプルの厚さｄを厚くして光路長を
大きくする方法が提案されている。しかしこの方法では
、光路長に比例してサンプル量が増加し、かつ装置も大
型となってしまう。測定部の大きさは、光路の長いセル
を必要とし、例えば５０ｍｍあるいは１００ｍｍのサン
プルが必要である。

したがって、この方法は、標準長さ１０ｍｍの光路長の
場合と比較して、約５倍ないし１０倍の吸光度の値を得
るのが最大であった。また、長光路毛細吸収管を用い、
セルの光路長を延長することにより、吸光度を増加させ
た高感度吸光光度法も提案されている。°シかじ、この
方法では、特殊なセルを使用するため、試料溶液の導入
にポンプなどの付帯設備を必要とする。更に、一部では
、実験的に中空ガラスファイバーに液体サンプルを導入
して、入射光源光をそのガラスファイバーの内面で全反
射することにより通過させ、受光部の光電子増倍管で検
出する方法が試みられている。

この方法は、全反射させるためにサンプルの溶媒の屈折
率を中空ガラスファイバーの屈折率より大きくする必要
がある。この方法は、例えば溶媒として二硫化炭素を用
いてよう素イオンの検出を行っているが、一般的に使用
することはできない。すなわち、一般的には、溶媒は水
溶液を主体として有機溶媒など広く用いられており、溶
媒の屈折率が、ガラスの屈折率より小さい場合が大半で
ある。また、中空ガラスファイバーの内部に気泡が導入
されると測定の失敗の原因となる。

そこで、本発明者は、通常の光路長１ｃｍの標準セルを
用いて、かつ吸光光度法の高感度化が達成できる新たな
る方法を考案し、その装置の原理を報告した（日本分析
化学会、４９ｔｈ、ｌＢ２７　（１９８８））。光路長
１ｃｍの標準セルを用いて光路長を延長するために、そ
こで第３図に示されるように、対向した２個の直角プリ
ズム３０．３０を用いて入射光の多重回の反射により光
路長を大幅に延長できる方法を考案した。この方法をＴ
ｗｉｎ　　Ｐｒ１５ｍ　　Ｃｏｕｐｌｉｎｇ（Ｔ、Ｐ、
Ｃ）法と名付けた。

この方式では、多重回の反射により光路長を極端に長く
することができ、しかも一方の直角プリズムの位置をず
らすことにより、自由に光路長を制御することができる
という特長がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、本出願人が提案した方法は、溶液成分がきわめ
て少量または薄い成分の場合、前記方法だけでは不充分
であり、充分に吸光係数を測定できないことがある。

この発明の目的は、吸光度の小さい成分を測定するため
に、透過率あるいは吸光度を高倍率にして測定する多重
回反射型吸光光度計測法を提供することにある。

この発明の他の目的は、光路長を小型の装置で延長でき
る多重回反射型吸光光度計測法を提供することにある。

［前記課題を解決するための手段および作用］この発明
は、前記課題を解決するため次の手段を採る。

２個の直角プリズムを隣接させかつ並列して配置し、前
記２個の直角プリズムの斜面と対向し距離をおいて、か
つこの間に被測定物を配して前記２個のプリズムと９０
度回転させた直角プリズムの斜面とを配置し、前記２個
の直角プリズムと前記直角プリズム間を交互に多重回測
定用の光を反射させて前記被測定物を測定することを特
徴とする多重回反射光型吸光光度計である。

望ましくは、前記２個の１つの直角プリズムの直角部分
を前記直角プリズムの斜面と平行に形成したカット面を
有し、このカット面から被測定物を測定後の透過光を取
り出すことを特徴とする多重回反射光型吸光光度計測法
が良い。

［実施例］ ζ！口ｉ朋！すＬＬ 以下、この発明の原理を図面にしたがって説明する。第
１図はこの発明の原理を示し、直角プリズムの配置を示
す略図である。直角プリズム１は、三角形状の形をした
透明体であり、光学ガラスでできたものである。直角プ
リズム１は、レーザ光を直角三角形の一辺である斜面４
がら入出力する。この直角プリズム１とほぼ同じ形状の
直角プリズム５が平行に隣接して配置しである。直角プ
リズム５の直角部分を有する頂点には、カット面９が形
成しである。

カット面９は、直角プリズム５の斜面８と平行な面であ
り、鏡面仕上加工しである。このカット面９から後述す
るように測定後の透過光を取り出す、直角プリズム５の
斜面８は、直角プリズム１と同様にレーザ光を入出力す
る面である。直角プリズム１の斜面４と直角プリズム５
の斜面８との面はほぼ同一平面になるように位置決めし
である。ただし、斜面４と斜面８は原理的には同一平面
でなくても良く、互いに平行な面であれば良い。

直角プリズム１と直角プリズム５とは、斜面４．８と平
行な平面内で、長さｔまたけ位置がズしている。一方、
直角プリズム１．５と直角プリズム１０との間の中央に
、被測定物である試料が入ったガラス容器で作られたセ
ル２６（第２図）が配置しである。直角プリズム１０の
斜面１３は、直角プリズム１．５の斜面４．８と対向し
て、かつ角度９０度に回転させて配置しである。

４１に」 第２図は、前記原理に基づく多重回反射光型吸光光度計
測装置の概観を示す図である。平面の台であるベース２
０上に、レーザ発振器２１、プリズムホルダ２２、セル
ホルダ２３、プリズムホルダ２４、光センサ２５の順に
前記原理にしたがって配置しである。レーザ発振器２１
は、本例では、Ｈｅ−Ｎｅレーザの赤色光を発する発振
器である。

プリズムホルダ２２は、第１図の直角プリズム１、直角
プリズム５を固定するホルダである。前記した原理にし
たがって正確な位置、すなわち、距離！ｌの位置ズレ、
斜面４．８がほぼ同一平面になるように位置させるため
位置決め固定機構などを内蔵している（図示せず）。こ
の固定機構は、精密な位置決めに使われる差動ねじ機構
であり、位置決めに使われる周知の機構である。セルホ
ルダ２３は、試料または標準試料を入れたガラス容器の
セル２６を保持するホルダである０通常、既知の溶液を
セルに入れて吸光度を測定後、未知の溶液を同一セルに
入れて吸光度を測定して比較する。

プリズムホルダ２４は、直角プリズムｌＯを収容固定し
たものである。前記プリズムホルダ２２と同様に位置決
め固定機構（図示せず）を内蔵している。直角プリズム
５から透過光線が出るので、この透過光線を光センサ２
５で受は止め電気信号に変換して透過率とし、透過率を
更に吸光度に変換して被測定物の濃度、成分などを周知
方法で特定する。

１支え 以下、この測定装置の動作の概要を示す、レーザ発振器
２１はレーザ光を直角プリズム１の上方（第２図では下
方装置）より直角プリズム１０に向けて出力する０本例
のレーザ光は、Ｈｅ−Ｎｅレーザの赤色光である。出力
さ、れたレーザ光ａは、直角プリズム１０の斜面１３の
面に垂直に入射する（以下、第１．２図参照）、直角プ
リズム１０に入射した入射光線ａは、直角プリズム１０
内で全反射して１８０度向きを変えて、距離！２の位置
に射出光線すを出す、射出光線すは、直角プリズム５の
斜面８に入射する。入射したレーザ光は、直角面６で全
反射して、他方の直角面７に向かうレーザ光線Ｃとなり
、再び全反射して直角プリズムｌＯに向けて射出光ｌｉ
ｄとなる。

直角プリズムｌＯは、再び直角面１１．１２で、このレ
ーザ光を全反射して射出光線ｅとなる。この射出光線ｅ
は、距離７２量だけ直角プリズム１側にシフトしている
ので、直角プリズム１の斜面４側に入力する。直角プリ
ズム１内入射した光線は、直角面３、直角面２で全反射
して再び直角プリズム１０側に射出光線を出す。以下、
同様にレーザ光は、直角プリズム１、直角プリズム１０
、直角プリズム５、直角プリズム１ｏ、直角プリズム１
と往復を縁り返して、最後にカット面９から射出光線ｅ
を射出し、この透過光は光センサ２５で受光される。こ
の間、レーザ光は、セル２６内の溶液を多重回透過し、
吸光される。

［その他の実施例］ 前記した実施例のレーザ発振器２１は、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザの赤色光であった。しかし、緑色のＨｅ−Ｎｅレーザ
、Ｄｙｅレーザなど被測定物の種類などに応じて他のレ
ーザ発振器２１を用いて良いことは前記説明から明白で
ある。また、本例では、レーザ光であるが、通常の可視
光線、紫外線などこの分野で通常用いられるいかなる光
線でも良い。前記した実施例は、液体の溶液の例であっ
たがこれに限定されるものではない。雲、霧、排煙、Ｎ
ＯＸなどの気体、ガラス、プラスチックなどの固体にも
適用できる。

［発明の効果１ 以上、詳記したようにこの発明の多重回反射光型吸光光
度計測法は、直角プリズムを３個配置するだけで従来に
比して倍以上の高感度を得ることができるので、濃度の
薄い溶液、きわめて少量の被測定溶液でも測定が可能に
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理を示す直角プリズムの配置を示
す図、第２図は多重回反射光型吸光光度計測定装置の概
観を示す図、第３図は従来技術を示す図である。 １．５．１０・・・直角プリズム、２．３．６゜７．１
１．１２・・・直角面、４．８．１３・・・斜面特許出
願人　株式会社平間理化研究所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２個の直角プリズムを隣接させかつ並列して配置し
   、前記２個の直角プリズムの斜面と対向し距離をおいて
   、かつこの間に被測定物を配して前記２個のプリズムと
   ９０度回転させた直角プリズムの斜面とを配置し、前記
   ２個の直角プリズムと前記直角プリズム間を交互に多重
   回測定用の光を反射させて前記被測定物を測定すること
   を特徴とする多重回反射光型吸光光度計。 ２、請求項１において、前記２個の１つの直角プリズム
   の直角部分を前記直角プリズムの斜面と平行に形成した
   カット面を有し、このカット面から被測定物を測定後の
   透過光を取り出すことを特徴とする多重回反射光型吸光
   光度計測法。