JPH0427494B2 - - Google Patents
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- JPH0427494B2 JPH0427494B2 JP56203249A JP20324981A JPH0427494B2 JP H0427494 B2 JPH0427494 B2 JP H0427494B2 JP 56203249 A JP56203249 A JP 56203249A JP 20324981 A JP20324981 A JP 20324981A JP H0427494 B2 JPH0427494 B2 JP H0427494B2
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- Japan
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- light source
- output
- light
- reference light
- photoelectric converters
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
- G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
- G01J1/16—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
- G01J1/16—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors
- G01J1/1626—Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mathematical Physics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は単一光源よりの光を利用する光度計に
係り、特に、ダブルビーム或いは2波長方式の光
度計の測定回路に関するものである。
係り、特に、ダブルビーム或いは2波長方式の光
度計の測定回路に関するものである。
従来の光度計は1個の光源からの光を2つに分
割し、2つの光電変換器で検知比較する方式を用
いていた。このような光度計は2つの光電変換器
の感度等の特性が全く同じということはないの
で、例えば温度と感度との特性が一致しないとき
は測定精度は低下する。
割し、2つの光電変換器で検知比較する方式を用
いていた。このような光度計は2つの光電変換器
の感度等の特性が全く同じということはないの
で、例えば温度と感度との特性が一致しないとき
は測定精度は低下する。
第1図は従来のダブルビーム光度計の系統図で
ある。光源1からの光束は半透鏡2によつてほぼ
等しい光量の2つの光束に分割される。即ち、透
過光は直進して試料液4を透過し、ホトマルチプ
ライヤ6aに検知される。一方、半透鏡2で反射
した光束は反射鏡3で再び反射され、溶媒5の中
を透過してホトマルチプライヤ6bに検知され
る。したがつて、ホトマルチプライヤ6a,6b
の検知信号を夫々A,Bとしたとき、A/Bの値
を求めると試料液4の溶媒5に対する透過率Tが
得られ、log1/Tによつて吸光度E、即ち、測定
波長光を吸収する試料成分の濃度が得られる。
ある。光源1からの光束は半透鏡2によつてほぼ
等しい光量の2つの光束に分割される。即ち、透
過光は直進して試料液4を透過し、ホトマルチプ
ライヤ6aに検知される。一方、半透鏡2で反射
した光束は反射鏡3で再び反射され、溶媒5の中
を透過してホトマルチプライヤ6bに検知され
る。したがつて、ホトマルチプライヤ6a,6b
の検知信号を夫々A,Bとしたとき、A/Bの値
を求めると試料液4の溶媒5に対する透過率Tが
得られ、log1/Tによつて吸光度E、即ち、測定
波長光を吸収する試料成分の濃度が得られる。
しかるにホトマルチプライヤ6a,6bの温度
特性や波長感度特性が相異するとき、即ち、室温
の変化や分光器や光板を通過させることによつ
て測定波長光を切替えたときは、測定した透過率
Tや吸光度Eが異なつた値になるという問題点を
もつている。
特性や波長感度特性が相異するとき、即ち、室温
の変化や分光器や光板を通過させることによつ
て測定波長光を切替えたときは、測定した透過率
Tや吸光度Eが異なつた値になるという問題点を
もつている。
第2図は従来の2波長分光光度計の系統図で、
第1図と同じ部分には同一符号を付してある。こ
の場合は、連続波長光を発生する光源1の光を入
射スリツト8より分光器内に取り入れ、僅かに設
置角度を異にして上下に配置した同一仕様の凹面
回折格子7a,7bに入射させる。この凹面回折
格子7a,7bで回折した僅かに異なる波長光を
出射スリツト9a,9bより取り出してホトマル
チプライヤ6a,6bで検知し、両者を比較測光
する。
第1図と同じ部分には同一符号を付してある。こ
の場合は、連続波長光を発生する光源1の光を入
射スリツト8より分光器内に取り入れ、僅かに設
置角度を異にして上下に配置した同一仕様の凹面
回折格子7a,7bに入射させる。この凹面回折
格子7a,7bで回折した僅かに異なる波長光を
出射スリツト9a,9bより取り出してホトマル
チプライヤ6a,6bで検知し、両者を比較測光
する。
このような構成において入射スリツト8の前に
試料4を設置した時は、試料溶器の形状や汚染状
態に無関係に試料4中の特定元素の正確な分析が
可能となる。何故ならば一対のホトマルチプライ
ヤ6a,6bが検知する僅かに異なる波長の光に
対する試料容器の汚染等の影響は同一と見られる
ので打消され、分析対象となる元素のスペクトル
強度を正確に知ることができるからである。
試料4を設置した時は、試料溶器の形状や汚染状
態に無関係に試料4中の特定元素の正確な分析が
可能となる。何故ならば一対のホトマルチプライ
ヤ6a,6bが検知する僅かに異なる波長の光に
対する試料容器の汚染等の影響は同一と見られる
ので打消され、分析対象となる元素のスペクトル
強度を正確に知ることができるからである。
しかるにホトマルチプライヤ6a,6bの温度
特性等が異なるときは、第1図の場合と同様に分
析誤差を生じるという問題点は解消されない。
特性等が異なるときは、第1図の場合と同様に分
析誤差を生じるという問題点は解消されない。
このように2個の光電変換器を用い、夫々の光
電変換器からの信号間での演算により測定値を求
めている光度計においては、光電変換器の感度が
温度等によつて別々に変化して分析値の信頼性を
低下させるという欠点をもつている。
電変換器からの信号間での演算により測定値を求
めている光度計においては、光電変換器の感度が
温度等によつて別々に変化して分析値の信頼性を
低下させるという欠点をもつている。
この欠点を解消するために、従来も1個の光電
変換器に時分割して両光束の光を照射し、この2
つの信号間で演算を行つて測定値を求める技術が
用いられていた。しかし、時分割のために信号が
得られる時間が半分以下になること、異なる時間
の信号しか得られないので測定値の精度は低下し
易いこと、時分割の周波数に近い周波数を含むノ
イズが存在するときはビート現象が発生するこ
と、また、それよりも高い周波数のノイズが含ま
れると信号の応答性が低下すると共にそのノイズ
を除去するのが困難となり、更に、高速度で変化
する現象を忠実に測定することができない等の多
くの欠点をもつている。
変換器に時分割して両光束の光を照射し、この2
つの信号間で演算を行つて測定値を求める技術が
用いられていた。しかし、時分割のために信号が
得られる時間が半分以下になること、異なる時間
の信号しか得られないので測定値の精度は低下し
易いこと、時分割の周波数に近い周波数を含むノ
イズが存在するときはビート現象が発生するこ
と、また、それよりも高い周波数のノイズが含ま
れると信号の応答性が低下すると共にそのノイズ
を除去するのが困難となり、更に、高速度で変化
する現象を忠実に測定することができない等の多
くの欠点をもつている。
本発明は上記従来技術の欠点を解消し、比較的
簡単な改良によつて測定精度を向上させることが
できる光度計を提供することを目的とし、単一光
源からの光を複数個の光電変換器で受光してその
出力信号を比較するごとく構成した光度計におい
て、上記複数個の光電変換器に一定周波数の変調
光を同時に照射する基準光源と、上記複数個の光
電変換器の出力信号より上記基準光源の変調成分
を取り出す複数個のフイルタ回路と、この複数個
のフイルタ回路の中の一つのフイルタ回路の出力
を基準値とし、この基準値と残余のフイルタ回路
の出力との差を求める引算器と、この引算器の出
力が一定値になるように上記複数個の光電変換器
のそれぞれの相対的な感度を補正する補正演算部
と、上記一つのフイルタ回路の出力する上記基準
値を所定の直流電圧と比較し、その差電圧によつ
て上記基準光源の出力電流を変化させる基準光源
調節部とを備えていることを特徴とするものであ
る。
簡単な改良によつて測定精度を向上させることが
できる光度計を提供することを目的とし、単一光
源からの光を複数個の光電変換器で受光してその
出力信号を比較するごとく構成した光度計におい
て、上記複数個の光電変換器に一定周波数の変調
光を同時に照射する基準光源と、上記複数個の光
電変換器の出力信号より上記基準光源の変調成分
を取り出す複数個のフイルタ回路と、この複数個
のフイルタ回路の中の一つのフイルタ回路の出力
を基準値とし、この基準値と残余のフイルタ回路
の出力との差を求める引算器と、この引算器の出
力が一定値になるように上記複数個の光電変換器
のそれぞれの相対的な感度を補正する補正演算部
と、上記一つのフイルタ回路の出力する上記基準
値を所定の直流電圧と比較し、その差電圧によつ
て上記基準光源の出力電流を変化させる基準光源
調節部とを備えていることを特徴とするものであ
る。
一般に測定精度の高い光度計を得るには、第1
図のダブルビーム方式又は第2図の2波長方式を
用いて測定信号中の雑音成分を取り除くようにし
ているが、この方式にも2つの方式がある。即
ち、時分割によつて1個の光電変換器を使用する
方式と、2個の光電変換器を使用する方式とがあ
ることは既に説明した通りである。
図のダブルビーム方式又は第2図の2波長方式を
用いて測定信号中の雑音成分を取り除くようにし
ているが、この方式にも2つの方式がある。即
ち、時分割によつて1個の光電変換器を使用する
方式と、2個の光電変換器を使用する方式とがあ
ることは既に説明した通りである。
但し、後者の場合は一対の光電変換器の温度特
性等が異なる場合は測光精度は大幅に低下すると
いう欠点をもつているが、他の点では前者よりも
優れている。例えば、S/N比が低いこと、高速
変化現象に対応できること等である。
性等が異なる場合は測光精度は大幅に低下すると
いう欠点をもつているが、他の点では前者よりも
優れている。例えば、S/N比が低いこと、高速
変化現象に対応できること等である。
そこでこの方式の欠点である特性の差を除く方
法として、2個の光電変換器に一定周波数で光量
を変調させた光を別途照射し、測定光信号とは周
波数弁別により区別する。このようにし各光電変
換器の感度を示す信号を変調光信号によつて得た
後、相対的な感度を常に同じとするように制御す
れば、高精度の測定分析結果が得られることにな
る。本発明はこの原理を利用したものである。
法として、2個の光電変換器に一定周波数で光量
を変調させた光を別途照射し、測定光信号とは周
波数弁別により区別する。このようにし各光電変
換器の感度を示す信号を変調光信号によつて得た
後、相対的な感度を常に同じとするように制御す
れば、高精度の測定分析結果が得られることにな
る。本発明はこの原理を利用したものである。
第3図は本発明の一実施例である光度計のブロ
ツク図で、第1図と同じ部分には同一符号を付し
てある。試料液4と溶媒5とを透過した光は夫々
ホトマルチプライヤ6a,6bに検知される。ま
た、これには発光ダイオード等の基準光源10よ
りの所定周波数の変調光を照射して検知させる。
このようにして2つの光を同時に検出したホトマ
ルチプライヤ6a,6bの出力信号は増幅器1
1,12によつて夫々増幅され、フイルタ回路1
3,14およびフイルタ回路15,16に供給さ
れる。
ツク図で、第1図と同じ部分には同一符号を付し
てある。試料液4と溶媒5とを透過した光は夫々
ホトマルチプライヤ6a,6bに検知される。ま
た、これには発光ダイオード等の基準光源10よ
りの所定周波数の変調光を照射して検知させる。
このようにして2つの光を同時に検出したホトマ
ルチプライヤ6a,6bの出力信号は増幅器1
1,12によつて夫々増幅され、フイルタ回路1
3,14およびフイルタ回路15,16に供給さ
れる。
フイルタ回路13は試料液4透過光の信号を通
過させ、フイルタ回路14は基準光源10よりの
変調光の信号だけを通過させる。また、フイルタ
回路15は溶媒5透過光の信号を通過させ、フイ
ルタ回路16は基準光源10よりの変調光の信号
だけを通過させる。データ処理部17はフイルタ
回路13よりの試料液信号と、フイルタ回路15
からの溶媒信号とを入力して演算し、測定値信号
を出力して表示部25に表示させる。
過させ、フイルタ回路14は基準光源10よりの
変調光の信号だけを通過させる。また、フイルタ
回路15は溶媒5透過光の信号を通過させ、フイ
ルタ回路16は基準光源10よりの変調光の信号
だけを通過させる。データ処理部17はフイルタ
回路13よりの試料液信号と、フイルタ回路15
からの溶媒信号とを入力して演算し、測定値信号
を出力して表示部25に表示させる。
一方フイルタ回路14,16の出力信号は引算
器18において引算を実行すると、ホトマルチプ
ライヤ6a,6bの感度差が出力される。この出
力は電源20に供給されてその出力電圧を制御
し、ホトマルチプライヤ6aの感度を調節する。
また、フイルタ回路16の電圧信号と直流電源2
4の電圧とは引算器19において引算されて光源
電源23に出力される。光源電源23はこの出力
によつてその出力電流を変化し、基準光源10に
供給する電流を調節してその発光量を制御する。
なお、電源21はオペレータが可変抵抗22を調
節することによつてホトマルチプライヤ6bの印
加電圧を変化させてその感度を調節し、測光上最
適の条件が得られるように制御している。
器18において引算を実行すると、ホトマルチプ
ライヤ6a,6bの感度差が出力される。この出
力は電源20に供給されてその出力電圧を制御
し、ホトマルチプライヤ6aの感度を調節する。
また、フイルタ回路16の電圧信号と直流電源2
4の電圧とは引算器19において引算されて光源
電源23に出力される。光源電源23はこの出力
によつてその出力電流を変化し、基準光源10に
供給する電流を調節してその発光量を制御する。
なお、電源21はオペレータが可変抵抗22を調
節することによつてホトマルチプライヤ6bの印
加電圧を変化させてその感度を調節し、測光上最
適の条件が得られるように制御している。
このような測定回路構成をもつている光度計の
作用を次に説明する。一定周波数1で出射光量を
変調している基準光源10の光は、ホトマルチプ
ライヤ6a,6bを一定比率で照射する。ホトマ
ルチプライヤ6a,6bの出力信号は増幅器1
1,12によつて夫々増幅された後、バンドパス
方式のフイルタ回路14,16によつて1の信号
が選択され、夫々整流平滑化されて直流信号に変
換される。この直流信号は引算器18の−および
+の入力となる。
作用を次に説明する。一定周波数1で出射光量を
変調している基準光源10の光は、ホトマルチプ
ライヤ6a,6bを一定比率で照射する。ホトマ
ルチプライヤ6a,6bの出力信号は増幅器1
1,12によつて夫々増幅された後、バンドパス
方式のフイルタ回路14,16によつて1の信号
が選択され、夫々整流平滑化されて直流信号に変
換される。この直流信号は引算器18の−および
+の入力となる。
ホトマルチプライヤ6aの感度がホトマルチプ
ライヤ6bの感度より大きい場合は、引算器18
からは一電圧が出力されてホトマル電源20の電
圧を低下させる。また、上記とは反対にホトマル
チプライヤ6bの感度が大きい場合は、引算器1
8からは+電圧がホトマル電源20に供給され、
その出力電圧を上昇させる。したがつて、ホトマ
ルチプライヤ6aの感度は自動的にホトマルチプ
ライヤ6bの感度を等しくなるように制御される
ことになる。
ライヤ6bの感度より大きい場合は、引算器18
からは一電圧が出力されてホトマル電源20の電
圧を低下させる。また、上記とは反対にホトマル
チプライヤ6bの感度が大きい場合は、引算器1
8からは+電圧がホトマル電源20に供給され、
その出力電圧を上昇させる。したがつて、ホトマ
ルチプライヤ6aの感度は自動的にホトマルチプ
ライヤ6bの感度を等しくなるように制御される
ことになる。
次に引算器19はホトマルチプライヤ6bの基
準光源10の光による信号を一に入力し、直流電
源24の一定電圧を+入力としている。これによ
つて引算器19の出力はホトマルチプライヤ6b
の感度が上ると一電圧が出力され、下ると+電圧
が出力される。この信号は光源電源23に入力
し、一電圧のときはその出力電流を減少させ、+
電圧のときはその出力電流を増して基準光源10
の光量を調節する。
準光源10の光による信号を一に入力し、直流電
源24の一定電圧を+入力としている。これによ
つて引算器19の出力はホトマルチプライヤ6b
の感度が上ると一電圧が出力され、下ると+電圧
が出力される。この信号は光源電源23に入力
し、一電圧のときはその出力電流を減少させ、+
電圧のときはその出力電流を増して基準光源10
の光量を調節する。
可変抵抗22の設定を変化させるとホトマル電
源21の出力電圧が変化し、ホトマルチプライヤ
6bの感度を単独で変化させることができる。こ
のときは基準光源10からの光量も変化し、常に
適切な基準光量をホトマルチプライヤ6a,6b
に照射し、この回路のダイナミツクレンジをオー
バすることがないように調節している。即ち、最
適測光条件が得られるように自動的に調節してい
る。
源21の出力電圧が変化し、ホトマルチプライヤ
6bの感度を単独で変化させることができる。こ
のときは基準光源10からの光量も変化し、常に
適切な基準光量をホトマルチプライヤ6a,6b
に照射し、この回路のダイナミツクレンジをオー
バすることがないように調節している。即ち、最
適測光条件が得られるように自動的に調節してい
る。
本実施例のダブルビーム光度計の測定回路は、
ホトマルチプライヤ6a,6bの感度特性と増幅
器11,12の増幅度の特性を自動的に補正して
いるので、試料液透過光と溶媒透過光に等しい増
幅度が加えられることになり、ホトマルチプライ
ヤ6a,6bの特性の差による測定誤差が補正さ
れる。したがつて、ダブルビーム分光光度計の欠
点を解消し、一度作成した検量線が温度等の測定
条件が変化しても使用することを可能とし、光度
計による測定分析精度を大幅に向上させることが
できる。
ホトマルチプライヤ6a,6bの感度特性と増幅
器11,12の増幅度の特性を自動的に補正して
いるので、試料液透過光と溶媒透過光に等しい増
幅度が加えられることになり、ホトマルチプライ
ヤ6a,6bの特性の差による測定誤差が補正さ
れる。したがつて、ダブルビーム分光光度計の欠
点を解消し、一度作成した検量線が温度等の測定
条件が変化しても使用することを可能とし、光度
計による測定分析精度を大幅に向上させることが
できる。
また、この方式の光度計を試作してその特性を
求めると従来の時分割方式に比較して次のような
効果が得られた。
求めると従来の時分割方式に比較して次のような
効果が得られた。
(1) S/N比は従来の時分割方式の約10倍とな
る。
る。
(2) 時分割方式はチヨツパモータの回転速度に機
械的な制約があつたが、この方式では高速変化
現象への応答が2桁程度改良されている。
械的な制約があつたが、この方式では高速変化
現象への応答が2桁程度改良されている。
(3) 機械的なチヨツパが不要となつて簡単安価と
なり、装置としての信頼性が向上している。
なり、装置としての信頼性が向上している。
なおこの方式は第2図に示す2波長方式にも同
様に適用できる。
様に適用できる。
本発明の光度計は、試料側と比較側の光電検知
器に基準光源からの変調光を照射させて比較し、
自動的に上記光電検知器の感度差を検出補正する
という比較的簡単な改良によつて、測定精度を大
幅に向上させるという効果が得られる。
器に基準光源からの変調光を照射させて比較し、
自動的に上記光電検知器の感度差を検出補正する
という比較的簡単な改良によつて、測定精度を大
幅に向上させるという効果が得られる。
第1図は従来のダブルビーム光度計の系統図、
第2図は従来の2波長分光光度計の系統図、第3
図は本発明の一実施例である光度計のブロツク図
である。 1…光源、4…試料液、5…溶媒、6…ホトマ
ルチプライヤ、10…基準光源、11,12…増
幅器、13,14,15,16…フイルタ回路、
17…データ処理部、18,19…引算器、2
0,21…ホトマル電源、22…可変抵抗、23
…光源電源、24…直流電源、25…表示部。
第2図は従来の2波長分光光度計の系統図、第3
図は本発明の一実施例である光度計のブロツク図
である。 1…光源、4…試料液、5…溶媒、6…ホトマ
ルチプライヤ、10…基準光源、11,12…増
幅器、13,14,15,16…フイルタ回路、
17…データ処理部、18,19…引算器、2
0,21…ホトマル電源、22…可変抵抗、23
…光源電源、24…直流電源、25…表示部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 単一光源からの光を複数個の光電変換器で受
光してその出力信号を比較するごとく構成した光
度計において、上記複数個の光電変換器に一定周
波数の変調光を同時に照射する基準光源と、上記
複数個の光電変換器の出力信号より上記基準光源
の変調成分を取り出す複数個のフイルタ回路と、
この複数個のフイルタ回路の中の一つのフイルタ
回路の出力を基準値とし、この基準値と残余のフ
イルタ回路の出力との差を求める引算器と、この
引算器の出力が一定値になるように上記複数個の
光電変換器のそれぞれの相対的な感度を補正する
補正演算部と、上記一つのフイルタ回路の出力す
る上記基準値を所定の直流電圧と比較し、その差
電圧によつて上記基準光源の出力電流を変化させ
る基準光源調節部とを備えていることを特徴とす
る光度計。 2 上記一つのフイルタ回路及び上記残余のフイ
ルタ回路が、それぞれ、溶媒側及び試料液側のフ
イルタ回路である特許請求の範囲第1項記載の光
度計。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56203249A JPS58103625A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 光度計 |
| US06/448,271 US4537510A (en) | 1981-12-15 | 1982-12-09 | Output control device for light detectors for photometers |
| EP82111649A EP0083761B1 (en) | 1981-12-15 | 1982-12-15 | Output control device for light detectors for photometers |
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