JPH04361154A - 光音響分光分析方法及び装置 - Google Patents
光音響分光分析方法及び装置Info
- Publication number
- JPH04361154A JPH04361154A JP3136464A JP13646491A JPH04361154A JP H04361154 A JPH04361154 A JP H04361154A JP 3136464 A JP3136464 A JP 3136464A JP 13646491 A JP13646491 A JP 13646491A JP H04361154 A JPH04361154 A JP H04361154A
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- Japan
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- liquid
- photoacoustic
- concentration
- liquid property
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体中の微量試料濃度
を分析する方法及び装置に係り、特に液性状の値が変化
する液体中の微量試料濃度を分析するのに好適な光音響
分光分析方法及び装置に関する。
を分析する方法及び装置に係り、特に液性状の値が変化
する液体中の微量試料濃度を分析するのに好適な光音響
分光分析方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液体中の試料濃度の光音響分光分
析方法及び装置においては、アナリティカル ケミス
トリ−，５８巻，１１号，９月，１９８６，２２７５〜
２２７８頁（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔ
ｒｙ，Ｖｏｌ．５８，Ｓｅｐｔ．１９８６，ｐｐ２２７
５〜２２７８）に記載されているように、光音響分光分
析を高感度にする技術については検討しているが、測定
しようとする液体の液性状の値が変化する場合について
は記載がない。一般に光音響分光分析方法は、試料をセ
ル内に密閉しておき、適当な周波数で強さが変調されて
いる単色光を照射する。試料による吸収の結果、試料の
周期的な熱膨張が生じ、それが音波となって伝播する。 それをセルに接触して置かれている高感度の音響検出器
で検出し試料濃度を分析する方法である。
析方法及び装置においては、アナリティカル ケミス
トリ−，５８巻，１１号，９月，１９８６，２２７５〜
２２７８頁（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔ
ｒｙ，Ｖｏｌ．５８，Ｓｅｐｔ．１９８６，ｐｐ２２７
５〜２２７８）に記載されているように、光音響分光分
析を高感度にする技術については検討しているが、測定
しようとする液体の液性状の値が変化する場合について
は記載がない。一般に光音響分光分析方法は、試料をセ
ル内に密閉しておき、適当な周波数で強さが変調されて
いる単色光を照射する。試料による吸収の結果、試料の
周期的な熱膨張が生じ、それが音波となって伝播する。 それをセルに接触して置かれている高感度の音響検出器
で検出し試料濃度を分析する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の液体中の成分濃
度の光音響分光分析方法及び装置にあっては、光音響分
光分析を高感度にする技術については検討しているが、
測定しようとする液体の液性状の値の変化に伴う光音響
信号の変化を補正する点についての考慮がなされておら
ず、液性状の値が変化する系の試料濃度の光音響分光分
析は困難という問題があった。
度の光音響分光分析方法及び装置にあっては、光音響分
光分析を高感度にする技術については検討しているが、
測定しようとする液体の液性状の値の変化に伴う光音響
信号の変化を補正する点についての考慮がなされておら
ず、液性状の値が変化する系の試料濃度の光音響分光分
析は困難という問題があった。
【０００４】本発明の目的は、測定しようとする液体の
液性状の値の変化に伴う光音響信号の変化を補正し、微
量な試料濃度を分析する光音響分光分析方法及び装置を
提供することにある。
液性状の値の変化に伴う光音響信号の変化を補正し、微
量な試料濃度を分析する光音響分光分析方法及び装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る光音響分光分析方法は、液体中の試料
濃度を光音響信号により測定する光音響分光分析方法に
おいて、光音響信号を変化させる液体の定圧比熱、等温
膨張係数及び音速の液性状の値のうち少なくとも一つを
測定し、それぞれの液性状の値を用いて光音響信号を補
正する構成とする。
め、本発明に係る光音響分光分析方法は、液体中の試料
濃度を光音響信号により測定する光音響分光分析方法に
おいて、光音響信号を変化させる液体の定圧比熱、等温
膨張係数及び音速の液性状の値のうち少なくとも一つを
測定し、それぞれの液性状の値を用いて光音響信号を補
正する構成とする。
【０００６】そして光音響信号は、液体中に共存物質が
ありかつそれぞれの液性状の値が共存物質の濃度により
変化する場合、その濃度を測定するとともに濃度に対応
したそれぞれの液性状の値を用いて補正される構成であ
る。
ありかつそれぞれの液性状の値が共存物質の濃度により
変化する場合、その濃度を測定するとともに濃度に対応
したそれぞれの液性状の値を用いて補正される構成であ
る。
【０００７】また光音響信号は、それぞれの液性状が液
体の温度により変化する場合、その温度を測定するとと
もに温度で測定したそれぞれの液性状の値を用いて補正
される構成でもよい。
体の温度により変化する場合、その温度を測定するとと
もに温度で測定したそれぞれの液性状の値を用いて補正
される構成でもよい。
【０００８】さらに光音響分光分析装置にあっては、液
体中の試料濃度を光音響信号により測定する光音響分光
分析装置において、試料液体の定圧比熱、等温膨張係数
及び音速の液性状の値のうち少なくとも一つを測定する
液性状モニタと、光音響信号を測定する光音響分析器と
、それぞれの液性状の値と光音響信号とを入力し変化し
たそれぞれの液性状の値を用いて光音響信号を補正する
演算処理装置とよりなる構成とする。
体中の試料濃度を光音響信号により測定する光音響分光
分析装置において、試料液体の定圧比熱、等温膨張係数
及び音速の液性状の値のうち少なくとも一つを測定する
液性状モニタと、光音響信号を測定する光音響分析器と
、それぞれの液性状の値と光音響信号とを入力し変化し
たそれぞれの液性状の値を用いて光音響信号を補正する
演算処理装置とよりなる構成とする。
【０００９】そして液性状モニタは、共存物質の濃度を
測定するモニタである構成とする。
測定するモニタである構成とする。
【００１０】また液性状モニタは、液体の温度を測定す
るモニタである構成でもよい。
るモニタである構成でもよい。
【００１１】
【作用】本発明の光音響分光分析方法及び装置によれば
、測定する液体はセルに密閉されて液性状モニタに送ら
れ、光音響信号の補正に必要な定圧比熱、等温膨張係数
、及び音速の液性状の値のうち少なくとも一つが測定さ
れ、測定値は演算処理装置に送られる。一方、光音響信
号は光音響分析器で測定され演算処理装置に送られる。 演算処理装置は変化した液性状の測定値を用いて光音響
信号を補正し下記により試料濃度を演算する。液中にお
いて発生する光音響信号強度＜Ｐ＞（Ｎ／ｍ２）は、励
起光出力をＥ（Ｗ）とすると、 ＜Ｐ＞＝ｋ（βＶ２／Ｃｐ）ＥεＣ
（１）（１）式で表
される。ここで、ｋは定数、βは等温膨張係数（１／Ｋ
）、Ｃｐは定圧比熱（Ｊ／（Ｋｇ・Ｋ））、Ｖは音速（
ｍ／ｓ）、εは試料のモル吸光係数（ｍ２／ｍｏｌ）、
Ｃは試料濃度（ｍｏｌ／Ｌ）である。（１）式において
光音響信号強度が試料濃度に比例しており、光音響分光
分析による成分濃度の測定が可能なことを示している。 したがって、検量線を作成することによりｋを求めると
、試料濃度が下記の（２）式で求められる。
、測定する液体はセルに密閉されて液性状モニタに送ら
れ、光音響信号の補正に必要な定圧比熱、等温膨張係数
、及び音速の液性状の値のうち少なくとも一つが測定さ
れ、測定値は演算処理装置に送られる。一方、光音響信
号は光音響分析器で測定され演算処理装置に送られる。 演算処理装置は変化した液性状の測定値を用いて光音響
信号を補正し下記により試料濃度を演算する。液中にお
いて発生する光音響信号強度＜Ｐ＞（Ｎ／ｍ２）は、励
起光出力をＥ（Ｗ）とすると、 ＜Ｐ＞＝ｋ（βＶ２／Ｃｐ）ＥεＣ
（１）（１）式で表
される。ここで、ｋは定数、βは等温膨張係数（１／Ｋ
）、Ｃｐは定圧比熱（Ｊ／（Ｋｇ・Ｋ））、Ｖは音速（
ｍ／ｓ）、εは試料のモル吸光係数（ｍ２／ｍｏｌ）、
Ｃは試料濃度（ｍｏｌ／Ｌ）である。（１）式において
光音響信号強度が試料濃度に比例しており、光音響分光
分析による成分濃度の測定が可能なことを示している。 したがって、検量線を作成することによりｋを求めると
、試料濃度が下記の（２）式で求められる。
【００１２】
Ｃ＝＜Ｐ＞／｛ｋ（βＶ２／Ｃｐ）Ｅε｝
（２）しかしながら、
液性状の値を表しているβ，Ｖ，Ｃｐが変化することに
よって、光音響信号が変化し、試料濃度の測定値に影響
を与える。また、これらの液性状を示す値は、液体中の
共存物質の濃度や液体の温度によって変化する。たとえ
ば、Ｃｐは共存物質の濃度に依存し、また、βは液体温
度に依存する。したがって、液体中の共存物質の濃度や
液温の変化によって光音響信号が変化することになる。 そこで、これらの値を直接測定するか、あるいは共存物
質の濃度や液温を測定して液性状を示す値を求め、（２
）式に代入し光音響信号強度を補正することにより、正
確な成分濃度が求められる。
（２）しかしながら、
液性状の値を表しているβ，Ｖ，Ｃｐが変化することに
よって、光音響信号が変化し、試料濃度の測定値に影響
を与える。また、これらの液性状を示す値は、液体中の
共存物質の濃度や液体の温度によって変化する。たとえ
ば、Ｃｐは共存物質の濃度に依存し、また、βは液体温
度に依存する。したがって、液体中の共存物質の濃度や
液温の変化によって光音響信号が変化することになる。 そこで、これらの値を直接測定するか、あるいは共存物
質の濃度や液温を測定して液性状を示す値を求め、（２
）式に代入し光音響信号強度を補正することにより、正
確な成分濃度が求められる。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例を図１を参照しながら説明
する。
する。
【００１４】図１に示すように、測定する液体はセル５
に密閉されてまず液性状モニタ１に送られる。この液性
状モニタ１では、光音響信号を補正するに必要な定圧比
熱Ｃｐ、等温膨張係数β、及び音速Ｖの液性状の値のう
ち１つ以上の値を直接測定するか、あるいはそれらの値
を求めるため共存物質の濃度や液体温度を測定する。共
存物質の濃度を測定する場合に、吸光光度法や蛍光分析
法などの測定法によりインラインで迅速に測定すること
が可能であり、また、液温についても熱電対などにより
インラインで測定可能である。この液性状モニタ１で測
定した値は液性状信号として演算処理装置３に送られる
。
に密閉されてまず液性状モニタ１に送られる。この液性
状モニタ１では、光音響信号を補正するに必要な定圧比
熱Ｃｐ、等温膨張係数β、及び音速Ｖの液性状の値のう
ち１つ以上の値を直接測定するか、あるいはそれらの値
を求めるため共存物質の濃度や液体温度を測定する。共
存物質の濃度を測定する場合に、吸光光度法や蛍光分析
法などの測定法によりインラインで迅速に測定すること
が可能であり、また、液温についても熱電対などにより
インラインで測定可能である。この液性状モニタ１で測
定した値は液性状信号として演算処理装置３に送られる
。
【００１５】一方、演算処理装置３に入力される測定対
象の試料濃度の光音響信号は光音響分析器２により測定
する。この光音響分析器２の装置構成の一例を図２に示
す。この図２では光源にパルスＹＡＧレ−ザ４を用いて
おり、レ−ザ光の波長を測定試料の吸収波長に合わせる
ため、波長変調用の色素レ−ザやラマンシフタを組み合
わせている。このパルスＹＡＧレ−ザ４からの光を液体
が入ったセル５に照射し、セル５内に設置された音響検
出器により測定された信号をプリアンプ６で増幅し、ボ
ックスカ−積分器８で検出する。励起光モニタ７はレ−
ザ光の出力変動を補正するために用いる。以上のように
して得られた光音響信号を図１に示す演算処理装置３に
送り、前記（２）式にそれらの測定値を代入して、試料
濃度を求める。
象の試料濃度の光音響信号は光音響分析器２により測定
する。この光音響分析器２の装置構成の一例を図２に示
す。この図２では光源にパルスＹＡＧレ−ザ４を用いて
おり、レ−ザ光の波長を測定試料の吸収波長に合わせる
ため、波長変調用の色素レ−ザやラマンシフタを組み合
わせている。このパルスＹＡＧレ−ザ４からの光を液体
が入ったセル５に照射し、セル５内に設置された音響検
出器により測定された信号をプリアンプ６で増幅し、ボ
ックスカ−積分器８で検出する。励起光モニタ７はレ−
ザ光の出力変動を補正するために用いる。以上のように
して得られた光音響信号を図１に示す演算処理装置３に
送り、前記（２）式にそれらの測定値を代入して、試料
濃度を求める。
【００１６】ここで、本実施例による測定の一例につい
て説明する。この測定では、硝酸溶液中のＮｐの５価イ
オンの光音響信号を測定した。測定波長はＮｐの５価イ
オン（Ｎｐイオン）の吸収ピ−クである６１７．０ｎｍ
とし、共存物質としてＵイオンを添加した。この測定波
長におけるＵイオンの吸収はほとんどないため、Ｕイオ
ンが共存しても光の吸収量は増加せず、Ｕイオンに基づ
く光音響信号は発生しない。Ｕイオンが共存する場合と
しない場合のＮｐイオンの光音響信号の濃度依存性を図
３に示す。この図３から、Ｕイオンが共存すると光音響
信号強度が大きくなっていることがわかる。これは、図
４に示すように定圧比熱がＵイオン濃度が増加するのに
伴い減少しているため、（１）式により光音響信号強度
が大きくなるものである。そこで、液性状モニタとして
、Ｕイオン濃度を吸光光度法または蛍光分析法により測
定し、その結果から図４を用いて定圧比熱を求め、光音
響信号を補正した結果を図５に示す。この図５は、Ｎｐ
イオン濃度を一定とし、得られた光音響信号のＵイオン
濃度依存性を測定した結果である。この図５から、定圧
比熱の変化の補正をしない場合はＵイオンの増加に伴い
光音響信号強度が大きくなっているのに対し、補正した
場合は光音響信号強度がほぼ一定であり、この補正が有
効であることがわかる。図６には定圧比熱の硝酸濃度依
存性を示しており、この図６から、硝酸濃度が変化する
場合は液性状モニタとして硝酸濃度をモニタする必要が
あることがわかる。
て説明する。この測定では、硝酸溶液中のＮｐの５価イ
オンの光音響信号を測定した。測定波長はＮｐの５価イ
オン（Ｎｐイオン）の吸収ピ−クである６１７．０ｎｍ
とし、共存物質としてＵイオンを添加した。この測定波
長におけるＵイオンの吸収はほとんどないため、Ｕイオ
ンが共存しても光の吸収量は増加せず、Ｕイオンに基づ
く光音響信号は発生しない。Ｕイオンが共存する場合と
しない場合のＮｐイオンの光音響信号の濃度依存性を図
３に示す。この図３から、Ｕイオンが共存すると光音響
信号強度が大きくなっていることがわかる。これは、図
４に示すように定圧比熱がＵイオン濃度が増加するのに
伴い減少しているため、（１）式により光音響信号強度
が大きくなるものである。そこで、液性状モニタとして
、Ｕイオン濃度を吸光光度法または蛍光分析法により測
定し、その結果から図４を用いて定圧比熱を求め、光音
響信号を補正した結果を図５に示す。この図５は、Ｎｐ
イオン濃度を一定とし、得られた光音響信号のＵイオン
濃度依存性を測定した結果である。この図５から、定圧
比熱の変化の補正をしない場合はＵイオンの増加に伴い
光音響信号強度が大きくなっているのに対し、補正した
場合は光音響信号強度がほぼ一定であり、この補正が有
効であることがわかる。図６には定圧比熱の硝酸濃度依
存性を示しており、この図６から、硝酸濃度が変化する
場合は液性状モニタとして硝酸濃度をモニタする必要が
あることがわかる。
【００１７】以上のように、本実施例によれば、液性状
の値が変化することによる光音響信号の変化を、変化し
た液性状の値を用いて補正し試料濃度を求めることがで
きるという特徴がある。
の値が変化することによる光音響信号の変化を、変化し
た液性状の値を用いて補正し試料濃度を求めることがで
きるという特徴がある。
【００１８】
【発明の効果】本発明の光音響分光分析方法によれば、
測定しようとする液体の液性状の値の変化に伴う光音響
信号の変化を補正し、微量な試料を分析できるという効
果がある。
測定しようとする液体の液性状の値の変化に伴う光音響
信号の変化を補正し、微量な試料を分析できるという効
果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１の光音響分析器の一例を示す図である。
【図３】Ｎｐイオンの光音響信号強度の濃度依存性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】定圧比熱のＵイオン濃度依存性を示すグラフで
ある。
ある。
【図５】Ｎｐイオン一定における光音響信号強度のＵイ
オン濃度依存性を示すグラフである。
オン濃度依存性を示すグラフである。
【図６】定圧比熱の硝酸濃度依存性を示すグラフである
。
。
１ 液性状モニタ
２ 光音響分析器
３ 演算処理装置
４ パルスＹＡＧレ−ザ５ セル６ プリアンプ
７ 励起光モニタ８ ボックスカ−積分器
７ 励起光モニタ８ ボックスカ−積分器
Claims (6)
- 【請求項１】 液体中の試料濃度を光音響信号により
測定する光音響分光分析方法において、前記光音響信号
を変化させる前記液体の定圧比熱、等温膨張係数及び音
速の液性状の値のうち少なくとも一つを測定し、それぞ
れの液性状の値を用いて前記光音響信号を補正すること
を特徴とする光音響分光分析方法。 - 【請求項２】 光音響信号は、液体中に共存物質があ
りかつそれぞれの液性状の値が該共存物質の濃度により
変化する場合、その濃度を測定するとともに該濃度に対
応したそれぞれの液性状の値を用いて補正されることを
特徴とする請求項１記載の光音響分光分析方法。 - 【請求項３】 光音響信号は、それぞれの液性状が液
体の温度により変化する場合、その温度を測定するとと
もに該温度で測定したそれぞれの液性状の値を用いて補
正されることを特徴とする請求項１記載の光音響分光分
析方法。 - 【請求項４】 液体中の試料濃度を光音響信号により
測定する光音響分光分析装置において、前記試料液体の
定圧比熱、等温膨張係数及び音速の液性状の値のうち少
なくとも一つを測定する液性状モニタと、前記光音響信
号を測定する光音響分析器と、それぞれの液性状の値と
前記光音響信号とを入力し変化したそれぞれの液性状の
値を用いて該光音響信号を補正する演算処理装置とより
なることを特徴とする光音響分光分析装置。 - 【請求項５】 液性状モニタは、共存物質の濃度を測
定するモニタであることを特徴とする請求項４記載の光
音響分光分析装置。 - 【請求項６】 液性状モニタは、液体の温度を測定す
るモニタであることを特徴とする請求項４記載の光音響
分光分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136464A JPH04361154A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 光音響分光分析方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136464A JPH04361154A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 光音響分光分析方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04361154A true JPH04361154A (ja) | 1992-12-14 |
Family
ID=15175724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3136464A Pending JPH04361154A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 光音響分光分析方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04361154A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011052061A1 (ja) * | 2009-10-29 | 2011-05-05 | キヤノン株式会社 | 光音響装置 |
-
1991
- 1991-06-07 JP JP3136464A patent/JPH04361154A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011052061A1 (ja) * | 2009-10-29 | 2011-05-05 | キヤノン株式会社 | 光音響装置 |
| CN102596049A (zh) * | 2009-10-29 | 2012-07-18 | 佳能株式会社 | 光声装置 |
| JPWO2011052061A1 (ja) * | 2009-10-29 | 2013-03-14 | キヤノン株式会社 | 光音響装置 |
| US9226662B2 (en) | 2009-10-29 | 2016-01-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoacoustic apparatus |
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