JPH0585020B2 - - Google Patents

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I₀およびＩとす
れば、log₁₀（I₀／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、log₁₀（I₀／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つて、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
つて吸光度は、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−ベールの法則を使つた吸光
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つてし
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。

したがつて、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つた。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。しかし、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
に中空ガラスフア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アイバーの内面で
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ア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
行つているが、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、中空ガラスフアイバーの内部に気
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、1B27
（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Twin
Prism 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
したカツト面を有し、このカツト面から被測定物
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〕

この発明の原理 以下、この発明の原理を図面にしたがつて説明
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から入出力
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てある。直角
プリズム５の直角部分を有する頂点には、カツト
面９が形成してある。

カツト面９は、直角プリズム５の斜面８と平行
な面であり、鏡面仕上加工してある。このカツト
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てあ
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l₁だけ位置がズレ
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
つたガラス容器で作られたセル２６（第２図）が
配置してある。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てある。

計測装置 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２０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つ
て配置してある。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つて正確な位置、すなわち、
距離l₁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。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１０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２５で受け止め電気
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。

測定法 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。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l₂の位置に
射出光線ｂを出す。射出光線ｂ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
１０に向けて射出光線ｄとなる。

直角プリズム１０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l₂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１
０、直角プリズム５、直角プリズム１０、直角プ
リズム１と往復を繰り返して、最後にカツト面９
から射出光線ｚ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２
６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つた。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つた
がこれに限定されるものではない。雲、霧、排
煙、NO_xなどの気体、ガラス、プラスチツクな
どの固体にも適用できる。

〔発明の効果〕

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つた。

【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，
７，１１，１２…直角面、４，８，１３…斜面。

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
   行に形成したカツト面を有し、このカツト面から
   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。