JPH08136445A - 液体の吸光度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】１台の装置で散乱光量、透過光量、吸収光量を
同時に感度よく測定できる液体の吸光度測定装置を提供
する。 【構成】被検液体１０が入れられた透明容器１を収容す
る遮光容器２と、遮光容器２を中心に、光源３と、光源
３からの光が直進する方向に配置される第１の光電変換
器６と、光源３からの光が直進する方向とは直交する方
向に配置される第２の光電変換器８とを有し、光源３か
ら透明容器１に至る光路上、透明容器１から第１の光電
変換器６に至る光路上、および透明容器１から第２の光
電変換器８に至る光路上の遮光容器２の各々の壁にアパ
ーチャー１１、１２、１３がが設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液体の着色度
や、液体に浮遊する物質の量を分析したり、また分光分
析や光度滴定などにも応用可能な液体の吸光度測定装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体の光透過率は、液体を角形セルに入
れ、セルの表面に平行光を入射させ、その裏面から出射
する光量を測定し、算出している。これにより測定され
る透過光量は、液体の着色などによる光吸収での損失
と、液体に浮遊する不溶解物などで乱反射する損失の両
方をパラメータに持つものである。

【０００３】液体の特性をより正確に分析するために
は、吸収による光損失と散乱による光損失とが別個の値
として計測されることが好ましい。そのため従来は、液
体を角形セルに入れ、セルの表面に平行光を入射させ、
セルの側面から出射する光量を測定し、散乱光量を算出
していた。この散乱光量と、前記の透過光量とから吸収
光量が算出されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、散乱光量、透過
光量、吸収光量を１台の装置で同時に測定でき、しかも
感度のよい装置は存在しなかった。

【０００５】しかも従来の測定用セルは角形のものが使
われており、角形セル内で粉体試料などの溶けにくいも
のを溶解させることは困難であった。また角形セルに入
れてある溶液は、他の溶液測定、例えば粘度測定などが
そのままではできないという欠点があった。

【０００６】本発明はこのような従来の技術の問題点を
解消するためになされたもので、１台の装置で散乱光
量、透過光量、吸収光量を同時に感度よく測定でき、し
かも被検液体をセルに入れたまま他の溶液測定に移行で
きる液体の吸光度測定装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の液体の吸光度測定装置を、実施例
に対応する図１、図２、図３により説明する。

【０００８】本発明を適用する第１の態様の液体の吸光
度測定装置は、図１、図２に示すとおり、被検液体１０
が入れられた透明容器１を収容する遮光容器２と、遮光
容器２を中心に、光源３と、光源３からの光が直進する
方向に配置される第１の光電変換器６と、光源３からの
光が直進する方向とは直交する方向に配置される第２の
光電変換器８とを有し、光源３から透明容器１に至る光
路上、透明容器１から第１の光電変換器６に至る光路
上、および透明容器１から第２の光電変換器８に至る光
路上の遮光容器２の各々の壁にアパーチャー１１、１
２、１３が設けられている。

【０００９】同じく本発明を適用する第２の態様の液体
の吸光度測定装置は、図３に示すとおり、第１の光電変
換器６から出力される光量から透過光量を算出するため
の手段１６、１８、第２の光電変換器８から出力される
光量から乱反射光量を算出するための手段１７、１９、
２０、および透過光量と乱反射光量とから光吸収量を算
出する手段２１が付加されている。

【００１０】本発明の液体の吸光度測定装置は、透明容
器１が円筒形であり、アパーチャー１１、１２、１３の
開口径ｄが透明容器の円筒内径Ｄの１／６以下であるこ
とが好ましい。

【００１１】

【作用】光源３からの光がアパーチャー１１を通って透
明容器１を通過し、被検液体１０にあたる。被検液体１
０では、その光のある成分は未溶解物などにあたって乱
反射したり、ある成分は透過し、ある成分は溶液の着色
により吸収される。透過した光は直進して透明容器１を
通過しアパーチャー１２を通って第１の光電変換器６に
より光電変換される。乱反射した光は、一部の成分が透
明容器１を通過しアパーチャー１３を通って第２の光電
変換器８により光電変換される。

【００１２】第１の光電変換器６からの出力で、算出手
段１６、１８により透過光量が算出される。第２の光電
変換器８からの出力で、算出手段１７、１９、２０によ
り乱反射光量が算出される。その透過光量と乱反射光量
とから算出手段２１により光吸収量が算出される。

【００１３】透明容器１が円筒形であると取扱上の種々
の利点があり、さらにアパーチャー１１、１２、１３の
開口径ｄが透明容器１の円筒内径Ｄの１／６以下である
と、円筒の曲面により通過する光が１次元方向にのみ屈
折することによる不都合、例えば透過光が第１の光電変
換器６上に丁度よく焦点を結ばなかったり、乱反射光が
第２の光電変換器８上に焦点を結ばなかったりすること
による不都合を防止できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の液体の吸光度測定装置の実施
例を図面により詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明を適用する吸光度測定装置の
一実施例の構成を示す斜視図、図２は同じ実施例の平面
図である。

【００１６】これらの図に示すとおり、装置は透明容器
１を収容する遮光容器２を中心に、一方にレンズ４を介
して光源であるハロゲンランプ３、その１８０度反対側
にレンズ５を介して光電変換器であるフォトダイオード
６、９０度交差方向にレンズ７を介して光電変換器であ
るフォトダイオード８が配置される。透明容器１は内径
Ｄの有底な円筒形状になっており、円筒部は研磨された
石英ガラスである。遮光容器２は、全体が黒色に塗装さ
れた円筒である。透明容器１の外径は遮光容器２の内径
とごく接近するようになっている。遮光容器２の壁に
は、ハロゲンランプ３からレンズ４により透明容器１に
至る光路上にアパーチャー１１、透明容器１からレンズ
５によりフォトダイオード６に至る光路上にアパーチャ
ー１２、および透明容器１からレンズ７によりフォトダ
イオード８に至る光路上にアパーチャー１３が設けられ
ている。これらのにアパーチャー１１、１２、１３の内
径ｄは、ともに透明容器１の円筒内径Ｄの１／６になっ
ている。上記の実施例の装置には、図３に示す光量演算
回路が装備されている。

【００１７】回路は以下のとおりである。フォトダイオ
ード６にアナログ増幅器１６を介してアナログ−デジタ
ル変換器１８が接続される。フォトダイオード８にアナ
ログ増幅器１７を介してアナログ−デジタル変換器１９
が接続される。アナログ−デジタル変換器１８のデジタ
ル出力端はデジタル減算器２１に接続され、アナログ−
デジタル変換器１９のデジタル出力端は（２Ｄ／ｄ）2
倍演算器２０を介してデジタル減算器２１に接続されて
いる。

【００１８】上記図１、図２、図３に示した吸光度測定
装置は以下のように動作する。

【００１９】まず透明容器１に検査すべき液体１０を入
れ、それを遮光容器２の定位置に収容しておく。ハロゲ
ンランプ３を点灯させると、その光がレンズ４で平行光
にされ、アパーチャー１１を通って透明容器１の壁を通
過し、被検液体１０に入射する。被検液体１０ではその
光の一部が平行光のまま透過する。透過光は、透明容器
１の壁を通過し、アパーチャー１２を通ってレンズ５で
集光され、フォトダイオード６により検知される。また
被検液体１０に入射した光の一部は乱反射して、３６０
度立体方向に散乱するが、その一部が透明容器１の壁を
通過し、アパーチャー１３を通ってレンズ７で集光さ
れ、フォトダイオード８で検知される。

【００２０】フォトダイオード６で検知された透過光量
はアナログ増幅器１６で増幅されてからアナログ−デジ
タル変換器１８によりデジタル量に変換され、デジタル
減算器２１に入力する。その一方で、外部に出力され、
例えば記録計やＣＲＴ表示に供給され透過光量のデータ
として利用できる。フォトダイオード８で検知された乱
反射光量はアナログ増幅器１６で増幅されてからアナロ
グ−デジタル変換器１９によりデジタル量に変換され、
演算器２０により（２Ｄ／ｄ）2倍され、デジタル減算
器２１に入力する。

【００２１】ここでフォトダイオード８から出力される
乱反射光量を（２Ｄ／ｄ）2倍する理由は、デジタル減
算器２１に入力する透過光量と乱反射光量との単位面積
当たりの光量を整合させるためである。すなわち前者は
平行光であるから、アパーチャー１１から直進して液体
１０を透過してくる全光量がアパーチャー１２を通りフ
ォトダイオード６で検知される。これに対し、後者は液
体１０内で乱反射し、３６０度立体方向に散乱したなか
のアパーチャー１３を通った分だけがフォトダイオード
８で検知される。前記のように透明容器１の外径（内径
Ｄにほぼ等しい）は遮光容器２の内径とほぼ等しくなっ
ているから、アパーチャー１３（開口径ｄ）の開口面積
がπ（ｄ／２）2であるのに対して、乱反射の中心から
アパーチャー１３までの距離における３６０度立体方向
に拡がる面積は４π（Ｄ／２）2である。したがって実
際の乱反射光量は、フォトダイオード８の出力光量の４
π（Ｄ／２）2／π（ｄ／２）2＝（２Ｄ／ｄ）2倍であ
る。

【００２２】デジタル減算器２１に入力した透過光量と
乱反射光量は減算されて吸収光量が算出される。

【００２３】この実施例の吸光度測定装置を使用して透
過光量、乱反射光量、吸収光量を測定した実験例を以下
に記載する。

【００２４】濃度２％のヒドロキシルプロピルメチルセ
ルロース水溶液（３ｃＰ）を、各種内径の円筒の透明容
器１およびその円筒内径に相当する光路長を有する角型
の透明容器に入れ、光源３から波長２８０ｎｍの近紫外
光を各種アパーチャーで照射し、フォトダイオード６で
検出される吸光度を測定した。結果を表１に示す。実験
例１〜実験例３および実験例６〜実験例８は、アパーチ
ャー１１、アパーチャー１３の開口径ｄと円筒の透明容
器開１の内径Ｄとの比ｄ／Ｄが１／６以下で本発明を適
用するであり、比較例４・比較例５および比較例９・比
較例１０は、アパーチャー１１、アパーチャー１３の開
口径ｄと円筒の透明容器開１の内径Ｄとの比ｄ／Ｄが１
／６以上であり、本発明を適用外の例である。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１からわかるように実験例１〜実験例３
および実験例６〜実験例８では、フォトダイオード６で
検出される吸光度は、透明容器が円筒の場合でも、角型
の場合でもほぼ同等の値になり、透明容器が円筒形状で
あることによる不利はないが、比較例４・比較例５およ
び比較例９・比較例１０では、フォトダイオード６で検
出される吸光度は、透明容器が円筒の場合と、角型の場
合では異なり、透明容器が円筒形状であるため、円筒壁
面の曲線の影響により測定値が不正確になることがわか
る。したがってアパーチャー１１、１３の開口径ｄは透
明容器開１の内径Ｄの１／６以下にする必要がある。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明を適
用する液体の吸光度測定装置は、１台の装置で散乱光
量、透過光量、吸収光量を同時に感度よく測定できる。
しかも被検液体を入れる透明容器の液体セルは円筒形状
のものを使用できるから、被検液体その容器のまま他の
溶液測定に移行できるという便利なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する吸光度測定装置の一実施例の
構成を示す斜視図である。

【図２】上記実施例装置の平面図である。

【図３】上記実施例装置に付加されるの光量演算回路で
ある。

【符号の説明】

１は透明容器、２は遮光容器、３はハロゲンランプ、４
・５・７はレンズ、６・８はフォトダイオード、１０は
被検液体、１１・１２・１３はアパーチャー、１６・１
７はアナログ増幅器、１８・１９はアナログ−デジタル
変換器、２０は（２Ｄ／ｄ）2倍演算器、２１はデジタ
ル減算器である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検液体が入れられた透明容器を収容
   する遮光容器と、その遮光容器を中心に、光源と、光源
   からの光が直進する方向に配置される第１の光電変換器
   と、光源からの光が直進する方向とは直交する方向に配
   置される第２の光電変換器とを有し、光源から該透明容
   器に至る光路上、該透明容器から第１の光電変換器に至
   る光路上、および該透明容器から第２の光電変換器に至
   る光路上の該遮光容器の各々の壁にアパーチャーが設け
   られていることを特徴とする液体の吸光度測定装置。
2. 【請求項２】 第１の光電変換器から出力される光量
   から透過光量を算出するための手段、第２の光電変換器
   から出力される光量から乱反射光量を算出するための手
   段、および該透過光量と乱反射光量とから光吸収量を算
   出する手段が付加されていることを特徴とする請求項１
   に記載の液体の吸光度測定装置。
3. 【請求項３】 前記透明容器が円筒形であり、前記ア
   パーチャーの開口径が透明容器の円筒内径の１／６以下
   であることを特徴とする請求項１に記載の液体の吸光度
   測定装置。
4. 【請求項４】 前記遮光容器の少なくとも透明容器に
   向かい合う内面が黒色であることを特徴とする請求項１
   に記載の液体の吸光度測定装置。