JPH0815147A - 流通試料用光学的検出器 - Google Patents

流通試料用光学的検出器

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JPH0815147A
JPH0815147A JP6148976A JP14897694A JPH0815147A JP H0815147 A JPH0815147 A JP H0815147A JP 6148976 A JP6148976 A JP 6148976A JP 14897694 A JP14897694 A JP 14897694A JP H0815147 A JPH0815147 A JP H0815147A
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太郎 野上
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宜昭 山田
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    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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Abstract

(57)【要約】 【目的】フローインジェクション分析装置において、光
源の輝度的・位置的変動,温度変化等による光軸の微妙
な変動,流れる液体の密度変動などを含むあらゆる種類
の変動要因を効果的にまた微妙な光学調製を行わずに補
正することにより安定した分析を可能にすること。 【構成】拡散する単色光を集光するための集光手段,集
光手段により収斂光となった光束の収斂途上に通過する
ように配置されたフローセル,試料側光を受光する試料
側検知器より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フローインジェクショ
ンにより液体試料の分析を行う分析手段の光学系の構成
に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のフローインジェクション方
式の測定装置で採用されていた光学系の基本概念図であ
る。
【0003】重水素ランプ3から発せられた光は各光学
素子を介した後、凹面回折格子17により分散されて、
一つの波長の光は一部出射スリット19に向かい、一部
はビームスプリッタ18により方向を変えられて、対照
側出射スリット22に向かう。
【0004】試料側出射スリットを通過した光は、フロ
ーセル20を通過し、試料側検知器21に入る。対照側
スリットを通過した光は、対照側検知器23に入る。こ
の時、上記一つの波長の光は、出射スリット19、及び
対照側出射スリット22を焦点として、以降、両検出器
に至るまで拡散する。
【0005】この技術は、ビームスプリッタ18以降の
光学系が試料側と対照側で同一条件となることを前提と
して、両者の差を比較し、試料成分を検出するものであ
る。また、フローセル20の形状について、図2の従来
技術を更に発展させたものとして、出射スリット19を
通過した後、拡散する光束の軌跡に沿うようにして、フ
ローセル20の試料流通路を形成するものがあった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上列記した従来技術
はフローインジェクションの一般的な光学系方式である
が、以下のような欠点を有している。
【0007】先ず、図2に示す光学的検出器は、ビーム
スプリッタ以降の光学系が試料側と参照側で同一条件と
なるよう調整されていれば、対照側信号による変動補正
効果は大きい。
【0008】しかし、出射スリット直後に試料セルが配
置されており、スリット通過時に光束断面積がほぼ最小
となった後、発散しつつフローセルを光が通過するた
め、光源の変動や温度変化による光軸にずれにより、フ
ローセルの内壁、或いは出射スリットに光束の一部又は
全部が反射または吸収されてしまい、試料側検出器と参
照側検出器との間で、不一致を生じやすい。
【0009】また、この不一致を是正するためには、微
妙な調整を必要とする。
【0010】更に、上記従来技術で挙げた、拡散する光
束の軌跡に沿うようにしてフローセル20の試料流通路
を形成した従来例については、フローセルの内壁に光束
が反射,吸収されてしまう欠点は回避できるものの、出
射スリットによる弊害まで防げるものではない。更に試
料流通路の径が場所によって異なるため、液圧の密度分
布にバラツキが生じ、その結果光束の軌跡にずれが生じ
てしまう欠点もある。本発明は上記したような、フロー
セル内外での光路障害を解消することで、フローインジ
ェクション型の測定装置の誤差を低減することを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】光源と,該光源より発せ
られた光を分光する分光器と,該分光器により取り出さ
れた光を検出する検出器と,該検出器と前記分光器間の
光路上に配置されたフローセルを備えた流通試料用光学
的検出器であって、前記光路上の分光器と前記フローセ
ル間に、少なくとも、スリット,該スリットを通過した
分散光を集光する集光手段を光路順に配置する。
【0012】前記光路方向と前記フローセルの試料流通
方向が一致するようにフローセルを配置し、前記集光手
段の焦点が前記フローセルの試料流通路の中央又は中央
近傍に位置するように前記フローセル及び集光手段を配
置する。
【0013】状況に応じて、前記集光手段の焦点が前記
フローセルの光路方向端部、又は該端部近傍に位置する
ように前記フローセル又は集光手段を配置する。
【0014】更に、前記集光手段の収斂途上に、試料側
及び参照側に光束を分割する光束分割手段を配置する。
【0015】
【作用】上記構成により以下の作用を得ることができ
る。
【0016】先ず、分光器とフローセルの間にスリッ
ト,集光手段を順に設けることで、従来技術とは違い、
光束が収斂状態でフローセルに入るため、集光手段の焦
点をフローセルの試料流通路内に設けることができる。
【0017】更に、前記焦点位置をフローセル内部に置
くことで、焦点位置を経過し、光束が拡散してもフロー
セルの内壁にその光束がカットされる率が少ない。
【0018】また、試料流通路内に集光手段の焦点を任
意に設けられるため、例えば通常は最もフローセルに入
る光量の多い試料流通路中央に焦点を設けておき、フロ
ーセルを流れる液の密度変化によるフローセル内の光軸
変動が大きいときなどは、焦点を試料側検出器よりに設
定しておくという、測定誤差の原因に即した光学系の設
定が可能となる。
【0019】そして、前記集光手段の収斂途上に、試料
側及び参照側に光束を分割する光束分割手段を設けるこ
とで、略同条件の光束を両検出器に供給できる。
【0020】試料側光学系と対照側光学系を極力同一条
件にして微妙な光軸調整を不要にするとともに、対照側
信号により光源の位置的変動,光軸の微妙なずれ等、通
常補正の行いにくいとされている種々の変動の補正を行
うことを容易にする。
【0021】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て説明する。
【0022】図1は本発明の流通試料用光学的検出器の
光学系基本概念図である。
【0023】本実施例の検出器は光源室1,分光器室
2,検出室40よりなる。
【0024】重水素ランプ3より出た光は、集光ミラー
4により集光されて石英窓5より分光器室内に入り、カ
ットフィルタ6を経由して入射スリット7より分光器内
に入る。凹面回折格子8により光は波長毎に分散され
て、一つの波長の光が出射スリット9から検出室40に
入る。その後再集光ミラー10により単色光が再度収斂
状態となり、フローセル12の方向に向かうが、その収
斂途上の光路にビームスプリッタ11が挿入されてお
り、単色光の一部が対照側検知器14へ向かう。フロー
セルに向かった光束は、フローセルの内部で収斂した
後、試料側検知器13に入る。出射スリットより再集光
ミラーまでの距離に比べ再集光ミラーよりフローセルま
での距離は短く、出射スリットの縮小像がフローセル内
部に結像される形になる。
【0025】ビームスプリッタの後には、分光器のスリ
ットに相当する極端に微細な間隙が無いため、試料側検
知器と対照側検知器のそれぞれに入射する光の光量変動
の一致度は高い。従って、試料側検知器出力と対照側検
知器出力の比をとることにより精度良く変動を補正でき
る。
【0026】図3は本発明実施例で用いたフローセルと
試料側光束の関係を示した図である。
【0027】フローセル12は石英を材質とし、概略円
筒形の形状をしており、その概略円筒軸に沿って光透過
流路28を有している。この光透過流路は、両端に光入
射部26と光出口部27を有して光通過部となっている
とともに、液入り口部24より入った液が液出口部25
より出ていく途中において、液が光軸と同方向に流れる
部分でもあり、測定対象の液中成分による光の吸収を測
定するための流路である。図2の従来技術をはじめとし
て従来技術の多くは、フローセルの光入射側端面の直前
に分光器の出射スリットを有し、その間隙を通過した光
が広がりながらフローセル内流路を通過していたのに対
し、図3の例では光透過流路の中央部付近で光束が収斂
しているため入射側,出口側いずれの端面付近において
も光透過流路内壁で光束の一部がカットされる程度は少
ない。このことは、光のエネルギーをロスすることが少
ないということ以上に、光軸の微妙な変動により信号の
変動を生じることが少ないという点で重要である。
【0028】図4は、液の組成変化等によりフローセル
内部で光軸がずれる様子を示した図である。液入り口部
より入った液が斜めに上昇して、光透過流路の端面の下
方より光透過流路内に入る液の密度が変わった場合、密
度の境界面は、光透過流路の軸に直角になるとは限ら
ず、特に端面付近では図に示したように斜めの境界面が
生じる。これにより光の屈折が生じ、光軸の変動を生じ
る。この光軸ずれによる信号の変動は、光束が光出口側
端面付近で広がっている場合ほど大きい。
【0029】図5は、図4の問題点を解消するために光
束の収斂位置を光透過流路の中央部より光出口部方向に
大きくずらせた例である。
【0030】この例は、光源位置変動や温度変化による
分光器光軸変動よりも、フローセルを流れる液の密度変
化によるフローセル内光軸変動の方が支配的な場合に有
効である。グラジエント液体クロマトグラフにおいて液
の組成が著しく変化する場合や、フローインジェクショ
ン分析及び反応液体クロマトグラフにおいて異なる液が
混在する場合、図5のように光束の光路を設定すること
で、図4のように光透過流路28内で試料成分にバラツ
キが有る場合でも、測定誤差を縮小することができる。
【0031】この図3,図4の状態を切替えることで測
定状況に応じた測定が可能となる。即ち、通常時には、
フローセルに入る光量を多くできる試料流通路中央に焦
点を設けておき、フローセルを流れる液の密度変化によ
るフローセル内の光軸変動が大きく誤差の大きさが無視
できないレベルに達したとき、焦点を試料側検出器より
に設定しておくようにすれば、測定誤差の原因に即した
光学系の設定が可能となる。この切替え手段としてはフ
ローセル12を光束方向にスライドさせたり、再集光ミ
ラー10の焦点距離を変える等の手段が有る。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、光源の輝度変動や光源
室内空気の揺らぎ等による、光軸のずれ、或いは従来補
正が不完全とされていた光源の位置的変動及び温度変化
等による光軸の微妙な変動をも精度良く補正することが
できる。
【0033】またこの補正を、微妙な光学調製を行うこ
となく達成することができる。
【0034】フローセルの光透過流路の中央部付近また
は光透過流路の終端付近に光束を収斂させることを可能
にしフローセルの内壁により光がカットされる量を最小
にすることができる。
【0035】これにより、光のロスを防止するととも
に、試料側光学系と対照側光学系の変動に関するアンバ
ランス要因を除去し、変動補正精度をさらに上げること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明する図。
【図2】本発明の従来技術の一つを説明する図。
【図3】図2の実施例における光束の収斂位置とフロー
セル位置の関係の一例を示す図。
【図4】図2の実施例における光束の収斂位置とフロー
セル位置の関係の別の例を示す図。
【図5】図4の例の効果が生きる場合を説明する図。
【符号の説明】
1…光源室、2,15…分光器室、3…重水素ランプ、
4…集光ミラー、5…石英窓、6…カットフィルタ、
7,16…入射スリット、8,17…凹面回折格子、
9,19…出射スリット、10…再集光ミラー、11,
18…ビームスプリッタ、12,20…フローセル、1
3,21…試料側検知器、14,23…対照側検知器、
22…対照側出射スリット、24…液入り口部、25…
液出口部、26…光入射部、27…光出口部、28…光
透過流路、40…検出室。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と,該光源より発せられた光を分光す
    る分光器と,該分光器により取り出された光を検出する
    検出器と,該検出器と前記分光器間の光路上に配置され
    たフローセルを備えた流通試料用光学的検出器におい
    て、前記光路上の分光器と前記フローセル間に、少なく
    とも、スリット,該スリットを通過した分散光を集光す
    る集光手段が光路順に配置されることを特徴とする流通
    試料用光学的検出器。
  2. 【請求項2】前記集光手段の焦点が前記フローセルの試
    料流通路の中央又は中央近傍に位置するように前記フロ
    ーセル及び集光手段を配置せしめたことを特徴とする請
    求項1に記載の流通試料用光学的検出器。
  3. 【請求項3】前記光路方向と前記フローセルの試料流通
    方向が一致するようにフローセルが配置され、前記集光
    手段の焦点が前記フローセルの光路方向端部、又は該端
    部近傍に位置するように前記フローセル又は集光手段を
    配置せしめたことを特徴とする請求項1に記載の流通試
    料用光学的検出器。
  4. 【請求項4】前記集光手段により収斂する光束の収斂中
    途に光束分割手段を配置し、少なくとも2以上に光束を
    分割し、フローセル中の試料を通過した光を検知するた
    めの試料側検知手段と,試料を透過しない状態でのフロ
    ーセルと同じ状態での光を検知するための参照側検知手
    段とに夫々光束を照射するようにしたことを特徴とする
    請求項1乃至3に記載の流通試料用光学的検出器。
  5. 【請求項5】前記集光手段により集光された光及び拡散
    した光が、前記フローセル内の光路壁及びフローセルの
    光入射口の周辺に吸収,反射されないように、前記集光
    手段及び前記フローセルを配置したことを特徴とする請
    求項1乃至4に記載の流通試料用光学的検出器。
  6. 【請求項6】光源と,分光器と,試料を流通させるフロ
    ーセルと,フローセル中の試料を通過した光を検知する
    ための試料側検知器と,試料を透過しない状態でのフロ
    ーセルと同じ状態での光を検知するための参照側検知器
    を有する流通試料用光学的検出器において、分光器によ
    り分光された光を分光器の出射スリットから出た後に集
    光手段により集光して、その収斂途上で試料側及び参照
    側に光束を分割するとともに、試料側光束の収斂位置を
    フローセルの試料流通路中央又は中央近傍になるように
    前記集光手段及びフローセルを配置したことを特徴とす
    る流通試料用光学的検出器。
  7. 【請求項7】光源と,分光器と,試料を流通させるフロ
    ーセルと,フローセル中の試料を通過した光を検知する
    ための試料側検知器と,試料を透過しない状態でのフロ
    ーセルと同じ状態での光を検知するための参照側検知器
    を有する流通試料用光学的検出器において、前記フロー
    セルの試料流通路の流動方向及びフローセル光束通過方
    向が一致するようにフローセルを配置するものであっ
    て、分光器により分光された光を分光器の出射スリット
    から出た後に集光手段により集光して、その収斂途上で
    試料側及び参照側に光束を分割するとともに、試料側光
    束の収斂位置をフローセルの光束通過方向端に位置され
    るように前記集光手段又はフローセルを配置したことを
    特徴とする流通試料用光学的検出器。
  8. 【請求項8】試料成分を流通させるフローセルに、単色
    光源より発せられた拡散する単色光を集光手段で収斂さ
    せ、試料成分を流通させるフローセルの試料流通路に収
    斂途中で照射するように集光手段及びフローセルを配置
    し、その照射した光を検出する検出器を備えた流通試料
    用光学的検出器であって、前記収斂する単色光の照射方
    向とを一致させたことを特徴とする流通試料用光学的検
    出器。
  9. 【請求項9】前記収斂する単色光の照射方向を、前記フ
    ローセルの方向と、試料を透過しない状態でのフローセ
    ルと同じ状態での光を検知するための第2の検出器の方
    向に収斂途上で分割する光束分割手段を設けたことを特
    徴とする請求項8に記載の流通試料用光学的検出器。
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