JPS61201122A - 多波長分光光度計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 この発明は多波長分光光度計に関する。

〈従来技術〉 従来から分光光度計としては、 （１）　　入射スリット、および出射スリットが不動状
に取付けられているとともに、両スリットの間において
グレーティングが揺動可能に取付けられている分光光度
計、 および ［１１入射スリット、および出射スリン］・が不動状に
取付けられているとともに、両スリットの間においてグ
レーティングが回転可能に取付けられている分光光度計 があった。

一般に、分光光度計は、グレーティングが凹面グレーテ
ィングの場合には、スペクトル像がグレーティングを中
心とするローランド同上に結像する性質を利用している
ものであり、グレーティングを回転させれば、回転角度
に対応する波長の光が出射スリットを通して出）１する
のであるから、回転角度を変化させることにより、各波
長毎の測光を行なうことができる。

しかしながら、グレーティング自体の大ぎさに比べて、
グレーティングと入射スリット、または出射スリットと
の間の距離は数倍から数十倍にも及ぶのであるから、グ
レーティングが撮動し、或は偏心すれば、グレーティン
グの位置ずれは数倍から数十倍に拡大され、極めて大き
な誤差となる。

特に、上記グレーティングの格子面は、グレーティング
自体の重心から外れた表面に形成されているとともに、
一般的にガラス製でかなり重いのであるから、運動速度
を大きくすると、バランスが悪くなり、振動を発生させ
る原因になる。

したがって、測定時間が長くかかり、数分以下で測定を
行なうことは不可能であった。

また、上記ｆＩ）の分光光度計として、例えばｌシェル
型であって、ブレーズ波長が５００　ｒｖの回折格子を
使用した場合には、１次では２５０〜７５Ｑｎｍの範囲
内、２次では１２５〜３７５ｎｍの範囲内が効率良く使
用できる波長範囲であり、グレーティングの回転角は約
６０度となるのであって、一回転させる場合の回転角３
６０度の１／６であるから、使用効率は約１６．７％と
なる。

この使用効率を高めようとすれば、角速度を変化させる
ことにより、測光時の時間を長くすることが考えられる
が、測光時と非測光時の角速度の差が大きくなり、高速
で回転させる程振□動が発生し易くなる。また、出射波
長精度に相当する回転角度の精度は、全回転角度を利用
できる場合に比べて約１／６に低Ｆ　ｖる。さらには、
グレーティングを回転させて各波長毎の焦点を移動させ
るものであるから、光学系全体に対する感度補正、また
は吸光度測定時の感度と光量の積に対する補正、高次光
対策、迷光対策等が困難となる。

上記＋１１の分光光度計は、上記の利用効率の点に対処
するためのものであって、主として自記分光光度計に使
用されており、グレーティングを往復揺動運動させるよ
うにしている。そして、往復揺動運動させるために、カ
ム式、或はり”インバー送り式の駆動機構が一般的に採
用されており、しかもバックラッシュ等に起因する誤差
を避けるために、上記往復運動のうち一方向の運動時に
のみ測光を行なうようにしている。

したがって、上記（Ｉｆ）の分光光度計では問題になら
なかった、運動方向切換時のショックによるずれが上記
と同様に拡大されて大ぎな誤差となる。

その他、使用効率が低下する点を除いて、上記と同様の
問題点を有している。

また、他の構成の分光光度計としては、（２）　入射ス
リット固定、グレーティング固定で出射スリットがなく
焦点面の各波長に相当する位置に受光素子が多数連続的
に配列されている分光光度計 しあるが、特定の波長がその波長に相当する受光素子以
外の素子に、素子前面の窓に多重反射して入る為迷光と
なる。一般にこのタイプの分光光度計は数１０個以上の
シリコンフォトダイオードで構成されている。従って材
質がシリコンに限定される為感度が悪く中でも特に紫外
域の感度が悪い。

また、サンプル光とリファレンス光の如く２以上の光を
測定する場合には、通常、 ■　測定開始当初にリファレンス光の測定を行なった後
、サンプル光の測定を行なう分光光度計、 Ｍ　リファレンス充用の受光素子、およびサンプル光用
の受光素子を用いて、それぞれの光の測定を行なう分光
光度計、 が使用されている。

しかしながら、上記Ｎの分光光度計によれば、リファレ
ンス光の測定と、サンプル光の測定との間の時間経過が
大きく、両光の測定条件が時間経過とともに大幅に変化
して正確な測定結果を得ることができないという不都合
があり、一方、上記Ｍの分光光度計によれば、互に異な
る受光素子を使用しているのであるから、当初から特性
の違いがあり、或は時間経過とともに各受光素子の特性
が変化し、やはり正確な測定結果を得ることができない
という不都合がある。

また、出射スリットの幅が予め設定された値に固定され
ているので、微弱光に対して光通過幅を大きくし、或は
強い光に対して光通過幅を小さくして分解能を高める等
の対処を行なうことが全くできないという不都合がある
。

〈目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
誤差の発生を著しく抑制でき、しかも測光所要時間を著
しく短縮できる多波長分光光度計を提供することを目的
としている。

〈構成〉 上記の目的を達成するための、この発明の多波長分光光
度計は、入射スリットと、固定分散素子と、出射スリッ
トと、出射スリット駆動部と、光検出部と、出射スリッ
ト駆動状態検出部とを有しており、入射スリットと固定
分散素子とは正確な相対位置を保持させて取付けられて
いる。また、出射スリットは、分散光のうちの、各波長
に対応する光を通過させる光通過部を有する２個の部材
を、互に同心で、かつ相対的に回動可能に連結すること
により構成されるものであり、出射スリット駆動部は、
光通過部を通過する光の波長を変化させるべく出射スリ
ットを駆動するものであり、光検出部は、光通過部を通
過した光を受光するものであり、出射スリット駆動状態
検出部は、出射スリットの駆動状態を検出するものであ
る。

尚、上記出射スリット駆動部としてパルスモータを使用
することができ、パルスモータによる駆動で出射スリッ
トを駆動する場合はパルス数と出射スリットの駆動状態
が対応している。つまり信号（パルス）と駆動状態が対
応している為信号によって駆動状態が制御できる。

したがって、出射スリット駆動部により出射スリットを
駆動すれば、出射スリットを通して光検出部に照射され
る波長を変化さゼることができ、出射スリットを構成す
る２個の部材を相対的に回動させることにより、光通過
部を広狭変化させ、通過光量を変化させることができる
。

但し、上記出射スリットとしては、全体が所定位置を中
心として回転する回転体であり、かつ光通過部が、出射
スリットの回転角度に対応して上記回転中心からの距離
が漸次変化するものであって、連続的または断続的に形
成されていてもよく、或は非回転体であって、光通過部
が直線状であり、しかも部分的に光通過可能状態に制御
１ＩｐＪ能なものであってもよい。そして、前者の場合
には、光通過部が渦巻状に形成されていることが好まし
く、さらには回転体の所定角度範囲内にのみ形成されて
いることが、ダーク電流の測定をも行ない得るので好ま
しく、特に光通過部の回転中心からの距離が、出射スリ
ットの回転角度と測光波長に対応する分散光の焦点位置
が一次式で関係するように設定されていることが、出射
スリットの回転角度と測光波長との関係を簡単な数式で
対応させ得て、出射スリットの回転角制御を行ない易く
できる面からみて好ましい。そして、２種類以上の光を
測定する場合には、光通過部を断続的に形成するか、光
通過部を連続的に形成し、かつ入射スリットを、選択的
に何れかの光を固定分散素子に導びくよう形成すること
が好ましい。

また、何れの場合にも、出射スリットがローランド円状
の板材で構成されていることが好ましく、出射スリット
が回転体である場合には、出射スリットの所定位置に、
出射スリット駆動状態検出部によって検出される原点表
示部が取付Ｃノられていることが好ましい。

また出射スリットが回転体である場合には、出射スリッ
ト駆動部が、分散光の各波長毎の感度に対応させて出射
スリットの駆動速度を変化さけるものであってもよく、
分散光の各波長毎の感度に対応させて出射スリットの駆
動停止時間を変化させるものであってもよく、Ｓ／Ｎ比
を改善できるので、微弱光の測光をも可能とすることが
できる。

また、光検出部の前面に拡散板が取付けられていてもよ
い。

さらには、測光用の光路中に分光感度補正板が取付けら
れていてもよく、測光用の光路中に高次光カットフィル
タが取付けられていてもよい。そして、何れの場合にも
、取付位置としては、出射スリットの上流側、下流側の
何れに設定することもできる。

また、固定分散素子としては、少なくともより光動作中
固定されるものであればよく、非測光動作時に取付位置
、取付角度等をＳ１４節可能とすれば、測光波長範囲を
大幅に変化させることができ、好ましい。

尚、上記駆動とは、機械的な駆動のみならず、電気的な
駆動をも包含する用語としで使用されるものである。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は多波長分光光度計の概略図を示し、（１）は光
源、（２Ｊはレンズ、（３）は低波長カットフィルタ、
（４）は固定入射スリット、（５）は固定分光素子とし
てのグレーティング、（６）は出射スリット、（７１は
出射スリット駆動部、（８）は光検出部、（９）は出射
スリット駆動状態検出部である。

さらに詳細に説明すれば、固定入射スリット（４）、お
よびグレーティング（５１は、光源（１）、レンズ（′
２Ｊ、および低波長カットフィルタ（３）に対して正確
な相対位置を保持した状態で不動状に取付けられており
、出射スリット（６）は、パルスモータ等で構成される
出射スリット駆動部（７によって回転駆動されるもので
ある。

上記出射スリット（６）は、第２図にも示されているよ
うに、グレーティング（５）に対してローランド円状を
呈する２枚の板材（６１）を、同心で、かつ相対的に回
動させ得るよう連結されたものであり、しかも各板材（
６１）には、互に同一形状であって、回転中心に対して
約２７０度の範囲に渦巻状を呈する、光通過部としての
連続的な細孔（６２）が形成されている。そして、残余
の約９０度の範囲は、細孔が全く形成されておらず、グ
レーティング（５）による分散光を通過させないシセフ
タ部（６３）であり、また上記一方の板材（６１）の周
縁寄り所定位置には原点検出部（６４）が形成されてお
り、フォトカブラ等で構成される出射スリット駆動状態
検出部（９）によって上記原点検出部（６４）を検出す
ることにより、出射スリット（６）の原点位置を検出で
きることになる。尚、（６５）は上記板材（６１）を相
対的に回動操作するための操作片である。第３図を参照
しながらさらに詳細に説明すると、板材（６１）はとも
に出射スリット駆動部（７１の駆動軸（７１）に挿通可
能なボス部（６６）を有し、ボルト（６７）により固定
されている。

したがって、両板材（６１）を回動させることにより、
細孔（６２）同士の重なり具合を調節することができ、
重なった部分の幅Ａのみが光通過用のスリットとして作
用することになる。但し、上記幅Ａは、細孔（６２）の
幅Ｂ以下である。

また、光検出部（８）は、出射スリット（６）の細孔（
６２）を通過した光を受光するフォトマル（８１）、増
幅回路（８２）、サンプルホールド回路（８３）、△／
Ｄ変換回路（８４）、Ｉ１０ボート（８５）、およびコ
ンピュータ（８６）で構成されており、構成および作用
については従来公知であるから詳細な説明は省略する。

また、出射スリット駆動状態検出部（９）の出力信号を
Ｉ１０ボート（８５）を介してコンピュータ（８６）に
印加しており、コンピュータ（８６）からの制御信号を
Ｉ１０ボート（８５）を介して出射スリット駆動部（７
）に印加している。

尚、（１１）は分光感度補正板であり、（１２）は高次
光カットフィルりであり、（１３）はレンズＣある。

以上の構成であれば、レンズ（２）、低波長カッ１〜フ
イルタ（３）、および入射スリット（４）を通してグレ
ーティング（５）に照射された光は、グレーティング（
５］の分散方向に所定の広がりをもって出射スリット（
６）に照射される。そして、上記分散された光のうち、
細孔（６２）に対応する部分の光のみが通過し、分光感
度補正板（１１）、高次光カットフィルタ（１２）、お
よびレンズ（１３）を通してフォトマル（８１）に照射
される。

したがって、細孔（６２）の位置に対応する波長の光の
みが光検出器（８）によって測光されることになる。こ
の場合において、板材（６１）同士を互に回動させるこ
とにより、光が通過可能な部分としてのスリットの幅を
調整することができるのであるから、強い光の場合には
、スリットの幅を小さくすることにより分解能を高める
ことができ、弱い光の場合には、スリットの幅を大きく
することにより集光量を増加させることができる。

また、出射スリット駆動部（刀によって出射スリッｌ−
（６］を回転させれば、回転中心に対する細孔（６２）
の位置が変化するので、異なる波長の光を光検出器（８
）によって測光することがぐきる。

即ち、出射スリット駆動部（７１によって出射スリブｌ
−（６１を一回転させれば、渦巻状の細孔（６２）の、
回転中心に対する距離の変化分に相当する全範囲の波長
の光を測光することができることになる。

そして、この場合における被駆動部分は出射スリット（
６）のみでよく、振動等に起因する誤差を殆ど皆無とし
得るとともに、角度分解能を従来ａ置の数倍にまで高め
ることができ、しかも測光動作のための所要時間を１７
１０秒以下にまで短縮することができる。また、分光さ
れた光が移動しないため、迷光対策、感度補正対策、高
次光遮断対策等が固定的にでき、極めて容易に行ない得
ることになる。

第４図は他の実施例を示す概略図であり、上記実施例と
異なる点は、光源（１）からの光を、それぞれサンプル
用ミラー（１ａ）、リファレンス用ミラー（１ｂ）によ
って、それぞれサンプル用セル（１ｃｌ、リファレンス
用セル（１ｄ）を通して固定入射スリット（４）に導く
点、および、第５図に示すように、出射スリブｌ−（６
）の光通過部が、多数の細孔（６２’）を、所定間隔毎
に、かつ全体的に渦巻状を呈するように形成されている
点のみである。

以上の構成であれば、サンプル用セル（１Ｃ）、および
リファレンス用セル（１ｄ）を透過した光がグレーティ
ング（５）により分散され、出射スリット（６）に照射
される。

そして、出射スリット（６）が、何れか一方の分散光の
みを通過させ得る所定間隔毎に形成された細孔（６２’
）を有しているので、出射スリット駆動部（７）によっ
て、出射スリット（６）を回転させれば、サンプル用セ
ル（１Ｃ）を透過した後グレーティング（５）によって
分散された光、およびリファレンス用セル（１ｄ）を透
過した復グレーティング（５）によって分散された光の
同一波長部分が選択的に光検出部（８）に照射され、次
いで、上記と異なる波長部分が選択的に光検出部（８）
に照射されることになり、以下同様にして各細孔（６２
’）に対応する波長部分が選択的に光検出部（８）に照
射さ礼る。

したがって、分散光の各波長毎に、サンプル用セル透過
光、リファレンス用セル透過光を、同一の光検出部（８
）によって交互に測定することができ、光検出部（８）
、特にフォトマル等の受光素子の感度変化に起因する測
定誤差を補償して正確な測定を可能としている。

尚、第４図および第５図の実施例は、２種類の光を交互
に測定できる多波長分光光度計について説明したが、細
孔（６２’）同士の間隔を変化さゼることにより、３種
類以上の光を交互に測定することもできる。

また、第４図の多波長分光光度計において、第２図に示
す出射スリット（６）を使用することもできる。但し、
この場合には、固定入射スリット（４）に代えて、第６
図に示すように、回転板（４１）の所定位置に多数の小
孔（４２）を同心円状に形成した入射スリット（４′）
を使用し、入射スリット（４′）を回転させることによ
り、何れかの光を選択的にグレーティング（５）に照射
させるようにすればよい。そして、好ましくは、回転板
（４１）の外周縁所定位置に回転状態検出部（４３）が
形成される。

但し、固定入射スリット（４）に近接させて、液晶板等
で構成されるシャッタ部材（図示せず）を取付け、シャ
ッタ部材によって、複数種類の光を選択的に固定分散素
子に導くこともできる。

第７図はさらに他の実施例を示す概略図であり、出射ス
リット（６）をほぼ円筒状（側面がローランド円状に凹
曲されている）に形成した点、および出射スリット（６
）の内部にミラー（６５）を取付けた点が上記実施例と
異なるのみである。

したがって、この実施例の場合にも、出射スリット（６
）を回転させるのみで、１肥実施例と同様に各波長毎の
測定を行なうことかできるとともに、光の強弱にも簡単
に対処できる。

但し、上記出射スリット（６）の形状としては、第８図
から第１０図に示すように、円筒状、円錐状等とするこ
とができる。

尚、この発明はＥ記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、広範囲に亘って細孔を形成した出射スリット
の強度を高めるために、細孔の所定位置に、細孔の内側
および外側を連結する細幅の補強部を形成することが可
能である他、出射スリットから出射される光を、ミラー
、光ノ？イバ等を用いて光検出部（８）に導くこと、出
射スリット（６）をローランド円状とせず、平板状とす
ること、紫外光の測光を主とするフォトマルに代えて、
光電管、微弱光の測光を主とするフォトンカウンタ、可
視光の測光を主とするシリコンフォトダイオード、赤外
光の測光を主とするＰｂＳ光導電セル、Ｇｅフォトダイ
オード等を使用すること等が可能であり、その他この発
明の要旨を変更しない範囲内において種々の設計変更を
施すことが可能である。

〈効果〉 以上のようにこの発明は、固定分散素子を何ら駆動する
ことなく、軽量の出射スリットを駆動することにより、
分散光の各波長毎の光度を４測するのであるから、固定
分散素子を駆動する場合と比較して出射スリット駆動に
伴なう振動、位置ずれ等が発生しにくく、しかも振動、
位置ずれが増幅されることは全くないのであるから、多
波長分光測光の精度を高く腑持したままで、多波長分光
測光の所要時間を１７１０秒以下に著しく短縮でき、ま
た迷光対策、感度補正対策、高次光遮断対策等を容易に
行なうことができ、さらには出射スリットを相対的に回
動可能な２個の部材で構成し、各部材に形成された細孔
同士の重なり具合により、光通過可能幅を変化させ得る
ようにしているので、波長分解能を適切に選び、最適状
態での多波長分光測光を行なうことができる等の特有の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は多波長分光光度計の一実施例を示す概略図、 第２図は出射スリット（６）の正面図、第３図は出射ス
リット（６）の縦断面図、第４図は多波長分光光度計の
他の実施例を示づ概略図、 第５図は出射スリット（６）の正面図、第６図は入射ス
リット（４′）の正面図、第７図は多波長分光光度計の
ざらに他の実施例を示す概略図、 第８図乃至第１０図は出射スリット（６）のさらに他の
実施例を示す斜視図。 （４）・・・固定入射スリット、（５）・・・固定分散
素子、（６）・・・出射スリット、（７）・・・出射ス
リット駆動部、（８）・・・光検出部、（９）・・・出
射スリット駆動状態検出部、（１１）・・・分光感度補
正板、 （１２）・・・高次光カットフィルタ、（６１）・・・
出射スリットを構成する板材、（６２）・・・光通過部
としての細孔、（６３）・・・シャッタ部、（６４）・
・・原点検出部 特許出願人　　株式会社　ユニオン技ω］し一□−■□
−−−神−−１−胃−−〜−一−−一一−―−一−−鹸
−−鳴一第２図 第３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射スリットと、入射スリットを通し て照射された光を分散させる、取付位置 が固定された固定分散素子と、分散光の うちの、各波長に対応する光を通過させ る光通過部を有する出射スリットと、光 通過部を通過する光の波長を変化させる べく出射スリットを駆動する出射スリッ ト駆動部と、光通過部を通過した光を受 光する光検出部または光検出取付部と、 出射スリットの駆動状態を検出する出射 スリット駆動状態検出部または駆動制御 部とを具備しており、上記出射スリット が、各波長に対応する光を通過させる光 通過部を有する２個の部材を、互に同心 で、かつ相対的に回動可能に連結するこ とにより構成されていることを特徴とす る多波長分光光度計。 ２、１種類の光のみを測光する上記特許請 求の範囲第１項記載の多波長分光光度計。 ３、入射スリットが、取付位置を予め固定 された固定入射スリットである上記特許 請求の範囲第２項記載の多波長分光光度 計。 ４、２種類以上の光を一種類ずつ交互に測 光する上記特許請求の範囲第１項記載の 多波長分光光度計。 ５、入射スリットが、２種類以上の光を選 択的に固定分散素子に導くものである上 記特許請求の範囲第４項記載の多波長分 光光度計。 ６、入射スリットが、２種類以上の光を選 択的に固定分散素子に導くシャッタ部材 を有している上記特許請求の範囲第４項 記載の多波長分光光度計。 ７、出射スリットが、所定位置を中心とし て回転する回転体であり、かつ光通過部 が、出射スリットの回転角度に対応して 上記回転中心からの距離が漸次変化する ものである上記特許請求の範囲第２項か ら第４項の何れかに記載の多波長分光光 度計。 ８、光通過部が渦巻状に形成されている上 記特許請求の範囲第７項記載の多波長分 光光度計。 ９、光通過部が連続的に延びる細孔により 渦巻状に形成されている上記特許請求の 範囲第７項記載の多波長分光光度計。 １０、光通過部が互に独立する多数の細孔により渦巻状
   に形成されている上記特許請 求の範囲第７項記載の多波長分光光度計。 １１、光通過部が、回転体の所定角度範囲内にのみ形成
   されている上記特許請求の範 囲第７項記載の多波長分光光度計。 １２、光通過部の回転中心からの距離が、出射スリット
   の回転角度と分散光の各波長 の焦点位置が一次式で関係するように設 定されている上記特許請求の範囲第７項 から第１１項の何れかに記載の多波長分光 光度計。 １３、出射スリットがローランド円状の板材で構成され
   ている上記特許請求の範囲第 ７項から第１２項の何れかに記載の多波長 分光光度計。 １４、出射スリットの所定位置に、出射スリット駆動状
   態検出部によつて検出される 原点表示部が取付けられている上記特許 請求の範囲第１項から第１３項の何れかに 記載の多波長分光光度計。 １５、出射スリット駆動部が、分散光の各波長毎の分光
   感度または分光感度とリファ レンス光量との積に対応させて出射スリ ットの駆動速度を変化させるものである 上記特許請求の範囲第１項記載の多波長 分光光度計。 １６、出射スリット駆動部が、分散光の各波長毎の分光
   感度または分光感度とリファ レンス光量との積に対応させて出射スリ ットの駆動停止時間を変化させるもので ある上記特許請求の範囲第１項記載の多 波長分光光度計。 １７、光検出部の前面に拡散板が取付けられている上記
   特許請求の範囲第１項記載の 多波長分光光度計。 １８、測光用の光路中に分光感度または分光感度とリフ
   ァレンス光量との積を補正す る補正板が取付けられている上記特許請 求の範囲第１項記載の多波長分光光度計。 １９、測光用の光路中に高次光カットフィルタが取付け
   られている上記特許請求の範 囲第１項記載の多波長分光光度計。 ２０、シャッタ部材が液晶板である上記特許請求の範囲
   第６項記載の多波長分光光度 計。