JPS6140926B2

JPS6140926B2 -

Info

Publication number: JPS6140926B2
Application number: JP52132744A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Tooyama; Nobuo Akitomo
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1986-09-11
Also published as: DE2847771B2; DE2847771C3; JPS5466190A; US4227811A; DE2847771A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は光電子増倍管を用い試料側光量と対照
側光量の二つの信号から透過率を求めるフイード
バツク方式の二光束分光光度計に関するものであ
る。

この種の二光束分光光度計でフイードバツク方
式にダイノードフイードバツク方式を用いたもの
を第１図に示す。この図で、１は試料側信号光お
よび対照側信号光の切換え用の回転鏡、２が光電
子増倍管、３が前置増幅器、４がゼロホールド回
路、５がバイアス除去回路、６が対照側ホールド
回路、７がフイードバツク回路、８が高電圧発生
回路、９が試料側ホールド回路、１０がスイツチ
である。

この装置で、回転鏡１により弁別された試料側
信号光と対照側信号光は、光電子増倍管２により
光電流に変換され、前置増幅器３において試料信
号（以下Ｓ信号と称する）と対照信号（以下Ｒ信
号と称する）となる。このほか試料側信号光及び
対照側信号光に無関係なものとして外部光、光電
子増倍管２の暗電流、前置増幅器３のオフセツト
などのバイアス信号（以下Ｚ信号と称する）がＳ
信号とＲ信号に常に加わる。このＺ信号は測定に
は不必要な情報であるので、ゼロホールド回路４
でその量を測定し、バイアス除去回路５において
差引かれる。かくして、バイアス除去回路５から
の出力信号はＺ信号には無関係なＲ信号とＳ信号
のみとなる。この出力信号は対照側ホールド回路
６によりＲ信号の量を測定し、このＲ信号の量が
常に一定になるように制御するためフイードバツ
ク回路７を通し、高電圧発生回路８によつて高圧
にされた後、光電子増倍管２に供給され、一方、
Ｓ信号は試料側ホールド回路９においてその量が
測定される。従つて、このＳ信号の量がそのまま
透過率に比例することになる。

すなわち、この装置はフイードバツク回路７に
よりＲ信号電流が一定となるようにフイードバツ
クをかけ、また、検知器としての光電子増倍管２
あるいは前置増幅器３のＺ信号を自動的に除去す
るため、信号光を完全にカツトした時のＺ信号を
測定し、Ｓ信号及びＲ信号からＺ信号を差引いて
測定を行なうようになつている。

第２図は第１図の前置増幅器３の出力信号の時
間的変化を示すもので、横軸、縦軸には、それぞ
れ、時間、レベルがとつてあり、Ｌは光電子増倍
管２または前置増幅器３の飽和レベルを示してい
る。通常の測定で、Ｓ信号がＲ信号より小さく、
かつＺ信号もＳ信号、Ｒ信号に比較して十分小さ
い場合は同図ａの如くになる。

しかし、差スペクトルの測定の場合に代表され
るように試料側信号光よりも対照側信号光の方が
弱くなる場合がある。第２図ｂはこの場合を示す
ものでＳ信号がＲ信号より大きい場合で、このよ
うな場合には第１図の回路ではＲ信号が一定とな
るよう制御されているので、Ｓ信号が大きくなる
と同図のＬ線のレベルを越すこともあり得る。こ
のＬ線は光電子増倍管２または前置増幅器３の飽
和レベルを示しているので、このＬ線以上の信号
はとり出すことが出来ず、Ｓ信号の測定範囲はＬ
線以下の信号に限られる。一般に既存の製品で
は、このＬ線レベルはＲ信号の２倍程度になつて
いる。そして対照側信号光にのみフイードバツク
をかけていると、光電子増倍管２が飽和したり、
前置増幅器３が飽和し、単に測定不可能になるの
みならず、装置の寿命を著しく縮める。また、試
料室を開放した場合に代表されるように、信号光
と無関係のバイアス信号が増大する場合、すなわ
ち、第２図ｃで示すようにＺ信号が異常に大きい
場合は、第１図の回路ではＺ信号の水小には無関
係にＲ信号が一定になるよう制御されているの
で、Ｚ信号が大きくなると同図のＬ線のレベルを
越すこともあり得る。万一、Ｚ信号＋Ｒ信号がＬ
線レベルを越えた場合には、対照側ホールド回路
６には、Ｒ信号量が基準値より少なく感知される
ため、フイードバツク回路７は更に高い電圧を光
電子増倍管２に与え、Ｚ信号の値はますますＬ線
レベルに近づくことになる。このような暴走を止
めるため、二光束分光光度計でＺ信号をとりこん
でいるものでは、第１図中に示すフイードバツク
回路開閉用のスイツチ１０を設け、試料室の蓋が
開くとスイツチ１０が働いて光電子増倍管２に供
給する電圧をカツトするようになつている。

すなわち、従来の二光束分光光度計では、対照
側信号光に比較し試料側信号光が強くなつた場合
の保護は一切なされておらず、またバイアス信号
が増大したときの保護としては、試料室の蓋を開
けたとき、蓋の動きに連動したスイツチが働き、
フイードバツク回路を切り、かつ光電子増倍管に
かかる高圧を0V、あるいは光電子増倍管に最も
強い光が当つても飽和しないような低電圧がかか
るようにしている。従つて、試料が若干大きくて
試料室よりわずかにはみ出すような場合、試料室
の蓋が開くため、バイアス信号がそれ程大きくな
くとも測定することができなかつた。

本発明の目的は、よりダイナミツクレンジの広
い、使用上便利な二光束分光光度計を提供するこ
とにある。

上記目的を達成すべく本発明は、試料側と対照
側の二つの信号光を交互に送出する手段と、これ
らの信号光を受光増幅して信号出力を出す光電子
増倍管および前置増幅器と、前記信号出力をフイ
ードバツクして光電子増倍管の出力を前記光電子
増幅管および前記前置増幅器の飽和レベル以下に
調節するフイードバツク回路と、前記二つの信号
出力の大小を比較判定する手段と、この比較判定
手段により得られた二つの信号出力の大きい方の
信号で前記フイードバツク回路を制御する手段と
前記信号光がカツトされたときのバイアス信号を
求める手段と、前記二つの信号出力から前記バイ
アス信号を除いた上で前記二つの信号出力の演算
を行なう手段とより構成したものである。また、
前記バイアス信号が一定値を越えたときに動作す
る手段も設けるようにしたものである。

すなわち、本発明はバイアス信号を含めた試料
信号と対照信号を監視し、大きい方の信号が一定
値を越えないように、フイードバツク、例えばダ
イノードフイードバツクをかけて光電子増倍管を
制御するものである。従つて、試料信号が対照信
号よりも大きくなつた場合でも、従来の装置のよ
うに光電子増倍管や前置増幅器が飽和することな
く、透過率を求めるには、バイアス信号を除いた
試料信号と対照信号の比を算出する割算器を用
い、よりダイナミツクレンジの広い、使用上便利
な二光束分光光度計を提供可能とするものであ
り、さらに、バイアス信号を常に監視してバイア
ス信号が危険値を越えた場合、記録計の動作を止
めたり、危険信号を表示可能としたものである。

以下、実施例について説明する。

第３図は一実施例の概略を示すブロツク図で、
第１図と同一部分には同一符号を付してあり、第
１図と同様ダイノードフイードバツク方式を用い
たものである。この装置が第１図の装置と異なる
点は前置増幅器３の後段に比較判定回路１１、判
定回路１２および引き算、割算回路１３を有する
点で、前置増幅器３の出力信号は、Ｚ信号分を差
引かないまま、Ｒ信号＋Ｚ信号とＳ信号＋Ｚ信号
の大小を比較し、大きい方を出力として出す比較
判定回路１１を通り、大きい方の出力信号が常に
一定となるように制御するフイードバツク回路７
により制御されつつ高電圧発生回路８により光電
子増倍管２に高圧を供給できるようになつてい
る。一方、前置増幅器３の出力信号の内、Ｚ信号
は常に一定の値Z₀と比較され、Ｚ信号がZ₀を越え
たかどうかを判定する判定回路１２により監視さ
れている。更に、前置増幅器３の出力信号はＺ信
号分だけ引かれ、Ｓ信号をＲ信号で割る引き算、
割り算回路１３により透過度を直接算出する。こ
の二光束分光光度計においては、Ｒ信号＋Ｚ信
号、Ｓ信号＋Ｚ信号の大きい方の信号が一定にな
るようフイードバツクがかかつているので、たと
え、Ｓ信号がＲ信号より大きくても、またＺ信号
が異常に大きくても、第２図に示したＬ線のよう
な危険なレベルまで達することは起り得ない。ま
た、外部光が異常に強くなれば、判定回路１２に
より異常を外部に表示したり、記録計のサーボを
切つて測定を自動的に中止することができる。従
つて試料室の蓋の開閉に連動するスイツチは設け
られていない。

第４図は一実施例を示すもので、第１図および
第３図と同一部分には同一符号が付してある。こ
の図で１４はピツクアツプ、１５はスイツチ回
路、１６は記録計サーボ制御回路、１７は異常表
示回路、１８はlog変換回路、１９は掛算回路で
ある。

この装置では、前置増幅器３を出た信号は、回
転鏡１の回転と同期して試料側信号光、対照側信
号光と位相が合つたゲート信号をとり出すための
ピツクアツプ１４により、試料、対照、バイアス
の３信号に分類するスイツチ回路１５の動作によ
り３つの信号系列に分けられる。これらの信号は
対照側ホールド回路６、試料側ホールド回路９、
ゼロホールド回路４により夫々Ｒ信号＋Ｚ信号、
Ｓ信号＋Ｚ信号、Ｚ信号の量として測定される。
Ｒ信号＋Ｚ信号、Ｓ信号＋Ｚ信号の２信号は比較
判定回路１１によつて比較判定され大きい方の信
号が出力として出る。この信号がフイードバツク
回路７によつて常に一定になるよう制御されて高
電圧発生回路８により高圧が光電子増倍管２に供
給される。

Ｚ信号は判定回路１２により一定基準値Z₀を越
えるかどうか常に監視され、Z₀を越えると記録計
サーボ制御回路１６や異常表示回路１７に信号を
送り記録を中止したり、異常を表示する。

一方、対照側ホールド回路６、試料側ホールド
回路９、ゼロホールド回路４からの出力信号は、
引き算、割り算回路１３にてＳ／Ｒが計算され、
そのまま透過度として出力する。更に、この出力
をlog変換回路１８及び係数を掛ける掛算回路１
９を通し、吸光度、濃度値に変換して分光光度計
の出力として表示される。

なお、第４図中に示したスイツチ１０はシング
ルビームとして用いるための切替スイツチで、試
料室の蓋の開閉とは無関係なものである。

以上もつぱら回路的に説明を行なつたが、マイ
クロコンピユータなどを用いて同等な機能を達成
することができる。

第５図はこのような場合のブロツク図を示すも
ので第４図と同一部分には同一符号が付してあ
り、この図で、２０はＡ／Ｄ変換器、２１は演算
処理装置、２２はタイミング発生回路、２３はコ
ントロール、２４はＤ／Ａ変換器である。

すなわち、前置増幅器３の出力はＡ／Ｄ変換器
２０によりデイジタル量に変換されたのち、演算
処理装置２１に送られる。一方ピツクアツプ１４
からの信号は、タイミング発生回路２２を通つた
あとコントロール２３に送られ、コントロール２
３によつて演算処理装置２１に送られた信号がＲ
信号、Ｓ信号、Ｚ信号及びＲ信号＋Ｚ信号に弁別
され、第３図の場合と同等の処理が行なわれ、
Ｄ／Ａ変換器２４によりアナログ量となつた値で
高電圧発生回路８を働かせ、光電子増倍管２に高
圧を供給する。

これらの実施例の装置においては、バイアス信
号を含めた試料信号と対照信号を監視し、大きい
方の信号が一定値を越えないようにダイノードフ
イードバツクをかけて光電子増倍管を制御する。
従つて試料信号が対照信号よりも大きくなつた場
合でも、従来のように光電子増倍管や前置増幅器
が飽和することはない。また、試料室が開放され
た場合のように、大きいバイアス信号が発生した
場合でも、このバイアス信号を含めた試料信号、
または対照信号により監視されているので、光電
子増倍管や前置増幅器が飽和することはない。従
つて、試料室の蓋を開放したような場合でも光電
子増倍管は危険な状態には維持されない。

一方、試料室の蓋が開放されて、外部から強い
光が照射した場合には、測定値が非常に大きく乱
れる危険性がある。そのためバイアス信号を常に
監視し、バイアス信号が一定基準を越えれば、バ
イアス信号が危険値を越えた旨ランプ等にて表示
したり、記録計の出力、又はサーボを切断する。
但し、この危険状態で長く放置されても、光電子
増倍管や前置増幅器は安全レベルに維持されてい
る。

なお、この装置は差スペクトルの測定に適して
おり、物質が変化する場合の変化量の測定が容易
になる効果がある。第６図および第７図は無水フ
タル酸が加水分解してフタル酸に変化する過程を
繰返し記録したもので、横軸には波長、縦軸には
吸光度（ABS）がとつてある。第６図は従来の
装置を用いてた場合で、差スペクトルの測定が前
述の如く困難なため対照側に蒸留水を用いた場合
を示しており、無水フタル酸がフタル酸に変化し
た量を直接読みとることはできない。これに対し
て、第７図に示す本発明の装置を用いて、対照側
に無水フタル酸を用いた場合には、無水フタル酸
が全くフタル酸に変化していない場合にはABS
＝０の直線となるため、フタル酸の生成量は
ABS＝０からの変化量として直接読みとること
ができる。

以上の実施例は、ダイノードフイードバツク法
を用いた装置についての実施例であるが、対照直
流信号が誤差増幅器により基準電圧と比較されて
サーボモーターを動かし、スリツトを開閉するこ
とによつて対照側信号光の強さを調節するスリツ
トサーボ法を用いる場合にも同様に適用すること
ができる。

以上、本発明の二光束分光光度計は、よりダイ
ナミツクレンジの広い、使用上便利なこの種二光
束分光光度計の提供を可能とするもので、工業的
効果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の二光束分光光度計のブロツク
図、第２図ａ，ｂ及びｃは第１図の装置を用いた
場合の信号を説明するための線図、第３図は本発
明二光束分光光度計の概要を説明するブロツク
図、第４図は同じく一実施例のブロツク図、第５
図は同じく他の実施例のブロツク図、第６図およ
び第７図はそれぞれ従来および本発明の二光束分
光光度計によつて得られた吸光度のスペクトルを
示す線図である。１……回転鏡、２……光電子増倍管、３……前
置増幅器、４……ゼロホールド回路、６……対照
側ホールド回路、７……フイードバツク回路、８
……高電圧発生回路、９……試料側ホールド回
路、１１……比較判定回路、１２……判定回路、
１３……引き算、割算回路、１４……ピツクアツ
プ、１５……スイツチ回路。

Claims

【特許請求の範囲】１試料側と対照側の二つの信号光を交互に送出
する手段と、これらの信号光を受光増幅して信号
出力を出す光電子増倍管および前置増幅器と、前
記信号出力をフイードバツクして前記光電子増倍
管の出力を前記光電子増幅管および前記前置増幅
器の飽和レベル以下に調節するフイードバツク回
路と、前記二つの信号出力の大小を比較判定する
手段と、この比較判定手段により得られた二つの
信号出力の大きい方の信号で前記フイードバツク
回路を制御する手段と、前記信号光がカツトされ
たときのバイアス信号を求める手段と、前記二つ
の信号出力から前記バイアス信号を除いた上で前
記二つの信号出力の演算を行なう手段とより構成
したことを特徴とする二光束分光光度計。２前記フイードバツク回路がダイノードフイー
ドバツク回路である特許請求の範囲第１項記載の
二光束分光光度計。３試料側と対照側の二つの信号光を交互に送出
する手段と、これらの信号光を受光増幅して信号
出力を出す光電子増倍管および前置増幅器と、前
記信号出力をフイードバツクして光電子増倍管の
出力を前記光電子増幅管および前記前置増幅器の
飽和レベル以下に調節するフイードバツク回路
と、前記二つの信号出力の大小を比較判定する手
段と、この比較判定手段により得られた二つの信
号出力の大きい方の信号で前記フイードバツク回
路を制御する手段と、前記信号光がカツトされた
ときのバイアス信号を求める手段と、前記二つの
信号出力から前記バイアス信号を除いた上で前記
二つの信号の演算を行なう手段と、前記バイアス
信号が一定値を越えたときの動作する手段とより
構成したことを特徴とする二光束分光光度計。４前記フイードバツク回路がダイノードフイー
ドバツク回路である特許請求の範囲第３項記載の
二光束分光光度計。