JPH0337552A - 多重内部反射式の成分分析法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高屈折材に平行に向き合う対向面を備えさせ
、この対向面の外側に試料を密着させるとともに、前記
高屈折材に入射されて前記対向面内側にて多重内部反射
して前記高屈折材から出射する光線を測定する多重内部
反射式の成分分析法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

先ず、多重内部反射式の成分分析法について簡単に説明
する。

第８図に示すように、高屈折材（９）（一般にはプリズ
ムが用いられる）に平行に向き合う対向面（１１Ａ）、
　（１１Ａ）を形成し、この対向面（１１Ａ）。

（１１Ａ）に試料（Ｓ）を密着させる。そして、対向面
（１１Ａ）、　（１１Ａ）の界面に全反射角で光線を入
射させ、多重内部反射させて出射した反射スペクトルを
測定する。高屈折材（９）に接する試料（Ｓ）に吸収が
ない場合、多重内部反射による出射光の光量ロス（減光
）はないが、試料（Ｓ）に吸収がある場合、出射光に光
量ロスを生ずる。光量ロスの程度は、試料（Ｓ）の吸収
係数が大きいほど著しい。

従って、多重内部反射による反射率Ｒは、近似的には、
反射回数をｎ、高屈折材（９）から吸収係数ｋを有する
試料（Ｓ）へ入射する光の反射率をＲ４とすると Ｒ”　Ｒｈ　’ で表わせる。

一般に、試料（Ｓ）の吸収は、波長依存性がある為、波
長λによる反射率をＲ（λ）とすれば、上式は Ｒ（λ）−［Ｒｋ（λ）°） となる。従って、波長を走査させ、この反射スペクトル
から物質の成分を調べることができる。

そしてこの成分分析法により、試料中に含まれる含有物
質の成分の割合を測定する場合は、第９図に示すように
、光源から発せられる光線をハーフミラ−（３）で等し
く分光し、それぞれの光線を、基準となる試料（Ｓ０）
が密着されている第１高屈折材（９Ａ）と、測定対象の
試料（Ｓ）が密着された第２高屈折材（９Ｂ）に入射さ
せて多重内部反射させ、第１・第２高屈折材（９Ａ）、
　（９Ｂ）から出射した光線の差を演算する。こうする
と、含有物質に吸収された分のスペクトルが得られ、含
有物質を特定するとともにその成分割合を分析すること
ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる成分分析法で使用される高屈折材（９）は、第８
図に示すように対向面（１１Ａ）、　（１１Ａ）を１組
しか備えていないため、−度に１つの試料のスペクトル
しか測定することができない。したがって、上記のよう
に２つの試料のスペクトルを同時に測定して差をとり、
成分分析を行おうとする場合には、第９図に示すように
高価な高屈折材（９）が２個必要になってコスト高とな
る難点があった。

本発明は、１個の高屈折材で複数の試料を同時に測定で
きるようにすることで、このような難点を解消すること
を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明の方法にあっては、
前記高屈折材に前記対向面とは別の第２対向面を備えさ
せ、この第２対向面に前記試料とは別の第２試料を密着
させるとともに、前記高屈折材に前記光線とは別に入射
されて前記第２対向面内側にて多重内部反射して前記高
屈折材から出射する第２光線を測定する点を特徴として
いる。

また、本発明装置にあっては、高屈折材に平行に向き合
う２組以上の対向面が備えられ、つの組の対向面側には
、この対向面に密着した状態で試料を収容するための容
器が設けられるとともに、前記高屈折材に入射させて各
組の対向面にて多重内部反射させる光線を発する発光手
段と、多重内部反射して前記高屈折材から出射した前記
光線を受光する受光手段とが備えられ、前記高屈折材、
前記容器、前記発光手段、前記受光手段のそれぞれが、
１つのユニット状に組み付けられている点を特徴として
いる。

〔作　用〕

本発明の方法では、高屈折材に備えられた対向面に試料
を密着させるとともに、この対向面とは別の第２対向面
には第２試料を密着させる。

そして前記高屈折材に入射した光線を対向面内側にて多
重内部反射させ、高屈折材から出射した光線を測定する
とともに、前記光線とは別の第２光線を第２対向面内側
にて多重内部反射させ、高屈折材から出射した第２光線
を測定する。

本発明の装置では、容器内に試料を収容して１組の対向
面に密着させるとともに、高屈折材を別な試料の中に挿
入して別の組の対向面にも試料が密着するようにする。

そして次に発光手段を発光させ、２本以上の光線が各組
の対向面にてそれぞれ多重内部反射した後、高屈折材か
ら出射して受光手段で受光される。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、１個の高屈折材で複数の試料を
同時に測定できるので、基準の試料と比較して含有物質
の成分を分析する場合であっても安価に行うことが可能
になる。しかも、それぞれの測定に際して高屈折材の特
性が同じになるので、２個の高屈折材を用いる場合に比
較して精密な測定を行えるようになる。

本発明の装置によれば、高屈折材を試料の中に挿入する
だけで試料中の含有物質の成分を簡単に分析でき、しか
もコンパクトで取扱いが容易な成分分析装置を提供でき
るようになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に示されているのは多重内部反射式の成分分析装
置である。この成分分析装置は、各種の部品を内蔵した
本体（Ａ）の下部に検出部（Ｂ）を設けて、携帯可能に
ユニット化したもので、検出部（Ｂ）を液状の測定試料
（Ｓ）内に投入して本体（Ａ）でその分析を行えるよう
になっている。

第１図に示すように、前記本体（Ａ）には、光源（１）
、干渉フィルタ（２）、ハーフミラ−（３）、２本の発
光用ファイバ（４Ａ）、（４Ｂ）　、２本の受光用ファ
イバ（５Ａ）、（５Ｂ）　、２個の受光素子（６Ａ）。

（６Ｂ）、演算装置（７）、表示装置（８）などを内蔵
しである。

前記検出部（Ｂ）は、高屈折材料で製作したプリズム（
９）と、このプリズム（９）に設けられた一対の容器（
１０）からなる。前記プリズム（９）は、平行に向かい
合う２組の対向面（１１Ａ）、　（１１Ａ）。

（１１Ｂ）、　（１１Ｂ）を有した四角柱状に形成して
あり、その上端部は２つの入光面（１２Ａ）、　（１２
Ｂ）と２つの出光面（１３Ａ）、　（１３Ｂ）を有する
四角錐状に（第３図参照）、下端部は鏡面処理された４
つの反射面（１４）を有する四角錐状に形成しである。

また、前記容器（１０）は、１組の対向面（１１Ｂ）、
　（１１Ｂ）の全体を囲う状態で付設しである。この容
器（１０）の上部には１．基準試料（Ｓ０）（第２試料
に相当し、具体的には水）を入れるための開口（１０ａ
）を形成してあり、対向面側の側壁部分は、基準試料（
Ｓ０）を収容した際に対向面（１１Ｂ）、　（１１Ｂ）
に基準試料（Ｓ０）が密着するように取り除いである。

次に、この成分分析装置を用いて測定試料（Ｓ）の成分
分析を行う方法を説明する。

先ず、容器（１０）内に基準試料（Ｓ０）を満杯に入れ
たら、開口（１０ａ）から測定試料（Ｓ）が浸入しない
ように注意しながら、検出部（Ｂ）を測定試料（Ｓ）内
に挿入し、測定試料（Ｓ）が対向面（１１Ａ）。

（１１Ａ）の全体に密着するようにする。そして光源（
１）を点灯して吸収スペクトルの測定を開始する。尚、
基準試料（Ｓ０）は、含有している特定物質とその成分
割合が既知の試料であり、これに対して測定試料（Ｓ）
は、特定物質の成分割合が未知の試料である。

前記光源（１）が点灯して光線が発せられると、光線の
特定波長領域だけが干渉フィルタ（２）を通過するとと
もに、ハーフミラ−（３）によって等しく２つに分光さ
れる。こうして２本になった光線は２本の発光用ファイ
バ（４Ａ）、　（４Ｂ）によってそれぞれの入光面（１
２Ａ）、　（１２Ｂ）へ送られてプリズム（９）へ入光
する。

前記プリズム（９）へ入光した２本の光線は、各々の対
向面（１１Ａ）、　（１１Ａ）、　（１１Ｂ）、　（１
１Ｂ）にて多重内部反射しながら下方へ進み、そして反
射面（１４）にて全反射され、各々の対向面（１１Ａ）
、　（１１Ａ）。

（１１Ｂ）、　（１１Ｂ）にて再び多重内部反射しなが
ら上方へ進み、２つの出光面（１３Ａ）、　（１３Ｂ）
から出光する。しかして、対向面（１１Ａ）、　（１１
Ａ）、　（１１Ｂ）。

（１１Ｂ）にて反射が行われる際には、密着している基
準試料（Ｓ０）や測定試料（Ｓ）に含まれる特定０ 物質によって、物質固有の波長のスペクトルが吸収され
ることになる。

前記プリズム（９）から出光した光線は、２本の受光用
ファイバ（５Ａ）、　（５Ｂ）によってそれぞれの受光
素子（６Ａ）、　（６Ｂ）へ送られて電気信号に変換さ
れる。これらの電気信号は演算装置（７）へ送られて強
度補正され、差を取って吸収スペクトルの分析がなされ
て表示装置（８）に表示される。この場合、基準試料（
Ｓ０）との界面で反射して受光された光線の電気信号か
ら波長と透過率との関係を示すと第４図のグラフとなり
、測定試料（Ｓ）との界面で反射された光線の電気信号
から波長と透過率との関係を示すと第５図のグラフとな
り、更に、両者の電気信号の差から波長と透過率との関
係を求めると第６図のグラフとなる。

したがって、第６図のグラフの波長と透過率を測定すれ
ば、測定試料（Ｓ）が基準試料（Ｓ０）に比較して特定
物質をどれだけの割合で含有しているかの判断をするこ
とができるのである。

〔別実施例〕

本発明を実施するに、第７図に示すように、プリズム（
９）の下端部に水平面をカットして鏡面処理をすること
で単一の反射面（１４）を形成してもよい。

又、高屈折材（９）を六角柱状や八角柱状にして、３組
以上の対向面を備えさせて、３種以上の試料を同時に測
定するようにしてもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに符号を記すが、この記入により本発明は添付図面の
構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る多重内部反射式の成分分析法及びそ
の装置の実施例を示し、第１図は検出部の斜視図、第２
図は全体構成を示す図、第３図は検出部の平面図、第４
図は基準試料の波長と透過率の関係を示すグラフ、第５
図は測定試料の波長と透過率の関係を示すグラフ、第６
図は基準試料との差をとった場合の測定試料の２ 波長と吸光率の関係を示すグラフであり、第７図は反射
面の改良例を示す側面図である。また、第８図は従来の
高屈折材の側面図であり、第９図は従来の高屈折材で測
定する際の使用例を示す概略図である。 （Ｓ０）・・・・・・・・・第２試料、（Ｓ）・・・・
・・・・・測定試料、（１）・・・・・・発光手段、（
６）・・・・・・・・・受光手段、（９）・・・・・・
・・・高屈折材、（１０）・・・・・・・・・容器、（
１１Ａ）。 （１１Ａ）・・・・・・・・・対向面、（１１Ｂ）、　
（１１Ｂ）・・・・・・・・・第２対向面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高屈折材（９）に平行に向き合う対向面（１１Ａ）
   、（１１Ａ）を備えさせ、この対向面（１１Ａ）、（１
   １Ａ）の外側に試料（Ｓ）を密着させるとともに、前記
   高屈折材（９）に入射されて前記対向面（１１Ａ）、（
   １１Ａ）内側にて多重内部反射して前記高屈折材（９）
   から出射する光線を測定する多重内部反射式の成分分析
   法であって、前記高屈折材（９）に前記対向面（１１Ａ
   ）、（１１Ａ）とは別の第２対向面（１１Ｂ）、（１１
   Ｂ）を備えさせ、この第２対向面（１１Ｂ）、（１１Ｂ
   ）に前記試料（Ｓ）とは別の第２試料（Ｓ＿０）を密着
   させるとともに、前記高屈折材（９）に前記光線とは別
   に入射されて前記第２対向面（１１Ｂ）、（１１Ｂ）内
   側にて多重内部反射して前記高屈折材（９）から出射す
   る第２光線を測定する多重内部反射式の成分分析法。 ２、高屈折材（９）に平行に向き合う２組以上の対向面
   （１１Ａ）、（１１Ａ）、（１１Ｂ）、（１１Ｂ）が備
   えられ、一つの組の対向面側には、この対向面（１１Ｂ
   ）、（１１Ｂ）に密着した状態で試料（Ｓ＿０）を収容
   するための容器（１０）が設けられるとともに、前記高
   屈折材（９）に入射させて各組の対向面（１１Ａ）、（
   １１Ａ）、（１１Ｂ）、（１１Ｂ）にて多重内部反射さ
   せる光線を発する発光手段（１）と、多重内部反射して
   前記高屈折材（９）から出射した前記光線を受光する受
   光手段（６）とが備えられ、前記高屈折材（９）、前記
   容器（１０）、前記発光手段（１）、前記受光手段（６
   ）のそれぞれが、１つのユニット状に組み付けられてい
   る多重内部反射式の成分分析装置。