JPH0660844B2 - 分光光度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は分光光度計に関し、特に波長走査或いは波長設
定のため分散素子をモータにより回転させる型の分光光
度計に関する。

（従来の技術） 回折格子を用いた分光光度計の波長走査機構として従来
からサインバー機構が用いられて来たが、この機構は送
りねじによって移動せしめられるナットによって回折格
子軸より突出されたサインバーを押動するようになって
おり、送りねじの回転量が波長とリニヤな関係があると
云う利点があるが、送りのじを用いているため波長の高
速送りが困難である。近時コンピュータ技術の普及によ
り、パルスモータの回転量を任意の関数値に変換する動
作が簡単迅速に行われるようになって来たのに伴い、分
光光度計においても、サインバー機構の送りねじ回転量
と波長とがリニヤな関係にあると云う利点は薄れ、高速
波長送りが困難と云う点が問題視されるようになり、構
造的にも簡単で安価になると云うこともあって、分光素
子を減速機構を介して直接回転させるようにした分光光
度計が用いられるようになって来た。

分光素子を減速機構を介して直接回転させる型の分光光
度計では分散素子として回折格子を用いた場合でもモー
タの回転量と波長との関係はリニヤでなくなり、分散素
子として回折格子を用いた場合、回折格子の基準位置か
らの回転角θと波長λとの関係は回折格子の格子定数を
ｄ、回折次数をｎとして で表わされる。こゝで角度φは第４図に示すように回折
格子Ｇへの入射光と回折光とのなす角の半分で、分光器
の入出射スリットが回折格子中心に対して張る角の１／
２である。回折格子の回転角と波長との関係が(1)式の
ようになっているので、分散素子を減速機構を介して直
接回転させる型の分光光度計では分散素子駆動用モータ
の回転量ｘに対して、 λ＝Ｋsinｐｘ 但し θ＝ｐｘ…(2) なる関係表を記入したＲＯＭを用いて駆動用モータの回
転量を波長値に変換するようにしている。上記(2)式で
ｐは減速機構により定まる定数であるがＫは(1)式に示
されるように回折格子の格子定数と、分光器の入出射ス
リット等の光学素子の位置に関する量を含んでおり、こ
れらには分光器の工作上および組立上の誤差が含まれて
いて、同じ設計で造られた分光光度計でも各装置毎にわ
ずかずつ異なっている。しかし分光光度計の製作に当っ
て個々の装置毎に、Ｋを実測して作成された(2)式の表
を記録したＲＯＭを搭載すると云うことは実際上困難で
あり、幾つかのＫの値について(2)式の表を作成して記
入したＲＯＭを予め用意しておいて、各分光光度計に搭
載し、工場において出荷の際各分光光度計毎に較正テス
トを行い、予めＲＯＭに記録してある幾つかの表の中か
ら最適の表を選び、分光光度計の使用時にはその表によ
って駆動モータの回転量を波長値に変換するようにして
いる。

（発明が解決しようとする課題） 分散素子を減速機構を介してモータにより直接回動させ
る型の分光光度計では上述したように、モータの回転量
を変換表を用いて波長値に変換しており、その際分光器
の工作上の精度により変換表は個々の分光光度計毎に異
ったものとしなければならないが、実際上予め用意した
幾つかの表の中から較正テストにより最適の表を選択し
て以後の測定に用いるようにしている。このため予め用
意しておく表は少しずつ異なるべく多数の表を用意して
おくのが望ましいが、ＲＯＭの容量から予め用意でいる
表の数は限られたものとなり、このため或る分光光度計
では最適の表がなく、一つの表ともう一つの表から得ら
れる二つの値の中間値が最も良いと云うことになり、ま
た或る分光光度計ではモータの回転量と波長値との関係
が予め用意した表の何れとも適合しないと云うような場
合が生じる。しかし従来はこのような場合に簡単に対処
する方法がなかった。

従って本発明は予め多数の変換表を用意することなし
に、上述したような問題に対処し得る分光光度計を提供
しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 分散素子駆動モータの回転量を波長値に変換する変換表
作成機能を備え、較正動作モードを指定することが可能
で、上記較正モードにおいて、既知波長の輝線光検出動
作を行い、同輝線が検出されたときの上記駆動モータの
回転量と上記輝線の既知波長とから上記変換表作成に用
いられる計数を決定し、その係数を用いて、変換表を作
成して不揮発性メモリに格納し、分析動作時には同メモ
リ内の上記変換表により、駆動モータの回転量を波長値
に変換する制御装置を分光光度計に設けた。

（作用） 回折格子の回転角θと波長λとの関係は前述(2)式で与
えられる。こゝでＫが格子定数およびスリット等の光学
要素の位置の工作上のばらつきで装置毎に異っている。
制御装置は上記(2)式によって駆動モータの回転量ｘを
波長に変換する表を作成する機能を有しているので、Ｋ
の値を較正動作で実測的に決定してやることにより、モ
ータ回転量ｘを波長に変換する表を作成することができ
る。実際の分析時に一々この表を作成していると表の計
算に時間を取られるが、作成された表を不揮発性メモリ
に保存しておくので、実際分析時にはメモリ内の表によ
りモータの回転量を直ちに波長に変換することができ
る。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例分光光度計において用いられ
ている分光器を示し、第２図に上記分光光度計の全体構
成を示す。第１図においてＧは平面回折格子で、Ａは同
回折格子の回転軸であり、この回転軸は減速機構Ｂの出
力軸になっている。Ｐはパルスモータでその回転が減速
機構Ｂを介してその出力軸Ａに減速して伝達される。Ｓ
１は分光器の入射スリット、Ｓ２は出射スリットで、Ｍ
１はＳ１から入射した光を平行光束にして回折格子Ｇに
入射させるコリメータ鏡、Ｍ２は回折格子Ｇで回折され
た平行光束を出口スリットＳ２上に集光させるカメラ鏡
で、図示の角Ψの２等分角が前記(1)式における角φに
なる。回折格子の中心法線が角Ψの２等分線と一致する
回折格子の方向が回折格子Ｇの基準位置で、回折格子の
回転角θはこの基準位置から測る。

第２図において、ＭＣが第１図に示した分光器であり、
Ｌ１，Ｌ２は分光光度計内蔵の内部光源で、Ｌ１は短波
長域測定用の重水素ランプ、Ｌ２は長波長域測定用のタ
ングステンランプであり、これら両光源は切換え鏡ｍ１
の出入によって何れかの光が分光器ＭＣに入射せしめら
れるようになっている。Ｃは試料室で分光器ＭＣの出射
光束が通過するようになっており、分光器出射光束の光
路内に試料をセットできるようになっている。Ｄは試料
室Ｃを通過した分光器出射光を受光する光検出器で、同
検出器の出力信号は増幅部Ａｐで増幅され、インターフ
ェースＩｆを介して制御装置Ｋに取込まれる。制御装置
Ｋは中央処理装置ＣＰＵ、動作プログラム，変換表作成
でプログラム等を書込んだＲＯＭ，不揮発性メモリＥＥ
ＰＲＯＭ，ＲＡＭ等より成り、装置全体の制御、Ｉｆを
介して取込んだ測光データに対するデータ処理を行う。
ＣＲＴは分析結果等を表示する表示部、Ｆはオペレータ
が制御装置に種々のデータを入力したり、動作に関する
指示を与えるための操作部である。

上記したＲＯＭには上述分光光度計の設計上のモータＰ
回転量ｘと波長との前記(2)式で示される変換表作成プ
ログラムが記入してある。上述分光光度計の較正テスト
は次のように行われる。この較正テストには分光光度計
内部光源Ｌ１を利用する。Ｌ１は重水素ランプで、その
放射光は第３図に示すような波長特性を有し、４８６．
０ｎｍと６５６．１ｎｍの所に鋭いピークがあり、この
ピークを用いて較正を行う。まず回折格子Ｇを波長０の
方向に回して行くと、波長０の位置で０次回折光が検出
されるので、波長０の付近で光検出器Ｄの出力のピーク
サーチを行い、ピーク中心が検出されたときの回折格子
Ｇの方向を基準位置とし、その位置からのパルスモータ
Ｐの回転量を前記(2)のｘとする。ｘはパルスモータＰ
に供給した駆動パルスの計数値で、回折格子Ｇが基準位
置にあるときから駆動パルスの計数を開始する。この駆
動パルスの供給およびパルス計数はＣＰＵが行う。回折
格子Ｇを上述基準位置から長波長側へ駆動しつゝ、パル
スモータＰの回転量を計数して行くと、光源Ｌ１の４８
６．０ｎｍ、次いで６５６．１ｎｍの輝線が光検出器Ｄ
に入射する。そこでこの４８６．０ｎｍおよび６５６．
１ｎｍの輝線光のピークサーチを行い、ピーク中心が検
出されると、そのときのパルスモータＰの回転量ｘが４
８６．０ｎｍおよび６５６．１ｎｍの波長に対応する。
このｘの値とＲＯＭ内に格納してある上記両輝線の波長
とから(2)式のＫを決定できる。Ｋは二つの輝線光から
得られる値の平均をとる。その上で変換表作成プログラ
ムにより変換表を作成して不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭ
に書込む。

変換表作成プログラムはパルスモータＰの回転量の一ス
テップ毎のｘの値について波長λを計算するもので、前
述したようにｘｐ＝θとなるような減速機構Ｂ、一般的
には回折格子駆動機構によって決まっている定数をｐと
して、(2)式に示されるようにｐｘのsinを算出する必要
があるが、計算時間を短縮するため、幾つかのｘの値に
ついてのsinｐｘの値を予め計算してＲＯＭに保有して
むき、中間のｘの値については適当な補間演算でsinｐ
ｘを計算するようにし、このようにして計算されたsin
ｐｘに上述したＫの値を掛算し、一ステップ毎のｘの値
と共に不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭに書込むようになっ
ている。

次に実際の分析を行うときは回折格子Ｇの基準位置から
のパルスモータＰの回転量ｘに対する波長値を上記不揮
発性メモリＥＥＰＲＯＭ内の変換表から引出せばよい。

上述実施例では較正テストに分光光度計の内部光源の輝
線を利用しているが、このようにすると分光光度計のユ
ーザー側において較正テストを行うことができる。しか
し較正テストそのものは外部光源を用いて行ってもよい
ことは云うまでもない。また上述実施例では較正テスト
は２本の輝線光を用いているだけであり、Ｋの値は２本
の輝線から求まるＫの値の平均を用いているが、理論上
は１本の輝線光だけでも分散素子として回折格子を用い
る場合は較正可能である。しかし実際上前記(2)式のＫ
の値も格子定数の格子上の場所によるばらつき等の影響
で波長の関数になっているので、幾つかの輝線光に基づ
いてＫの値を求め最少自乗法等によりＫをｘの関数とし
て、変換表をＫ（ｘ）sinｐｘの形で作成するようにす
ればきわめて高精度な較正ができる。

なお回折格子の基準位置の検出は上述実施例では０次回
折光のピーク中心を検出することによって行っている
が、回折格子の回転軸にピンを立て、このピンを光電的
或は機械的に検出し、ピンが検出されたとき回折格子が
基準位置になっているようにしてもよい。

（発明の効果） 本発明によれば各分光光度計毎の工作上の誤差の存在に
かゝわらず、何れの分光光度計でも夫々に適合した分散
素子回転量と波長との変換表を用いることができ、しか
もそのため格別大容量のＲＯＭを必要としないで高精度
の分光光度計が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例分光光度計に用いられる分光
器の斜視図、第２図は同実施例分光光度計の全体構成を
示すブロック図、第３図は較正テストに用いられる重水
素ランプの分光エネルギー特性グラフ、第４図は回折格
子の光の入出射角と波長との関係を説明する図である。 Ｇ…回折格子、Ａ…回折格子の回転軸、Ｂ…減速機構、
Ｐ…パルスモータ、Ｍ１…コリメータ鏡、Ｍ２…カメラ
鏡、Ｓ１…入口スリット、Ｓ２…出口スリット、Ｌ１，
Ｌ２…光源、ＭＣ…分光器、Ｃ…試料室、Ｄ…光検出
器、Ｋ…制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの回転をサインバーを介さず直接に
   分散素子の回転に変換する型の回析格子分光光度計にお
   いて、ｐを回析格子の駆動機構によって決まる定数とし
   て回析格子駆動モータの回転量ｘを波長値λに変換する
   基本式λ＝Ｋｓｉｎｐｘでｘを与えてλを算出する変換
   表作成機能を備え、較正動作モードを指定することが可
   能で、上記較正モードにおいて、既知波長の輝線光検出
   動作を行い同輝線が検出されたときの上記駆動モータの
   回転量と上記輝線の既知波長とから上記変換表作成に用
   いられる係数Ｋを決定し、その係数を用いて、変換表を
   作成して不揮発性メモリに格納し、分析動作時に同メモ
   リ内の上記変換表により、駆動モータの回転量を波長値
   に変換する制御装置を有することを特徴とする分光光度
   計。