JPS5835440A - スペクトル線測定装置 - Google Patents
スペクトル線測定装置Info
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- JPS5835440A JPS5835440A JP56134167A JP13416781A JPS5835440A JP S5835440 A JPS5835440 A JP S5835440A JP 56134167 A JP56134167 A JP 56134167A JP 13416781 A JP13416781 A JP 13416781A JP S5835440 A JPS5835440 A JP S5835440A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/443—Emission spectrometry
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超高分解のスペクトル線分光装置に関する。
従来、超高分解の分光には、ファプリーペロー干渉計が
使用されてきた。しかし、ファプリーペロー干渉計は、
短波長でエタロンの反射効率が低下する為波長が300
nm以下では使用が困難であシ、特に250nm以下で
は使用不可能であった。超高分解の分光測光は、とシわ
け原子からの発光線の形状(プロフィル)を知るために
不可欠である。ところが、分光分析に広く使用されてい
る原子の一次共鳴線は、大半の元素について170〜3
Q Q nmの波長領域にあって、ファプリーペロー
干渉計を使用することができない。原子線光源からの発
光線の形状は、原子吸光分析に於いても吸収感度、検量
線の直線性を決める主因子であるにもかかわらず、大半
の元素について測定ができなかった為、発光線プロフィ
ルは推定の域を出なかった。広く用いられているホロー
陰極ランプにしても、発光線のプロフィルが測定されて
いないのが現状である。
使用されてきた。しかし、ファプリーペロー干渉計は、
短波長でエタロンの反射効率が低下する為波長が300
nm以下では使用が困難であシ、特に250nm以下で
は使用不可能であった。超高分解の分光測光は、とシわ
け原子からの発光線の形状(プロフィル)を知るために
不可欠である。ところが、分光分析に広く使用されてい
る原子の一次共鳴線は、大半の元素について170〜3
Q Q nmの波長領域にあって、ファプリーペロー
干渉計を使用することができない。原子線光源からの発
光線の形状は、原子吸光分析に於いても吸収感度、検量
線の直線性を決める主因子であるにもかかわらず、大半
の元素について測定ができなかった為、発光線プロフィ
ルは推定の域を出なかった。広く用いられているホロー
陰極ランプにしても、発光線のプロフィルが測定されて
いないのが現状である。
本発明の目的は、被測定光が短波長であっても発光線の
プロフィルの測定が可能であるスペクトル線測定装置を
提供することにある。
プロフィルの測定が可能であるスペクトル線測定装置を
提供することにある。
本発明の特徴は、原子蒸気に磁場を印加して吸収線波長
を走査し、かつその原子蒸気に被測定光を照射して透過
光の吸光度を磁場の関数として求め、被測定光の線スペ
クトルを測定することにある。
を走査し、かつその原子蒸気に被測定光を照射して透過
光の吸光度を磁場の関数として求め、被測定光の線スペ
クトルを測定することにある。
本発明は、従来の発光線の分光測光法とは全く異なシ、
吸収線のインバースゼーマン効果を利用スルモのであり
、インバースゼーマンスキャニング法(Inverse
Zeeman Scanning、略してIZS>と
名づけることにする。
吸収線のインバースゼーマン効果を利用スルモのであり
、インバースゼーマンスキャニング法(Inverse
Zeeman Scanning、略してIZS>と
名づけることにする。
第1図および第2図に本発明の一実施例の構成を示す。
第1図はインバースゼーマン効果を利用する場合である
。測定対象の原子スペクトル光源10から発せられた被
測定光は、直線偏光子1により直線偏光成分がとり出さ
れる。次に可変位偏光を円偏光に変換する。直線偏光子
と可変位相板の光学軸が+45°をなす場合に、右円偏
光が、−45°をなす場合に左円偏光がとり出される。
。測定対象の原子スペクトル光源10から発せられた被
測定光は、直線偏光子1により直線偏光成分がとり出さ
れる。次に可変位偏光を円偏光に変換する。直線偏光子
と可変位相板の光学軸が+45°をなす場合に、右円偏
光が、−45°をなす場合に左円偏光がとり出される。
光通過用貫通孔を有する電磁石(A)4の磁極間隙に、
吸収セル5が設置されている。
吸収セル5が設置されている。
吸収セル5の詳細構造は第3図に示されている。
即ち、石英セル14の内部に試料金属(例えばZn)1
6が少量封入されている。石英セル14の内部には2T
orr程度のAr、Neなどの希ガスが封入されている
。このセルのまわシにヒータ15および断熱材12が設
置されている1石英セル14を加熱する事により、封入
金属の原子蒸気が得られる。通常、10−5〜1o−s
Torrの蒸気圧で使用される。原子蒸気の圧力を一定
に保つため、熱電対13で、石英セル14の温度を検知
し、ヒータ15の電力が制御される。光束11は、窓1
7.17’から石英セル14を通過する。
6が少量封入されている。石英セル14の内部には2T
orr程度のAr、Neなどの希ガスが封入されている
。このセルのまわシにヒータ15および断熱材12が設
置されている1石英セル14を加熱する事により、封入
金属の原子蒸気が得られる。通常、10−5〜1o−s
Torrの蒸気圧で使用される。原子蒸気の圧力を一定
に保つため、熱電対13で、石英セル14の温度を検知
し、ヒータ15の電力が制御される。光束11は、窓1
7.17’から石英セル14を通過する。
第1図において、このセル5が磁石の磁極間に設置され
ておシ、原子蒸気の吸収線波長は磁場3の印加に基づく
インバースゼーマン効果によって7フトされる。分光器
7は、光束6の測定対象の原子線を他の線と分離するた
めのもので、通常1nm程度の低い分解能を持つもので
も十分である。
ておシ、原子蒸気の吸収線波長は磁場3の印加に基づく
インバースゼーマン効果によって7フトされる。分光器
7は、光束6の測定対象の原子線を他の線と分離するた
めのもので、通常1nm程度の低い分解能を持つもので
も十分である。
光の強度は検知器8によって検知される。
Zn(亜鉛)のホロカソードランプの発光線プロフィル
を測定する場合を例にとシ、さらに詳細に説明する。Z
nの場合、吸収セ■5の加熱温度は、150C付近の一
定値に設定する。Znの一次共鳴線波長は213.9n
mであるから分光器7の波長を213.9nmに設定す
る。Znの共鳴線は正常ゼーマン効果を示す。従って、
Znの蒸気に磁場を印加すると、波長の7フトしたσ“
とσ−の吸収線が得られる。磁場に平行な方向から先に
述べた円偏光をZnの原子蒸気中を通過させると、イン
バースゼーマン効果により、右円偏光はσ0成分により
、また左円偏光はσ−酸成分よってのみ吸収される。σ
“およびσ−酸成分波長のソフトと磁場強度の関係は次
式であられされるように直線的である。
を測定する場合を例にとシ、さらに詳細に説明する。Z
nの場合、吸収セ■5の加熱温度は、150C付近の一
定値に設定する。Znの一次共鳴線波長は213.9n
mであるから分光器7の波長を213.9nmに設定す
る。Znの共鳴線は正常ゼーマン効果を示す。従って、
Znの蒸気に磁場を印加すると、波長の7フトしたσ“
とσ−の吸収線が得られる。磁場に平行な方向から先に
述べた円偏光をZnの原子蒸気中を通過させると、イン
バースゼーマン効果により、右円偏光はσ0成分により
、また左円偏光はσ−酸成分よってのみ吸収される。σ
“およびσ−酸成分波長のソフトと磁場強度の関係は次
式であられされるように直線的である。
磁場強度は、電磁石に供給する電流の大きさを変えるこ
とによって、大きさを変える。それにともない波長ソフ
トも変わる。測定は、吸収セルを通った光の透過率を磁
場の関数として測定する。
とによって、大きさを変える。それにともない波長ソフ
トも変わる。測定は、吸収セルを通った光の透過率を磁
場の関数として測定する。
発光線の巾が、吸収線の巾より十分に広い場合には、得
られた透過率を対数変換するだけで発光線の正確なプロ
フィルが得られることがわかった。
られた透過率を対数変換するだけで発光線の正確なプロ
フィルが得られることがわかった。
この点を以下に説明する。
第4図に於て、発光線18のプロフィルは光の周波数ν
の関数としてあられされ、これをf(ν)とする。一方
のσ成分は、磁場Hによりν5(H)だけソフトしてお
シ、吸収線19であるσ成分のプロフィル゛をg(シー
シ5(H))とする。第4図では近似的にg(シーシ5
(H))をΔνの巾を持つ関数としている。
の関数としてあられされ、これをf(ν)とする。一方
のσ成分は、磁場Hによりν5(H)だけソフトしてお
シ、吸収線19であるσ成分のプロフィル゛をg(シー
シ5(H))とする。第4図では近似的にg(シーシ5
(H))をΔνの巾を持つ関数としている。
透過率をT(ν)とするとT(ν)は次式であられされ
る。
る。
この式を対数変換して変形すると、1次近似に於て以下
の関係が導かれる。
の関係が導かれる。
at f(νg+(H)) ・・・・・
・ (3)即ち、透過率を対数変換したものは、直接、
発光線のプロフィルをあられすことになる。
・ (3)即ち、透過率を対数変換したものは、直接、
発光線のプロフィルをあられすことになる。
第2図は、本発明の他の実施例の概略構成を示す図で、
インバースゼーマン横効果を用いた装置の場合である。
インバースゼーマン横効果を用いた装置の場合である。
このとき、ホロー陰極ランプ等の光源10からの入射光
は直線偏光子1により、磁場強度可変の電磁石(B)9
によって印加された磁場3と垂直あるいは平行な直線偏
光成分に分解される。この第2図の配置では、磁場3は
光束6と垂直な方向から吸収セル5に印加されている。
は直線偏光子1により、磁場強度可変の電磁石(B)9
によって印加された磁場3と垂直あるいは平行な直線偏
光成分に分解される。この第2図の配置では、磁場3は
光束6と垂直な方向から吸収セル5に印加されている。
7、nの一次共鳴線のように正常ゼーマン効果を示す線
の場合には、磁場に垂直な偏光成分を用いてσ1構成に
よる吸収を観測する。この第2図による方法は、零磁場
に於ける波長に対し、対称に7フトするσ9およびσ−
酸成分吸収を同時に観測するため、測定する発光線のプ
ロフィルは、零磁場に於ける波長に対し左右対称でなけ
ればならないという制約がある。そのかわシに、第1図
の場合に比べて可変位相板が不要で、しかも電磁石9に
観測用の穴をあける必要が無いので、装置も測定も極め
て簡単になる。原子スペクトル光源の発光線のプロフィ
ルを測定する場合、超微細構造が無ければ、プロフィル
は左右対称なので、この方法が便利である。・ znの213.90mの共鳴線についての測定の場合、
吸収線巾はドツプラー広がりによってのみ決まシ、15
0Cで2.50H2である。即ち、この場合の分解能は
so、oooに達している。さらに分解能を上げる為に
は吸収線巾を狭くすれば良いので、原子ビームによる吸
収セルを使用することも考えられる。
の場合には、磁場に垂直な偏光成分を用いてσ1構成に
よる吸収を観測する。この第2図による方法は、零磁場
に於ける波長に対し、対称に7フトするσ9およびσ−
酸成分吸収を同時に観測するため、測定する発光線のプ
ロフィルは、零磁場に於ける波長に対し左右対称でなけ
ればならないという制約がある。そのかわシに、第1図
の場合に比べて可変位相板が不要で、しかも電磁石9に
観測用の穴をあける必要が無いので、装置も測定も極め
て簡単になる。原子スペクトル光源の発光線のプロフィ
ルを測定する場合、超微細構造が無ければ、プロフィル
は左右対称なので、この方法が便利である。・ znの213.90mの共鳴線についての測定の場合、
吸収線巾はドツプラー広がりによってのみ決まシ、15
0Cで2.50H2である。即ち、この場合の分解能は
so、oooに達している。さらに分解能を上げる為に
は吸収線巾を狭くすれば良いので、原子ビームによる吸
収セルを使用することも考えられる。
また、異常ゼーマン効果を示す線の場合、σ成分が***
して状況が複雑になるが、計算機を使用して正確な発光
線プロフィルを求めることができる。
して状況が複雑になるが、計算機を使用して正確な発光
線プロフィルを求めることができる。
またX吸収線巾を計算機を利用したデコンボリューンヨ
ン計算で補正する事によシ、よシ正確な発光線プロフィ
ルを求めることもできる。
ン計算で補正する事によシ、よシ正確な発光線プロフィ
ルを求めることもできる。
第5図に、データの実例を示した。これは、Znのホロ
ー陰極ランプの発光線プロフィルを第2図の実施例の方
法によシ実測したものである。
ー陰極ランプの発光線プロフィルを第2図の実施例の方
法によシ実測したものである。
Znの1次共鳴線(213,8nm)は、極めて吸収強
度が大きく、光源の自己吸収が問題になっていたが波長
が極めて短いために測定方法が無く、今まで観測された
ことが無かった。第5図に於いてプロフィル21の如く
Znの発光線はランプ電流が1.5mAのときには、ガ
ウス形のプロフィルを示しているが、ランプ電流が10
mAでは、プロフィル22の如く顕著な自己反転を生じ
ていることがわかる。このランプを、原子吸光分析に使
用する際は、通常、10mAで点灯されるので、従来は
大きな自己反転を起こした発光線が分析に用いられてい
たことになる。従来、Zn、Cclなどは、う/ブによ
って、あるいは点灯法、あるいは点灯電流によって、感
度および検量線の直線性が悪くなることが指摘されてき
たが、本実験により発光線の自己反転に起因することが
明らかになった。本発明を適用した装置は、ホロー陰極
ランプの品質管理に使用しても大きな効果が期待される
。本発明に基づく第1図および第2図の実施例は、以上
述べてきたことの他に以下の特徴を有する。
度が大きく、光源の自己吸収が問題になっていたが波長
が極めて短いために測定方法が無く、今まで観測された
ことが無かった。第5図に於いてプロフィル21の如く
Znの発光線はランプ電流が1.5mAのときには、ガ
ウス形のプロフィルを示しているが、ランプ電流が10
mAでは、プロフィル22の如く顕著な自己反転を生じ
ていることがわかる。このランプを、原子吸光分析に使
用する際は、通常、10mAで点灯されるので、従来は
大きな自己反転を起こした発光線が分析に用いられてい
たことになる。従来、Zn、Cclなどは、う/ブによ
って、あるいは点灯法、あるいは点灯電流によって、感
度および検量線の直線性が悪くなることが指摘されてき
たが、本実験により発光線の自己反転に起因することが
明らかになった。本発明を適用した装置は、ホロー陰極
ランプの品質管理に使用しても大きな効果が期待される
。本発明に基づく第1図および第2図の実施例は、以上
述べてきたことの他に以下の特徴を有する。
(イ)零磁場における吸収線の波長は原子に固有なもの
である。従って波長精度が極めて高くまた安定である。
である。従って波長精度が極めて高くまた安定である。
(ロ)従来のファプリーペロー干渉計に比して極めて明
るく、微弱な光についても高分解能の分光ができる。
るく、微弱な光についても高分解能の分光ができる。
(ハ)装置および取扱いが、ファプリーペロー干渉計に
比較して容易である。
比較して容易である。
に)偏光子、セルの材質に人工水晶を用いれば真空紫外
域の共鳴発光線についても測定できる。
域の共鳴発光線についても測定できる。
第1図の実施例では、磁場に対し平行方向に被測定光を
通し、一方、磁場によって***された原子蒸気の吸収御
成分に関し、磁場走査してσ3あるいはσ−酸成分独立
して波長走査し、光源からの発光線のプロフィルを測定
する。
通し、一方、磁場によって***された原子蒸気の吸収御
成分に関し、磁場走査してσ3あるいはσ−酸成分独立
して波長走査し、光源からの発光線のプロフィルを測定
する。
第2図の実施例では、磁場に対し垂直方向に被測定光を
通し、一方、磁場によってゼーマン分岐された原子蒸気
の吸収線成分に関し、π成分又はσ成分の一方を観測す
ることによシ、対称形の線スペクトルのプロフィルを測
定する。
通し、一方、磁場によってゼーマン分岐された原子蒸気
の吸収線成分に関し、π成分又はσ成分の一方を観測す
ることによシ、対称形の線スペクトルのプロフィルを測
定する。
吸収セルに封入される物質の原子蒸気が有する吸収線の
巾は、原子スペクトル光源によって発せられる被測定発
光線の巾よりも狭いので、波長走査したときに観測した
各々の波長における吸光量を記録することにより、発光
線のプロフィルを描くことができる。
巾は、原子スペクトル光源によって発せられる被測定発
光線の巾よりも狭いので、波長走査したときに観測した
各々の波長における吸光量を記録することにより、発光
線のプロフィルを描くことができる。
以上説明したように本発明によれば、種々の波長の発光
線のプロフィルを観測することが可能となる。
線のプロフィルを観測することが可能となる。
第1図は本発明の一実施例の概略構成を示す図、第2図
は本発明の他の実施例の概略構成を示す図、第3図は吸
収セルの構造を示す断面図、第4図は第1図の実施例に
おいて磁場によシ波長シフトされた吸収線と、光源から
の発光線の関係を示す図、第5図は第2図の実施例の装
置を用いて亜鉛の発光線プロフィルを実測した図である
。 1・・・直線偏光子、4,9・・・電磁石、5・・・吸
収セル、8・・・検知器、10・・・光源。 旭 ? ■ 篤 4 図 →(ヒめnう皮tk(L/)
は本発明の他の実施例の概略構成を示す図、第3図は吸
収セルの構造を示す断面図、第4図は第1図の実施例に
おいて磁場によシ波長シフトされた吸収線と、光源から
の発光線の関係を示す図、第5図は第2図の実施例の装
置を用いて亜鉛の発光線プロフィルを実測した図である
。 1・・・直線偏光子、4,9・・・電磁石、5・・・吸
収セル、8・・・検知器、10・・・光源。 旭 ? ■ 篤 4 図 →(ヒめnう皮tk(L/)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、磁場発生手段によって特定物質の原子蒸気に磁場を
印加し、上記原子蒸気の吸収線の波長を磁場強度の走査
によってシフトし、上記原子蒸気に光発生源からの被測
定光を照射して吸光量を観測 。 し、上記被測定光の線スペクトルを測定するように構成
したスペクトル線測定装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56134167A JPS5835440A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | スペクトル線測定装置 |
US06/411,370 US4504145A (en) | 1981-08-28 | 1982-08-25 | Apparatus capable of measurement of profile of emission line spectrum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56134167A JPS5835440A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | スペクトル線測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5835440A true JPS5835440A (ja) | 1983-03-02 |
Family
ID=15122008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56134167A Pending JPS5835440A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | スペクトル線測定装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4504145A (ja) |
JP (1) | JPS5835440A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0221243A (ja) * | 1988-03-18 | 1990-01-24 | Bodenseewerk Perkin Elmer & Co Gmbh | 原子吸収分光計用電磁石 |
JPH0221242A (ja) * | 1988-03-18 | 1990-01-24 | Bodenseewerk Perkin Elmer & Co Gmbh | 原子吸収スペクトロメータ |
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