JPS6329234A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は分光光度計に係り、特↓こ検量線が濃度軸方向
に湾曲した状態においても標準添加法を用いて定量分析
を行うのに好適な原子吸光分光光度計や分光蛍光光度計
などの分光光度計に関するものである。

〔従来の技術〕

原子吸光分光光度計や分光蛍光光度計等の分光光度計に
おいては、被測定物質の定量分析の際に起こる共存物質
の化学的あるいは物理的の干渉を補正して精度の高い定
量結果（濃度）を得るための方法として、標準添加法が
必須の要件となっている。したがって、多くの分光光度
計の場合は、標準添加法での定量分析が一般化されて才
９す、標準添加法での信号処理機能と測定機能を有して
いる。

従来の分光光度計における標準添加法は、試料溶液を３
〜４個の秤量可能な容器に等量を分取し、そのうちの１
つの容器を除いた残りの容器に被測定物質の標準溶液を
一定倍数で添加する。そしてそれぞれの容器を溶媒で一
定容量に希釈をして標準添加法測定用のアリコートを調
製する。ブランク溶液も試料溶液と同量を秤取して同様
に希釈する。それぞれの測定用アリコートを分光光度計
で測定し、吸光度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示
値を求めて、ブランク溶液の指示値を補正する。そして
添加した被測定物質の標準溶液の濃度を横軸に、吸光度
値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値を縦軸にとって
、濃度に対する指示値をプロットして検量線を作成する
。この検量線が充分に低濃度域まで直線であると仮定し
て吸光度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値がゼロ
まで外挿（作成した検量線が吸光度値や蛍光強度値等の
分光光度計の指示値軸を横切って濃度軸と交わるまで延
長）する。直線の外挿線と濃度軸の交点から被測定物質
の標準溶液が添加されていない測定用アリコート中に含
まれる被測定物質の濃度を得るものである。

このため、作成された被測定物質の標準溶液の添加濃度
と吸光度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値との関
係曲線、すなわち、検量線が直線である場合のみに適用
される。したがって、従来の原子吸光分光光度計や分光
蛍光光度計等の分光光度計での標準添加法技術は、標準
添加直線外挿法である。

しかし、原子吸光分光光度計や分光蛍光光度計等の分光
光度計における検量線は、被測定物質の分光特性や濃度
域によって直線を示すとは限らず、濃度軸方向に湾曲す
る場合も少なくない。特に標準添加法での定量分析が一
般化されている原子吸光分光光度計の検量線は、−・般
に低濃度領域（吸光度０．２〜０．３程度まで）では直
線を示すが濃度領域が高くなると濃度軸方向に湾曲する
。これ起因するものである。標準添加直線外挿法が適用
できる直線の検量線を得られる濃度レンジはたかだか１
衝程度以内で大変狭い。このため、高濃度領域試料の定
量分析の際は試料溶液中に含まれる被測定元素の濃度域
が直線の検量線を示す濃度レンジ内になるように何回か
の予備的な希釈操作とΔＩＩＩ定操作を繰り返してから
標準添加法測定用のアリコートを調製する必要があり、
等定量分析操作が煩雑になる。また、希釈倍率が大きい
と希釈誤差と汚染等による誤差が入りやすくなるので、
定量分析操作の低下を招く危険があり、等定量分析の操
作性と汎用性については充分配慮されていなかった。

さらに分光光度計での検量線は濃度領域には無関係に濃
度軸方向に湾曲して直線を示さない場合も少なくない。

このような検量線を示す被測定物質は標準添加法での定
量分析が困難であり、試料の前処理を行って共存物質を
除去しておく等の他の煩雑な共存物質の化学的あるいは
物理的等の干渉除去対策法を用いなければならないこと
がしばしば起る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の原子吸光分光光度計や分光蛍光光度計等の分
光光度計で被測定物質の定量分析の際に共存物質の化学
的あるいは物理的等の干渉を補正するための方法として
一般化されている標準添加法の技術は、２〜３の既知濃
度の被測定物質の標準溶液を試料溶液に添加して、吸光
度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値を測定し、そ
の時の干渉を受けた検量線が充分に低濃度域まで直線で
あると仮定して吸光度値や蛍光強度値等の分光光度計の
指示値がゼロまで外挿し、直線の外挿線と濃度軸の交点
から試料溶液中に含まれる被測定物質の濃度を得る標準
添加直線外挿法であった。

したがって、標準添加法による定量分析が適用されるの
は、作成した被測定物質の標準溶液の添ある場合のみに
限定される。

しかし、分光光度計における検量線は全て直線を示すと
は限らず、被測定物質の分光特性や濃度域によっては濃
度軸方向に湾曲する場合も少なくない。例えば、標準添
加法による定量分析が比較的多く行われている原子吸光
分光光度計の検量線は、一般に低濃度領域（吸光度Ｑ、
２〜０．３程度まで）では直線を示すが、濃度領域が高
くなると濃度軸方向に湾曲する。標準添加法での定量分
析が適用できる直線の検量線を示す濃度レンジは、たか
だか１衝程度以内で大変狭い。また、他の分光光度計の
場合は、被測定物質の分光特性によって検量線が濃度領
域に関係無く濃度軸方向に湾曲して直線を示さない場合
も少なくない。

このため、従来の分光光度計での標準添加法技術は、原
子吸光分光光度計や分光蛍光光度計等において比較的多
く起こる濃度軸方向に湾曲する検量線での定量分析につ
いては全く配慮がされておらず、試料溶液中の被測定物
質の濃度が直線の検量線を得ることのできる濃度レンジ
内になるように何回かの予備的な希釈操作と測定操作を
繰り返すことに起因する定量分析操作の煩雑化、希釈操
作の際に起こる希釈誤差と汚染等による定量分析精度の
低下、そして検量線が濃度領域に無関係に濃度軸方向に
湾曲して直線域の全く無い場合における標準添加法の不
適性に基づく低汎用性と、試料の前処理等による標準添
加法以外の共存物質による干渉除去対策法の採用に起因
する定量分析操作の煩雑化等に問題があった。

本発明の目的は、原子吸光分光光度計や分光蛍光光度計
等の分光光度計での標準添加法の信号処理機構に、吸光
度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値が濃度値の関
係あるいは濃度値が吸光度値や蛍光強度値等の分光光度
計の指示値の関数となる曲線近似による検量線作成機能
、そして最小二乗法による検量線作成機能を併せて備え
ることによって、濃度値と吸光度値や蛍光強度値等の分
光光度計の指示値との関係曲線、すなわち、検量析結果
を得ることができ、そして標準添加法での測定可能な濃
度レンジと定量分析操作性および標準添加法の汎用性を
大幅に拡大することができる分光光度計を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、原子吸光分光光度計や分光蛍光光度計等の
分光光度組が有する標準添加法による定量分析のための
信号処理機構の検量線作成機能に、吸光度値や蛍光強度
値等の分光光度計の指示値が濃度値の関数あるいは濃度
値が吸光度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値の関
数となる曲線近似による検量線作成機能および最小二乗
法による検量線作成機能をあわせて備え、濃度値と吸光
度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値との関係曲線
、すなわち、検量線が濃度軸方向に湾曲する状態の場合
でも標準添加法にて精度の高い定量分析結果を得るとと
もに、標準添加法での測定可能な濃度レンジを大幅に拡
大させた構成として達成するようにした。

〔作用〕

本発明の作用を、第６図、第７図および第８図に例示し
たフレームレス原子化装置を用いた原子吸光分光光度計
による吸光度値と濃度値との関係曲線、すなわち、検量
線にて説明する。

第６図は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂの比較的大きい濃度レンジ
における検量線の一例である。原子吸光分光光度計での
検量線は、光源であるホローカッ−ドラツグの自己吸収
や原子化装置内で発生する被測定元素の原子蒸気の密度
勾配等の分光特性によって必ずしも直線関係を示すとは
限らない３．−般には低濃度領域（吸光度０．２〜０．
３程度まで）。

では直線関係を示すが、それより濃度領域が高くなるに
つれて濃度軸方向に湾曲する傾向を示す。

検量線の湾曲の程度と形状は被測定元素に依存する。ま
た、検量線が直線関係を示す濃度レンジはたかだか１衝
程度以内で大変狭い。このため、検量線が直線である場
合のみに適用される従来技術）１゛量分析の際には試料
溶液中に含まれる被測定元素ト の濃度域が直線の検量線を示す大変狭い濃度レンジ内に
なるように何回かの予備的な希釈操作と測定操作を繰り
返してから標準添加油測定用のアリコートを調製する必
要がある。

第７図は、フレームレス原子化装置を用いた原子吸光分
光光度計でのＭｎの高濃度領域（０，０２〜０　、２　
ｐｐｍ）における検量線の一例である。Ｍｎの検量線は
、一般に吸光度０．３　程度以下が得られる低濃度領域
では吸光度値が濃度値に比例するための直線の検量線を
示す。したがって、従来技術である標準添加直線外挿法
での定量分析が可能となる。しかし、吸光度０．５　程
度以上が得られる高濃度領域（０，０２〜０．２ｐｐｍ
）では吸光度値と濃度値とは比例しない。このため、最
小二乗法による直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ、ここで、ｙ；吸光
度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値、ｘ；濃度値
、ａ、ｂ；定数）で検量線を作成すると、第７図（ａ）
に示した検量線のように直線で作成した検量線と各濃度
の吸光度値とは一致しない。このような場合には、従来
技術である標準添加直線外挿法での定量分析は全く不可
能で精度の高い分析結果（濃度）を得ることは困難とな
る。このような場合（検量線が濃度軸方向に湾曲する）
、高次の関数式を用いた曲線近似による検量線作成機能
用いると精度の高い検量線を作成することができる。第
７図（ｂ）に示した検量線は、２次関数式の曲線近似（
ｙ＝ａ　ｘｚ＋ｂ　ｘ＋ｏ、ここに、Ｃ；定数）と最小
二乗法によって作成したものであ（１］） る。この場合、作成した検量線と各濃度における吸光度
値が一致しているので精度の高い検量線であることが判
る。これによって、曲線近似↓こよる検量線作成機能と
最小二乗法による検量線作成機能をあわせて備えた標準
添加曲線外挿法を用いれば検量線が濃度軸方向に湾曲す
る濃度領域でも定量分析は可能となることが判る。した
がって、精度の高い分析結果を得ることができるととも
に、標準添加法での測定可能な濃度レンジと定量分析の
操作性（高濃度試料の場合における検量線が直線を示す
濃度レンジ内の濃度に調製するための何〒、パの予備的
な希釈操作と測定操作）そＬＴ４ｍ準添加法の汎用性を
大幅に拡大することができる。

第８図も、フレームレス原子化装置を用いた原子吸光分
光光度計でのＭｎの高濃度領域（０，０５〜０　、２５
ｐｐｍ）における検量線の一例である。第７図の場合と
異なるのは濃度範囲が０．０２〜０．２０ｐｐｍから０
．０５−０．２５ｐｐ＋ｎとわずかに高くなっているこ
とである。第７図での濃度範囲（０，０２〜０．２０ｐ
ｐｍ）では２次関数式（ｙ＝ａｘｚ＋ｂｘ＋ｃ）の曲線
近似と最小二乗法による検量線作成法によって精度の高
い検量線を作成できることが判ったが、しかし、濃度範
囲が０．０５〜０．２５ｐｐｍと若干高くなるだけで検
量線の濃度軸方向への湾曲の程度が大きくなる。このた
め、２次関数式の曲線近似による検量線作成法では精度
の高い検量線の作成は国電となる。第８図の検量線は、
３次関数式（ｙ＝ａｘ”＋ｂｘ”＋ｃｘ＋ｄ、ここに、
ｄ；定数）の曲線近似と最小二乗法によって作成したも
のである。作成した検量線と各濃度における吸光度値が
一致しているので精度の高い検量線であることが判る。

原子吸光分光光）度肝や分光蛍光光度計等の分光光度計
における濃度値と吸光度値や蛍光強度値等の分光光度計
の指示値との関係曲線、すなわち、検量線の濃度軸方向
への湾曲の程度と形状は被測定物質と濃度領域によって
異なる。しかし、標準添加法の信号処理機能と測定機能
に２次関数式よりさらに高次の関数式を用いた曲線近似
と最小二乗法による検量線作成法を備えた標準添加曲線
外挿法を用いること（］３） によって、種々の形状の検量線の場合においても標準添
加法での定量分析を可能とすることができる。

〔実施例〕

以下本発明を第１図に示した実施例および第２図〜第５
図を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の分光光度計の一実施例を示すブロック
図で、標準添加曲線外挿法の機能を備えたフレームレス
原子化装置による原子吸光分光光度計の場合を示しであ
る。光源のホローカソードランプ１から被測定元素固有
の波長の光が抵抗発熱体のカーボン等で作られた試料管
２の照射され、る。分光器３は、被測定元素固有の波長
を選択して設定し、試料管２内に置かれた試料は、試料
管２への通電電流を制御する機能を備えたマイクロコン
ピュータ７で設定された加熱プログラムによって熱分解
されて被測定元素の原子状の蒸気を発生する。その原子
蒸気の発生と散逸に基づく密度分布の時間変化によって
ホローカソードランプ１から照射されている被測定元素
固有の波長の光は吸収されて減少し、また、元の光量へ
復帰するという原子吸収の現象が起こる。吸収され減光
した光信号は、光電子増倍管４によって電気信号に変換
されて前置増幅器５で増幅される。そしてアナログ／デ
ィジタル変換器６を介してマイクロコンピュータ７に入
り、標準添加法のための検量線の作成や試料中の被測定
元素の濃度計算等の演算処理が行われる。原子吸収スペ
クトルの状態、検量線の形状、試料濃度の分析結果そし
てその定量分析において必要とする測定条件等の原子吸
光分析法における情報は、ＣＲＴ８に表示されるととも
にプリンター／プロッター９に記録される。

標準添加曲線外挿法による定量分析技術の機能は、マイ
クロコンピュータ７に備えられている。

第２図、第３図および第４図は、本実施例の種型添加曲
線外挿法による定量分析技術を従来の標準添加直線外挿
法による定量分析技術と比較して例示したものである。

排水に含まれるＣｕについて、フレームレス原子化装置
による原子吸光分光光度計を用いて定量分析を行った場
合の例である。

第２図は検量線が直線を示す低濃度領域（吸光度０．２
程度以下）において標準添加法（標準添加直線外挿法）
で定量分析を行い、試料（排水）に含まれるＣ　ｕ　ｓ
度について確認した例である。

１０ｍｆｌのメスフラスコ４個に試料を１．　、　Ｏｍ
　Ｏ。

ずつ分取する。１０ｐｐｍ濃度のＣｕの標準溶液を０．
０．．１０，０．２０および０　、３０　ｍ　Ｑ　　を
添加する。そしてそれぞれのメスフラスコを蒸留水で定
量（１０ｍα）して標準添加法測定用のアリコートを調
製する。試料は１０倍に希釈し、添加したＣｕの標準溶
液の濃度は０，０．１０，０．２０およびＱ、３０ｐｐ
＋ｍとなる。原子吸収スペクトルの最大ピーク高さく３
２４．８ｎｍにおける吸光度）を求め、標準添加法の信
号処理機能によって検量線を作成し、試料中に含まれる
Ｏｕの濃度を得た。

検量線１０は直線（ｙ二ａｘ十すの１次関数式）で最小
二乗法によって作成したものである。作成した検量線と
各濃度における吸光度値は一致しているので精度の高い
検量線であることが判る。すなわち、試料の希釈倍率を
大きく（１０倍）とり、濃度域が直線の検量線を示す濃
度レンジ内になるように考慮して標準添加法測定用のア
リコートを調製すると、従来の標準添加法被術である標
準添加直線外挿法での定量分析が可能となる。この定量
分析結果から、試料中に含まれるＣｕの濃度は１．６ｐ
ｐｍ　（０，１６ｐｐｍＸ　１０）であることが判る。

第３図は第２図の場合と同一の試料（排水）を１０　ｍ
　Ｑのメスフラスコ４個に５　、　Ｏｍ　Ｑ　ずつ分取
して、１．０ｐｐｍａ濃度のＣｕの標準溶液を０゜１．
０，２．０および３　、　Ｏｍ　Ｑ　添加した後に、そ
れぞれのメスフラスコを蒸留水で定容（１０ｍｕ）２．
０および３　、０　ｐｐｍとなる。原子吸収スペクトル
の最大ピーク高さく吸光度）を求め、標準添加法の信号
処理機能によって検量線を作成し、試料中に含まれるＣ
ｕの濃度を得た。検量線１１は、従来の標準添加法被術
の標準添加直線外挿法（最小二乗法による直線作成法）
によって作成したものである。得られた吸光度は０．３
〜０．８程度で第２図の１０倍希釈の場合に比較してか
なり大きく、フレームレス原子吸光分光光度計の測定濃
度レンジとしては高濃度である。したがって、この濃度
領域での検量線は濃度軸方向に湾曲する。このため、従
来の標準添加法被術である標準添加直線外挿法（ｙ＝ａ
ｘ＋ｂ）で作成した検量線１１と各濃度の吸光度値は一
致しない。このような場合には、定量分析は不可能で精
度の高い分析結果（濃度）を得ることは困難である。こ
のことは、定量分析結果から求められたＣｕの濃度値の
３ｐｐ■　（１，５ｐｐｍＸ２）が、第２図での直線の
検量線を得ることのできる低濃度領域（吸光度０．２〜
０．３程度まで）での定量分析結果の１　、６　ｐｐｍ
と大きく相違していることからも確認できる。すなわち
、従来の標準添加法被術である標準添加直線外挿法は検
量線が直線を示す低濃度領域（吸光度０．２〜０．３程
度まで）の定量分析に適用され、検量線が濃度軸方向に
湾曲する高濃度領域（吸光度０．３　程度以上）での定
量分析は全く不可能で、汎用性がないことが判る。

第４図は第３図での測定で調製した標準添加法測定用の
アリコートを用いて、本発明に係る標準添加法技術であ
る標準添加曲線外挿法で定量分析を行った結果である。

検量線１２は最小二乗法による３次関数式（ｙ＝ａｘ”
＋ｂｘ”＋ｃｘ＋ｄ）の曲線近似によって作成したもの
である。作成した検量線１２と各濃度における吸光度値
はよく一致しているので精度の高い標準添加測定用の検
量線を作成できたことが判る。このことは、得られた１
、６ｐｐｍ　　（０，８ｐｐＩＩＸ２）の分析結果が、
第２図の直線の検量線を得ることのできる低濃度領域（
吸光度０．２〜０．３程度まで）における定量分析結果
の１　、６ｐｐｍ　（０、１６ｐｐｍＸ　１０’）と一
致していることからも確認できる。すなわち、本発明に
係る標準添加法技術である標準添加曲線外挿法を有する
ことによって、検量線が濃度軸方向に湾曲した状態にお
いても標準添加法での定量分析は可能である。

第５図は分光蛍光光度計において排水中に含まれるＣｅ
についての標準添加法による定量分析の例である。蛍光
法によるＣｅの定量分析の際に得られる相対蛍光強度（
感度）は、共存する１１ＣＱ等の酸の濃度に依存（干渉
）する。したがって、干渉を補正するための測定法であ
る標準添加法は必須である。試料に含まれるＨｃＱ等の
酸の濃度が高いほど得られる相対蛍光強度は著しく低下
する。このため、試料中に含まれるＩＩｃＱ等の濃度は
低くして測定するのが感度的に有利である。しかし、共
存する酸の濃度が低いと、検量線は原子吸光分光光度計
の場合と異なり濃度領域に関係なく（低濃度領域でも）
濃度軸方向に湾曲する。こ（排水）２ｍｆｆに０．２５
，５０．７５および１１００ｐｐ濃度のＣｅの標準溶液
（ＩＮＩＩｃＱ溶液）をそれぞれ２ｏμＱずつ添加して
標準添加法測定用のアリコートを調製した。蛍光波長３
５２止、励起波長２６０ｎｍにて相対蛍光強度を求めた
。

検量線１３は本発明に係る標準添加法である標準添加曲
線外挿法を用いて最小二乗法による２次関数式（ｙ＝ａ
ｘ”＋ｂ　ｃ＋ｃ）　　の曲線近似によって作成したも
のである。作成した検量線１３と各濃度における相対蛍
光強度値はよく一致しているので精度の高い検量線であ
ることが判る。したがって、得られた定量分析結果（濃
度）Ｑ、２８ｐｐｍは高精度である。特に本発明に係る
標準添加技術である標準添加曲線外挿法は、第５図の分
光蛍光光度計によるＣｅの定量分析例のように、検量線
が濃度領域には全く無関係に濃度軸方向に湾曲して直線
を示さない場合にも標準添加法での定量分析を行うとき
に有効である。

本実施例によれば、原子吸光分光光度計や分光蛍光光度
計等の分光光度計において、定量分析する際の被測定物
質の濃度領域や分光特性等によって濃度値と吸光度値や
蛍光強度値等の分光光度計の指示値との関係曲線、すな
わち、検量線が濃度軸方向に湾曲する状態の場合でも共
存物質による干渉を補正する分析法である標準添加法に
て正確度の高い定量分析結果（濃度）を得るのに効果が
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、原子吸光分光光
度計や分光蛍光光度計等の分光光度計で、被測定物質の
定量分析を行う際に共存物質による化学的あるいは物理
的等の干渉を補正して正確度の高い定量分析結果（濃度
）を得るために一般化されている分析法の標準添加法に
おいて、吸光度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値
が添加した既知濃度値の関数あるいは添加した既知濃度
値が吸光度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値の関
数とする曲線近似による検量線作成機能、最小二乗法に
よる検量線作成機能を分光光度計の標準添加法信号処理
機楕にあわせて備えた標準添加曲線外挿法の機能を有し
ているので、従来の標準添加法技術である標準添加直線
外挿法では定量分析が全く不可能で、かつ、精度の高い
分析結果（濃度）を得ることが困難であった検量線が濃
度軸方向に湾曲する状態の場合でも標準添加法での定量
分析を可能とするとともに、精度の高い定量分析結果を
得ることができ、標準添加法による測定可能な濃度レン
ジ、標準添加法の汎用性、被測定物質の定量分析の操作
性を大幅に向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の分光光度計の一実施例を示すブロック
図、第２図、第３図、第４図および第５図は本発明の一
実施例による標準添加法と従来の標準添加法とを比較し
て例示した線図、第６図。 第７図および第８図は原子吸光分光光度計における濃度
と吸光度の関係曲線図である。 １・・・ホローカソードランプ、２・・・カーボン製試
料管、３・・・分光器、４・・・光電子増倍管、５・・
・前置増幅器、６・・・アナログ／ディジタル変換器、
７・・・標準添加曲線外挿法の信号処理機能を備えたマ
イクも５図 冨６図 溝７度（ＰＰ爪〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原子吸光分光光度計や分光蛍光光度計等の分光光度
   計が有する標準添加法による定量分析のための信号処理
   機構の検量線作成機能に、吸光度値や蛍光強度値等の分
   光光度計の指示値が濃度値の関数あるいは濃度値が吸光
   度値や蛍光強度値等の分光光度計の指示値の関数となる
   曲線近似による検量線作成機能および最小二乗法による
   検量線作成機能をあわせて備え、濃度値と吸光度値や蛍
   光強度値等の分光光度の指示値との関係曲線、すなわち
   、検量線が濃度軸方向に湾曲する状態の場合でも標準添
   加法にて精度の高い定量分析結果を得るともに、標準添
   加法での測定可能な濃度レンジを大幅に拡大させた構成
   としてあることを特徴とする分光光度計。