(57)【要約】【課題】水溶液といった各種溶液に溶解する溶質や混合気体における各気体といった測定対象の濃度を簡易な構成で精度良く測定する。【解決手段】本願に係る測定システム（１００）は、濃度の測定対象と対応する特定波長を出射可能なＬＥＤ（１１２）を有する光源装置（１１０）と、測定対象を介して受光した光を分光する分光装置（１３０）と、発光素子の温度を測定する温度測定部（２８２）と、分光装置（１３０）により分光された特定波長の光の強度と、温度測定部（２８２）により測定された温度とに基づいて、測定対象の濃度を測定する濃度測定部（２８３）とを有する。【選択図】図８
2020193869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃度の測定対象と対応する特定波長を出射可能な発光素子を有する光源部と、
前記測定対象を介して受光した光を分光する分光部と、
前記発光素子の温度を測定する温度測定部と、
前記分光部により分光された前記特定波長の光の強度と、前記温度測定部により測定された温度とに基づいて、前記測定対象の濃度を測定する濃度測定部と
を有することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記分光部は、ファブリペロー型の分光器を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記温度測定部は、前記発光素子が有する順方向電圧を測定し、測定した順方向電圧の値に基づいて、前記発光素子の温度を特定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記光源部は、前記発光素子を点灯させる場合は、当該発光素子に所定値の電流を供給し、
前記温度測定部は、前記所定値よりも低い値の電流であって、温度の測定に必要な安定性が確保できる値の電流を用いて、前記発光素子の順方向電圧を測定する
ことを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記光源部は、前記発光素子を所定期間の間点灯させ、
前記温度測定部は、前記発光素子の温度を測定する場合は、前記所定期間よりも長い期間の間、前記発光素子が有する順方向電圧を測定する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記光源部は、断続的に前記発光素子を点灯させ、
前記温度測定部は、前記光源部が前記発光素子を点灯させていない間に前記発光素子の順方向電圧を測定する
ことを特徴とする請求項３〜５のうちいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項７】
前記温度測定部は、前記光源部が前記発光素子を消灯させる度に前記発光素子の温度を測定する
ことを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記温度測定部は、前記光源部が前記発光素子に電流の供給を停止させてから所定の期間が経過した際における順方向電圧に基づいて、前記発光素子の温度を測定する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の測定装置。
【請求項９】
前記分光部は、前記測定対象を介して受光した光を分光する分光器と、当該分光器により分光された光の強度を測定する受光素子とを有し、
前記濃度測定部は、前記発光素子を点灯する際に前記受光素子が測定した光の強度と、前記温度測定部により測定された温度と、前記発光素子が消灯する際に前記受光素子が出力する測定結果とに基づいて、前記測定対象の濃度を測定する
ことを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項１０】
前記濃度測定部は、前記発光素子を点灯する際に前記受光素子が測定した光の強度と、前記発光素子が消灯する際に前記受光素子が出力する測定結果との関係性の相対的な変化、および、前記温度測定部により測定された温度に基づいて、前記発光素子が出射した前記特定波長の光の相対的な強度を推定し、推定した強度と、前記発光素子を点灯する際に前記受光素子が測定した光の強度とに基づいて、前記測定対象の濃度を推定する
ことを特徴とする請求項９に記載の測定装置。
【請求項１１】
前記濃度測定部は、前記温度測定部により測定された温度の履歴に基づいて、前記測定対象の濃度を測定する
ことを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項１２】
前記濃度測定部は、前記温度測定部により測定された温度に基づいて、前記発光素子が出射した前記特定波長の光の強度を推定し、推定した強度と、前記分光部により分光された前記特定波長の光の強度とに基づいて、前記測定対象の濃度を測定する
ことを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項１３】
前記濃度測定部は、前記発光素子が出射したと推定される前記特定波長の光の強度と、前記分光部により分光された前記特定波長の光の強度とを用いて、前記測定対象における前記特定波長の吸光度を特定し、特定した吸光度に基づいて、前記測定対象の濃度を測定する
ことを特徴とする請求項１２に記載の測定装置。
【請求項１４】
前記濃度測定部は、予め測定された前記発光素子の温度と当該発光素子が出射する前記特定波長の光の強度との関係性に基づいて、前記温度測定部により測定された温度から、前記発光素子が出射した前記特定波長の光の強度を推定する
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の測定装置。
【請求項１５】
前記光源部は、前記発光素子を断続的に点灯させる
ことを特徴とする請求項１〜１４のうちいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項１６】
濃度の測定対象と対応する特定波長を出射可能な発光素子を有する光源装置と、
前記測定対象を介して受光した光を分光する分光装置と、
前記発光素子の温度を測定する温度測定装置と、
前記分光装置により分光された前記特定波長の光の強度と、前記温度測定装置により測定された温度とに基づいて、前記測定対象の濃度を測定する濃度測定装置と
を有することを特徴とする測定システム。
【請求項１７】
測定装置が実行する測定方法であって、
発光素子から出射された濃度の測定対象と対応する特定波長の光を分光する分光工程と、
前記発光素子の温度を測定する温度測定工程と、
分光された前記特定波長の光の強度と、測定された温度とに基づいて、前記測定対象の濃度を測定する濃度測定工程と
を含むことを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液および気体の測定を行う測定装置、測定システムおよび測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を用いて半導体のエッチング液や洗浄液といった水溶液の濃度を測定する技術が知られている。このような技術の一例として、タングステンランプが出射した光を水溶液に照射し、水溶液を介して受光した光の強度から水溶液の濃度を測定する技術が知られている。また、光源から、溶質が吸収する波長の光を出射し、水溶液を介する前、あるいは水溶液を介した後に回折格子やカラーフィルタを用いて分光し、分光した光の吸光度に基づいて、水溶液の濃度を測定する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３７９３６号公報
【特許文献２】特許第３５７８４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、水溶液の濃度を容易な構成で測定しているとは言えない場合がある。
【０００５】
例えば、タングステンランプ等といった電球は、発光スペクトルが不安定であるため、このような電球を光源として用いた場合、吸光度を分析する直前若しくは直後に、測定対象がない状態で光源が出射する光のスペクトルをベースラインとして測定する手間がかかる。また、ベースラインを測定するための構成として、水溶液を空にする若しくは複数の受光素子を設ける等の構成を装置内に設けた場合、機械系・光学系が複雑化してしまう。一方、電球の代替として発光ダイオードを利用しても、光のスペクトルは、温度に応じて変化するため、吸光度の測定精度を向上させる余地が存在する。
【０００６】
なお、上述した従来技術と同様の構成により、水溶液の濃度以外にも、各種溶質が溶解した溶液や混合気体における各気体の濃度を測定する態様が考えられる。しかしながら、上述した従来技術では、各種溶液における溶質や気体の濃度を簡易な構成で精度良く測定できるとは言えない。
【０００７】
本願はこのような課題を解決するためのものであり、水溶液といった各種溶液に溶解する溶質や混合気体における各気体等の濃度を簡易な構成で精度良く測定することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に係る測定装置は、濃度の測定対象と対応する特定波長を出射可能な発光素子を有する光源部と、測定対象を介して受光した光を分光する分光部と、発光素子の温度を測定する温度測定部と、分光部により分光された特定波長の光の強度と、温度測定部により測定された温度とに基づいて、測定対象の濃度を測定する濃度測定部とを有する。
【０００９】
上記測定装置において、分光部は、ファブリペロー型の分光器を有していてもよい。
【００１０】
上記測定装置において、温度測定部は、発光素子が有する順方向電圧を測定し、測定した順方向電圧の値に基づいて、発光素子の温度を特定してもよい。
【００１１】
上記測定装置において、光源部は、発光素子を点灯させる場合は、発光素子に所定値の電流を供給し、温度測定部は、所定値よりも低い値の電流であって、温度の測定に必要な安定性が確保できる値の電流を用いて、発光素子の順方向電圧を測定してもよい。
【００１２】
上記測定装置において、光源部は、発光素子を所定期間の間点灯させ、温度測定部は、発光素子の温度を測定する場合は、所定期間よりも長い期間の間、発光素子が有する順方向電圧を測定してもよい。
【００１３】
上記測定装置において、光源部は、断続的に発光素子を点灯させ、温度測定部は、光源部が発光素子を点灯させていない間に発光素子の順方向電圧を測定してもよい。
【００１４】
上記測定装置において、温度測定部は、光源部が発光素子を消灯させる度に発光素子の温度を測定してもよい。
【００１５】
上記測定装置において、温度測定部は、光源部が発光素子に電流の供給を停止させてから所定の期間が経過した際における順方向電圧に基づいて、発光素子の温度を測定してもよい。
【００１６】
上記測定装置において、分光部は、測定対象を介して受光した光を分光する分光器と、分光器により分光された光の強度を測定する受光素子とを有し、濃度測定部は、発光素子を点灯する際に受光素子が測定した光の強度と、温度測定部により測定された温度と、発光素子が消灯する際に受光素子が出力する測定結果とに基づいて、測定対象の濃度を測定してもよい。
【００１７】
上記測定装置において、濃度測定部は、発光素子を点灯する際に受光素子が測定した光の強度と、発光素子が消灯する際に受光素子が出力する測定結果との関係性の相対的な変化、および、温度測定部により測定された温度に基づいて、発光素子が出射した特定波長の光の相対的な強度を推定し、推定した強度と、発光素子を点灯する際に受光素子が測定した光の強度とに基づいて、測定対象の濃度を推定してもよい。
【００１８】
上記測定装置において、濃度測定部は、温度測定部により測定された温度の履歴に基づいて、測定対象の濃度を測定してもよい。
【００１９】
上記測定装置において、濃度測定部は、温度測定部により測定された温度に基づいて、発光素子が出射した特定波長の光の強度を推定し、推定した強度と、分光部により分光された特定波長の光の強度とに基づいて、測定対象の濃度を測定してもよい。
【００２０】
上記測定装置において、濃度測定部は、発光素子が出射したと推定される特定波長の光の強度と、分光部により分光された特定波長の光の強度とを用いて、測定対象における特定波長の吸光度を特定し、特定した吸光度に基づいて、測定対象の濃度を測定してもよい。
【００２１】
上記測定装置において、濃度測定部は、予め測定された発光素子の温度と発光素子が出射する特定波長の光の強度との関係性に基づいて、温度測定部により測定された温度から、発光素子が出射した特定波長の光の強度を推定してもよい。
【００２２】
上記測定装置において、光源部は、発光素子を断続的に点灯させてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
上述した測定装置は、濃度の測定対象と対応する特定波長を含む光を発光素子から出射し、測定対象を介して受光した光から特定波長の光を分光する。また、測定装置は、発光素子の温度を測定する。一例では、測定装置は、事前に取得したスペクトルと温度との関係から、測定した温度での出射したスペクトルを特定する。そして、測定装置は、分光した特定波長の光の強度と発光素子の温度から想定したスペクトルに基づいて、吸光度を測定する。濃度測定に必要な吸光度を取り出し、測定対象の濃度を測定する。この結果、測定装置は、発光素子が出射する光のスペクトルが温度により変化する場合であっても、精度良く測定対象の濃度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態における測定手法を説明する図である。
【図２】図２は、光源となる発光素子が出射する光の光スペクトルの一例を示す図である。
【図３】図３は、分光装置が測定する光のスペクトルを模式的に示す図である。
【図４】図４は、測定装置が温度に基づいて推定する発光素子の光スペクトルの一例を模式的に示す図である。
【図５】図５は、サンプルの吸光度を模式的に示す図である。
【図６】図６は、サンプルが吸光する光のスペクトルを模式的に示す図である。
【図７】図７は、実施形態における測定システムの概要を示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係るフローセルの一例を示す斜視図である。
【図９】図９は、実施形態に係るフローセルの一例を示す正面図である。
【図１０】図１０は、実施形態に示すフローセルのＡ−Ａ断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態に示すフローセルのＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る測定システムの機能構成の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係る測定装置がＬＥＤを点灯させるタイミングの一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態に係る測定システムの動作タイミングの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。なお、以下の説明では、測定装置が実行する濃度の測定手法の原理について説明し、その後、濃度の測定精度をさらに向上させるために発光素子の温度を用いる処理について説明する。
【００２６】
［測定手法の原理について］
半導体の洗浄液やエッチング液として、塩酸、硝酸、リン酸、水酸化アンモニウム、過酸化水素等の水溶液が用いられており、水溶液の吸光度に基づいて、水溶液の濃度を測定する技術が知られている。単純には、光を水溶液に照射し、その透過した光を２つ以上の光の波長で分光、光強度を測定することで、濃度を計算する。より具体的には、光源が出射した光の強度と、透過した光から分光した光の強度とから、水溶液の吸光度を算出し、算出された吸光度に基づいて、濃度の計算を行う。
【００２７】
このような濃度測定に用いる光源としてタングステンランプ等のハロゲンランプが用いられているが、ハロゲンランプの寿命が短いため、交換の手間がかかる。また、ハロゲンランプが出射するスペクトルごとの光強度分布は、経年劣化等で徐々に変化してしまい、吸光度の算出精度が低下してしまう。このため、短期間の間にハロゲンランプが出射する光のスペクトルを基準（ベースライン）として再取得する必要がある。
【００２８】
一方、光源としてＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）を用いた場合、ハロゲンランプと比較して寿命が長いため、交換の手間を削減することができる。しかしながら、光源にＬＥＤを用いたとしても、タングステンランプと同様にベースラインを取得する必要がある。また、ＬＥＤが出射する光の波長の領域が狭いため、濃度の測定対象が限られてしまう。
【００２９】
ここで、水溶液に溶解している溶質が何であるかが予め解っている場合、溶質の濃度測定において適切と考えられる波長（特徴的に吸光度現象が現れる波長。以下、「特定波長」と記載する。）の光を含んだ波長帯の光を出射し、水溶液を介して受光した光を、特定波長の光に分光すれば、精度よく溶質の濃度測定を実現できると考えられる。このような点に着眼し、小型で安価であるが分光可能な波長領域が比較的狭いファブリペロー型の分光器を用いて、受光した光を特定波長の光に分光することにより、課題を解決できることに想到した。また、溶質に最適な特性を持つＬＥＤを光源として選定することで、タングステンランプのように、必要以上に広い波長帯域を有する光源を不要とすることができる点に想到した。
【００３０】
以下、図１を用いて、実施形態における測定手法について説明する。図１は、実施形態における測定手法を説明する図である。図１に示す例では、水溶液等といった液体のサンプルに溶解する溶質の濃度を測定する測定システム１の構成を概念的に示した。
【００３１】
例えば、測定システム１は、光源装置２、フローセル３、分光装置４、および測定装置５を有する。
【００３２】
光源装置２は、光を投光可能な光源装置であり、例えば、ＬＥＤ等の光源により実現される。例えば、光源装置２は、測定装置５による制御に従って、所定の特定波長を含む光を出射する。このようにして光源装置２により出射された光は、光路ＯＰに沿って、フローセル３を介し、分光装置４へと伝達される。
【００３３】
ここで、光源装置２は、１つ若しくは同時に濃度を測定する溶質のそれぞれと対応する特定波長を含む波長帯の光を出射可能な光源を有していればよい。すなわち、光源装置２は、測定対象と対応する特定波長の光を、測定対象の測定において必要十分な強度（例えば、照度）で出射可能な光源を有していればよい。例えば、光源装置２は、半値幅が１００ナノメートル程度のＬＥＤにより実現可能であり、溶質がアンモニアおよび過酸化水素である場合、少なくとも、１５００ナノメートルから１６００ナノメートルの波長帯の光を十分な強度で出力可能な光源であればよい。一例を挙げると、光源装置２は、１５５０ナノメートル程度の中心波長を有し、半値幅が１００ナノメートル程度となるＬＥＤを用いて光を出射すればよい。なお、光源装置２は、分光装置４が分光して取り込むことができる波長の光を特定波長とし、このような特定波長を含む波長幅の光を出射できればよい。換言すると、光源装置２は、あらかじめ設定された目標精度で、測定対象の吸光度（ひいては、濃度）の測定を実現可能な波長を特定波長とし、特定波長に合わせた波長幅の光を出射するＬＥＤ等用いて、光を出射させればよい。
【００３４】
フローセル３は、光源装置２が出射する光に対して透明な素材（例えば、石英ガラス等）からなり、内部に水溶液等のサンプルを流すことができる。なお、フローセル３は、試験管やセル等により実現されてもよい。また、フローセル３は、全体が透明な素材である必要はなく、光源装置２から出射された光が入射される入射部分と、入射された光をサンプルを介して出射する出射部分とが透明であればよい。
【００３５】
分光装置４は、フローセル３を介して受光した光から特定波長の光を分光し、分光した光の強度を測定する装置であり、例えば、ファブリペロー干渉計（Fabry  Perot  Interferometer）と、ファブリペロー干渉計により分光された光の強度を測定する受光素子とにより実現される。
【００３６】
例えば、分光装置４は、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４１と受光素子４２とを有する。ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４１は、透過可能な光の波長を変更することができるファブリペロー干渉計（Fabry  Perot  Interferometer）であり、平行に配置された２つの半透鏡を有する。例えば、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４１は、光源装置２側に設置された半透鏡である上部ミラーＵＭと、受光素子５側に配置された半透鏡である下部ミラーＤＭとを有する。そして、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４１は、上部ミラーＵＭと下部ミラーＤＭとの間隔を制御することで、フローセル３を介して受光した光から、上部ミラーＵＭと下部ミラーＤＭとの間隔に応じた波長の光を透過する。例えば、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４１は、測定装置６からの制御に従い、サンプルを介して受光した光から溶質と対応する特定波長の光を透過する。
【００３７】
受光素子４２は、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４１により透過された光を受光すると、受光した光の強度を測定する素子であり、例えば、フォトダイオード等の光電素子等により実現される。例えば、受光素子４１は、透過された光を受光すると、受光した光の強さを示す電気信号を生成し、生成した電気信号を測定装置６へと伝達する。
【００３８】
測定装置５は、分光装置４が受光した光の強度に基づいて、サンプルに含まれる溶質の濃度を測定する。例えば、測定装置５は、フローセル３内にサンプルがない状態で受光素子４２が受光した光の強度、すなわち、光源装置２が出射した特定波長の光の強度をＩ０として測定し、フローセル３内にサンプルがある状態で分光装置４が受光した光の強度をＩ１として測定する。そして、測定装置５は、以下の式（１）を用いて、特定波長におけるサンプルの吸光度Ａを算出し、算出した吸光度Ａに基づいて、サンプルに含まれる溶質の濃度を測定する。
【００３９】
【数１】
2020193869.tif 000003
【００４０】
なお、測定装置５は、フローセル３内に溶質が溶解していない所定の溶媒のみがある状態で分光装置４が受光した光の強度と、フローセル３内に溶質が所定の溶媒に溶解した溶液がある状態で分光装置４が受光した光の強度との比率の対数を算出し、算出した対数の符号を逆転させた値を、溶質の溶媒に対する吸光度として算出してもよい。
【００４１】
［濃度の測定手法の一例について］
以下、サンプルの吸光度に基づいて、サンプルに含まれる溶質の濃度を測定する処理の一例について説明する。なお、以下の説明では、アンモニア（ＮＨ３）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の水溶液をサンプルとする例について説明するが、実施形態は、これに限定されるものではない。測定装置５は、任意の溶質を含むサンプルの吸光度から、溶質の濃度の算出を行ってよい。例えば、測定装置５は、溶質となる水のみの透過光の強度に対し、サンプルの透過光の強度との割合の対数を取り、符号を反転させた値をサンプルの吸光度としてもよい。
【００４２】
例えば、アンモニアは、１５３０ナノメートル付近に吸光度のピークを有し、過酸化水素水は、１５００ナノメートルから１８５０ナノメートルにかけて緩やかなピークが続いている。このため、アンモニアおよび過酸化水素が溶解した水溶液であるサンプルの吸収スペクトルは、アンモニア水溶液の吸光度のピーク付近と、過酸化水素水の吸光度のピーク付近との２か所にピークを有すると考えられる。
【００４３】
ここで、測定装置５は、２つの特定波長を選択し、選択した特定波長におけるサンプルの吸光度から、アンモニアおよび過酸化水素の濃度をそれぞれ測定する。例えば、測定装置５は、薬液の影響を受けにくい１５００ナノメールを基準として、１５３０ナノメールおよび１６００ナノメール付近の波長の光を特定波長とする。より具体的には、測定装置５は、サンプルに含まれる溶質ごとに、溶質の吸光度のピークが現れる波長を特定波長として選択する。そして、測定装置５は、選択した特定波長におけるサンプルの吸光度を測定し、測定した吸光度から、サンプルに含まれる各溶質の濃度を算出する。
【００４４】
例えば、アンモニア水溶液の吸収ピーク付近の波長を特定波長λ１、過酸化水素水の吸収ピーク付近の波長を特定波長λ２とし、アンモニアの濃度を［ＮＨ３］、過酸化水素の濃度を［Ｈ２Ｏ２］とする。ここで、ランベルト・ベールの法則によれば、光路長が一定であるならば、サンプルの吸光度はサンプルに含まれる溶質の濃度に比例するので、特定波長λ１におけるサンプルの吸光度をＡ１、特定波長λ２におけるサンプルの吸光度をＡ２とすると、以下の式（２）および（３）を得ることとなる。なお、式（２）の係数ａは、特定波長λ１におけるアンモニアの吸光係数であり、式（２）の係数ｂは、特定波長λ１における過酸化水素の吸光係数となる。また、式（３）の係数ｃは、特定波長λ２におけるアンモニアの吸光係数であり、式（３）の係数ｄは、特定波長λ２における過酸化水素の吸光係数となる。
【００４５】
【数２】
2020193869.tif 000004
【００４６】
【数３】
2020193869.tif 000005
【００４７】
ここで、式（２）、式（３）を１つの行列式に変形すると、以下の式（４）を得ることができる。ここで、式（４）に示すＰは、式（５）に示すように、吸光係数の行列である。なお、以下の説明では、Ｐを係数行列と記載する場合がある。
【００４８】
【数４】
2020193869.tif 000006
【００４９】
【数５】
2020193869.tif 000007
【００５０】
よって、測定装置５は、特定波長λ１におけるサンプルの吸光度Ａ１と特定波長λ２におけるサンプルの吸光度Ａ２とから、アンモニアの濃度［ＮＨ３］および過酸化水素の濃度［Ｈ２Ｏ２］を以下の式（６）で求めることができる。
【００５１】
【数６】
2020193869.tif 000008
【００５２】
［温度を用いた濃度の測定手法の原理について］
続いて、温度を用いた濃度の推定について説明する。上述したように、測定装置５は、光源装置２が出射した光のうち特定波長の光の強度と、分光装置４が分光した特定波長の光の強度とを用いて、サンプルが有する吸光度を算出し、算出した吸光度からサンプルの濃度を推定することとなる。しかしながら、ＬＥＤ等の半導体素子光源は、温度に応じて出射する光の光スペクトルが変化する。
【００５３】
例えば、図２は、光源となる発光素子が出射する光の光スペクトルの一例を示す図である。図２に示す例では、横軸を波長、縦軸を出射する各波長の光の強度として、発光素子が出射する光の光スペクトルの一例を示した。また、図２に示す例では、温度を０℃から５０℃まで１０度ずつ変化させた場合に、発光素子が出射する光の光スペクトルの一例を示した。
【００５４】
図２に示すように、発光素子が出射する光の強度は、発光素子の温度が高くなるにつれて低下する。また、発光素子が出射する光において、強度が最も高い波長（ピークとなる波長）は、発光素子の温度が高くなるにつれてより長波長側に遷移する。このように、発光素子の出射する光の強度は、環境温度により発光素子の温度が変化してしまうので、濃度の推定精度が低下する恐れがあった。
【００５５】
そこで、測定システム１は、光源の温度を測定し、測定した温度に基づいて光源が出射した光の光スペクトルを推定する。そして、測定システム１は、推定した光スペクトルと、受光素子４２が受光した特定波長の光の強度とに基づいて、吸光度を測定し、測定した吸光度を用いて、サンプルの濃度を推定する。
【００５６】
以下、図１に戻り、温度を用いてサンプルの濃度を推定する測定手法の原理について説明する。例えば、図１に示すように、光源装置２は、発光素子２１、低電流発生回路２２、スイッチ２３、高電流発生回路２４、スイッチ２５、順方向電圧測定回路２６、温度予測部２７を有する。また、測定装置５は、タイミング発生回路５１および濃度測定部５２を有する。
【００５７】
発光素子２１は、電流が供給されると発光する半導体素子であり、例えば、発光ダイオードにより実現される。ここで、発光素子は、一定の電流を流したときの順方向電圧（Ｖｆ）が周囲温度によって変動する特性を有する。換言すると、発光素子２１は、アノードからカソードへ電流（順電流）を流すと、順方向電圧だけ電圧が下がる特性を有しており、このような順方向電圧は、発光素子２１の温度によって変化する。
【００５８】
そこで、測定システム１においては、発光素子２１が有する順方向電圧の値に基づいて、発光素子２１の温度を特定する。例えば、発光素子２１を流れる電流が一定となる場合、順方向電圧は、発光素子２１の温度が高くなれば高くなるほど低くなり、温度が低くなるほど高くなる。そこで、測定システム１は、発光素子２１に一定の電流を流した際における順方向電圧の値を測定し、測定した順方向電圧の値に基づいて、発光素子２１の温度を特定する。
【００５９】
例えば、測定システム１は、予め発光素子２１における順方向電圧と温度との関係性（例えば、ある電流値における順方向電圧の値と温度の値とが線形の関係性を有する場合、順方向電圧を温度の値に変換するための係数といったパラメータ）を測定する。より具体的な例を挙げると、測定システム１は、光源装置２の工場出荷時等において決定されたパラメータであって、発光素子２１を所定の温度に保った際における順方向電圧の値と、その際に測定された順方向電圧の値とに基づいて決定されたパラメータを保持する。そして、測定システム１は、濃度測定時において測定された発光素子２１の順方向電圧の値と、保持するパラメータとを用いて、発光素子２１の温度を特定する。
【００６０】
なお、このようなパラメータは、発光素子２１ごとに測定が行われたパラメータであってもよく、各光源装置２が共通して用いるものであってもよいが、発光素子２１の温度特性は、製品ごとにばらつきがあるため、個体ごとに決定されたものであることが望ましい。
【００６１】
なお、このような発光素子２１の温度特性は、周囲の温度のみならず、発光素子２１自体の自己発熱によっても変化する。また、ＬＥＤ等の発光素子は、ハロゲンランプよりも長寿命であるものの、点灯時間が長いもしくは大きな電流を流せば流す程劣化し、電力から光への変換効率が低下してしまう結果、同一値の電流を流した際に出射する光が暗くなってしまう。このような問題を回避するため、測定システム１は、微弱な電流（後述する「低電流」）を用いて、発光素子２１の順方向電圧の値を測定し、測定した順方向電圧の値から発光素子２１の温度を測定する。すなわち、測定システム１は、いわゆるダイオード温度計と同様の原理により、発光素子２１（すなわち、ダイオード自体）の温度を測定する。なお、測定システム１は、上述した処理以外にお、ゲイン校正等の処理を行ってもよい。
【００６２】
低電流発生回路２２は、発光素子２１が有する順方向電圧を測定するために用いる微小な電流値の電流を発生されるための回路であり、所定値よりも低い値の電流が発光素子２１に流れるように、発光素子２１に電圧を印加させるための回路である。なお、以下の説明では、低電流発生回路２２によって発生された電流を「低電流」と記載する。また、スイッチ２３は、低電流発生回路２２が発生させた電流を発光素子２１に供給するためのスイッチである。例えば、スイッチ２３は、タイミング発生回路５１による制御に従って、低電流発生回路２２により発生された低電流を発光素子２１に伝達する。
【００６３】
高電流発生回路２４は、発光素子２１を点灯させるために用いる電流を発生させるための回路であり、所定値よりも高い値の電流が発光素子２１に流れるように、発光素子２１に電圧を印加させるための回路である。なお、以下の説明では、高電流発生回路２４により発生された電流を「高電流」と記載する。また、スイッチ２５は、高電流発生回路２４が発生させた電流を発光素子２１に供給するためのスイッチである。例えば、スイッチ２５は、タイミング発生回路５１による制御に従って、高電流発生回路２４により発生された高電流を発光素子２１に伝達する。
【００６４】
ここで、発光素子２１の順方向電圧を測定するため、大きな電流値の電流を流した場合、発光素子２１を劣化させてしまい、寿命を短くしてしまうそれがある。また、発光素子２１に大きな電流値の電流を流した場合、発光素子２１の温度そのものがドリフトしてしまい、測定精度が悪化してしまう。このため、発光素子２１の順方向電圧を測定する際に用いる低電流は、分光に必要な近赤外発光を期待する高電流よりもなるべく低い値であるのが望ましい。一方で、低電流の電流値が低すぎる場合、例えば、周囲の電気回路によるリーク電流やノイズ等で測定される順方向電圧が不安定となり、温度の測定精度が悪化してしまう。そこで、低電流発生回路２２は、高電流発生回路２４が発生させる高電流よりも低い電流値の電流であって、温度の測定に必要な安定度が確保できる値の電流を低電流として発生させる。例えば、低電流発生回路２２は、高電流と比較して低い値の電流であって、温度の測定に必要な安定度が確保される値として、測定結果等により予め定められた値の電流を低電流として発生させる。換言すると、高電流発生回路２４は、第１所定値の電流を発生させ、低電流発生回路２２は、第１所定値よりも低い値の電流であって、温度の測定精度が所定の条件を満たすと推定される第２所定値の電流を発生させる。
【００６５】
順方向電圧測定回路２６は、低電流発生回路２２が発生させた低電流を用いて、発光素子２１の順方向電圧を測定する。例えば、順方向電圧測定回路２６は、低電流が流れた際に発光素子２１において低下した電圧を順方向電圧として測定し、測定した順方向電圧の値を温度予測部２７に出力する。
【００６６】
なお、順方向電圧測定回路２６が出力する順方向電圧の値は、温度の予測に用いられることとなる。このため、順方向電圧測定回路２６が出力する順方向電圧の精度は、予測される温度の精度、ひいては、測定される濃度の精度に寄与することとなる。このため、順方向電圧測定回路２６は、濃度を測定する際の精度を考慮した精度で順方向電圧を測定することとなる。
【００６７】
例えば、濃度の推定精度を±０．１パーセント以下に収めるには、温度の相対精度を０．０３℃以下に抑える必要がある結果、順方向電圧の測定精度は、±２０マイクロボルト以下に抑える必要がある。このような測定精度を保持するには、例えば、２ボルトの順方向電圧を、有効分解能が１０００００以上となるように、測定する必要がある。そこで、順方向電圧測定回路２６は、例えば、１７ビット以上の有効分解能を有するＡＤ（Analog-to-Digital）コンバータを用いて、測定した順方向電圧の電圧値を出力する。より具体的な例を挙げると、順方向電圧測定回路２６は、変換時間が長いΔΣ型のＡＤコンバータを用いることとなる。なお、上述した例は、あくまで一例であり、例えば、１ボルト以下の順方向電圧の測定を行ってもよい。このように、どれくらいの精度に応じてどれくらいの順方向電圧を測定するかにより有効分解能が変化することとなり、このような有効分解を実現する回路を用いて、順方向電圧の測定を行えばよい。
【００６８】
温度予測部２７は、順方向電圧測定回路２６により測定された順方向電圧の値に基づいて、発光素子２１の温度を予測する。例えば、温度予測部２７は、予め測定された発光素子２１の温度と発光素子２１の順方向電圧との関係性に基づいた係数が設定された方程式やテーブル等を用いて、順方向電圧測定回路２６により測定された順方向電圧から、発光素子２１の温度を予測する。そして、温度予測部２７は、予測した温度を濃度測定部５２に通知する。
【００６９】
タイミング発生回路５１は、スイッチ２３およびスイッチ２５を制御することで、発光素子２１に高電流若しくは低電流を流す。例えば、タイミング発生回路５１は、スイッチ２５をオンにし、スイッチ２３をオフにすることで、発光素子２１に高電流を流し、発光素子２１を点灯させる。この結果、発光素子２１から出射された光がフローセル３を介して分光装置４へと伝わり、分光装置４が特定波長の光を分光することとなる。一方、タイミング発生回路５１は、スイッチ２５をオフにし、スイッチ２３をオンにすることで、発光素子２１に低電流を流す。この結果、順方向電圧測定回路２６が、発光素子２１の順方向電圧を測定することとなる。
【００７０】
なお、タイミング発生回路５１は、任意のパターンで高電流若しくは低電流を発光素子２１に流してよいが、このような高電流および低電流を適切なタイミングで流すことで、測定精度の向上や発光素子２１の寿命向上を図ることができる。なお、このようなパターンの具体的な例については、後述する。
【００７１】
濃度測定部５２は、温度予測部２７により予測された温度と、受光素子４２により測定された特定波長の光の強度とに基づいて、サンプルの吸光度を測定し、測定した吸光度から溶質の濃度を推定する。例えば、濃度測定部５２は、温度予測部２７により予測された温度から、発光素子２１が出射した光の光スペクトルを推定する。より具体的な例を挙げると、濃度測定部５２は、予め測定された温度と光スペクトルとの関係性に基づいて、温度予測部２７により予測された温度から、発光素子２１が出射した光の光スペクトルを推定する。また、濃度測定部５２は、推定した光スペクトルにおける特定波長の光の強度を特定し、特定した光の強度と、受光素子４２が測定した特定波長の光の強度とから、サンプルの特定波長における吸光度を算出する。
【００７２】
例えば、図３は、分光装置が測定する光のスペクトルを模式的に示す図である。図３に示す例では、横軸を分光装置４が測定した光の波長とし、縦軸を測定した光の強度（光強度）として、分光装置４により測定されうる各波長の光の光強度を模式的に示した。例えば、光源装置２は、図２示すような山形のスペクトルを有する光を出射する。一方、サンプルは、溶質に応じた波長の光を吸光する。このため、図３に示すように、分光装置４は、山形の一部が欠けた形状のスペクトルを有する光を受光することとなる。換言すると、分光装置４は、溶質の種類に応じた特定波長における光強度が、溶質の濃度に応じた分だけ減衰したスペクトルを有する光を受光することとなる。
【００７３】
一方、測定装置５は、発光素子２１の温度を測定し、測定した温度に基づいて、発光素子２１が出射した光のスペクトルを推定する。例えば、図４は、測定装置が温度に基づいて推定する発光素子の光スペクトルの一例を模式的に示す図である。図４に示す例では、横軸を発光素子２１が出射する光の波長とし、縦軸を出射される光強度として、発光素子２１が出射する光のスペクトルを発光素子２１の温度毎に模式的に示した。
【００７４】
例えば、測定装置５は、予めサンプルが無い状態において発光素子２１を点灯させ、分光素子４に受光した光の各波長における強度を測定（スキャン）することで、発光素子２１が出射した光のスペクトルを測定する。なお、測定装置５は、サンプルの濃度を測定する際に用いる複数の特定波長についてのみ、サンプルが無い状態において発光素子２１が出射する光の強度を測定してもよい。また、測定装置５は、発光素子２１の順方向電圧から、発光素子２１の温度を測定する。そして、測定装置５は、測定した発光素子２１の光のスペクトルと、発光素子２１の温度とを対応付けて保持しておく。例えば、測定装置５は、図４中の実線で示すように、発光素子２１の温度が２０℃の際における光のスペクトルと、一点破線で示すように、発光素子２１の温度が３０℃の際における光のスペクトルとを保持しておく。
【００７５】
ここで、測定装置５が発光素子２１の順方向電圧から、発光素子２１の温度として２５℃を測定したものとする。このような場合、測定装置５は、事前に取得したスペクトルと温度との関係に基づいて、測定した２５℃の温度において発光素子２１が出射する光のスペクトルを予測する。例えば、測定装置５は、図４中の点線で示すように、発光素子２１の温度が２０℃の際における光のスペクトルと、発光素子２１の温度が３０℃の際における光のスペクトルとから、温度が２５℃の際における光のスペクトルを予測し、予測したスペクトルを発光素子２１が出射した光のスペクトルとする。
【００７６】
そして、測定装置５は、発光素子２１が出射したと推定される光のスペクトルと、分光装置４が測定した光の強度とに基づいて、サンプルの吸光度を測定する。例えば、図５は、サンプルの吸光度を模式的に示す図である。図５に示す例では、横軸を光の波長とし、縦軸を光強度として、発光素子２１が出射した光のスペクトルと、サンプルを介して分光装置４が測定した光のスペクトルとの重ね合わせの一例をを示した。
【００７７】
例えば、分光装置４により測定されうる光が図３に示すようなスペクトルを有し、発光素子２１から出射される光が図４の点線で示すスペクトルとなる場合、サンプルは、図５中の網掛けした範囲に示すように、各スペクトルを重ね合わせた際の差分だけ光を吸光していることとなる。ここで、サンプルに所定の溶質が溶解している場合、溶媒のみならず溶質により特定波長の光が想定的により多く吸光されることとなるため、特定波長における吸光度は、溶質の濃度が高くなるにつれて増大することとなる。
【００７８】
そこで、測定装置５は、特定波長における吸光度を算出し、算出した吸光度から溶質の濃度を測定する。例えば、図６は、サンプルが吸光する光のスペクトルを模式的に示す図である。図６に示す例では、横軸を光の波長とし、縦軸を吸光度として、サンプルが吸光する光のスペクトルの一例を示した。なお、図６の網掛け部分に示す各波長の吸光度は、例えば、図５の網掛け部分に示すように、発光素子２１が出射した光の強度と、分光装置４が測定した光の強度との差分に対応する。
【００７９】
例えば、測定装置５は、発光素子２１の温度に基づいて、発光素子が出射した特定波長（例えば、λｔ）の光の強度を推定し、推定した光の強度と、分光された特定波長の光の強度とから、測定対象の吸光度を特定する。そして、測定装置５は、特定した吸光度に基づいて測定対象の濃度を測定する。より具体的には、測定装置５は、特定波長における光の吸光度と、他の波長（例えば、λｉ）における光の吸光度とを特定する。そして、測定装置５は、特定波長であるλｔにおける吸光度と、他の波長λｉにおける吸光度との相対的な比較結果に基づいて、サンプルに含まれる溶質の濃度を測定する。すなわち、測定装置５は、特定波長と他の波長とにおける吸光度をそれぞれ算出し、算出した吸光度から、式（６）等を用いて、サンプルの吸光度を算出する。
【００８０】
このように、測定装置５は、発光素子２１の温度を測定し、測定した温度と分光装置４が分光した特定波長の光の強度とに基づいて、サンプルの吸光度を測定する。この結果、測定装置５は、出射する光のスペクトルが温度に応じて変化するような発光素子２１を光源に用いる場合であっても、精度良く吸光度を測定することができる結果、サンプルの濃度を精度よく測定することができる。
【００８１】
［実施形態］
以下、上述した測定手法を用いてサンプルの濃度を測定する実施形態の一例について、図７を用いて説明する。図３は、実施形態における測定システムの概要を示す図である。図７に示す例では、測定システム１００は、光源装置１１０、フローセル１２０、分光装置１３０、および測定装置２００を有する。
【００８２】
例えば、図７に示す例では、測定システム１００は、半導体の製造ライン等に設置されており、半導体の洗浄液をサンプルとして、サンプルの濃度をリアルタイムに測定する機能を有する。例えば、測定システム１００は、洗浄液供給装置ＣＰから洗浄装置ＣＭへと供給される洗浄液の濃度を測定する。
【００８３】
光源装置１１０は、光源装置２と同様の機能を有し、溶質と対応する特定波長を含む光をフローセル１２０に出射する。また、光源装置１１０は、発光素子の順方向電圧から温度を予測し、予測した温度を測定装置２００へと通知する。フローセル１２０は、サンプルが流れるフローセルである。例えば、図３に示す例では、フローセル１２０の内容には、洗浄液供給装置ＣＰから洗浄装置ＣＭへと供給される半導体の洗浄液がサンプルとして流れている。分光装置１３０は、分光装置４と同様の機能を有し、フローセルを介して受光した光から、ファブリペロー分光器を用いて、特定波長の光を分光する。測定装置２００は、分光装置４により分光された光の強度と、予測された温度とに基づいて、サンプルの濃度を測定する。
【００８４】
ここで、図８〜図１１を用いて、フローセル１２０の一例について説明する。図８は、実施形態に係るフローセルの一例を示す斜視図である。図９は、実施形態に係るフローセルの一例を示す正面図である。図１０は、実施形態に示すフローセルのＡ−Ａ断面図である。また、図１１は、実施形態に示すフローセルのＢ−Ｂ断面図である。なお、図１０は、図９におけるＡ−Ａ線でフローセル１２０を切断した場合における断面図を示し、図１１は、図９におけるＢ−Ｂ線でフローセルを切断した場合における断面図を示す。
【００８５】
図８、図９に示すように、フローセル１２０は、流路入口部１２１、透過部１２３、および流路出口部１２２を有する。例えば、フローセル１２０は、流路入口部１２１が、洗浄液が流れる樹脂素材のチューブと接続され、洗浄液を透過部１２３を介して流路出口部１２２から排出する。例えば、図１０に示すように、フローセル１２０は、内部に流路１２４を有し、洗浄液が流路入口部１２１から透過部１２３を介して流路出口部１２２まで流れるようになっている。
【００８６】
ここで、図１１に示すように、透過部１２３は、矩形の断面形状を有するとともに、矩形の流路１２４が設けれられている。このような構成の元、透過部１２３は、例えば、図１１の上方向（Ｌｉｎ）から入射された光を、流路１２４を流れる洗浄液へと透過させ、洗浄液を介した光を、図７の下方向（Ｌｏｕｔ）から出射し、分光装置１３０へと伝達する。
【００８７】
このように、フローセル１２０は、光源装置１１０から分光装置１３０へと至る光路上に、矩形の透過部１２３および流路１２４を有するので、光路の変動を最小限に留め、吸光度の精度悪化を防ぐことができる。また、フローセル１２０の透過部１２３は、矩形の形状を有しているので、光源装置１１０および分光装置１３０を密着させることができる。このような構成により、測定システム１００は、例えば、光源装置１１０とフローセル１２０との間、若しくは、フローセル１２０と分光装置１３０との間の空気の対流や揺らぎを最小限にとどめることができるので、吸光度を用いた濃度の推定精度をさらに向上させることができる。
【００８８】
なお、図８〜図１１に示すフローセル１２０は、例えば、石英ガラス等、光を透過する素材を積層することで実現可能である。
【００８９】
続いて、図１２を用いて、光源装置１１０、分光装置１３０、および測定装置２００が有する機能構成の一例について説明する。図１２は、実施形態に係る測定システムの機能構成の一例を示す図である。
【００９０】
図１２に示す例では、光源装置１１０は、電流発生回路１１１、ＬＥＤ１１２、および順方向電圧測定部１１３を有する。電流発生回路１１１は、ＬＥＤ１１２に流す電流を発生させる回路であり、例えば、低電流発生回路２２、スイッチ２３、高電流発生回路２４、及びスイッチ２５により実現される。ＬＥＤ１１２は、光源であり、発光素子２１に対応する。例えば、ＬＥＤ１１２は、電流発生回路１１１により発生された高電流により点灯する。順方向電圧測定部１１３は、例えば、順方向電圧測定回路２６であり、電流発生回路１１１により発生された低電流を用いて、ＬＥＤ１１２の順方向電圧を測定する。
【００９１】
なお、図１２に示す例では、光源装置１１０は、図１に示す光源装置２とは異なり、温度を予測する機能を有していない。後述するように、図１２に示す測定システム１００においては、測定装置２００が、ＬＥＤ１１２の順方向電圧に基づいてＬＥＤ１１２の温度を予測する。
【００９２】
図１２に示す例では、分光装置１３０は、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１と受光素子１３２とを有する。ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１は、図８〜１１に示したフローセルを介して受光した光から、測定装置２００が指示する特定波長の光を分光し、分光した光を受光素子１３２へと出力する。受光素子１３２は、例えば、特定波長の光を電気信号に変換可能な光電素子やフォトダイオードであり、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１により分光された特定波長の光を受光すると、受光した光の強度を示す情報を測定装置２００へと出力する。
【００９３】
また、図１２に示す例では、測定装置２００は、光源制御部２１０、順方向電圧取得部２２０、分光制御部２３０、光強度取得部２４０、入力部２５０、出力部２６０、記憶部２７０、および制御部２８０を有する。
【００９４】
光源制御部２１０は、制御部１７０からの制御に従ってＬＥＤ１１２の点灯を制御する制御装置であり、例えば、ＬＥＤ１１２の点灯回路等により実現される。また、光源制御部２１０は、タイミング発生回路５１としての機能を有し、所定のパターンでＬＥＤ１１２を点灯させる。
【００９５】
ここで、光源制御部２１０は、サンプルの濃度を測定するためにＬＥＤ１１２を継続的に点灯させるのではなく、サンプルの吸光度を測定するために十分な期間だけＬＥＤ１１２をパルス点灯させる。すなわち、光源制御部２１０は、ＬＥＤ１１２を断続的に点灯させる。このような制御の結果、光源制御部２１０は、ＬＥＤ１１２の点灯時間を抑えることができるので、ＬＥＤ１１２の劣化を防ぎ、光源装置１１０の交換時期を延ばすことができる。
【００９６】
また、光源制御部２１０は、ＬＥＤ１１２に低電流を流し、順方向電圧測定部１１３にＬＥＤ１１２の順方向電圧を測定させる。そして、順方向電圧取得部２２０は、順方向電圧測定部１１３により測定された順方向電圧の値を取得する。このように、光源制御部２１０は、ＬＥＤ１１２の温度を予測するために、微弱な低電流を用いて、ＬＥＤ１１２の順方向電圧を測定するので、温度の予測処理にともなうＬＥＤ１１２の劣化を防ぐことができる。
【００９７】
ここで、図１３は、実施形態に係る測定装置がＬＥＤを点灯させるタイミングの一例を示す図である。なお、図１３に示す例では、横軸を時間とし、縦軸をＬＥＤ１１２に流す電流の電流値として、測定装置２００がＬＥＤ１１２に流す電流の電流値および電流を流すタイミングの一例を記載した。
【００９８】
例えば、光源制御部２１０は、ＬＥＤ１１２に電流を流さずに消灯させる消灯期間後、時間ｔ１において、ＬＥＤ１１２を点灯させるため、高電流（Ｉ１）をＬＥＤ１１２に流す。そして、光源制御部２１０は、サンプルの濃度測定に十分な期間（例えば、数マイクロ秒）が経過した時間ｔ２において、高電流を停止させる。すなわち、光源制御部２１０は、時間ｔ１から時間ｔ２の点灯期間においては、ＬＥＤ１１２を点灯させる。
【００９９】
続いて、光源制御部２１０は、時間ｔ２から低電流（Ｉ２）をＬＥＤ１１２に流す。すなわち、光源制御部２１０は、点灯期間終了後から、低電流をＬＥＤ１１２に流す。ここで、光源制御部２１０は、点灯期間よりも長い期間の間、低電流をＬＥＤ１１２に流し、時間ｔ３において、低電流を停止させる。すなわち、光源制御部２１０は、点灯期間よりも長い時間ｔ２から時間ｔ３の温度測定期間においては、ＬＥＤ１１２に低電流を流し、ＬＥＤ１１２の順方向電圧を測定させる。このように、光源制御部２１０は、点灯期間よりも長い温度測定期間を設けることで、ＡＤ変換回路で必要とするフィルタ回路の十分な安定を待って、順方向電圧の測定精度をさらに向上させることができる。
【０１００】
ここで、受光素子１３２は、実際には特定波長の光を受光してなくとも、リーク電流によりかすかな光を受光した旨を示す信号を出力する場合がある。そこで、光源制御部２１０は、時間ｔ３から所定の期間が経過するまでの間、ＬＥＤ１１２に電流を流さない期間を消灯期間として設ける。このような消灯期間の間、分光装置１３０は、受光素子１３２を動作させ、受光素子１３２が出力した光の強度の値、すなわち、リーク電流により生じる光の強度の値、すなわちダークを測定装置２００へと出力する。
【０１０１】
その後、光源制御部２１０は、時間ｔ３から所定の期間が経過した時間ｔ４において、再度高電流をＬＥＤ１１２に流し、ＬＥＤ１１２を点灯させ、所定の期間が経過した後に、再度低電流をＬＥＤ１１２に流し、その後、ＬＥＤ１１２に電流を流さない期間を設ける。すなわち、光源制御部２１０は、ＬＥＤ１１２に高電流を流して点灯させる点灯期間、ＬＥＤ１１２に低電流を流す温度測定期間、およびＬＥＤ１１２に電流を流さない消灯期間が繰り返すように、ＬＥＤ１１２を制御する。
【０１０２】
図１２に戻り、説明を続ける。順方向電圧取得部２２０は、順方向電圧測定部１１３により測定された順方向電圧の値を取得する。例えば、順方向電圧取得部２２０は、光源制御部２１０がＬＥＤ１１２に低電流を流す温度測定期間において、順方向電圧測定部１１３が測定した順方向電圧の値を取得する。
【０１０３】
分光制御部２３０は、制御部１７０からの制御に従って分光装置１３０を制御する制御装置であり、例えば、分光装置１３０の制御回路により実現される。例えば、分光制御部２３０は、分光装置１３０のファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１が有する上部ミラーと下部ミラーとの間に印加する電圧を制御することで、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１が透過する光の波長、すなわち、受光素子１３２が受光する光の波長を適宜制御する。
【０１０４】
ここで、分光制御部２３０は、複数の特定波長を用いて濃度を推定する場合、光源制御部２１０がＬＥＤ１１２に高電流を流す点灯期間において、各特定波長の光を受光素子１３２が受光するように、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１の制御を行ってもよい。また、分光制御部２３０は、光源制御部２１０がＬＥＤ１１２に高電流を流す度に異なる特定波長の光を受光素子１３２が受光するように、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１の制御を行ってもよい。
【０１０５】
光強度取得部２４０は、受光素子１３２が受光した光の強度を示す値を取得するための制御装置であり、例えば、受光素子１３２の制御回路により実現される。例えば、光強度取得部２４０は、受光素子１３２から光の強度を示す電気信号を受付けると、受付けた電気信号を光の強度を示す数値に変換し、変換後の数値を制御部２８０に通知する。
【０１０６】
入力部２５０は、利用者からの操作を受付ける入力装置であり、例えば、キーボードやマウス等により実現される。また、出力部２６０は、測定装置２００による測定結果を出力するための出力装置であり、例えば、液晶モニタやプリンタ等により実現される。
【０１０７】
記憶部２７０は、各種の情報を記憶する記憶装置であり、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory)、フラッシュメモリ（Flash  Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。例えば、記憶部１６０には、各種の測定ログや、測定対象となる溶質（例えば、アンモニア、塩酸若しくは過酸化水素等）と特定波長ごとの組ごとに予め設定された吸光係数や係数行列等が登録される。
【０１０８】
さらに、記憶部２７０には、予め測定されたＬＥＤ１１２の温度とＬＥＤ１１２が出射する特定波長の光の強度との関係性を示すベースラインデータ２７１が登録されている。例えば、光源装置１１０が有するＬＥＤ１１２の温度とＬＥＤ１１２が出射する特定波長の光の強度との関係は、ＬＥＤ１１２ごとに個体差が存在する。そこで、測定装置２００は、サンプルの濃度の測定に先駆けて、ベースラインデータ２７１の作成を行い、作成したベースラインデータ２７１を記憶部２７０に登録する。
【０１０９】
例えば、測定装置２００は、フローセル１２０にサンプルが流れていない状態でＬＥＤ１１２を点灯させるとともに、分光装置１３０を用いて、各波長の光の強度を測定する。また、測定装置２００は、順方向電圧測定部１１３を用いて、ＬＥＤ１１２の順方向電圧を測定し、測定した順方向電圧に基づいて、ＬＥＤ１１２の温度を予測する。そして、測定装置２００は、予測した温度と光の強度とに基づいて、ＬＥＤ１１２の光スペクトルを推定し推定した光スペクトルを示す情報をベースラインデータ２７１として登録する。なお、測定装置２００は、ＬＥＤ１１２に流す電流の電流値や時間を変化させることで、ＬＥＤ１１２の温度を適宜変化させ、各温度における光スペクトルの推定を行ってもよい。また、ベースラインデータ２７１は、例えば、複数の測定装置２００が共用するデータであってもよい。
【０１１０】
制御部２８０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等のプロセッサによって、測定装置２００内部の記憶装置に記憶されている各種プログラムがＲＡＭ等を作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部１７０は、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等の集積回路により実現されてもよい。
【０１１１】
図１２に示す例では、制御部２８０は、光強度取得部２８１、温度測定部２８２、濃度測定部２８３、および提供部２８４を有する。
【０１１２】
光強度取得部２８１は、受光素子１３２が受光した特定波長の光の強度を取得する。例えば、光強度取得部２８１は、溶質等といった濃度を測定する対象（測定対象）の選択を入力部１４０から受付けると、サンプルを介した光から選択された測定対象と対応する特定波長の光強度を取得する。
【０１１３】
例えば、光強度取得部２８１は、アンモニアと過酸化水素とが選択された場合、アンモニアと対応する特定波長と、過酸化水素と対応する特定波長とを選択する。そして、取得部１７１は、光源制御部２１０を制御し、ＬＥＤ１１２を断続的に点灯させる。例えば、光強度取得部２８１は、光源制御部２１０を介して電流発生回路１１１を制御し、高電流を発生させ、ＬＥＤ１１２に特定波長を含む光を出射させる。また、光強度取得部２８１は、分光制御部２３０を介してファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１を制御し、サンプルを介して分光装置１３０が受光した光からアンモニアと対応する特定波長の光と、過酸化水素と対応する特定波長の光とを分光させる。そして、光強度取得部２８１は、光強度取得部２４０を介して、分光させた特定波長の光の強度を取得する。すなわち、光強度取得部２８１は、光源制御部２１０が電流発生回路１１１に高電流を発生させる点灯期間において、分光装置１３０が受光した特定波長の光の強度を取得する。
【０１１４】
また、光強度取得部２８１は、ＬＥＤ１１２に電流が流れていない期間である消灯期間の間、受光素子１３２が出力する信号を取得する。
【０１１５】
温度測定部２８２は、ＬＥＤ１１２の温度を測定する。例えば、温度測定部２８２は、点灯期間の後に、光源制御部２１０を介して、電流発生回路１１１を制御し、低電流を発生させる。そして、温度測定部２８２は、順方向電圧取得部２２０を介して、順方向電圧測定部１１３が測定した順方向電圧の値を取得し、取得した順方向電圧の値に基づいて、発光素子の温度を予測する。また、温度測定部２８２は、光源装置１１０がＬＥＤ１１２を消灯させる度に、点灯期間よりも長い温度測定期間の間に低電流を用いて測定された順方向電圧の値を取得する。
【０１１６】
続いて、温度測定部２８２は、取得した順方向電圧から、ＬＥＤ１１２の温度を予測する。すなわち、温度測定部２８２は、順方向電圧を測定した温度測定期間の直前の点灯期間におけるＬＥＤ１１２の温度を予測する。例えば、温度測定部２８２は、予め測定されたＬＥＤ１１２の温度と順方向電圧との対応関係に基づいて、取得した順方向電圧からＬＥＤ１１２の温度を予測してもよい。また、温度測定部２８２は、絶対的な温度を予測してもよく、ＬＥＤ１１２の温度がどれくらい変動したかという相対的な温度を予測してもよい。このような順方向電圧からＬＥＤ１１２の温度を予測する具体的な処理については、各種公知の予測技術が適用可能である。
【０１１７】
濃度測定部２８３は、分光された特定波長の光の強度と、温度測定部２８２により予測された温度とに基づいて、測定対象の濃度を測定する。例えば、温度測定部２８２は、温度測定部２８２から、予測されたＬＥＤ１１２の温度を取得する。また、温度測定部２８２は、予測されたＬＥＤ１１２の温度から、ベースラインデータ２７１を用いて、ＬＥＤ１１２が出射した光の光スペクトルを予測する。そして、温度測定部２８２は、予測した光スペクトルから、ＬＥＤ１１２が出射した各特定波長の光の強度を推定する。
【０１１８】
また、濃度測定部２８３は、分光装置１３０が分光した各特定波長の光の強度の値を光強度取得部２８１から取得とともに、フローセル内液体の溶質による吸光度を取得する。すなわち、濃度測定部２８３は、点灯期間において測定された光の強度の値と、消灯期間において測定された光の強度の値とを取得する。
【０１１９】
続いて、温度測定部２８２は、ＬＥＤ１１２が出射した各特定波長の光の強度と、補正後の特定波長の光の強度とを用いて、各特定波長におけるサンプルの吸光度を算出し、算出した吸光度から、各溶質（例えば、アンモニアと過酸化水素）の濃度を測定する。すなわち、温度測定部２８２は、点灯期間において分光された各特定波長の光の強度と、光源の温度と、消灯期間において受光素子が出力する測定結果とに基づいて、測定対象の濃度を測定する。
【０１２０】
より具体的には、温度測定部２８２は、上述した式（６）を用いて、測定した各特定波長における吸光度Ａ１、Ａ２から、各溶質の濃度を算出する。すなわち、温度測定部２８２は、各測定対象の濃度を特定波長における吸光度に変換する吸光係数に基づく行列と、測定された特定波長の光の強度に基づいた吸光度とに基づいて、各測定対象の濃度を算出する。
【０１２１】
提供部２８４は、各測定対象の濃度を利用者に提供する。例えば、提供部２８４は、出力部２６０を介して、利用者が選択した測定対象の濃度を示す値を出力する。なお、提供部２８４は、例えば、各濃度が所定の範囲外となった場合に、警告音や警告表示を出力させてもよい。
【０１２２】
［実施形態における動作タイミングの一例］
次に、図１４を参照して、実施形態に係る測定システム１００の動作タイミングの一例について説明する。図１４は、実施形態に係る測定システムの動作タイミングの一例を示すフローチャートである。
【０１２３】
例えば、光源装置１１０は、消灯期間を用いて、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１等といったファブリペロー分光器を用いて、特定波長のダークを取得する。（ステップＳ１００）。例えば、光源装置１１０は、図１３に示すように、時刻ｔ１までの消灯期間において、受光素子１３２におけるリーク電流により生じるダークの値を取得する。
【０１２４】
次に、光源装置１１０は、第１電流値を用いて、ＬＥＤ１１２等の光源から特定波長の光を第１期間の間出射させる（ステップＳ１０１）。例えば、光源装置１１０は、図１３に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２に示す点灯期間の間、ＬＥＤ１１２を点灯させることで、特定波長の光を含む光を出射させる。このような場合、分光装置１３０は、測定対象を介して、光源が出射した光を受光し（ステップＳ１０２）、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１等といったファブリペロー分光器を用いて、特定波長の光を分光する（ステップＳ１０３）。なお、ステップＳ１００において取得されたダークの値と、ステップＳ１０３において分光された光の強度との差分が、実際に特定波長の出射した光による分光結果となる。
【０１２５】
続いて、光源装置１１０は、第１電流値よりも低い第２電流値を用いて、第１期間よりも長い第２期間の間、光源の順方向電圧を測定する（ステップＳ１０４）。例えば、光源装置１１０は、図１３に示すように、点灯期間よりも長い温度測定期間（すなわち、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間）の間、低電流をＬＥＤ１１２に流すことで、ＬＥＤ１１２の順方向電圧を特定する。このような場合、測定装置２００は、順方向電圧に基づいて、光源の温度を予測し（ステップＳ１０５）、予測した温度から光源が出射した光のスペクトルを推定する（ステップＳ１０６）。そして、測定装置２００は、推定したスペクトルと、ステップＳ１０３で求めた光の強度とに基づいて、サンプルの吸光度を算出する（ステップＳ１０７）。
【０１２６】
ここで、測定装置２００は、全ての特定波長を分光したか否かを判定し（ステップＳ１０８）、分光していない場合は（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、分光していない特定波長について、ステップＳ１０１から処理を繰り返し実行する。一方、測定装置２００は、全ての特定波長を分光した場合は（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、各特定波長における吸光度を濃度に変換する係数の行列の逆行列を用いて、算出した吸光度から測定対象の濃度を算出する（ステップＳ１０９）。そして、測定装置２００は、算出した濃度を測定結果として出力し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。
【０１２７】
なお、図１４に示す例では、ステップＳ１００〜Ｓ１０８からなる１サイクル（すなわち、図１３に示す点灯期間、温度測定期間、および消灯期間からなる１サイクル）内において１つの特定波長についての測定を行い、複数の特定波長についての測定結果から、サンプルの濃度を測定した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、測定装置２００は、１サイクル内における点灯期間内において、全ての特定波長についての吸光度の測定を行い、測定結果からサンプルの濃度を測定してもよい。すなわち、測定装置２００は、任意のタイミングで任意の数の特定波長の吸光度の測定を行ってよい。
【０１２８】
［実施形態における効果］
上述したように、測定装置２００は、光源装置１１０から、濃度の測定対象と対応する特定波長を出射させ、分光装置１３０に、測定対象を含むサンプルを介して受光した光から特定波長の光を分光させる。さらに、測定装置２００は、光源装置１１０が有するＬＥＤ１１２の順方向電圧を測定し、測定した順方向電圧からＬＥＤ１１２の温度を予測する。そして、測定装置２００は、ＬＥＤ１１２の温度からＬＥＤ１１２が出射した光の光スペクトルを推定し、推定した光スペクトルと分光装置１３０が分光した光の強度とから、サンプルの吸光度を測定し、測定した吸光度から測定対象の濃度を測定する。この結果、測定装置２００は、ＬＥＤ１１２の温度特定による光スペクトルの変動を考慮した状態で、サンプルの吸光度を測定する結果、濃度の測定精度を向上させることができる。
【０１２９】
［実施形態の拡張］
上記の説明では、サンプルに含まれる測定対象の濃度を測定する測定システム１、１００（以下、単に「測定システム１」と総称する。）について説明したが、実施形態は、これに限定されるものではない。以下の説明では、測定システム１が実行する測定手法のバリエーションについて説明する。
【０１３０】
［温度測定手法について］
上述した説明では、測定システム１は、発光素子２１やＬＥＤ１１２といった光源の順方向電圧を測定し、測定した順方向電圧に基づいて、光源の温度を測定した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、測定システム１は、温度計や熱電対等といった接触型の温度測定装置を光源若しくは光源の近傍に設置し、温度測定装置により測定された温度に基づいて、光源が出力する光スペクトルの推定を行ってもよい。また、測定システム１は、赤外線等を用いる非接触型の温度測定装置により測定された温度に基づいて、光源が出力する光スペクトルの推定を行ってもよい。すなわち、測定システム１は、サンプルの吸光度を測定する際における光源の温度を測定（もしくは予測）することができるのであれば、任意の手法により測定された温度に基づいて、光源が出力した光スペクトルの推定を行ってよい。
【０１３１】
［温度の予測について］
上述した測定システム１は、光源の順方向電圧から光源の温度を予測した。ここで、測定システム１は、光源の温度の予測精度をさらに向上させるため、各種の追加的な処理を行ってもよい。
【０１３２】
例えば、測定システム１は、図９に示す時間ｔ２からｔ３までの温度測定期間における順方向電圧に基づいて、光源の温度を予測する。しかしながら、時間ｔ２において光源に供給される電流が高電流から低電流へと変化するため、光源の温度は、温度測定期間において徐々に低下している恐れがある。また、温度測定期間においても、光源には低電流が流れているため、光源の温度が低電流により変化している恐れがある。
【０１３３】
そこで、測定システム１は、温度測定期間における順方向電圧の変化に基づいて、点灯期間における光源の順方向電圧を予測し、予測した順方向電圧から温度を予測してもよい。例えば、測定システム１は、温度測定期間における順方向電圧の変化量から、時間ｔ２における順方向電圧の値を予測し、予測した順方向電圧の値を用いて、光源の温度を予測してもよい。
【０１３４】
また、測定システム１は、点灯期間の終端である時間ｔ２から所定の時間が経過した際における順方向電圧を用いて、光源の温度を予測してもよい。すなわち、測定システム１は、光源に流れる高電流が停止してから温度を測定するまでの期間を統一化することで、より温度の予測精度を向上させてもよい。
【０１３５】
また、測定システム１は、例えば、点灯期間のうち受光素子が特定波長の光の強度を示す信号を出力したタイミングを特定し、温度測定期間における順方向電圧の変化から、
特定したタイミングにおける光源の温度を推定してもよい。
【０１３６】
なお、測定システム１は、空調やサンプルの温度による光源の温度変化を考慮し、点灯期間の都度、順方向電圧を測定し直し、測定し直した順方向電圧から光源の温度を推定するのが望ましい。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではなく、例えば、測定システム１は、所定の回数点灯期間が行われる度に、順方向電圧を測定し直し、測定し直した順方向電圧から光源の温度を推定してもよい。
【０１３７】
［濃度の推定について］
ここで、測定システム１は、１回の点灯期間において１つの特定波長の光の強度を測定する場合、測定する特定波長ごとに上述した各処理を繰り返し実行してもよい。例えば、測定システム１は、１回目の点灯期間において第１の特定波長の強度を測定するとともに、１回目の点灯期間における光源の温度を予測する。そして、測定システム１は、予測した温度から光源が出射した光の光スペクトルを推定し、推定した光スペクトルと測定した第１の特定波長の強度とに基づいて、第１の特定波長の吸光度を測定する。
【０１３８】
続いて、測定システム１は、２回目の点灯期間において第２の特定波長の強度を測定するとともに、２回目の点灯期間における光源の温度を予測する。そして、測定システム１は、予測した温度から光源が出射した光の光スペクトルを推定し、推定した光スペクトルと測定した第２の特定波長の強度とに基づいて、第２の特定波長の吸光度を測定する。そして、測定システム１は、測定した各特定波長の吸光度から、測定対象の濃度を推定してもよい。
【０１３９】
一方、測定システム１は、１回の点灯期間において複数の特定波長の光の強度を測定してもよい。このような場合、測定システム１は、予測した光源の温度から光スペクトルの推定を行うとともに、推定された光スペクトルから、光源が出力した各特定波長の光の強度をそれぞれ推定してもよい。
【０１４０】
また、測定システム１は、測定された温度の履歴に基づいて、測定対象の濃度を測定してもよい。例えば、測定システム１は、直近に予測された温度の履歴の平均値や移動平均等を算出し、算出した値を測定された光源の温度として採用してもよい。
【０１４１】
なお、上述した実施形態においては、サンプルを流れるフローセル１２０と光源装置１１０とが密着するように設置される。このため、フローセル１２０の温度やフローセル１２０を流れるサンプルの温度により、光源の温度が変化する恐れがある。そこで、測定システム１は、フローセル１２０やサンプルの温度を測定し、測定した温度を考慮して、測定対象の濃度を推定してもよい。例えば、測定システム１は、フローセル１２０やサンプルの温度に基づいて、順方向電圧から推定される光源の温度を補正し、補正後の温度に基づいて、光源が出射した光の光スペクトルを推定してもよい。また、測定システム１は、このようなフローセル１２０やサンプルの温度に基づいて、受光素子１３２におけるリーク電流を予測し、予測したリーク電流に基づいて、受光素子１３２の測定値を補正してもよい。
【０１４２】
また、測定システム１は、測定システム１の周囲の気温や空調温度等をさらに考慮して、測定対象の濃度を推定してもよい。
【０１４３】
［測定タイミングについて］
ここで、光源装置が電流を発生されるための回路やスイッチを制御するマイコン、順方向電圧の測定回路、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ１３１や受光素子１３２を制御した際にも、熱が発生し、ＬＥＤ１１２の温度を変化させる可能性が高い。このため、測定システム１は、上述した点灯期間と温度測定期間と消灯期間とからなる測定シーケンスは、所定のパターンを繰り返し実行するのが望ましい。
【０１４４】
［測定する温度について］
ここで、上述した実施形態において、測定システム１は、ダークの値に基づいて、点灯期間において測定された光の強度の値を補正した。このような補正の一例として、測定システム１は、点灯期間において受光素子１３２が測定した光の強度と、消灯期間において受光素子１３２が出力する測定結果との関係性の相対的な変化に基づいて、ＬＥＤ１１２が出射した特定波長の光の相対的な強度を推定し、推定した強度と、受光素子１３２が測定した光の強度に基づいて、測定対象の濃度を推定する。
【０１４５】
例えば、測定システム１は、予めサンプルが存在しない状態で、ＬＥＤ１１２の点灯レベルを「０％」（すなわち、消灯）とした際に受光素子１３２が出力した信号値をＡＤＣｏｆｆ［０］として取得する。なお、ＡＤＣｏｆｆ［０］は、リーク電流に伴い、非零の値となる。また、測定システム１は、予めサンプルが存在しない状態で、ＬＥＤ１１２の点灯レベルを「１００％」（すなわち、高電流による点灯）とした際に受光素子１３２が出力した信号値をＡＤＣｏｎ［０］として取得する。そして、測定システム１は、ＬＥＤ１１２が出力する光の強度が点灯レベルに対して線形的な関係性を有すると推定し、ＬＥＤ１１２が図１１中の点線で示す特性を有すると推定する。
【０１４６】
続いて、測定システム１は、点灯期間後の温度測定期間において受光素子１３２が出力する信号値をＡＤＣｏｎ［ｎ］として取得する。そして、測定システム１は、消灯期間において信号値ＡＤＣｏｆｆ［ｎ］の値を取得し、取得したＡＤＣｏｆｆ［ｎ］の値から、温度によって変化した特性を推定し、推定した特性において信号値ＡＤＣｏｎ［ｎ］と対応する点灯レベルを、ＬＥＤ１１２が出射した特定波長の光の強度とする。例えば、測定システム１は、式（７）を用いて、相対的な光の強度を推定し、推定した光の強度に基づいて、吸光度の算出を行う。
【０１４７】
【数７】
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【０１４８】
このように、測定システム１は、温度変化による相対的な強度の変動に基づいて、光源が出射する光の強度を推定するので、別の手段で細かな温度測定を行わずとも、精度よく吸光度の算出をおこなうことができる。なお、測定システム１は、例えば、セ氏何度といった絶対温度の測定を行ってもよい。
【０１４９】
［分光装置について］
上述した測定システム１は、ファブリペロー型の分光器を用いて、サンプルを介した光を分光した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、測定システム１は、マイケルソン干渉計、フォトダイオードアレイ方式、ＤＬＰ（Digital  Light  Processing）方式等、任意の分光器を用いた分光を行ってよい。
【０１５０】
［特定波長について］
上述した測定システム１では、測定対象となるアンモニアや過酸化水素の吸光度のピークが存在する波長を特定波長として選択した。このように、吸光度のピークが存在する波長を特定波長とした場合、濃度の測定精度を向上させることができる。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。測定システム１は、少なくとも、サンプルに含まれる濃度の測定対象ごとに特定波長を選択し、選択した特定波長の強度から各測定対象の濃度を測定するのであれば、任意の波長を特定波長として選択してもよい。
【０１５１】
例えば、測定システム１は、分光装置４、１３０が分光可能な波長の範囲に基づいて、特定波長の選択を行ってもよい。また、測定システム１は、光源装置２、１１０が出射可能な波長帯等に応じて、任意の波長を特定波長として採用してもよい。例えば、測定システム１は、２つの溶質が溶解した水溶液における各溶質の濃度を測定する場合、分光装置４、１３０が分光可能な波長の範囲から、任意の２つ以上の波長を特定波長として選択し、選択波長における各溶質の吸光度とサンプルの水溶液の吸光度から、各溶質の濃度を測定すればよい。また、例えば、測定システム１は、薬液の影響を受けにくい第１波長の光を基準とし、第１波長の光に対する第２波長および第３波長の光の相対的な吸光度を用いて、溶質の濃度を測定することで、光路の汚れやＬＥＤの輝度低下の影響を抑え、測定精度を保持させてもよい。
【０１５２】
ここで、測定システム１は、少なくとも、測定対象と同数の特定波長を含む波長帯の光を分光できればよい。例えば、測定システム１は、複数の測定対象を含むサンプルの吸光度から、各測定対象の濃度を測定する場合、測定対象のそれぞれと対応する複数の特定波長を含む波長帯の光を光源装置２、１１０から出射させ、サンプルを介した光から特定波長の光を分光し、分光した光の強度から測定対象の濃度を算出すればよい。
【０１５３】
例えば、サンプルに第１測定対象と第２測定対象が含まれる場合、測定システム１は、第１測定対象に対応する第１特定波長と、第２測定対象に対応する第２特定波長とを設定する。続いて、測定システム１は、第１特定波長と第２特定波長とのそれぞれにおける第１測定対象の吸光度と、第１特定波長と第２特定波長とのそれぞれにおける第２測定対象の吸光度とから、係数行列の逆行列を算出する。そして、測定システム１は、第１特定波長と第２特定波長とのそれぞれにおけるサンプルの吸光度と逆行列とから、第１測定対象の濃度と第２測定対象の濃度とを算出すればよい。
【０１５４】
また、測定システム１は、３種類以上の溶質が溶解しているサンプルの吸光度から、各溶質の濃度を測定してもよく、サンプルに溶解している溶質のうち全て若しくは一部の溶質の濃度を測定してもよい。例えば、サンプルに溶解している溶質のうち濃度の測定対象となる溶質の数をｎとする。このような場合、測定システム１は、少なくともｎ個の特定波長を選択し、式（２）や式（３）と同様に、ｎ個の溶質の濃度からサンプルの吸光度を算出する式を特定波長ごとに設定することで、ｎ×ｎ行列である係数行列Ｐを得る。そして、測定装置５は、ｎ個の特定波長ごとにサンプルの吸光度を測定し、逆行列Ｐ−１と測定した吸光度とから、各溶質の濃度を測定してもよい。
【０１５５】
また、測定システム１は、行列式ではなく、吸光度から溶質の濃度を算出する所定の方程式を用いて、濃度の測定を行ってもよい。また、測定システム１は、測定精度をさらに向上させるため、ｎ個の溶質に対し、ｍ個（ｍ＞ｎ）の特定波長を選択し、選択した特定波長ごとの吸光度から、ｎ個の溶質の濃度を測定してもよい。例えば、測定システム１は、２つの特定波長を用いて過酸化水素の濃度を吸光度へと変換する場合、特定波長ごとに測定したサンプルの吸光度から算出した濃度の平均値から過酸化水素の濃度を測定してもよい。
【０１５６】
また、測定システム１は、ｎ個の測定対象に対し、ｎ＜ｍとなるｍ個の特定波長の光の強度に基づいて、各測定対象の濃度を測定してもよい。例えば、測定システム１は、２つの測定対象に対して３つ以上の特定波長の光の強度を測定し、測定した光の強度から各測定対象の濃度の候補をそれぞれ算出する。このような計算を行った場合、測定システム１は、１つの測定対象に対して複数の濃度の候補を得ることとなる。そこで、測定システム１は、得られた候補の平均値等に基づいて、測定対象の濃度を算出する。なお、測定システム１は、光源装置２が出射する光の中心波長や半値幅、分光装置４、１３０が分光可能な波長帯、サンプルに含まれる測定対象の種類や想定されうる濃度等に基づいて、候補の平均値を得る際に各種の重みづけを設定してもよい。
【０１５７】
［サンプルについて］
また、測定システム１、１００は、各種溶質が溶解した水溶液のみならず、例えば、各種溶質が溶解した有機溶剤等の溶液をサンプルとしてもよい。また、このような場合、測定システム１、１００は、溶媒の吸光度と溶質の吸光度との割合から式（１）を用いて算出される吸光度を採用してもよい。また、測定システム１、１００は、溶液のみならず、混合気体等、各種の気体をサンプルとし、サンプルに含まれる気体のうち任意の気体の濃度を測定してもよい。また、測定システム１、１００は、溶質ではなく、溶媒となる物質の濃度を測定してもよい。
【０１５８】
［測定について］
なお、上述した例では、測定システム１、１００は、各種の溶液に溶解した溶質の濃度や気体の濃度を推定した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、測定システム１、１００は、上述した構成により、所定の溶質や気体がサンプルに含まれているか否かを判定してもよい。例えば、測定システム１、１００は、ある波長における吸光度が所定の閾値を超える場合は、その波長と対応する溶質や気体がサンプルに含まれていると判定してもよい。すなわち、測定システム１、１００が実行する測定処理とは、溶質や気体等といった任意の検出対象を検出する処理を含む概念である。
【０１５９】
［装置構成について］
なお、測定システム１、１００の装置構成は、上述した説明に限定されるものではない。例えば、光源装置１１０と分光装置１３０と測定装置２００とは、一体型の測定装置を構成してもよい。
【０１６０】
以上、実施形態の一例を説明したが、これらは例示であり、本実施形態は上記した説明に限定されるものではない。発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、実施形態の構成や詳細は、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で実施することができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１、１００  測定システム
２、１１０  光源装置
３、１２０  フローセル
４、１３０  分光装置
５  測定装置
２１  発光素子
２２  低電流発生回路
２３、２５  スイッチ
２４  高電流発生回路
２６  順方向電圧測定回路
２７  温度予測部
４１、１３１  ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ
４２、１３２  受光素子
５１  タイミング発生回路
５２  濃度測定部
１１１  電流発生回路
１１２  ＬＥＤ
１１３  順方向電圧測定部
２００  測定装置
２１０  光源制御部
２２０  順方向電圧取得部
２３０  分光制御部
２４０  光強度取得部
２５０  入力部
２６０  出力部
２７０  記憶部
２７１  ベースラインデータ
２８０  制御部
２８１  光強度取得部
２８２  温度測定部
２８３  濃度測定部
２８４  提供部
ＵＭ  上部ミラー
ＤＭ  下部ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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