(57)【要約】【課題】赤外分光光度計内の乾燥室に設けられた光透過窓の窓材として、潮解性を有するが安価な材料を用い、かつ、前記潮解性材料からなる光透過窓が潮解しないようにする。【解決手段】  ヒータ２２により光透過窓８の密閉室１の外面側近傍の空気の温度を上昇させる。そうすると、当該部分の空気の温度が通常の大気中の温度と比べて上昇し、相対湿度が低下するため、潮解性光学材料を用いた光透過窓８の潮解を防止することができる。また、光透過窓８の密閉室外面側の外周部を囲う囲い部２１を設け、ヒータ２２が光透過窓８の密閉室１の外面側近傍の空気の温度を上昇させ易くすることで、当該部分の空気の湿度を低湿度にし易くすると共に、試料の交換時等に装置内の空気の流れに乱れが生じた場合でも光透過窓８近傍の空気の乱れを防止し、光透過窓９の近傍を低湿度に維持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥手段及び赤外線光源が入れられた密閉室と、前記赤外光源から射出された赤外光を前記密閉室外部に導く役割を果す光透過窓とを備えた赤外分光光度計において、
前記光透過窓は潮解性光学材料からなり、
前記光透過窓の前記密閉室の外側面近傍の空気の温度を上昇させることができる加熱手段を、前記赤外光を遮らない位置に設けるとともに、
前記光透過窓の前記密閉室の外側面近傍を囲う囲い部を備えたことを特徴とする赤外分光光度計。
【請求項２】
前記光透過窓を前記密閉室外の空気と遮断することが可能なカバーＡと、
前記光透過窓の前記密閉室の外側面を前記密閉室内の空気と接触させるために設けられた通過穴と、
前記通過穴を覆うことが可能なカバーＢとを有することを特徴とする請求項１に記載された赤外分光光度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過窓の材料に潮解性を有する材料を用いた赤外分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外分光光度計には、ビームスプリッタ等の光学素子においてＫＢｒ（臭化カリウム）等の潮解性の材料（空気中の水分を吸収して溶解する性質を有する光学材料）が用いられている。潮解性の材料からなる光学素子が一度でも高湿度に暴露されれば表面が潮解して回復不可能なダメージを受け、その結果として装置が全く稼動しなくなる。したがって、この光学材料が潮解してしまうのを防ぐために、そのような光学素子を密閉室内に収容するとともに、その室内には水蒸気を除去することができるシリカゲル等の乾焼剤を内蔵し、低湿度に保つ方法が使用されてきた（例えば、特許文献１）。このように、赤外分光光度計においては、ビームスプリッタに潮解性材料を用いているため、乾燥室を設置する必要がある。
【０００３】
上記の乾燥室中では、スペクトロ測定を行うために、赤外光源から射出された赤外光の干渉赤外光が生成され、生成された干渉赤外光は、光透過窓を通って密閉室から射出され、光路上に配置された試料を通過し、赤外光検出器へ集光される。このように、検出器や試料測定部は乾燥室外に設定されていることから、乾燥室内の光を外部へ導く必要がある。そのため、乾燥室には最低一箇所、外部へ光を透過する窓を設置する必要がある。この光透過窓の窓材としては、赤外分光分析に用いる波長範囲でフラットな透過率特性を有する材料としてKRS-5（臭沃化タリウム/ヨウ化タリウム）等がよく用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０８９７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、KRS-5は光透過率が低いため（約70％）、光量のロスが多く、また、毒性も強いことから窓材の部材として使用することは好ましくない。
【０００６】
一方、窓材にKRS-5を使うことの代替として、例えば、KBｒを窓材に使用することが考えられる。KBｒは、赤外分光分析に用いる波長範囲でフラットな透過率特性を有し、光透過率も９０%と高く、また、比較的安全な材料であるため、光透過窓の窓材として望ましい。
【０００７】
しかし、光透過窓は、外部に光を導出する必要があることから、その位置は、乾燥室のカバーの外側に暴露する面に設けなければならない。そうすると、カバーの外側に暴露する面はどうしても外気に触れる可能性が残るため、窓材に潮解性のKBｒを使用した場合、KBｒが外気中の水分を吸収して溶解してしまう問題がある。また、KBｒを用いた光透過窓に耐湿保護コーティングを施しても万全ということができないし、赤外分光光度計内には試料を出し入れする必要があるため、赤外分光光度計全体を完全密閉することもできない。
【０００８】
そこで、本発明においては、赤外分光光度計内の乾燥室に設けられた光透過窓の窓材として、潮解性を有する材料を用い、かつ、前記潮解性材料からなる光透過窓が潮解しないような赤外分光光度計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、乾燥手段及び赤外線光源が入れられた密閉室と、前記赤外光源から射出された赤外光を前記密閉室外部に導く役割を果す光透過窓とを備えた赤外分光光度計において、前記光透過窓は潮解性光学材料からなり、前記光透過窓の前記密閉室の外側面近傍の空気の温度を上昇させることができる加熱手段を、前記赤外光を遮らない位置に設けるとともに、前記光透過窓の前記密閉室の外側面近傍を囲う囲い部を備えたことを特徴とする赤外分光光度計である。
【００１０】
前記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の発明において、前記光透過窓を前記密閉室外の空気と遮断することが可能なカバーＡと、前記光透過窓の前記密閉室の外側面を前記密閉室内の空気と接触させるために設けられた通過穴と、前記通過穴を覆うことが可能なカバーＢとを有することを特徴とする赤外分光光度計である。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明は、加熱手段により光透過窓の密閉室の外側面近傍の空気の温度を上昇させることで、当該空気の温度を通常の大気中の温度と比べて上昇させることができるため、当該空気の相対湿度を下げることができる。そして、潮解性光学材料を用いた光透過窓の潮解を防止することができる。また、光透過窓の密閉室の外側面近傍を囲う囲い部を設けることにより、加熱手段が光透過窓の密閉室の外側面近傍の空気の温度を上昇させ易くし、低湿度にし易くすると共に、試料の交換時等に装置内の空気の流れに乱れが生じた場合でも光透過窓の密閉室の外側面の空気の乱れを防止し、光透過窓の密閉室の外側面近傍を低湿度に維持することができる。このようにすれば、光透過窓に潮解性光学材料を用いることができるため、光透過窓の性能を向上させることが可能になる。
【００１２】
第１の発明の場合、光透過窓の密閉室の外側面近傍の空気を低湿度に維持するためには、装置を使用しない時でも常に加熱状態を保ち続ける必要があるため、省エネの観点からは望ましくない。そこで、第２の発明は、装置を使用しない時には加熱を不要にすることができるものである。装置使用時には、カバーＡを開いた状態にし、光透過窓から赤外光を透過可能な状態にする。また、カバーＢは閉じた状態にし、光透過窓と密閉室内側の空気を遮断し、さらに加熱手段を起動する。このようにすれば、装置使用時には、光透過窓を通る光路上に、カバーＡが存在しないため、装置の使用が可能になると共に、光透過窓の密閉室の外側面近傍の空気が加熱され低湿度になるため、光透過窓を潮解から保護できる。また、カバーＢを閉め、密閉室内の低湿度を維持することが可能になる。
【００１３】
一方、装置不使用時は、カバーＡを閉じた状態にし、光透過窓を密閉室外側の空気と遮断すると共に、カバーＢを開いた状態にし、光透過窓の密閉室の外側面と密閉室外側の空気を接触させ、さらに加熱手段を休止させる。不使用時には、加熱を停止しても、カバーＡにより外気との接触を防止する。また、カバーＢを開くことにより、光透過窓は、密閉室内の乾燥した空気と接触するため、密閉室内に設置されたのと同様の状態になり、光透過窓の密閉室の外側面近傍の空気を低湿度に保つことが可能になる。以上のようにして、装置を使用しない時には加熱手段による加熱を停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例である赤外分光光度計の干渉計部分を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例である赤外分光光度計の光透過窓周辺の拡大図である。
【図３】本発明の実施例である赤外分光光度計の光透過窓周辺の三次元図である。
【図４】本発明の変形実施例である赤外分光光度計の測定時における光透過窓周辺の拡大図である。
【図５】本発明の変形実施例である赤外分光光度計の休止時における光透過窓周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の一実施例である赤外分光光度計の干渉計部分を概略的に表した構成図を示す。図１において、干渉計は密閉室１に設置されており、密閉室１内には、乾燥手段２、赤外光源３、移動鏡４、固定鏡５、ビームスプリッタ６が設けられている。
【００１６】
赤外光源３から射出された赤外光は、ビームスプリッタ６に照射され、ビームスプリッタ６において移動鏡４と固定鏡５の二方向に分割される。そして、移動鏡４、固定鏡５で反射した光は、ビームスプリッタ６で再び合一され、対物面鏡１１へ向かう光路７に送られる。このとき、移動鏡５は前後に往復移動しているため、合一された光は時間的に振幅が変動する干渉光となる。
【００１７】
ビームスプリッタ６には、潮解性を有する光学材料であるＫＢｒ等が用いられる。ＫＢrは高湿度に暴露されると表面が潮解して回復不可能なダメージを受け、その役割を果たせなくなるため、乾燥手段２が密閉室１内に設けられている。
【００１８】
ここで、乾燥手段２には、例えば、シリカゲル等の乾燥剤やペルチェ素子を利用した乾燥機を用いること等が考えられるが、本発明においては、密閉室内を乾燥させることができる手段であれば、いかなる手段を用いて密閉室内を乾燥させても構わない。
【００１９】
そして、光路７へ送られた干渉光は、光透過窓８を透過して、密閉室１内から外部へ出てき、対物面鏡１１にて集光され、試料９を通過し、検出器１０へ送られスペクトロ分析が行われる。光透過窓８は、パッキン３２を介して押さえ板３３によりネジ（図示しない）止めされ、密閉室１と密着保持される。
【００２０】
本発明においては、光透過窓８の材料として、例えばKBrを用いる。光透過窓８は、赤外分析に用いる波長範囲においてフラットな透過率特性を有し、かつ、透過率が高いものが、光量のロスがなく望ましい。KBrは、赤外分析に用いる波長範囲においてフラットな透過率特性を有し、かつ、透過率も９０%と高く、光透過窓８の材料として望ましい。しかし、KBrは潮解性を有するため、湿度が高い状況では使用することができないことから、光透過窓８の密閉室１の外側面近傍の空気を乾燥させる必要がある。なお、本発明における光透過窓８の材料は、赤外分光分析に用いる波長範囲でフラットな透過率特性を有し、潮解性があれば、限定されない。例えば、CsIや、NaClであってもよい。
【００２１】
光透過窓８が空気と接触する面は、密閉室１内側面と外側面とがあるが、密閉室１内側面については、乾燥手段２が設けられ、密閉されているため、湿度は低く保たれている。
【００２２】
一方、光透過窓８の密閉室１の外側面近傍の空気は、光透過窓８の密閉室１の外側面近傍にヒータ２２を設けて、当該部分の空気の温度を上昇させる。KBｒの潮解湿度は、相体湿度は約６０％であるため、例えば、外気温３０℃で、相対湿度が８０％の場合は、潮解してしまう。しかし、ヒータ２２を用いて、例えば、同じ水分量で気温のみを４５度へ上昇させると相対湿度が約３５％になるため、KBｒの潮解湿度を下回る。このようにして、ヒータ２２を用いることによって、光透過窓８の密閉室１の外面側近傍の空気の相対湿度を減少させ、KBｒからなる光透過窓８の潮解を防ぐことが可能になる。ヒータ２２の位置は、光透過窓８の密閉室１の外側面近傍の空気を加熱できる位置にあればよく、例えば、光透過窓８自体を加熱できるような位置にヒータ２２を配置しても構わないが、赤外光を遮らない位置に設ける必要がある。
【００２３】
さらに、本願発明においては、図２及び図３に示すように、光透過窓８の密閉室１の外側面近傍を囲う囲い２１を設ける。囲い２１は、密閉室１にくぼむように設けられている。囲い２１を設けることによって、囲い２１に囲われた空気は、囲い２１に囲われていない部分に存在する空気と混ざり難くなるため、ヒータ２２を用いて囲い２１に囲われた空気を加熱すると、当該部分の空気の温度が上昇し易くなり、また、温度が上昇して相対湿度が低くなった空気が、光透過窓８の密閉室１の外面側に滞留し易くなる。試料の交換時等に装置内の空気の流れに乱れが生じた場合でも光透過窓の密閉室１の外側面の空気の乱れを防止し、光透過窓８の密閉室１の外面側近傍の空気を低湿度に維持することができる。
【００２４】
また、ヒータ２２により加熱するだけでも良いが、望ましくは、透過窓８の密閉室１の外面側近傍に、温度センサ３１を設けて、透過窓８の密閉室１の外面側近傍の空気を潮解性材料が潮解しない一定温度に保つように制御するとよい。このように、装置の使用時・不使用時を問わず、加熱状態を保ち続けることにより、潮解性材料を保護することが可能になる。
【００２５】
図４、図５には本発明の変形実施例を示す。本実施例においては、囲い２１の入口に丁番４２により開閉可能なカバー４１を設ける。カバー４１と密閉室１の間にはパッキン３２を設けて、カバー４１を閉めた場合、カバー４１と密閉室１を密着保持できるようにする。そして、装置使用時には、カバー４１を開け、光透過窓８から射出された光を検出器１０へ導きスペクトル分析を可能にする。一方、装置不使用時には、カバー４１を閉じ、囲い２１から外の空気と透過窓８が接触することを防ぐ。
【００２６】
また、透過窓８の乾燥室１外側面近傍の空気と乾燥室１内の空気と接触させることを可能にするために、密閉室１に通過穴４６を設ける。通過穴４６の位置は、カバー４１を閉じたときに、形成される透過窓８の密閉室１の外面側の密閉空間内であればいずれの位置であってもよい。また、丁番４４により開閉可能なカバー４３を通過穴４６を覆うように設けて、通過穴４６を塞ぐことを可能にする。カバー４３と密閉室１の間にはパッキン３２を設けて、カバー４３を閉めた場合、カバー４３と密閉室１を密着保持できるようにする。そして、装置使用時には、カバー４３を閉め、乾燥室１内と外気の接触を断つが、装置不使用時には、カバー４３を開け、透過窓８の乾燥室１外側面近傍の空気にも乾燥手段２により乾燥させられることにする。
【００２７】
以上をまとめると、装置使用時には、図４に示すように、カバー４１を開け、カバー４３を閉める。そうすると、透過窓８を透過してくる光を検出器１０へ導くことが可能になると共に、密閉室１内の乾燥状態を維持することができる。この場合、透過窓８が外気に暴露することになるが、透過窓８の乾燥室１外側面近傍の空気はヒータ２２により乾燥させられるため、透過窓８は潮解しない。一方、装置不使用時は、図５に示すように、カバー４１を閉め、カバー４３を開ける。そうすることで、外気との接触を断ち、透過窓８の乾燥室１の外側面近傍の空気を密閉室１内と同様に乾燥手段２により乾燥させることができるため、ヒータ２２の電源を切ったとしても、透過窓８が潮解しない。このようにして、不使用時はヒータ２２の電源を落としても、潮解を防ぐことができるため、エネルギーの節約が可能になる。
【００２８】
カバー４１、４３の開閉動作は、手動で行ってもよいが、装置の電源ON時と装置の電源OFF時等のタイミングをトリガーに、自動行うことが望ましい。その場合は、カバー４１、４３の開閉手段としてソレノイド等を用いて（図示しない）、電源OFF時にはカバー４１を閉め、カバー４３を開けるという動作を自動的に行い、電源ON時にはカバー４１を開け、カバー４３を閉めるという動作を自動的に行う。また、万全を期するためには、
光透過窓８の密閉室１の外側面近傍に湿度センサ４５を設けて、電源ONにする際は、湿度センサ４５によって、透過窓８の乾燥室１外側面近傍の空気の湿度は透過窓８が潮解しない湿度になったことを確認してから、カバー４１を開けるとよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  密閉室
２  乾燥手段
３  赤外光源
４  移動鏡
５  固定鏡
６  ビームスプリッタ
７  光路
８  光透過窓
９  試料
１０  検出器
１１  対物面鏡
２１  囲い
２２  ヒータ
３１  温度センサ
３２  パッキン
３３  押さえ板
４１  カバー
４２  丁番
４３  カバー
４４  丁番
４５  湿度センサ
４６  通過穴
【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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