(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの光を分光する分光器と、この分光器の出射光をサンプルに照射される試料光と対照試料に照射される対照光とに分け、前記サンプルを透過した光及び前記対照試料を透過した光を検出する光検出器と、光検出器によって検出されたサンプル信号と対照信号とからサンプルの透過率を求めるデータ処理部とを有する分光光度計において、
減光率の異なる複数の減光板と、
前記対照光路上に何れかの減光板を切替えて配置可能な減光板切替手段を備え、
前記データ処理部は、サンプル測定に先立って前記対照光路に挿入された前記減光板を通過する光の波長毎の減衰率を求めて記憶し、サンプルの測定結果に対して前記記憶された減衰率を用いて補正した補正結果を求めることを特徴とする分光光度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減衰率補正方法及び分光光度計に係り、特に、減光板を用いた測定に好適な減衰率補正方法及び分光光度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の分光光度計においては、透過率の非常に小さいサンプルを測定する場合には、検知器の感度，Ａ／Ｄ変換器の変換ビット数の制限，内部の計算で使用する記憶変数の桁数の制限などから正しい信号値を求められない場合がある。そこで、このような場合に、ダブルビーム分光光度計では、対照光路中に減光板を挿入して、対照光の光量を減光することにより、測光した後、減光量を補正して正しい信号値を求めるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近、ベースライン補正のように、分光光度計の精度管理を行うソフトウェアが開発されつつある。精度管理は、分光光度計に備えられたモニター及びキーボードを用いて対話型で行われる。そして、精度管理の項目の一つとして、迷光がある。迷光の精度管理を行う場合には、モニター上に、１）迷光測定用の試料（例えば、ＮａＩ（沃化ナトリウム）やＮａＮｏ２（亜硝酸ナトリウム））を試料室のサンプル光路中にセットする指示と、２）試料室の対照光路中に減光板をセットする指示が表示され、これらの２つの指示をオペレータが実行した後、「ＯＫ」ボタン等をマウスでポイントすることにより、迷光の測定が開始される訳であるが、２つの指示があるため、オペレータが一方の指示を見落とすことにより、正確な迷光を測定できないという問題が発生し得ることが判明した。特に、迷光を精度良く測定するには、所定の波長範囲（例えば、ＮａＩの場合、中心波長２２０ｎｍに対して±２０ｎｍの範囲，また、ＮａＮｏ２の場合、中心波長３４０ｎｍに対して±２０ｎｍの範囲）について波長走査して、迷光測定用試料のスペクトルを測定する必要がある。ここで、対照光路中には、減光板がセットされるが、減光板自体は多少ながら波長依存性を有するため、正確な迷光の測定のためには、減光板の波長特性を所定の波長間隔（例えば、０．１ｎｍ毎）で測定し、それぞれの波長における減光率を測定し、さらに、求められた迷光試料のスペクトルに対して波長依存性のある減光率を用いて補正する必要がある等正確な迷光の測定は極めて煩雑であるという問題があった。また、迷光以外にも、非常に透過率の低い試料のように減光板を使用する測定は極めて煩雑であるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、減光板を使用する測定を正確かつ容易に行える減衰率補正方法及び分光光度計を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、光源と、光源からの光を分光する分光器と、この分光器の出射光をサンプルに照射される試料光と対照試料に照射される対照光とに分け、前記サンプルを透過した光及び前記対照試料を透過した光を検出する光検出器と、光検出器によって検出されたサンプル信号と対照信号とからサンプルの透過率を求めるデータ処理部とを有する分光光度計において、減光率の異なる複数の減光板と、前記対照光路上に何れかの減光板を切替えて配置可能な減光板切替手段を備え、前記データ処理部は、サンプル測定に先立って前記対照光路に挿入された前記減光板を通過する光の波長毎の減衰率を求めて記憶し、サンプルの測定結果に対して前記記憶された減衰率を用いて補正した補正結果を求めるようにしたものである。
かかる構成により、正確な測定を容易に行い得るものとなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態による分光光度計の構成及び動作について説明する。なお、以下の説明では、紫外可視分光光度計を例にして説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による分光光度計の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による分光光度計の構成を示す概略構成図である。
【０００８】
光源としては、タングステンランプＷＩと、重水素ランプＤ２とが備えられている。測定波長に応じて、タングステンランプＷＩと重水素ランプＤ２とのいずれかの光源からの光が、光源ミラーＭ１で反射され、入射スリットＳ１を通して第１分光器ＭＯ１に導入される。光源ミラーＭ１による光源切り替えは、制御部ＣＯＮＴによって制御される。光源ミラーＭ１と、入射スリットＳ１の間には、透過部と非透過部を有するゼロチョッパＣＨが配置され、ゼロチョッパＣＨが回転することにより、光源から第１分光器ＭＯ１に入射する光がチョッピングされる。
【０００９】
第１分光器ＭＯ１に入射した光は、反射鏡Ｍ２，凹面鏡Ｍ３で反射された後、プリズムＰにて波長分散され、再び凹面鏡Ｍ３で反射され、反射鏡Ｍ４，Ｍ５で反射された後、入射スリットＳ２を通して第２分光器ＭＯ２に導入される。
【００１０】
第２分光器ＭＯ２に入射した光は、凹面鏡Ｍ６で反射され、グレーティングＧにて波長分散され、凹面鏡Ｍ７で反射され、出射スリットＳ３を通して単色光として取り出される。プリズムＰ及びグレーティングＧは、制御部ＣＯＮＴによって制御され、角度位置をモータによって制御することにより、波長走査が行われる。
【００１１】
第２分光器ＭＯ２の出射スリットＳ３から取り出された単色光は、ミラーＭ８で反射された後、透過部と反射部を備えるセクターミラーＭ９に入射する。セクターミラーＭ９は、第２分光器ＭＯ２からの単色光を、ミラーＭ１０とミラーＭ１１に交互に振り分ける。ミラーＭ１０で反射された単色光は、試料光として、試料室ＳＲ内のサンプルＳを透過し、検知器ＰＭＴに入射する。ミラーＭ１１で反射された単色光は、ミラーＭ１２で反射され、試料室ＳＲ内の対照試料Ｒを透過し、ミラーＭ１３で反射され、検知器ＰＭＴに入射する。
【００１２】
ミラーＭ１１とミラーＭ１２の間の対照光路中には、必要に応じて減光板ＡＴが挿入可能であり、減光板ＡＴが対照光路中に挿入されることにより、対照光の光量が減じられる。減光板ＡＴは、図２を用いて後述するように、減光率の異なる１／１０減光板と、１／１００減光板とを備えている。対照光路中への減光板ＡＴの挿入、減光率の切り替えは、制御部ＣＯＮＴによって制御される。
【００１３】
検知器ＰＭＴによって変換された電気信号は、データ処理部ＤＰに入力する。データ処理部ＤＰは、セクターミラーＭ９の回転に同期して検知器ＰＭＴから得られる参照信号Ｒとサンプル信号Ｓ及びゼロチョッパＣＨの回転に同期して検知器ＰＭＴから得られるゼロ信号Ｚとに基づいて、（Ｓ−Ｚ）／（Ｒ−Ｚ）を計算することにより透過率を求める。
【００１４】
制御部ＣＯＮＴには、入力部ＩＮＰと、表示部ＤＩＳＰが接続されている。表示部ＤＩＳＰは、例えば、モニターであり、透過率等の測定値が表示されるとともに、分光光度計の精度管理などと行う場合には、その操作手順が表示される。入力部ＩＮＰは、キーボードやマウス等の入力手段であり、データの入力や精度管理を行うとき、表示部ＤＩＳＰに表示される指示を選択するのに使用される。
【００１５】
次に、図２を用いて、本実施形態による分光光度計に用いる減光板ＡＴの構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による分光光度計に用いる減光板ＡＴの構成を示す正面図である。
【００１６】
減光板ＡＴは、円盤状であり、中心軸Ｏを回転中心として、矢印Ｒ方向に回転可能である。減光板ＡＴの周方向には、非減光板ＡＴ０と、１／１０減光板ＡＴ１０と、１／１００減光板ＡＴ１００が取り付けられている。非減光板ＡＴ０は、単なる開口であり、この位置に照射された対照光は、減光されることなく、１００％対照試料Ｒに照射される。１／１０減光板ＡＴ１０及び１／１００減光板ＡＴ１００は、所定の寸法の開口が形成されるか、または、ガラス基板の表面に金属膜を蒸着して形成され、入射した光を減光して、対照試料Ｒに照射する。１／１０減光板ＡＴ１０は、入射光量に対して出射光量が１／１０に減光される減光板である。１／１００減光板ＡＴ１００は、入射光量に対して出射光量が１／１００に減光される減光板である。
【００１７】
次に、図３を用いて、本実施形態による分光光度計における減衰率の測定方法について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による分光光度計における減衰率の測定方法について説明するフローチャートである。
【００１８】
減衰率測定は、オペレータが、表示部ＤＩＳＰに表示されるメニューから入力部ＩＮＰを用いて、「減衰率測定モード」を選択することにより実行される。減衰率測定においては、サンプルＳ側に試料を設置せずに実行する。
【００１９】
減衰率測定の開始指示が発行されると、ステップｓ１００において、「１／１０減光板を使用する」か、「１／１００減光板を使用するか」が表示部ＤＩＳＰに表示され、オペレータによっていずれかが選択されると、その選択に応じて、ステップｓ１１０若しくはステップｓ１２０に進む。「１／１０減光板の使用」が選択されると、ステップｓ１１０に進み、「１／１００減光板の使用」が選択されると、ステップｓ１２０に進む。また、減光率測定モードにおいては、波長範囲や波長間隔を設定するための画面が表示部ＤＩＳＰに表示され、オペレータは、この画面に応じて、入力部ＩＮＰを用いて、波長範囲や波長間隔を設定する。装置精度を管理するために迷光を測定する場合には、通常１／１００減光板が使用される。また、低透過率試料の場合には、透過率に応じて、１／１０減光板か、１／１００減光板が使用される。また、例えば、迷光の測定時に、迷光測定用試料として、例えば、ＮａＩの場合、中心波長２２０ｎｍに対して±２０ｎｍの範囲，また、ＮａＮｏ２の場合、中心波長３４０ｎｍに対して±２０ｎｍの範囲が波長範囲として設定され、また、波長間隔は、例えば、０．１ｎｍ毎と設定される。
【００２０】
「１／１０減光板の使用」が選択されると、ステップｓ１１０において、制御部ＣＯＮＴは、図２に示した減光板ＡＴの中で１／１０減光板ＡＴ１０が、対照光路中に挿入されるように、減光板ＡＴを回転し、次のステップｓ１３０に進む。
「１／１００減光板の使用」が選択されると、ステップｓ１２０において、制御部ＣＯＮＴは、図２に示した減光板ＡＴの中で１／１００減光板ＡＴ１００が、対照光路中に挿入されるように、減光板ＡＴを回転し、次のステップｓ１３０に進む。
【００２１】
次に、ステップｓ１３０において、制御部ＣＯＮＴは、波長制御モータを駆動して、第１分光器ＭＯ１のプリズムＰ及び第２の分光器ＭＯ２のグレーティングＧを開始波長位置までまで移動させる。
次に、ステップｓ１４０において、データ処理部ＤＰは、セクターミラーＭ９の回転に同期して検知器ＰＭＴから得られる参照信号Ｒとサンプル信号Ｓ及びゼロチョッパＣＨの回転に同期して検知器ＰＭＴから得られるゼロ信号Ｚの信号値を求める。
【００２２】
次に、ステップｓ１５０において、データ処理部ＤＰは、ステップｓ１４０において求められた参照信号Ｒとサンプル信号Ｓとゼロ信号Ｚの信号値とに基づいて、減衰率を（Ｒ−Ｚ）／（Ｓ−Ｚ）として計算する。減衰率は、通常の透過率の計算によって求められた（Ｓ−Ｚ）／（Ｒ−Ｚ）の逆数を求めることによって計算される。
次に、ステップｓ１６０において、データ処理部ＤＰは、ステップｓ１６０において求められた減衰率を、減衰率記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１に記憶する。減衰率記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１は、データ処理部ＤＰの記憶部に設けられている。
【００２３】
ここで、図４を用いて、本実施形態による分光光度計に用いる減衰率記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１の構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による分光光度計に用いる減衰率記憶用テーブルの構成を示す説明図である。
【００２４】
減衰率記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１は、波長と減光板減衰率を対応付けるテーブルである。図示するように、波長ＷＬ１，ＷＬ２，…，ＷＬｎのそれぞれに対して、対応する減光板減衰率０．０１１，０．００９，…，０．００９が記憶される。
ステップｓ１６０においては、最初に、開始波長における減衰率が求められるため、例えば、開始波長をＷＬ１とすると、制御部ＣＯＮＴから得られた開始波長ＷＬ１に応じて、データ処理部ＤＰは、開始波長ＷＬ１に対応する場所にそのとき求められた減光板減衰率（例えば、０．０１１）を格納する。
【００２５】
次に、図３に戻り、ステップｓ１７０において、制御部ＣＯＮＴは、波長制御モータを駆動して、第１分光器ＭＯ１のプリズムＰ及び第２の分光器ＭＯ２のグレーティングＧを、次の波長位置までまで移動させる。開始波長がＷＬ１とし、波長間隔を０．１ｎｍとすると、次の波長位置ＷＬ２は、ＷＬ１＋０．１ｎｍとなる。
次に、ステップｓ１８０において、データ処理部ＤＰは、次の波長位置が終了波長であるかどうかを判断し、終了波長でなければステップｓ１４０に戻り、ステップｓ１４０〜ｓ１７０の処理を継続し、終了波長であればステップｓ１９０に進む。
【００２６】
終了波長の場合には、ステップｓ１９０において、制御部ＣＯＮＴは、図２に示した減光板ＡＴの中で非減光板ＡＴ０が、対照光路中に挿入されるように、減光板ＡＴを回転することにより、減光板を対照光路中から外す。
以上の各ステップｓ１００〜ｓ１９０を実行することにより、減衰率測定モードを終了する。
【００２７】
次に、図５を用いて、本実施形態による分光光度計におけるサンプル測定時の処理手順について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による分光光度計におけるサンプル測定時の処理手順を示すフローチャートである。
【００２８】
サンプル測定時には、サンプル側に試料が設置され、図３において説明した減衰率測定が実行され、減衰率が減衰率記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１に存在することを前提とする。減衰率記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１に減衰率が存在しない場合は、警告メッセージをオペレータ等に送るなどの通知が必要となる。
【００２９】
サンプル測定の開始指示が発行されると、ステップｓ２００において、「減光板を使用する測定」か否かが表示部ＤＩＳＰに表示され、オペレータによっていずれかが選択されると、その選択に応じて、ステップｓ２０５，若しくはステップｓ２２０に進む。通常のサンプルの測定においては、減光板は使用されないため、「減光板を使用しない」が選択されると、ステップｓ２２０に進む。また、低透過率試料の測定や迷光の測定においては、減光板を使用するため、「減光板を使用する」が選択されると、ステップｓ２０５に進む。
【００３０】
減光板使用時には、ステップｓ２０５において、「１／１０減光板を使用するか」，「１／１００減光板を使用するか」が表示部ＤＩＳＰに表示され、オペレータによっていずれかが選択されると、その選択に応じて、ステップｓ２１０，若しくはステップｓ２１５に進む。「１／１０減光板の使用」が選択されると、ステップｓ２１０に進み、「１／１００減光板の使用」が選択されると、ステップｓ２１５に進む。
【００３１】
「１／１０減光板の使用」が選択されると、ステップｓ２１０において、制御部ＣＯＮＴは、図２に示した減光板ＡＴの中で１／１０減光板ＡＴ１０が、対照光路中に挿入されるように、減光板ＡＴを回転し、次のステップｓ２２０に進む。
「１／１００減光板の使用」が選択されると、ステップｓ２１５において、制御部ＣＯＮＴは、図２に示した減光板ＡＴの中で１／１００減光板ＡＴ１００が、対照光路中に挿入されるように、減光板ＡＴを回転し、次のステップｓ２２０に進む。
【００３２】
次に、ステップｓ２２０において、制御部ＣＯＮＴは、波長制御モータを駆動して、第１分光器ＭＯ１のプリズムＰ及び第２の分光器ＭＯ２のグレーティングＧを開始波長位置まで移動させる。
次に、ステップｓ２２５において、データ処理部ＤＰは、セクターミラーＭ９の回転に同期して検知器ＰＭＴから得られる参照信号Ｒとサンプル信号Ｓ及びゼロチョッパＣＨの回転に同期して検知器ＰＭＴから得られるゼロ信号Ｚの信号値を求める。
【００３３】
次に、ステップｓ２３０において、データ処理部ＤＰは、ステップｓ２２５において求められた参照信号Ｒとサンプル信号Ｓとゼロ信号Ｚの信号値とに基づいて、透過率を（Ｓ−Ｚ）／（Ｒ−Ｚ）を計算する。
次に、ステップｓ２３５において、データ処理部ＤＰは、ステップｓ２３０において求められた透過率を、測定データ記憶用テーブルＤＰ−Ｍ２に記憶する。測定データ記憶用テーブルＤＰ−Ｍ２は、データ処理部ＤＰの記憶部に設けられている。
【００３４】
ここで、図６を用いて、本実施形態による分光光度計に用いる測定データ記憶用テーブルＤＰ−Ｍ２の構成について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による分光光度計に用いる測定データ記憶用テーブルの構成を示す説明図である。
【００３５】
測定データ記憶用テーブルＤＰ−Ｍ２は、波長透過率の測定データを対応付けるテーブルである。図示するように、波長ＷＬ１，ＷＬ２，…，ＷＬｎのそれぞれに対して、対応する透過率の測定データ５．７％，３．７％，…，５．２％が記憶される。
ステップｓ２３０においては、最初に、開始波長における透過率が求められるため、例えば、開始波長をＷＬ１とすると、制御部ＣＯＮＴから得られた開始波長ＷＬ１に応じて、データ処理部ＤＰは、開始波長ＷＬ１に対応する場所にそのとき求められた透過率（例えば、５．７％）を格納する。
【００３６】
次に、図５に戻り、ステップｓ２４０において、制御部ＣＯＮＴは、波長制御モータを駆動して、第１分光器ＭＯ１のプリズムＰ及び第２の分光器ＭＯ２のグレーティングＧを、次の波長位置までまで移動させる。開始波長がＷＬ１とし、波長間隔を０．１ｎｍとすると、次の波長位置ＷＬ２は、ＷＬ１＋０．１ｎｍとなる。
次に、ステップｓ２４５において、データ処理部ＤＰは、次の波長位置が終了波長であるかどうかを判断し、終了波長でなければステップｓ２２５に戻り、ステップｓ２２５〜ｓ２４５の処理を継続し、終了波長であればステップｓ２５０に進む。
終了波長の場合には、ステップｓ２５０において、制御部ＣＯＮＴは、減光板が使用されたか否かを判断し、減光板が不使用であればサンプル測定を終了し、減光板を使用した場合にはステップｓ２５５に進む。
【００３７】
減光板使用時には、ステップｓ２５５において、制御部ＣＯＮＴは、図２に示した減光板ＡＴの中で非減光板ＡＴ０が、対照光路中に挿入されるように、減光板ＡＴを回転することにより、減光板を対照光路中から外して、以降の減衰率補正処理を実行する。
【００３８】
次に、ステップｓ２６０において、データ処理部ＤＰは、減衰率記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１及び測定データ記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１のデータのポインタを先頭に移動する。
次に、ステップｓ２６５において、データ処理部ＤＰは、減衰率記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１，測定データ記憶用テーブルＤＰ−Ｍ２から対応する波長のデータに対して、減衰率を補正する。減衰率補正は、図６（Ａ）に示した測定データ記憶テーブルのデータに対して、図４に示した減衰率記憶用テーブルのデータを乗算することにより行われる。例えば、波長ＷＬ１について見ると、測定結果（５．７％）に、減衰率（０．０１１）を乗算して、補正結果が（０．０５７２％）として得られる。
【００３９】
そして、ステップｓ２７０において、データ処理部ＤＰは、補正結果を、再び測定データ記憶用テーブルＤＰ−Ｍ２に保存する。なお、減衰率記憶用テーブルＤＰ−Ｍ１と測定データ記憶用テーブルＤＰ−Ｍ２のデータ間隔が一致せず、測定データの波長に一致する減衰率データが存在しない場合でも、減衰率記憶用テーブルのデータを直線補完して使用することにより測定データに対し減衰率補正を行うことができる。
【００４０】
次に、ステップｓ２７５において、データ処理部ＤＰは、データのポインタを次の波長のポインタに移動する。開始波長がＷＬ１の場合、次の波長ＷＬ２にデータポインタを移動する。
次に、ステップｓ２８０において、データ処理部ＤＰは、次の波長位置が終了波長であるかどうかを判断し、終了波長でなければステップｓ２６５に戻り、ステップｓ２６５〜ｓ２８０の処理を継続し、終了波長であればサンプル測定を終了する。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、迷光測定時には、自動的に対照光路中に減光板を挿入することにより、正確な迷光を測定できるものである。
また、減光板の波長依存性を補正でき、正確な迷光の測定を容易にできるものである。
また、減光板を使用する測定を正確かつ容易に行えるものとなる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、減光板を使用する測定を正確かつ容易に行えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による分光光度計の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による分光光度計に用いる減光板ＡＴの構成を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態による分光光度計における減衰率の測定方法について説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による分光光度計に用いる減衰率記憶用テーブルの構成を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による分光光度計におけるサンプル測定時の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による分光光度計に用いる測定データ記憶用テーブルの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
ＡＴ…減光板
ＣＨ…ゼロチョッパ
ＣＯＮＴ…制御部
Ｄ２…重水素ランプ光源
ＤＩＳＰ…表示部
ＤＰ…データ処理部
Ｇ…グレーティング
ＩＮＰ…入力部
Ｓ…サンプル
Ｓ１，Ｓ２…入射スリット
Ｓ３…出射スリット
ＳＲ…試料室
Ｍ１…光源切換ミラー
Ｍ２，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ８，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３…反射鏡
Ｍ３…分光用反射鏡
Ｍ６，Ｍ７…分光用反射鏡
Ｍ９…セクター鏡
ＭＯ１…第１分光器
ＭＯ２…第２分光器
Ｐ…プリズム
ＰＭＴ…検知器
Ｒ…対照側試料
Ｓ…サンプル
Ｓ１，Ｓ２…入射スリット
Ｓ３…出射スリット
ＳＲ…試料室
ＷＩ…タングステンランプ光源
【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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