(57)【要約】【課題】  高感度検出と広い波長選択範囲を併せ持つ分光検出装置を提供する。【解決手段】  平面ミラー９は可動式であり、点線で示される位置にあるときはミラー５からの分光された光が試料セル１１に達し、広い波長範囲で試料による吸光度を測定することができる。この時、レーザー１５からの光は平面ミラー９により反射され、試料には到達しない。平面ミラー９が実線で示される位置にあるときはレーザー１５からの光が平面ミラー９により反射され試料セル１１に到達し、試料による吸光度が測定される。レーザー１５から発せられる光は小さな開口角で微小な点に集光して試料セル１１入射できるため、高感度検出が可能となる。このとき、ミラー５からの光は平面ミラー９により反射され、試料には到達しない。【選択図】  図１
2006300671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続スペクトルを有する光源と、光源から照射された光を分光する波長選択手段と、分光された光と試料との相互作用により得られる光を検出する光検出手段を有する分光検出装置において、レーザー光を前記試料に導入する手段を有することを特徴とする分光検出装置。
【請求項２】
光と試料との相互作用が試料による吸光であり、分光検出装置が吸光度検出器であること特徴とする請求項１記載の分光検出装置。
【請求項３】
光と試料との相互作用が試料による蛍光発光であり、分光検出装置が蛍光検出器であること特徴とする請求項１記載の分光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光した光を試料に照射し、試料を透過する光や反射する光あるいは試料から発生する蛍光を測定する分光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定試料中を透過した光を測定する吸光度検出器や被測定試料から発生する蛍光を測定する蛍光検出器では、特定の波長を試料に照射することで測定を行う。特定波長の光を照射する手段としては、重水素ランプやキセノンランプなどの放電灯を光源とし、グレーティングなどによる分光あるいは干渉フィルタなどのフィルタといった波長選択手段を組み合わせている。これは分析対象とする試料の吸収スペクトルあるいは試料励起波長に合わせて照射光の最適な波長を選択できるという利点を有しているためである。
【０００３】
図３に従来の吸光度検出器の概略構成図を示す。重水素ランプ等の光源４１から照射された光はミラー４３によりスリット４７上に集光される。スリット４７を通過した光はミラー４４によりグレーティング４９に照射され、グレーティング４９で分散された光はミラー４５で試料セル５１に集光される。グレーティング４９を回転させることにより特定波長の光を試料セル５１に照射させることができる。試料セル５１には試料が封入あるいは通液されており、試料を透過した光の強度を光電子増倍管等の光検出器５３で測定することにより試料の吸光度を測定することができる。
【０００４】
吸光度あるいは蛍光の検出においては、試料に照射される光の強度が大きいほど検出感度は向上する。また、試料に照射される光の波長幅が小さいほど試料に対する選択性が向上する。このため、光源としてレーザーを用いることが試みられている。レーザーを光源として用いれば強度の大きな単色光が得ることができ、高検出感度で選択性のよい測定が可能となる。
【特許文献１】特開平５−３０７００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放電灯を光源とし、グレーティング等の波長選択手段を組み合わせた特定波長光の照射手段では、グレーティング等により取り出された光は通常ある程度の波長幅を持っている。測定の高感度化をはかるためには試料への照射光の強度を大きくする必要があるが、照射光強度を大きくする手段として、選択波長のバンド幅を広げることがある。しかしながら、バンド幅を広げることにより波長の純度が低くなるため、吸光度検出器においても蛍光検出器においても測定試料に対する選択性が損なわれる。また、蛍光検出器においては励起波長と蛍光波長が接近しているような試料では励起光の一部が蛍光検出側の分光器内の光検出器に入射して試料蛍光のバックグラウンドレベルが高くなり、ノイズが増加してかえってS／N比が低下することがある。
【０００６】
試料への照射光の光量を多くとるために光源の集光系の開口角を大きく取ろうとしても、試料に照射される高束の開口角も大きくなってしまう。また、試料への光束の開口角を小さくしても試料上での光源の像も拡大される。吸光度検出の場合は試料への光束の開口角が大きいと試料の光路長を長く取ることができず、また試料上での像が大きくなると試料からはみ出て利用されない光が発生し、結果としてS／Nの向上が損なわれることがある。蛍光検出器の場合では、試料への光束の開口角が大きかったり、試料上での像が大きかったりすると、セルの内壁での入射光の散乱が増加することでバックグラウンドレベルが高くなり、ノイズが増加してしまう。
【０００７】
一方、光源として平行光を取り出せるレーザーを使用すると、小さな開口角で微小な点に集光でき、微小なセルに入射できるため、上述のような問題は避けることができ高感度化することが可能であるが、レーザーの場合発振できる波長が限られているため、特定の分析対象にしか用いることができない。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、高感度検出と広い波長選択範囲を併せ持つ分光検出装置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】
本発明の分光検出装置は上記問題を解決するため、連続スペクトルを有する光源と、光源から照射された光を分光する波長選択手段と、分光された光と試料との相互作用により得られる光を検出する光検出手段を有する分光検出装置において、レーザー光を試料に導入する手段を有するものである。
【００１０】
分光された光と試料との相互作用が試料による吸光の場合には吸光度検出器であり、試料による蛍光発光の場合には蛍光検出器である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光源として連続スペクトルを有する光源とレーザー光源とを有しているので、レーザー光源による高感度検出を可能とするとともに、連続波長光源を使用することで波長選択範囲を広く取ることができ、分析対象を広げることも同時に可能となる。よって、１台の装置で高感度かつ汎用性の高い分光検出装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は連続波長光源、光源から照射された光を分光する分光器、試料と分光された光との相互作用、たとえば試料が光を吸収した後の透過光を検出する光検出器を有するとともに、レーザー光源を設置し、レーザー光源からの単色光を試料に照射し試料に吸収された後の透過光を光検出器に導入する。連続波長光源としては重水素ランプ、キセノンランプ等を用いることができる。分光器としてはグレーティングを用いることができる。光検出器としてはホトダイオード、光電子増倍管等の検出器を用いることができる。レーザー光源としては半導体レーザー、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、ＹＡＧレーザー等種々のレーザーを必要な波長にあわせて用いることができ、波長可変レーザーの使用も可能である。
【００１３】
分光器で分光された光と、レーザー光源から照射された光が、試料の手前の地点から同一の光路を進むように設定する。高感度検出が必要な場合は試料を通過する光路にレーザー光源からの光を導入し、広い波長範囲での測定が必要な場合は分光器からの光を試料に導入する。レーザー光源からの光と分光器からの光を切り替えるために、試料の手前の光路上に可動式のミラーを設置し、ミラーの位置を制御することにより試料に導入する光源からの光の切り替えを行う。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例の吸光度検出器の概略構成図を示したものである。本発明の吸光度検出器は、重水素ランプ１、ミラー３、４、５、スリット６、平面グレーティング７、平面ミラー９、試料セル１１、ホトダイオード１３およびレーザー１５から構成されている。
【００１５】
連続波長光源である重水素ランプ１から照射された光はミラー３によりスリット６上に集光される。スリット６を通過した光はミラー４により平面グレーティング７に照射され、平面グレーティング７で分散された光はミラー５で試料セル１１に集光される。平面グレーティング７を回転させることにより特定波長の光を試料セル１１に照射させることができる。試料セル１１には試料が封入あるいは通液されており、試料を透過した光の強度を光検出器であるホトダイオード１３で測定することにより試料の吸光度を測定することができる。また、レーザー１５がミラー５から試料セル１１にいたる光路に対して直角の位置に設置されている。
【００１６】
平面ミラー９は可動式であり、点線で示される位置にあるときは、ミラー５からの分光された光が試料セル１１に達し、広い波長範囲で試料による吸光度を測定することができる。この時、レーザー１５からの光は平面ミラー９により反射され、試料には到達しない。平面ミラー９が実線で示される位置にあるときはレーザー１５からの光が平面ミラー９により反射され試料セル１１に到達し、試料による吸光度が測定される。レーザー１５から発せられる光は小さな開口角で微小な点に集光して試料セル１１に入射できるため、高感度検出が可能となる。このとき、ミラー５からの光は平面ミラー９により反射され、試料には到達しない。平面ミラー９はモータにより回転させることで実線の位置あるいは点線の位置に移動させることができる。
【００１７】
レーザー１５に半導体レーザーなどのビームの広がり角が大きいものを使用する場合には、平面ミラー９とレーザー１５の間にレンズを入れて試料セル１１に集光されるように補正する。図１においてはミラー５からの光とレーザー１５からの光の導入を可動式の平面ミラー９により切り替えているが、ダイクロックミラーを使用することによりミラーの位置を固定して重水素ランプ１とレーザー１５の点灯、消灯を切り替えることで光源の切り替えを行うことも可能である。
【００１８】
また、レーザー１５からの光の導入位置を、図１においてはミラー５と試料セル１１との間にしているがこの限りではなく、レーザー１５からの光の導入位置を平面グレーティング７より重水素ランプ１側にしたときは、レーザー１５からの光の波長にあわせて平面グレーティング７の回転位置を合わせ分光する波長とあわせることで、試料セル１１にレーザー１５からの光を入射させることができ、平面ミラー９と試料セル１１の間のミラーやグレーティング等の影響でレーザー１５からの光が試料セル１１中に絞りきれない場合はレーザー１５と平面ミラー９との間にレンズを設置して、レーザー１５からの光の焦点が試料セル１１に結ぶように補正すればよい。
【実施例２】
【００１９】
本発明が提供する第２の実施例は図２に示すとおりである。この第２の実施例は蛍光検出器に適用したものであり、キセノンランプ２１、ランプ集光ミラー２２、励起側入射スリット２４、励起側グレーティング２５、励起側出射スリット２７、励起側ミラー２８、試料セル３０、蛍光側ミラー３２、蛍光側入射スリット３３、蛍光側グレーティング３５、蛍光側出射スリット３６、光電子増倍管３８およびレーザー４０とから構成されている。
【００２０】
連続波長光源であるキセノンランプ２１から照射された光はトロイダルミラーからなるランプ集光ミラー２２で励起側入射スリット２４に集光され、励起側入射スリット２４を通過した光は凹面グレーティングからなる励起側グレーティング２５で分散され、特定の波長の光が励起側出射スリット２７に集光される。励起側出射スリット２７を通過した光はトロイダルミラーからなる励起側ミラー２８で試料セル３０に集光される。励起側グレーティング２５を回転させることにより特定波長の光を試料セル３０に照射することができる。試料セル３０の中には試料が封入または通液されており、励起光により励起された試料中の蛍光物質から発光された蛍光は、トロイダルミラーからなる蛍光側ミラー３２によって蛍光側入射スリット３３に集光され、蛍光側入射スリット３３を通過した光は蛍光側グレーティング３５で蛍光側出射スリット３６に分散、集光される。蛍光側出射スリット３６を透過した光の強度を光電子増倍管３８によって測定することにより試料の蛍光光量を測定する。レーザー４０は励起側ミラー２８と試料セル３０を結ぶ光軸上の試料セル３０をはさんで励起側ミラー２８と反対側に設置され、レーザー４０からの光は励起側ミラー２８からの光とは反対側から試料セル３０に入射される。レーザー４０からの光により励起された試料中の蛍光物質から発光された蛍光は、励起側ミラー２８からの光により発光する蛍光と同じ光路をたどり、光電子増倍管３８によりその強度が測定される。キセノンランプ２１を光源とするときはレーザー４０を消灯し、レーザー４０を光源とするときはキセノンランプ２１を消灯するようにして光源の切り替えを行う。
【００２１】
レーザー４０に半導体レーザーなどのビームの広がり角が大きいものを使用する場合には、レーザー４０と試料セル３０との間にレンズを入れて、レーザー４０からの光が試料セル３０に集光されるように補正する。レーザー４０からの光の導入方法は第１の実施例の吸光度検出器と同様の方法によって、励起側の光学系のいずれの位置においてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
液体クロマトグラフィー等の試料の吸光度、蛍光強度を検出することにより試料の定性、定量分析を行う分析装置の検出器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施例の吸光度検出器の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例の蛍光検出器の概略構成図である。
【図３】従来の吸光度検出器の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  重水素ランプ
３、４、５  ミラー
６  スリット
７  平面グレーティング
９  平面ミラー
１１  試料セル
１３  ホトダイオード
１５  レーザー
２１  キセノンランプ
２２  ランプ集光ミラー
２４  励起側入射スリット
２５  励起側グレーティング
２７  励起側出射スリット
２８  励起側ミラー
３０  試料セル
３２  蛍光側ミラー
３３  蛍光側入射スリット
３５  蛍光側グレーティング
３６  蛍光側出射スリット
３８  光電子増倍管
４０  レーザー
４１  光源
４３、４４、４５  ミラー
４７  スリット
４９  グレーティング
５１  試料セル
５３  光検出器
【図１】
2006300671.tif 000003
【図２】
2006300671.tif 000004
【図３】
2006300671.tif 000005