(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 多色光を発する光源と、
b) 1個の回折格子と、
c) 前記光源からの光を前記回折格子に導き、そのうちの1波長を選択して励起光として試料に照射する励起光学系と、
d) 前記励起光が照射された試料が発する観測光を前記回折格子に導き、分光する検出光学系と、
e) 前記検出光学系により分光された観測光を検出する光検出器と、
f) 前記試料から発せられ前記回折格子に導かれる観測光の光軸と前記回折格子で分光され前記光検出器に向かう観測光の光軸を含む面が、前記光源から前記回折格子に導かれる光の光軸と前記回折格子から試料に照射される励起光の光軸を含む面とずれるように前記観測光を反射する、前記試料と前記回折格子の間の光路上に配置された反射鏡と
を備えることを特徴とする分光検出器。
【請求項２】
前記励起光学系が、
前記光源からの光を集光して反射するように配置された第１反射鏡と、
前記第１反射鏡で反射された光を通過させるように配置された第１スリットと、
前記励起光として前記回折格子で選択された前記波長の光を通過させるように配置された第２スリットとを備え、
前記検出光学系が、
前記観測光を反射するように配置された第２反射鏡と、
前記反射鏡である、前記第２反射鏡で反射された該観測光を反射するように配置された第３反射鏡と、
前記第３反射鏡で反射された前記観測光を通過させるように配置された第３スリットとを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の分光検出器。
【請求項３】
さらに、前記回折格子を回動させる回折格子回動部と、前記回折格子の回動によって移動する前記観測光の回折光が導入される位置に前記光検出器を移動させる光検出器移動部とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の分光検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に所定の波長の励起光を照射し、試料からの蛍光やラマン光等の観測光を分光して検出する分光検出器に関する。このような分光検出器は、例えば、液体クロマトグラフにおいてカラムから溶出した試料の分析に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体クロマトグラフにおいてカラムから溶出してフローセルに流入する試料の分析を行うために、分光検出器が用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
図４に、特許文献１に記載の分光検出器９０の上面図(a)及び正面図(b)を示す。この分光検出器９０では、図４(a)に示すように、キセノンランプから成る、多色光を発する光源９１からの光が励起光ミラー９２１及びスリット９６１を経て励起光回折格子９３１の表面に入射し、励起光回折格子９３１によって分光された特定の波長を有する励起光がスリット９４を通過してフローセルＣに入射する。フローセルＣに入射した励起光がフローセルＣ内の試料に照射されることにより、試料から観測光が生じる。ここで励起光回折格子９３１は回動可能となっており、その回動によって、光源９１が発する多色光のうちでフローセルＣに入射する励起光の波長が、測定対象の試料に応じて変化する。
【０００４】
図４(b)に示すように、試料から生じた観測光は、フローセルＣ内に設けられたミラー（図示せず）によって出射窓ＷからフローセルＣ外に取り出される。そして観測光ミラー９２２及びスリット９６２を経て観測光回折格子９３２の表面で分光され、該観測光回折格子９３２を回動させることにより、光検出器９５において波長毎に光量が検出される。光検出器９５にはフォトダイオードアレイや光電子増倍管等が用いられる。なお、図４では、光学系を分かり易く示すために、(a)においては観測光ミラー９２２及び観測光回折格子９３２を省略し、(b)においては励起光ミラー９２１、励起光回折格子９３１及びスリット９４を省略している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2008-256530号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の分光検出器では、上記のように回折格子を2個使用している。回折格子は作製時に高精度な加工が必要であるため高価な光学素子であり、かかる回折格子を2個使用することにより、分光検出器のコストが高くなってしまう。また、光学素子の数が多くなるほど、光学系全体が大きくなり、分光検出器全体が大型化してしまう。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、回折格子の使用数を少なくし、それによりコストを抑えると共に、装置を小型化することができる分光検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明に係る分光検出器は、
a) 多色光を発する光源と、
b) 1個の回折格子と、
c) 前記光源からの光を前記回折格子に導き、そのうちの1波長を選択して励起光として試料に照射する励起光学系と、
d) 前記励起光が照射された試料が発する観測光を前記回折格子に導き、分光する検出光学系と、
e) 前記検出光学系により分光された観測光を検出する光検出器と、
f) 前記試料から発せられ前記回折格子に導かれる観測光の光軸と前記回折格子で分光され前記光検出器に向かう観測光の光軸を含む面が、前記光源から前記回折格子に導かれる光の光軸と前記回折格子から試料に照射される励起光の光軸を含む面とずれるように前記観測光を反射する、前記試料と前記回折格子の間の光路上に配置された反射鏡と
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る分光検出器によれば、回折格子を励起光学系と検出光学系で共用するため、使用する回折格子を従来よりも少ない1個のみとすることができる。これにより、回折格子に要するコストを抑えることができる。また、励起光学系と検出光学系を合わせた光学系全体を小さくすることができ、それにより分光検出器を小型化することができる。
【００１０】
本発明に係る分光検出器において、前記回折格子における前記励起光の入射面と、前記観測光の入射面がずれていることが望ましい。これにより、回折格子に入射して回折された、励起光のスペクトルと観測光のスペクトルが形成される位置がずれ、励起光が迷光となって光検出器に導入されることを防止することができる。
【００１１】
本発明に係る分光検出器において、前記回折格子を回動させる回折格子回動部と、前記回折格子の回動によって移動する前記観測光の回折光が導入される位置に前記光検出器を移動させる光検出器移動部とを備える、という構成を取ることができる。これにより、試料に照射される励起光の波長を変更するために回折格子を回動させると共に、その回動によって移動する観測光の回折光を光検出器に導入することができる。なお、同じ目的成分を有する試料を繰り返し測定する場合のように、試料に照射する励起光の波長を変更しない場合には、これら回折格子回動部や光検出器移動部を設ける必要はない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、分光検出器における回折格子の使用数を1個のみとし、それによりコストを抑えることができると共に、装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る分光検出器の一実施例を示す上面図。
【図２】本実施例の分光検出器の概略構成を示す斜視図。
【図３】本実施例の分光検出器における各構成要素の上下方向の位置関係を模式的に示す図。
【図４】従来の分光光度計の例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る分光検出器の実施例を、図１〜図３を用いて説明する。なお、図３では、各構成要素の上下方向の位置関係以外の、各構成要素の形状や奥行き方向の位置関係は簡略化して示している。
【００１５】
本実施例の分光検出器１０は、フローセルＣに流入する試料の分析を行うためのものである。分光検出器１０は、光源１１と、第１〜第３ミラー１２１〜１２３と、回折格子１３と、第１〜第３スリット１４１〜１４３と、光検出器１５を備える。以下、各構成要素について説明する。
【００１６】
光源１１は多色光を発するものであり、本実施例ではキセノンランプを用いる。キセノンランプは、紫外領域から赤外領域にかけての広い波長帯に亘って連続スペクトルを有する多色光を発光する。また、キセノンランプは点光源であり、球面状に発光する。
【００１７】
第１ミラー１２１は凹面鏡であり、光源１１からの多色光を集光して反射し、回折格子１３の表面に照射する役割を有する。第１ミラー１２１と回折格子１３の間であって第１ミラー１２１で反射された多色光が焦点を結ぶ位置に、第１スリット１４１が設けられている。回折格子１３は凹面回折格子であり、第１スリット１４１を通過して拡がる多色光が格子面の全体に照射される位置に配置されている。これら第１ミラー１２１から第１スリット１４１を経て回折格子１３に至る多色光の光軸（図１及び図３中に１点鎖線で示したもの）は、本実施例では略水平としたが、本発明はそれには限定されない。回折格子１３は、格子面と多色光の光軸が交差する位置において鉛直方向に延びる（従って、多色光の光軸に垂直な）回折溝を有する。また、回折格子１３は、鉛直方向の軸を中心に回動可能であり、多色光の光軸はこの軸と格子面上で交差している。
【００１８】
フローセルＣは、第１ミラー１２１から回折格子１３に至る光軸に対して所定の角度を有し略水平である光軸上に、励起光が入射する入射窓（図示せず）が配置されるように設置されている。前述のように回折格子１３を鉛直方向の軸で回動させることにより、多色光のうちの選択された波長の励起光をフローセルＣの入射窓に入射させることができる。回折格子１３は凹面回折格子であることから、回折格子１３とフローセルＣの距離を適切に設定しておくことにより、フローセルＣ内の試料のところに励起光の焦点を合わせることができる。フローセルＣの入射窓の直前には、第２スリット１４２（図２では図示省略）が設けられている。
【００１９】
フローセルＣの上側には、出射窓Ｗが設けられている。励起光が試料に照射されることにより生じる蛍光等の観測光は、フローセルＣを経て、この出射窓Ｗから取り出されるようになっている。出射窓Ｗの直上（図２及び図３参照）には、出射窓Ｗから取り出された観測光を略水平方向に反射する凹面鏡である第２ミラー１２２が設けられている。また、第２ミラー１２２で反射された観測光の光軸上に、第３ミラー１２３が設けられている。第３ミラー１２３の向きは、第２ミラー１２２から入射する観測光の光軸が斜め下方を向くように反射して、回折格子１３に達するように設定されている。これにより、回折格子１３で回折された観測光の光軸は、波長毎に方向が異なるものの、いずれの波長においても斜め下方を向き、回折格子１３に入射する観測光の光軸と共に同一面内に存在する。また、第２ミラー１２２と回折格子１３の間の光路上であって観測光が第２ミラー１２２の凹面鏡によって焦点を結ぶ位置に、第３スリット１４３が設けられている。なお、この構成において、第３ミラー１２３と回折格子１３を結ぶ光軸が、第１ミラー１２１と回折格子１３を結ぶ光軸と同一垂直面（図１の平面に垂直な面）に位置するように、これら各光学素子を配置してもよい。
【００２０】
光検出器１５は、本実施例では光電子増倍管を用いており、前述の回折された観測光の各波長における光軸が存在する同一面内において移動可能である。このように光検出器１５を当該面内で移動させるのは、回折された観測光を光電子増倍管によって波長毎に検出することと、励起光の波長を設定するために回折格子１３を回動させることに伴って、回折された観測光の光軸の位置が移動するのに光検出器１５の位置を合わせることを目的としている。
【００２１】
ここまでに述べた第１ミラー１２１、第１スリット１４１、回折格子１３及び第２スリット１４２により励起光学系が構成され、第２ミラー１２２、第３ミラー１２３、第３スリット１４３及び回折格子１３により検出光学系が構成されている。すなわち、回折格子１３は励起光学系と検出光学系で共用されている。
【００２２】
本実施例の分光検出器１０の動作を説明する。
光源１１が発する多色光は、凹面鏡から成る第１ミラー１２１により集光されて反射され、第１スリット１４１を通過し、回折格子１３に入射する。多色光は、回折格子１３によって波長毎に異なる方向に回折（分光）され、第２スリット１４２が存在する方向に回折した特定の波長の光のみが選択的に当該第２スリット１４２を通過してフローセルＣに導入される。
【００２３】
当該波長の励起光はフローセルＣ内に流入する試料に照射され、それにより該試料から蛍光等の観測光が生じる。この観測光は、フローセルＣの出射窓ＷからフローセルＣ外に、上方に向けて出射する。その後、観測光はフローセルＣよりも上方の位置で第２ミラー１２２によって略水平方向に反射され、さらに、第３ミラー１２３によって斜め下方に反射された後、第３スリット１４３を通過して回折格子１３に光軸を斜め下方に向けて入射する。観測光は回折格子１３によって波長毎に異なる方向に回折（分光）され、斜め下方に進行する。光検出器１５は、回折された波長毎の観測光の光量を検出する。
【００２４】
試料に照射する励起光の波長を変更する際には、回折格子１３を上記のように回動させることにより、第２スリット１４２の方向に回折される光の波長を変更する。
【００２５】
本実施例の分光検出器１０によれば、使用する回折格子が1個のみであるため、従来の分光検出器よりもコストを抑えることができると共に、装置を小型化することができる。
【００２６】
また、回折格子１３に入射する入射光及び回折格子１３で回折される回折光の光軸は略水平であり、回折格子１３における励起光の入射面も略水平であるのに対して、回折格子１３における観測光の入射面は水平から傾斜している。このように、励起光の入射面と観測光の入射面がずれているため、励起光が迷光として光検出器１５に入射することが防止される。
【００２７】
本発明は上記実施例には限定されない。分光検出器の構成は、本発明の主旨の範囲内で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０、９０…分光検出器
１１、９１…光源
１２１…第１ミラー
１２２…第２ミラー
１２３…第３ミラー
１３…回折格子
１４１…第１スリット
１４２…第２スリット
１４３…第３スリット
１５、９５…光検出器
９２１…励起光ミラー
９２２…観測光ミラー
９３１…励起光回折格子
９３２…観測光回折格子
９４、９６１、９６２…スリット
Ｃ…フローセル
Ｗ…出射窓
【図１】
0006428516.tif 000002
【図２】
0006428516.tif 000003
【図３】
0006428516.tif 000004
【図４】
0006428516.tif 000005