(57)【要約】【課題】光の出力強度の変化が小さく、再現性のよい分析を可能とする分析・計測用光源を提供する。【解決手段】タングステンランプ１から出射した可視・赤外波長域の光束は、ガラスレンズ２によって、放電光源４の中心から２５ｍｍ手前に集光する。この集光点からの光束と、放電光源４から出射した紫外波長域の光束は石英レンズ５によりスリット７に集光される。放電光源４の中心から２５ｍｍ手前に集光するようにタングステンランプ１とガラスレンズ２は配置されており、タングステンランプ１から出射される可視・赤外光と放電光源４から出射される紫外光をスリット７の位置に集光させることができ、複数の光源からの光を機械的に切り替えることなく、分析・計測用光源として供することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源から放射される光を試料に照射または通過させ、試料の分析・計測を行う分析・計測用光源において、放電光源である第一の光源の光束をレンズを用いて分析・計測用光源の光出射口に集光し、第一の光源とは波長帯域の異なる第二の光源の光束を集光素子を用いて第一の光源近傍に集光し、かつ集光された第二の光源の光束が前記レンズによって分析・計測用光源の光出射口に集光されることを特徴とする分析・計測用光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、分析機器・計測機器に使用される、広い波長帯域で用いる光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分光光度計などの分析装置においては、広い波長帯域における測定が必要であるため、単一の光源で必要な波長帯域で十分な光出力強度を得ることはできない。このため、分析・計測用光源としては複数の光源を光学素子を用いて切り替えて使用することが広く行われている。光学素子としては通常凹面鏡が用いられている。図８および図９に従来の可視・紫外分光光度計に用いられる分析・計測用光源の概略構成図を示す。分析・計測用光源は波長帯域が紫外線である放電光源１１と、波長帯域が可視光線・赤外線であるタングステンランプ１２の２種類の光源を備えている（例えば非特許文献１参照）。図８においては、放電光源１１からの光が凹面鏡１４により反射され、スリット１６を通って射出される。この場合には、分析には放電光源１１からの光が用いられる。
【０００３】
図９においては、光学素子である凹面鏡１４がモータ等の手段により機械的に回転され、タングステンランプ１２からの光が凹面鏡１４により反射される位置に設置され、タングステンランプ１２からの光がスリット１６を通って射出される。この場合には、タングステンランプ１２からの光が分析に用いられる。つまり、２種類の光源からの光を光学素子である凹面鏡１４を用いて機械的に切り替えることにより、広い波長帯域の光が出力される。
【０００４】
【非特許文献１】
藤岡由夫、「分光学」、講談社、昭和４２年、Ｐ．７３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
分析・計測用光源が、複数の光源を光学素子を用いて切り替えて使用される場合、測定の途中で複数の光源からの光を機械的に切り替えると、切り替え用光学素子の位置再現性には限度がある。
【０００６】
切り替え用の光学素子としては通常凹面鏡が用いられる。図２に凹面鏡がその節点を中心に角度変位を生じた場合の模式図を示す。図２において、凹面鏡２３を球面鏡とし、曲率半径を１１５．５ｍｍ、放電光源２１からの光の入射角θｉ＝入射角θ０＝３０度とすると、メリディオナル面上で光源から凹面鏡２３の節点までの距離と、凹面鏡２３の節点から集光点であるスリット２５までの距離はいずれも１００ｍｍとなる。このような条件下で凹面鏡２３が節点を中心に角度変位を生じた場合の、集光点の角度変位量を図４に、節点から集光点までの距離変位量を図５に示す。凹面鏡に角度変位が生じた場合に、集光点の位置が大きく変わってしまうことがわかる。よって、切り替え用光学素子の位置が変われば、分析・計測用光源からの光の出力強度も変化してしまうため、分析の再現性が悪化してしまう。
【０００７】
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、再現性のよい分析が可能となる分析・計測用光源を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の分析・計測用光源は、複数の光源から放射される光を試料に照射または通過させ、試料の分析・計測を行う分析・計測用光源において、放電光源である第一の光源の光束をレンズを用いて分析・計測用光源の光出射口に集光し、第一の光源とは波長帯域の異なる第二の光源の光束を集光素子を用いて第一の光源近傍に集光し、かつ集光された第二の光源の光束が前記レンズによって分析・計測用光源の光出射口に集光されるように光学素子を配置したものである。
【０００９】
第二の光源の光束を集光素子を用いて第一の光源近傍に集光し、かつ集光された第二の光源の光束を、第一の光源からの光を集光するレンズによって光出射口に集光することにより、第一の光源と第二の光源の光を機械的に切り替える必要がなくなる。放電光源のような光源は、その性質上発光している部分は空間であり、発光している部分には外部から光束を通すことができる。波長帯域の異なるもう一方の光源の光束を放電光源の中心に集光すると、合成された波長帯域の光束が放電光源中心から出射し、レンズにより同時に集光することができる。
【００１０】
また、凹面鏡に変えて凸レンズを用いるが、図３に凸レンズ２７がその節点を中心として角度変位を生じた場合の模式図を示す。図３において、凸レンズ２７を両側とも曲率半径が５０ｍｍである球面の凸レンズとして、屈折率１．５３とし、中心厚を１０ｍｍとすると、メディリオナル面上で光源である放電光源２１から凸面レンズ２７の節点までの距離と、凸レンズ２７の節点から集光点であるスリット２５までの距離はいずれも１００ｍｍとなり、図２に示した凹面鏡の場合と同様の条件となる。このような条件下で、凸レンズ２７が節点を中心に角度変位を生じた場合の集光点の角度変位量を図４に、節点から集光点までの距離変位量を図５に示す。いずれも凹面鏡と比較し、凸レンズのほうが角度変位に対して集光点の位置の変化は非常に小さい。よって、分析・計測用光源からの光の出力強度の変化が小さく、光源として性能の劣化が少ないことが明らかである。
【００１１】
一方、レンズを用いる場合に欠点は、屈折率が波長によって異なることに起因する。色収差の発生である。図６に無水合成石英製両凸レンズの軸上色収差を示す。ここで、光源からレンズの節点のまでの距離は１００ｍｍ、曲率半径は４７．５ｍｍ、中心圧は１０ｍｍである。ただし、軸上色収差の発生により、集光位置は図６のようになる。放電光源の中心にもう一方の光源からの光束を集光し、２つの光源の光束が合成された広い波長帯域の光束が放電光源の中心から出射し、レンズにより同時に集光すると、色収差により図６に示すように集光位置は波長によって異なってしまう。これに対し、放電光源とは波長帯域の異なるもう一方の光源の光束を、放電光源の中心から光軸上をずらして集光すると、集光位置は図７のごとくになり、波長による集光位置のずれを大幅に軽減することが可能になり、レンズを使用する欠点も問題にならない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。本発明の分析・計測用光源の一実施例の概略構成図を図１に示す。本発明の分析・計測用光源は、タングステンランプ１と、ガラスレンズ２と、放電光源４と、石英レンズ５およびスリット７から構成されている。
【００１３】
タングステンランプ１から出射した可視・赤外波長域の光束は、ガラスレンズ２によって、放電光源４の中心から２５ｍｍ手前に集光する。この集光点からの光束と、放電光源４から出射した紫外波長域の光束は石英レンズ５によりスリット７に集光される。石英レンズ５は無水合成石英製で、曲率半径４７．５ｍｍ、中心厚１０ｍｍであり、放電光源４から１００ｍｍ離れて設置されている。
【００１４】
図６に示すように、色収差によりタングステンランプ１から出射される可視・赤外光の集光位置は、放電光源４から出射される紫外光と比べて集光位置が長くなるため、放電光源４の中心から２５ｍｍ手前に集光するようにタングステンランプ１とガラスレンズ２は配置されている。これにより、タングステンランプ１から出射される可視・赤外光と放電光源４から出射される紫外光をスリット７の位置に集光させることができ、複数の光源からの光を機械的に切り替えることなく、分析・計測用光源として供することが可能となる。
【００１５】
可視・赤外光源としては、タングステンランプ１の他に発光強度の高いハロゲンランプも使用でき、またＬＥＤやシリコニット等の使用も可能である。放電光源４は、キセノンランプ、メタルハライドランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ等が適用できるが、本用途に特に適した、シースルー型重水素ランプの使用が可能である。
【００１６】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行うことができる。例えば、ガラスレンズ２は石英レンズに比べ安価であるため使用しているが、石英や他の光学材料でもよく、また、鏡でももちろんよい。使用する光源は、分析に必要な波長域、光強度によって、適宜選択することができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、紫外域から赤外域まで光源を機械的に切り替えずに使用可能としたので、分析・計測用光源からの光の出力強度の変化が小さく、再現性のよい分析を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分析・計測光源の一実施例の概略構成図である。
【図２】凹面鏡の位置変位の影響を示した模式図である。
【図３】凸レンズの位置変位の影響を示した模式図である。
【図４】光学素子の傾きと出射光の傾きの関係を示した図である。
【図５】光学素子の傾きと出射光の集光点の変位の関係を示した図である。
【図６】無水合成石英製両凸レンズの軸上色収差を示した図である。
【図７】放電光源の中心から光軸上に集光点をずらしたときの波長と集光位置の関係を示した図である。
【図８】従来の分析・計測光源の概略構成図である。
【図９】従来の分析・計測光源の概略構成図である。
【符号の説明】
１  タングステンランプ
２  ガラスレンズ。
４  放電光源
５  石英レンズ
７  スリット
【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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