(57)【要約】【課題】絶対反射率測定など検出器の位置を移動させて測定を行う分光光度計において、光ファイバーを使用せず、安定で安価の測定装置を提供する。【解決手段】位置の変更が可能な検出器１４はサンプル側のみの測定に使用し、リファレンス側検出器には、分光光度計本体Ａの検出器５を使用することにより、光ファイバーの使用を不要とするとともに、付加的なコストを最小限に抑える。光電子増倍管を利用した検出器１４のドリフトを最小限に抑えるため、外部試料室内にＬＥＤの光源１６を設け、これを測定シーケンスに従って、ＯＮ／ＯＦＦする。【選択図】          図１
2007078603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器の位置可変機構を有するダブルビーム分光光度計において、サンプル側光束とリファレンス側光束それぞれに一個の互いに独立した検出器を備えるとともに、分光測光のための光源とは別個に、測定時以外に前記サンプル側光束に備えられた検出器を照明するための光源を備えたことを特徴とする分光光度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汎用分光光度計として使用される紫外・可視分光光度計および紫外・可視・近赤外分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光光度計は、被測定試料中を透過した光強度あるいは被測定試料の表面で反射した光強度を測定し、試料の吸収スペクトル、あるいは反射スペクトルを得ることにより、試料の成分分析あるいは試料の光学特性の分析を行うものである。
【０００３】
一般に、分光光度計にはダブルビーム方式とシングルビーム方式の２種類がある。ダブルビーム方式の分光光度計は、測定試料を透過あるいは反射した光強度と、参照試料を透過あるいは反射した光強度との比を測定することにより、定性および定量分析を行う。図２にダブルビーム方式の分光光度計の概略構成図を示す。本図の例は試料の透過光を測定することを目的としている。光源１からの光は分光器２により単色化され、セクターミラー４に達する。セクターミラー４は、図４に例示するように、円盤の一部分がミラーとなったもので、これが光束と４５°の角をなす面内で、モーターなどの手段で回転されている。
【０００４】
セクターミラー４と複数のミラー３によって、分光器２からの光束は交互にサンプル側光束Ｓとリファレンス側光束Ｒに送られ、試料室６の中のセルホルダー７に置かれた被測定試料あるいは参照試料を通過した後、ミラー３によって光電子増倍管に代表される検出器５に入射する。検出器５は、セクターミラー４の回転と同期して、サンプル側光束Ｓの光強度に比例する信号とリファレンス側光束Ｒの光強度に比例する信号を交互に出力する。これら２個の信号の比を求めることにより、光源強度の分光特性および分光器の分光特性、更に光源強度の時間変動の影響を排除した正確な測定を得ることを目的としている。（特許文献１参照）
【０００５】
分光光度計では、試料の透過光の測定以外に、各種試料の表面の反射率を測定することが要求される。特に、異なった入射角における試料の絶対反射率を測定する場合には、検出器を試料の周囲に回転移動させる必要がある。図３にそのような絶対反射率測定を行うための分光光度計の１例の概略構成図を示す。本図の例においては、装置は図２に示したものと同じ構成の分光光度計本体Ａとこれに付属する外部試料室Ｂから構成されており、外部試料室Ｂ内には図３の紙面に垂直な回転中心軸を持つ試料台１２と、試料台１２の周囲に回転移動可能な検出器１４が備えられている。検出器としては、光電子増倍管が広く使用される。分光光度計本体Ａの光源１からの光は分光器２によって単色化され、図２の例における場合と同様に、セクターミラー４とミラー３によってサンプル側光束Ｓとリファレンス側光束Ｒに振り分けられる。
【０００６】
サンプル側光束Ｓは試料室６内に設置された２枚のミラー８、９によって外部試料室Ｂに導入された後、ミラー１５によって試料台１２の上に保持された試料１３の表面に入射する。試料１３の表面で反射した光は検出器１４に入射する。一方のリファレンス側光束Ｒはミラー１０によって光ファイバー１１の入射端に集光・導入される。光ファイバー１１の他端（出射端）は外部試料室Ｂ内の検出器１４の直前に保持され、光ファイバー１１から出射した光は検出器１４の受光部に入射する。光ファイバー１１は十分の可撓性を有するため、検出器１４と光ファイバー１１の出射端の相対的位置関係を保ちながら、サンプル側光束Ｓを妨害せずに検出器１４を破線の矢印のように移動可能である。また、この測定法においては、分光光度計本体Ａに本来含まれている検出器（図２の５）は一切利用されない。
【０００７】
図３に示す装置を用いて試料１３の絶対反射率を測定するには、分光器の波長などの測定条件を所定の値に設定した後、試料１３を試料台１２に搭載する前にまず検出器１４の位置を図３の破線で示した位置に置き、ミラー１５からのサンプル側光束Ｓを直接検出器１４に導入して、サンプル側光束Ｓの強度と光ファイバー１１からのリファレンス側光束Ｒの強度との比Ｉ０を求める。次に、試料１３を試料台１２上に搭載し、試料台１２を回転させて試料１３への入射角を調整し、更に検出器１４の位置を試料１３からの反射光が入射する位置（図３の実線の位置）に固定する。この位置で反射光強度とリファレンス光強度との比ＩＲを求める。最後にＩ０とＩＲの比を計算して絶対反射率Ｒ＝ＩＲ／Ｉ０を得る。
【特許文献１】特開２００２−１５６２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の検出器の位置可変機構を持つ分光光度計は上に述べた構成を有しているが、これには次のような問題点がある。
【０００９】
図３に示したように、従来技術では位置を移動する検出器１４にリファレンス側光束Ｒからの光を導入するために光ファイバー１１を使用している。光学材料としての光ファイバー１１は高い可撓性を有しており、光を自由な方向・場所に導くことが可能であるため、図３に示す移動する検出器１４を含むような、光学素子を完全に固定することができない光学系を実現するために広く使用されている。しかしながら、光ファイバー１１の透過効率は、その撓みの曲率半径によって変化する。図３の例では、検出器１４の位置を移動させることによって光ファイバー１１の中間部での曲率半径が変化し、光ファイバー１１の透過効率が変化してしまう。このため試料１３への入射角を変化させた場合には必ず信号のゼロ調節を行わねばならない煩雑さを生ずる。
【００１０】
図３に示した例以外に、光ファイバーを用いず、ミラー、レンズ等の光学素子を用いてリファレンス側光束を移動可能な検出器に導く方法も考えられているが、光学系が複雑で製造コストの高い物となるとともに、検出器の位置の選択が限定され、自由度の小さい測定法となる問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決して、安定した測定を可能とすることを目的としており、検出器の位置可変機構を有するダブルビーム分光光度計において、サンプル側光束とリファレンス側光束それぞれに一個の互いに独立した検出器を備えたことを特徴とする。
また、更に測定の安定化を目的として、分光測光に用いる光を供給する光源以外に、サンプル側光束に備えられた検出器に光を照射する光源を備えるとともに、この光源を点滅させる機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
リファレンス側光束を独立した検出器に導入することにより、光ファイバーの使用が不要となり測定の安定性を向上できる。また、複雑な光学系が不要となるため装置の製造コストを低減できる。更に、試料室内部の光源の点灯・消灯を測定シーケンスと連動させて行うことによって操作性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明では、検出器を移動させることが不可欠であるため、移動可能な検出器を含んだ外部試料室と、分光光度計本体とで装置は構成され、分光光度計本体に本来含まれている検出器をリファレンス側光束の強度測定に使用する。
【実施例１】
【００１４】
以下図１に従って実施例を説明する。本発明にかかる、絶対反射率測定のための分光光度計は、図１に示すように、図２に示したものと同一の構成を持つ分光光度計本体Ａと、これに付属する外部試料室Ｂによって構成され、外部試料室Ｂ内には図１の紙面に垂直な回転中心軸を持つ試料台１２と、試料台１２と共通の回転軸を中心として回転するアーム１９の端上に保持された検出器１４が備えられている。検出器としては光電子増倍管を使用している。分光光度計本体Ａの光源１からの光は分光器２によって単色化され、図２の例における場合と同様に、セクターミラー４とミラー３によってサンプル側光束Ｓとリファレンス側光束Ｒに振り分けられる。
【００１５】
サンプル側光束Ｓは試料室６内に設置された２枚のミラー８、９によって外部試料室Ｂに導入された後、ミラー１５によって試料台１２の上に保持された試料１３の表面に入射する。試料１３の表面で反射した光は検出器１４（光電子増倍管）に入射する。一方、リファレンス側光束Ｒは、ミラー３の後に分光光度計本体Ａが本来持っている検出器５に入射する。よって、一方の検出器１４からはサンプル側光束Ｓの光強度に比例した信号が、他方の検出器５からはリファレンス側光束Ｒの光強度に比例した信号が、セクターミラー４の回転と同期して、交互に出力される。
【００１６】
試料１３の絶対反射率を測定するには、分光器２の波長などの測定条件を所定の値に設定した後、試料１３を試料台１２に搭載する前にまずアーム１９を矢印のように回転して検出器１４の位置を図１の破線で示した位置に置き、ミラー１５からのサンプル側光束Ｓを直接検出器１４に導入して、検出器１４から出力されるサンプル側光束Ｓの強度と検出器５から出力されるリファレンス側光束Ｒの強度との比Ｉ０を求める。次に、試料１３を試料台１２上に搭載し、試料台１２を回転させて試料１３への入射角を調整し、更にアーム１９を逆回転して検出器１４の位置を試料１３からの反射光が入射する位置（図１の実線の位置）まで移動し固定する。この位置で検出器１４から出力される反射光強度と、検出器５から出力されるリファレンス光強度との比ＩＲを求める。最後にＩ０とＩＲの比を計算して絶対反射率Ｒ＝ＩＲ／Ｉ０を得る。
【００１７】
上述の分光光度計によれば、リファレンス側光束Ｒとサンプル側光束Ｓとを、それぞれ独立した２個の検出器５および１４によって測定するため、従来技術に見られるような光ファイバーによる光束の導入の必要が無い。よって、光ファイバーに起因する測定の不安定さが除去される。また、リファレンス側光束Ｒを測定する検出器５と、導入に利用されるミラー３などの光学系は、本来分光光度計本体Ａに含まれていた物を利用するため、このための製造コストは一切追加されない。
【００１８】
本実施例では２個の独立した光電子増倍管を検出器５および１４として利用している。
このうち検出器５は測定光以外の外光の侵入が無い安定した場所に設置されているが、検出器１４の設置されている外部試料室Ｂは、試料１３の出し入れ、検出器１４の位置調節などのために頻繁に開閉され、その都度検出器１４は外光に暴露される。このような状態に置かれた光電子増倍管は出力信号に不安定なドリフトを生じることがあり、これを最小限に防止するためには、光電子増倍管を測定時以外の時間常に一定の強度の光に暴露させることが効果的であることが知られている。このため本実施例では、外部試料室Ｂの内部に発光ダイオードを利用した光源１６が配置されており、光源１６は、分光光度計本体Ａ内の制御部１８によって制御されるスイッチ１７によって点滅される。
【００１９】
測定時の光源１６の点滅の具体的なシーケンスは、
（１）光源１６を点灯しておく。
（２）光源１６を消灯し、ベースライン測定を行う。
（３）ベースライン測定後、光源１６を点灯する。
（４）試料１３を搭載し、検出器１４の位置を調節する。
（５）光源１６を消灯し、測定を行う。
（６）測定終了後光源１６を点灯する。
（７）（４）〜（６）を繰り返して測定する。
このシーケンスは、必要な場合には制御部１８によって自動的に進行させることが可能である。これによって検出器１４のドリフトを最小限に抑制して絶対反射率測定を行うことが可能となる。
【００２０】
本発明の特徴は上述のとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形例を含む。例えば、絶対反射率測定のみならず、受光角度可変透過測定など、検出器の位置を変化させて測定を行う測定方法に広く適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は分光光度計に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明にかかる絶対反射率測定のための分光光度計の概略構成図である。
【図２】ダブルビーム分光光度計の概略構成図である。
【図３】従来技術による絶対反射率測定のための分光光度計の概略構成図である。
【図４】セクターミラーの形状を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１      光源
２      分光器
３      ミラー
４      セクターミラー
５      検出器
６      試料室
７      セルホルダー
８      ミラー
９      ミラー
１０    ミラー
１１    光ファイバー
１２    試料台
１３    試料
１４    検出器
１５    ミラー
１６    光源
１７    スイッチ
１８    制御部
１９    アーム
Ａ      分光光度計本体
Ｂ      外部試料室
Ｒ      リファレンス側光束
Ｓ      サンプル側光束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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