(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置用較正媒体であって、
該光学装置は、少なくとも１つの波長を含む遠紫外領域の光を放射できる、スペクトル光源、この光は光路を通り；光路内に試料を受けるための手段；及び光を受け信号を生成するセンサーアセンブリであって、該少なくとも１つの波長を有する光を受けたときに信号を生成するセンサーアセンブリ、を有し、
該光学装置用較正媒体は、
多孔質ゲルシリカガラスモノリスであるゾルゲルガラスモノリス
を含み、ゾルゲルガラスモノリスはその中に希土類ドーパントを有し、そして該光路内に構成、配置でき、
ゾルゲルガラスモノリスの構成物質が、希土類をドーピングしたゾルゲルガラスモノリスが遠紫外領域において透過率を示すように、また、希土類ドーパントの遠紫外領域における少なくとも１つのスペクトルの特徴が識別でき、そして対照値に相当する波長を有する光を受けるセンサーアセンブリが較正できるように選ばれる、
光学装置用較正媒体。
【請求項２】
希土類ドーパントが、約２２０〜約７００ｎｍの領域でスペクトルの特徴を示す、請求項１に記載の較正媒体。
【請求項３】
希土類ドーパントが、約２２０〜約７００ｎｍの領域で少なくとも一つの明瞭なスペクトルの特徴を示す、請求項２に記載の較正媒体。
【請求項４】
希土類ドーパントがエルビウム原子を含む、請求項１に記載の較正媒体。
【請求項５】
ゾルゲルガラスモノリス中における希土類ドーパントの濃度が、約６〜約１０％の範囲にある、請求項１に記載の較正媒体。
【請求項６】
ゾルゲルガラスモノリス中の希土類ドーパントの濃度が、ドーパントの遠紫外スペクトルの特徴とバックグラウンド光との間にコントラストが示されるように選ばれる、請求項１に記載の較正媒体。
【請求項７】
ゾルゲルガラスモノリスが、約２５０ｎｍで約５０％の透過率を示す、請求項１に記載の較正媒体。
【請求項８】
ゾルゲルガラスモノリスが、シリカを含む、請求項５に記載の較正媒体。
【請求項９】
希土類ドーパントが、硝酸エルビウムである、請求項８に記載の較正媒体。
【請求項１０】
ゾルゲルガラスモノリスが、シリカ及び液体を含むスラリーを混合し、該ゾルを、試料を受ける手段にほぼ相当する形状か又はゾルゲルガラスモノリスを受けるために選択される光路の領域にほぼ相当する形状に注型し、該スラリーを固化して固体ゲルを製造し、該ゲルを熟成して熟成ゲルを形成し、該熟成ゲルを乾燥して液体を除去して乾燥ゲルを形成し、該乾燥ゲルを高密度化して高密度化ゲルを製造し、そして、該スラリー、固体ゲル、熟成ゲル、乾燥ゲル及び高密度化ゲルの少なくとも一つに希土類ドーパントをドーピングして、希土類ドーパントを有する、多孔質ゲルシリカガラスモノリスを得ることによって製造される、請求項１に記載の較正媒体。
【請求項１１】
混合が、混合されるスラリーに希土類ドーパントを添加することを含む、請求項１０に記載の較正媒体。
【請求項１２】
乾燥ゲルに希土類ドーパントを含浸させることを含む、請求項１０に記載の較正媒体。
【請求項１３】
熟成、乾燥、及び高密度化が、少なくとも多孔質ゲルシリカガラスモノリスを生ずるような条件下で実施される、請求項１０に記載の較正媒体。
【請求項１４】
熟成、乾燥、及び高密度化のそれぞれが、約９００℃以下の温度で実施される、請求項１０に記載の較正媒体。
【請求項１５】
希土類ドーパントが、エルビウム原子を含む材料である、請求項１０に記載の較正媒体。
【請求項１６】
少なくとも１つの波長を含む遠紫外領域の光を放射できるスペクトル光源、この光は光路を通り；光路内に試料を受けるための手段；及び光を受けて信号を生成するセンサーアセンブリであって、該波長を有する光を受けて信号を生成するセンサーアセンブリ；を有する光学装置の較正法であって、該較正法が、
較正媒体を、光源とセンサーアセンブリ間の光路の中にあるように配置するステップ、ここで光源は紫外スペクトル領域の光を放射し、較正媒体は該光路に従う光を受けかつ透過させる、多孔質ゲルシリカガラスモノリスであるゾルゲルガラスモノリスを含み、該ゾルゲルガラスモノリスはその中の希土類ドーパントを含む構成物質を有し、該構成物質が、希土類をドーピングしたゾルゲルガラスモノリスが遠紫外領域において透過率を示すように、また、希土類ドーパントの遠紫外領域における少なくとも１つのスペクトルの特徴が識別できるように、そして該少なくとも１つのスペクトルの特徴が対照値を含む波長に相当するように選択され、ここで該対照値は、該対照値に相当する波長を有する光を受ける該センサーアセンブリの信号が、該光学装置の較正を決定するための標準と比較できるようにする
該較正媒体を通過する光を感知し、該センサーアセンブリが信号を生成するステップと、
該信号を該対象値と比較して該光学装置の較正を決定するステップと
を含む、前記較正法。
【請求項１７】
該光学装置が、スペクトル光源によって放射される波長領域から一つの波長帯域を選択的に取り出す機構を有するモノクロメータ型の紫外吸収検出器であり；
感知し比較するステップが波長領域全体にわたって各波長帯域を順次取り出すように実施され、そして該対照値と検出器によって感知される少なくとも１つの波長帯域との間の関係を確立することを含む、請求項１６に記載の紫外吸収検出器の較正法。
【請求項１８】
該光学装置が分光器型の紫外吸収検出器であり、そしてセンサーアセンブリが複数の波長帯域における光を受け；
感知し比較するステップが、較正媒体を通過する、複数の波長帯域において実施され、ここで少なくとも１つの波長帯域が遠紫外領域の少なくとも１つの波長を含み、そして、該対照値と、検出器によって感知される遠紫外領域の少なくとも１つの波長帯域との間の関係を確立することを含む、請求項１６に記載の紫外吸収検出器の較正法。
【請求項１９】
希土類ドーパントが、約２２０〜約７００ｎｍの領域でスペクトルの特徴を示す、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
希土類ドーパントが２５７ｎｍでスペクトルの特徴を示すエルビウム材料であり、該スペクトルの特徴が該対照値に相当する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
試料又は較正媒体を受けるための受容領域を有する検出器において使用するための紫外吸収検出器用較正媒体の製造方法であって、
シリカ及び液体を含むスラリーを混合するステップと；
該スラリーを大まかに該受容領域に相当する形状に注型するステップと；
該スラリーを固化して固体ゲルを製造するステップと；
該ゲルを熟成して熟成ゲルを製造するステップと；
該熟成ゲルを乾燥して液体を除去して乾燥ゲルを製造するステップと；
該乾燥ゲルを高密度化して高密度化ゲルを形成するステップと；
該スラリー、固体ゲル、熟成ゲル、乾燥ゲル及び高密度化ゲルの少なくとも一つに希土類ドーパントでドーピングして、遠紫外領域における少なくとも一つのスペクトルの特徴が対照値と比較するために識別できるような光学透過率を示す多孔質ゲルシリカガラスモノリスであるゾルゲルガラスモノリスを形成するステップと、ここでゾルゲルガラスモノリスは、該受容領域に位置するように構成、配置される；
を含む、紫外吸収検出器用較正媒体の製造方法。
【請求項２２】
混合のステップが、混合されるスラリーに希土類ドーパントを添加することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
乾燥ゲルに希土類ドーパントを含浸させることを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
熟成、乾燥、及び高密度化のステップが、少なくとも希土類をドーピングした多孔質ゲルシリカガラスモノリスを生ずるような条件下で実施される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
熟成、乾燥、及び高密度化のステップが、約９００℃以下の温度で実施される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
希土類ドーパントが、約２２０〜約７００ｎｍの領域でスペクトルの特徴を示す、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
希土類ドーパントの濃度が約６〜約１０％の範囲にある、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
多孔質ゲルシリカガラスモノリスの透過率が約２５０ｎｍで約５０％である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
希土類ドーパントが２５７ｎｍで少なくとも１つのスペクトルの特徴を示すエルビウム材料であり、該スペクトルの特徴が該対照値に相当する、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
エルビウム材料が硝酸エルビウムである、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
乾燥のステップが、熟成ゲルを中〜高湿度環境中で加熱するステップと、次いで低湿度環境中で加熱するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
光学装置であって、
少なくとも１つの波長を含む遠紫外領域の光を放射できる、スペクトル光源、この光は光路を通り；
光路内に試料を受けるための手段；
光を受け信号を生成するセンサーアセンブリーであって、該波長を有する光を受けたときに信号を生成するセンサーアセンブリー；
光源とセンサーアセンブリの間の光路に配置できる較正媒体であって、
光を受け透過する、多孔質ゲルシリカガラスモノリスであるゾルゲルガラスモノリスと、その中に希土類ドーパントを含む構成物質を有し、
ゾルゲルガラスモノリスの構成物質が、希土類をドーピングしたゾルゲルガラスモノリスが該遠紫外領域において透過率を示すように、また、希土類ドーパントの遠紫外領域における少なくとも１つのスペクトルの特徴が識別でき、そして該光学装置の較正を決定するための標準と比較すべき対照値に相当する波長を有する光を受けるセンサーアセンブリーの信号が較正されるように選ばれる、
前記の光学装置。
【請求項３３】
希土類ドーパントがエルビウム原子を含む、請求項３２に記載の光学装置。
【請求項３４】
希土類ドーパントが６％〜１０％の濃度を有する、請求項３２に記載の光学装置。
【請求項３５】
ゾルゲルガラスモノリスが、約２５０ｎｍで約５０％の透過率を示す、請求項３３に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、光学的分析装置またはシステムの較正（キャリブレーション）のための技術及びメカニズムに関し、さらに詳しくは、ＵＶ吸収検出器を較正するための希土類ドープ光学媒体、そのような光学媒体を製造する方法、及びそのような光学媒体を用いて装置を較正する方法に関する。
発明の背景
モノクロメイターに基づく液体／ガスクロマトグラフ検出器またはスペクトログラフのような紫外線（ＵＶ）吸収検出器または検出システムは、典型的には、製造設備、病院及び研究所において、試料を分析して、その化学組成または構成を決定するために使用される。分析される試料は、未知物質試料、例えば法医学分析試料、あるいはその化学的組成を証明するために分析される既知物質の試料、例えば製造工程（医薬）で使用される原料の試料であり得る。それなりに、このような検出器または検出システムは、ユーザーへの引渡しのために、またその後、検出器／検出システムが分析される物質試料の代表的なスペクトル放射を繰り返しかつ正確に感知することを確保するために、製造業者によって定期的に較正される。ＵＶ吸収検出器の現場較正のために使用できる数多くの技法がある。本発明の目的のためには、現場較正はエンドユーザーの所での器具、検出器または検出システムの較正を意味すると解釈され、一般的に工場または研究所試験と称される専門研究所、製造または試験設備での較正を意味しないと解釈されるべきである。
ある較正技法は、検出器または検出システムを較正するための既知スペクトル発光を有する、水銀ペン光ランプのような光源（すなわち、較正光源）の使用を包含する。そのような較正光源は、それらのスペクトル特性の強い範囲（発光ピーク）の故に、波長較正に備える。例えば、水銀ペン光ランプについてのスペクトル特性の範囲は、２５９ｎｍから５８０ｎｍの領域をカバーする。簡単には、較正光源は、検出器によって簡単にかつ繰り返して同定され得るある数の良く限定され、かつ既知のスペクトルピークまたは谷を有する。
その利点にも拘わらず、この技法は、殊に現場較正のために使用されるときには、不都合であり、長時間を必要とする。現場におけるＵＶ検出器または検出システムを較正するためには、それは停止され、ついで分解されて、かくして分析のために普通使用される光源（すなわち、分析光源）が取り除き可能となり、その代わりに較正光源組み込まれる。換言すれば、検出器または検出システムは、その較正の目的のために特定的に較正光源で再範囲限定される。
再範囲限定が完了した後に、検出器または検出システムは、スイッチを入れられ、較正光源は、ランプのスペクトル発光を安定化させるのに十分な時間にわたり点けられる。例えば、典型的には、水銀ペン光ランプを約３０分から１時間点灯してから、何らかの較正操作を開始することが推奨されている。
したがって、検出器または検出システムは、検出器／検出システムの性能または操作に関連して光源のスペクトル発光を決定するように操作される。例えば、単色光分光検出器または検出システムの回転回折格子の各位置は、ＵＶセンサーに到達する光の波長に相関される。このようにして、エンドユーザーは、回折格子の各位置を特定の波長及び、分析のための試料を照射する光線の相関帯域通過に、相関させることができる。
上記の操作が完結した時に、技術者は、検出器または検出システムを停止させ、較正光源を取り除き、分析光源を再組み込みする。次いで、技術者は検出器を再び作動させて、安定な運転条件に平衡化させる。
分析光源、例えば重水素ランプは、典型的には、特性スペクトル特徴を有する（図５参照）。装置がスペクトル放出のために安定化された後に、迅速テストを実施して、分析光源のスペクトル特性が予想される所に見られるかどうかを調べる。例えば、この波長特性に対応する、回転回折格子の所与の回転位置付近およびその位置でのスペクトル放出は、その位置が分析光源の特性に対応するかどうかを調べるために評定される。
上記の較正プロセスを実施するために約２−３時間を、調節または問題があるならば、さらに時間を必要とする技法を見ることは、稀ではない。このテストプロセス及び較正光線キットの必要性のために、このタイプの較正テストが製造業者の現場代理人によって実施されるのを見ることも稀ではない。そのように、この技法では、エンドユーザーは、「必要時」のテストを簡単にまたはかどの複雑性なしで実施できない。
第２の技法においては、ホルミウム・ドープガラス光学フィルターが、システムの分析光源とＵＶセンサーとの間に選択的に置かれる。ある構成において、ホルミウム・ドープガラス光学フィルターが検出器／システムの試料セルとＵＶセンサーとの間におかれる。ホルミウムガラスフィルターは分析光源と一緒になって、分光光度計及びある種のＨＰＬＣ検出器の波長較正のために用いられる明確なスペクトル特性をもつ放出スペクトルを発生する。前記の第１の較正技法と対照的に、ホルミウム・ドープガラス光学フィルターに基づく較正技法は、器具のデザイン及び機能のなかに組み込まれることができるので、ユーザーは、「必要時」のタイプのテストを実施することができる。
しかしながら、ＵＶ器具のためにホルミウムガラスフィルターを使用する時には、固有の欠点がある。特に、ホルミウムガラスは、遠ＵＶスペクトル特性を欠いている。ホルミウムは、溶液において約２４０ｎｍから約８８０ｎｍの範囲内のスペクトル特性をしめすが、実際には、ホルミウムドープ・ガラスは、約３３０ｎｍ（下限）まで有用であるに過ぎない（例えば、図６参照）。３４５ｎｍより低いスペクトル特性は、不可能でないにしても、ホルミウム物質でドープされたベースガラスの透過遮断のために、解像するのが困難である。
慣用の光学ガラスのトーピング法は、ベースガラスの溶融、必要ドーパントの添加及びガラスの冷却および固化を必要とする。固化されたガラスは、次いでさらに加工され（例えば、機械加工／研磨）、仕上がり部材形状とされる。蒸気のベースガラス材料に固有の尖ったＵＶ透過特性を克服するために、石英または融合シリカのようなベースガラスを使用することができる。しかし、石英または融合シリカを溶融するために必要とされる極めて高い温度例えば約１８００℃以上のおんどは、適当なドーパントの選択を制限する。殊に、これらの高温度は、希土類物質によるベースガラスのドーピングを排除する；その理由は、最終製品が、所望のスペクトル特性を示さないことになるからである。
遠ＵＶ領域における有用なスペクトル特性の不存在は、１９０ｎｍと３４５ｎｍとのあいだのスペクトル領域にわたる器具の波長スケールを外挿するために、アルゴリズムを使用しなければならないこと意味する。これは、大多数のＵＶ吸収検出器が操作されるスペクトル波長領域である。
第３の技法において、検出システムは、最初に製造業者の工場で、または現場サービス代理人によって、上述の方法で、較正光源ランプを用いて較正される。次いで、エンドユーザーは、分析に使用される光源に固有のスペクトル特性を用いることによって定期的に較正をチェックする。例えば、重水素ランプの場合には、４８６ｎｍ及び６５６ｎｍのスペクトル線を用いる（図５参照）。この方法は、これらの線に近い及び間のスペクトル領域においては便宜で正確であるが、これらの領域の外側での正確性及び反復性は、殊に約３５０ｎｍ以下の波長を取り扱う時には、疑わしい。この方法または技法は、上記のホルミウムフィルター法を用いる時よりも、はるかに大きなスペクトル領域にわたって外挿するアルゴリズムに依存する。
別の技法においては、検出システムによって化学標準品を定期的に分析する。例えば、過塩素酸エルビウム液体試料を分析し、検出システムの操作の関数としてのスペクトル放出または特性を得る。エンドユーザーは、その照合試料の得られたスペクトル特性を、器具、検出器または検出システムの較正のために使用する。このテストは、検出システムのスペクトル性能及び/または操作性を独自に確証するために定期的に行われる有効性テストに似ている。
有効性テストにおいて、較正検出器／システムにより測定されるスペクトル放出は、試料について既知のスペクトル放出特性と比較される。その比較が所与の精度内で一致すれば、検出器または検出器システムの結果は、有効であり比較的正確であると考えられる。しかし、比較が所与の精度内で一致しないならば、検出器/システムは、再較正、修理または交換されなければならない。さらには、その検出器または検出システムで前に実施されたテストまたは分析は疑わしいであろう。
化学標準品テストは、正確であり、検出器を較正するとともにその性能を確証するのに使用できるが、それらは、長時間を必要とし、費用がかかり、殊に、例えば毎日、必要時ベースで行われる場合にそうである。
また、米国特許第4，099，883；4，106，857号には、希土類物質成分を含む帯域通過フィルターが記載されている。この帯域通過フィルターについては、種々の希土類物質の組み合わせのスペクトル特性を用いて、非ＵＶ波長の所与の帯域通過についての遮断または境界を確証または特定するために使用される。また、米国特許第5，311，525；5，452，124；5，467，218；4，481，399；5，502，592；5，491，581；5，067，789；5，524,118；5，474，588；及び米国特許第5，526，459号には、レーザー光通信に使用される、繊維を希土類物質でドープする多数の応用が記載されている。
発明の概要
本発明は、エンドユーザーまたは製造業者サービス代理人によるＵＶ吸収検出器の現場（ｉｎｓｉｔｕ）較正のために独特に適合されまた構成された光学媒体を特徴とする。また、本発明は、そのような光学媒体を製造する方法、ならびに本発明の光学媒体を用いるＵＶ吸収検出器較正方法を特徴とする。さらには、本発明は、ユーザーによって分解することなくそのような較正を実施することを促進するように独特に構成されたＵＶ吸収検出器またはシステムを特徴とする。
ＵＶ吸収タイプ検出器の較正のための、本発明による光学媒体は、ゲル−シリカベースガラスモノリスおよびその中の希土類物質ドーパントを含む。特定の具体例において、ゲル−シリカベースガラスモノリスは、多孔質ゲル−シリカベースガラスを含み、さらに特定的には、タイプＶ高密度ゲル−シリカベースガラスを含む。ドープ−ゲル−シリカベースガラスは、先行技術ホルミウム・ドープガラスフィルターのために使用されたベースガラスについての約３〜４％の透過率と比較して、２５０ｎｍにおいて約５０％のＵＶ透過率を有する。さらに、遠いＵＶ領域における希土類ドーパントの特性は一般に明確にとどまる。
特定の具体例において、ドーパントは、部分的に満たされた４ｆ電子殻を有する希土類の原子（すなわち、セリウム、原子番号５８、からイッテルビウム、原子番号７０まで）の原子からなる群より選択される。さらに特定的には、ドーパントとして選択される希土類物質は、約１９０ｎｍから約７００ｎｍの範囲、さらには約２００ｎｍから約７００ｎｍの範囲、さらに特定的には約２２０ｎｍから約７００ｎｍの範囲にわたる広いスペクトル特性範囲を示すものである。好ましくは、希土類ドーパントは、遠ＵＶに、更に特定的には約１９０ｎｍから約３００ｎｍの範囲内に少なくとも１つの明瞭なスペクトル特性を有する。さらに好ましくは、希土類ドーパントは、約２５０ｎｍから約６５０ｎｍの範囲内のスペクトル特性及び約２５７ｎｍに明確なスペクトル特性を有するエルビウム、原子番号６８、である。
上記のＵＶ吸収タイプ検出器の較正用光学媒体は、シリカを含むスラリー（ゾル）を混合し、そのゾルを大まかな最終所望形状に注型し、そのゾルを固化せしめてゲルを形成させ、そのゲルを熟成させ、そのゲルを乾燥させて液相を除き、乾燥ゲルを高密度化する工程を含む方法で製造される。さらには、スラリーまたはゲルの少なくとも一方を、希土類ドーパントで含浸する工程を含む。さらに特定的には、スラリーをエルビウム、典型的具体例では、硝酸エルビウムで含浸する。特定の具体例においては、混合工程は、希土類ドーパントを、攪拌されているスラリーに添加することを含む。別の具体例では、乾燥ゲルを希土類ドーパントで含浸する工程を含む。
好ましくは、熟成、乾燥及び高密度化の工程は、少なくとも、良好な遠ＵＶ透過特性を有する多孔質ゲル−シリカベースガラスモノリスを生じさせる条件下で実施される。さらに特定的には、これらの熟成、乾燥及び高密度化の工程中に使用される最高温度は、約９００℃またはそれ以下である。
さらに特定的な具体例において、本発明の光学的媒体は、１種またはそれ以上の酸化物前駆体を加水分解及び重縮合させて液体中に多数の酸化物粒子を懸濁させたゾルを作り；そのゾルを型に注型し、酸化物粒子の架橋結合によりゾルをゲル化させてゲルを作り；そのゲルを熟成して熟成ゲルを作り；その熟成ゲルを乾燥処理に付して熟成ゲルの細孔から液体を除去して乾燥ゲルを作り、；そして乾燥ゲルを高密度化して酸化物ゾル−ゲルモノリスを作る；工程を含む方法で製造される。その乾燥処理は、（ｉ）熟成ゲルを中ないし高湿度環境中で加熱し、次いで（ｉｉ）熟成ゲルを低湿度環境下で加熱する工程を含む。前記の工程は、米国特許第５，０７６，９８０号にも開示されており、その教示は、参照のためここに導入される。
上記の方法はさらに、ゾルまたはゲルの少なくとも一方を希土類ドーパントで含浸する工程を含んでいる。さらに特定的には、ゾルまたはゲルをエルビウム、典型的には、硝酸エルビウムで含浸する。特定の具体例において、加水分解及び重縮合の工程は、希土類ドーパント、例えばエルビウム、を添加してゾルを作ることを含む。別の具体例において、その方法は、さらに、乾燥ゲルを希土類ドーパントで含浸する工程を含む。
好ましくは、熟成、熟成ゲルの乾燥処理及び高密度化の工程は、少なくとも、多孔質ゲル−シリカベースガラスモノリスを生じる条件下で実施される。さらに特定的には、これらの熟成、乾燥及び高蜜度化の工程中に使用される最も高い温度は、約９００℃またはそれより低い。
本発明は、前述のように、ある波長範囲にわたるスペクトル放出を有する光源及び光源からのスペクトル放出の少なくとも一部分に応答するセンサーを備えた多数のＵＶ吸収検出器のいずれか一つを較正する方法も特徴としている。本発明の較正方法は、希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスを準備し、その希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスを光源とセンサーとの間に選択的に配置し、その希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスを通過する光線を感知し、光源及び希土類ドープモノリスにどくとくなスペクトル特性を同定し、そして同定されたスペクトル特性を用いてＵＶ吸収検出器及び感知されるべき波長の間の関係を確証する工程を含む。
特定の具体例において、希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスは、光源とＵＶ吸収検出器の入り口スリットの間に配列される。この具体例では、検出器が透過率を感知する。別の特定具体例では、希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスは、センサーとＵＶ吸収検出器の試料セルとの間に選択的に配置される。この具体例では、検出器が吸収率を感知する。
単色光タイプＵＶ吸収検出器については、検出器は、さらに、光源により放出される波長の範囲から特定帯域通過を選択的に単離する機構を含んでいる。さらには、上記較正方法は、その機構を段階的に作動させて波長の範囲にわたって逐次に帯域通過を単離する工程をも含む。
分光分析タイプのＵＶ吸収検出器については、その検出器が、光源とセンサーとの間に回折格子を含み、センサーが回折格子からの広げられたスペクトル線を受け取るように配列され、そしてセンサーが複数の帯域通過によって光線を別々に検出するように配置される。さらには、希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスを選択的に配列する工程は、光源とＵＶ吸収検出器の入り口スリットとの間にそのモノリスを選択的に配列して、モノリスを通り抜ける光線が回折格子に衝突するようにすることを含む。さらには、感知工程は、回折格子からの広げられたスペクトル光線を複数の帯域通過において同時にかつ別々に感知する工程を含む。
特定の具体例において、準備される希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスは、エルビウム・ドープゲルシリカベースガラスモノリスである。さらには、感知工程は、遠ＵＶにおけるスペクトル放出を感知することを含み、そして操作と波長との間の関係を確証する工程は、遠ＵＶにおいて感知されているスペクトル放出に基づき遠ＵＶ中の波長との関係を確証することを含む。
前述のように、本発明の希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスを組み込んだＵＶ吸収検出器または検出システムも本発明の特徴である。そのような検出器またはシステムの特徴は、前述の通りであり、従ってそれをここは繰り返さない。好ましい具体例では、そのような検出器またはシステムは、さらに、希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスをシステムの光源とセンサーとの間に選択的に配列する機構を含む。このようにすると、エンドユーザーは、先行技術較正ランプ技術で行われたような検出器またはシステムを停止する必要なく較正操作を簡単に行うことができる。そのような機構は、手動により、または遠隔アクチュエーター、例えば回転式空気作動式または電動作動アクチュエーター、により、遠隔操作される。
本発明の特徴は、ＵＶ吸収検出器の分析光源と一緒になって、有用な放出スペクトルを発生させる光学媒体を含む。この放出スペクトルは、そのようなＵＶ吸収検出器の「必要時」の較正を行うのに使用できる。殊に、発生される放出スペクトルは、広い波長範囲、例えば約１９０ｎｍから約７００ｎｍの範囲をカバーする。さらに特定的には、発生されるスペクトルは、遠ＵＶ領域または約１９０ｎｍから約３００ｎｍの範囲のスペクトル特性を含む。本発明のその他の特徴は、上記の好ましい性質を表す希土類ドープ光学媒体を製造する方法、及びそのようなＵＶ吸収検出器を本発明の希土類ドープ光学媒体を用いて較性する方法を含む。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは、本発明の較正媒体を含む実験単色光分光吸収検出器の光学的概略図である。
図１Ｂは、分析のために配置された図１Ａの検出器の光学的概略図である。
図２Ａは、図１Ａの検出器のための別の配置の光学的概略図である。
図２Ｂは、分析のために配置された図２Ａの検出器の光学的概略図である。
図３Ａは、本発明の較正媒体を含む例示的な分光器の光学的概略図である。
図３Ｂは、分析のために配置された図３Ａの分光器の光学的概略図である。
図３Ｃは、図３Ａの分光検出器のための別の配置の光学的概略図である。
図３Ｄは、分析のために配置された図３Ｃの分光器の光学的概略図である。
図４は、エルビウム・ドープ・ガラスに付いての典型的な発生スペクトルである。
図５は、重水素光源に付いての典型的な発生スペクトルである。
図６は、ホルミウム・ドープ・ガラスに付いての典型的な発生スペクトルである。
図７は、重水素光源及びエルビウム・ドープ・シリカの組み合わせの典型的な発生スペクトルである。
好ましい具体例の説明
ここに、類似の部分は同様な引用符号が付けられている種々な図面を参照すると、図１Ａ及びＢならびに図２Ａ及びＢには、較正媒体１２を含む単色光タイプ吸光検出器１０ａ及び１０ｂが示されている。また、図３Ａ−Ｄには、較正媒体１２を含む分光タイプ検出器１００ａ及び１００ａが示されている。好ましくは、本発明による較正媒体１２は、ゲル−シリカベースガラスモノリス及びそのなかに希土類物質ドーパントを含む希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスである。ゲル−シリカベースガラスモノリス及び希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスは、ベースガラスを溶融し、所要のドーパントを添加し、そしてガラスを冷却、固化せしめる、より慣用的なガラス形成／ドーピング法ではなく、ゾル−ゲル法を用いて作られる光学媒体を一般的に指す。以下に示されるように、較正媒体１２を作るためにゾル−ゲル法を用いると、良好なＵＶ透過特性を有し、希土類物質でトープされうる光学ベースガラスができる。
特定な具体例において、ゲル−シリカベースガラスモノリスは、ホルミウム・ドープガラスフィルターのために使用されるベースガラスよりも２５０ｎｍにおいて約１０倍高いＵＶ透過率を示す多孔質ゲル−シリカベースガラスである。さらに特定的には、多孔質ゲル−シリカベースガラスの透過率は、５０％以上またはそれに等しい。従来のエルビウム・ドープ・ガラスフィルターと比較して改善されたこの透過率は、遠ＵＶにおける希土類光学特性及び性質を一般的に識別可能（すなわち、良コントラスト）にかつ較正目的に使用可能に、とどめさせる。このタイプのベースガラスは、良好な光学的性質を持っているけれども、典型的には、流体圧境界として考えるには充分に密度がない。別の具体例においては、ゲル−シリカベースガラスモノリスは、水晶のものと同様な遠ＵＶ透過特性を有し、流体圧境界性能を示すタイプＶ高密度ゲル−シリカベースガラスである。
較正媒体１２としての使用のためのゲル−シリカベースガラスモノリスの最低透過率は、システム帯域幅及びシステム感度（例えば、検出器アッセンブリーの感度）を包含する多数の因子に左右される。本発明の目的のためには、ゲル−シリカベースガラスモノリスは、希土類ドーパントについての遠ＵＶにおける少なくとも１つのスペクトル特性とバックグラウンド光との間の良好なコントラストを保つように充分な遠ＵＶ光線を透過させるべきである。例えば、３−５ｎｍのシステム帯域を有する通過単色光分光または分光タイプ用途のためにのゲル−シリカベースガラスモノリスは、２５％またはそれ以上の透過率を示すべきである。
ドーパントは、部分的に満たされた４ｆ電子殻を有する希土類の原子（すなわち、セリウム、原子番号５８、からイッテルビウム、原子番号７０まで）をふくむか、またはそれから構成される物質である。較正媒体１２としては、ドーパントとして選択される希土類物質は、約１９０ｎｍから約７００ｎｍの範囲、さらには約２００ｎｍから約７００ｎｍの範囲、さらに特定的には約２５６ｎｍから約６５６ｎｍの範囲にわたる広いスペクトル特性範囲を示すものである。更に好ましくは、希土類ドーパントは、遠ＵＶに、更に特定的には約１９０ｎｍから約３００ｎｍの範囲内に少なくとも１つの明瞭なスペクトル特性をも有する。
一つの特定具体例において、希土類ドーパントは、約２５０ｎｍから約６５０ｎｍの範囲内のスペクトル特性及び約２５７ｎｍ、３７９ｎｍ及び５２１ｎｍに明確なスペクトル特性を有するエルビウム、原子番号６８、である。一つの特定具体例において、ドーパントは硝酸エルビウムである。好ましくは、ドープされた光学媒体は、図４に示されているような光学特性ないし性質を有する。ドーパント濃度は、遠ＵＶスペクトル特性とバックグラウンド光との間の必要とされるコントラストを与え、その複合光スペクトルが較正の目的のために使用できるように調節される。特定の具体例において、較正媒体１２におけるエルビウムの量は、約６％から約１０％の範囲である。
エルビウム・ドープゲル−シリカベースガラスモノリスは、約１９０ｎｍから約７００ｎｍ、殊に約２２０ｎｍから約７００ｎｍの波長範囲全体にわたっていくつかのほぼ同間隔の較正点（すなわち、スペクトル特性）を与えるので、較正媒体１２として特に有利である。そのため、そのような較正媒体を用いて較正される検出器またはシステムは、較正光源法を用いて較正されるものと同様に正確であろう。さらには、エルビウム・ドープモノリスは、ＵＶにおいて約２５７ｎｍで深い較正点を含む、この点は多数のエンドユーザーがＵＶ吸収検出器を操作するスペクトル領域内にある。この特徴は、ことに遠ＵＶにおける測定のための、検出器またはシステムの精度を改善する。
上記のように、較正媒体をなす希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスは、ゾル−ゲル法を用いて製造される。ゾル−ゲル法は、一般的に、シリカを含むスラリー（ゾル）を混合し、そのゾルを大まかな最終所望形状に注型し、そのゾルを固化せしめてゲルを形成させ、そのゲルを熟成させ、そのゲルを乾燥させて液相を除き、乾燥ゲルを高密度化する工程を含んでいる。本発明においては、希土類ドーパントは、スラリーが攪拌されている時に、スラリーに添加されるか、ゲルに加えられる。さらに特定的には、乾燥ゲルが、希土類ドーパントで含浸される。特定具体例においては、ドーパントは、硝酸エルビウム溶液のような、エルビウムである。
前記のように、熟成、乾燥及び高密度化の工程は、多孔質ゲル−シリカベースガラスモノリスまたは、タイプＶ（高密度）ゲル−シリカベースガラスモノリスノいずれかを生じる条件下で実施される。典型的な具体例において、多孔質ゲル−シリカベースガラスモノリスを作るためのこれらの熟成、乾燥及び高蜜度化の工程中に使用される最も高い温度は、約９００℃またはそれより低い。
さらに特定的な具体例においては、本発明の光学媒体は、米国特許代５、０７６、９８０号に記載のゾル−ゲル法を用いて製造される；その開示事項は参照のためにここに導入される。この方法は、酸化珪素及びシリコンアルコキシドのような１種またはそれ以上の酸化物前駆体を加水分解及び重縮合させて、液体中に懸濁された多数の酸化物粒子を含むゾルを形成する。本発明の較正媒体１２を作るために、製造されるモノリスが所望の遠ＵＶ透過特性を示すように原料が選択される。一具体例において、加水分解及び重縮合の工程は、希土類ドープ・ゾルを形成するために希土類ドーパントを添加することをも含む。上記のように、特定具体例においては、希土類ドーパントはエルビウムである。
ゾルは次いで型に注型され、型内のゾルは、酸化物粒子を架橋させてゲル化させ、ゲルを形成する。このようにして、得られるゲルは、型の形状、形及び表面仕上げを持つことになる。典型的には、ゲル化工程は、ゾルの凍結点と沸点との間の温度で、その温度に応じて特定の時間実施される。
次いでゲルは、好ましくは、熟成に移され熟成ゲルを形成する。熟成プロセスの間、液体は、ゲルから排出され、ゲルの強度が典型的には何倍にも増加する。また、熟成プロセス中に，固化ゲルは収縮する。熟成工程は、典型的には、ゲルの間入液体の凍結点から約２５０℃までの温度で実施される。そのような熟成に必要とされる時間は、使用温度及び作られているモノリスの大きさに依存する。
熟成されたゲルは、次いで、熟成ゲルの細孔から液体を除去して、乾燥ゲルとするために乾燥処理に付される。この工程は、熟成工程から直接に進行させてよく、あるいは熟成ゲルを室温にまで冷却してから、乾燥工程を継続してもよい。この乾燥処理は、（ｉ）熟成ゲルを中ないし高湿度環境中で加熱し、次いで（ｉｉ）熟成ゲルを低湿度環境中で加熱する工程を含む。
典型的には、熟成ゲルは、温度及び雰囲気条件、殊に湿度が直接または間接的に制御され、好ましくは、マイクロプロセッサーにより直接に制御された炉の中に入れられる。一般に、乾燥処理は、ほぼ室温から約２００℃の温度で実施される。工程（ｉ）の間に、湿度は、典型的には、約５０％から約１００％の間に維持され、そして工程（ｉｉ）の間に炉の中の温度は、典型的には、約２００℃、好ましくは約１６０℃に上げられ、湿度は約５０％相対湿度と約５ｐｐｍ以下との間まで低減される。ゾルがその中に希土類ドーパントを含まずに作られたならば、乾燥工程の後に、乾燥ゲルを希土類ドーパント、例えばエルビウムで含浸する。
希土類でドープされた、乾燥ゲルは、次いで所望の光学及び構造特性を有する希土類ドープ・酸化物ゾル−ゲルモノリスを形成するように高密度化される。すなわち、高密度化は、部分高密度化、例えば多孔性、または完全高密度化ゾル−ゲルモノリスを作るための時間及び温度下で実施される。多孔質ゲル−シリカベースガラスモノリスを作るためには、希土類乾燥ドープゲルは、部分的に高密度化される。典型的には、高密度化は、乾燥ゲルを、乾燥温度のほぼ最高と約１４００℃との間の温度の炉またはオーブン中で実施する。好ましくは、高密度化のために使用される最高温度は、約９００℃以下である。一具体例において、高密度化は、乾燥空気、不活性ガス、または、酸素、塩素もしくはフッ素の乾燥混合ガスの流れの中で実施される。
上記のゾル−ゲル法は、所望の遠ＵＶ光学特性を有する希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスを生じさせる。作られるモノリスは、以下に記載される較正方法及び検出システム／検出器において較正媒体１２として使用され得るように必要なスペクトル特性または性質をも示す。さらに特定的には、モノリスがエルビウムでドープされる場合には、ドープされたモノリスは、約２５０ｎｍから約６５０ｎｍの範囲内のスペクトル特性を示し、約２５７ｎｍのところにスペクトル特性を示す。
ここで特定的に図１Ａ及びＢを参照すると、較正媒体１２を含む典型的な較正可能単色光分光タイプ検出器１０ａが示されている。較正媒体１２は、アクチュエーター２２に接続され、較正媒体が二つの位置のいずれかに選択的に配置され得るように、アーム２０に装着されている。第一の位置の場合、図１Ｂに示したように、較正媒体１２は、光ビーム１７から外れており、検出器１０ａが物質試料の分析のために配置されている。この位置で、光源１４からの光（ＵＶ，可視及び／またはＩＲ）は、焦点ミラー１６により入り口スリット１８のところに焦点を結ばれる。第２の位置においては、図１Ａに示されているように、較正媒体１２は、光ビーム１７の中にあり、検出器１０ａは、較正のために配置されている。この位置において、較正媒体１２は、光源１４と入り口スリット１８との間に置かれ、焦点ミラー１６からの光は媒体を介して入り口スリットに焦点を結ばれる。
ここで、図１Ｂのみを参照すると、入り口スリット１８から出る光線１９は、入り口スリット１８から予め定められた、一定の距離にある大きな球面ミラー２４に当たる。光線１９は、ミラー２４に第一の位置または場所２６で当たり、平行な光ビーム２５は、そこから平面回折格子２８の方へ反射される。回折格子２８は、回転式マウント３０に装着されており、ここの回転軸は固定された位置及びミラー２４から一定の距離にある。典型的な具体例において、ミラーは、入り口スリット１８からほぼ１焦点距離に位置し、回転軸は焦点距離のやく３／４のところで、ミラーの曲率に関して中心に位置している。
平行な光ビーム２５が格子２８に当たるので、選択された波長を持つ回折された光の平行ビーム２７は、格子からミラー２４の第二の位置３２に向けられる。選択された波長（すなわち、回折光の帯域通過の中心波長）は、格子２８の溝密度、格子の角度及び製造許容誤差を含む多数の因子に左右される。典型的には、回転可能マウント３０は、等しい角度分だけステップ式に回転されるように制御される。以下で検討されるように、較正プロセスは、回転可能マウント３０（例えば、回転ステップの数）及び各ステップまたは角位置での回折光２９の波長との間の関係を確立するために実施される。当業で知られているように、マウント３０を特定な角位置またはステップのところへ回転させることにより、特定波長を選択することができる。
光ビーム２９は、第２の位置３２を去り、ビームスプリッタープレート３５の方へ向けられる。光ビームの小割合は、スプリッタープレート３５により、参照光検出器４１の方へ向けられる。残りの光は、フローセル３４の方へ向けられる。さらに特定的には、光ビーム２９は、フローセル３４の入り口レンズ３６のところで焦点を結ばれるようにされる。フローセル入り口は、単色光分光器の出口スリットも構成する。フローセル３４に入る光は、分析されるべき流体（流体または気体）試料を通り抜ける。以下に与えられるように、検出器が較正されている時に、中性試料がフローセル３４内に入れられる。
入り口スリット１８、ミラー２４、回折格子２８及びフローセル入り口または単色光分光器出口スリットの配置は、試料セル３４内に置かれた物質試料に衝突することができる光の帯域幅を与える。典型的具体例において、検出器１０ａは、線状光を制御するため、ミラー２４の球面に隣接して、マスク３８も含んでいる。特定具体例において、マスク３８はミラー２４の湾曲または球面を、光がミラー２４によって反射させられる第１及び第２の位置２６，３２を含む領域を除き、覆っている。
分析されている試料を通り抜ける光は、フローセルから出口ウインドウを通り退出し、光検出器アッセンブリー４０に衝突する。典型的には、そのようなアッセンブリー４０は、衝突する光を表す信号を与える光検出器、及び、デジタル化、測定及びディスプレイのような当業界で知られている次のプロセッシングのためにその信号出力を増幅する増幅器、を含んでいる。検出器１０ａが分析のために配置されている時には、この情報は、当業界で知られているように、分析されている試料の化学成分または組成を同定するために使用される。
上記のように、検出器１０ａは、回転可能マウント３０の種々の角度位置と、格子８よって回折されそしてフローセル入り口ウインドウ３６に衝突する光の波長との間に、ある関係が確立されるように、較正される。本発明において、そして図１Ａを参照して、検出器１０ａの較正は、較正媒体１２を光源１４からの光ビームの中へ移動し、そして好ましくはフローセル３４内に中性試料を入れることによって、開始される。
本発明の較正媒体１２は、既知の吸収スペクトルを示す希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスである。この既知の吸収スペクトルは、約１９０ｎｍから約７００ｎｍの範囲、殊に約２００ｎｍから約７００ｎｍの範囲、さらに特定的には約２５６ｎｍから約６５６ｎｍの範囲内わたる多数のスペクトル特性を含む。従って、較正媒体１２を去る光は、図７に示したような複数のスペクトル特性を含む複合光スペクトルを有することになろう。この複合光スペクトルは、媒体の既知吸収スペクトル（図４参照）と、光源の放出スペクトル（図５参照）とが合わさったものである。図１Ｂに関しての説明で述べたように、この複合光スペクトルを有する光は、回折格子２８に衝突する。
エンドユーザー、現場サービス代理人または技術者は、回転可能マウント３０を段階的に特定の位置まで回転させて、複合スペクトルの波長の一つが選択される。前述のように、選択された波長の光の光ビーム２９は、次いで光検出器アッセンブリー４０によって検出される。技術者は、ついで回転可能マウント３０を段階的に次の位置まで回転させて、上記を繰り返す。この操作は、少なくとも分析のための所望の波長がカバーされるまで繰り返される。技術者は、このデータを用いて、次に、回転可能マウントの動きと、回折格子２８によってミラーの第２の位置３２まで回折されうる波長との間の関係を確立する。
検出器１０ａの上記の較正プロセスの完結後、技術者はアクチュエーター２２を作動させて、較正媒体１２を第１の位置に戻し、それが光ビームに影響を与えず、また光源１７のスペクトル放出に影響を与えないようにする。前記から明らかなように、較正媒体１２が光源からの光ビーム１７の中に入りそれから出るように移動できることは、エンドユーザーが検出器の「必要時」の較正を簡単に実施しうる手段を与える。さらには、そのような較正は、従来技術の較正スペクトル光源法を用いた時に必要とされる停止時間なしで、試料分析を実施できるように、実施しかつ検出器を迅速に再配置できる。
アクチュエーター２２は、当業界で知られているアクチュエーターのいずれか一つであり、物体を作動経路に沿って移動させる機械的、電気的及び空気操作式の回転アクチュエーターを包含する。アクチュエーター２２は、検出器１０ａがエンドユーザーまたは現場サービス代理人によって、かつ特殊設備（例えばスペクトル較正光源）を必要とすることなく、容易に較正できるメカニズムを与える。回転式のアクチュエーターが例示されているが、これは限定ではなく、なんとなれば較正媒体を移動させるメカニズムは、物体を二つの位置の間で後方及び前方に選択的に移動させる当業界において知られている多数の装置のいずれでもよい（例えば、スライド式の装置）からである。
ここで図２Ａ，Ｂを参照すると、典型的な較正可能な単色光分光タイプ吸収検出器１０ｂについての、別の配置の概略図が示されている。この配置または構成において、較正媒体１２は、図２に示されるように、第２の位置においてそれが試料セル３４と光検出器アッセンブリーとの間に配置されるように、置かれる。また、この配置において、試料セル３４に衝突する光のスペクトルは、光源１４のもののみである。全ての観点において、図１Ａ，Ｂの検出器１０ａの構造、操作及び較正は、図２Ａ，Ｂに例示された検出器１０ｂに同等に適用される。
上記は、技術者による手動操作に関して説明されたが、これは限定ではない。それは、較正媒体を光ビーム中へまたそこから外へ自動的に回転させ、回転式マウント３０を段階的に回転させ、スペクトルデータを取得し、分析し、そして波長と回転式マウント３０の位置との間の関係でもってルック・アップテーブルを出す、デジタル化器、中央プロセッシング装置、保存メモリー及びアプリケーションプログラムで構成されるいずれの態様の検出器１０ａ，ｂのための本発明の範囲内にある。
図３Ａ及びＢには、アクチュエーター２２へ接続されたアーム２０に接着されて、選択的に置かれた較正媒体１２を含む典型的な分光器タイプの検出器１００ａが示されている。前記のように、アクチュエーター２２は、それぞれ図３Ａ及びＢに示されているように、第１及び第２位置の間で後方及び前方に較正媒体１２を選択的に移動させる。較正されている時の検出器１００ａの配置は、図３Ａに示され、そして試料分析のための検出器の配置は図３Ｂに示されている。分光検出器１００ａは、光源１４、焦点ミラー１６、試料セル３４、集光ミラー１１０、入り口スリット１０２、回折格子１０４及び光ダイオード列（ＰＤＡ）１０８をも含んでいる。一般に、共通の参照番号を有するそれらの部材については、前記図１、２の検討を参照されるべきである。
ここに図３Ｂのみを参照すると、光源１４から出る光１０１は、焦点ミラー１６によってフローセル３４の入り口レンズ３６に焦点を結ばれ、好ましくはこの光の全てのスペクトルがフローセル内の流体試料に衝突するようにする。フローセル３４を出る光１０３は、集光ミラーへ移行し、次いで入り口スリット１０２に行く。入り口スリット１０２を通り抜ける光は、回折格子１０４へ導かれる。
分光器進入光１０３は、当業界で知られているように格子１０４によって回折され、光ダイオード列（ＰＤＡ）１０８の面に沿って拡がる。典型的な具体例においては、回折格子は、光１０３を約１９０ｎｍから約８００ｎｍの範囲に回折する。当業界で知られているように、ＰＤＡ１０８は、複数のピクセルまたはストリップであり、波長または周波数の特定範囲内の帯域通過を同時に感知するようになっている。従って、試料セル３４から出てくる光１０３の全体のスペクトルは、同時にＰＤＡ１０８によって感知される。光検出器アッセンブリー４０について前述したように、ＰＤＡ１０８の各ピクセルまたはストリップの出力信号は、当業界で知られているように、結果をデジタル化、測定及びディスプレーする等、さらに処理される。
分光分析検出器１００ａは、回折中の各波長（すなわち、帯域通過の中央波長）と帯域通過を代表するＰＤＡ１０８の各ピクセルまたはスプリットとの間の関係を確立するために較正される。図３Ａを参照して、分光分析検出器１０００ａの較正は、較正媒体１２を位置決め（例えば、回転）し、それが光源１４からの光ビーム内に配置され、かつ光源と試料セル３４との間にあるようにする。
上述のように、較正媒体１２は、複数のスペクトル特性を含む一つにきち吸収スペクトルを表す希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスである。従って、図７に示したような複合スペクトルを有する光ビーム１０１’が較正媒体１２から出る。光学的に中性の物質が、検出器１００ａを較正しているときにフローセル３４内に入れられているので、複合スペクトルを有する光が、回折格子１０４へ向かう。
前述のように、回折格子１０４は、ＰＤＡ全体に渡りその複合スペクトルを広げるので、複合光スペクトルは、複数の帯域通過の一つ毎に別々に、かつ同時に感知される。ＰＤＡ１０８からの処理されたスペクトルデータ出力は、エンドユーザー、現場サービス代理人または技術者によって、ＰＤＡ１０８の各ピクセルまたはストリップについての波長を特定または確定するために使用される。例えば、スペクトルデータ出力から誘導されたスペクトルは、複合スペクトルちゅうの各既知スペクトル特性のピクセル位置を特定するために、そしてこの情報に基づく個々のピクセルに波長を割り当てるために査定される。
特定の具体例において、回折格子１０４は、調節可能なマウント１０６に取付けられる。このようにすると、エンドユーザーまたは技術者が回折される光の範囲を調節できる。ここに図３Ｃ，Ｄを参照すると、典型的な較正可能な分光分析検出器１００ｂについての別の配置が示されている。この配置または構成において、較正媒体１２は、図３Ｃに示されているように、第２の位置において、それが試料セル３４と分光分析入り口スリットとの間に配置されるように、置かれる。またこの構成において、試料セル３４に衝突する光のスペクトルは、光源１４のものだけである。その他の全ての観点において、図３Ａ，Ｂの検出器１００ａの構造、操作及び較正に関しての上記説明は、図３Ｃ，Ｄに示された検出器１００ｂに同等に適用される。
上記の較正プロセスは、技術者による手作業に関して説明されたが、これは限定ではない。デジタル化機、中央プロセッシング装置、保存メモリー及び較正媒体を光ビーム中へまたそこから外へ自動的に回転させ、捕捉し、そしてスペクトルデータを分析し、波長とＰＤＡのピクセル位置との関係をもつルック・アップテーブルを与えるアプリケーションプログラム、とともに構成されることは、分光分析検出器１００ａ，ｂについて本発明の範囲内である。
上記は、ＵＶ吸収検出器の特定タイプのための較正媒体として希土類ドープ・ゲル−シリカベースガラスモノリスの使用、及びゾル−ゲル−シリカベースガラスモノリスの特定製法を説明した。しかし、これは限定ではない。前記較正媒体を包含する本発明の上記説明については、上記較正媒体が遠ＵＶ範囲に拡がるスペクトル放出を感知する多数の検出器、検出器システム、器具、分析装置のいずれを較正するために使用されることは、本発明の範囲内である。これは、同調可能ＵＶ吸収検出器、ＰＤＡベースの吸収検出器、ＵＶ分光光度計及び蛍光検出器を包含するが、これらに限定されるものではない。較正媒体については、他の多くの特定ゾル−ゲル法または製造法を用いて製造されることも、本発明の範囲内である。
いじょうで、本発明の好ましい具体例を説明したが、そのような説明は例示の目的のためだけになされたものであり、変更及び改変は、以下の請求の範囲の精神または枠を逸脱することなく行い得ることは了解されよう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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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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