(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子化部を通過するサンプル側光路と原子化部以外の空間を通過するレファレンス側光路とを有するダブルビーム光学系を備えた原子吸光光度計において、
アイドリング時にはレファレンスビーム強度及びサンプルビーム強度ともに測定中の現在値を使用して吸光度計算を行う、両光路によるダブルビーム測光を行うとともに、
測定時には測定開始キーが押された瞬間のレファレンスビーム強度を記憶し、この値とサンプル側光路からのサンプルビーム強度のみ測定中の現在値を使用して吸光度計算を行うシングルビーム測光を行う制御手段を備えたことを特徴とする原子吸光光度計
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子吸光光度計に関し、更に詳細には、ダブルビーム光学系を備えた原子吸光光度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子吸光光度計の光学系はダブルビームとシングルビームの２種類に大別される。
【０００３】
ダブルビーム光学系は光源からの光をハーフミラー又はチョッパーミラーを用いて、サンプル側とレファレンス側の２本のビームに分割し、サンプルビームは原子化部を、レファレンスビームは原子化部以外の空間を通過させる。この２本のビームは、再びハーフミラー又はチョッパーミラーによって１本にまとめられ、分光器で分光された後に検出器に到達する。
【０００４】
ダブルビーム光学系で行われるダブルビーム測光による吸光度は（１）式によって求められる。
【０００５】
Ａｄ＝−ｌｏｇ  （Ｓ（ｔ）／Ｒ（ｔ））                  （１）
Ａｄ    ：ダブルビーム測光による吸光度
Ｓ（ｔ）：サンプルビーム強度
Ｒ（ｔ）：レファレンスビーム強度
ｔ      ：時間
即ち、ダブルビーム測光では、同時に（チョッパミラーの影響は無視する）サンプルビーム強度Ｓ（ｔ）とレファレンスビーム強度Ｒ（ｔ）との両方を測光し、同時刻のビームの比を求める。したがって、ダブルビーム測光による吸光度は同時刻での２つのビーム強度の比率であるので、光源輝度の変動は補償され、その結果ドリフトの小さい安定なベースラインを得ることができる。
【０００６】
これに対し、シングルビーム光学系で行われるシングルビーム測光は原子化部を通過し、分光器に入射する１本のビームのみによって構成される。シングルビーム測光による吸光度は（２）式によって求められる。
【０００７】
Ａｓ＝−ｌｏｇ  （Ｓ（ｔ）／Ｓ０）                        （２）
Ａｓ    ：シングルビーム測光による吸光度
Ｓ（ｔ）：サンプルビーム強度
Ｓ０    ：基準時のサンプルビーム強度
ｔ      ：時間
即ち、シングルビーム測光では、サンプルを導入する前の基準時においてサンプルビーム強度Ｓ０を測光しておき、続いて光路上にサンプルを導入した状態でサンプルビーム強度Ｓ（ｔ）を測光する。この方式では、光源輝度の変動がそのまま吸光度に影響し、ベースラインドリフトを生ずる。
【０００８】
このように、ダブルビーム測光による測定ではシングルビーム測光による測定に比較してベースラインの安定性に関しては優れている。しかしながらその反面で、ダブルビーム測光では光源からの光を分割しているので、光強度あるいは光時間の利用効率がシングルビーム測光に比べて小さく、その結果シングルビーム測光に比べて、検出器からの出力信号のＳ／Ｎが悪化する。  そのうえ、（１）式のように、２つのビーム強度の比率を算出して吸光度を求めるので、吸光度のＳ／Ｎも悪化する。
【０００９】
なお、実際の原子吸光光度計では、オートゼロ操作、即ちその時点の吸光度を０として、以降のアイドリングや測定を続けるための操作、及び、ダーク補正、即ち原子吸光とは無関係の炎光や外光の影響を補正する計算も行っているが、本発明とは関わりがないので、これについての説明では省略してある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術にはいくつかの問題がある。
従来技術として述べた２種類の測光は、ベースライン安定性とＳ／Ｎにおいて、それぞれ長短所を持っている。使用者はベースライン安定性を重視するならば、ダブルビーム光学系の原子吸光光度計を選択し、Ｓ／Ｎを改善する余地はなかった。一方、Ｓ／Ｎを重視するならば、シングルビーム光学系の原子吸光光度計を選択し、オートゼロ操作を、測定の直前ごとに行っていた。従来の技術ではこの二者択一しかなかった。
【００１１】
そこで、本発明はダブルビーム測光でのベースライン安定性を実現しつつ、しかもシングルビーム測光によって得られる程度のＳ／Ｎを、特別な操作をすることなく、達成することができる原子吸光光度計を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明の原子吸光光度計は、光学系の構成はダブルビームでありながら、アイドリング時にはダブルビーム測光を実行し、測定時にはシングルビーム測光を実行することを特徴とする。即ち、本発明の原子吸光光度計は、原子化部を通過するサンプル側光路と原子化部以外の空間を通過するレファレンス側光路とを有するダブルビーム光学系を備えた原子吸光光度計において、
アイドリング時にはレファレンスビーム強度及びサンプルビーム強度ともに測定中の現在値を使用して吸光度計算を行う、両光路によるダブルビーム測光を行うとともに、
測定時には測定開始キーが押された瞬間のレファレンスビーム強度を記憶し、この値とサンプル側光路からのサンプルビーム強度のみ測定中の現在値を使用して吸光度計算を行うシングルビーム測光を行う制御手段を備えたことを特徴とする。ここで、アイドリング時とは、原子吸光光度計の状態をモニターするために吸光度を表示しているだけで、濃度換算に必要な吸光度を測定していない時をいう。
【００１３】
原子吸光光度計の１回の測定は、原子吸光光度計運転中の短時間（フレーム測定では１〜１０秒、電気加熱炉測定では１〜３秒）で実行される。光源輝度の変動などによるベースラインドリフトは、原子吸光光度計運転中の比較的長時間で生じるので、アイドリング時には、ダブルビーム測光はこれを補償するために有効ではある。しかしながら実際の測定時間はこれより短時間であるので、測定時の光源輝度の変動などは無視できるほど小さい。更に測定中はＳ／Ｎが良好な条件で測定する方が、吸光度の精度と再現性を向上する上で望ましいことは言うまでもなく、測定時には、シングルビーム測光が有効である。
【００１４】
通常、操作者は測定しようとする試料を原子化部に導入後、測定開始キーを押すという操作をする。原子吸光光度計内のマイクロプロセッサは、測定開始キーが押された瞬間のレファレンスビーム強度を記憶し、測定中はその強度を固定値として吸光度演算に使用する。測定中の吸光度は（３）式によって求められる。
Ａｍ＝−ｌｏｇ  Ｓ（ｔ）／Ｒ０                          （３）
Ａｍ    ：測定中の吸光度
Ｓ（ｔ）：サンプルビーム強度
Ｒ０    ：測定開始時のレファレンスビーム強度
ｔ      ：時間
測定が終了したならば、レファレンスビーム強度は再び現在値を使用して、（１）式によって吸光度演算をするようにする。これにより測定中のレファレンスビームのノイズはゼロであるので、ダブルビーム測光に比べて、演算後の吸光度のＳ／Ｎは向上する。
【００１５】
特に、チョッパーミラーを用いたダブルビーム光学系の場合には、上記の手段に加え、測定中のみチョッパーミラーを停止し、サンプルビームのみが常時、分光器に入射するようにする。更に、測定中は常時、サンプル信号のみを採取するようにすれば、光時間の利用効率も大きくなり、サンプル信号のＳ／Ｎが向上し、演算後の吸光度のＳ／Ｎは更に向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例である原子吸光光度計の構成図を示す。光源からの入射ビーム２１は、ハーフミラー１でサンプルビーム２２とレファレンスビーム２３との２つの光路に分割される。直進したサンプルビーム２２は原子化部２（原子化部の例としてはガスバーナー又は電気加熱炉があげられる）を通過し、その際に試料の濃度に応じた原子吸光が起こり、その後、チョッパーミラー５に到達する。一方、ハーフミラー１で反射したレファレンスビーム２３は、鏡３と鏡４を経てチョッパーミラー５に到達する。レファレンスビーム強度は、鏡での反射と空気による吸収を除き、光源の輝度変動によってのみ変動する。チョッパーミラー５で再結合したビームは分光器８に入射し、分光器８により目的とする波長成分を持ったビームだけが出射ビーム２４となり検出器９（例えば光電子増倍管）、に至る。
【００１７】
検出器９で電気信号に変換された信号は増幅器１０で増幅されスイッチ１１に入力される。チョッパーミラー５の近傍に設置されたホトインタラプタ７は、分光器８に、サンプルビーム２２とレファレンスビーム２３のどちらのビームを入射させているかの信号を発生している。スイッチ１１はこの信号に同期して切り替えられ、サンプル信号２５とレファレンス信号２６に分離される。
【００１８】
アイドリング時にはダブルビーム測光を実行するので、これら両信号は、サンプル用Ａ／Ｄ変換器１２とレファレンス用Ａ／Ｄ変換器１３、でそれぞれディジタル信号に変換され、入力回路１４を通じて、マイクロプロセッサ１６に伝えられる。マイクロプロセッサ１６では、（１）式により、吸光度を求め、これを表示装置１９に表示する。
【００１９】
測定時にはシングルビーム測光を実行するので、操作者が試料を導入後、キーボード１５の測定開始キーを押すと、マイクロプロセッサ１６は、測定開始キーが押された瞬間のレファレンスビーム強度を記憶装置１７に記憶する。サンプル信号２５はサンプル用Ａ／Ｄ変換器１２でディジタル信号に変換され、入力回路１４を通じて、マイクロプロセッサ１６に伝えられる。マイクロプロセッサ１６では、（３）式により、吸光度を求め、これを表示装置１９に表示する。必要に応じて、予め作成されている検量線に基づき、濃度計算を行い、試料の濃度も表示する。測定開始後、一定時間が経過したら、又は、操作者が測定終了キーを押したら、測定は終了する。
【００２０】
測定が終了したならば、レファレンスビーム強度は再び現在値を使用するようにし、ダブルビーム測光をするアイドリング状態に戻る。
【００２１】
特に、本実施例のようなチョッパーミラー５を用いたダブルビーム光学系の場合には、ここまでの実施例に加え、測定中のみチョッパーミラー５を停止し、サンプルビームのみが常時、分光器に入射するように固定する。これはホトインタラプタ７からの信号を観測しながらモーター６を回して、チョッパーミラー５の角度を調整することにより、可能である。信号処理は、前述のように測定時にシングルビーム測光をする場合と同じである。これにより、光時間の利用効率も大きくなり、サンプル信号のＳ／Ｎが向上し、演算後の吸光度のＳ／Ｎは更に向上する。
【００２２】
本実施例では光源が１種類の場合を説明したが、原子吸光光度計ではバックグラウンド補正、即ち目的外吸光度除去のため、重水素ランプなどの光源を搭載していることもある。この場合でも、重水素ランプのサンプルビーム強度とレファレンスビーム強度について、同様の操作を行えば、バックグラウンド補正後の吸光度に対しても、本発明が適用できる。
【００２３】
以下に、本発明の実施態様をまとめておく。
（１）  原子化部を通過するサンプル側光路と原子化部以外の空間を通過するレファレンス側光路とをチョッパミラーにより切り換えるダブルビーム光学系を備えた原子吸光光度計において、アイドリング時には両光路によるダブルビーム測光を行うとともに、測定時には直前のアイドリング時に測定したレファレンスビーム強度を記憶手段に記憶してサンプル側光路のみによるシングルビーム測光を行う制御手段を備えたことを特徴とする原子吸光光度計。
【００２４】
（２）  原子化部を通過するサンプル側光路と原子化部以外の空間を通過するレファレンス側光路とをチョッパミラーにより切り換えるダブルビーム光学系を備えた原子吸光光度計において、アイドリング時には両光路によるダブルビーム測光を行うとともに、測定時には直前のアイドリング時に測定したレファレンスビーム強度を記憶手段に記憶し、かつチョッパミラーをサンプル側光路の測定ができるように停止させてサンプル側光路のみによるシングルビーム測光を行う制御手段を備えたことを特徴とする原子吸光光度計。
【００２５】
【発明の効果】
本発明では、光学系の構成はダブルビームでありながら、アイドリング時にはダブルビーム測光を実行し、測定時にはシングルビーム測光を実行するようにしたので、ダブルビーム測光で得られるベースライン安定性を実現しつつ、しかもシングルビーム測光でのＳ／Ｎを、特別な操作をすることなく、達成でき分析の精度を向上させることができる。
【００２６】
従来のダブルビーム光学系の原子吸光光度計に対し、ソフトウェアの変更だけで対応できるので、既存装置も含め、コストの上昇や装置の大型化を全くもたらすことなく、実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である原子吸光光度計の全体構成図。
【符号の説明】
１：ハーフミラー
２：原子化部
５：チョッパーミラー
８：分光器
９：検出器
１２：サンプル用Ａ／Ｄ変換器
１３：レファレンス用Ａ／Ｄ変換器
１６：マイクロプロセッサ
１７：記憶装置
２１：入射ビーム
２２：サンプルビーム
２３：レファレンスビーム
２４：出射ビーム
【図１】
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