(57)【要約】本発明に係る分光装置１０は、出射端１２ａが鉛直方向に配列された光ファイバ束１２と、光ファイバ束１２の出射端１２ａと対向するように設けられたスリット１６と、光ファイバ束１２の出射端１２ａから出射されてスリット１６を通過した光の光路上に、鉛直方向に沿って延びる溝が水平方向に所定の線分散で設けられた第１の回折格子２３、及び鉛直方向に沿って延びる溝が水平方向に第１の回折格子２３よりも大きい線分散で設けられた第２の回折格子２４のいずれかを切替配置可能な分光素子配置手段２０と、鉛直方向に沿って延びるアノード５３が水平方向に複数配列されてなる光電子増倍管３０と、を備える。
2003004982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射端が第１の方向に配列された光ファイバ束と、
前記光ファイバ束の前記出射端と対向するように設けられたスリットと、
前記光ファイバ束の前記出射端から出射されて前記スリットを通過した光の光路上に、第２の方向に沿って延びる溝が該第２の方向と交差する方向に所定の線分散で設けられた第１の回折格子、及び第２の方向に沿って延びる溝が該第２の方向と交差する方向に該第１の回折格子よりも大きい線分散で設けられた第２の回折格子のいずれかを切替配置可能な分光素子配置手段と、
第３の方向に沿って延びるアノードが該第３の方向と交差する方向に複数配列されてなる光電子増倍管と、を備え、
前記第１の方向、前記第２の方向、及び前記第３の方向は実質的に等しいことを特徴とする分光装置。
【請求項２】
前記光ファイバ束の前記出射端から前記光電子増倍管に至る光の光路長を調節するための光路長調節手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の分光装置。
【請求項３】
前記光路長調節手段は、前記光ファイバ束の前記出射端を所定方向に案内するためのガイド筒を有することを特徴とする請求項２に記載の分光装置。
【請求項４】
光路上に装脱可能に設けられた高次光をカットするためのフィルターを備えることを特徴とする請求項１に記載の分光装置。
【請求項５】
前記第１の回折格子、又は前記第２の回折格子へ光を案内するための第１のレンズと、該第１のレンズの前に設けられたシリンドリカルレンズと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の分光装置。
【請求項６】
前記分光素子配置手段は、前記第１及び第２の回折格子を搭載する前記第２の方向に沿って延びる背板と、該背板を該第２の方向に沿う軸を中心に回転させると共に所定の角度位置に位置決めするためのダイヤルと、を有することを特徴とする請求項１に記載の分光装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は分光装置に関し、より詳細には微弱光を感度良く分光検出することが可能な分光装置に関する。
背景技術
微量成分の分析法として発光分光分析法や蛍光分光分析法が確立されている。これらの分光分析では、試料から発せられる微弱な発光や蛍光を分光検出する必要がある。このように微弱な発光や蛍光を分光検出するための装置として、分光素子と光電子増倍管とを備えた分光装置が開発されている。
発明の開示
発明者は、上記した従来技術を検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、発光もしくは蛍光分光分析の精度を上げるためには、微弱な発光や蛍光を可能な限りより感度良く分光検出することが必要であり、そのためには分光装置の感度をより一層向上させる必要がある。また、上記した従来の分光装置はそもそも波長分解能が低いため、波長分解能の向上をも図る必要がある。
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、高い波長分解能で微弱光をより感度良く分光検出することが可能な分光装置を提供することを目的とする。
本発明に係る分光装置は、出射端が第１の方向に配列された光ファイバ束と、光ファイバ束の出射端と対向するように設けられたスリットと、光ファイバ束の出射端から出射されてスリットを通過した光の光路上に、第２の方向に沿って延びる溝が第２の方向と交差する方向に所定の線分散で設けられた第１の回折格子、及び第２の方向に沿って延びる溝が第２の方向と交差する方向に第１の回折格子よりも大きい線分散で設けられた第２の回折格子のいずれかを切替配置可能な分光素子配置手段と、第３の方向に沿って延びるアノードが第３の方向と交差する方向に複数配列されてなる光電子増倍管と、を備える。そして、第１の方向、第２の方向、及び第３の方向は実質的に等しい。
この分光装置は、第３の方向に延びるアノードを複数配列してなる２次元光電子増倍管を検出器として備えており、これら複数のアノードは、第３の方向と交差する方向に配列されている。ここで、光ファイバ束の出射端の配列方向である第１の方向、第１及び第２回折格子の溝の形成方向である第２の方向、及びアノードが延びる第３の方向は実質的に等しい。従って、光ファイバ束の出射端から出射されてスリットを通過し、回折格子に入射されて波長毎に分光された光を、光電子増倍管の有効エリアを十分に活用して、複数のアノードのそれぞれにより検出することができる。このように、光電子増倍管の有効エリアを十分に活用することで、微弱光をより感度良く分光検出することが可能となる。また、分光素子配置手段は所定の線分散を有する第１の回折格子と第１の回折格子よりも線分散の大きい第２の回折格子とを切替配置可能であるため、第１の回折格子により広い波長範囲を分光検出するだけでなく、第２の回折格子により狭い波長範囲を分光検出することで、波長分解能を高めることが可能となる。
本発明に係る分光装置は、光ファイバ束の出射端から光電子増倍管に至る光の光路長を調節するための光路長調節手段を備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、光電子増倍管上にピントの合った像を結像させることが可能となる。
光路長調節手段は、光ファイバ束の出射端を所定方向に案内するためのガイド筒を有することを特徴としてもよい。このようにすれば、ガイド筒により光ファイバ束の出射端が案内されて、光路長が調節される。
本発明に係る分光装置は、光路上に装脱可能に設けられた高次光をカットするためのフィルターを備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、長波長帯域での測定時に高次光の影響を抑制することが可能となる。
本発明に係る分光装置では、第１の回折格子、又は第２の回折格子へ光を案内するための第１のレンズと、第１のレンズの前に設けられたシリンドリカルレンズと、を備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、第１のレンズにより第１の回折格子、又は第２の回折格子へ光を確実に案内することができ、またシリンドリカルレンズにより第１のレンズによる色収差や球面収差を取り除くことができる。
本発明に係る分光装置では、分光素子配置手段は、第１及び第２の回折格子を搭載する第２の方向に沿って延びる背板と、背板を第２の方向に沿う軸を中心に回転させると共に所定の角度位置に位置決めするためのダイヤルと、を有することを特徴としてもよい。このようにすれば、ダイヤルを廻して背板を回転させることで、第１及び第２の回折格子を切り替え配置して所定の角度位置に位置決めすることができる。
本発明は以下の詳細な説明および添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これらは単に例示のために示されるものであって、本発明を限定するものと考えるべきではない。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る分光装置の好適な実施形態について説明する。なお、図面において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る分光装置の構成を一部破断して示す斜視図であり、図２Ａは、分光装置内における光の伝搬の様子を模式的に示す図である。
図１に示すように、分光装置１０は試料Ｔからの光を入射端１２ｂから受光して案内するための光ファイバ束１２を備えている。この光ファイバ束１２の出射端１２ａは、図１及び図２Ａに示すように、鉛直方向（第１の方向）に配列されており、この出射端１２ａを含む円柱状の出射端部１３が筐体１４の側面に固定されることで、出射端１２ａが筐体１４内の空間に面している。そして、この光ファイバ束１２の出射端１２ａと対向するように、細長い矩形のスリット１６が設けられている。なお、図２Ｂに示すように、光ファイバ束１２の入射端１２ｂは円形状に束ねられており、一方向に整えられているものではない。
スリット１６を通過した光の光路上には、アパーチャー１８が配置されている。また、アパーチャー１８を通過した光の光路上には、光の進路を変更するための平面ミラー１９が配置されている。また、平面ミラー１９により反射されて進路を変更された光の光路上には、分光素子配置手段２０が配置されている。
分光素子配置手段２０は、図１及び図２Ａに示すように、円盤状のベース２１に搭載された背板２２の両主面上に、第１及び第２回折格子２３，２４をそれぞれ貼り合わせて構成されている。第１及び第２回折格子２３，２４は、それぞれ基板の主面上に鉛直方向（第２の方向）に延びる溝を水平方向に複数形成してなり、第１回折格子２３の溝本数は第２回折格子２４の溝本数よりも少なく設計されている。例えば、第１回折格子２３は溝本数が６００本／ｍｍであり波長帯域が４００ｎｍに亘る広波長帯域でスペクトルを得ることができ、一方、第２回折格子２４は溝本数が２４００本／ｍｍであり波長帯域が１００ｎｍに亘る狭波長帯域でスペクトルを得ることができる。円盤状のベース２１の側面にはギア２５が形成されており、モータ２６のギア２７と歯合されている。これにより、モータ２６を回転駆動することでベース２１が回転され、第１回折格子２３と第２回折格子２４とを光路上に切替配置可能となっている。なお、ベース２１上であって第１及び第２回折格子２３，２４の前面には、それぞれ半円柱状のレンズ２８が位置決め配置されており、平面ミラー１９により反射された光を回折格子に確実に入射させるようになっている。
分光素子配置手段２０の回折格子により分光された光の光路上には、光電子増倍管３０が配置されている。光電子増倍管３０は、図３に示すように、角筒状の金属容器３２を有し、この金属容器３２の一端部にはガラス製の受光面板３３が気密に取り付けられている。
この受光面板３３の内面には、光を電子に変換するための光電面３４が設けられている。この光電面３４は、受光面板３３にアンチモンを蒸着し、アルカリ金属を反応させることで形成することができる。光電面３４は、受光面板３３の中央に形成される有効エリア３４ａを有し、この有効エリア３４ａの周囲には有効エリア３４ａからはみ出して形成された有効エリア外領域３４ｂが形成されている。なお、この光電面３４には２次光をカットするためのフィルムを貼り付けると好ましい。
また、金属容器３２の他端部は開放されており、この開放された端部から電子増倍器４０が挿入されている。この電子増倍器４０は、図３及び図４に示すように、金属容器３２に対して気密に取り付けられる平板状の金属製ステム４１を有している。このステム４１の中央には、金属容器３２の内部と外部とを連通させる円筒状の金属製の排気管４２が固定されている。この排気管４２は、金属容器３２と電子増倍器４０とを組み付けた後、金属容器３２の内部を真空ポンプなどで排気して真空状態にするために利用されると共に、光電面３４に蒸着させたアンチモンに反応させるアルカリ金属蒸気を金属容器３２内に入れる場合にも利用される。
図４に示すように、電子増倍器４０は光電面３４の直下に配置される平板状の集束電極４３を有し、この集束電極４３には図４の一点鎖線で示すように、光電面３４の有効エリア３４ａから入射した電子を集束するための集束部４４が設けられている。この集束部４４には、鉛直方向に延びるスリット状のチャンネル開口部４５が１６本形成されており、これら開口部４５は水平方向にリニアに配列されている。また、この集束部４４の周囲にはフレーム部４６が設けられ、このフレーム部４６にはスリット状のダミー開口部４７が形成されている。このダミー開口部４７は、集束部４４のチャンネル開口部４５と同一方向に配列され、この配列方向で集束部４４の両側に１つずつ形成されている。
また、電子増倍器４０は、集束電極４３の直下に配置されるブロック状の電子増倍部４８を有している。この電子増倍部４８は、平板状のダイノード４９を８枚積層させることで一体に形成され、各ダイノード４９には集束電極４３の集束部４４に対向する位置に電子を増倍させるためのスリット状の電子増倍孔５０が１６本形成されている。また、電子増倍孔５０の配列方向で第１段目のダイノード４９の端部５１は、集束電極４３のフレーム部４６に対峙している。なお、１６本の電子増倍孔５０はそれぞれ集束電極４３のチャンネル開口部４５に対応して形成されている。
さらに、電子増倍器４０は、電子増倍部４８の下方に配置される陽極部５２を有している。この陽極部５２は、鉛直方向（第３の方向）に沿って延びる１６個の独立した細長いアノード５３から構成されている。このアノード５３の延びる方向は、光ファイバ束１２の出射端１２ａの配列方向、並びに第１及び第２回折格子２３，２４の溝の形成方向と同じ鉛直方向である。各アノード５３は、図４及び図５に示すように、チャンネル開口部４５、電子増倍孔５０と同じく水平方向にリニアに配列され、電子増倍部４８の各電子増倍孔５０に対応している。
集束電極４３、電子増倍部４８及び陽極部５２は、図４に示すように、金属容器３２の外部からステム４１を貫通して垂直に延びるステムピン５４によって固定されている。ステムピン５４は、図１に示すようにブリーダー５５と接続されており、集束電極４３、電子増倍部４８及び陽極部５２は、このピン５４によって所定の電位が与えらる。このとき、光電面３４と集束電極４３とは同電位に設定され、光電面３４と電子増倍部４８と陽極部５２とは、この順に高い電位に設定される。従って、図５の矢印で示すように、光電面３４で発生した光電子は、集束電極４３及び電子増倍部４８を通過して、陽極部５２により検出される。
なお、図１に示すように、光電子増倍管３０の前面には０次光遮蔽バッフル２９が配置されており、０次光の影響が低減されている。
次に、第１の実施形態に係る分光装置１０を用いた分光分析方法について説明する。
広波長帯域で分光分析を行うときは、図１に示すように、まずモータ２６を駆動してベース２１を回転させることにより、平面ミラー１９により反射された光の光路上に所望の角度位置で第１回折格子２３を配置する。この角度位置は、例えば３００〜７００ｎｍの波長帯域の光が光電子増倍管３０の光電面３４の有効エリア３４ａの両端間に分散されるように予め設定されている。
この状態で、励起光源Ｐから試料Ｔに向けて励起光を照射し、試料Ｔから発せられる蛍光を光ファイバ束１２の入射端１２ｂから受光する。入射端１２ｂから受光された光は、光ファイバ束１２により案内されて出射端１２ａから筺体１４内に出射される。そして、矩形のスリット１６を通過してスリット状にされた光は、アパーチャー１８により迷光が取り除かれ、平面ミラー１９に入射される。平面ミラー１９に入射された光はここで反射され、光路が変更されてレンズ２８を介して分光素子配置手段２０の第１回折格子２３に入射される。
第１回折格子２３に入射した光は波長毎に分光され、３００〜７００ｎｍの広波長範囲の光が光電子増倍管３０の光電面３４の有効エリア３４ａの右端から左端に分散されて受光される。このように、広波長帯域の光を検出するとき、波長分解能は２５ｎｍ程度と劣るものの、１度に広い波長範囲で分光検出することができ、作業の効率化が図られる。
次に、高い波長分解能での分析が必要なときは、モータ２６を駆動してベース２１を回転させることにより、平面ミラー１９により反射された光の光路上に所望の角度位置で第２回折格子２４を配置する。この角度位置は、例えば３００〜４００ｎｍの波長帯域の光が光電子増倍管３０の光電面３４の有効エリア３４ａの両端間に分散されるように予め設定されている。
この状態で、励起光源Ｐから試料Ｔに向けて励起光を照射し、試料Ｔから発せられる蛍光を光ファイバ束１２の入射端１２ｂから受光する。入射端１２ｂから受光された光は、光ファイバ束１２により案内され出射端１２ａから筐体１４内に出射される。そして、矩形のスリット１６を通過してスリット状にされた光は、アパーチャー１８により迷光が取り除かれ、平面ミラー１９に入射される。平面ミラー１９に入射された光はここで反射され、光路が変更されてレンズ２８を介して分光素子配置手段２０の第２回折格子２４に入射される。
第２回折格子２４に入射した光は波長毎に分光され、３００〜４００ｎｍの狭波長範囲の光が光電子増倍管３０の光電面３２の有効エリア３４ａの右端から左端に分散されて受光される。このように、狭波長帯域の光を検出するとき、波長分解能は６．３ｎｍ程度と波長分解能の向上が図られる。
ここで、本実施形態に係る分光装置１０では、ベース２１を回転させることで第２回折格子２４の角度位置を任意に変更することができるため、光電子増倍管３０の光電面３４の有効エリア３４ａの両端間に分散される光の波長範囲を、４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍという具合に約１００ｎｍ毎の範囲で選択することができる。これにより、広い波長帯域に亘り、高い波長分解能で微弱光を感度良く分光検出することが可能となる。
以上、第１の実施形態に係る分光装置１０は、鉛直方向に延びるアノード５３を複数並置してなる２次元光電子増倍管３０を検出器として備えており、しかも光電子増倍管３０の複数のアノード５３は、光ファイバ束１２の出射端１２ａの配列方向、並びに第１及び第２回折格子２３，２４の溝の形成方向である鉛直方向と直交する水平方向に配列されている。従って、光ファイバ束１２の出射端１２ａから出射されてスリット１６を通過し、回折格子２３，２４に入射されて波長毎に分光された光を、光電子増倍管３０の光電面３４の有効エリア３４ａを十分に活用して、複数のアノード５３のそれぞれにより検出することができる。このように、光電子増倍管３０の有効エリア３４ａを十分に活用することで、微弱光をより感度良く分光検出することが可能となる。また、分光素子配置手段２０は線分散がそれぞれ異なる第１回折格子２３と第２回折格子２４とを切替配置可能であるため、第１回折格子２３により広い波長範囲を１度に効率よく分光検出するだけでなく、第２回折格子２４により狭い波長範囲を高い波長分解能で分光検出することが可能となる。
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る分光装置の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第２の実施形態に係る分光装置７０は、図６に示すように、いわゆるモンクギリソンタイプの分光装置である。この分光装置７０は、第１の実施形態に係る分光装置１０と比較して、平面ミラー１９の代わりに凹面ミラー７１を備えている。そして、このように凹面ミラー７１を備えているため、第１及び第２回折格子２３，２４の前面に半円柱状のレンズ２８は配置されていない。
この第２の実施形態に係る分光装置７０も、鉛直方向に延びるアノード５３を複数並置してなる２次元光電子増倍管３０を検出器として備えており、しかも光電子増倍管３０の複数のアノード５３は、光ファイバ束１２の出射端１２ａの配列方向、並びに第１及び第２回折格子２３，２４の溝の形成方向である鉛直方向と直交する水平方向に配列されている。従って、光ファイバ束１２の出射端１２ａから出射されてスリット１６を通過し、回折格子２３，２４に入射されて波長毎に分光された光を、光電子増倍管３０の有効エリア３４ａを十分に活用して、複数のアノード５３のそれぞれにより検出することができる。このように、光電子増倍管３０の有効エリア３４ａを十分に活用することで、微弱光をより感度良く分光検出することが可能となる。また、分光素子配置手段２０は線分散がそれぞれ異なる第１回折格子２３と第２回折格子２４とを切替配置可能であるため、第１回折格子２３により広い波長範囲を１度に効率よく分光検出するだけでなく、第２回折格子２４により狭い波長範囲を高い波長分解能で分光検出することが可能となる。
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る分光装置の第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第３の実施形態に係る分光装置８０は、図７に示すように、いわゆるエバートタイプの分光装置である。この分光装置８０は、第１の実施形態に係る分光装置１０と比較して、光電子増倍管３０の直前に新たな平面ミラー８１を備えている。そして、平面ミラー１９から分光素子切替手段２０までに到る光路上、および分光素子切替手段２０から平面ミラー８１に到る光路上に凹面ミラー８２，８３を備えている。
この第３の実施形態に係る分光装置８０も、鉛直方向に延びるアノード５３を複数並置してなる２次元光電子増倍管３０を検出器として備えており、しかも光電子増倍管３０の複数のアノード５３は、光ファイバ束１２の出射端１２ａの配列方向、並びに第１及び第２回折格子２３，２４の溝の形成方向である鉛直方向と直交する水平方向に配列されている。従って、光ファイバ束１２の出射端１２ａから出射されてスリット１６を通過し、回折格子２３，２４に入射されて波長毎に分光された光を、光電子増倍管３０の有効エリア３４ａを十分に活用して、複数のアノード５３のそれぞれにより検出することができる。このように、光電子増倍管３０の有効エリア３４ａを十分に活用することで、微弱光をより感度良く分光検出することが可能となる。また、分光素子配置手段２０は線分散がそれぞれ異なる第１回折格子２３と第２回折格子２４とを切替配置可能であるため、第１回折格子２３により広い波長範囲を１度に効率よく分光検出するだけでなく、第２回折格子２４により狭い波長範囲を高い波長分解能で分光検出することが可能となる。
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る分光装置の第４の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態に係る分光装置９０は、第１の実施形態に係る分光装置１０と基本的な構成は同一であるが、以下の点で構成が異なる。
この分光装置９０は、光ファイバ束１２の出射端１２ａから光電子増倍管３０に至る光の光路長を調節するための光路長調節手段を有している。すなわち、第１の実施形態に係る分光装置１０では、光ファイバ束１２の出射端１２ａを含む円柱状の出射端部１３が筐体１４の側面に固定されていた。これに対し、この分光装置９０では、出射端部１３をガイドするための円筒状のガイド筒１５を備えている。このガイド筒１５は、筺体１４の側面に固定されており、図９Ａ−９Ｃに示すように、ガイド筒１５内で出射端部１３を摺動させることで、出射端１２ａの位置が調節され、光路長を調節することができる。その結果、光電子増倍管３０上にピントの合った像を結像させることが可能となる。なお、光ファイバ束１２の出射端部１３は、異なる波長帯域の測定毎にガイド筒１５内の所定位置に位置決めされたのち、ネジ１１やボールプランジャ等により固定可能になっている。
また、この分光装置９０では、図８及び図１０に示すように、アパーチャー１８からミラー１９に至る光路上に、高次光（２次光）をカットするためのフィルター９が設けられている。このフィルター９により、長波長帯域の測定時において、高次光（２次光）の影響を低減することが可能となる。このフィルター９は、連結板８を介して筐体１４の外部に設けられたツマミ７に連結されている。従って、図１０に示すように、ツマミ７をつまんで光路上からフィルター９を取り除くことができる。なお、フィルター９としては、波長帯域が例えば４００ｎｍ〜６７０ｎｍ用のものと、６７０ｎｍ以上用のものを備えると好ましい。
分光素子配置手段２０は、第１及び第２回折格子２３，２４の溝本数が第１の実施形態に係る分光装置１０と異なる。すなわち、第１回折格子２３の溝本数は３００本／ｍｍであり波長帯域が２４０〜８００ｎｍに亘る広波長帯域でスペクトルを得ることができる。一方、第２回折格子２４は溝本数が１６００本／ｍｍであり、トータルで２００〜８００ｎｍの波長帯域において狭波長帯域でスペクトルを得ることができる。鉛直方向に沿って延びる背板２２は、図８及び図１０に示すように、連結棒６を介して筺体１４の外部に設けられた円盤状のダイヤル５に連結されている。このダイヤル５を手動回転させることで背板２２が回転され、鉛直方向に沿う軸に対する背板２２の角度位置が設定されて、第１回折格子２３と第２回折格子２４とを光路上に所定の角度位置で切替配置可能となっている。
また、本実施形態に係る分光装置９０では、平面ミラー１９から第１及び第２回折格子２３，２４に至る光路上であってベース２１の外部に、半円柱状のレンズ２８が一つ設けられている。このレンズ２８により、平面ミラー１９により反射された光を回折格子２３，２４に確実に入射させるようになっている。なお、第１の実施形態に係る分光装置１０のように、ベース２１上であって第１及び第２回折格子２３，２４の前面にそれぞれレンズ２８を配置することがないため、レンズ２８の個数の低減による組立工数及び製造コストの低減が図られる。
更に、本実施形態に係る分光装置９０では、平面ミラー１９からレンズ２８に至る光路上には、レンズ２８による色収差及び球面収差などを取り除くためのシリンドリカルレンズ４が設けられている。
次に、第４の実施形態に係る分光装置９０を用いた分光分析方法について説明する。
広波長帯域で分光分析を行うときは、図１１Ａに示すように、まずダイヤル５を回転させることにより、指標５ａを筐体１４上に描かれた目盛り２４０〜８００ｎｍのところに合わせる。これにより、図１１Ｂに示すように、平面ミラー１９により反射された光の光路上に、所望の角度位置で第１回折格子２３が配置される。なお、この角度位置は、２４０〜８００ｎｍの波長帯域の光が光電子増倍管３０の光電面３４の有効エリア３４ａの両端間に分散されるように予め設定されている。
次に、高い波長分解能での分析が必要なときは、ダイヤル５を回転させることにより、指標５ｂ，５ｃのいずれかを筐体１４上に描かれた目盛りのところに合わせる。例えば、２００〜３００ｎｍの波長帯域で測定するときは、図１２Ａに示すように、指標５ｂを筺体１４上に描かれた目盛り２００〜３００ｎｍのところに合わせる。これにより、図１２Ｂに示すように、平面ミラー１９により反射された光の光路上に所望の角度位置で第２回折格子２４が配置される。なお、この角度位置は、２００〜３００ｎｍの波長帯域の光が光電子増倍管３０の光電面３４の有効エリア３４ａの両端間に分散されるように予め設定されている。
更に、３００〜４００ｎｍの波長帯域で測定するときは、図１３Ａに示すように、指標５ｃを筐体１４上に描かれた目盛り３００〜４００ｎｍのところに合わせる。これにより、図１３Ｂに示すように、平面ミラー１９により反射された光の光路上に所望の角度位置で第２回折格子２４が配置される。なお、この角度位置は、３００〜４００ｎｍの波長帯域の光が光電子増倍管３０の光電面３４の有効エリア３４ａの両端間に分散されるように予め設定されている。この角度位置は、２００〜３００ｎｍの波長帯域で測定するときの背板２２の傾きＳを基準としたとき、背板２２を所定角度θだけ傾けた位置αである。
なお、４００〜５００ｎｍの波長帯域で測定するときは、指標５ｃを筺体１４上に描かれた目盛り４００〜５００ｎｍのところに合わせる。また、５００〜５９０ｎｍの波長帯域で測定するときは、指標５ｂを筐体１４上に描かれた目盛り５００〜５９０ｎｍのところに合わせる。また、５９０〜６７０ｎｍの波長帯域で測定するときは、指標５ｃを筐体１４上に描かれた目盛り５９０〜６７０ｎｍのところに合わせる。また、６７０〜７４０ｎｍの波長帯域で測定するときは、指標５ｃを筺体１４上に描かれた目盛り６７０〜７４０ｎｍのところに合わせる。更に、７４０〜８００ｎｍの波長帯域で測定するときは、指標５ｂを筐体１４上に描かれた目盛り７４０〜８００ｎｍのところに合わせる。なお、長波長帯域の測定時には、光路上に高次（２次）光をカットするためのフィルター９を挿入すると好ましい。
このように、ダイヤル５の指標５ｂ，５ｃのいずれかを筐体１４上に描かれた目盛りに順次合わせることで、上記した角度θが順次大きくなって、それぞれの波長帯域の光が光電子増倍管３０の光電面３４の有効エリア３４ａの両端間に分散される。
なお、筐体１４上の狭波長帯域の複数の目盛りは、広波長帯域である２４０〜８００ｎｍの目盛りを挟んで設けられており、狭波長帯域で測定をするときは、ダイヤル５の二つの指標５ｂ，５ｃのいずれかを目盛りに合わせていた。このように、二つの指標５ｂ，５ｃのいずれかを非連続に配置された狭波長帯域の目盛りに合わせるように構成することで、第２回折格子２４の角度位置を微妙に調節することが可能となる。
この第４の実施形態に係る分光装置９０も、鉛直方向に延びるアノード５３を複数並置してなる２次元光電子増倍管３０を検出器として備えており、しかも光電子増倍管３０の複数のアノード５３は、光ファイバ束１２の出射端１２ａの配列方向、並びに第１及び第２回折格子２３，２４の溝の形成方向である鉛直方向と直交する水平方向に配列されている。従って、光ファイバ束１２の出射端１２ａから出射されてスリット１６を通過し、回折格子２３，２４に入射されて波長毎に分光された光を、光電子増倍管３０の有効エリア３４ａを十分に活用して、複数のアノード５３のそれぞれにより検出することができる。このように、光電子増倍管３０の有効エリア３４ａを十分に活用することで、微弱光をより感度良く分光検出することが可能となる。また、分光素子配置手段２０は線分散がそれぞれ異なる第１回折格子２３と第２回折格子２４とを切替配置可能であるため、第１回折格子２３により広い波長範囲を１度に効率よく分光検出するだけでなく、第２回折格子２４により狭い波長範囲を高い波長分解能で分光検出することが可能となる。
なお、本発明に係る分光装置は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
例えば、上記した実施形態では円盤状のベース２１を回転することで第１回折格子２３と第２回折格子２４とを切替配置する構成について説明したが、これに限定されることなく第１回折格子２３と第２回折格子２４とを横スライドさせることで切替配置するように構成してもよい。
また、第１から第３の実施形態に係る分光装置１０，７０，８０も、第４の実施形態に係る分光装置９０について説明した光路長調節手段を備えても良い。
また、上記した実施形態では光電子増倍管３０としてアノード５３の数が１６本の２次元リニアＰＭＴについて説明したが、アノード５３の数が３２本の２次元リニアＰＭＴを使用してもよい。
以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。
産業上の利用可能性
本発明によれば、高い波長分解能で微弱光をより感度良く分光検出することが可能な分光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１の実施形態に係る分光装置の構成を一部破断して示す斜視図である。
図２Ａは、第１の実施形態に係る分光装置内における光の伝搬の様子を模式的に示す図である。
図２Ｂは、光ファイバ束の入射端の構成を示す図である。
図３は、光電子増倍管の構成を示す斜視図である。
図４は、電子増倍器の構成を示す分解斜視図である。
図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。
図６は、第２の実施形態に係る分光装置の構成を一部破断して示す斜視図である。
図７は、第３の実施形態に係る分光装置の構成を一部破断して示す斜視図である。
図８は、第４の実施形態に係る分光装置の構成を一部破断して示す斜視図である。
図９Ａ−Ｃは、第４の実施形態に係る分光装置において、光路長調節手段により光路長を調節する様子を示す図である。
図１０は、第４の実施形態に係る分光装置の外観構成を示す斜視図である。
図１１Ａ，図１２Ａ，及び図１３Ａは、第４の実施形態に係る分光装置において、ダイヤルを廻して回折格子の配置を切り替える様子を示す図である。
図１１Ｂ，図１２Ｂ，及び図１３Ｂは、図１１Ａ，図１２Ａ，及び図１３Ａのぞれぞれの場合において、回折格子の配置の様子を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【国際調査報告】
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