JPS628728B2

JPS628728B2 -

Info

Publication number: JPS628728B2
Application number: JP53075350A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Tooyama; Nobuo Akitomo; Isao Nemoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-06-23
Filing date: 1978-06-23
Publication date: 1987-02-24
Also published as: JPS552916A; WO1980000189A1; DE2952901C1; US4352561A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、分光光度計に係り、特に、スリツト
幅精度を向上することができる、光源ランプと、
同調波長を走査する波長駆動手段と、スリツト幅
を変更するスリツト駆動手段とを有する分光光度
計の改良に関する。

分光光度計において、波長精度とスリツト幅精
度は、装置の特性を決定づける最大の性能項目で
ある。特に、高級器では、構造的、機構的に理論
的限界まで調整しなければならない。一方、この
ように限界まで調整した場合には、その調整機構
が輸送中の振動や、経時的変動にも耐えられるよ
う特別に堅牢な構造でなければならない。

しかし、従来の分光光度計においては、いずれ
も、機械的連結部分によつて波長駆動手段及びス
リツト駆動手段を動かし、これにより同調波長や
スリツト幅を調整するようにしていた。

すなわち、波長は波長カウンタあるいは波長ピ
ツクアツプ機構に連結された波長調整装置により
調整され、また、スリツト幅はスリツト幅表示板
に連結されており、一般に、組み込み後のスリツ
ト幅校正は困難であつた。従つて、これらの機構
系が、輸送中あるいは経時的にずれたり、わずか
に位置が動くと、そのずれがそのまま波長精度や
スリツト幅に影響を及ぼし、分光光度計の精度が
低下してしまうという問題があつた。

このような問題点を解消し、分光器の波長校正
を容易に行うものとして、出願人は既に、特願昭
50―126906号（特開昭52―51954号公報参照）で
分光器波長読取装置を提案している。これは、第
１図に示す如く、分光器波長読取装置において、
光を波長に従つて分散する光分散素子を用いた分
光器１０と、該分光器１０の同調波長を走査する
ために光分散素子１２を回転させる波長駆動装置
１４と、該波長駆動装置から一定波長間隔Δλご
とに発生する波長間隔パルス信号１６を、波長の
増加、減少を表わす正逆信号１８に従つて加算計
数あるいは減算計数する波長計数器２０とを備
え、該波長計数器２０を、前記分光器１０の同調
波長があらかじめ定められた一定波長λ_Cになつ
た時に発生する波長校正パルス信号２２によつて
一定計数値にセツトすることにより、波長計数器
２０の計数値が分光器の同調波長に対応した値に
校正されるようにしたもので、その具体的構成と
しては、第２図に示すごとく、モータ駆動回路２
４と、モータ２６と、ギヤ系２８と、送りねじ３
０及びスライダ３２と、回転軸３４を軸として光
分散素子１２を回転するためのレバー３６とから
なるサインバー方式の波長駆動装置１４におい
て、スライダ３２に突起３８を設け、分光器の同
調波長λが一定波長λ_Cになつた時、すなわちス
ライダ３２の移動距離ｘがｘ＝ｘ_Cとなつた時、
突起３８がスイツチ４０を作動させ、該スイツチ
４０の作動信号が波長校正パルス信号２２として
波長計数器２０に送られ、波長計数器２０の計数
値をλ_Cに対応した一定値にセツトするようにし
たものである。この分光器波長読取装置によれ
ば、波長計数器２０の計数値が、分光器の同調波
長がλ_Cになつてスイツチ４０が作動されるたび
に、波長校正パルス信号２２によつて自動的に校
正されるため、例えばモータ駆動回路２４からの
パルスに対してパルスモータが追従して動作しな
いなど、なんらかの原因で波長計数器２０の計数
値がずれた場合においても、自動的に校正するこ
とができるという特徴を有する。

しかし、このような、送りねじ３０あるいはギ
ヤ系２８へ連結れた波長校正信号発生器による校
正では、例えば光分散素子とレバーのなす角がず
れるなど、主に分光器の光学系に起因する波長ず
れに対しては校正することができないという問題
があつた。このような原因を含めて波長校正を行
うには、例えば、既知の線スペクトルを発生する
校正光源を用いて光分散素子の正しい同調調整を
行つた上で波長計数器をセツトしなければなら
ず、これを自動的に行うには、例えば、第３図に
示すように、測定光源４２、入射スリツト４４、
反射鏡４６、光分散素子１２、反射鏡４８、及び
出射スリツト５０などよりなる分光器に、さらに
校正光源５２、と、半透鏡５４と、レンズ５６及
び副検知器５８を付設して、校正光源５２の線ス
ペクトルを副検知器５８でモニターし、該副検知
器５８の出力信号によつて波長計数器２０の表示
を別途校正しなければならず、装置の光学系が複
雑になるという問題点があつた。またこれらの装
置においては、いずれも、スリツト幅校正はなん
ら行うことができないという問題もあつた。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、スリツト幅校正が分光光度計自体で
電気的に行われ、従つて、高い測定精度を長期に
渡つて維持できる分光光度計を提供することを目
的とする。

本発明は、光源ランプと、同調波長を走査する
波長駆動手段と、スリツト幅を変更するスリツト
駆動手段とを有する分光光度計において、光源の
輝線スペクトルのピーク波長又は零次光を判定す
るピーク判定手段と、該ピーク波長又は零次光に
相当する波長駆動手段のピーク出力を記憶するメ
モリと、記憶されたピーク出力と波長走査された
出力の比が一定値になつたことを検知して動作す
る比較手段と、を備え、ピーク判定時から比較手
段動作時迄の波長駆動手段の走査量に応じて、ス
リツト駆動手段の変位によつて決まるスリツト幅
を自動校正するようにして、前記目的を達成した
ものである。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。まず、第４図を参照して、本発明の第
１実施例の概略を説明する。本実施例は、図面に
示すごとく、例えば、D₂ランプ等の波長656.1nm
の輝線スペクトルを有する測定光源６０と、スリ
ツト駆動機構６２によりスリツト幅が変更できる
ようにされた入射スリツト６４と、波長駆動機構
６６により同調波長を走査するようにされた光分
散素子６８と、出射光を検知し電気信号に変換す
る光検知器７０と、光検知器７０出力を増幅する
前置増幅器７２と、該前置増幅器７２出力のピー
ク位置を探し求めるピーク判定器７４と、該ピー
ク判定器７４がピークを判定した場合、その瞬間
の前置増幅器７２の出力を記憶するメモリ７６
と、同じくピーク判定器７４がピークを判定した
時の波長駆動機構６６の走査位置を測定光源６０
の輝線波長位置として記憶するパルスメモリ７８
と、前記メモリ７６で記憶された値の１／２の波長走査により時々刻々変化する前置増幅器７２の出力
を比較し、両者が等しくなつたことを検知して動
作するコンパレータ８０と、ピーク判定器７４が
ピークを判定した瞬間から、コンパレータ８０が
動作した瞬間までの間に進んだ波長駆動機構６６
の送りパルス数を記憶するパルスメモリ８２とを
する。

以下作用を説明する。輝線スペクトルを有する
測定光源６０から出た光は、入射スリツト６４と
光分散素子６８により単色光となり、光検知器７
０で電気信号に変換され、前置増幅器７２で増幅
される。ピーク判定器７４は、前置増幅器７２の
出力のピーク位置を探し求める。この間、光分散
素子６８は波長駆動機構６６により連続的に走査
されている。分光器がちようど輝線スペクトル波
長に合致し、ピーク判定器７４がピークを判定す
ると、そのピークに相当した波長の位置が、あら
かじめ記憶されていた波長（輝線波長）にセツト
され、以後、この記憶位置がパルスメモリ７８に
記憶され、この位置を基準にして波長が読み出さ
れる。

一方、ピーク判定器７４がピークを判定する
と、その瞬間の前置増幅器７２の出力はメモリ７
６に記憶され、かつ、前置増幅器７２の出力と、
メモリ７６で記憶された値の１／２の値とを比較するコンパレータ８０により、両者が等しくなつた時
の信号が取り出される。前記ピーク判定器７４が
ピークを判定した瞬間から、このコンパレータ８
０が動作した瞬間までの間に進んだ波長駆動機構
６６の送りパルス数が、パルスメモリ８２で記憶
される。この記憶されたパルス数は、入射スリツ
ト６４を駆動するスリツト駆動機構６２の変位に
関する関数で表わされている。従つて、パルスメ
モリ８０内に、この関数を内蔵しておくことによ
り、前記の要領で記憶されたパルス数をそのまま
スリツト幅に相当するものとすることができる。

以上の走査は分光光度計を通電するたびに、通
電直後に分光光度計が自動的に行う。従つて、波
長校正とスリツト幅校正が、測定光源の輝線スペ
クトルを用いることにより、分光光度計を使用す
るたびごとに行われるので、輸送中のわずかなず
れや、長期使用後の経時変化が無視できるものと
なる。

以下、第５図を参照して、前記第１実施例をさ
らに詳細に説明する。図において、入射スリツト
６４は、スリツト駆動機構６２のスリツト幅調整
用パルスモータ８４により駆動され、光分散素子
６８は、波長駆動機構６６の波長駆動パルスモー
タ８６で駆動される。ピーク判定器７４において
ピークが判定された瞬間に、ゲートG₁８８が開
き、パルスメモリ７８にあらかじめ入力されてい
た輝線スペクトル波長が入力され、それ以後は波
長駆動パルスモータ８６の動き（パルス数の増
減）と波長が比例するようにされる。またゲート
G₁８８が開いた瞬間の前置増幅器７２の出力が
メモリ７６に記憶され、かつ同時ににパルスメモ
リ８２のメモリ内容がクリアーされる。コンパレ
ータ８０は、メモリ７６に記憶された信号と、前
置増幅器７２の出力を比較し、前置増幅器７２の
出力がメモリ７６に記憶された信号の１／２となつた瞬間にパルスメモリ８２の入力を閉じる。すなわ
ち、パルスメモリ８２はゲートG₁８８によりク
リアーされ、コンパレータ８０の信号で閉じる
が、その間、パルスメモリ８２は波長駆動パルス
モータ８６を駆動するパルス数（パルス発振器９
０からのパルス数）を計数する。これにより、バ
ンドパルスの１／２幅に相当する波長分だけのパルスがパルスメモリ８２に記憶される。その以後は、
スリツト幅調整用パルスモータ８４の動きと、パ
ルスメモリ８２の記憶パルス数は、比例、ないし
関数関係に保たれる。

このような操作は、前記した通り、分光光度計
を通電した直後の操作開始前に自動的になされる
ことが望ましい。従つて、スイツチ９２により、
通電開始から上記校正操作の完了までの時間帯
は、操作パネル９４からの操作信号が一切受け付
けられないようにされている。

なお、前記第１実施例においては、コンパレー
タ８０が、前置増幅器７２の出力がメモリ７６に
記憶されたピーク出力の１／２になつた瞬間を探し求めるようにされているが、前置増幅器７２とピー
ク出力の比は１／２に限定されず、１／２以外の値、例
えば１／３等他の比率とすることも可能である。

また前記第１実施例においては、波長校正を輝
線スペクトルのピーク波長を基に行うようにされ
ていたが、零次光を基に行うようにすることも可
能である。

更に、前記第１実施例においては、パルスメモ
リ８２はゲートG₁８８によりクリアーされ、コ
ンパレータ８０の信号で閉じるが、この操作を繰
返し、平均化してより精度をあげることも可能で
ある。

また、波長駆動パルスモータの動きを逆転さ
せ、ピーク波長にして前記第１実施例と反対側の
１／２となる波長までのパルス数を計数し、前記第１実施例によるパルス数との和をもつて半値幅に相
当するパルス数と換算することも可能である。

更に、前記実施例においては、分光光度計を通
電した直後にスリツト幅校正波長校正が行なわれ
るようにしていたが、これらの校正を行う時は分
光光度計を通電した直後に限定されず、必要に応
じて任意に行うことが可能である。

なお前記実施例は、演算処理を各ブロツクごと
に行なつたものであるから、演算処理をコンピユ
ータを用いて行うことも可能である。第６図に、
このようなコンピユータによる演算処理が行われ
るようにされた、本発明に係る分光光度計の第２
実施例を示す。本実施例は、前置増幅器以後のピ
ーク判定器、各メモリ、コンパレータがＡ／Ｄ変
換器９６、インタフエース９８、中央演算処理装
置（以下CPUと略す）１００により置き換えら
れている点が前記第１実施例と異なる。他の点に
ついては前記第１実施例と同様であるのでは説明
は省略する。

本実施例において、前置増幅器７２の出力は
Ａ／Ｄ変換器９６でアナログ―デジタル変換さ
れ、波長駆動機構６６とスリツト駆動機構６２の
それぞれのパルスモータは、インタフエース回路
９８により制御される。第１実施例で説明した波
長校正、スリツト幅校正動作はすべてCPU１０
０にて行われる。通電後第１実施例と同様の処理
が終り、正しい波長とスリツト幅が記憶されると
分光光度計は、インタフエース９８を介して、操
作パネル９４の入力により通常の分光光度計とし
ての機能を発揮する。

なお、前記実施例においては、いずれも、輝線
スペクトルが強すぎたり、あるいは弱すぎたりし
た場合に、校正作業がうまく行われない場合があ
る。このような欠点を解消した本発明に係る分光
光度計の第３実施例を第７図に示す。本実施例
は、前記第１実施例と同様の構成において、さら
に、前置増幅器７２の出力の大きさを判別する判
定器１０２と、該判定器１０２の出力に応じて光
検知器７０又は前置増幅器７２ののゲインを調整
するゲインコントローラ１０４と、該ゲインコン
トローラ１０４が上限を越してゲインを上げた場
合に警告を出す警告表示器１０６と付設したもの
である。他の構成及び波長校正機構及びスリツト
幅校正機構の動作については前記第１実施例と同
様であるので説明は省略する。

本実施例においては、前置増幅器７２から出た
信号は、判定器１０２にも送られる。もし、前置
増幅器７２の出力信号が強すぎ、前置増幅器７２
又は光検知器７０が飽和しそうになつた場合に
は、判定器１０２はゲインコントローラ１０４に
ゲインを下げる指令を出す。逆に、出力信号が弱
すぎる場合にはゲインコントローラ１０４にゲイ
ンを上げる指令を出す。ゲインコントローラ１０
４は、その指令を受けて、前置増幅器７２又は光
検知器７０のゲインを上げ下げする。さらに、ゲ
インコントローラ１０４が指令を出すと、その瞬
間前置増幅器７２の出力が変動するため、この変
動分を無視するべく、ゲインコントローラ１０４
からピーク判定器７４へ変動無視用の信号が出さ
れる。

又、ゲインコントローラ１０４が上限を越えて
ゲインを上げた場合には、自動的にオーバーフロ
ー信号を出力し、そのオーバーフロー信号が警告
表示器１０６に送られ、操作者に対して警告を表
示する。

このような構成により、輝線スペクトルが強す
ぎたり、弱すぎたりした場合には、分光光度計と
して最適な状態となるよう分光光度計自体が自動
制御する。また、輝線スペクトルを有する測定光
源が点燈していないような場合には、警告表示器
１０６により自動的に警告が表示される。

なお、本実施例においては、各部動作がブロツ
クを用いて説明されていたが、第２実施例に示す
ごとくコンピユータを使用して処理回路を構成す
ることも可能である。

また、本実施例においては、ゲインコントロー
ラ１０４が前置増幅器７２あるいは光検知器７０
のゲインを電気的に調整するようにされていたが
スリツト駆動機構６２によりスリツト幅を制御し
て光量を調整するようにすることも可能である。

以上説明した通り、本発明は、光源ランプと、
同調波長を走査する波長駆動手段と、スリツト幅
を変更するスリツト駆動手段とを有する分光光度
計において、光源の輝線スペクトルのピーク波長
又は零次光を判定するピーク判定手段と、該ピー
ク波長又は零次光に相当する波長駆動手段の走査
位置及びピーク出力を記憶するメモリと、記憶さ
れたピーク出力と波長走査された出力の比が一定
値になつたことを検知して動作する比較手段と、
を備え、ピーク判定時からコンパレータ動作時迄
の波長駆動手段の走査量に応じて、スリツト駆動
手段の変位によつて決まるスリツト幅を自動校正
するようにしたので、分光光度計の性能を決定づ
ける、スリツト幅精度を、分光光度計自体で毎回
校正させることができ、装置の精度が大幅に向上
する。また、従来のような大げさな機械的機構を
必要としない等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の分光光度計における波長読取
装置の原理を示すブロツク線図、第２図は、同じ
く具体的構成を示す概略図、第３図は、前記従来
例において、厳密な波長校正を行う場合の構成を
示す光学系統図、第４図は、本発明に係る分光光
度計の第１実施例の概略を説明するブロツク線
図、第５図は、同じく詳細を説明するブロツク線
図、第６図は、本発明に係る分光光度計の第２実
施例の構成を示すブロツク線図、第７図は、同じ
く第３実施例の構成を示すブロツク線図である。６０…測定光源、６２…スリツト駆動機構、６
４…入射スリツト、６６…波長駆動機構、６８…
光分散素子、７０…光検知器、７２…前置増幅
器、７４…ピーク判定器、７６…メモリ、７８，
８２…パルスメモリ、８０…コンパレータ、９６
…Ａ／Ｄ変換器、９８…インタフエース回路、１
００…中央演算処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１光源ランプと、同調波長を走査する波長駆動
手段と、スリツト幅を変更するスリツト駆動手段
とを有する分光光度計において、光源のスペクト
ルのピーク波長又は零次光を判定するピーク判定
手段と、該ピーク波長又は零次光に相当する波長
駆動手段のピーク出力を記憶するメモリと、記憶
されたピーク出力と波長走査された出力の比が一
定値になつたことを検知して動作する比較手段と
を備え、ピーク判定時から比較手段動作時迄の波
長駆動手段の走査量に応じて、スリツト駆動手段
の変位によつて決まるスリツト幅を自動校正する
ようにしたことを特徴とする分光光度計。