JP5200487B2

JP5200487B2 - 原子吸光分光光度計

Info

Publication number: JP5200487B2
Application number: JP2007275063A
Authority: JP
Inventors: 克己原田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: JP2009103562A

Description

本発明は原子吸光分光光度計に係り、特に原子吸光分光光度計の光軸の調整技術に関する。

原子吸光分光光度計においては、光源と光源に最も近い集光素子（以下において、光源に最も近い集光素子を「第１集光素子」と言う。）で初期光軸が決定している。第１集光素子は、レンズ及びミラー等で構成される。原子吸光分光光度計の初期光軸は、光源と第１集光素子により形成されるが、これらを精密に定義するための方法は煩雑であるため、工場に於ける出荷時の光学系の調整等においては、独自に開発した専用の光軸調整冶具を使用していた（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、専用の光軸調整冶具を有しないユーザが光源交換時等において、これらの光学素子を調整するのは困難である。

したがって、従来の原子吸光分光光度計においては、精度良く光軸を調整するのには限度があり、その結果、光学系の配置において精度のばらつきが生じる問題がある。
特公平０８−０２７２３２号公報

本発明の目的は、専用の光軸調整冶具を用いなくても光軸調整が簡単且つ正確にできる原子吸光分光光度計を提供することである。

本発明の様態は、（イ）光源と、（ロ）この光源がこの光源に最も近い集光素子を見込む立体角を定義する大きさの第１の開口を設けた第１開口装置と、（ハ）光源から集光素子に至る光軸調整時に、第１開口装置と集光素子との間に設けられ、光源から放射され第１の開口を通過した光束の一部を制限する大きさの第２の開口が設けられ、原子吸光分析時には第２の開口が光束を制限しない位置に移動する第２開口装置とを備える原子吸光分光光度計であることを要旨とする。

本発明によれば、専用の光軸調整冶具を用いなくても光軸調整が簡単且つ正確にできる原子吸光分光光度計を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計は、図２〜図４に示すように、光源１と、この光源１がこの光源１に最も近い第１集光素子１１を見込む立体角を定義する大きさの第１の開口２を設けた第１開口装置３と、光源１から第１集光素子１１に至る光軸調整時に、第１開口装置３と第１集光素子１１との間に設けられ、光源１から放射され第１の開口２を通過した光束の一部を制限する大きさの第２の開口４が設けられ、原子吸光分析時には第２の開口４が光束を制限しない位置に移動する第２開口装置５とを備える。「第１集光素子１１を見込む立体角を定義する大きさの第１の開口２」とは、第１の開口２の面積は、第１集光素子１１の全体を見込む立体角が第１開口装置３を切り取る面積に等しいという意味に等価である。第１開口装置３の第１の開口２は、光軸調整時及び原子吸光分析時（測定時）のどちらにも使用される。一方、第２開口装置５の第２の開口４は、光軸調整時のみに使用され、原子吸光分析時（測定時）には、第２の開口４は光軸から移動し、光源１から放射された光束を制限しないような配置位置に配置される。

本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計は、図１に示すように、更に、第２集光素子１２，原子化部６、分光部７、検出部８、測定部９、制御部１０、操作部１３、表示部１４等を備える。光源１は、測定元素固有の波長（共鳴吸収線）を有する測定光を放射する。光源１には、例えば、中空陰極ランプ、重水素ランプ及びそれらの組み合わせたもの、あるいは、ネオンやアルゴンのような希ガスが１ｍｍＨｇ程度封入されたホロカソードランプ等が使用可能である。原子吸光分析時（測定時）において、第１集光素子１１で反射された光は、更に第２集光素子１２で反射され、原子化部６に導入される。原子化部６は、霧状にした試料溶液を燃焼ガス及び助燃ガスと混合し燃焼させ、原子化する。分光部７は、第２集光素子１２で反射され、高温で原子化した試料蒸気を通過した光束を分光し、輝線スペクトルを得る。検出部８は、分光部７で得られた輝線スペクトルを検出し、電気信号として出力する。測定部９は、検出部８が出力した電気信号から試料に照射した特定波長における光の吸収強度を測定し、試料溶液中の測定対象の元素濃度を決定する。制御部１０は、光源１の出力や原子化部６の処理を制御する。操作部１３は、制御部１０に送信する、制御すべき情報を入力する。表示部１４は、操作部１３で入力された制御情報及び測定部９によって得られた、試料中に含まれる元素濃度等の測定結果を表示する。

図２及び図３に示すように、第１開口装置３は、光軸調整時において、光源１から放射された光束の光軸を決定するため、第１の開口２を設けている。第１開口装置３は、例えば、光源１と第１集光素子１１との距離の１／５〜１／２程度、好ましい一例としては１／３程度の距離で光源１から離間して配置される。第１開口装置３には、光軸調整用に新たに部品を追加する必要をなくすため、原子吸光分光光度計の本来の機能（即ち、光軸調整とは別の機能）を実現するために原子吸光分光光度計の基本要素として設置されている部品を兼用する。このような原子吸光分光光度計の基本要素としては、例えば、熱遮蔽板及び仕切り板があり、これらの熱遮蔽板や仕切り板に、第１の開口２を設けることで、第１開口装置３として使用可能である。従来の原子吸光分光光度計の熱遮蔽板にも、光源１からの光束を通過させる開口が開いているものがあるが、本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計の第１の開口２は、従来の原子吸光分光光度計の熱遮蔽板に設けられた開口よりも、例えば、約１／３程度の大きさの小さな大きさである。このような従来よりも小さな第１の開口２を規定することにより、第１の開口２は、光源１から第１集光素子１１を見込む立体角を定義している。

第２開口装置５は、光軸調整時において、第１開口装置３の第１の開口２を通過した光束を調整するため、第２の開口４を設けている。第２開口装置５は、例えば、光源１と第１集光素子１１との距離の１／５〜１／２程度、好ましい一例としては１／３程度の距離で第１集光素子１１から離間して配置される。第２開口装置５には、第２開口装置５と同様、光軸調整用に新たに部品を追加する必要をなくすため、他の機能（原子吸光分光光度計の本来の機能）を実現するために原子吸光分光光度計の基本要素として設置されている部品を兼用する。このような原子吸光分光光度計の基本要素としては、例えば、回転等により場所の切替機能を有する減光素子がある。光軸調整時においては、この減光素子上の、原子吸光分光測定時に用いられる箇所ではない位置に、第１開口装置３の第１の開口２を通過した光束の一部を制限する第２の開口４を設けることで、第２開口装置５として使用可能である。これにより、光軸調整時には、回転移動により減光素子のメクラ板部分に光軸を決定するための第２の開口４を光軸上に挿入し、試料の原子吸光分析時（測定時）には第２開口装置５として用いた減光素子を回転して減光素子本来の機能を使用できる。

図２及び図３に示すように、第１開口装置３に設けられた第１の開口２は、光源１から放射した光束が、第１集光素子１１の全体を見込むような最小の立体角を定義する大きさにする。原子吸光分析時（測定時）には第２開口装置５の第２の開口４は除去されるのであるが、原子吸光分析時（測定時）に光源１から放射された光束が検出部８に到達する前に、第１の開口によって、第１集光素子１１に到達する光束の光量に損失を与えないようにするためである。

第２開口装置５が設ける第２の開口４の大きさは、光源１から放射され、第１の開口２を通過した光束の一部が、光軸調整時において制限される程度の大きさにするが、原子吸光分析時（測定時）には第２開口装置５の第２の開口４は光軸から除去される。上述したように、第２開口装置５として、減光素子を用いた場合、第２の開口４は、減光素子の原子吸光分析時（測定時）に用いられる部位ではない箇所に設けられる。減光素子は、図５及び図６に示すように、透過率が連続的及び段階的に変化する切替機構を有するが、第２開口装置５として用いる場合は、減光素子の原子吸光分析時（測定時）に用いられる部位ではない箇所に第２の開口４設けられる。

即ち、図２及び図３に示すように、光源１から放射される光束の光軸調整及び光軸確認の際には、光軸を定義するための第２の開口４を、第１の開口２を通過した光束で形成される光軸上に挿入することで、光軸を調整する。一方、原子吸光分析時（測定時）には、本来の減光素子としての役割を果たすため、第２開口装置５として用いた減光素子の回転によって、第１の開口２を通過する測定光の光量を変化させ、減光率を変更できる。通常は、光量の調整機構を設けた光源１を調整することによって、減光率を変更するが、減光素子によっても、更に減光率を調整できる。

図２及び図３に示すように、第１の開口２及び第２の開口４によって、光源１が放射する光束によって形成される初期光軸を一意に決定することにより、エネルギー効率が高く、安定した原子吸光分光を可能にする光軸調整を実現する。また、光軸調整用に別途大規模な治具を取り付ける必要がないため、客先などの原子吸光分光光度計の据付現場において、原子吸光分光光度計の光軸の調整及び確認を迅速、容易に行うことができる。

図４は、図２及び図３の模式図に示した第１開口装置３と第２開口装置５とが、実際の原子吸光分光光度計として用いられる際の一態様を例示する概略図である。図４が示す例では、第１の開口２が設けられた第１開口装置３としてコの字型の熱遮蔽板が採用され、光源１を囲むように設置される。試料の原子吸光分析時（測定時）において、光源１が測定光を放射する際、同時に発生する熱を周囲の機器から遮断し、熱の影響によって生じる機器の測定誤差及び誤作動等を未然に防止する。また、第２の開口４が設けられた第２開口装置５として、光源１が放射する測定光の光路内に設けられた減光素子が採用される。第２開口装置（減光素子）５は、試料の原子吸光分析時（測定時）には、光源１から発せられた原子吸光測定用光束を所定の割合で減光し、その透過率を調節する。

第２開口装置（減光素子）５は、試料の原子吸光分析時（測定時）において、測定光の減光の程度を光学的に調整する。このため、第２開口装置（減光素子）５は、図５に示す光学フィルタ２３及び図には示してないが、光学フィルタ２３を円周方向に移動させるステッピングモータで構成される。光学フィルタ２３は、ガラス等の円形基材に混入する金属等の濃度の円周方向の変化により、透過率が円周方向に連続的に変化する。そして、第２開口装置５の減光素子として用いない空きスペースに第２の開口４が設けられている。

また、第２開口装置（減光素子）５は、光学フィルタ２３の代わりに、ガラス等による長方形の基材に混入する金属等の濃度の長手方向の変化により、透過率が長手方向を直線的、連続的に変化する光学フィルタと、この光学フィルタをラックとピニオンを介して直線方向に移動させるステッピングモータで構成されても良い。

また、光学フィルタ２３は、図６に示すように、円形の薄板に細かな開口を多数設け、円周方向にこの開口の径や単位面積当たりの孔数を変化させたことで、透過率が円周方向に連続的に変化する第２開口装置（減光素子）５が実現できる。図６においても、第２開口装置５の減光素子として用いない空きスペースに第２の開口４が設けられている。

以上のように、本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計によれば、光源１と第１集光素子１１によって形成される初期光軸を一意に決定することで、エネルギー効率が高くばらつきの少ない原子吸光分光を可能にする光軸調整が可能となる。また、熱遮蔽板を第１開口装置３として、減光素子を第２開口装置５として用いているので、別途冶具を取り付ける必要がないため、容易に光軸の確認や調整が可能となり、原子吸光分光光度計の装置間の性能のバラツキも押さえることが可能になる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の実施の形態においては、開口を設けた開口装置を、光源１及び第１集光素子１１の間に２つ配置した。しかし、更に詳細な光束の調整行うために、２つ以上の開口装置を配置しても良い。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計のブロック図である。本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計において、光源１及び第１集光素子１１が形成する光軸と第１開口装置及び第２開口装置との配置を示す模式図である。本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計において、光源１及び第１集光素子１１が形成する光軸と第１開口装置及び第２開口装置との配置、光束と開口との関係を示す模式図である。図２及び図３に示した第１開口装置と第２開口装置とを、実際の原子吸光分光光度計として用いられる際の一態様を例示する鳥瞰図である。本発明の実施の形態に係る第２開口装置として採用可能な減光素子（光学フィルタ）の模式図である。本発明の実施の形態に係る第２開口装置として採用可能な他の減光素子の一例を示す模式図である。

符号の説明

１…光源
２…第１の開口
３…第１開口装置
４…第２の開口
５…第２開口装置
６…原子化部
７…分光部
８…検出部
９…測定部
１０…制御部
１１…第１集光素子
１２…第２集光素子
１３…操作部
１４…表示部
２１…熱遮蔽板
２２…減光素子
２３…光学フィルタ
２４…減光素子

Claims

光源と、
光路の屈折を伴わないで、前記光源が前記光源に最も近い集光素子の外周を、直接見込む立体角を定義する大きさの第１の開口を設けた第１開口装置と、
前記第１開口装置と前記集光素子との間に設けられ、透過率が変化する光学フィルタを有し、第２の開口が前記光学フィルタに配置されていることにより、前記光源から前記集光素子に至る光軸調整時に、前記第２の開口が前記光源から放射され前記第１の開口を通過した光束の一部を制限し、原子吸光分析時には前記第２の開口が前記光束を制限しない位置に移動する第２開口装置
とを備えることを特徴とする原子吸光分光光度計。
前記第１開口装置は、前記光源が発生する熱を周囲の機器から遮断する熱遮蔽板であることを特徴とする請求項１に記載の原子吸光分光光度計。
前記光学フィルタは、前記透過率が円周方向に変化し、前記第２の開口は、前記光学フィルタの前記円周方向の空きスペースの一部に配置され、光軸調整時には前記光軸上に前記第２の開口が位置し、原子吸光分析時には、前記第２の開口が前記光軸から除外されるように前記円周方向に回転移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の原子吸光分光光度計。