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JPS6337885B2 - - Google Patents
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JPS6337885B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6337885B2
JPS6337885B2 JP55062103A JP6210380A JPS6337885B2 JP S6337885 B2 JPS6337885 B2 JP S6337885B2 JP 55062103 A JP55062103 A JP 55062103A JP 6210380 A JP6210380 A JP 6210380A JP S6337885 B2 JPS6337885 B2 JP S6337885B2
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JP
Japan
Prior art keywords
filter
light
array
array element
section
Prior art date
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Application number
JP55062103A
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Japanese (ja)
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JPS56157822A (en
Inventor
Hideo Iwasaki
Yasutaka Mito
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/2803Investigating the spectrum using photoelectric array detector

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は或る波長範囲のスペクトルを一度に測
定できる非走査型分光装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a non-scanning spectroscopic device that can measure spectra in a certain wavelength range at once.

ダイオードアレー素子は1/1000インチ間隔で数
百のホトダイオードが並んでいるので、例えば
200nmから600nmの範囲のスペクトル像をダイ
オードアレーの400素子の範囲に結像させると1n
mの波長分解能で分光スペクトルの測定ができる
ことになる。他方分光素子に回折格子を用いる
と、スペクトル像面上の一点には一つの波長の光
とその波長の整数分の一の波長の光(2次光、3
次光等)が来ている。例えば200nmから600nm
の範囲のスペクトルをとると500nmの位置には
2次光として250nmの光が来ている。これらの
高次光は邪魔になるのでフイルタで除く必要があ
る。単位波長差Δλに対するスペクトル像の幅ΔS
が充分大きいようにスペクトル像を形成する場合
にはスペクトル像の前面で高次光の存在範囲にフ
イルタを配置しても、スフイルタの端における光
の屈折の乱れの幅を単位波長差に対するスペクト
ルの幅ΔSより小さくできるから別に問題はない
が、ダイオードアレーを用い、その一素子を単位
波長差に対応させようとするとスペクトル像の幅
がせまくなり、アレーの前面にフイルタを置いた
場合、フイルタの端における光の屈折によるスペ
クトル像の乱れを無視することができない。従つ
て本発明はアレーを用いてスペクトル像全体の測
定を行うような場合における高次光の妨害を除去
することを目的としてなされた。
A diode array element has several hundred photodiodes lined up at 1/1000 inch intervals, so for example
When a spectral image in the range of 200nm to 600nm is focused on the range of 400 elements of a diode array, 1n
This means that the spectroscopic spectrum can be measured with a wavelength resolution of m. On the other hand, when a diffraction grating is used as a spectroscopic element, one point on the spectral image plane contains light of one wavelength and light of an integer fraction of that wavelength (secondary light, third-order light, etc.).
Tsugumitsu etc.) are coming. For example, from 200nm to 600nm
If we take the spectrum in the range of , 250 nm light comes as secondary light at the 500 nm position. These high-order lights are a nuisance and must be filtered out. Width ΔS of spectral image for unit wavelength difference Δλ
If a spectral image is formed so that it is sufficiently large, even if a filter is placed in the front of the spectral image in the range where higher-order light exists, the width of the disturbance in the refraction of light at the edge of the spectral image can be calculated as the spectral width ΔS for a unit wavelength difference. There is no problem because it can be made smaller, but if you use a diode array and try to make one element correspond to a unit wavelength difference, the width of the spectral image becomes narrower. Disturbance of the spectral image due to light refraction cannot be ignored. Therefore, the present invention was made with the object of eliminating the interference of higher-order light when measuring the entire spectral image using an array.

本発明は分光器の光器内に出入自財にフイルタ
を設け、アレーの読出し動作と連動させ、高次光
が重なつている波長範囲の読出しを行つている間
だけ上記フイルタを分光器の光路内に挿入して高
次光に相当する波長範囲の光を除くようにした非
走査型分光装置を提供するものである。以下実施
例によつて本発明を説明する。
In the present invention, a filter is installed in and out of the optical unit of a spectrometer, and is linked to the readout operation of the array, so that the filter is placed in the optical path of the spectrometer only while reading out the wavelength range where higher-order light overlaps. The object of the present invention is to provide a non-scanning spectroscopic device in which light in a wavelength range corresponding to higher-order light is removed by inserting the light into the light source. The present invention will be explained below with reference to Examples.

第1図は本発明の一実施例装置を示す。1は第
1光源の白熱電球で可視光域を受持ち、2は重水
素ランプで紫外域を受持つている。重水素ランプ
は電極中央を貫通孔が通つているので、この貫通
孔を通して後方の白熱電球1の光が分光器に送ら
れるようになつている。3は集光用凹面鏡で7は
分光器の入口スリツトであり、凹面鏡3は光源
1,2の光を入口スリツト7上に集める。6は試
料である。試料6を透過した光はスリツト7を通
して凹面回折格子8に入射せしめられ、凹面回折
格子8で分光されて、試料6の吸光スペクトルを
ダイオードアレー9上に形成する。5は回転フイ
ルタ板であつてパルスモータ4により回動せしめ
られる。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 is an incandescent light bulb serving as the first light source, which is responsible for the visible light range, and reference numeral 2 is a deuterium lamp, which is responsible for the ultraviolet light range. Since the deuterium lamp has a through hole passing through the center of the electrode, the light from the incandescent bulb 1 at the rear is sent to the spectrometer through this through hole. 3 is a concave mirror for focusing, and 7 is an entrance slit of the spectrometer. The concave mirror 3 collects the light from the light sources 1 and 2 onto the entrance slit 7. 6 is a sample. The light transmitted through the sample 6 is incident on the concave diffraction grating 8 through the slit 7 and is separated by the concave diffraction grating 8 to form the absorption spectrum of the sample 6 on the diode array 9. Reference numeral 5 denotes a rotating filter plate, which is rotated by a pulse motor 4.

ダイオードアレー9は1/1000インチのピツチで
512個のホトダイオードが並んだものであり、そ
のうちの401個の素子を用いてその範囲に波長範
囲200nm〜600nmのスペクトル像を形成するよ
うになつている。第2図はこのスペクトル像にお
ける2次光、3次光の重なり具合を示す。光源の
特性から150nm以下の波長の光は存在しない。
従つてアレーから200〜300nmのスペクトルのデ
ータを読出している間はフイルタは不要である。
300〜400nmの範囲のスペクトルデータを読出し
ている間は300〜400nmに透過域を持つバンドパ
スフイルタを用いればよい。400〜600nmの範囲
に対しては300nm以下をカツトするローパスフ
イルタを用いればよい。第3図はアレー上のスペ
クトルデータの読出し波長域と使用フイルタの特
性の関係を示し、読出し範囲300〜400nmに対す
るバンドパスフイルタとしてはコーニング7−59
が用いられ、読出し域400〜600nmのローパスフ
イルタとしては東芝化成UV−35が用いられてい
る。これらのフイルタは第1図のフイルタ板5上
に取付けられている。第4図はこのフイルタ板5
の正面図で各フイルタ11,12は夫々扇形をな
し、各々120゜の角範囲を占めている。11は読出
し範囲300〜400nm用のバンドパスフイルタ、1
2は読出し範囲400〜600nm用のローパスフイル
タである。
Diode array 9 has a pitch of 1/1000 inch.
It consists of 512 photodiodes lined up, of which 401 elements are used to form a spectral image in the wavelength range of 200 nm to 600 nm. FIG. 2 shows how the secondary and tertiary lights overlap in this spectral image. Due to the characteristics of the light source, there is no light with a wavelength of 150 nm or less.
Therefore, no filter is required while reading spectral data of 200 to 300 nm from the array.
While reading spectral data in the range of 300 to 400 nm, a bandpass filter having a transmission range of 300 to 400 nm may be used. For the range of 400 to 600 nm, a low pass filter that cuts out wavelengths of 300 nm or less may be used. Figure 3 shows the relationship between the reading wavelength range of spectral data on the array and the characteristics of the filter used.
is used, and Toshiba Kasei UV-35 is used as a low pass filter with a readout range of 400 to 600 nm. These filters are mounted on the filter plate 5 of FIG. Figure 4 shows this filter plate 5.
In the front view, each filter 11, 12 is sector-shaped and each occupies an angular area of 120°. 11 is a band pass filter for the readout range of 300 to 400 nm, 1
2 is a low pass filter for a readout range of 400 to 600 nm.

回転フイルタ板5は150m秒で一回転する。第
5図はダイオードアレーの読出しスケジユールを
示す。アレーの一走査は3回に区分して行われ、
50m秒周期で発せられるスタートパルスの立下り
により各回の読出し動作が開始され1区分目はア
レーの素子の1番から200番まで、2区分目は201
番から400番まで、3区分目は401番から512番ま
での読出しを行う。フイルタ板は150m秒で一回
転し、アレーの走査の1区分目が行われている50
m秒間はフイルタなし、2区分目の50m秒の間は
フイルタ11が入口スリツト7の前面にあり、3
区分目の50m秒の間はフイルタ12がスリツト7
の前面に位置しているようになつている。アレー
9から読出されたデータはメモリに記憶せしめら
れる。
The rotating filter plate 5 rotates once every 150 msec. FIG. 5 shows the readout schedule for the diode array. One scan of the array is divided into three times,
Each read operation is started by the falling edge of the start pulse that is emitted at a period of 50 msec.
From No. 400 to No. 400, and in the third section, No. 401 to No. 512 are read. The filter plate rotates once every 150 msec, and the first segment of the array scan is being performed.50
For m seconds, there is no filter, and for the second segment of 50 m seconds, the filter 11 is in front of the inlet slit 7.
Filter 12 is in slit 7 for 50 msec of segment.
It appears to be located in front of the Data read from array 9 is stored in memory.

本発明はアレー素子上に形成されたスペクトル
を測定する当り、アレー素子の全出力を一続きの
読出し動作によつて読出すのでなく、アレー素子
を単位素子の配列方向に複数の部分に分け、読出
し動作も一区分毎に分けて行うようにしたことを
第1の特徴とし、このようにすることにより、一
区分の読出しを行つている間はその区分において
測定しようとする回折次数以外の次数の回折光を
遮断する一様特性のフイルタ(場所により特性が
異らない)をアレー素子前面に配置し、読出し区
分の切換えと同期してフイルタを交換することを
可能としたものである。従つてスペクトル測定光
路上の光の進行方向におけるフイルタの位置は入
口スリツト付近に限定されない。一区分の読出し
を行つている間は一種類のフイルタが測定光路の
断面全体を占有していることが必要なのである。
つまり、読出しを行つている区分に複数種のフイ
ルタの透過光が投射されるようなことがないよう
にするのである。このようにすることによつて下
記のような効果が得られる。またフイルタの交換
は上述実施例では円板上に配列したフイルタを円
板の連続回転により行うものであるが、アレー素
子の区分読出しと連動して節動的にフイルタを交
換するふうにしてもよいことは云うまでもない。
When measuring the spectrum formed on an array element, the present invention does not read out the entire output of the array element by a continuous readout operation, but divides the array element into a plurality of parts in the direction in which unit elements are arranged. The first feature is that the readout operation is performed separately for each section, and by doing this, while reading out one section, orders other than the diffraction order to be measured in that section can be detected. A filter with uniform characteristics (characteristics do not vary depending on location) that blocks diffracted light is placed in front of the array element, making it possible to replace the filter in synchronization with the switching of readout sections. Therefore, the position of the filter in the light traveling direction on the spectrum measurement optical path is not limited to the vicinity of the entrance slit. It is necessary that one type of filter occupies the entire cross-section of the measuring beam path during the readout of a section.
In other words, this prevents the transmitted light from a plurality of types of filters from being projected onto the section being read. By doing so, the following effects can be obtained. Furthermore, in the above-described embodiment, the filters are replaced by continuously rotating the filters arranged on a disk, but the filters may also be replaced dynamically in conjunction with the segmented reading of the array elements. Needless to say, it's a good thing.

第6図に示すようにスペクトル像Sの前面にフ
イルタFを置くと、フイルタFの端縁eにおいて
光の反射・屈折によりdの幅においてスペクトル
像が乱れ、dの幅はフイルタの厚さにより0.1×
数mmの程度になる。ダイオードアレーは前述した
ように1素子1/1000インチ=25μ位の幅で、この
幅を波長差1nmに対応させると、乱れ幅dを0.25
mmとしても10nm程度の範囲でスペクトルの乱れ
が生じ、ダイオードアレーの折角の分解能が生か
されないことになる。本発明によれば分光器の光
路全体を横切つてフイルタを挿入するようにして
いるのでフイルタの端の影響がなくなり、ダイオ
ードアレーを用いて高分解能のスペクトル測定が
できることになる。
As shown in Fig. 6, when a filter F is placed in front of a spectral image S, the spectral image is disturbed at a width d due to reflection and refraction of light at the edge e of the filter F, and the width d depends on the thickness of the filter. 0.1×
It will be about a few mm. As mentioned above, the diode array has a width of about 1/1000 inch = 25μ per element, and if this width corresponds to a wavelength difference of 1 nm, the disturbance width d is 0.25.
Spectrum disturbance occurs within a range of about 10 nm even if the distance is mm, and the high resolution of the diode array cannot be utilized. According to the present invention, since the filter is inserted across the entire optical path of the spectrometer, the influence of the edges of the filter is eliminated, and high-resolution spectrum measurement can be performed using a diode array.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例装置の平面図、第2
図は分光スペクトルにおける2次、3次光の重な
り具合を示すグラフ、第3図は分光スペクトルと
使用フイルタの特性との関係を示すグラフ、第4
図は回転フイルタ板の正面図、第5図は第1図の
装置の動作のタイムチヤート、第6図はスペクト
ル像の前面にフイルタを配置する場合の端縁効果
を示す拡大図である。 1,2……光源、6……試料、7……入口スリ
ツト、5……回転フイルタ板、8……凹面回折格
子、9……ダイオードアレー。
FIG. 1 is a plan view of an apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a graph showing the degree of overlap of secondary and tertiary light in the spectroscopic spectrum. Figure 3 is a graph showing the relationship between the spectroscopic spectrum and the characteristics of the filter used.
The figure is a front view of the rotating filter plate, FIG. 5 is a time chart of the operation of the apparatus of FIG. 1, and FIG. 6 is an enlarged view showing the edge effect when the filter is placed in front of the spectral image. 1, 2... Light source, 6... Sample, 7... Inlet slit, 5... Rotating filter plate, 8... Concave diffraction grating, 9... Diode array.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ダイオードアレー等の単位微小素子を一定間
隔で並べ、各単位素子の出力を順次読出す型の受
光素子上に回折格子による分光スペクトル像を形
成する構成の装置において、上記アレー素子を単
位素子の配列方向に複数の部分に区分し、同アレ
ー素子の各単位素子の出力の読出しを上記区分毎
に分割して行うと共に、一区分の読出しを行つて
いる間はその区分において測定しようとする回折
次数以外の次数の回折光波長を遮断する場所的に
均一特性のフイルタの透過光のみが上記アレー素
子上に投射されるように、複数種のフイルタを交
換可能に上記スペクトル測定光路上に配置し、上
記アレー素子出力の区分読出しと連動して上記フ
イルタを交換するようにしたことを特徴とする分
光スペクトル測定装置。
1. In a device configured to form a spectral image using a diffraction grating on a light-receiving element in which unit minute elements such as diode arrays are arranged at regular intervals and the output of each unit element is sequentially read out, the array element is The array element is divided into a plurality of sections in the array direction, and the output of each unit element of the same array element is read out separately for each section, and while reading out one section, the diffraction to be measured in that section is A plurality of types of filters are replaceably arranged on the spectrum measurement optical path so that only the transmitted light of a filter having uniform characteristics in a location that blocks diffracted light wavelengths of orders other than the order is projected onto the array element. . A spectroscopic measuring device, characterized in that the filter is replaced in conjunction with the divisional readout of the array element output.
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