試料測定装置及び試料測定方法
【課題】簡素かつ小型で運搬に適するとともに、計測後の濃度算出処理も簡易な精度のよい試料測定装置を安価に提供すること。
【解決手段】試料測定装置１０は、紫外光を発生する低圧水銀ランプ２１と、試料を収容した状態で低圧水銀ランプ２１からの光束を通過させる紫外線透過セル３０と、紫外線透過セル３０を通過した光束を検出する計測用フォトダイオード５１と、計測用フォトダイオード５１の検出出力に対応する測定結果を数値化した値を表示する出力表示装置７０と、電源装置２２、６２、７２とを備える。これにより、紫外線透過セル３０中の試料が紫外域に吸光性等を有する場合、試料濃度すなわち試料中の対象物濃度を紫外光透過率に関連させて簡単に決定することができる。
【解決手段】試料測定装置１０は、紫外光を発生する低圧水銀ランプ２１と、試料を収容した状態で低圧水銀ランプ２１からの光束を通過させる紫外線透過セル３０と、紫外線透過セル３０を通過した光束を検出する計測用フォトダイオード５１と、計測用フォトダイオード５１の検出出力に対応する測定結果を数値化した値を表示する出力表示装置７０と、電源装置２２、６２、７２とを備える。これにより、紫外線透過セル３０中の試料が紫外域に吸光性等を有する場合、試料濃度すなわち試料中の対象物濃度を紫外光透過率に関連させて簡単に決定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材用防カビ剤等の薬剤の成分濃度を光学的に計測するための試料測定装置、及び試料測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薬液の濃度を測定するために使用される透過光測定用光学装置として、ハロゲンランプからの光束を単一のフローセルに入射させ透過させるとともに、透過後の紫外光をバンドパスフィルタを介して紫外用の検出器に入射させ、透過後の赤外光をバンドパスフィルタを介して赤外用の検出器に入射させるものが存在する（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１２７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記透過光測定用光学装置では、２種類の光線を利用して薬液の濃度を測定するので、装置が全体的に大型化しやすく計測後の濃度算出処理も複雑なものになりやすい。また、２種類の光線を利用したとしても、各光線用にバンドパスフィルタを２枚使用すると装置が高価になる。
【０００４】
そこで、本発明は、簡素かつ小型で運搬に適するとともに、計測後の濃度算出処理も簡易な精度のよい試料測定装置を安価に提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、上記の試料測定装置を用いた試料測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る試料測定装置は、（ａ）紫外光を発生する紫外光ランプと、（ｂ）試料を収容した状態で紫外光ランプからの光束を通過させる紫外線透過セルと、（ｃ）紫外線透過セルを通過した光束を検出する計測用半導体光検出素子と、（ｄ）計測用半導体光検出素子の検出出力に対応する測定結果を数値化した値を表示する出力表示装置と、（ｅ）紫外光ランプと、計測用半導体光検出素子と、出力表示装置とを動作させるための電源とを備える。ここで、「数値化した値を表示すること」には、数値をデジタル的又はアナログ的に表示することを意味し、図形サイズを増減させるといった表示を含む。
【０００７】
上記試料測定装置では、計測用半導体光検出素子が紫外線透過セルを通過した光束を検出し、出力表示装置が、計測用半導体光検出素子の検出出力を数値化した値を表示するので、紫外線透過セル中の試料が紫外域に吸光性等を有する場合、試料濃度すなわち試料中の対象物濃度を紫外光透過率に関連させて簡単に決定することができる。
【０００８】
本発明の具体的な態様では、上記試料測定装置において、紫外光ランプと計測用半導体光検出素子との間の計測用光路上であって、紫外線透過セルの後段及び／又前段に配置され、紫外域に透過帯を有するバンドパスフィルタをさらに備える。この場合、紫外線透過セル中の試料が吸光性を有する波長に絞って紫外光透過率を計測することができ、試料濃度の計測精度を高めることができる。
【０００９】
本発明の別の態様では、紫外光ランプは、低圧水銀ランプであり、出力表示装置は、低圧水銀ランプの発光特性とバンドパスフィルタの透過特性とを参酌して決定した増幅特性を有する増幅回路と、当該増幅回路の出力電圧又は出力電流を計測する電気計測器とを有する。この場合、低圧水銀ランプは携帯用に小型化することができ、増幅回路や電気計測器はその動作状態の設定によって高精度で再現性ある濃度計測を可能にする。
【００１０】
本発明のさらに別の態様では、紫外光ランプと、紫外線透過セルと、計測用半導体光検出素子とを相互に固定して収納するとともに、出力表示装置の表示器部分を外壁に設けた携帯型の遮光ケースをさらに備える。この場合、試料測定装置を携帯型のユニットとして簡易に目的地に運搬することができ、屋外等の様々な場所に存在する試料中の対象物濃度を迅速に測定することができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、計測用の波長とは異なる所定の紫外領域波長で発光する紫外線発光ダイオードと、紫外線発光ダイオードから射出され紫外線透過セルを通過した光束を検出する補正用半導体光検出素子とをさらに備え、出力表示装置は、補正用半導体光検出素子の検出出力と計測用半導体光検出素子の検出出力とに基づいて得た結果を測定結果として数値化した値を表示する。この場合、出力表示装置が、各半導体光検出素子の検出出力だけでなく、例えば制御装置での演算によって補正された計測用半導体光検出素子の検出出力を数値化した値を表示することができるので、紫外線透過セル中の試料が不純物質の影響等で紫外域の測定波長と異なる位置に吸光性等を有する場合であっても、精度のよい試料濃度を簡単に決定することができる。また、試料に応じた補正が可能になるので、より精度のよい試料濃度を決定することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、計測用光路、及び紫外線発光ダイオードと補正用半導体光検出素子との間の補正用光路は、紫外線透過セルを通過する光路であって、紫外光ランプと紫外線透過セルとの間、及び紫外線発光ダイオードと紫外線透過セルとの間の遮光位置に配置可能な遮光板をさらに備え、計測用光路及び補正用光路の切り替えは、遮光板の配置によって行われる。この場合、計測に用いない光路を遮光することによって、迷光を防止することができ、各光路に入射する光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、計測用光路、及び紫外線発光ダイオードと補正用半導体光検出素子との間の補正用光路は、紫外線透過セルを通過する光路であって、計測用光路及び補正用光路の切り替えを行う光路切替装置をさらに備える。この場合、光路切替装置を利用して紫外線透過セルに入射させる光束に応じて光路を切り替え、計測用光路及び補正用光路のそれぞれの光路について計測を行うことにより、各光路に入射する光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、計測用半導体光検出素子は、補正用半導体光検出素子として用いられ、計測用光路上及び補正用光路上においてそれぞれ紫外光ランプからの透過光量及び紫外線発光ダイオードからの透過光量を測定する。この場合、計測用半導体光検出素子を補正用半導体光検出素子と兼用することにより、１つの半導体光検出素子の検出出力を利用して試料の紫外線透過率の補正された測定値を得ることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様では、計測用光路及び補正用光路に入射する光束は互いに独立し、紫外光ランプの透過光量は計測用光路上で測定され、紫外線発光ダイオードの透過光量は補正用光路上で測定される。この場合、例えば遮光された各光路上で独立して透過光量の測定を行うことにより、各光路に入射する光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様では、計測用光路及び補正用光路のいずれか一方に光束を入射させるタイミングに応じて、計測用半導体光検出素子及び補正用半導体光検出素子のいずれか一方に光束を検出させるタイミングを制御する制御装置をさらに備える。この場合、各光路に光束を入射させるタイミングに応じて光束を検出することにより、効率よく光束を検出することができ、補正の演算等を含む計測の自動化が可能になる。
【００１７】
本発明のさらに別の態様では、制御装置は、紫外線発光ダイオードに対する補正用半導体光検出素子の検出出力により、紫外光ランプに対する計測用半導体光検出素子の検出出力のベースラインに相当する値を測定する。この場合、補正用半導体光検出素子の検出出力により、紫外線吸光性の異なる試料に応じた計測用半導体光検出素子の検出出力のベースラインの変化を補正することができる。ここで、試料の媒質、不純物等は、測定する試料によって多少異なるため、試料ごとに紫外線吸光性が多少異なるものとなり、通常バックグラウンドの変化として現われる。
【００１８】
本発明のさらに別の態様では、制御装置は、紫外光ランプに対する計測用半導体光検出素子の検出出力からベースラインを差し引く換算処理を行い、出力表示装置に計算結果を表示させる。この場合、計測用半導体光検出素子の検出出力を自動的に補正することにより、試料濃度を精度よく、簡単に決定することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の態様では、紫外線透過セルは、木材用防カビ剤溶液、洗濯用洗剤溶液、及びガソリンのいずれかの試料を収納し、出力表示装置は、紫外線透過セル中の試料の濃度を反映した数値を示す。この場合、希釈液中の木材用防カビ剤の濃度、洗濯液中の洗濯用洗剤の濃度、又はガソリン中の不純物濃度を簡易かつ正確に決定することができる。
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明に係る試料測定方法は、（ａ）紫外線透過セルに収容された試料の濃度を測定する試料測定方法であって、（ｂ）紫外光ランプからの光束を、紫外光ランプと計測用半導体光検出素子との間の計測用光路上にある紫外線透過セルに通過させ、紫外線透過セルを通過した光束を検出する主計測工程と、（ｃ）主計測用光路を、紫外線発光ダイオードと補正用半導体光検出素子との間の補正用光路に切り替え、計測用の波長と異なる波長で発生する紫外線発光ダイオードからの光束を、補正用光路上にある紫外線透過セルに通過させ、紫外線透過セルを通過した光束を検出する比較計測工程と、（ｄ）主計測工程における測定結果を比較計測工程における測定結果によって補正し、数値化した値を表示する出力処理工程とを行う。
【００２１】
上記試料測定方法では、計測用半導体光検出素子及び補正用半導体光検出素子によって、各光路中の紫外線透過セルを通過した光源の異なる光束を検出し、主計測工程における測定結果を比較計測工程における測定結果により補正し、数値化した値を表示するので、紫外線透過セル中の試料が紫外の特定波長域に吸光性等を有する場合、試料濃度すなわち試料中の対象物濃度を紫外光透過率に関連させて精度よく簡単に決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る試料測定装置の構造を概念的に説明するブロック図である。
【００２３】
この試料測定装置１０は、試料である薬液ＣＳ中の対象成分の濃度を測定するためのものであり、紫外光を含む照明光を発生する紫外光光源２０と、紫外線透過セルとして薬液を収容する紫外線透過セル３０と、紫外線透過セル３０の透過光のうち特定波長成分のみを通過させるバンドパスフィルタ４０と、バンドパスフィルタ４０を通過した光束を検出する光検出装置５０と、光検出装置５０の電流出力等を適宜増幅する増幅装置６０と、増幅装置６０の出力を視覚的に表示する出力表示装置７０とを備える。ここで、試料測定装置１０には、紫外光光源２０と、光検出装置５０と、増幅装置６０と、出力表示装置７０とを駆動させる電池等の電源すなわち電源装置が内蔵されている。
【００２４】
紫外光光源２０は、例えば紫外光ランプである小型の低圧水銀ランプ２１で構成され、低圧水銀ランプ２１は、オン・オフ可能な電源装置２２に駆動されて必要な輝度で点灯される。紫外光光源２０は、例えば１５０〜４５０ｎｍの範囲で可視光や紫外光を発生するが、本実施形態では、２００〜３５０ｎｍの紫外光が濃度計測に利用される。なお、紫外光は、薬液ＣＳ中の対象成分に吸収される場合が多く、対象成分が低濃度であっても定量が可能であり、比較的高精度の濃度測定を可能にする。
【００２５】
紫外線透過セル３０は、例えば石英ガラスで形成された四角柱の筒状の容器であり、紫外光光源２０と光検出装置５０との間の計測用光路ＰＡ１上に配置されている。紫外線透過セル３０は、紫外光全体に対して良好な透過性を有する。紫外線透過セル３０内の空間の計測用光路ＰＡ１方向に関する厚みは、薬液ＣＳすなわち計測対象の種類や濃度等によって適宜変更することができるが、例えば具体的な実施例では、５〜３０ｍｍ程度、さらに具体的には、１４ｍｍとした。
【００２６】
バンドパスフィルタ４０は、目標とする紫外光のみを透過させる誘電体多層膜からなり、紫外線透過セル３０と光検出装置５０との間の計測用光路ＰＡ１上に配置されている。バンドパスフィルタ４０の透過波長は、計測対象の種類や濃度等によって適宜変更することができるが、例えば木材用防カビ剤処理液の濃度を計測する場合、２６９ｎｍのピークをターゲットとした。バンドパスフィルタ４０は、紫外線透過セル３０に収容する薬液ＣＳの種類に応じて透過特性の異なるものに変更することができる。
【００２７】
光検出装置５０は、例えばＧａＡｌＰ系の半導体素子で構成され、バンドパスフィルタ４０を通過した計測用光路ＰＡ１上に配置される計測用フォトダイオード５１であり、紫外域において高い感度を有し、入射紫外光量が多いほど出力電流が増加する。なお、計測用フォトダイオード５１の感度は、例えば波長１５０〜４００ｎｍの範囲に亘っている。
【００２８】
増幅装置６０は、オペアンプ等の回路素子によって構成され増幅回路本体６１と、増幅回路本体６１を駆動する電源装置６２とを備える。増幅回路本体６１は、光検出装置５０の検出出力を適当なゲインで増幅し、計測用フォトダイオード５１に入射する検出光の強度値に応じて増加する出力電圧を発生する。
【００２９】
出力表示装置７０は、電圧計回路やＬＣＤ等の表示器からなる電気計測器本体７１と、電気計測器本体７１を駆動する電源装置７２とを備える。出力表示装置７０は、増幅回路本体６１からの増幅出力の電圧値をユーザが視覚的に認識できる数値等として表示器（後述）上に表示する。
【００３０】
図２は、図１に示す試料測定装置１０の外観図であり、図３（Ａ）は、図２に示す試料測定装置１０の側面図であり、図３（Ｂ）は、試料測定装置１０の平面図である。
【００３１】
図２に示すように、試料測定装置１０は、遮光性の材料で形成され箱状の外観を有する外装ケース１１中に収納されている。外装ケース１１の寸法は、例えば約１０ｃｍ×１０ｃｍ×３０ｃｍである。外装ケース１１の周囲外壁のうち一側面には、図１の出力表示装置７０の表示器部分であるディスプレイ７３が固定されており、ユーザが測定結果を確認できるようになっている。ディスプレイ７３の隣には、主電源スイッチであるスナップスイッチ８１が取り付けられており、ユーザが試料測定装置１０の動作を開始したり停止したりすることができるようになっている。なお、外装ケース１１は、携帯型の遮光ケースであり、外光（紫外線）が入射しない内部空間中に、紫外線透過セル３０、バンドパスフィルタ４０、光検出装置５０、増幅装置６０等を収納している。ここで、紫外線透過セル３０は、不図示のホルダに交換可能に固定されており、着脱可能な上蓋１１ｆを分離することにより、紫外線透過セル３０の交換が可能になっている。
【００３２】
図３（Ａ） 及び図３（Ｂ）に示すように、外装ケース１１中には、中央を仕切るように延びる支持板１２が固定されており、支持板１２上には、発光管２１ａを内蔵する低圧水銀ランプ２１が固定されている。この低圧水銀ランプ２１には、支持板１２の裏面に固定された電池ＢＡ１からの電力が供給される。支持板１２上には、紫外線透過セル３０用のホルダ８３も固定されている。また、支持板１２上には、ホルダ８３を挟んで反対側に、台座を介してフォトダイオード５１が固定されている。計測用フォトダイオード５１の入射面側には、バンドパスフィルタ４０が貼り付けられている。さらに、支持板１２上には、増幅装置６０の増幅回路本体６１に相当する増幅回路基板８５が固定されている。この増幅回路基板８５には、支持板１２の裏面に固定された電池ＢＡ２からの電力が供給される。
【００３３】
図４は、図１等に示す試料測定装置１０の回路構成を説明する図である。低圧水銀ランプ２１の電源をオン・オフするためのスイッチ・リード線と、電気計測器本体７１に電力を供給するための電池ＢＡ２と、増幅回路基板８５に電力を供給するための電池ＢＡ２と、増幅回路基板８５の出力信号端子とは、第１のコネクタＣＯ１に接続されている。また、スナップスイッチ８１の各端子と、電気計測器本体７１の入力端子や電源端子とは、第２のコネクタＣＯ２に接続されている。第１のコネクタＣＯ１と第２のコネクタＣＯ２との間は、ケーブルＣＡが介在しており、両コネクタＣＯ１、ＣＯ２の対応する番号同士が電気的に接続される。これにより、スナップスイッチ８１のオンに伴って、低圧水銀ランプ２１と、増幅回路基板８５と、電気計測器本体７１とに電源電圧が供給されて電源オン状態となる。低圧水銀ランプ２１が電源オン状態になると、不図示の紫外線透過セル３０が紫外線で照明される。紫外線透過セル３０の透過光は、不図示のバンドパスフィルタ４０を介して計測用フォトダイオード５１に入射するので、計測用フォトダイオード５１の検出信号が、増幅回路基板８５で増幅され、増幅回路基板８５の出力信号が、電気計測器本体７１に入力信号として入力される。電気計測器本体７１は、電圧計であり、電圧検出値をディスプレイ７３に表示する。
【００３４】
図５は、増幅回路基板８５の具体的回路構成の一例を説明する図である。増幅回路基板８５は、オペアンプＬＭ３５８、コンデンサ、固定抵抗、可変抵抗等で形成され、計測用フォトダイオード５１の検出信号を適当なゲインで増幅して電気計測器本体７１に出力する。
【００３５】
以上説明した試料測定装置１０では、試料の透過光量を計測用フォトダイオード５１が検出し、検出出力を数値化した値を出力表示装置７０のディスプレイ７３に表示するので、紫外線透過セル３０中の試料が紫外域に吸光性等を有する場合、試料濃度すなわち試料中の対象物質濃度を紫外光透過率に関連させて簡単に決定することができる。また、紫外線透過セル３０中の試料が吸光性を有する波長に絞って紫外線透過率を計測し、増幅回路や電気計測器の動作によって高精度で再現性ある濃度計測をすることができる。さらに、試料測定装置１０は、電源を内蔵し、低圧水銀ランプ２１等を小型化することにより携帯型のユニットとして簡易に目的地に運搬することができ、屋外等の様々な場所に存在する試料中の対象物濃度を迅速に測定することができる。
【００３６】
以下、図１〜図５で説明した試料測定装置１０による具体的な測定例について説明する。
【実施例１】
【００３７】
本実施例では、木材用防カビ剤処理液の濃度測定を行った。日本曹達社製木材用防カビ剤「ミルカット１８０（商標）」を水で希釈化し、濃度０．２５〜２％の希釈液を調整した。この希釈剤１ｍＬをさらに５０ｍＬのメタノールで溶解し、塩酸を加えて酸性とした試料を得た。この試料を紫外線透過セル３０に収納し、本実施形態の試料測定装置１０によって計測を行った。以下の表１は、希釈液である試料中の処理液濃度と、ディスプレイ７３の表示値である測定値との関係を示す。
【表１】
【００３８】
以上の表１からも明らかなように、希釈液濃度と測定値との間に良好な相関が見られ、繰り返し測定の結果についても十分な再現性が見られた。
【００３９】
図６は、表１の結果をグラフ化したものであり、横軸が電圧出力の測定値を、縦軸が防カビ剤濃度を表す。グラフから明らかなように、グラフ中の曲線の内挿や外挿によってディスプレイ７３の表示値から紫外線透過セル３０中の木材用防カビ剤の濃度を、測定光のスキャン等を行うことなく迅速に決定できることが分かる。なお、従来型の分光分析装置等では、起動時の調整が複雑で動作の安定までに時間がかかり、本実施例のような簡便な操作は不可能である。
【実施例２】
【００４０】
本実施例では、洗濯用洗剤の濃度測定を行った。花王株式会社製洗濯用洗剤「アタック（商標）」を水で希釈化し、濃度５０〜１０００ｍｇ／Ｌの希釈液を調整した。この希釈液をひだ折り濾紙にて濾過し、不溶物を除去した試料を得た。この試料を紫外線透過セル３０に収納し、本実施形態の試料測定装置１０によって計測を行った。以下の表２は、希釈液である試料中の洗濯用洗剤濃度と、ディスプレイ７３の表示値である測定値との関係を示す。
【表２】
【００４１】
以上の表２からも明らかなように、洗濯用洗剤濃度と測定値との間に良好な相関が見られ、繰り返し測定の結果についても十分な再現性が見られた。
【００４２】
図７は、表２の結果をグラフ化したものであり、横軸が電圧出力の測定値を、縦軸が洗剤濃度を表す。グラフから明らかなように、グラフ中の曲線の内挿や外挿によってディスプレイ７３の表示値から紫外線透過セル３０中の洗濯用洗剤の濃度を、測定光のスキャン等を行うことなく迅速に決定できることが分かる。
【実施例３】
【００４３】
本実施例では、ガソリンのＢＴＸ濃度測定を行った。ガソリンにトルエンを加え、濃度５０〜１０００ｍｇ／Ｌの希釈液を調整して試料を得た。この試料を紫外線透過セル３０に収納し、本実施形態の試料測定装置１０によって計測を行った。以下の表３は、希釈液である試料中のトルエン濃度と、ディスプレイ７３の表示値である測定値との関係を示す。
【表３】
【００４４】
以上の表３からも明らかなように、トルエン濃度と測定値との間に良好な相関が見られ、繰り返し測定の結果についても十分な再現性が見られた。
【００４５】
図８は、表３の結果をグラフ化したものであり、横軸が電圧出力の測定値を、縦軸がトルエン濃度を表す。グラフから明らかなように、グラフ中の曲線の内挿や外挿によってディスプレイ７３の表示値から紫外線透過セル３０中のトルエンの濃度ひいてはＢＴＸの濃度を、測定光のスキャン等を行うことなく迅速に決定できることが分かる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る試料測定装置について説明する。なお、第２実施形態に係る試料測定装置１１０は、第１実施形態の試料測定装置１０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００４７】
図９は、第２実施形態に係る試料測定装置１１０の光学系部分を説明する図である。図１０は、試料測定装置１１０の回路構成等を説明する図である。この試料測定装置１１０は、光学系として、紫外光光源１２０と、紫外線透過セル３０と、光検出装置１５０と、バンドパスフィルタ４０と、光路切替装置１４０とを備え、回路系として、増幅装置１６０と、出力変換装置１７０と、電圧発生装置９１と、制御装置９２と、入力装置９３と、ディスプレイ９４とを備える。ここで、出力変換装置１７０とディスプレイ９４とは、測定結果を表示するための出力表示装置として機能する。また、試料測定装置１１０には、紫外光光源１２０、光検出装置１５０、光路切替装置１４０と、増幅装置１６０、出力変換装置１７０、電圧発生装置９１と、制御装置９２と、入力装置９３と、ディスプレイ９４とを駆動させる電源すなわち電源装置が内蔵されている。
【００４８】
紫外光光源１２０は、例えば小型の低圧水銀ランプ２１と、紫外線発光ダイオード２３とで構成される。低圧水銀ランプ２１は、制御装置９２を介してオン・オフ可能な電源装置２２に駆動されて必要な輝度で点灯される。低圧水銀ランプ２１は、例えば１５０〜４５０ｎｍの範囲で可視光や紫外光を発生するが、本実施形態では、２００〜３５０ｎｍの紫外光が濃度計測に利用される。一方、紫外線発光ダイオード２３は、同様にオン・オフ可能な電源装置２２に駆動されて必要な輝度で点灯される。紫外線発光ダイオード２３は、例えば４００ｎｍに極大ピークをもつが、本実施形態では、３５０ｎｍ付近の紫外線（補正用参照光）が補正用計測に利用される。
【００４９】
光検出装置１５０は、低圧水銀ランプ２１からの光束を測定光として受光する計測用半導体光検出素子である計測用フォトダイオード５１と、紫外線発光ダイオード２３からの光束をバックグラウンド光として受光する補正用半導体光検出素子である補正用フォトダイオード５２とで構成される。なお、両フォトダイオード５１、５２の感度は、例えば１５０〜４００ｎｍの範囲に亘っている。
【００５０】
バンドパスフィルタ４０は、低圧水銀ランプ２１と計測用フォトダイオード５１との間の計測用光路ＰＡ１上に配置されている。なお、紫外線発光ダイオード２３は、比較的狭い特定波長の光束を射出するので、紫外線発光ダイオード２３と補正用フォトダイオード５２との間の補正用光路ＰＡ２上には、バンドパスフィルタを設けなくてよい。
【００５１】
光路切替装置１４０は、各フォトダイオード５１、５２に入射する各光源２１、２３からの光束をそれぞれ遮光する遮光板４１、４２と、遮光板４１、４２をそれぞれ保持する遮光板ホルダ４３、４４と、光路ＰＡ１又はＰＡ２を開放するために遮光板４１、４２をスライドさせて遮光板４１、４２の位置を変更する遮光板切替装置４５とを備える。なお、遮光板４１、４２は、光路ＰＡ１、ＰＡ２を遮光する際に、低圧水銀ランプ２１と紫外線透過セル３０との間、及び紫外線発光ダイオード２３と紫外線透過セル３０との間の遮光位置にそれぞれ配置可能である。また、遮光板４１、４２は、光路ＰＡ１、ＰＡ２から退避した退避位置にも移動可能になっている。遮光板切替装置４５は、スライド機構及びアクチュエータ等を含み、制御装置９２により動作タイミングを含めて駆動制御される。
【００５２】
増幅装置１６０は、計測用フォトダイオード５１の出力信号を増幅する増幅回路基板２０１と、補正用フォトダイオード５２の出力信号を増幅する増幅回路基板２０２とを備える。増幅回路基板２０１、２０２は、光検出装置１５０の検出出力を適当なゲインで増幅し、計測用フォトダイオード５１及び補正用フォトダイオード５２に入射する検出光の強度値に応じて増加する出力電圧を発生する。
【００５３】
出力変換装置１７０は、一対のＡ／Ｄ変換器１７１、１７２を備える。増幅回路基板２０１、２０２は、計測用フォトダイオード５１及び補正用フォトダイオード５２の検出信号を適当なゲインで増幅してそれぞれＡ／Ｄ変換器１７１、１７２に出力する。Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２は、検出信号をデジタルデータに変換する。ディスプレイ９４は、Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２とともに出力表示装置を構成する。ディスプレイ９４は、Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２による変換出力から得た測定結果を表示するためのもので、増幅装置１６０からの増幅出力の電圧値をユーザが視覚的に認識できる数値等として表示する。
【００５４】
電圧発生装置９１は、増幅回路基板２０１に接続されており、増幅回路基板２０１のオペアンプＡ１に供給する電圧を調整する。電圧発生装置９１により発生させる電圧は、測定する試料の種類等により適宜調整される。
【００５５】
入力装置９３は、入力装置９３に設けた不図示のボタン等の操作を受けて試料測定の開始を制御装置９２に指示するコマンドを出力する。なお、入力装置９３の操作により、制御装置９２に測定試料のパラメータ等を設定し、試料に応じて電圧発生装置９１の出力調整、演算補正調整等を行うこともできる。
【００５６】
制御装置９２は、遮光板切替装置４５を介して計測用光路ＰＡ１及び補正用光路ＰＡ２のいずれか一方に光束を入射させるタイミングに応じて、計測用フォトダイオード５１及び補正用フォトダイオード５２のいずれか一方に光束を検出させるタイミングを制御する。これにより、適切なタイミングでデータを取り込むことができ、効率よく光束を検出することができる。
【００５７】
また、制御装置９２は、必要ならば、入力装置９３からの指示に従い、電源装置２２を介して低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３の電源のオン・オフを行う構成とすることもできる。なお、低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３を手動でオン・オフさせることもできる。
【００５８】
低圧水銀ランプ２１を電源オン状態にして光路切替装置１４０により計測用光路ＰＡ１を選択すると、不図示の紫外線透過セル３０が紫外線で照明される。紫外線透過セル３０の透過光は、バンドパスフィルタ４０を介して計測用フォトダイオード５１に入射するので、計測用フォトダイオード５１の検出信号が、増幅回路基板２０１で増幅され、増幅回路基板２０１の出力信号が、Ａ／Ｄ変換器１７１に入力信号として入力される。また、紫外線発光ダイオード２３を電源オン状態にして光路切替装置１４０により補正用光路ＰＡ２を選択すると、紫外線透過セル３０が紫外線で照明される。紫外線透過セル３０の透過光は、補正用フォトダイオード５２に直接入射するので、補正用フォトダイオード５２の検出信号が、増幅回路基板２０２で増幅され、増幅回路基板２０２の出力信号が、Ａ／Ｄ変換器１７２に入力信号として入力される。Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２は、電圧計と同様に機能してデジタル電圧検出値を出力し、Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２で得られたデジタル電圧検出値は、制御装置９２に送られる。
【００５９】
また、制御装置９２は、紫外線発光ダイオード２３に対する補正用フォトダイオード５２の検出出力により、低圧水銀ランプ２１に対する計測用フォトダイオード５１の検出出力のベースラインに相当する値を決定する。Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２からそれぞれデータが送られた後、制御装置９２は、低圧水銀ランプ２１に対する計測用フォトダイオード５１の検出出力からベースラインを差し引く換算処理を行い、ディスプレイ９４に計算結果を表示させる。
【００６０】
以下、試料測定装置１１０の光学系部分の動作機構及び試料測定方法について説明する。試料測定装置１１０を用いた試料測定方法は、制御装置９２の制御下で実行され、計測用光路ＰＡ１上の紫外線透過セル３０を通過した光束を計測する主計測工程と、補正用光路ＰＡ２上の紫外線透過セル３０を通過した光束を計測する比較計測工程と、主計測工程における測定結果を比較計測工程における測定結果によって補正し、数値化した値を表示する出力処理工程とで構成される。
【００６１】
主計測工程において、図９（Ａ）に示すように、低圧水銀ランプ２１から射出された光束は、バンドパスフィルタ４０によって特定の紫外線域に調整される。遮光板４２は、制御装置９２の制御信号に基づいて遮光板切替装置４５により退避位置に移動され、計測用光路ＰＡ１が開放される。この際、補正用光路ＰＡ２は遮光位置にある遮光板４１により遮光されている。計測用光路ＰＡ１の開放により、低圧水銀ランプ２１から射出された光束は紫外線透過セル３０を通過し、計測用フォトダイオード５１に入射する。計測用フォトダイオード５１に入射した光束は図１０の増幅回路基板２０１により増幅され、出力電圧が発生する。この電圧値はデジタル電圧検出値として制御装置９２に送られる。
【００６２】
次に、比較計測工程において、図９（Ｂ）に示すように、遮光板４１は、制御装置９２の制御信号に基づいて遮光板切替装置４５により退避位置に移動され、補正用光路ＰＡ２が開放されている。この際、計測用光路ＰＡ１は、遮光位置にある遮光板４２により遮光されている。補正用光路ＰＡ２の開放により、紫外線発光ダイオード２３から射出された光束は紫外線透過セル３０を通過し、補正用フォトダイオード５２に入射する。補正用フォトダイオード５２に入射した光束は図１０の増幅回路基板２０２により増幅され、出力電圧が発生する。この電圧値はデジタル電圧検出値として制御装置９２に送られる。
【００６３】
次に、出力処理工程において、制御装置９２に送られた主計測工程におけるデジタル電圧検出値は、比較計測工程におけるデジタル電圧検出値により補正処理され、換算処理後の値が試料の濃度に相当する値としてディスプレイ９４に表示される。具体的には、次式を用いて主計測工程及び比較計測工程におけるデジタル電圧検出値が換算処理される。なお、ａ、ｂ、ｃの値は測定する試料により変化する。
Ｙ＝ａＸ１＋ｂＸ２＋ｃ
Ｘ１：バンドパスフィルタを通過した低圧水銀ランプによる試料の透過光量（主計測工程におけるデジタル電圧検出値）
Ｘ２：紫外線発光ダイオードによる試料の透過光量（比較計測工程におけるデジタル電圧検出値）
Ｙ：Ｘ１、Ｘ２から予測される分光光度計吸光度（２７５〜３５０ｎｍ）（補正後の値）
【００６４】
以上説明した試料測定装置１１０では、制御装置９２により計測用フォトダイオード５１で検出した試料の透過光量を補正用フォトダイオード５２で検出した試料の透過光量により補正する処理を行い、数値化した値をディスプレイ９４に表示することができる。そのため、紫外線透過セル３０中の試料が不純物質の影響等で紫外域の測定波長と異なる位置に吸光性等を有する場合であっても、精度のよい試料濃度を簡単に決定することができる。また、試料に応じて補正がされるので、より精度のよい試料濃度を決定することができる。試料測定装置１１０において、光路切替装置１４０を用いて計測に用いない光路を遮光することによって、迷光を防止することができる。さらに、各光路ＰＡ１、ＰＡ２に入射する光束を独立させることにより、光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。なお、補正後の値Ｙについては、分光光度計の吸光度にする必要はなく、実際の濃度に直接換算した結果を表示することができる。
【００６５】
以下、図９で説明した試料測定装置１１０による具体的な測定例について説明する。
【実施例４】
【００６６】
計測値の補正方法として、処理液の着色、濁りによる測定値への影響に対してベースライン上昇分を一定値としてこれを差し引くことで補正することが考えられる。例えば、標準試料に比べてベースライン上昇が観察された場合、分光光度計による高精度の確認試験に基づき、便宜上３５０ｎｍにおける上昇分を２６７ｎｍでの吸光度から差し引くことで対応できる。
【００６７】
しかし、試料によっては測定サンプル間においてベースラインの上昇分に差異があるため、これを一定の定数として計測結果を差し引くわけにはいかない。
【００６８】
そこで、本実施例では、ベースラインが変動することを前提として計測結果を補正処理する第２実施形態の試料測定装置１１０を用い、木材処理後の防カビ材希釈液の濃度測定を行った。
【００６９】
下記表４は、分光光度計にて２７５ｎｍの吸光度から３５０ｎｍのベースライン上昇分を差し引いたデータ（分光光度計実測値）に、バンドパスフィルタを透過させた低圧水銀ランプ２１における試料の透過光量を対比させたものである。この場合、その相関は図１１のグラフに示したように、特に低濃度側で低いものであった。低圧水銀ランプ２１の測定だけではベースラインの変化に対応できず、測定後の信憑性が低くなる場合があることが分かる。
【表４】
【００７０】
下記表５は、試料測定装置１１０を用いて、紫外線発光ダイオード２３における試料の透過光量を測定し、分光光度計３５０ｎｍでのベースライン上昇分と比較したものである。この場合、その相関は図１２のグラフに示したように、高いものであった。紫外線発光ダイオード２３によってベースラインの変化を検出できることが分かる。
【表５】
【００７１】
下記表６は、表４の低圧水銀ランプ２１における試料の透過光量を表５の紫外線発光ダイオード２３における試料の透過光量により補正した予測値と、分光光度計の実測値とを比較したものである。この場合、その相関は図１３のグラフに示したように、高いものであった。
【表６】
【００７２】
以上のことから、低圧水銀ランプ２１における試料の透過光量を紫外線発光ダイオード２３における試料の透過光量により補正することにより、分光光度計による解析結果に近い測定値を得ることができることが分かり、簡易測定器でも比較的高精度の測定結果を得ることができた。具体的に、制御装置９２で行われる換算処理式は、次式となる。
Ｙ＝−０．００３８８７Ｘ１＋０．１６７７Ｘ２＋２．７１０
【００７３】
以上の第２実施形態では自動測定を可能にするシステムについて説明したが、手動での測定も可能である。例えば、主計測工程において、遮光板４２を手で取り除いて計測用光路ＰＡ１を開放し、計測用フォトダイオード５１に入射した光束を図１０の増幅回路基板２０１により増幅させ、出力電圧値を計測する。この際、補正用光路ＰＡ２は、遮光板４１により遮光されている。次に、比較計測工程において、遮光板４１を取り除いて開放し、補正用フォトダイオード５２に入射した光束を増幅回路基板２０２により増幅させ、出力電圧値を計測する。この際、計測用光路ＰＡ１は、遮光板４２により遮光されている。次に、出力処理工程において、主計測工程における出力電圧値は、計算機や換算テーブルを利用して、比較計測工程における出力電圧値により補正換算処理され、その補正後の値に基づいて試料の濃度に相当する値を決定する。
【００７４】
また、第２実施形態では、ディスプレイ９４に補正後の値を表示したが、主計測工程及び比較計測工程における計測値をそれぞれ直接表示してもよい。
【００７５】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る試料測定装置について説明する。なお、第３実施形態に係る試料測定装置２１０は、第２実施形態の試料測定装置１１０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第２実施形態と同様であるものとする。
【００７６】
図１４（Ａ）、１４（Ｂ）は、第３実施形態に係る試料測定装置２１０の光学系部分を示す。第３実施形態に係る試料測定装置２１０において、紫外線透過セル３０が移動することにより光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えが行われる。紫外線透過セル３０は、光路切替装置２４０により各光路ＰＡ１、ＰＡ２上に移動可能となっている。光路切替装置２４０は、紫外線透過セル３０を固定するホルダ（不図示）と、ホルダを動かすアクチュエータ（不図示）等から構成される。アクチュエータが、各光路ＰＡ１、ＰＡ２上の所定位置にホルダを動かすことにより、光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行う。ここで、紫外線透過セル３０には光束が入射しない側面部分に遮光板１４３が取り付けられている。さらに、計測用光路ＰＡ１及び補正用光路ＰＡ２は、遮光板１４３によって光路が仕切られており、紫外線透過セル３０が両光路ＰＡ１、ＰＡ２のいずれか一方上に移動することにより完全に光路ＰＡ１、ＰＡ２の独立性を保っている。また、低圧水銀ランプ２１、紫外線発光ダイオード２３、計測用フォトダイオード５１、及び補正用フォトダイオード５２は、固定されている。
【００７７】
なお、図１４（Ｃ）、１４（Ｄ）のように、紫外線透過セル３０の下部に回転機構を有する光路切替装置２４１を光路ＰＡ１、ＰＡ２上に設け、紫外線透過セル３０を±９０°回転させることにより、光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行ってもよい。光路切替装置２４１も光路切替装置２４０と同様に、紫外線透過セル３０を固定するホルダとアクチュエータ等から構成される。
【００７８】
以上説明した試料測定装置２１０では、試料に応じて補正がされるので、より精度のよい試料濃度を決定することができる。試料測定装置２１０において、光路切替装置２４０、２４１を用いて計測に用いない光路を遮光することによって、迷光を防止することができる。さらに、各光路ＰＡ１、ＰＡ２に入射する光束を独立させることにより、光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００７９】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る試料測定装置について説明する。なお、第４実施形態に係る試料測定装置３１０は、第２実施形態等の試料測定装置１１０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第２実施形態等と同様であるものとする。
【００８０】
図１５（Ａ）、１５（Ｂ）は、第４実施形態に係る試料測定装置３１０の光学系部分を示す。第４実施形態に係る試料測定装置３１０において、計測用フォトダイオード５１は、補正用フォトダイオードと兼用され、低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３を一体的に移動することにより光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えが行われる。例えば、低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３の下部に設けた光路切替装置３４０により各光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行っている。光路切替装置３４０は、支持台３４１と、アクチュエータ（不図示）等から構成される。支持台３４１には、低圧水銀ランプ２１と、バンドパスフィルタ４０と、紫外線発光ダイオード２３と、遮光板２４３とが固定されている。遮光板２４３は、低圧水銀ランプ２１と紫外線発光ダイオード２３との間に固定されている。アクチュエータにより支持台３４１を動かし、低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３がそれぞれ計測用フォトダイオード５１に入射する位置に移動させることで光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行っている。ここで、紫外線透過セル３０及び計測用フォトダイオード５１は固定されている。
【００８１】
なお、図１５（Ｃ）、１５（Ｄ）のように、回転機構有する光路切替装置３４２を光路ＰＡ１、ＰＡ２上に設け、光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行ってもよい。光路切替装置３４２上には、反射ミラー２４４が固定されており、光路ＰＡ１、ＰＡ２のうち一方を計測用フォトダイオード５１へ導き、他方は遮光するようになっている。この光路切替装置３４２を±９０°回転させることにより、光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行うことができる。
【００８２】
以上説明した試料測定装置３１０では、計測用フォトダイオード５１を補正用フォトダイオード５２として用いることにより、１つのフォトダイオードで計測値の補正を行うことができる。そのため、試料測定装置３１０のコストを安価にすることができる。また、試料に応じて補正がされるので、より精度のよい試料濃度を決定することができる。試料測定装置３１０において、光路切替装置３４０、３４２を用いて計測に用いない光路を遮光することによって、迷光を防止することができる。さらに、各光路ＰＡ１、ＰＡ２に入射する光束を独立させることにより、光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００８３】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、紫外光光源２０として低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３を用いたが、他の発光管タイプの紫外光光源を用いることができ、或いは近紫外等発光する発光ダイオード等の広義の紫外光ランプを１つ以上準備して同時又は個別に切り替えながら点灯させて、目的とする紫外線を発光させることができる。
【００８４】
また、紫外線透過セル３０は、薬液ＣＳを保持することができ紫外線を効率よく透過させるものであれば、石英ガラス以外の他の材料で形成することができる。特に紫外線透過セル３０を樹脂セルに置き換えた場合、樹脂セルを使い捨て型のものにすることができる。
【００８５】
また、バンドパスフィルタ４０は、誘電体多層膜に限らず、多様なフィルタを使用することができる。なお、バンドパスフィルタ４０は、紫外線透過セル３０の後段に限らず、紫外線透過セル３０の前段に配置することができ、多少特性の異なる２つのバンドパスフィルタ４０を紫外線透過セル３０の前後に配置することもできる。
【００８６】
また、光検出装置５０は、フォトダイオード５１、５２に限らず、様々な半導体光検出素子すなわち固体素子によって形成することができ、これによっても小型化が達成される。
【００８７】
また、増幅装置６０や出力表示装置７０や出力変換装置１７０も、実施形態で説明したものは一例であり、測定対象に応じて電流や電圧のいずれを増幅し、電流値や電圧値のいずれを表示するかを使い分けることができる。なお、測定対象となり得る物質は紫外光を吸収する性質を有するものであれば何でも良く、他の分野への応用も可能である。
【００８８】
また、増幅回路基板２０１において、電圧発生装置９１を用いたが、計測用光路ＰＡ１上に試料ごとに対応したＮＤフィルタを設けることにより電圧増幅を調整してもよい。
【００８９】
また、図１０において、各フォトダイオード５１、５２に対して増幅装置１６０に増幅回路基板２０１、２０２を設けたが、図１６の増幅装置２６０の増幅回路基板２０３ように増幅回路基板を１つにしてもよい。
【００９０】
また、本実施形態において、光路切替装置１４０等により計測用光路ＰＡ１及び補正用光路ＰＡ２の切り替えを行ったが、手動により光路の切り替えを行ってもよい。
【００９１】
また、本実施形態において、試料測定装置１０、１１０に、紫外光光源２０、１２０等を駆動させる電源を内蔵したが、外部から電源を供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第１実施形態に係る試料測定装置を概念的に説明するブロック図である。
【図２】図１の試料測定装置を外観を説明する斜視図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、図２の試料測定装置の内部を説明する側面図及び平面図である。
【図４】試料測定装置の回路構成を説明するブロック図である。
【図５】増幅回路基板の具体的回路構成の一例を説明する回路図である。
【図６】図１に示す試料測定装置を用いた実施例１の測定結果を説明するグラフである。
【図７】図１に示す試料測定装置を用いた実施例２の測定結果を説明するグラフである。
【図８】図１に示す試料測定装置を用いた実施例３の測定結果を説明するグラフである。
【図９】第２実施形態に係る試料測定装置の光学系部分を説明するブロック図である。
【図１０】図９の試料測定装置の回路構成等を説明する図である。
【図１１】図９に示す試料測定装置を用いた実施例４の測定結果を説明するグラフである。
【図１２】図９に示す試料測定装置を用いた実施例４の測定結果を説明するグラフである。
【図１３】図９に示す試料測定装置を用いた実施例４の測定結果を説明するグラフである。
【図１４】第３実施形態に係る試料測定装置の光学系部分を説明するブロック図である。
【図１５】第４実施形態に係る試料測定装置の光学系部分を説明するブロック図である。
【図１６】図１０の試料測定装置の回路構成等の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０、１１０、２１０、３１０…試料測定装置、 １１…外装ケース、 １２…支持板、 ２０、１２０…紫外光光源、 ２１…低圧水銀ランプ、 ２２、６２、７２…電源装置、 ２３…紫外線発光ダイオード、 ３０…紫外線透過セル、 ４０…バンドパスフィルタ、 ４１、４２、１４３、２４３…遮光板、 ５０、１５０…光検出装置、 ５１、５２…フォトダイオード、 ６０、１６０、２６０…増幅装置、 ６１…増幅回路本体、 ７０…出力表示装置、 ７１…電気計測器本体、 ７３、９４…ディスプレイ、 ８１…スナップスイッチ、 ８５、２０１、２０２、２０３…増幅回路基板、 ９２…制御装置、 １４０、２４０、２４１、３４０、３４２…光路切替装置、 １７０…出力変換装置、 １７１、１７２、１７３…Ａ／Ｄ変換器、 ＢＡ１、ＢＡ２、ＢＡ３…電池、 ＰＡ１…計測用光路、 ＰＡ２…補正用光路、 ＳＣ…薬液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材用防カビ剤等の薬剤の成分濃度を光学的に計測するための試料測定装置、及び試料測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薬液の濃度を測定するために使用される透過光測定用光学装置として、ハロゲンランプからの光束を単一のフローセルに入射させ透過させるとともに、透過後の紫外光をバンドパスフィルタを介して紫外用の検出器に入射させ、透過後の赤外光をバンドパスフィルタを介して赤外用の検出器に入射させるものが存在する（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１２７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記透過光測定用光学装置では、２種類の光線を利用して薬液の濃度を測定するので、装置が全体的に大型化しやすく計測後の濃度算出処理も複雑なものになりやすい。また、２種類の光線を利用したとしても、各光線用にバンドパスフィルタを２枚使用すると装置が高価になる。
【０００４】
そこで、本発明は、簡素かつ小型で運搬に適するとともに、計測後の濃度算出処理も簡易な精度のよい試料測定装置を安価に提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、上記の試料測定装置を用いた試料測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る試料測定装置は、（ａ）紫外光を発生する紫外光ランプと、（ｂ）試料を収容した状態で紫外光ランプからの光束を通過させる紫外線透過セルと、（ｃ）紫外線透過セルを通過した光束を検出する計測用半導体光検出素子と、（ｄ）計測用半導体光検出素子の検出出力に対応する測定結果を数値化した値を表示する出力表示装置と、（ｅ）紫外光ランプと、計測用半導体光検出素子と、出力表示装置とを動作させるための電源とを備える。ここで、「数値化した値を表示すること」には、数値をデジタル的又はアナログ的に表示することを意味し、図形サイズを増減させるといった表示を含む。
【０００７】
上記試料測定装置では、計測用半導体光検出素子が紫外線透過セルを通過した光束を検出し、出力表示装置が、計測用半導体光検出素子の検出出力を数値化した値を表示するので、紫外線透過セル中の試料が紫外域に吸光性等を有する場合、試料濃度すなわち試料中の対象物濃度を紫外光透過率に関連させて簡単に決定することができる。
【０００８】
本発明の具体的な態様では、上記試料測定装置において、紫外光ランプと計測用半導体光検出素子との間の計測用光路上であって、紫外線透過セルの後段及び／又前段に配置され、紫外域に透過帯を有するバンドパスフィルタをさらに備える。この場合、紫外線透過セル中の試料が吸光性を有する波長に絞って紫外光透過率を計測することができ、試料濃度の計測精度を高めることができる。
【０００９】
本発明の別の態様では、紫外光ランプは、低圧水銀ランプであり、出力表示装置は、低圧水銀ランプの発光特性とバンドパスフィルタの透過特性とを参酌して決定した増幅特性を有する増幅回路と、当該増幅回路の出力電圧又は出力電流を計測する電気計測器とを有する。この場合、低圧水銀ランプは携帯用に小型化することができ、増幅回路や電気計測器はその動作状態の設定によって高精度で再現性ある濃度計測を可能にする。
【００１０】
本発明のさらに別の態様では、紫外光ランプと、紫外線透過セルと、計測用半導体光検出素子とを相互に固定して収納するとともに、出力表示装置の表示器部分を外壁に設けた携帯型の遮光ケースをさらに備える。この場合、試料測定装置を携帯型のユニットとして簡易に目的地に運搬することができ、屋外等の様々な場所に存在する試料中の対象物濃度を迅速に測定することができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、計測用の波長とは異なる所定の紫外領域波長で発光する紫外線発光ダイオードと、紫外線発光ダイオードから射出され紫外線透過セルを通過した光束を検出する補正用半導体光検出素子とをさらに備え、出力表示装置は、補正用半導体光検出素子の検出出力と計測用半導体光検出素子の検出出力とに基づいて得た結果を測定結果として数値化した値を表示する。この場合、出力表示装置が、各半導体光検出素子の検出出力だけでなく、例えば制御装置での演算によって補正された計測用半導体光検出素子の検出出力を数値化した値を表示することができるので、紫外線透過セル中の試料が不純物質の影響等で紫外域の測定波長と異なる位置に吸光性等を有する場合であっても、精度のよい試料濃度を簡単に決定することができる。また、試料に応じた補正が可能になるので、より精度のよい試料濃度を決定することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、計測用光路、及び紫外線発光ダイオードと補正用半導体光検出素子との間の補正用光路は、紫外線透過セルを通過する光路であって、紫外光ランプと紫外線透過セルとの間、及び紫外線発光ダイオードと紫外線透過セルとの間の遮光位置に配置可能な遮光板をさらに備え、計測用光路及び補正用光路の切り替えは、遮光板の配置によって行われる。この場合、計測に用いない光路を遮光することによって、迷光を防止することができ、各光路に入射する光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、計測用光路、及び紫外線発光ダイオードと補正用半導体光検出素子との間の補正用光路は、紫外線透過セルを通過する光路であって、計測用光路及び補正用光路の切り替えを行う光路切替装置をさらに備える。この場合、光路切替装置を利用して紫外線透過セルに入射させる光束に応じて光路を切り替え、計測用光路及び補正用光路のそれぞれの光路について計測を行うことにより、各光路に入射する光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、計測用半導体光検出素子は、補正用半導体光検出素子として用いられ、計測用光路上及び補正用光路上においてそれぞれ紫外光ランプからの透過光量及び紫外線発光ダイオードからの透過光量を測定する。この場合、計測用半導体光検出素子を補正用半導体光検出素子と兼用することにより、１つの半導体光検出素子の検出出力を利用して試料の紫外線透過率の補正された測定値を得ることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様では、計測用光路及び補正用光路に入射する光束は互いに独立し、紫外光ランプの透過光量は計測用光路上で測定され、紫外線発光ダイオードの透過光量は補正用光路上で測定される。この場合、例えば遮光された各光路上で独立して透過光量の測定を行うことにより、各光路に入射する光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様では、計測用光路及び補正用光路のいずれか一方に光束を入射させるタイミングに応じて、計測用半導体光検出素子及び補正用半導体光検出素子のいずれか一方に光束を検出させるタイミングを制御する制御装置をさらに備える。この場合、各光路に光束を入射させるタイミングに応じて光束を検出することにより、効率よく光束を検出することができ、補正の演算等を含む計測の自動化が可能になる。
【００１７】
本発明のさらに別の態様では、制御装置は、紫外線発光ダイオードに対する補正用半導体光検出素子の検出出力により、紫外光ランプに対する計測用半導体光検出素子の検出出力のベースラインに相当する値を測定する。この場合、補正用半導体光検出素子の検出出力により、紫外線吸光性の異なる試料に応じた計測用半導体光検出素子の検出出力のベースラインの変化を補正することができる。ここで、試料の媒質、不純物等は、測定する試料によって多少異なるため、試料ごとに紫外線吸光性が多少異なるものとなり、通常バックグラウンドの変化として現われる。
【００１８】
本発明のさらに別の態様では、制御装置は、紫外光ランプに対する計測用半導体光検出素子の検出出力からベースラインを差し引く換算処理を行い、出力表示装置に計算結果を表示させる。この場合、計測用半導体光検出素子の検出出力を自動的に補正することにより、試料濃度を精度よく、簡単に決定することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の態様では、紫外線透過セルは、木材用防カビ剤溶液、洗濯用洗剤溶液、及びガソリンのいずれかの試料を収納し、出力表示装置は、紫外線透過セル中の試料の濃度を反映した数値を示す。この場合、希釈液中の木材用防カビ剤の濃度、洗濯液中の洗濯用洗剤の濃度、又はガソリン中の不純物濃度を簡易かつ正確に決定することができる。
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明に係る試料測定方法は、（ａ）紫外線透過セルに収容された試料の濃度を測定する試料測定方法であって、（ｂ）紫外光ランプからの光束を、紫外光ランプと計測用半導体光検出素子との間の計測用光路上にある紫外線透過セルに通過させ、紫外線透過セルを通過した光束を検出する主計測工程と、（ｃ）主計測用光路を、紫外線発光ダイオードと補正用半導体光検出素子との間の補正用光路に切り替え、計測用の波長と異なる波長で発生する紫外線発光ダイオードからの光束を、補正用光路上にある紫外線透過セルに通過させ、紫外線透過セルを通過した光束を検出する比較計測工程と、（ｄ）主計測工程における測定結果を比較計測工程における測定結果によって補正し、数値化した値を表示する出力処理工程とを行う。
【００２１】
上記試料測定方法では、計測用半導体光検出素子及び補正用半導体光検出素子によって、各光路中の紫外線透過セルを通過した光源の異なる光束を検出し、主計測工程における測定結果を比較計測工程における測定結果により補正し、数値化した値を表示するので、紫外線透過セル中の試料が紫外の特定波長域に吸光性等を有する場合、試料濃度すなわち試料中の対象物濃度を紫外光透過率に関連させて精度よく簡単に決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る試料測定装置の構造を概念的に説明するブロック図である。
【００２３】
この試料測定装置１０は、試料である薬液ＣＳ中の対象成分の濃度を測定するためのものであり、紫外光を含む照明光を発生する紫外光光源２０と、紫外線透過セルとして薬液を収容する紫外線透過セル３０と、紫外線透過セル３０の透過光のうち特定波長成分のみを通過させるバンドパスフィルタ４０と、バンドパスフィルタ４０を通過した光束を検出する光検出装置５０と、光検出装置５０の電流出力等を適宜増幅する増幅装置６０と、増幅装置６０の出力を視覚的に表示する出力表示装置７０とを備える。ここで、試料測定装置１０には、紫外光光源２０と、光検出装置５０と、増幅装置６０と、出力表示装置７０とを駆動させる電池等の電源すなわち電源装置が内蔵されている。
【００２４】
紫外光光源２０は、例えば紫外光ランプである小型の低圧水銀ランプ２１で構成され、低圧水銀ランプ２１は、オン・オフ可能な電源装置２２に駆動されて必要な輝度で点灯される。紫外光光源２０は、例えば１５０〜４５０ｎｍの範囲で可視光や紫外光を発生するが、本実施形態では、２００〜３５０ｎｍの紫外光が濃度計測に利用される。なお、紫外光は、薬液ＣＳ中の対象成分に吸収される場合が多く、対象成分が低濃度であっても定量が可能であり、比較的高精度の濃度測定を可能にする。
【００２５】
紫外線透過セル３０は、例えば石英ガラスで形成された四角柱の筒状の容器であり、紫外光光源２０と光検出装置５０との間の計測用光路ＰＡ１上に配置されている。紫外線透過セル３０は、紫外光全体に対して良好な透過性を有する。紫外線透過セル３０内の空間の計測用光路ＰＡ１方向に関する厚みは、薬液ＣＳすなわち計測対象の種類や濃度等によって適宜変更することができるが、例えば具体的な実施例では、５〜３０ｍｍ程度、さらに具体的には、１４ｍｍとした。
【００２６】
バンドパスフィルタ４０は、目標とする紫外光のみを透過させる誘電体多層膜からなり、紫外線透過セル３０と光検出装置５０との間の計測用光路ＰＡ１上に配置されている。バンドパスフィルタ４０の透過波長は、計測対象の種類や濃度等によって適宜変更することができるが、例えば木材用防カビ剤処理液の濃度を計測する場合、２６９ｎｍのピークをターゲットとした。バンドパスフィルタ４０は、紫外線透過セル３０に収容する薬液ＣＳの種類に応じて透過特性の異なるものに変更することができる。
【００２７】
光検出装置５０は、例えばＧａＡｌＰ系の半導体素子で構成され、バンドパスフィルタ４０を通過した計測用光路ＰＡ１上に配置される計測用フォトダイオード５１であり、紫外域において高い感度を有し、入射紫外光量が多いほど出力電流が増加する。なお、計測用フォトダイオード５１の感度は、例えば波長１５０〜４００ｎｍの範囲に亘っている。
【００２８】
増幅装置６０は、オペアンプ等の回路素子によって構成され増幅回路本体６１と、増幅回路本体６１を駆動する電源装置６２とを備える。増幅回路本体６１は、光検出装置５０の検出出力を適当なゲインで増幅し、計測用フォトダイオード５１に入射する検出光の強度値に応じて増加する出力電圧を発生する。
【００２９】
出力表示装置７０は、電圧計回路やＬＣＤ等の表示器からなる電気計測器本体７１と、電気計測器本体７１を駆動する電源装置７２とを備える。出力表示装置７０は、増幅回路本体６１からの増幅出力の電圧値をユーザが視覚的に認識できる数値等として表示器（後述）上に表示する。
【００３０】
図２は、図１に示す試料測定装置１０の外観図であり、図３（Ａ）は、図２に示す試料測定装置１０の側面図であり、図３（Ｂ）は、試料測定装置１０の平面図である。
【００３１】
図２に示すように、試料測定装置１０は、遮光性の材料で形成され箱状の外観を有する外装ケース１１中に収納されている。外装ケース１１の寸法は、例えば約１０ｃｍ×１０ｃｍ×３０ｃｍである。外装ケース１１の周囲外壁のうち一側面には、図１の出力表示装置７０の表示器部分であるディスプレイ７３が固定されており、ユーザが測定結果を確認できるようになっている。ディスプレイ７３の隣には、主電源スイッチであるスナップスイッチ８１が取り付けられており、ユーザが試料測定装置１０の動作を開始したり停止したりすることができるようになっている。なお、外装ケース１１は、携帯型の遮光ケースであり、外光（紫外線）が入射しない内部空間中に、紫外線透過セル３０、バンドパスフィルタ４０、光検出装置５０、増幅装置６０等を収納している。ここで、紫外線透過セル３０は、不図示のホルダに交換可能に固定されており、着脱可能な上蓋１１ｆを分離することにより、紫外線透過セル３０の交換が可能になっている。
【００３２】
図３（Ａ） 及び図３（Ｂ）に示すように、外装ケース１１中には、中央を仕切るように延びる支持板１２が固定されており、支持板１２上には、発光管２１ａを内蔵する低圧水銀ランプ２１が固定されている。この低圧水銀ランプ２１には、支持板１２の裏面に固定された電池ＢＡ１からの電力が供給される。支持板１２上には、紫外線透過セル３０用のホルダ８３も固定されている。また、支持板１２上には、ホルダ８３を挟んで反対側に、台座を介してフォトダイオード５１が固定されている。計測用フォトダイオード５１の入射面側には、バンドパスフィルタ４０が貼り付けられている。さらに、支持板１２上には、増幅装置６０の増幅回路本体６１に相当する増幅回路基板８５が固定されている。この増幅回路基板８５には、支持板１２の裏面に固定された電池ＢＡ２からの電力が供給される。
【００３３】
図４は、図１等に示す試料測定装置１０の回路構成を説明する図である。低圧水銀ランプ２１の電源をオン・オフするためのスイッチ・リード線と、電気計測器本体７１に電力を供給するための電池ＢＡ２と、増幅回路基板８５に電力を供給するための電池ＢＡ２と、増幅回路基板８５の出力信号端子とは、第１のコネクタＣＯ１に接続されている。また、スナップスイッチ８１の各端子と、電気計測器本体７１の入力端子や電源端子とは、第２のコネクタＣＯ２に接続されている。第１のコネクタＣＯ１と第２のコネクタＣＯ２との間は、ケーブルＣＡが介在しており、両コネクタＣＯ１、ＣＯ２の対応する番号同士が電気的に接続される。これにより、スナップスイッチ８１のオンに伴って、低圧水銀ランプ２１と、増幅回路基板８５と、電気計測器本体７１とに電源電圧が供給されて電源オン状態となる。低圧水銀ランプ２１が電源オン状態になると、不図示の紫外線透過セル３０が紫外線で照明される。紫外線透過セル３０の透過光は、不図示のバンドパスフィルタ４０を介して計測用フォトダイオード５１に入射するので、計測用フォトダイオード５１の検出信号が、増幅回路基板８５で増幅され、増幅回路基板８５の出力信号が、電気計測器本体７１に入力信号として入力される。電気計測器本体７１は、電圧計であり、電圧検出値をディスプレイ７３に表示する。
【００３４】
図５は、増幅回路基板８５の具体的回路構成の一例を説明する図である。増幅回路基板８５は、オペアンプＬＭ３５８、コンデンサ、固定抵抗、可変抵抗等で形成され、計測用フォトダイオード５１の検出信号を適当なゲインで増幅して電気計測器本体７１に出力する。
【００３５】
以上説明した試料測定装置１０では、試料の透過光量を計測用フォトダイオード５１が検出し、検出出力を数値化した値を出力表示装置７０のディスプレイ７３に表示するので、紫外線透過セル３０中の試料が紫外域に吸光性等を有する場合、試料濃度すなわち試料中の対象物質濃度を紫外光透過率に関連させて簡単に決定することができる。また、紫外線透過セル３０中の試料が吸光性を有する波長に絞って紫外線透過率を計測し、増幅回路や電気計測器の動作によって高精度で再現性ある濃度計測をすることができる。さらに、試料測定装置１０は、電源を内蔵し、低圧水銀ランプ２１等を小型化することにより携帯型のユニットとして簡易に目的地に運搬することができ、屋外等の様々な場所に存在する試料中の対象物濃度を迅速に測定することができる。
【００３６】
以下、図１〜図５で説明した試料測定装置１０による具体的な測定例について説明する。
【実施例１】
【００３７】
本実施例では、木材用防カビ剤処理液の濃度測定を行った。日本曹達社製木材用防カビ剤「ミルカット１８０（商標）」を水で希釈化し、濃度０．２５〜２％の希釈液を調整した。この希釈剤１ｍＬをさらに５０ｍＬのメタノールで溶解し、塩酸を加えて酸性とした試料を得た。この試料を紫外線透過セル３０に収納し、本実施形態の試料測定装置１０によって計測を行った。以下の表１は、希釈液である試料中の処理液濃度と、ディスプレイ７３の表示値である測定値との関係を示す。
【表１】
【００３８】
以上の表１からも明らかなように、希釈液濃度と測定値との間に良好な相関が見られ、繰り返し測定の結果についても十分な再現性が見られた。
【００３９】
図６は、表１の結果をグラフ化したものであり、横軸が電圧出力の測定値を、縦軸が防カビ剤濃度を表す。グラフから明らかなように、グラフ中の曲線の内挿や外挿によってディスプレイ７３の表示値から紫外線透過セル３０中の木材用防カビ剤の濃度を、測定光のスキャン等を行うことなく迅速に決定できることが分かる。なお、従来型の分光分析装置等では、起動時の調整が複雑で動作の安定までに時間がかかり、本実施例のような簡便な操作は不可能である。
【実施例２】
【００４０】
本実施例では、洗濯用洗剤の濃度測定を行った。花王株式会社製洗濯用洗剤「アタック（商標）」を水で希釈化し、濃度５０〜１０００ｍｇ／Ｌの希釈液を調整した。この希釈液をひだ折り濾紙にて濾過し、不溶物を除去した試料を得た。この試料を紫外線透過セル３０に収納し、本実施形態の試料測定装置１０によって計測を行った。以下の表２は、希釈液である試料中の洗濯用洗剤濃度と、ディスプレイ７３の表示値である測定値との関係を示す。
【表２】
【００４１】
以上の表２からも明らかなように、洗濯用洗剤濃度と測定値との間に良好な相関が見られ、繰り返し測定の結果についても十分な再現性が見られた。
【００４２】
図７は、表２の結果をグラフ化したものであり、横軸が電圧出力の測定値を、縦軸が洗剤濃度を表す。グラフから明らかなように、グラフ中の曲線の内挿や外挿によってディスプレイ７３の表示値から紫外線透過セル３０中の洗濯用洗剤の濃度を、測定光のスキャン等を行うことなく迅速に決定できることが分かる。
【実施例３】
【００４３】
本実施例では、ガソリンのＢＴＸ濃度測定を行った。ガソリンにトルエンを加え、濃度５０〜１０００ｍｇ／Ｌの希釈液を調整して試料を得た。この試料を紫外線透過セル３０に収納し、本実施形態の試料測定装置１０によって計測を行った。以下の表３は、希釈液である試料中のトルエン濃度と、ディスプレイ７３の表示値である測定値との関係を示す。
【表３】
【００４４】
以上の表３からも明らかなように、トルエン濃度と測定値との間に良好な相関が見られ、繰り返し測定の結果についても十分な再現性が見られた。
【００４５】
図８は、表３の結果をグラフ化したものであり、横軸が電圧出力の測定値を、縦軸がトルエン濃度を表す。グラフから明らかなように、グラフ中の曲線の内挿や外挿によってディスプレイ７３の表示値から紫外線透過セル３０中のトルエンの濃度ひいてはＢＴＸの濃度を、測定光のスキャン等を行うことなく迅速に決定できることが分かる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る試料測定装置について説明する。なお、第２実施形態に係る試料測定装置１１０は、第１実施形態の試料測定装置１０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００４７】
図９は、第２実施形態に係る試料測定装置１１０の光学系部分を説明する図である。図１０は、試料測定装置１１０の回路構成等を説明する図である。この試料測定装置１１０は、光学系として、紫外光光源１２０と、紫外線透過セル３０と、光検出装置１５０と、バンドパスフィルタ４０と、光路切替装置１４０とを備え、回路系として、増幅装置１６０と、出力変換装置１７０と、電圧発生装置９１と、制御装置９２と、入力装置９３と、ディスプレイ９４とを備える。ここで、出力変換装置１７０とディスプレイ９４とは、測定結果を表示するための出力表示装置として機能する。また、試料測定装置１１０には、紫外光光源１２０、光検出装置１５０、光路切替装置１４０と、増幅装置１６０、出力変換装置１７０、電圧発生装置９１と、制御装置９２と、入力装置９３と、ディスプレイ９４とを駆動させる電源すなわち電源装置が内蔵されている。
【００４８】
紫外光光源１２０は、例えば小型の低圧水銀ランプ２１と、紫外線発光ダイオード２３とで構成される。低圧水銀ランプ２１は、制御装置９２を介してオン・オフ可能な電源装置２２に駆動されて必要な輝度で点灯される。低圧水銀ランプ２１は、例えば１５０〜４５０ｎｍの範囲で可視光や紫外光を発生するが、本実施形態では、２００〜３５０ｎｍの紫外光が濃度計測に利用される。一方、紫外線発光ダイオード２３は、同様にオン・オフ可能な電源装置２２に駆動されて必要な輝度で点灯される。紫外線発光ダイオード２３は、例えば４００ｎｍに極大ピークをもつが、本実施形態では、３５０ｎｍ付近の紫外線（補正用参照光）が補正用計測に利用される。
【００４９】
光検出装置１５０は、低圧水銀ランプ２１からの光束を測定光として受光する計測用半導体光検出素子である計測用フォトダイオード５１と、紫外線発光ダイオード２３からの光束をバックグラウンド光として受光する補正用半導体光検出素子である補正用フォトダイオード５２とで構成される。なお、両フォトダイオード５１、５２の感度は、例えば１５０〜４００ｎｍの範囲に亘っている。
【００５０】
バンドパスフィルタ４０は、低圧水銀ランプ２１と計測用フォトダイオード５１との間の計測用光路ＰＡ１上に配置されている。なお、紫外線発光ダイオード２３は、比較的狭い特定波長の光束を射出するので、紫外線発光ダイオード２３と補正用フォトダイオード５２との間の補正用光路ＰＡ２上には、バンドパスフィルタを設けなくてよい。
【００５１】
光路切替装置１４０は、各フォトダイオード５１、５２に入射する各光源２１、２３からの光束をそれぞれ遮光する遮光板４１、４２と、遮光板４１、４２をそれぞれ保持する遮光板ホルダ４３、４４と、光路ＰＡ１又はＰＡ２を開放するために遮光板４１、４２をスライドさせて遮光板４１、４２の位置を変更する遮光板切替装置４５とを備える。なお、遮光板４１、４２は、光路ＰＡ１、ＰＡ２を遮光する際に、低圧水銀ランプ２１と紫外線透過セル３０との間、及び紫外線発光ダイオード２３と紫外線透過セル３０との間の遮光位置にそれぞれ配置可能である。また、遮光板４１、４２は、光路ＰＡ１、ＰＡ２から退避した退避位置にも移動可能になっている。遮光板切替装置４５は、スライド機構及びアクチュエータ等を含み、制御装置９２により動作タイミングを含めて駆動制御される。
【００５２】
増幅装置１６０は、計測用フォトダイオード５１の出力信号を増幅する増幅回路基板２０１と、補正用フォトダイオード５２の出力信号を増幅する増幅回路基板２０２とを備える。増幅回路基板２０１、２０２は、光検出装置１５０の検出出力を適当なゲインで増幅し、計測用フォトダイオード５１及び補正用フォトダイオード５２に入射する検出光の強度値に応じて増加する出力電圧を発生する。
【００５３】
出力変換装置１７０は、一対のＡ／Ｄ変換器１７１、１７２を備える。増幅回路基板２０１、２０２は、計測用フォトダイオード５１及び補正用フォトダイオード５２の検出信号を適当なゲインで増幅してそれぞれＡ／Ｄ変換器１７１、１７２に出力する。Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２は、検出信号をデジタルデータに変換する。ディスプレイ９４は、Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２とともに出力表示装置を構成する。ディスプレイ９４は、Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２による変換出力から得た測定結果を表示するためのもので、増幅装置１６０からの増幅出力の電圧値をユーザが視覚的に認識できる数値等として表示する。
【００５４】
電圧発生装置９１は、増幅回路基板２０１に接続されており、増幅回路基板２０１のオペアンプＡ１に供給する電圧を調整する。電圧発生装置９１により発生させる電圧は、測定する試料の種類等により適宜調整される。
【００５５】
入力装置９３は、入力装置９３に設けた不図示のボタン等の操作を受けて試料測定の開始を制御装置９２に指示するコマンドを出力する。なお、入力装置９３の操作により、制御装置９２に測定試料のパラメータ等を設定し、試料に応じて電圧発生装置９１の出力調整、演算補正調整等を行うこともできる。
【００５６】
制御装置９２は、遮光板切替装置４５を介して計測用光路ＰＡ１及び補正用光路ＰＡ２のいずれか一方に光束を入射させるタイミングに応じて、計測用フォトダイオード５１及び補正用フォトダイオード５２のいずれか一方に光束を検出させるタイミングを制御する。これにより、適切なタイミングでデータを取り込むことができ、効率よく光束を検出することができる。
【００５７】
また、制御装置９２は、必要ならば、入力装置９３からの指示に従い、電源装置２２を介して低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３の電源のオン・オフを行う構成とすることもできる。なお、低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３を手動でオン・オフさせることもできる。
【００５８】
低圧水銀ランプ２１を電源オン状態にして光路切替装置１４０により計測用光路ＰＡ１を選択すると、不図示の紫外線透過セル３０が紫外線で照明される。紫外線透過セル３０の透過光は、バンドパスフィルタ４０を介して計測用フォトダイオード５１に入射するので、計測用フォトダイオード５１の検出信号が、増幅回路基板２０１で増幅され、増幅回路基板２０１の出力信号が、Ａ／Ｄ変換器１７１に入力信号として入力される。また、紫外線発光ダイオード２３を電源オン状態にして光路切替装置１４０により補正用光路ＰＡ２を選択すると、紫外線透過セル３０が紫外線で照明される。紫外線透過セル３０の透過光は、補正用フォトダイオード５２に直接入射するので、補正用フォトダイオード５２の検出信号が、増幅回路基板２０２で増幅され、増幅回路基板２０２の出力信号が、Ａ／Ｄ変換器１７２に入力信号として入力される。Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２は、電圧計と同様に機能してデジタル電圧検出値を出力し、Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２で得られたデジタル電圧検出値は、制御装置９２に送られる。
【００５９】
また、制御装置９２は、紫外線発光ダイオード２３に対する補正用フォトダイオード５２の検出出力により、低圧水銀ランプ２１に対する計測用フォトダイオード５１の検出出力のベースラインに相当する値を決定する。Ａ／Ｄ変換器１７１、１７２からそれぞれデータが送られた後、制御装置９２は、低圧水銀ランプ２１に対する計測用フォトダイオード５１の検出出力からベースラインを差し引く換算処理を行い、ディスプレイ９４に計算結果を表示させる。
【００６０】
以下、試料測定装置１１０の光学系部分の動作機構及び試料測定方法について説明する。試料測定装置１１０を用いた試料測定方法は、制御装置９２の制御下で実行され、計測用光路ＰＡ１上の紫外線透過セル３０を通過した光束を計測する主計測工程と、補正用光路ＰＡ２上の紫外線透過セル３０を通過した光束を計測する比較計測工程と、主計測工程における測定結果を比較計測工程における測定結果によって補正し、数値化した値を表示する出力処理工程とで構成される。
【００６１】
主計測工程において、図９（Ａ）に示すように、低圧水銀ランプ２１から射出された光束は、バンドパスフィルタ４０によって特定の紫外線域に調整される。遮光板４２は、制御装置９２の制御信号に基づいて遮光板切替装置４５により退避位置に移動され、計測用光路ＰＡ１が開放される。この際、補正用光路ＰＡ２は遮光位置にある遮光板４１により遮光されている。計測用光路ＰＡ１の開放により、低圧水銀ランプ２１から射出された光束は紫外線透過セル３０を通過し、計測用フォトダイオード５１に入射する。計測用フォトダイオード５１に入射した光束は図１０の増幅回路基板２０１により増幅され、出力電圧が発生する。この電圧値はデジタル電圧検出値として制御装置９２に送られる。
【００６２】
次に、比較計測工程において、図９（Ｂ）に示すように、遮光板４１は、制御装置９２の制御信号に基づいて遮光板切替装置４５により退避位置に移動され、補正用光路ＰＡ２が開放されている。この際、計測用光路ＰＡ１は、遮光位置にある遮光板４２により遮光されている。補正用光路ＰＡ２の開放により、紫外線発光ダイオード２３から射出された光束は紫外線透過セル３０を通過し、補正用フォトダイオード５２に入射する。補正用フォトダイオード５２に入射した光束は図１０の増幅回路基板２０２により増幅され、出力電圧が発生する。この電圧値はデジタル電圧検出値として制御装置９２に送られる。
【００６３】
次に、出力処理工程において、制御装置９２に送られた主計測工程におけるデジタル電圧検出値は、比較計測工程におけるデジタル電圧検出値により補正処理され、換算処理後の値が試料の濃度に相当する値としてディスプレイ９４に表示される。具体的には、次式を用いて主計測工程及び比較計測工程におけるデジタル電圧検出値が換算処理される。なお、ａ、ｂ、ｃの値は測定する試料により変化する。
Ｙ＝ａＸ１＋ｂＸ２＋ｃ
Ｘ１：バンドパスフィルタを通過した低圧水銀ランプによる試料の透過光量（主計測工程におけるデジタル電圧検出値）
Ｘ２：紫外線発光ダイオードによる試料の透過光量（比較計測工程におけるデジタル電圧検出値）
Ｙ：Ｘ１、Ｘ２から予測される分光光度計吸光度（２７５〜３５０ｎｍ）（補正後の値）
【００６４】
以上説明した試料測定装置１１０では、制御装置９２により計測用フォトダイオード５１で検出した試料の透過光量を補正用フォトダイオード５２で検出した試料の透過光量により補正する処理を行い、数値化した値をディスプレイ９４に表示することができる。そのため、紫外線透過セル３０中の試料が不純物質の影響等で紫外域の測定波長と異なる位置に吸光性等を有する場合であっても、精度のよい試料濃度を簡単に決定することができる。また、試料に応じて補正がされるので、より精度のよい試料濃度を決定することができる。試料測定装置１１０において、光路切替装置１４０を用いて計測に用いない光路を遮光することによって、迷光を防止することができる。さらに、各光路ＰＡ１、ＰＡ２に入射する光束を独立させることにより、光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。なお、補正後の値Ｙについては、分光光度計の吸光度にする必要はなく、実際の濃度に直接換算した結果を表示することができる。
【００６５】
以下、図９で説明した試料測定装置１１０による具体的な測定例について説明する。
【実施例４】
【００６６】
計測値の補正方法として、処理液の着色、濁りによる測定値への影響に対してベースライン上昇分を一定値としてこれを差し引くことで補正することが考えられる。例えば、標準試料に比べてベースライン上昇が観察された場合、分光光度計による高精度の確認試験に基づき、便宜上３５０ｎｍにおける上昇分を２６７ｎｍでの吸光度から差し引くことで対応できる。
【００６７】
しかし、試料によっては測定サンプル間においてベースラインの上昇分に差異があるため、これを一定の定数として計測結果を差し引くわけにはいかない。
【００６８】
そこで、本実施例では、ベースラインが変動することを前提として計測結果を補正処理する第２実施形態の試料測定装置１１０を用い、木材処理後の防カビ材希釈液の濃度測定を行った。
【００６９】
下記表４は、分光光度計にて２７５ｎｍの吸光度から３５０ｎｍのベースライン上昇分を差し引いたデータ（分光光度計実測値）に、バンドパスフィルタを透過させた低圧水銀ランプ２１における試料の透過光量を対比させたものである。この場合、その相関は図１１のグラフに示したように、特に低濃度側で低いものであった。低圧水銀ランプ２１の測定だけではベースラインの変化に対応できず、測定後の信憑性が低くなる場合があることが分かる。
【表４】
【００７０】
下記表５は、試料測定装置１１０を用いて、紫外線発光ダイオード２３における試料の透過光量を測定し、分光光度計３５０ｎｍでのベースライン上昇分と比較したものである。この場合、その相関は図１２のグラフに示したように、高いものであった。紫外線発光ダイオード２３によってベースラインの変化を検出できることが分かる。
【表５】
【００７１】
下記表６は、表４の低圧水銀ランプ２１における試料の透過光量を表５の紫外線発光ダイオード２３における試料の透過光量により補正した予測値と、分光光度計の実測値とを比較したものである。この場合、その相関は図１３のグラフに示したように、高いものであった。
【表６】
【００７２】
以上のことから、低圧水銀ランプ２１における試料の透過光量を紫外線発光ダイオード２３における試料の透過光量により補正することにより、分光光度計による解析結果に近い測定値を得ることができることが分かり、簡易測定器でも比較的高精度の測定結果を得ることができた。具体的に、制御装置９２で行われる換算処理式は、次式となる。
Ｙ＝−０．００３８８７Ｘ１＋０．１６７７Ｘ２＋２．７１０
【００７３】
以上の第２実施形態では自動測定を可能にするシステムについて説明したが、手動での測定も可能である。例えば、主計測工程において、遮光板４２を手で取り除いて計測用光路ＰＡ１を開放し、計測用フォトダイオード５１に入射した光束を図１０の増幅回路基板２０１により増幅させ、出力電圧値を計測する。この際、補正用光路ＰＡ２は、遮光板４１により遮光されている。次に、比較計測工程において、遮光板４１を取り除いて開放し、補正用フォトダイオード５２に入射した光束を増幅回路基板２０２により増幅させ、出力電圧値を計測する。この際、計測用光路ＰＡ１は、遮光板４２により遮光されている。次に、出力処理工程において、主計測工程における出力電圧値は、計算機や換算テーブルを利用して、比較計測工程における出力電圧値により補正換算処理され、その補正後の値に基づいて試料の濃度に相当する値を決定する。
【００７４】
また、第２実施形態では、ディスプレイ９４に補正後の値を表示したが、主計測工程及び比較計測工程における計測値をそれぞれ直接表示してもよい。
【００７５】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る試料測定装置について説明する。なお、第３実施形態に係る試料測定装置２１０は、第２実施形態の試料測定装置１１０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第２実施形態と同様であるものとする。
【００７６】
図１４（Ａ）、１４（Ｂ）は、第３実施形態に係る試料測定装置２１０の光学系部分を示す。第３実施形態に係る試料測定装置２１０において、紫外線透過セル３０が移動することにより光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えが行われる。紫外線透過セル３０は、光路切替装置２４０により各光路ＰＡ１、ＰＡ２上に移動可能となっている。光路切替装置２４０は、紫外線透過セル３０を固定するホルダ（不図示）と、ホルダを動かすアクチュエータ（不図示）等から構成される。アクチュエータが、各光路ＰＡ１、ＰＡ２上の所定位置にホルダを動かすことにより、光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行う。ここで、紫外線透過セル３０には光束が入射しない側面部分に遮光板１４３が取り付けられている。さらに、計測用光路ＰＡ１及び補正用光路ＰＡ２は、遮光板１４３によって光路が仕切られており、紫外線透過セル３０が両光路ＰＡ１、ＰＡ２のいずれか一方上に移動することにより完全に光路ＰＡ１、ＰＡ２の独立性を保っている。また、低圧水銀ランプ２１、紫外線発光ダイオード２３、計測用フォトダイオード５１、及び補正用フォトダイオード５２は、固定されている。
【００７７】
なお、図１４（Ｃ）、１４（Ｄ）のように、紫外線透過セル３０の下部に回転機構を有する光路切替装置２４１を光路ＰＡ１、ＰＡ２上に設け、紫外線透過セル３０を±９０°回転させることにより、光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行ってもよい。光路切替装置２４１も光路切替装置２４０と同様に、紫外線透過セル３０を固定するホルダとアクチュエータ等から構成される。
【００７８】
以上説明した試料測定装置２１０では、試料に応じて補正がされるので、より精度のよい試料濃度を決定することができる。試料測定装置２１０において、光路切替装置２４０、２４１を用いて計測に用いない光路を遮光することによって、迷光を防止することができる。さらに、各光路ＰＡ１、ＰＡ２に入射する光束を独立させることにより、光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００７９】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る試料測定装置について説明する。なお、第４実施形態に係る試料測定装置３１０は、第２実施形態等の試料測定装置１１０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第２実施形態等と同様であるものとする。
【００８０】
図１５（Ａ）、１５（Ｂ）は、第４実施形態に係る試料測定装置３１０の光学系部分を示す。第４実施形態に係る試料測定装置３１０において、計測用フォトダイオード５１は、補正用フォトダイオードと兼用され、低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３を一体的に移動することにより光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えが行われる。例えば、低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３の下部に設けた光路切替装置３４０により各光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行っている。光路切替装置３４０は、支持台３４１と、アクチュエータ（不図示）等から構成される。支持台３４１には、低圧水銀ランプ２１と、バンドパスフィルタ４０と、紫外線発光ダイオード２３と、遮光板２４３とが固定されている。遮光板２４３は、低圧水銀ランプ２１と紫外線発光ダイオード２３との間に固定されている。アクチュエータにより支持台３４１を動かし、低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３がそれぞれ計測用フォトダイオード５１に入射する位置に移動させることで光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行っている。ここで、紫外線透過セル３０及び計測用フォトダイオード５１は固定されている。
【００８１】
なお、図１５（Ｃ）、１５（Ｄ）のように、回転機構有する光路切替装置３４２を光路ＰＡ１、ＰＡ２上に設け、光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行ってもよい。光路切替装置３４２上には、反射ミラー２４４が固定されており、光路ＰＡ１、ＰＡ２のうち一方を計測用フォトダイオード５１へ導き、他方は遮光するようになっている。この光路切替装置３４２を±９０°回転させることにより、光路ＰＡ１、ＰＡ２の切り替えを行うことができる。
【００８２】
以上説明した試料測定装置３１０では、計測用フォトダイオード５１を補正用フォトダイオード５２として用いることにより、１つのフォトダイオードで計測値の補正を行うことができる。そのため、試料測定装置３１０のコストを安価にすることができる。また、試料に応じて補正がされるので、より精度のよい試料濃度を決定することができる。試料測定装置３１０において、光路切替装置３４０、３４２を用いて計測に用いない光路を遮光することによって、迷光を防止することができる。さらに、各光路ＰＡ１、ＰＡ２に入射する光束を独立させることにより、光束を安定させつつ試料の紫外線透過率を精度よく計測することができる。
【００８３】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、紫外光光源２０として低圧水銀ランプ２１及び紫外線発光ダイオード２３を用いたが、他の発光管タイプの紫外光光源を用いることができ、或いは近紫外等発光する発光ダイオード等の広義の紫外光ランプを１つ以上準備して同時又は個別に切り替えながら点灯させて、目的とする紫外線を発光させることができる。
【００８４】
また、紫外線透過セル３０は、薬液ＣＳを保持することができ紫外線を効率よく透過させるものであれば、石英ガラス以外の他の材料で形成することができる。特に紫外線透過セル３０を樹脂セルに置き換えた場合、樹脂セルを使い捨て型のものにすることができる。
【００８５】
また、バンドパスフィルタ４０は、誘電体多層膜に限らず、多様なフィルタを使用することができる。なお、バンドパスフィルタ４０は、紫外線透過セル３０の後段に限らず、紫外線透過セル３０の前段に配置することができ、多少特性の異なる２つのバンドパスフィルタ４０を紫外線透過セル３０の前後に配置することもできる。
【００８６】
また、光検出装置５０は、フォトダイオード５１、５２に限らず、様々な半導体光検出素子すなわち固体素子によって形成することができ、これによっても小型化が達成される。
【００８７】
また、増幅装置６０や出力表示装置７０や出力変換装置１７０も、実施形態で説明したものは一例であり、測定対象に応じて電流や電圧のいずれを増幅し、電流値や電圧値のいずれを表示するかを使い分けることができる。なお、測定対象となり得る物質は紫外光を吸収する性質を有するものであれば何でも良く、他の分野への応用も可能である。
【００８８】
また、増幅回路基板２０１において、電圧発生装置９１を用いたが、計測用光路ＰＡ１上に試料ごとに対応したＮＤフィルタを設けることにより電圧増幅を調整してもよい。
【００８９】
また、図１０において、各フォトダイオード５１、５２に対して増幅装置１６０に増幅回路基板２０１、２０２を設けたが、図１６の増幅装置２６０の増幅回路基板２０３ように増幅回路基板を１つにしてもよい。
【００９０】
また、本実施形態において、光路切替装置１４０等により計測用光路ＰＡ１及び補正用光路ＰＡ２の切り替えを行ったが、手動により光路の切り替えを行ってもよい。
【００９１】
また、本実施形態において、試料測定装置１０、１１０に、紫外光光源２０、１２０等を駆動させる電源を内蔵したが、外部から電源を供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第１実施形態に係る試料測定装置を概念的に説明するブロック図である。
【図２】図１の試料測定装置を外観を説明する斜視図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、図２の試料測定装置の内部を説明する側面図及び平面図である。
【図４】試料測定装置の回路構成を説明するブロック図である。
【図５】増幅回路基板の具体的回路構成の一例を説明する回路図である。
【図６】図１に示す試料測定装置を用いた実施例１の測定結果を説明するグラフである。
【図７】図１に示す試料測定装置を用いた実施例２の測定結果を説明するグラフである。
【図８】図１に示す試料測定装置を用いた実施例３の測定結果を説明するグラフである。
【図９】第２実施形態に係る試料測定装置の光学系部分を説明するブロック図である。
【図１０】図９の試料測定装置の回路構成等を説明する図である。
【図１１】図９に示す試料測定装置を用いた実施例４の測定結果を説明するグラフである。
【図１２】図９に示す試料測定装置を用いた実施例４の測定結果を説明するグラフである。
【図１３】図９に示す試料測定装置を用いた実施例４の測定結果を説明するグラフである。
【図１４】第３実施形態に係る試料測定装置の光学系部分を説明するブロック図である。
【図１５】第４実施形態に係る試料測定装置の光学系部分を説明するブロック図である。
【図１６】図１０の試料測定装置の回路構成等の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０、１１０、２１０、３１０…試料測定装置、 １１…外装ケース、 １２…支持板、 ２０、１２０…紫外光光源、 ２１…低圧水銀ランプ、 ２２、６２、７２…電源装置、 ２３…紫外線発光ダイオード、 ３０…紫外線透過セル、 ４０…バンドパスフィルタ、 ４１、４２、１４３、２４３…遮光板、 ５０、１５０…光検出装置、 ５１、５２…フォトダイオード、 ６０、１６０、２６０…増幅装置、 ６１…増幅回路本体、 ７０…出力表示装置、 ７１…電気計測器本体、 ７３、９４…ディスプレイ、 ８１…スナップスイッチ、 ８５、２０１、２０２、２０３…増幅回路基板、 ９２…制御装置、 １４０、２４０、２４１、３４０、３４２…光路切替装置、 １７０…出力変換装置、 １７１、１７２、１７３…Ａ／Ｄ変換器、 ＢＡ１、ＢＡ２、ＢＡ３…電池、 ＰＡ１…計測用光路、 ＰＡ２…補正用光路、 ＳＣ…薬液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光を発生する紫外光ランプと、
試料を収容した状態で前記紫外光ランプからの光束を通過させるための紫外線透過セルと、
前記紫外線透過セルを通過した光束を検出する計測用半導体光検出素子と、
前記計測用半導体光検出素子の検出出力に対応する測定結果を数値化した値を表示する出力表示装置と、
前記紫外光ランプと、前記計測用半導体光検出素子と、前記出力表示装置とを動作させるための電源と、
を備える試料測定装置。
【請求項２】
前記紫外光ランプと前記計測用半導体光検出素子との間の計測用光路上であって、前記紫外線透過セルの後段及び／又は前段に配置され、紫外域に透過帯を有するバンドパスフィルタをさらに備える請求項１記載の試料測定装置。
【請求項３】
前記紫外光ランプは、低圧水銀ランプであり、前記出力表示装置は、前記低圧水銀ランプの発光特性と前記バンドパスフィルタの透過特性とを参酌して決定した増幅特性を有する増幅回路と、当該増幅回路の出力電圧又は出力電流を計測する電気計測器とを有する、請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項４】
前記紫外光ランプと、前記紫外線透過セルと、前記計測用半導体光検出素子とを相互に固定して収納するとともに、前記出力表示装置の表示器部分を外壁に設けた携帯型の遮光ケースをさらに備える請求項１から請求項３までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項５】
計測用の波長とは異なる所定の紫外領域波長で発光する紫外線発光ダイオードと、
前記紫外線発光ダイオードから射出され前記紫外線透過セルを通過した光束を検出する補正用半導体光検出素子と、
をさらに備え、
前記出力表示装置は、前記補正用半導体光検出素子の検出出力と前記計測用半導体光検出素子の検出出力とに基づいて得た結果を前記測定結果として数値化した値を表示する、請求項１から請求項４までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項６】
前記計測用光路、及び前記紫外線発光ダイオードと前記補正用半導体光検出素子との間の補正用光路は、前記紫外線透過セルを通過する光路であって、
前記紫外光ランプと前記紫外線透過セルとの間、及び前記紫外線発光ダイオードと前記紫外線透過セルとの間の遮光位置に配置可能な遮光板をさらに備え、
前記計測用光路及び前記補正用光路の切り替えは、前記遮光板の配置によって行われる、請求項５記載の試料測定装置。
【請求項７】
前記計測用光路、及び前記紫外線発光ダイオードと前記補正用半導体光検出素子との間の補正用光路は、前記紫外線透過セルを通過する光路であって、
前記計測用光路及び前記補正用光路の切り替えを行う光路切替装置をさらに備える請求項５記載の試料測定装置。
【請求項８】
前記計測用半導体光検出素子は、前記補正用半導体光検出素子として用いられ、前記計測用光路上及び前記補正用光路上においてそれぞれ前記紫外光ランプからの透過光量及び前記紫外線発光ダイオードからの透過光量を測定する請求項６及び請求項７のいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項９】
前記計測用光路及び前記補正用光路に入射する光束は互いに独立し、前記紫外光ランプの透過光量は前記計測用光路上で測定され、前記紫外線発光ダイオードの透過光量は前記補正用光路上で測定される、請求項６から請求項８までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項１０】
前記計測用光路及び前記補正用光路のいずれか一方に光束を入射させるタイミングに応じて、前記計測用半導体光検出素子及び前記補正用半導体光検出素子のいずれか一方に光束を検出させるタイミングを制御する制御装置をさらに備える請求項６から請求項９までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記紫外線発光ダイオードに対する前記補正用半導体光検出素子の検出出力により、前記紫外光ランプに対する前記計測用半導体光検出素子の検出出力のベースラインに相当する値を算出する、請求項１０記載の試料測定装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記紫外光ランプに対する前記計測用半導体光検出素子の検出出力から前記ベースラインを差し引く換算処理を行い、前記出力表示装置に計算結果を表示させる請求項１１記載の試料測定装置。
【請求項１３】
前記紫外線透過セルは、木材用防カビ剤溶液、洗濯用洗剤溶液、及びガソリンのいずれかの試料を収納し、前記出力表示装置は、前記紫外線透過セル中の試料の濃度を反映した数値を示す、請求項１から請求項１２までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項１４】
紫外線透過セルに収容された試料の濃度を測定する試料測定方法であって、
紫外光ランプからの光束を、前記紫外光ランプと計測用半導体光検出素子との間の計測用光路上にある前記紫外線透過セルに通過させ、前記紫外線透過セルを通過した光束を検出する主計測工程と、
前記主計測用光路を、紫外線発光ダイオードと補正用半導体光検出素子との間の補正用光路に切り替え、計測用の波長と異なる波長で発光する前記紫外線発光ダイオードからの光束を、前記補正用光路上にある前記紫外線透過セルに通過させ、前記紫外線透過セルを通過した光束を検出する比較計測工程と、
前記主計測工程における測定結果を前記比較計測工程における測定結果によって補正し、数値化した値を表示する出力処理工程と、
を行う試料測定方法。
【請求項１】
紫外光を発生する紫外光ランプと、
試料を収容した状態で前記紫外光ランプからの光束を通過させるための紫外線透過セルと、
前記紫外線透過セルを通過した光束を検出する計測用半導体光検出素子と、
前記計測用半導体光検出素子の検出出力に対応する測定結果を数値化した値を表示する出力表示装置と、
前記紫外光ランプと、前記計測用半導体光検出素子と、前記出力表示装置とを動作させるための電源と、
を備える試料測定装置。
【請求項２】
前記紫外光ランプと前記計測用半導体光検出素子との間の計測用光路上であって、前記紫外線透過セルの後段及び／又は前段に配置され、紫外域に透過帯を有するバンドパスフィルタをさらに備える請求項１記載の試料測定装置。
【請求項３】
前記紫外光ランプは、低圧水銀ランプであり、前記出力表示装置は、前記低圧水銀ランプの発光特性と前記バンドパスフィルタの透過特性とを参酌して決定した増幅特性を有する増幅回路と、当該増幅回路の出力電圧又は出力電流を計測する電気計測器とを有する、請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項４】
前記紫外光ランプと、前記紫外線透過セルと、前記計測用半導体光検出素子とを相互に固定して収納するとともに、前記出力表示装置の表示器部分を外壁に設けた携帯型の遮光ケースをさらに備える請求項１から請求項３までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項５】
計測用の波長とは異なる所定の紫外領域波長で発光する紫外線発光ダイオードと、
前記紫外線発光ダイオードから射出され前記紫外線透過セルを通過した光束を検出する補正用半導体光検出素子と、
をさらに備え、
前記出力表示装置は、前記補正用半導体光検出素子の検出出力と前記計測用半導体光検出素子の検出出力とに基づいて得た結果を前記測定結果として数値化した値を表示する、請求項１から請求項４までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項６】
前記計測用光路、及び前記紫外線発光ダイオードと前記補正用半導体光検出素子との間の補正用光路は、前記紫外線透過セルを通過する光路であって、
前記紫外光ランプと前記紫外線透過セルとの間、及び前記紫外線発光ダイオードと前記紫外線透過セルとの間の遮光位置に配置可能な遮光板をさらに備え、
前記計測用光路及び前記補正用光路の切り替えは、前記遮光板の配置によって行われる、請求項５記載の試料測定装置。
【請求項７】
前記計測用光路、及び前記紫外線発光ダイオードと前記補正用半導体光検出素子との間の補正用光路は、前記紫外線透過セルを通過する光路であって、
前記計測用光路及び前記補正用光路の切り替えを行う光路切替装置をさらに備える請求項５記載の試料測定装置。
【請求項８】
前記計測用半導体光検出素子は、前記補正用半導体光検出素子として用いられ、前記計測用光路上及び前記補正用光路上においてそれぞれ前記紫外光ランプからの透過光量及び前記紫外線発光ダイオードからの透過光量を測定する請求項６及び請求項７のいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項９】
前記計測用光路及び前記補正用光路に入射する光束は互いに独立し、前記紫外光ランプの透過光量は前記計測用光路上で測定され、前記紫外線発光ダイオードの透過光量は前記補正用光路上で測定される、請求項６から請求項８までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項１０】
前記計測用光路及び前記補正用光路のいずれか一方に光束を入射させるタイミングに応じて、前記計測用半導体光検出素子及び前記補正用半導体光検出素子のいずれか一方に光束を検出させるタイミングを制御する制御装置をさらに備える請求項６から請求項９までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記紫外線発光ダイオードに対する前記補正用半導体光検出素子の検出出力により、前記紫外光ランプに対する前記計測用半導体光検出素子の検出出力のベースラインに相当する値を算出する、請求項１０記載の試料測定装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記紫外光ランプに対する前記計測用半導体光検出素子の検出出力から前記ベースラインを差し引く換算処理を行い、前記出力表示装置に計算結果を表示させる請求項１１記載の試料測定装置。
【請求項１３】
前記紫外線透過セルは、木材用防カビ剤溶液、洗濯用洗剤溶液、及びガソリンのいずれかの試料を収納し、前記出力表示装置は、前記紫外線透過セル中の試料の濃度を反映した数値を示す、請求項１から請求項１２までのいずれか一項記載の試料測定装置。
【請求項１４】
紫外線透過セルに収容された試料の濃度を測定する試料測定方法であって、
紫外光ランプからの光束を、前記紫外光ランプと計測用半導体光検出素子との間の計測用光路上にある前記紫外線透過セルに通過させ、前記紫外線透過セルを通過した光束を検出する主計測工程と、
前記主計測用光路を、紫外線発光ダイオードと補正用半導体光検出素子との間の補正用光路に切り替え、計測用の波長と異なる波長で発光する前記紫外線発光ダイオードからの光束を、前記補正用光路上にある前記紫外線透過セルに通過させ、前記紫外線透過セルを通過した光束を検出する比較計測工程と、
前記主計測工程における測定結果を前記比較計測工程における測定結果によって補正し、数値化した値を表示する出力処理工程と、
を行う試料測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−９８０４３（Ｐ２００９−９８０４３Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７０９５４（Ｐ２００７−２７０９５４）
【出願日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【出願人】（０００００４３０７）日本曹達株式会社 (434)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【出願人】（０００００４３０７）日本曹達株式会社 (434)
【Ｆターム（参考）】
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