專利名稱：分光光度計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及例如作為液體色譜分析中用于檢測所分離的樣品成分的檢測器用的分光光度計。
背景技術：
一般的熒光分光光度計由樣品單元(cell)、光檢測部、光源、激勵側光學系統(tǒng)和熒光側光學系統(tǒng)構成。樣品單元為例如配置在液體色譜分析的分析柱(column)的下游、使含有用分析柱分離的樣品成分的洗出液流動的流動(flow)單元。激勵側光學系統(tǒng)從由光源發(fā)出的光中提取出用于激勵樣品并使之發(fā)出熒光的激勵光成分，并將之導入樣品單元。熒光側光學系統(tǒng)從樣品單元發(fā)出的光中提取出熒光成分并導入光檢
、、；作為光檢測部，通常含光電倍增管。光電倍增管在光入射至入射窗時，由于光電效應，產(chǎn)生對應其入射量的電子，并使該電子數(shù)倍增而作為電流輸出。通過對光電倍增管施加固定電壓而在倍增率保持固定的狀態(tài)下使用，從而輸出大小與入射至入射窗的光量成比例的電流，根據(jù)其輸出值而能夠測定入射至入射窗的光量。在光電倍增管中，由于倍增率越高則入射至光電倍增管的光量越大，從而能夠輸出放大的電流值，因此能夠進行高靈敏度的檢測。
但是，對于光電倍增管而言存在內(nèi)部流動的電流超過允許的范圍而惡化的問題。例如在激勵光波長和熒光波長相同或相近時，被樣品反射的激勵光在熒光側光學系統(tǒng)中并沒有完全衰減，或者說即使衰減也沒有大幅度衰減。因此，通過在光電倍增管中，激勵光成分和樣品發(fā)出的熒光一起，也進行入射，從而入射到光電倍增管的入射光量增大，其結果，光電倍增管會由于流過過大的電流而惡化。
為解決所述問題，提案有這樣的一種方案，S卩，將光電倍增管的界限電流值作為閾值，將光電倍增管輸出的電流與閾值相比較，如果輸出電流超過閾值，則降低對光電倍增管的施加電壓而降低倍增率，從而減
小流過光電倍增管的電流(例如特幵JP2000-9644號公報。)。光電倍增管的界限電流值指的是不惡化光電倍增管而能夠流過光電倍增管的電流的最大值。
并且，在所述方案中，由于來自光電倍增管的輸出電流超過界限值而降低了向光電倍增管的施加電壓，所以，短時間內(nèi)超過界限值的電流會流過光電倍增管，難免會使光電倍增管有些惡化。在該方案中，如果設定閾值比界限電流值還低，則在流過光電倍增管的電流超過界限電流值之前可能會使光電倍增管的倍增率降低，此時，不能最大限度地利用光電倍增管的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種分光光度計，在不使分光光度計的光電倍增管的靈敏度降低的前提下，防止過大的電流流過光電倍增管而使光電倍增管惡化。
本發(fā)明的分光光度計具有光源；樣品單元；從光源的光中提取出激勵光成分，并將其導向樣品單元的激勵側光學系統(tǒng)；從樣品單元的光中提取出熒光成分的熒光側光學系統(tǒng)；檢測由熒光側光學系統(tǒng)提取出的熒光成分的光檢測部；信號預測部；控制部。
光檢測部具有光電倍增管，以固定周期輸出對應光電倍增管中的光
A信號預測部根據(jù)光檢測部的輸出信號，預測來自后續(xù)周期的光檢測部的輸出信號強度。
控制部根據(jù)由信號預測部預測的預測值，調(diào)整施加到光電倍增管的施加電壓值，使得來自后續(xù)周期的光檢測部的輸出信號強度不超過基準值，該基準值為規(guī)定了流過光電倍增管的電流的界限的光檢測部的輸出信號強度的基準值。
在預測值超過基準值時，控制部根據(jù)預測值調(diào)整施加到光電倍增管上的施加電壓值的方法如下。在第1方式中，控制部決定施加到光電倍增管的施加電壓值，使得預測值正好成為基準值地將施加到光電倍增管
的施加電壓值減去第l電壓，在第2方式中，控制部決定施加到光電倍增管的施加電壓值，從使預測值正好成為基準值地減去了第1電壓的施加到光電倍增管的施加電壓值中，進一步減去預先決定的第2電壓。此時，在控制部設定多種大小不同的第2電壓，優(yōu)選使之能夠任意進行選擇。
由于本發(fā)明的分光光度計的信號預測部根據(jù)光檢測部的輸出信號，預測后續(xù)周期信號強度，控制部根據(jù)該預測值，調(diào)整施加到光電倍增管上的電壓，使得后續(xù)周期的信號強度不超過基準值，所以，能夠在過大的電流流過光電倍增管之前降低光電倍增管的倍增率，減小流過光電倍增管的電流，能夠防止光電倍增管的惡化。
檢測出液體色譜分析中的樣品成分的色譜峰值曲線在峰值過去之后會降低，但是，在該峰值附近光電倍增管的倍增率將降低，光電倍增管的靈敏度也會降低，之后的測定精度會惡化。所以，在光電倍增管的倍增率一旦下降之后，在預測即使光電倍增管的倍增率返回原來的狀
態(tài)，也不會惡化光電倍增管時，光電倍增管的倍增率返回原來的倍增率。這樣，能夠最大限度地發(fā)揮光電倍增管的靈敏度。
為此，在本發(fā)明的實施方式中優(yōu)選，基于信號預測部的預測值(將其作為第l預測值。)，以及，在該預測值為預測調(diào)整施加電壓使其比規(guī)定電壓低之后的狀態(tài)下的輸出信號強度時，也預測在假定施加到光電倍增管的電壓返回到規(guī)定電壓的狀態(tài)下的相同周期的信號強度(將其作為第2預測值)。此時，優(yōu)選，在該第2預測值為基準值以下時，控制部在對應該周期的時刻，使施加到光電倍增管的電壓返回到規(guī)定電壓。
信號預測部也可以根據(jù)光檢測部的最新周期的輸出信號強度和前一周期的輸出信號強度的差值，來預測后續(xù)周期的信號強度，也可以采用根據(jù)光檢測部的多個周期的輸出信號強度的近似公式，來預測后續(xù)周期的信號強度。


圖1為概略表示分光光度計的一個實施方式的框圖。圖2為表示施加到光電磁增管的電壓的控制操作的流程圖。圖3為表示來自光檢測部的信號強度隨時間變化的一個例子的曲線圖。
具體實施例方式
下面參照圖1對分光光度計的一個實施方式進行說明。
例如將從液體色譜分析的分析柱流出的洗出液作為樣品在樣品單元(流動單元)6的內(nèi)部進行流動。從光源2發(fā)出的光中通過激勵側光學系統(tǒng)4提取出激勵光成分，照射到在樣品單元6流動的樣品上。來自該激勵光激勵的樣品的熒光通過熒光側光學系統(tǒng)8導向光檢測部10的光電倍增管ll而被檢測出。
激勵側光學系統(tǒng)4例如采用衍射光柵將來自光源2的光進行分光，并提取出激勵光成分，導入樣品單元6。激勵側光學系統(tǒng)4優(yōu)選能夠?qū)跇悠穯卧?中流動的樣品，選擇切換要導入樣品單元6中的作為激勵光的光的波長。
熒光側光學系統(tǒng)8將來自樣品單元6的光例如采用衍射光柵進行分光，提取出要檢測的熒光波長的光，并將其導入光電倍增管ll中。熒光側光學系統(tǒng)8優(yōu)選對應在樣品單元6中流動的樣品，可選擇切換要導入光電倍增管11中的作為熒光的光的波長。
光電倍增管ll配置成，通過入射光產(chǎn)生光電子的光電面接受來自熒光側光學系統(tǒng)8的光，基于來自熒光側光學系統(tǒng)8的入射光量，使電流放大并輸出。光檢測部10具有AD轉換器12，將與光電倍增管11輸出的電流大小相當?shù)膹姸鹊男盘栆怨潭ㄖ芷谳敵?。AD轉換器12與中央處理裝置(CPU) 14連接。
CPU14構成信號預測部16和比較/計算部18。信號預測部16基于來自光檢測部iO的信號強度預測后續(xù)周期輸出的信號強度。比較/計算部18將光電倍增管11的界限電流值作為相對來自AD轉換器12的信號強度的基準值而保持，比較基于信號預測部16的預測值和基準值。比較/計算部18在比較預測值和基準值的結果時，如果預測值超過基準值，則以使下一個周期的信號強度為基準值以下的方式來計算出施加到光電倍增管11的電壓。施加電壓控制部20調(diào)整施加到電子倍增管11的電壓，在向光電倍增管11施加規(guī)定電壓的同時，光檢測部12的下一個周期的信號強度的預測值如果超過基準值，則對比較/計算部18計算并輸出的施加電壓計算值進行施加電壓控制。比較/計算部18和施加電壓控制部20構成本發(fā)明的控制部21 。
CPU14除了所述功能之外，還具有基于光檢測部12的信號強度在顯示部22中顯示測定數(shù)據(jù)的功能，以及基于分析者從操作部24輸入的指示而控制光源2、激勵側光學系統(tǒng)4和熒光側光學系統(tǒng)8的操作的功能。
下面參照圖2和圖3對施加到該實施方式的分光光度計中的光電倍增管11的電壓的控制操作的一個例子進行說明。圖2為表示向光電倍增管施加電壓控制的操作的流程圖，圖3為表示從光檢測部輸出的強度的時間變化的一個例子的曲線圖。
下面說明的施加電壓控制操作采用從光檢測部10到最新周期的信號強度來預測下一個周期的信號強度，基于該預測值在下一個周期的信號輸出之前，調(diào)節(jié)施加到光電倍增管11的電壓。另外，本發(fā)明并非僅限于該例子，也可以基于之前的信號強度，預測2個以上周期之后的信號強度，基于該預測值，以防止該周期的信號強度超過基準值的方式來計算出施加到光電倍增管11的電壓，從要調(diào)整光電倍增管11的電壓的時刻計算施加電壓，從而進行調(diào)整。
照射激勵光的樣品單元6中的樣品發(fā)出的熒光通過熒光側光學系統(tǒng)8進行提取，并入射至光檢測部10的光電倍增管11。對光電倍增管11施加規(guī)定負高壓(以下稱為規(guī)定值。)，提供固定的倍增率。如果對光電倍增管11入射光線，則產(chǎn)生與之入射光量相當?shù)墓怆娮?，以固定倍增率倍增，并作為電流輸出至AD轉換器12。 AD轉換器12以固定周期將與來自光電倍增管11的電流相當?shù)膹姸鹊男盘栞敵鲋罜PU14(步驟S1)。
CPU14的信號預測部16基于來自AD轉換器12的信號強度預測下一個周期的信號強度(步驟S2)。作為信號強度的預測方法，例如基于最新周期的信號強度和其之前的信號強度的差(傾斜度)預測下一個周期的信號強度的方法，或者由多個周期的信號強度作成近似式，基于該近似式預測后續(xù)的信號強度的方法。另外，這里預測的預測值記為"預測值1"。
比較/計算部18將由信號預測部16預測的預測值1和預先保持的基準值做比較(步驟S3)。
比較的結果，在預測值1超過基準值時，比較/計算部18基于兩者的差，在下一個周期信號強度為基準值以下的條件下，計算施加到光電倍增管11的電壓值(步驟S4)。施加電壓控制部20基于該計算值調(diào)節(jié)施加到光電倍增管10的施加電壓，降低光電倍增管11的倍增率(步驟S5)，等待光檢測部10的下一個周期的輸出信號。
來自AD轉換器12的信號強度反映光電倍增管11的輸出電流的大小。由于光電倍增管11的輸出電流由入射到光電倍增管11的入射光量和光電倍增管11的倍增率決定，所以，通過降低光電倍增管11的倍增率能夠減小輸出電流。事先測定施加到光電倍增管11的電壓(負高壓)和倍增率的固有關系，并存儲在比較/計算部18中。比較/計算部18基于施加電壓和倍增率的關系和預測值，決定下一個周期的信號強度接近基準值的基準值以下的強度條件下施加到光電倍增管11的施加電壓。
另外，在預測值1為基準值以下時，無論施加到光電倍增管11的施加電壓是否為規(guī)定值，即對施加到光電倍增管11的施加電壓是否由于所述步驟S4， S5而實施調(diào)整進行確認(步驟S6)，如果施加到光電倍增管11的施加電壓為規(guī)定值，則無需對施加到光電倍增管11的施加電壓實施任何的調(diào)整，只需等待光檢測部10的下一個周期的輸出信號。
在對光電倍增管11施加電壓，從而進行所述步驟S4， S5的調(diào)整而使之不為規(guī)定值時，比較/計算部18計算出施加電壓返回規(guī)定值時的信號強度作為預測值2 (步驟S7)，比較預測值2和基準值(步驟S8),如果預測值2為基準值以下時，施加電壓控制部20使光電倍增管11的施加電壓返回規(guī)定值并等待光檢測部10的下一個周期的輸出信號。另一方面，如果預測值2超過基準值，則調(diào)整施加到光電倍增管11的電壓并保持該狀態(tài)，等待光檢測部10的下一個周期的信號輸出。
基于預測值1決定施加到光電倍增管11的施加電壓的方法例如可以如下方式進行。將施加到光電倍增管11的規(guī)定的施加電壓(負高壓
的規(guī)定值)取為-PV。作為AD轉換器12使用具有16字節(jié)的輸出。此時，0V -PV之間分割成65536個點，能夠以該l個點為單位，使負高壓變化。對于該l個點上的電壓為(P/65536) V。比較/計算部18計算出信號預測部16提供的預測值大致為基準值條件下降低負高壓的范圍(a點)。其中，施加到光電倍增管11的施加電壓因為是負高壓，所以，"降低"指的是降低電壓的絕對值，這意味著其接近為0V。該值a可以由存儲于比較/計算部18中的施加到光電倍增管11的負高壓和倍增率的關系計算出。具體地，針對各個光電倍增管，事先測定并求出表示對負高壓的變化的輸出值(X)的變化的比例的系數(shù)(k)，由下面公式(1)計算a 。a=kX (1)
在第1方式中，基于預測值將施加到光電倍增管11的施加電壓從-PV降低該計算出的a點，將實際的負高壓取為[-(P-a ) ]V。
在第2方式中，為了保持一定余量，從計算出的a點中進一步降
低e點，實際的負高壓取為[-(p-(a+e))]v。 e例如可以為e = a/2。另外，還可以根據(jù)情況不同地設定e。例如，在激勵光和熒光的
波長接近(5nm以內(nèi))時，及光強度的變化很大時，可以增大P。例如，CPU14如下設定3個狀態(tài)。
(狀態(tài)1) X (1/2)
(狀態(tài)2) P = a XI
(狀態(tài)3) P = a X2并且，用戶可以由操作部24選擇任何的P。這樣，通過使之能夠基于預測值選擇降低施加到光電倍增管11的施加電壓的大小，從而在激勵光和熒光的波長接近時及光強度的變化很大的場合中，也能夠有效阻止流過光電倍增管11的電流值超過界限電流值。
根據(jù)以上說明的施加到光電倍增管11的施加電壓的控制操作，基于與從光電倍增管11中輸出的電流的大小相當?shù)腁D轉換器12最新周期輸出信號強度和前面周期的輸出信號強度，來預測下一個周期的信號強度，在該預測值超過基準值時，為了使下一個周期的信號強度在基準值以下，對施加電壓進行調(diào)整，降低光電倍增管11的倍增率并減小來 自光電倍增管11的輸出電流。這樣，由于在光電倍增管11中流過過大 電流之前，能夠降低光電倍增管11的倍增率，所以，能夠防止光電倍 增管11的惡化。
通過該操作控制，在來自光檢測部10的信號強度的時間變化的曲 線圖中，能夠得到如圖3實線所示的峰值波形。在該曲線圖中，波形峰 值附近的3個點基于其前一個信號強度的預測中如果超過基準值，光電 倍增管11的倍增率則被矯正，在實際中檢測出與基準值接近的基準值 以下的信號強度。由該曲線圖可見，即使在波形的一部分的時間帶中存 在信號強度超過基準值的峰值波形，由于完全不存在信號強度超過基準 值的時間帶，所以光電倍增管11中不會流過過大電流，能夠防止光電 倍增管11的惡化。
另外，在這樣的分光光度計中，在激勵側光學系統(tǒng)4中選擇的激勵 波長和熒光側光學系統(tǒng)8選擇的熒光波長相同或相近的場合，入射到光 電倍增管11的入射光量比其他場合增多并且過大電流流過光電倍增管 11的可能性提高。因此，只在激勵側光學系統(tǒng)4中選擇的激勵波長和 熒光側光學系統(tǒng)8選擇的熒光波長相同或相近的場合，可以對信號預測 部16預測的預測值提供一個比1大的系數(shù)，增大預測值1的值。這樣， 其結果能使得施加到光電倍增管11的施加電壓的調(diào)節(jié)的基準降低，能 夠進一步確實防止過大電流流過光電倍增管11。通過進行這樣的控制， 由于只在過大電流流過光電倍增管11的可能性很高時降低施加電壓的 調(diào)節(jié)的基準，所以，能夠最大限度利用光電倍增管ll的靈敏度。
權利要求
1.一種分光光度計，其特征在于，具有光源；樣品單元；激勵側光學系統(tǒng)，從所述光源的光中提取出激勵光成分，并將其導向所述樣品單元；熒光側光學系統(tǒng)，從所述樣品單元的光中提取出熒光成分；光檢測部，具有檢測由所述熒光側光學系統(tǒng)提取出的熒光成分的光電倍增管，以固定周期輸出對應光電倍增管中的光檢測量的信號；信號預測部，根據(jù)所述光檢測部的輸出信號，預測來自后續(xù)周期的光檢測部的輸出信號強度；和控制部，根據(jù)由所述信號預測部預測的預測值，調(diào)整施加到所述光電倍增管的施加電壓值，使得來自后續(xù)周期的所述光檢測部的輸出信號強度不超過基準值，該基準值為規(guī)定了流過所述光電倍增管的電流的界限的所述光檢測部的輸出信號強度的基準值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的分光光度計，其特征在于， 所述控制部在預測值超過基準值時，決定施加到所述光電倍增管的施加電壓值，使得預測值正好成為基準值地將施加到光電倍增管的施加 電壓值減去第1電壓。
3. 根據(jù)權利要求1所述的分光光度計，其特征在'于， 所述控制部在預測值超過基準值時，決定施加到所述光電倍增管的施加電壓值，從使預測值正好成為基準值地減去了第1電壓的施加到光 電倍增管的施加電壓值中，進一步減去預先決定的第2電壓。
4. 根據(jù)權利要求3所述的分光光度計，其特征在于， 在所述控制部設定多種大小不同的第2電壓，使之能夠任意進行選擇。
5. 根據(jù)權利要求1所述的分光光度計，其特征在于， 所述信號預測部將所述預測值作為第1預測值，在該第1預測值為預測調(diào)整施加電壓使其比規(guī)定電壓低之后的狀態(tài)下的輸出信號強度時，也預測在假定施加到所述光電倍增管的電壓返回到所述規(guī)定電壓的狀態(tài)下的相同周期的信號強度作為第2預測值，在該第2預測值為基準值以下時，所述控制部在對應該周期的時刻，使施加到所述光電倍增管的電壓返回到規(guī)定電壓。
6. 根據(jù)權利要求2所述的分光光度計，其特征在于，所述信號預測部根據(jù)所述光檢測部的最新周期的輸出信號強度和前一周期的輸出信號強度的差值，來預測后續(xù)周期的信號強度。
7. 根據(jù)權利要求2所述的分光光度計，其特征在于，所述信號預測部采用根據(jù)所述光檢測部的多個周期的輸出信號強度的近似公式，來預測后續(xù)周期的信號強度。
8. 根據(jù)權利要求1所述的分光光度計，其特征在于，所述信號預測部根據(jù)所述光檢測部的最新周期的輸出信號強度和前一周期的輸出信號強度的差值，來預測后續(xù)周期的信號強度。
9. 根據(jù)權利要求1所述的分光光度計，其特征在于，所述信號預測部采用根據(jù)所述光檢測部的多個周期的輸出信號強度的近似公式，來預測后續(xù)周期的信號強度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種分光光度計。其中，CPU(14)具有信號預測部(16)和比較/計算部(18)。信號預測部(16)基于來自光檢測部(10)的信號強度，預測下一個周期輸出的信號強度。比較/計算部(18)對信號預測部(16)預測的預測值、和規(guī)定了流過光電倍增管(11)的電流的界限值的AD轉換器(12)的信號強度的基準值進行比較，在預測值超過基準值時，計算出下一個周期的信號強度為基準值以下的施加到光電倍增管(11)的施加電壓。施加電壓控制部(20)在光檢測部(12)的下一個周期的信號強度的預測值超過基準值時，基于比較/計算部(18)計算出的施加電壓值進行施加電壓控制。
文檔編號G01N21/64GK101629905SQ20091016397
公開日2010年1月20日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權日2008年6月20日
發(fā)明者湊浩之 申請人:株式會社島津制作所