分光测定装置的制作方法

1.本发明涉及一种分光测定装置。


背景技术：

2.作为分光测定装置之一，已知有非专利文献1等所公开的多通道分光器。一般的多通道分光器包括：分光部，对通过光纤等而输入的被测定光进行波长色散；以及线性传感器等的检测部，大致同时地检测遍布规定的波长范围的波长色散光(以下将分光部与检测部合起来称作“分光检测部”)。非专利文献1所公开的多通道分光器中，作为分光部，使用了利用衍射光栅的切尼-特纳(czerny-turner)型的分光器。此种多通道分光器主要被利用来大致实时地测定发光、吸收、反射等的光谱。
3.所述多通道分光器中，为了提高波长精度或波长分辨率等的性能，必须使用像素尺寸小的线性传感器来作为检测部，或者延长从衍射光栅直至线性传感器为止的波长色散光的光路长度。在采用了此种提高性能的结构时，因热膨胀或振动等引起的、光学元件的相对位置关系的微小变动或偏离成为精度下降的因素。
4.专利文献1所记载的装置中，为了防止配置在装置的框体内的电源变压器中产生的振动经由框体而传递至分光检测部，在作为框体的一部分的底面板、与设置于所述框体内的安装光学零件的光学系统底座之间，设有硅系聚合物等的防振材。通过所述防振材，防止振动从框体传递至光学系统底座。而且，所述装置中，对由检测部所检测出的信号进行处理的电气电路等的电气系统构件与光学系统底座在框体内沿水平方向隔开而设置，在所述两者之间竖立设置有分隔壁。通过所述分隔壁来防止电气系统构件所产生的热传递至光学系统底座。
5.[现有技术文献]
[0006]
[专利文献]
[0007]
专利文献1：日本专利特开平11-264764号公报
[0008]
[非专利文献]
[0009]
非专利文献1：“pma-12多通道分光器系列”，[在线]，[2020年2月3日检索]，浜松光学股份有限公司，国际互联网＜url：https：//www.hamamatsu.com/resources/pdf/sys/sdss0008j_pma12.pdf＞


技术实现要素：

[0010]
[发明所要解决的问题]
[0011]
但是，专利文献1所记载的装置中，仅考虑了因电源变压器引起的振动等相对较小的振动。例如在装置的装配时或搬送时，有时可能对框体施加大的外力，但在所述装置中，未应对从外部施加至框体的大的振动或冲击等的外力，在分光检测部中，光学元件的位置关系有可能发生偏离，或者在最差的情况下，有可能造成破损。而且，一般而言，若欲应对此种大的外力，则还存在装置的尺寸变大而需要大的设置面积的问题。
[0012]
本发明是为了解决此种课题而完成，其主要目的在于提供一种对于来自外部的振动或冲击具有高的耐受性，且小形而富有省空间性的分光测定装置。
[0013]
[解决问题的手段]
[0014]
为了解决所述问题而完成的本发明的分光测定装置的一形态包括：
[0015]
框体，构成外装；
[0016]
底座板，在所述框体内且所述框体的底面板的上方，与所述底面板具有规定间隔地相对于所述框体而固定；
[0017]
分光检测部，包含衍射光栅、检测部及光学系统，且将它们相对于光学系统底座板而固定，所述衍射光栅对被测定光进行波长色散，所述检测部对利用所述衍射光栅进行了波长色散的光进行检测，所述光学系统将被测定光导入至所述衍射光栅和/或将由所述衍射光栅产生的波长色散光引导至所述检测部为止；
[0018]
多个振动吸收部，具有振动吸收作用且将所述光学系统底座板相对于所述底座板而固定；以及
[0019]
电气电路部，包含接收基于所述检测部的输出的电气电路，且配置在所述底面板与所述底座板之间的空间内。
[0020]
此处，振动吸收部例如可包含橡胶螺母(well nut)与螺栓。
[0021]
[发明的效果]
[0022]
本发明的所述形态的分光测定装置中，例如当从外部对框体施加有冲击时，所述冲击经由框体与底座板的连接部而传递至所述底座板。并且，在力从底座板通过多个振动吸收部而传递至光学系统底座板的过程中，所述力被振动吸收部吸收。这样，在外力传播的路径中，底座板具有缓冲作用，因此与所述以往的装置相比，能够大幅抑制来自外部的力传递至分光检测部为止。
[0023]
即，本发明的所述形态的分光测定装置中，分光检测部与框体外侧的环境被充分分离，分光检测部难以受到外部环境的影响。由此，根据本发明的所述形态的分光测定装置，例如在装置的装配时或搬送等时，即便有大的外力施加至框体的情况下，也能够防止分光检测部中的各光学元件的位置偏离等。而且，即便在分光测定的执行中有振动从外部施加至装置的情况下，也能够抑制所述测定结果的精度下降。再进而，即便在因外部环境的温度变化或配置在框体内部的构件的发热等导致框体产生了热应力的情况下，其影响也难以波及到分光检测部，从而能够抑制测定结果的精度下降。
[0024]
而且，本发明的所述形态的分光测定装置中，作为振动吸收部，例如可使用橡胶螺母等廉价且适合于构件彼此的固定的构件，因此容易确保分光检测部的安装的机械强度。而且，本发明的所述形态的分光测定装置中，底座板作为加强框体的构件发挥功能，因此也能够提高框体自身的强度，从而能够提高相对于掉落等的冲击的耐受性。再进而，本发明的所述形态的分光测定装置中，采用了将电气电路部与分光检测部上下堆积的结构，因此能够减小装置的设置面积。再进而，本发明的所述形态的分光测定装置中，底座板防止电气电路部中产生的热传向光学系统底座板。由此，因光学系统底座板或光学元件自身的热膨胀造成的分析精度的下降也能够减轻。
附图说明
[0025]
图1是作为本发明的一实施方式的多通道分光器的概略纵剖面图。
[0026]
图2是以本实施方式的多通道分光器中的分光检测部为中心的光路结构图。
具体实施方式
[0027]
以下，参照附图来说明作为本发明的分光测定装置的一实施方式的多通道分光器。
[0028]
图1是本实施方式的多通道分光器的概略纵剖面图。
[0029]
所述多通道分光器具有构成外装的大致长方体箱型状的框体1，在作为所述框体1的一部分的底面板1a的下表面安装有多个(例如六个)橡胶脚2。在框体1的内侧，通过螺丝(未图示)等，从底面板1a隔开规定距离而与所述底面板1a大致平行地安装有底座板3，框体1的内部空间通过所述底座板3而上下分隔。在底座板3之上，经由具有吸收振动的功能的多个防振固定部7而安装有分光检测部6。即，分光检测部6被设在框体1内的上部空间。另一方面，在底面板1a与底座板3之间的下部空间4内，配置有电气电路部5，所述电气电路部5包含搭载有各种电气电路零件的电气电路基板或电源变压器等。
[0030]
本例中，防振固定部7分别包含橡胶螺母与螺栓。通过将橡胶螺母插入至设于底座板3的孔内，并将插通于设在分光检测部6的光学系统底座板6a上的孔的螺栓螺入至橡胶螺母的螺丝孔而紧固，从而光学系统底座板6a相对于底座板3而固定。而且，在多个防振固定部7的安装位置，分别设有相对于底面板1a来支承底座板3的支柱8。即，底座板3的周缘部相对于框体1的侧面内侧而固定，并且由多根支柱8从下侧予以支撑。本例中，在俯视为矩形状的四个角部中的两个角部、与相对于所述两个角部成为大致等腰三角形的顶点的一个部位合计三个部位的位置，设有防振固定部7。但是，如后所述，防振固定部7的数量并不限于此。
[0031]
图2是以图1中的分光检测部6为中心的光路结构图。所述分光检测部6是对被测定光的光强度的波长分布即光谱进行测定，包括连接被测定光输入用的外部光纤的光输入连接器9、引导被测定光的光纤60、入射光学系统61、分光器62以及检测器63。如图1所示，光输入连接器9与框体1独立，避免施加至框体1的外力或振动经由光输入连接器9传至分光检测部6。
[0032]
分光器62为切尼-特纳型的分光器，包含入射狭缝620、第一凹面镜621、衍射光栅622以及第二凹面镜623。衍射光栅622通过马达64而在规定角度范围内转动自如。检测器63是在衍射光栅622的波长色散方向上配置有多个受光元件的线性传感器例如电荷耦合器件(charge coupled device，ccd)线性传感器。
[0033]
分光检测部6中，分光器62以及检测器63被安装在光学系统底座板6a的上表面，驱动衍射光栅622旋转的马达64如图1所示，被安装在光学系统底座板6a的下表面。在底座板3，设有比马达64的外径大一圈的直径的开口，光学系统底座板6a的位置被决定为，马达64插通至所述开口。
[0034]
简单说明在本实施方式的多通道分光器中测定广波长范围的光谱时的动作。
[0035]
将用于输入被测定光的光纤连接于光输入连接器9，激光等的被测定光通过所述光纤而导入至本装置。所述被测定光由光纤60予以引导，通过入射光学系统61、入射狭缝620而被导入至分光器62内。在分光器62内，被测定光照射至第一凹面镜621，并被反射而朝
向衍射光栅622的衍射面前进。此时的被测定光为大致平行光。
[0036]
照射至衍射光栅622的衍射面的被测定光经波长色散，并被送往第二凹面镜623。照射至第二凹面镜623的波长色散光分别收聚且被反射，到达检测器63的各受光元件。在规定的波长范围λ1～λ2内，各不相同的波长的光到达检测器63的各受光元件。多个受光元件分别输出与所入射的光的强度相应的检测信号。所述检测信号相当于波长范围λ1～λ2的光的光谱。
[0037]
当在将衍射光栅622的位置(角度)予以固定的状态下获得规定的波长范围内的检测信号时，电气电路部5中所含的控制部以及驱动电路使马达64运行而使衍射光栅622转动规定角度。于是，衍射光栅622的衍射面相对于从第一凹面镜621到来的被测定光的角度发生变化，从衍射光栅622被送往第二凹面镜623的波长色散光的波长范围发生变化。因此，在检测器63中，获得对与所述波长范围λ1～λ2不同的波长范围(例如λ2～λ3)的光的检测信号。
[0038]
这样，一边使衍射光栅622呈步进状地逐次转动规定角度，一边反复进行由检测器63所获得的检测信号的获取。由此，能够获得表示宽幅度的波长范围的光的光谱的信息。在检测器63中的检测信号的获取时(曝光时)，衍射光栅622的位置被固定，即，在检测信号的获取时，马达64已停止，因此检测信号中不存在因马达64转动引起的振动的影响。
[0039]
若在装置的装配工序时或搬送等时因大的冲击施加至框体1，或者因在测定时施加的振动或热应力等，而导致分光检测部6中所含的光学元件的相对位置关系发生变动或偏离，则有时会引起波长误差等。与此相对，本实施方式的多通道分光器中采取了如下所述的对策。
[0040]
例如，当有冲击或振动等的外力从外部施加至本装置时，框体1振动，底面板1a也振动。因此，被固定于底面板1a上的电气电路部5也振动。另一方面，分光检测部6仅通过防振固定部7来相对于底座板3而固定，底座板3的振动被防振固定部7，具体而言，被橡胶螺母的橡胶吸收。而且，框体1的振动经由框体1与底座板3的连接部而暂时传递至底座板3，进而从底座板3传递至防振固定部7。这样，在振动传播的过程中，所述振动会衰减一定程度。因此，能够利用防振固定部7来有效地吸收振动，抑制传递至分光检测部6为止的振动。由此，能够避免因外力导致的光学元件的相对位置关系的变动或偏离。
[0041]
另一方面，在测定时，电气电路部5会产生热，因此底座板3的温度也会上升而发生热膨胀。因底座板3的热膨胀引起的、多个防振固定部7之间的距离变化也被防振固定部7吸收，几乎不会对分光检测部6造成影响。再进而，底座板3作为将电气电路部5与光学系统底座板6a之间隔开的分隔壁发挥功能，具有在一定程度上阻隔热的效果。因此，能够抑制光学系统底座板6a自身因来自电气电路部5的热而温度上升。由此，也能够避免因热膨胀引起的光学元件的相对位置关系的偏离。
[0042]
而且，设在底面板1a与底座板3之间的多根支柱8具有如下所述的作用。
[0043]
分光检测部6通过多个防振固定部7来相对于底座板3而固定，分光检测部6的重量相对较大。因此，例如当因掉落本装置等而施加有大的冲击时，由分光检测部6造成的载荷将集中施加至防振固定部7，底座板3容易变形。
[0044]
与此相对，本实施方式的多通道分光器中，在与防振固定部7为大致一直线上，即，在与防振固定部7为大致同轴上配置有支柱8。由于像这样配置支柱8，因此在因冲击而分光
检测部6造成的大的载荷从防振固定部7施加至底座板3时，所述载荷将迅速被正下方的支柱8承挡。因此，与未设置支柱8的情况相比较自不用说，即便与将支柱8设在相对于防振固定部7并非为同轴上的位置的情况相比较，也能够大幅降低底座板3的变形程度。而且，在支柱8所处的位置，底座板3与底面板1a之间的间隔由支柱8予以限制，因此施加有冲击时的底面板1a的变形也得以抑制。
[0045]
这样，本实施方式的多通道分光器中，即便在施加有大的冲击的情况下，也能够抑制框体1或底座板3的变形，减轻装置的故障或破损。
[0046]
另外，所述实施方式中，相对于防振固定部7而在同轴上配置着支柱8，但防振固定部7与支柱8的位置关系也可并非完全在同轴上。具体而言，只要有大的载荷从防振固定部7施加至底座板3时支柱承挡住所述载荷即可，因此例如只要在从上表面观察的状态下，防振固定部7与底座板3的接触部分和支柱8与底座板3的接触部分局部重叠，则也能够视为相对于防振固定部7而实质上在同轴上配置着支柱8。而且，所述实施方式中，在无防振固定部7的位置，也能够适当地追加支柱8。
[0047]
而且，所述实施方式中，配置有三个防振固定部7，但防振固定部7的个数并不限于此，设置防振固定部7的位置也能够适当决定。此处，使用了橡胶螺母来作为防振固定部7，但一般而言，对于橡胶螺母规定有防振特性(强制振动频率-支撑载荷)，根据其材质或大小等，防振特性不同。因此，理想的是，根据所使用的橡胶螺母的防振特性来决定防振固定部7的数量，以使施加至一个橡胶螺母的载荷变得适当。
[0048]
而且，所述实施方式为本发明的一例，应明确的是，即便在本发明的主旨范围内适当进行变形或修正、追加，也包含在本技术权利要求书中。
[0049]
例如所述实施方式为多通道分光器，但当然可将本发明适用于除此以外的各种结构或方式的分光测定装置。
[0050]
[各种形态]
[0051]
本领域技术人员当理解，所述的例示性的实施方式为以下形态的具体例。
[0052]
(第一项)本发明的分光测定装置的一形态包括：
[0053]
框体，构成外装；
[0054]
底座板，在所述框体内且所述框体的底面板的上方，与所述底面板具有规定间隔地相对于所述框体而固定；
[0055]
分光检测部，包含衍射光栅、检测部及光学系统，且将它们相对于光学系统底座板而固定，所述衍射光栅对被测定光进行波长色散，所述检测部对利用所述衍射光栅进行了波长色散的光进行检测，所述光学系统将被测定光导入至所述衍射光栅和/或将由所述衍射光栅产生的波长色散光引导至所述检测部为止；
[0056]
多个振动吸收部，具有振动吸收作用且将所述光学系统底座板相对于所述底座板而固定；以及
[0057]
电气电路部，包含接收基于所述检测部的输出的电气电路，且配置在所述底面板与所述底座板之间的空间内。
[0058]
根据第一项所述的分光测定装置，例如在装置的装配时，即便有大的外力施加至框体的情况下，也能够防止分光检测部中的各光学元件的位置偏离等。而且，即便在分光测定的执行中有振动从外部施加至装置的情况下，也能够抑制所述测定结果的精度下降。再
进而，即便在因外部环境的温度变化或配置在框体内部的构件的发热等导致框体产生了热应力的情况下，其影响也难以波及到分光检测部，从而能够抑制测定结果的精度下降。
[0059]
而且，根据第一项所述的分光测定装置，底座板作为加强框体的构件发挥功能，因此也能够提高框体自身的强度，从而能够提高相对于掉落等的冲击的耐受性。再进而，由于采用了将电气电路部与分光检测部上下堆积的结构，因此能够减小装置的设置面积。再进而，底座板防止电气电路部中产生的热传向光学系统底座板。由此，因光学系统底座板或光学元件自身的热膨胀造成的分析精度的下降也能够减轻。
[0060]
(第二项)第一项所述的分光测定装置中，所述振动吸收部可包含橡胶螺母与螺栓。
[0061]
根据第二项所述的分光测定装置，作为振动吸收部，例如可使用廉价且适合于构件彼此的固定的橡胶螺母等，因此容易确保分光检测部的安装的机械强度。
[0062]
(第三项)第一项或第二项所述的分光测定装置可还包括：支柱，对于所述多个振动吸收部的各个，与所述振动吸收部在同轴上配置在所述底面板与所述底座板之间。
[0063]
此处所说的“同轴上”，是指在俯视的状态下，振动吸收部与底座板的接触部分和支柱与底座板的接触部分局部重叠。
[0064]
在第三项所述的分光测定装置中，例如在装置的掉落等有大的冲击施加至装置时，从振动吸收部集中施加至底座板的、分光检测部所造成的载荷被支柱承挡。由此，对于底座板以及底面板的变形均能够抑制，从而能够减轻装置的破损或故障的发生。
[0065]
(第四项)在第一项至第三项中任一项所述的分光测定装置中，所述衍射光栅可在规定的角度范围内转动自如，所述电气电路部可包含用于使所述衍射光栅转动的马达。
[0066]
根据第四项所述的分光测定装置，通过使衍射光栅转动，从而能够实现遍布宽幅度的波长范围的光谱的测定。
[0067]
[符号的说明]
[0068]
1：框体
[0069]
1a：底面板
[0070]
2：橡胶脚
[0071]
3：底座板
[0072]
4：下部空间
[0073]
5：电气电路部
[0074]
6：分光检测部
[0075]
60：光纤
[0076]
61：入射光学系统
[0077]
62：分光器
[0078]
620：入射狭缝
[0079]
621：第一凹面镜
[0080]
622：衍射光栅
[0081]
623：第二凹面镜
[0082]
63：检测器
[0083]
64：马达
[0084]
6a：光学系统底座板
[0085]
7：防振固定部
[0086]
8：支柱
[0087]
9：光输入连接器。