色谱仪用检测器的制作方法

1.本发明涉及一种色谱仪用检测器。


背景技术：

2.液相色谱仪中，为了检测经分析管柱分离的试样的成分，可使用分光光度计(吸光度检测器)。分光光度计中，可使用氘灯作为紫外光的光源。而且，为了使氘灯点亮，可使用氘灯用电源电路(参照专利文献1及专利文献2)。
3.专利文献1：日本专利特开2014
‑
853159号公报
4.专利文献2：日本专利第5117180号公报


技术实现要素：

5.[发明所要解决的问题]
[0006]
为了使氘灯点亮而施加高电压。由此，氘灯中发生绝缘击穿，氘灯点亮。然后，通过对氘灯供给一定的电流从而维持点亮。氘灯点亮后，氘灯的阳极电极与阴极电极之间的放电维持电压与点亮前的电压相比而降低。因此，若氘灯点亮后施加于氘灯的电压与点亮前施加于氘灯的电压相同，则因施加电压与放电维持电压的差量而产生电路上的电力损失。
[0007]
专利文献2所记载的氘放电管用电源装置中，由包含直流(direct current，dc)斩波电路的电力转换器所输出的电流向变压器(transformer)的一次侧线圈流动。由变压器的二次侧线圈的电压通过三倍压整流电路及lc滤波器电路而获得平滑的直流电压。直流电压施加于氘放电管。
[0008]
氘放电管点亮后，氘放电管的放电电流由电流检测电路作为负反馈值而检测到。将负反馈值与设定值进行比较，以负反馈值与设定值相等的方式通过控制电路对电力转换器进行脉冲控制。
[0009]
然而，专利文献2的氘放电管用电源装置中，通过变压器的切换控制来控制放电电流，因而变压器的切换噪声及涟波(ripple)叠加于放电电流。而且，放电电流视构成电力转换器、变压器、三倍压整流电路、lc滤波器电路及控制电路等的多数个器件的温度特性而变化。若放电电流变化，则氘灯的光量变化，分光光度计的检测精度降低。为了减少切换噪声及涟波，需要降低滤波器电路的截止频率或提高电路总体的反馈环(feedback loop)的速度，但此两者处于取舍关系而难以并存。而且，为了提高包含多数个器件的电路的温度特性，需要使用具有良好温度特性的多数个昂贵的器件。由此，零件成本增加。因此，难以抑制成本并且将放电电流以高精度控制于一定。在未将氘灯的光量以高精度维持于一定的情况下，难以提高分光光度计的检测精度。
[0010]
本发明的目的在于提供一种色谱仪用检测器，可抑制成本增加及提高检测精度。
[0011]
[解决问题的技术手段]
[0012]
色谱仪用检测器包括：光源；以及光检测器，检测基于光源的点亮而生成的光，光源包含氘灯、及连接于氘灯的氘灯电源电路，氘灯电源电路包含：直流电压生成电路，通过
切换动作、整流动作及平滑动作来生成直流电压；电压施加电路，将由直流电压生成电路生成的直流电压施加于氘灯；第一反馈电路，在氘灯开始放电后，将依赖于直流电压而变化的第一反馈电压反馈给直流电压生成电路，以使由直流电压生成电路所生成的直流电压接近氘灯的放电维持电压；以及定电流控制电路，将氘灯的放电电流控制于一定。
[0013]
[发明的效果]
[0014]
根据本发明，可抑制色谱仪用检测器的成本增加及提高检测精度。
附图说明
[0015]
图1为表示一实施方式的色谱仪用检测器的光源的结构的电路图。
[0016]
图2为表示定电流控制电路的结构的一例的电路图。
[0017]
图3为表示图1的氘灯电源电路的动作的电压及电流的波形图。
[0018]
图4为表示使用图1的光源的、色谱仪用检测器的结构的框图。
[0019]
图5为表示包含图4的色谱仪用检测器的、液相色谱仪的结构的框图。
具体实施方式
[0020]
以下，一边参照图式一边对实施方式的色谱仪用检测器进行详细说明。
[0021]
(1)光源的结构
[0022]
图1为表示一实施方式的色谱仪用检测器的光源的结构的电路图。
[0023]
图1的光源10包含氘灯电源电路1及氘灯2。氘灯电源电路1包含直流电压生成电路11、反馈电路12、反馈电路13、电流路14、电流路15、定电流控制电路16、触发电压生成电路17及灯丝电压电源电路18。
[0024]
直流电压生成电路11包含升压电路110、变压器tr、二极管d1、二极管d2、电感器l1及电容器c1。升压电路110例如包含dc(直流)升压斩波电路。升压电路110具有电源端子ts及控制端子tc。对电源端子ts给予电源电压vcc。对控制端子tc选择性地给予后述的反馈电压vf1、反馈电压vf2。升压电路110基于反馈电压vf1、反馈电压vf2通过切换动作将电源电压vcc升压，在节点n1、节点n2间生成直流电压。
[0025]
升压电路110的输出端子连接于变压器tr的一次绕组。变压器tr的二次绕组的一端通过二极管d1而连接于节点n0，变压器tr的二次绕组的另一端通过二极管d2而连接于节点n0。变压器tr的二次绕组的中间端子连接于节点n2。电感器l1连接于节点n0与节点n1之间。电容器c1连接于节点n1与节点n2之间。二极管d1、二极管d2进行整流动作。电感器l1及电容器c1进行平滑动作。在节点n1将输出电压vo1输出，在节点n2将输出电压vo2输出。
[0026]
电流路14包含二极管d3。二极管d3的阳极连接于节点n1，阴极连接于节点n3。节点n3连接于氘灯2的阳极电极ea。氘灯2包含放电管21及灯丝22。将节点n3的电压称为阳极电压va。
[0027]
电流路15包含检测电阻r1及p通道金属氧化物场效晶体管(metal
‑
oxide
‑
semiconductor field effect transistor，mosfet；以下称为晶体管)q。检测电阻r1连接于节点n4与节点n5之间。节点n4连接于氘灯2的阴极电极ec。节点n4保持于接地电位gnd。此外，节点n4也可保持于与接地电位gnd不同的基准电位。晶体管q的源极连接于节点n5，晶体管q的漏极连接于节点n2。在电流路14、电流路15，流动氘灯2的电流i。
[0028]
定电流控制电路16的输入端子161连接于节点n5，定电流控制电路16的输出端子162连接于晶体管q的栅极电极。定电流控制电路16如后述，以检测电阻r1中流动的电流成为一定的方式来控制晶体管q的栅极电压。将节点n5的电压称为检测电压vd。
[0029]
反馈电路12包含分压电路120及二极管d4。分压电路120的输入端子121连接于节点n1，分压电路120的输出端子122通过二极管d4而连接于升压电路110的控制端子tc。分压电路120例如利用多个电阻来分割节点n1的电压，将较输出电压vo1更低的电压作为反馈电压vf2输出至输出端子122。
[0030]
反馈电路13包含电阻r2、二极管d5、二极管d6及反转放大电路130。电阻r2连接于节点n2与节点n6之间。二极管d6连接于节点n6与节点n7之间。节点n7保持于接地电位gnd。此外，节点n7也可保持于与接地电位gnd不同的基准电位。
[0031]
反转放大电路130的输入端子131连接于节点n6，反转放大电路130的输出端子132通过二极管d6而连接于升压电路110的控制端子tc。反转放大电路130将输入端子131的电压的极性反转及放大或分压，将经反转及放大或分压的电压作为反馈电压vf1输出至输出端子132。如后述，在氘灯2刚开始放电后，在节点n2暂时产生大的负电压。电阻r2及二极管d5是为了保护反转放大电路130免受所述负电压的影响而设置。
[0032]
二极管d4、二极管d6构成选择电路，此选择电路用于将从分压电路120输出的反馈电压vf2及从反转放大电路130输出的反馈电压vf1选择性地输出至升压电路110的控制端子tc。
[0033]
触发电压生成电路17的输出端子通过电阻r3而连接于节点n3。触发电压生成电路17生成用于使氘灯2点亮的触发电压。
[0034]
灯丝电压电源电路18的其中一个输出端子连接于氘灯2的灯丝端子ef，灯丝电压电源电路18的另一个输出端子连接于节点n4。灯丝22连接于阴极电极ec与灯丝端子ef之间。灯丝电压电源电路18对灯丝22施加规定的灯丝电压。
[0035]
图2为表示定电流控制电路16的结构的一例的电路图。如图2所示，定电流控制电路16包含运算放大器op、电阻r3～电阻r5及电容器c2、电容器c3。运算放大器op的反转输入端子通过电阻r3而连接于节点n5，且通过电容器c2而连接于输出端子top。连接于节点n5的电阻r3的一端为输入端子161。运算放大器op的非反转输入端子通过电阻r4而连接于节点n10，且通过电容器c3而连接于节点n11。对节点n10给予一定的基准电位vref。节点n11保持于接地电位gnd。运算放大器op的输出端子top通过电阻r5而连接于晶体管q的栅极电极ge。连接于晶体管q的栅极电极ge的、电阻r5的一端为输出端子162。基准电位vref是由温度特性良好的电路所生成。
[0036]
如图1所示，节点n4保持于接地电位gnd。运算放大器op以节点n5的检测电压vd与基准电位vref相等的方式来控制晶体管q。因此，若将检测电阻r1的电阻值设为r1，则检测电阻r1及晶体管q中流动的电流i成为vref/r1。
[0037]
(2)氘灯电源电路1的动作
[0038]
图3为表示图1的氘灯电源电路1的动作的电压及电流的波形图。图3中，示出表示输出电压vo1、阳极电压va、检测电压vd、输出电压vo2、反馈电压vf1、反馈电压vf2及电流i的变化的波形。图3的横轴为时间。
[0039]
图3的时间点t1～时间点t2中，氘灯2不放电。在氘灯2放电前，直流电压生成电路
11生成氘灯2的余热所需要的直流电压(例如150v)。此时，输出电压vo1的值为v1(例如150v)，输出电压vo2的值为v2(例如0v)。由此，阳极电压va成为例如约150v。此时，氘灯2不放电，因而检测电阻r1中流动的电流i几乎为0a。因此，节点n5的检测电压vd为0v。
[0040]
反馈电路12的分压电路120通过利用多个电阻来分割输出电压vo1，从而输出例如1.25v的反馈电压vf2。此时，从反馈电路13的反转放大电路130输出的反馈电压vf1几乎为0v。对于升压电路110的控制端子tc，选择性地输入反馈电压vf1、反馈电压vf2中更高的反馈电压vf2。因此，升压电路110基于反馈电压vf2，以输出电压vo1维持值v1(例如150v)的方式进行切换动作。
[0041]
在时间点t2，触发电压生成电路17生成脉冲状的触发电压。触发电压的峰值例如为600v。通过在氘灯2的阳极电极ea与阴极电极ec之间施加触发电压，从而氘灯2开始放电。由此，检测电阻r1中流动的电流i以脉冲状上升，检测电压vd变化为负的脉冲状。由此，从反馈电路12的反转放大电路130输出的反馈电压vf1上升为正的值。此时，反馈电路13进行的反馈动作的速度低于氘灯2的阴极电极ec的电压的降低速度，因而输出电压vo2降低至负的值v3。例如，输出电压vo2降低至例如约
‑
70v，反馈电压vf1上升至例如约2v。
[0042]
在时间点t3，输出电压vo1降低至例如约80v。而且，阳极电压va也降低至约80v。反馈电压vf2降低至例如0.67v。通过电容器c1放电，从而输出电压vo2缓缓上升，反馈电压vf1缓缓降低。
[0043]
在时间点t4，输出电压vo2为例如
‑
3.75v。反馈电压vf1为例如1.25v。由此，对于升压电路110的控制端子tc，输入反馈电压vf1、反馈电压vf2中更高的反馈电压vf1。升压电路110基于反馈电压vf1，以直流电压接近放电维持电压的方式进行切换控制。此处，所谓放电维持电压，为维持氘灯2的放电而最低限度需要的电压。本例中，输出电压vo1维持于约80v，输出电压vo2维持于约
‑
3.75v。
[0044]
定电流控制电路16以检测电阻r1中流动一定的电流i(例如0.3a)的方式控制晶体管q。由此，在时间点t3以后，检测电压vd维持于目标电压(例如
‑
0.75v)。
[0045]
(3)色谱仪用检测器106的结构
[0046]
图4为表示使用图1的光源10的、色谱仪用检测器106的结构的框图。
[0047]
色谱仪用检测器106包含氘灯电源电路1、氘灯2、流通池(flow cell)3、光检测器4及检测器控制部5。如上文所述，氘灯电源电路1及氘灯2构成光源10。
[0048]
氘灯电源电路1使氘灯2点亮。由此，由氘灯2产生紫外区域的光。由氘灯2产生的光由包含聚光镜等的光学系统(未图示)引导至流通池3。流通池3中，例如流动从液相色谱仪的分析管柱供给的流动相及试样。透过流通池3的光由包含镜子及衍射光栅等的光学系统(未图示)引导至光检测器4。光检测器4例如包含光电二极管或光电二极管阵列，检测各波长范围的光的强度的时间变化。
[0049]
检测器控制部5包含中央处理器(central processing unit，cpu)(中央运算处理装置)、随机存取存储器(random access memory)、及只读存储器(read only memory，rom)等。所述检测器控制部5控制氘灯电源电路1并且接收光检测器4的输出信号。
[0050]
(4)液相色谱仪
[0051]
图5为表示包含图4的色谱仪用检测器106的、液相色谱仪的结构的框图。
[0052]
图5的液相色谱仪100包含流动相用的泵101、试样导入部102、导入口103、分析管
柱104、管柱烘箱105及色谱仪用检测器106。分析管柱104设于管柱烘箱105内。管柱烘箱105将分析管柱104维持于所设定的温度。
[0053]
泵101抽吸流动相容器201内的流动相(洗脱液)，供给于分析管柱104。试样导入部102例如包含自动进样器(auto sampler)或注射器(injector)，将作为分析对象的试样在导入口103导入至流动相。通过分析管柱104的流动相及试样在色谱仪用检测器106的流通池3(图4)中流动，排出至废液容器202。
[0054]
液相色谱仪100包含分析控制部107、操作部108及显示部109。操作部108用于由使用者向分析控制部107给予各种指令。分析控制部107控制泵101、试样导入部102、管柱烘箱105及色谱仪用检测器106。而且，分析控制部107基于色谱仪用检测器106的检测器控制部5的输出信号来生成色谱图。所生成的色谱图显示于显示部109。
[0055]
(5)实施方式的效果
[0056]
根据本实施方式的色谱仪用检测器106，在氘灯2开始放电后，将依赖于对氘灯2施加的直流电压而变化的反馈电压vf1反馈给升压电路110的控制端子tc，由此升压电路110进行切换动作以使直流电压接近放电维持电压。由此，抑制对氘灯2施加的直流电压与放电维持电压之差导致产生电力损失。而且，利用定电流控制电路16将氘灯2的放电电流控制于一定。由此，抑制直流电压生成电路11的切换动作所致的切换噪声及涟波叠加于放电电流。而且，利用具有良好温度特性的零件来构成定电流控制电路16，由此可不依赖于直流电压生成电路11、电流路14、电流路15及反馈电路12的温度特性，而以低成本抑制周围的温度变化所致的放电电流的变化。进而，由于抑制产生电力损失，因而无需用于晶体管q的散热器。由此，可对晶体管q进行面封装。因此，可抑制成本增加并且将氘灯2的光量以高精度维持于一定。其结果为，可抑制色谱仪用检测器106的成本增加及提高检测精度。
[0057]
而且，利用电流路15所含的检测电阻r1来检测氘灯2的放电电流，并且基于所检测的放电电流，通过晶体管q的控制将放电电流控制于一定。由此，可利用简单的电路结构来进行放电电流的检测及控制。
[0058]
进而，可根据从反馈电路12输出的反馈电压vf2及从反馈电路13输出的反馈电压vf1中的、更高的反馈电压，在氘灯2的放电开始前及放电开始后，自动且适当地变更对氘灯2施加的直流电压。
[0059]
(6)其他实施方式
[0060]
所述实施方式中，电流路15包含晶体管q及检测电阻r1，但电流路14也可包含晶体管q及检测电阻r1。此时，定电流控制电路16连接于电流路14。
[0061]
所述实施方式中，对节点n4连接有检测电阻r1，对节点n2连接有晶体管q，但也可对节点n4连接有晶体管q，对节点n2连接有检测电阻r1。
[0062]
所述实施方式中，色谱仪用检测器106用于液相色谱仪100，但也可将色谱仪用检测器106用于超临界色谱仪等其他色谱仪。
[0063]
(7)权利要求的各结构元件与实施方式的各元件的对应
[0064]
以下，对权利要求书的各结构元件与实施方式的各元件的对应的示例进行说明。所述实施方式中，电流路14、电流路15为电压施加电路的示例，反馈电路13为第一反馈电路的示例，反馈电路12为第二反馈电路的示例，反馈电压vf1为第一反馈电压的示例，反馈电压vf2为第二反馈电压的示例，电流路14为第一电流路的示例，电流路15为第二电流路的示
例。节点n1为第一输出节点的示例，节点n2为第二输出节点的示例，阳极电极ea为第一电极的示例，阴极电极ec为第二电极的示例。晶体管q为电流调整器件的示例，二极管d4、二极管d6为选择电路的示例，反馈电压vf1为第一反馈电压的示例，反馈电压vf2为第二反馈电压的示例。作为权利要求书的各结构元件，也可使用具有权利要求书所记载的结构或功能的其他各种元件。
[0065]
(8)形态
[0066]
本领域技术人员理解，所述多个例示性的实施方式为以下形态的具体例。
[0067]
(第1项)一形态的色谱仪用检测器包括：
[0068]
光源；以及
[0069]
光检测器，检测基于光源的点亮而生成的光，
[0070]
所述光源包含：
[0071]
氘灯；以及
[0072]
氘灯电源电路，连接于所述氘灯，
[0073]
所述氘灯电源电路包含：
[0074]
直流电压生成电路，通过切换动作、整流动作及平滑动作来生成直流电压；
[0075]
电压施加电路，将由所述直流电压生成电路生成的直流电压施加于所述氘灯；
[0076]
第一反馈电路，在所述氘灯开始放电后，将依赖于所述直流电压而变化的第一反馈电压反馈给所述直流电压生成电路，以使由所述直流电压生成电路生成的直流电压接近所述氘灯的放电维持电压；以及
[0077]
定电流控制电路，将所述氘灯的放电电流控制于一定。
[0078]
根据第1项所记载的色谱仪用检测器，在氘灯开始放电后，将依赖于对氘灯施加的直流电压而变化的第一反馈电压反馈给直流电压生成电路，由此直流电压生成电路进行切换动作以使直流电压接近放电维持电压。由此，抑制对氘灯施加的直流电压与放电维持电压之差导致产生电力损失。而且，利用定电流控制电路将氘灯的放电电流控制于一定。由此，抑制直流电压生成电路的切换动作所致的切换噪声及涟波叠加于放电电流。进而，利用具有良好温度特性的零件来构成定电流控制电路，由此可不依赖于直流电压生成电路、电压施加电路及第一反馈电路的温度特性，而以低成本抑制周围的温度变化所致的放电电流的变化。进而，由于抑制产生电力损失，因而无需散热器。因此，可抑制成本增加并且将氘灯的光量以高精度维持于一定。其结果为，可抑制色谱仪用检测器的成本增加及提高检测精度。
[0079]
(第2项)第1项所记载的色谱仪用检测器中，也可为，
[0080]
所述氘灯具有第一电极及第二电极，
[0081]
所述直流电压生成电路具有输出所述直流电压的第一输出节点及第二输出节点，
[0082]
所述电压施加电路包含：第一电流路，连接于所述第一输出节点与所述氘灯的所述第一电极之间；以及所述第二电流路，连接于所述第二输出节点与所述氘灯的所述第二电极之间，
[0083]
所述定电流控制电路以将所述第二电流路中流动的电流控制于一定的方式连接于所述第二电流路。
[0084]
根据第2项所记载的色谱仪用检测器，由直流电压生成电路在第一节点及第二节
点之间输出的直流电压通过第一电流路及第二电流路而施加于氘灯的第一电极及第二电极。此时，通过将第二电流路中流动的电流控制于一定，从而利用简单的结构将氘灯的放电电流控制于一定。
[0085]
(第3项)第2项所记载的色谱仪用检测器中，也可为，
[0086]
所述第二电流路包含检测电阻及电流调整器件，
[0087]
所述定电流控制电路基于所述检测电阻的一端的电压来控制所述电流调整器件中流动的电流。
[0088]
根据第3项所记载的色谱仪用检测器，利用第二电流路所含的检测电阻来检测氘灯的放电电流，并且基于所检测的放电电流，利用电流调整器件将放电电流控制于一定。此时，可利用简单的电路结构来进行放电电流的检测及控制。
[0089]
(第4项)第2项或第3项所记载的色谱仪用检测器中，也可为，
[0090]
所述电流调整器件包含晶体管，
[0091]
所述定电流控制电路基于所述检测电阻的一端的电压来控制所述晶体管的控制电极的电压。
[0092]
根据第4项所记载的色谱仪用检测器，可抑制用于电流调整器件的零件成本。
[0093]
(第5项)第2项至第4项中任一项所记载的色谱仪用检测器中，
[0094]
所述第一反馈电路也可包含将所述第二输出节点的电压反转放大的反转放大电路。
[0095]
根据第5项所记载的色谱仪用检测器，可利用反转放大电路通过简单的电路结构使对氘灯施加的直流电压接近放电维持电压。
[0096]
(第6项)第2项至第5项中任一项所记载的色谱仪用检测器中，也可为所述第一电流路包含二极管，
[0097]
所述氘灯电源电路还包含：
[0098]
触发电压生成电路，对所述氘灯的所述第一电极施加用于开始放电的触发电压。
[0099]
根据第6项所记载的色谱仪用检测器，为了使氘灯开始放电，可不影响直流电压生成电路而对氘灯的第一电极施加触发电压。
[0100]
(第7项)第2项至第6项中任一项所记载的色谱仪用检测器中，
[0101]
所述氘灯电源电路也可还包含：
[0102]
第二反馈电路，在所述氘灯开始放电前，将依赖于所述第二输出节点的电压而变化的第二反馈电压反馈给所述直流电压生成电路，以将由所述直流电压生成电路生成的所述直流电压维持于较所述放电维持电压更高的一定电压。
[0103]
根据第7项所记载的色谱仪用检测器，在氘灯开始放电前，利用第二反馈电路通过简单的结构对氘灯施加一定的直流电压。
[0104]
(第8项)第7项所记载的色谱仪用检测器中，也可为，
[0105]
所述第一反馈电路以下述方式运行，即：在所述氘灯开始放电前，所述第一反馈电压低于所述第二反馈电压，且在所述氘灯开始放电后，所述第一反馈电压高于所述第二反馈电压，
[0106]
所述氘灯电源电路还包含：
[0107]
选择电路，将所述第一反馈电压及第二反馈电压中更高的电压选择性地输出至所
述直流电压生成电路。
[0108]
根据第8项所记载的色谱仪用检测器，可在氘灯的放电前及放电后，自动且适当地变更对氘灯施加的直流电压。