[发明专利]分光光度计

说明书

本发明涉及分光光度计，特别是与作为分光光度计信号检测器的光电倍增管的输出信号的信号处理电路相关。

图1是表示本发明的分光光度计实施例的方框图，图2是为了说明倍增管电极反馈的方框图，图3是表示以往的暗电流补偿方式的方框图，图4是图3中光电倍增管的输出信号波形图。

图中，6……光电倍增管，7……前置放大器，10、11、16……保持电路，12……比较器，19、20……暗电流减法电路，21……除法电路。

在使用光电倍增管作为信号检测器的双光束分光光度计或双波长分光光度计中，为了从信号处理中获得对应于试料光束强弱的信号量S与对应于对照光束强弱的信号量R的比率S/R，使用了倍增管电极反馈方式。其原理依照图1进行叙述。

图2是说明双光束分光光度计工作原理的方框图。来自光源1的光被分光器2分为单色光，并由扇形反射镜3按时间比分割为对照光束L_R和试料光束L_s。光束L_s、L_R分别受到被测定试料5和对照试料4的吸收后，入射光电倍增管。光电倍增管6的输出信号经前置放大器7放大，再输入给模拟开关8、9。模拟开关与扇形反射镜3的转动同步并根据输出的对照光同步信号L_R及试料光同步信号L_s进行开闭，并且与分别对应于开关8、9的保持电路10、11结合，形成取样保持电路，因而保持电路10、11的输出成为分别与对照光及试料光的强度成正比的信号。12是比较器，对保持电路10的输出和一定电压V_c进行比较，为了使它们的值经常保持相等，通过DC/DC变换器13控制光电倍增管电极电压。若光电倍增管6的倍增管电极电压有变化，即可知其增益G产生大幅度的变化。现在以R和S分别为对照光L_R的强度和试料光L_S的强度，则由于取样保持电路8、10及9、11的增益为1，所以保持电路10、11的输出成为G·R……（1）G·S……（2）。由倍增管电极反馈得到的G·R＝V_c……（3）来控制增益G，其结果，将（3）式代入（2）式则保持电路11的输出为G·S＝S/R·V_c……（4）。此（4）式可由信号处理电路14扩大或缩小，并输出给表示装置15。其结果，在表示装置15上表示出与试料光束L_s和对照光束L_R的比率S/R相对应的信号量。以上是应用倍增管电极反馈方式的分光光度计的原理。

但是，在上述的倍增管电极反馈方式中，假定了光电倍增管6的输出只与入射光量的多少成正比，可实际上即便入射光量为零时，被称为暗电流的一定的信号输出D仍然存在。由于暗电流D，上述（4）式中R、S分别被R+D、S+D取代，得到（S+D）/（R+D）……（5）而不与S/R成正比。因此以往多数的分光光度计都设置了暗电流校正电路对这种暗电流进行校正。图3示出以往的暗电流校正方式。在图中与图2一样的部分用了同样的标记。在图2中从分光器出来的光束由扇形反射镜3按时间比分成对照光束L和试料光束L_s，而根据图3的方式为了校正暗电流无论在试料侧还是对照侧都增加上了不射入光的黑暗期间，如图4所示，以时间划分为3个区域。图4表示了光电倍增管6的输出波形，a区域是对照光L_R的信号区域，同样地，b区域是试料光L_S的信号区域，而c区域则是对应于黑暗期间的。黑暗区域c在模拟开关17进行采样之后，由保持电路16保持，并从光电倍增管的输出中抵消。因而图3中点18处的信号成为抵消了暗电流成分的信号，从而上述（4）式成立。此时即使扇形反射镜3不能断的外光等信号射入光电倍增管6对此可一样看做是暗电流，由于上述校正电路的作用，其结果，不出现在点18上，这意味着对于倍增管电极反馈，外光的信号成分并不起作用。

因此，如图2、图3所示的在具有信号处理电路的分光光度计中，即使开启试料室（未图示）的屏蔽盖时有外光射入光电倍增管6，但此信号成分并不引起倍增管电极反馈，倍增管电极电压无变化。其结果，光电倍增管6的输出由于外光而趋向饱和，再者，由于这意味着相当于降低对照信号，所以倍增管电极电压上升，进行相反的正反馈，从而造成光电倍增管6损伤。以往多数的分光光度计，为了避免这样的损伤，对应于试料室的屏蔽盖开闭，操作微动开关，在盖打开时，切断倍增管电极的外加电压，但即使靠此方式在盖关闭时倍增管电极反馈环再形成的过程中，反馈环路产生振荡，光电倍增管的倍增电极瞬间加有高电压，有受损伤的危险。