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专利名称：光谱测量装置与程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光谱測量装置与这种装置用的程序。
背景技术：
光谱测量装置，例如荧光测量装置或吸光度确定装置，是ー种通过光谱方法检测或确定试样中目标组分的系统。荧光测量装置通常具有激发光谱系统，用来从光源产生的光中分离预定波长的光，并用该分离的光作为激发光辐射试样；荧光光谱系统，用来将在利用激发光的辐射时从试样发出的光分离出预定波长的光；及光电探测器，用来检测由荧光光谱系统所分离的光并产生对应于该检测光的量的信号(例如，參见专利文献I)。 使物质从基态到激发态所必需的激发光的波长和当从激发态返回到基态时该物质发出的荧光的波长取决于该物质的种类。因此，在使用荧光测量装置的測量中，必须为待测的组分(即目标组分)适当设置測量中所用的激发波长和用光电检测器所检测的荧光波长。在使用常规的荧光測量装置的測量中，检测目标组分的最佳激发波长和荧光波长预先确定如下(I)在试样盒中只有溶济的情况下，通过在将激发波长维持在固定值的同时改变突光波长的方式，获得显不各突光波长处的突光强度的光谱。(下文中称该光谱为“突光侧光谱”。)(2)在试样盒中有目标组分和溶剂的情况下，类似地获得荧光侧光谱。(3)通过从步骤(2)中获得的光谱中减去步骤(I)中获得的光谱得到目标组分的荧光测光谱，并且选择在获得的光谱中荧光强度为最大的波长作为最佳荧光波长。(4)在试样盒中只有溶济的情况下，通过在将激发波长维持在固定值的同时改变荧光波长的方式，获得显示各激发波长处的荧光强度的荧光光谱。(下文中称该光谱为“激发侧光谱”。)(5)在试样盒中有目标组分和溶剂的情况下，类似地获得激发侧光谱。(6)通过从步骤(5)中获得的光谱中减去步骤⑷中获得的光谱得到目标组分的激发测光谱，并且选择在获得的光谱中荧光强度为最大的波长作为最佳激发波长。应当注意，可以按相反次序进行荧光测光谱和激发测光谱的测量。通过前面所述的方法，可以选择在获得最大荧光强度处的激发波长和荧光波长分别作为最佳激发波长和最佳荧光波长。另ー方面，吸光度确定装置通常具有辐射光学系统，用于从由光源生成的光中分离预定波长的光并且利用该分离的光作为辐射光照照试样；及光电检测器，用来检测经过试样的光(透射光)并产生对应于被检测光的量的信号。被物质所吸收的光的波长取决于物质的种类。因此，在使用吸光度确定装置的测量中，必须为要被检测的组分(即目标组分)适当设置測量中所用的辐射光的波长。所以，在使用传统吸光度确定装置的測量中，必须參照合适的文献等预先获得有关目标组分的吸收波长的信息，或必须按如下确定用于目标组分的测量的最佳波长(I)在试样盒中只有溶济的情况下，通过改变辐射光的波长，获得吸收光谱。(2)在试样盒中有目标组分和溶剂的情况下，类似地获得吸收光谱。(3)通过从步骤(2)中获得的光谱中减去步骤⑴中获得的光谱获得目标组分的吸收光谱，并选择在吸收光谱中吸光度为最大的波长作为最佳波长。
背景技术：
文献专利文献专利文献I JP-A2OOl-83O9
发明内容

发明所要解决的问题然而，当任何ー种上述决定最佳波长的方法被应用于用作液相色谱仪的检测器的荧光测量装置或吸光度确定装置时，确定的波长可能不同于在获得液相色谱分析的最大信号噪声比(S/N)(和最小检测限度)处的波长。这是因为上述确定最佳波长的方法没有考虑液相色谱仪系统中基线的改变，即在处理供给流动相的过程中噪声的大小的改变。因此，本发明所要解决的问题在于提供一种能够确定在S/N比为最大和检测限度为最小处的波长作为最佳波长的光谱测量装置。解决问题的方式根据为了解决上述问题的本发明的一种光谱測量装置为用来将辐射光投射进试样内或投射到试样上并测量由于辐射光和试样之间的相互作用而从试样得到的光的光谱測量装置，包括a)数据存储器，用于存储第一測量数据和第二測量数据，所述第一測量数据是通过使用不包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第二測量数据是通过使用包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第一測量数据和所述第二測量数据中的每ー个测量数据通过在预定的波长范围内改变辐射光的波长或待测量的光的波长而得到，或者通过使从所述试样得到的光色散，同时在预定的范围内多个波长上检测被色散的光而得到；和b)灵敏度指数估算器，用来根据所述第一測量数据和所述第二測量数据计算表示所述目标组分和所述辐射光之间在各波长上相互作用的程度的值，用来根据所述第一測量数据计算在各波长上因所述溶剂引起的噪声量的估计值，以及用来根据表示所述目标组分和所述辐射光之间相互作用的程度的值与所述噪声量的估计值两者之间的比率，计算在各波长上灵敏度指数的估计值。“表示目标组分和辐射光之间的互相作用的程度的值与噪声量的估计值两者之间的比率”，可以为“表示目标组分和辐射光之间互相作用的程度的值”对“由于溶剂引起的噪声量”的比，或者为“由于溶剂引起的噪声量”对“表示目标组分和辐射光之间互相作用的程度的值”的比。各波长处的“灵敏度指数”是表示在相关波长处测量的灵敏度级别的指数。例如，用“由于溶剂引起的噪声量的估计值”去除“表示目标组分和辐射光之间互相作用的程度的值”得到的S/N比的估计值可以被用作灵敏度指数。在这种情况下，灵敏度指数的值越大，测量的灵敏度级别就越高。灵敏度指数的另ー个实例是用除以“表示目标组分和辐射光之间互相作用的程度的值”的“由于溶剂引起的噪声量的估计值”去乘目标组分的浓度所得到的值。该得到的值对应于浓度的检测限度。在这种情况下，灵敏度指数的值越�。瑴y量的灵敏度级别越高。在根据本发明的装置的第一种模式中所述相互作用是所述试样的荧光发射，所述光谱測量装置是包括用预定波长的激发光来辐照所述试样的激发光学系统和检测从被激发光辐照的所述试样发射的荧光的检测光学系统的荧光測量装置；数据存储器用来存储第一測量数据和第二測量数据，所述第一測量数据是通过使用不包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第二測量数据是通过使用包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第一測量数据和所述第二測量数据中的每ー个测量数据都是通过在预定的波长范围内改变所述激发光的波长而得到的；及灵敏度指数估算器被设计用来根据所述第一測量数据和所述第二測量数据计算在各激发波长上所述目标组分的荧光强度的值，根据所述第一測量数据计算在各激发波长·上因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值，以及根据所述目标组分的荧光强度的值和所述噪声量的估计值之间的比率，计算在各激发波长上所述灵敏度指数的估计值。在根据本发明的装置的第二种模式中所述相互作用是所述试样的荧光发射，所述光谱測量装置是包括用预定波长的激发光来辐照所述试样的激发光学系统和检测从被所述激发光辐照的试样发射的荧光的检测光学系统的荧光測量装置；数据存储器用来存储第一測量数据和第二測量数据，所述第一測量数据是通过使用不包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第二測量数据是通过使用包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第一測量数据和第二測量数据中的每ー个測量数据都是通过在预定的波长范围内改变由所述检测光学系统所检测的荧光的波长而得到，或者通过使从所述试样发射的荧光色散，同时在预定的范围内多个波长上检测被色散的荧光而得到的；及灵敏度指数估算器被设计用来根据所述第一測量数据和所述第二測量数据计算在各荧光波长上所述目标组分的荧光强度的值，根据所述第一測量数据计算在各荧光波长上因溶剂引起的所述噪声量的估计值，以及根据所述目标组分的荧光强度值和所述噪声量的估计值之间的比率，计算在各荧光波长上所述灵敏度指数的估计值。在本发明的第一或第二种模式中，灵敏度指数估算器通过从根据所述第二測量数据得到的荧光光谱中减去根据所述第一測量数据得到的荧光光谱，可以确定各波长上所述目标组分的荧光强度的值，并通过计算根据所述第一測量数据得到的荧光光谱上各波长上荧光强度的值的平方根，可以确定各波长上因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值。在用作液体色谱系统中的检测器的荧光测量装置中，由于处理很小量的光，所以包含在荧光信号中的噪声被与光电转换有关的散粒噪声控制。散粒噪声的大小与荧光强度的测量值的平方根成正比，并且从第二測量数据的荧光光谱与从第一測量数据得到的荧光光谱之间的差对应于仅由目标组分引起的荧光光谱。因此，用上述灵敏度指数估算器能够确定在各激发波长或荧光波长处的灵敏度指数的估计值。灵敏度指数的估计值可显示于监视器之类的装置上，以让用户知道在其处灵敏度为最大的激发波长或荧光波长。
在根据本发明的第一或第二种模式的装置的ー种可能形式中设置用来检测投射进所述试样内或投射到所述试样上的光的基准光检测器；并且所述灵敏度指数估算器通过从根据所述第二測量数据得到的荧光光谱中减去根据所述第一測量数据得到的荧光光谱，来计算各波长上所述目标组分的荧光强度的值，并根据所述第一測量数据计算各波长上所述荧光检测器的输出电流Im和所述基准光检测器的输出电流Ix，以及通过下式计算各波长上因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值AF :姑=JlPji^bjix
ん……(O其中，Bffl是在所述荧光检测器及其信号处理中所用的频带宽度，Bx是在所述基准光检测器及其信号处理中所用的频带宽度。 在本发明的一种更较佳形式中，提供ー种具有第一种模式和第二种模式的功能的光谱测量装置，以便能通知用户有关最佳激发波长和最佳荧光波长二者的信息。在根据本发明的装置的第三种模式中所述相互作用是所述试样的吸收，所述光谱測量装置是包括将光投射进试样内或投射到试样上的辐照光学系统和检测穿过所述试样的光的透射光检测器的吸光度确定装置；所述数据存储器用来存储第一測量数据和第二測量数据，所述第一測量数据是通过使用不包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第二測量数据是通过使用包含目标组分的所述溶剂作为所述试样而得到的，所述第一測量数据和第二測量数据中的每ー个测量数据都是通过在预定的波长范围内改变投射进所述试样内或投射到所述试样上的光的波长或待检测的光的波长而得到，或者通过使来自所述试样的透射光色散，同时在预定的范围内多个波长上检测被色散的透射光而得到的；及所述灵敏度指数估算器被设计用来根据所述第一測量数据和所述第二測量数据计算在各波长上所述目标组分的吸光度，根据所述第一測量数据计算在各波长上因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值，以及根据所述目标组分的吸光度值和所述噪声量的估计值之间的比率，计算在各波长上所述灵敏度指数的估计值。在本发明的第三种模式中，所述灵敏度指数估算器根据所述第一測量数据计算所述透射光检测器在各波长上的输出电流Is，并通过下式计算因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值ΔΑ M = ^Mls...... (2)根据本发明的第三种模式的装置的ー种可能形式中设置用来检测投射进所述试样内或投射到所述试样上的光的基准光检测器；并且所述灵敏度指数估算器通过从根据所述第二測量数据得到的吸收光谱中减去根据所述第一測量数据得到的吸收光谱，来计算各波长上目标组分的吸光度，根据所述第一測量数据计算各波长上所述透射光检测器的输出电流I和所述基准光检测器的输出电流
I。，以及通过下式计算各波长上因溶剂引起的噪声量的估计值ΛΑ M = ^B/I + B0/I0...... (3)，其中，B是在所述透射光检测器及其信号处理中所用的频带宽度，B。是在所述基准光检测器及其信号处理中所用的频带宽度。在本发明的ー种较佳模式中，光谱测量装置进ー步包括波长设置系统，用来设置由所述灵敏度指数估算器所计算的灵敏度指数的估计值等于相当于最高灵敏度级别的值的波长，作为用于后续测量中的波长。该配置可有效减少对于设置測量条件的时间和劳动力。本发明还提供ー种程序，该程序能够使计算机起到前面所述的数据存储器和灵敏度指数估算器的作用。


图I是显示具有根据本发明的第一实施例的荧光测量装置的液相色谱系统的示 意配置的模型图。图2是显示根据相同实施例的荧光测量装置的光学系统的配置的平面图。图3是显示根据相同实施例的荧光测量装置的控制系统的配置的方框图。图4是显示确定根据相同实施例的荧光测量装置中的最佳波长的步骤的流程图。图5是显示根据本发明的第二实施例的荧光测量装置的光学系统的配置的平面图。图6是显示根据本发明的第三实施例的吸光度确定装置的光学系统的配置的平面图。图7是显示根据相同实施例的吸光度确定装置的控制系统的配置的方框图。图8是显示确定根据相同实施例的吸光度确定装置中的最佳波长的步骤的流程图。图9是显示根据相同实施例的吸光度确定装置中试样盒和检测器的变形例的模型图。图10是显示根据本发明的第四实施例的吸光度确定装置的光学系统的配置的平面图。图11是显示确定根据相同实施例的吸光度确定装置中的最佳波长的步骤的流程图。标号的说明51，81，111光源54,63,85,116 衍射光栅60，90，113试样盒59，89基准光66荧光检测器91透射光检测器67，117多通道光电检测器70,100控制和计算单元71,101操作单元72,102显示单元73，103存储单元
74，104数据处理器75信号修正器105吸光度计算器76,106光谱生成器77,107最佳波长确定器78,108色谱生成器
具体实施方式

在下文中借助实施例说明用于实现本发明的各种模式。第一实施例图I显示具有根据本实施例的荧光测量装置的液相色谱分析系统(以下称为“LC系統”)的示意。这种LC系统包括保持溶剂的溶剂容器10 (即色谱分析的流动相)，将试样分离为组分的柱管41，将溶剂馈入柱管41的泵20，包含柱管41的柱温箱40，将试样液体注入从泵20馈入柱管41的溶剂中的试样注入器30。在这种LC系统中，根据本实施例的荧光測量装置被用作检测器50，用于连续检测从柱管41洗提的试样组分。图2是显示根据本实施例的荧光确定装置的光学系统的示意配置的图。由光源51 (例如氙气灯)产生的光被集光镜52聚集，经过激发侧入口狭缝53并且落在激发侧衍射光栅54上。已落到激发侧衍射光栅54上的光被该光栅54在波长方向上色散，一部分色散的光经过激发侧出ロ狭缝56。已经过激发侧出ロ狭缝56的这部分光对应于本发明的激发光。为激发侧衍射光栅54被配备有激发侧光栅驱动机构55,用于使该光栅54绕旋转轴54a旋转。通过该光栅驱动机构55改变光栅54的方向能够在预定波长范围内任意设置激发光的波长。已经过激发侧出ロ狭缝56的激发光被集光镜57朝着试样盒60反射。分光器58被设置在集光镜57和试样盒60之间的光路上以将光分成两个方向。这就是说，一部分激发光经过分光器58并且到达试样盒60,同时另一部分激发光被分光器58反射并且被基准光检测器(例如光电ニ极管)59检测。基准光检测器59产生的检测信号被用来修正由于来自光源的光的量的波动所引起的荧光信号的波动。到达试样盒60的激发光使得包含的试样发射荧光。此荧光的一部分被集光镜61反射，经过荧光侧入口狭缝62并且到达荧光侧衍射光栅63。已落到荧光侧衍射光栅63上的光被该光栅63在波长方向上被色散，并且一部分色散光经过荧光侧出ロ狭缝65，最终被荧光检测器(例如光电子倍増器)66所检测。荧光侧衍射光栅63被配备有荧光侧光栅驱动机构64，用来使该光栅63绕旋转轴63a旋转。通过由该光栅驱动机构64改变光栅63的方向能够在预定的波长范围内任意设置由荧光检测器66检测的光的波长。图3是显示根据本实施例的荧光测量装置的控制系统的配置的方框图。该控制系统的中心部件是控制和计算单元70。用户可通过操作単元71输入各种命令或设置数据到该控制和计算单元70中。显示单元72具有监视器，并且被设置成显示测量结果或其他信息。当用户设置用于生成激发光的波长(激发波长)和/或用于检测荧光的波长(荧光波长)并输入測量开始命令到该控制和计算单元70时，控制和计算单元70控制激发侧光栅驱动机构55和突光侧光栅驱动机构64,使得激发侧衍射光栅54和突光侧衍射光栅63分别旋转到对应于设置的波长的位置，然后接通光源51。在开通光源51的同时，通过控制激发侧光栅驱动机构55或突光侧光栅驱动机构64,还可以扫描预定范围的激发波长或突光波长，以便在预定的角度范围内旋转激发侧衍射光栅54或荧光侧衍射光栅63。(稍后将详细说明该扫描操作。)在测量的过程中，荧光检测器66和基准光检测器59的输出电流分别在具有预定增益的放大器66a和59a中转换为电压。这些电压分别由A/D转换器66b和59b转换为数字数据。控制和计算单元70依次将这些数字数据发送到数据处理器74。数据处理器74包括信号修正器75，光谱生成器76，最佳波长确定器77，及色谱生成器78。信号修正器75通过用基准光检测器59的输出信号除荧光检测器66的输出信号，来修正荧光检测器66的输出信号。修正后的信号被发送到光谱生成器76或色谱生成器78，作为荧光信号。基于荧光信号，色谱生成器78产生表示荧光强度的时间变化的色谱。另ー方面，光谱生成器76基于荧光信号在各激发波长上或荧光波长上产生表示荧光强度的荧光光谱。产生的荧光光谱被存储在存储单元73中。最佳波长确定器77基于存储在存储单元73中的光谱进行预定的计算。(稍后将详细说明该计算。)应当注意，存储单元73对应于本发明的数据存储器，而最佳波长确定器77、信号修正器75和光谱生成器76 互相协同起到本发明中灵敏度指数估算器的作用。虽然数据处理器74、存储单元73和其他部件的功能可通过荧光測量装置的主体内的专用计算机来实现，但是它们典型地通过在其中安装预定程序的个人计算机来实现。在后一种情况下，个人计算机或者经由连接到构成上述LC系统的每个装置的系统控制器被间接地连接到荧光测量装置的主体，或者被直接地连接到荧光测量装置的主体，并且上述控制系统的部分功能由个人计算机来实现。以下借助图4的流程图说明通过本实施例的荧光测量装置确定最佳荧光波长和最佳激发波长的步骤。(I)扫描范围的设置(步骤Sll)用户在操作単元71上进行预定的操作，从而设置用于对各激发波长和荧光波长进行波长扫描的范围、当在激发侧进行波长扫描时要被使用的荧光波长和当在荧光侧进行波长扫描时要被使用的激发波长。(2)溶剂的荧光侧光谱的测量(步骤S12)接着，在试样盒60中只含(透明盒中只含或放入流动盒中的)溶剂(流动相)的情况下，激发波长被固定在步骤Sll中设置的值上，通过改变荧光波长得到荧光光谱。具体地说，用户通过使用操作単元71，开始接通光源51，指令荧光波长的扫描的开始。响应于这一操作，激发侧衍射光栅54旋转到预定角度并停在这个位置上。接着，荧光侧衍射光栅63被旋转过对应于步骤Sll中设置的波长范围的角度范围。当该处理的过程中，由荧光检测器66和基准光检测器59产生的信号被发送到数据处理器74。在数据处理器74中，信号修正器75利用基准光检测器59的输出信号修正突光检测器66的输出信号。基于得到的突光信号，光谱生成器76产生显示在各荧光波长处的荧光强度的光谱(在下文中称此光谱为“荧光侧光谱”)并将它存储到存储单元73中。光谱生成器76从A/D转换器66b的输出信号和通过放大器66a的电流-电压转换的增益反向计算荧光检测器66的输出电流，从而产生显示在各波长处的荧光检测器66的输出电流的值的光谱，并将此光谱存入存储单元73。(在下文中称此光谱为“荧光检测器的电流谱”。)类似地，光谱生成器76从A/D转换器59b的输出信号和通过放大器59a的电流-电压转换的增益反向计算基准光检测器59的输出电流，从而产生显示在各波长处的基准光检测器59的输出电流的值的光谱，并将此光谱存入存储单元73。(在下文中称此光谱为“基准光检测器的电流谱”。)这ー组溶剂的荧光侧光谱、荧光检测器的电流谱和基准光检测器的电流谱对应于根据本发明的第二模式的装置中的第一測量数据。(3)试样溶液的荧光侧光谱的测量(步骤S13)在试样盒60装有含目标组分的溶剂的情况下(在下文种称此溶剂为“试样溶剂”)，以与步骤S12相同的方式得到试样溶液的荧光侧光谱，并且该光谱被存储到存储单元73中。得到的试样溶液的荧光侧光谱对应于根据本发明的第二模式的装置中的第二測量数据。(4)最佳荧光波长的确定(步骤S14)在如此地完成荧光侧光谱的测量之后，控制和计算单元70将步骤S12中得到的溶 剂的光谱和步骤S13中得到的试样溶液的荧光侧光谱从存储单元73读入到数据处理器74中。在数据处理器74的最佳波长确定器77中，从试样溶液的荧光侧光谱中减去溶剂的荧光侧光谱，得到目标组分的荧光侧光谱，进而从在步骤S12得到的荧光检测器的电流谱和基准光检测器的电流谱中计算由溶剂引起的噪声量的估计值。按如下估算由溶剂引起的噪声的量用表不突光检测器66的输出电流的Im和表示基准光检测器59的输出电流的Ix，荧光检测器66中散粒噪声△ Im和基准光检测器59中散粒噪声Λ Ix分别由AIm = V (2qImBm)和Λ Ix = V (2qIxBx)表达，其中，q是电子电荷，Bm是荧光检测器中的频带宽度，Bx是基准光检测器中的频带宽度。正常情况下，设置BmwBx彼此相等。而且，用表不突光检测器66中放大器66a的增益km和用表不基准光检测器59中放大器59a的増益kx，可由下式计算荧光強度F(Im，Ix)=
kム ……(4)荧光检测器66中散粒噪声Λ Im和基准光检测器59中散粒噪声Λ Ix是电流的波动的标准偏差。用下式得到噪声量AF的方差(AF)2:
(Qf V (Qf V(AF)2 =+ —Δ/χ
JJ ...... (5)由此方程式，按如下得到溶剂的噪声的量的估计值AF :AF = j dp^1 ^ [Δ/J2+ dF{Idfx) [Mx]2
f k λ2 (hi Y=IqImBm +IqIxBx
八たノXソKkJx J=_^!L〒_42qBmllm+2qBJIx
kム……(6)由于放大器的増益kx和km及电子电荷q都是常数，噪声量AF也可表达如下
AF ocHm +bx IIx
ん......(7)为了比较不同波长上的S/N比的级别，可用由下式计算的噪声量AF作为替换AF = ^pJIm+Bx/Ix
ん……(8)已经指出过，通常设置荧光检测器中的频带宽度Bm和基准光检测器中的频带宽度Bx为彼此相等。在该情况下，可用由下式计算的噪声量AF:= γ~^Ι 1M +1/4 し……(9)然后，最佳波长确定器77通过用在目标组分的荧光侧光谱上的各波长处的荧光強度的值除以由溶剂引起的波长处的噪声量的估计值，计算各波长上的S/N比的估计值，并选择在其处S/N比为最大的荧光波长作为最佳荧光波长。(5)溶剂的激发侦彳光谱的测量(步骤S15)接着，在试样盒60只含溶剂的情况下，荧光波长被固定在预定点上，通过改变激发波长得到荧光光谱。设置荧光波长为下列波长中之一步骤Sll中设置的荧光波长，歩骤S14中确定的在其处S/N比为最大的荧光波长，及在其处目标组分的荧光侧光谱的荧光強度的值为最大的荧光波长。具体地，用户通过操作単元71开始指令荧光波长的扫描的开始。响应于该操作，荧光侧衍射光栅63被旋转到预定角度并停在这个位置处。接着，激发侧衍射光栅54被旋转过对应于步骤Sll中设置的波长范围的角度范围。在该处理的过程中，荧光检测器66和基准光检测器59产生的信号被发送到数据处理器74。在数据处理器74中，信号修正器75利用基准光检测器59的输出信号修正荧光检测器66的输出信号。基于得到的荧光信号，光谱生成器76产生显示各激发波长处的荧光强度的光谱(在下文中称此光谱为“激发侧光谱”)并将它存储在存储单元73中。光谱生成器76从A/D转换器66b的输出信号和通过放大器66a的电流-电压转换的増益反向计算荧光检测器66的输出电流，从而产生显示各波长处的荧光检测器66的输出电流的值的荧光检测器的电流谱，并将此光谱存入存储单元73。类似地，光谱生成器76从A/D转换器59b的输出信号和通过放大器59a的电流-电压转换的增益反向计算基准光检测器59的输出电流，从而产生显示各波长处的基准光检测器59的输出电流的值的基准光检测器的电流谱，并将此光谱存入存储单元73。这ー组溶剂的激发侧光谱、荧光检测器的电流谱和基准光检测器的电流谱对应于根据本发明的第一模式的装置中的第一測量数据。(6)试样溶液的激发侧光谱的测量(步骤S16)在试样盒60含有试样溶液的情况下，以与步骤S15相同的方式得到激发侧光谱，并存储到存储单元73中。得到的试样溶液的激发侧光谱对应于根据本发明的第一模式的装置中的第二測量数据。(7)最佳激发波长的确定(步骤S17)通过使用得到的激发侧光谱，用类似于步骤S14的方法确定最佳激发波长。这就是说，控制和计算单元70将在步骤S15中得到的溶剂的光谱和在步骤S16中得到的试样溶液的激发侧光谱数据从存储単元73读入到数据处理器74中。在数据处理器74的最佳波长确定器77中，从试样溶液的激发侧光谱中减去溶剂的激发侧光谱，得到目标组分的激发侧光谱，进而从步骤S15中得到的荧光检测器的电流谱和基准光检测器的电流谱计算由溶剂引起的噪声量的估计值。类似于步骤S14，按如下计算由溶剂引起的噪声的量的估计值AF = ^pqBJ Im+2qBx/Ix
……(10)为了比较不同波长处的S/N比的级别，可用由下式计算的噪声量的估计值AF :AF =UmjThx IIx
ん……(11)当设置荧光检测器中的频带宽度Bm和基准光检测器中的频带宽度Bx为彼此相等 时，可用下式计算噪声量的估计值AF =+ HIx
...... (12)然后，最佳波长确定器77通过目标组分的激发侧光谱上的各波长处的荧光强度的值除以该波长处由溶剂引起的噪声量的估计值，计算各波长处的S/N比的估计值，并选择在其处S/N比为最大的激发波长作为最佳激发波长。(8)结果的显示(步骤S18)在已经完成上述的系列处理后，控制和计算单元70在显示单元72上显示步骤S14和步骤S17中确定的最佳荧光波长和最佳激发波长的值。取代最佳荧光波长和最佳激发波长的值，可以显示表示各荧光波长或激发波长处的S/N比的图形，以便能够容易地并视觉上定位最佳波长。确定最佳荧光波长和最佳激发波长的上述步骤是具有基准光检测器的荧光测量装置的实例。对于确定荧光測量装置中的最佳荧光波长和最佳激发波长能够修改该实例，其中该荧光測量装置没有基准光检测器，或在该荧光測量装置中由荧光检测器接收的光的量远小于由基准光检测器接收的光的量，以致影响荧光測量装置的S/N比的噪声的最大部分出现在荧光检测器中，而基准光检测器中的噪声的影响是可忽略不计的。以下借助图4的流程图说明一种这类的变化例。(I)扫描范围的设置(步骤Sll)用户在操作単元71上执行预定操作，从而设置用于进行对各激发波长和荧光波长的波长扫描的范围、当在激发侧进行波长扫描时要被使用的荧光波长和当在荧光侧进行波长扫描时要被使用的激发波长。(2)溶剂的荧光侧光谱的测量(步骤S12)接着，在试样盒60中只含(透明盒中只含或放入流动盒中的)溶剂(流动相)的情况下，激发波长被固定在步骤Sll中设置的值上，通过改变荧光波长得到荧光光谱。具体地说，用户通过使用操作単元71，开始接通光源51并且指令荧光波长的扫描的开始。响应于这ー操作，激发侧衍射光栅54被旋转到预定的角度并停在这个位置上。接着，荧光侧衍射光栅63被旋转过对应于步骤Sll中设置的波长范围的角度范围。在该处理的过程中，荧光检测器66产生的信号被发送到数据处理器74。在数据处理器74中，基于得到的荧光信号，光谱生成器76产生显示在各荧光波长处的荧光强度的光谱(在下文中称此光谱为“荧光侧光谱”)并将它存储到存储单元73中。
(3)试样溶液的荧光侧光谱的测量(步骤S13)在试样盒60装有含目标组分的溶剂的情况下(在下文中称此溶剂为“试样溶齐U”)，以与步骤S12相同的方式得到荧光侧光谱并存储到存储单元73中。(4)最佳荧光波长的确定(步骤S14)在完成上述的荧光侧光谱的测量之后，控制和计算单元70将步骤S12中得到的溶剂的荧光侧光谱和步骤S13中得到的试样溶液的荧光侧光谱从存储单元73读入到数据处理器74中。在数据处理器74的最佳波长确定器77中，从试样溶液的荧光侧光谱中减去溶剂的荧光侧光谱，得到目标组分的荧光侧光谱，进而，目标组分的荧光侧光谱上的各波长处的荧光强度的值除以溶剂的荧光侧光谱上的对应波长处的荧光强度的平方根。由于荧光检测器66中噪声主要由散粒噪声组成，其散粒噪声的大小与测得的荧光强度的平方根成正比，因此在其处通过上述除法运算得到的值为最大的波长对应于在其处S/N比为最大的荧光波长(即最佳荧光波长)。
(5)溶剂的激发侧光谱的测量(步骤S15)接着，在试样盒60只含有溶剂的情况下，荧光波长被固定在预定点上，通过改变激发波长得到荧光光谱。设置荧光波长为下列波长中之一步骤Sll中设置的荧光波长，歩骤S14中确定的、在其处S/N比为最大的荧光波长，及在其处目标组分的荧光侧光谱的荧光強度的值为最大的荧光波长。具体地说，用户通过操作単元71，开始指令激发波长的扫描的开始。响应于这ー操作，荧光侧衍射光栅63被旋转到预定角度并停在这个位置上。接着，激发侧衍射光栅54被旋转过对应于步骤Sll中设置的波长范围的角度范围。在该处理的过程中，由荧光检测器66产生的信号被发送到数据处理器74。在数据处理器74中，基于得到的荧光信号，光谱生成器76产生显示各激发波长处的荧光强度的光谱(在下文中称此光谱为“激发侧光谱”)，并将它存储到存储单元73中。(6)试样溶液的激发侧光谱的测量(步骤S16)在试样盒60含有试样溶液的情况下，以与步骤S15相同的方式得到激发侧光谱，并存储到存储单元73中。(7)最佳激发波长的确定(步骤S17)通过使用得到的激发侧光谱，用类似于步骤S14的方法确定最佳激发波长。这就是说，控制和计算单元70将步骤S15中得到的溶剂的激发侧光谱和步骤S16中得到的试样溶液的激发侧光谱从存储单元73读入到数据处理器74中。在数据处理器74的最佳波长确定器77中，从试样溶液的激发侧光谱中减去溶剂的激发侧光谱，得到目标组分的激发侧光谱，进而，目标组分的激发侧光谱上各波长处的荧光强度的值除以溶剂的激发侧光谱上对应的波长处的荧光强度的平方根。在其处通过此除法运算得到的值为最大的波长对应于在其处S/N比为最大的激发波长(即最佳激发波长)。(8)结果的显示(步骤S18)在已经完成上述的系列处理后，控制和计算单元70在显示单元72上显示步骤S14和步骤S17中确定的最佳荧光波长和最佳激发波长。取代最佳荧光波长和最佳激发波长的值，可以显示表示在各荧光波长或激发波长处的S/N比的图形，以便能够容易地并视觉上定位最佳波长。在前面的实例中，在其处通过用目标组分的荧光强度的值除以由溶剂引起的噪声的量的估计值得到的估算的S/N比为最大的波长，被选为最佳波长。然而，这不是唯一可能的方法。例如，可以使用含有已知浓度的目标组分的试样溶液，从而基于通过用因溶剂引起的噪声量的估计值除以目标组分在相同波长处的荧光强度的值以及基于试样溶液中目标组分的浓度，确定对应于检测限度的值，并选择在其处对应于检测限度的值为最小的波长作为最佳波长。对溶剂的荧光侧光谱、试样溶液的荧光侧光谱、溶剂的激发侧光谱及试样溶液的激发侧光谱的测量顺序并不限于之前所述的顺序。例如，可以按相反的次序进行对荧光侧光谱和激发侧光谱的测量。也可以开始进行溶剂对于荧光侧光谱和激发侧光谱的测量，接着进行试样溶液对于荧光侧光谱和激发侧光谱的测量。这种方法节省了用试样溶液替换溶剂的时间和劳动力，反之亦然。按如下进行通过使用以先前所述的方式确定的最佳荧光波长和最佳激发波长的LC系统的色谱分析通过使用操作系统71，用户开始接通光源51并且设置最佳荧光波长和最佳激发波长作为测量中要用的荧光波长和激发波长。响应于这ー操作，激发侧衍射光栅54和荧光侧衍射光栅63被分别旋转到对应于设置的最佳波长的角度并停在这一位置上。接着，当用户指令开始色谱测量时，装置就开始测量。在这种测量中，在最佳荧光波长和最佳激发波长处分析从柱管相继洗提的并经过流动盒60的溶剂和目标组分，并由色谱生成器78生成具有表示保持时间的横轴和表示荧光强度的竖轴的色谱图。如上所述，用根据本发明的荧光测量装置，可以确定在其处S/N比高并且检测限度低的激发波长和/或荧光波长，从而可在检测目标组分的最佳波长上进行測量。在前面的实施例中，当确定最佳波长时，待分析的试样(即溶剂或试样溶液)被装入透明盒中或放入流动盒中，用户需要手动地替换试样并命令开始荧光侧或激发侧光谱的測量。然而，也可以配置根据本发明的荧光测量装置，以便使试样溶液通过流动盒的同时在预定时刻自动进行荧光侧光谱和激发侧光谱的测量。測量各光谱的时刻可由存储在存储单元73中的调度程序等被确定，或者可通过根据由荧光检测器66或其它部件产生的荧光信号，检测目标组分的通过的方法被确定。
在通过调度程序进行自动测量的情况下，用户通过操作単元71事先创建调度程序，其在该调度程序中排定在对应于注入试样之后的预定时间周期的第一时刻和对应于目标组分的洗提时间的第二时刻进行光谱测量，并将该程序存储在存储单元73中。当从柱管41洗提出的溶剂开始经过流动盒60和通过试样注入器30试样被注入到溶剂通道时，产生表示试样注入的时刻的触发信号。在直接或者经由系统控制器接收该触发信号时，控制和计算单元70按照调度程序开始控制装置的各部件，以在注入试样之后，即在当流动盒中只存在溶剂时的时间点立即得到荧光侧光谱(或激发侧光谱)，以及在当流动盒60中同时存在溶剂和目标组分时的时间点得到荧光侧光谱(或激发侧光谱)。在通过检测目标组分的通过来进行自动测量的情况下，在从柱管41洗提出的溶剂开始通过流动盒60之后，在试样通过试样注入器30被注入到溶剂通道后立即进行溶剂的荧光侧光谱(或激发侧光谱)的測量。接着，随着激发波长和荧光波长被分别固定在预定的点上，监控荧光信号，并当从荧光强度的变化检测试样组分的通过时，自动进行含有该组分的溶剂的荧光侧光谱(或激发侧光谱)的測量。为了更有把握地进行通过流动盒60的目标组分的光谱的测量，希望在当目标组分存在于流动盒60中时，通过由通道开关阀(未显示)或类似装置改变从柱管41洗提出的溶剂的流动路径，暂时间断溶剂流入到流动盒60中，并在试样组分被保留在流动盒60中的同时进行波长扫描。第二实施例以下说明根据本发明的第二实施例的荧光测量装置。图5显示根据本实施例的荧光測量装置的光学系统的配置的ー个实例。与图2所示相同的部件用相同的附图标号表示，且适当地省略此种部件的说明。本实施例的荧光测量装置包括多通道光检测器67，来代替荧光侧光栅驱动机构64、荧光侧出ロ狭缝65及用于检测已经通过狭缝65的光的荧光检测器66。多通道光检测器67由多个诸如CXD的、线性排列的光检测器元件组成。本实施例中，已被荧光侧衍射光栅63色散成不同波长的荧光在预定的波长范围内通过多通道光检测器67被同时检測。该光学系统消除了改变荧光波长的要求，从而減少确定最佳波长所需的时间。而且，由于通过激发波长的单次扫描就能够得到激发波长、荧光波长和荧光強度的三维数据，因此对于与要用的各荧光波长的组合，可以确定最合适的激发波长。
至此，已经借助各实施例说明了进行本发明的各种模式。应当注意，本发明不限于前面的实施例，而是能在其精神和范围内作适当的改变。例如，根据本发明的荧光测量装置，除了告知用户最佳荧光波长和/或最佳激发波长的告知系统之外，或作为其替换，可包括波长设置系统，该系统用来自动地将最佳荧光波长和/或最佳激发波长设置为后续测量中要用的荧光波长和/或激发波长。在该情况下，由控制和计算单元70选择在其处在通过最佳波长确定器77的计算中估算的S/N为最大的激发波长和荧光波长，作为后续測量中要使用的波长，并将其存储在存储单元73中。这就是说，这种情况下，本发明中控制和计算单元70和存储单元73对应于波长设置系统。根据本发明的荧光测量装置可以被配备有这样的功能在使溶剂和目标组分通过流动盒60的同时，通过在预定的时间间隔处重复扫描荧光或激发波长的范围，生成由时间、波长和荧光強度的三个轴线组成的三维数据。这种情况下，通过使用试样注入后即刻得到的光谱(荧光或激发光谱)作为不含目标组分的溶剂的光谱，和使用随后时间点上得到的光谱作为含有目标组分的溶剂的光谱，进行上面说明的计算就能够确定在注入试样之后的各时间点上的最佳荧光波长或最佳激发波长。因此，通过注入一次试样，可以确定试样中所含的各组分的最佳波长。因而，通过使得LC系统在根据调度程序暂时改变激发波长和/或荧光波长的同时进行分析，其中在调度程序中为试样注入后各时间点设置先前确定的最佳荧光波长和/或最佳激发波长，从而能够在最佳荧光波长和/或最佳激发波长处检测被柱管41暂时分离并从该柱管41洗提的各试样组分。此种调度程序可由用户手动地或由控制和计算单元73自动地被创建，并存储在存储单元73中。此外，根据本发明的荧光测量装置，可以在试样被包含在透明盒或放入流动盒的情况下，具有通过在预定间隔上分阶段改变激发波长或激发波长并在各阶段上在预定范围内重复地改变另一波长，创建由激发波长、荧光波长和荧光強度的三个轴线组成的三维数据的功能。这种功能提供有关哪种荧光波长和激发波长的结合给出最高S/N比的信息，从而能够更适当地设置波长。第三实施例下面说明根据本发明的吸光度确定装置的一个实施例。图6显示根据本实施例的吸光度确定装置的光学系统的示意配置。这种吸光度确定装置被用于类似于图I所示的一种LC系统中，作为连续检测从柱管41洗提出的试样组分的检测器50。通过光源(例如氘灯)81产生的光被集光镜82聚集，经过入口下风83并落到反射镜84上。由反射镜84反射的光落到衍射光栅85上,从而在波长方向上被色散。色散光落到反射镜87上并被反射镜87反射。反射光进入分光器88并且被分成两个方向。这就是说，一部分光经过分光器88并通过狭缝93进入试样盒90。已经经过试样盒90的光(透射光)量被光电ニ极管等组成的透射光检测器91检测。另一部分光被分光器88反射，经过狭缝92,从而被基准光检测器89 (例如光电ニ极管)所检测。衍射光栅85被配备有光栅驱动机构86，用来使该衍射光栅85绕旋转轴85a旋转。通过由该光栅驱动机构86改变光栅85的方向，能够在预定波长范围内任意地设置投射进试样盒90中的光(辐射光)的波长。图7是显示根据本实施例的吸光度确定装置的控制系统的配置的方框图。该控制 系统的中心部件是控制和计算单元100。用户可通过操作単元101输入各种命令或设置数据到该控制和计算单元100。显示单元102具有监视器，并且被设置成显示测量结果或其他信息。当用户通过操作単元101设置辐射光的波长并将用于接通光源和开始测量的命令输入到该控制和计算单元100时，控制和计算单元100接通光源81和控制光栅驱动机构86，以便使得衍射光栅85旋转到对应于设置的波长的位置。也可以在光源81开通的同时，通过控制光栅驱动机构86扫描辐射光的预定波长范围，以便在预定的角度范围内旋转衍射光栅85。(稍后将详细说明扫描操作。)在测量的过程中，透射光检测器91和基准光检测器89的输出电流分别在具有预定增益的放大器91a和89a中被转变为电压。这些电压分别通过A/D转换器91b和89b被分别转变为数字数据。控制和计算单元100依次将这些数字数据发送到数据处理器104。数据处理器104包括吸光度计算器105，光谱生成器106，最佳波长确定器107及色谱生成器108。吸光度计算器105通过用基准光检测器89的输出信号去除透射光检测器91的输出信号并通过计算所得到的值的负对数(參看方程式(13))，来计算吸光度。所得到的吸光度数据被依次发送到光谱生成器106或色谱生成器108。基于该吸光度数据，色谱生成器108产生显示吸光度的时间变化的色谱。另ー方面，光谱生成器106基于吸光度数据产生显示各波长处的吸光度的吸收光谱。此外，如下面将详细说明，光谱生成器106还产生显示透射光检测器91和基准光检测器89在各波长处的输出电流的光谱。由光谱生成器106所产生的各种光谱存储在存储单元103中。最佳波长确定器107基于存储在存储单元103中的光谱，进行预定计算。(稍后将详细说明该计算。)应当指出，存储单元103相当于本发明的数据存储器，而最佳波长确定器107、吸光度计算器105和光谱生成器106互相协同起到本发明中灵敏度指数估算器的作用。数据处理器104、存储单元103和其他部件的功能可通过吸光度确定装置的主体内部的专用计算机来实现，或通过具有内装的预定程序的个人计算机来实现。在后ー种情况中，个人计算机或者被直接地连接到吸光度确定装置的主体，或者经由连接到构成上述LC系统的每个装置的系统控制器被间接地连到装置的主体，并且上述控制系统的部分功能由个人计算机来实现。下面借助图8的流程图说明通过本实施例的吸光度确定装置确定最佳波长的步骤。
(I)扫描范围的设置(步骤S21)用户在操作单元101上进行预定的操作，从而设置进行波长扫描的范围。(2)溶剂的吸收光谱的測量(步骤S22)接着，在试样盒90只含(透明盒只含或放入流动盒中的)溶剂(流动相)的情况下，通过改变辐射光的波长得到吸收光谱。具体地说，用户通过使用操作単元101，开始接通光源81，指令波长扫描的开始。响应于这ー操作，衍射光栅85被旋转过对应于步骤S21中设置的波长范围的角度范围。在该处理的过程中，通过荧光检测器91和基准光检测器89产生的信号被送到数据处理器104。在数据处理器104中，吸光度计算器105基于荧光检测器91和基准光检测器89的输出信号顺序计算溶剂的吸光度。使用该计算的值，光谱生成器106产生显示溶剂在各波长处的吸光度的吸收光谱(下面称此光谱为“溶剂的吸收光谱”)并将它存储在存储单元103中。
光谱生成器106从A/D转换器91b的输出信号和通过放大器91a电流-电压转换的增益反向计算透射光检测器91的输出电流，从而产生显示透射光检测器91在各波长处的输出电流的值的光谱，并将此光谱存储在存储单元103中。(下面称此光谱为“透射光检测器的电流谱”。)类似地，光谱生成器106从A/D转换器89b的输出信号和通过放大器89a电流-电压转换的增益反向计算基准光检测器89的输出电流，产生显示基准光检测器89在各波长处的输出电流的值的光谱，并将此该谱存储在存储单元103中。(下面称此光谱为“基准光检测器的电流谱”。)这ー组溶剂的吸收光谱、透射光检测器的电流谱和基准光检测器的电流谱对应于根据本发明的第三模式的装置中的第一測量数据。(3)试样溶液的吸收光谱的測量(步骤S23)在试样盒90装有含目标组分的溶剂的情况下(下面称此溶剂为“试样溶液”)，以与步骤S22相同的方式得到表示试样溶液在各波长处的吸光度的吸收光谱，并且该光谱被存储到存储单元103中。(下面称此光谱为“试样溶液的吸收光谱”。)这ー试样溶液的吸收光谱对应于根据本发明的第三模式的装置中的第二測量数据。(4)最佳波长的确定(步骤S24)在完成之前所述的光谱的测量之后，控制和计算单元100将步骤S22和步骤S23中得到的光谱从存储单元103读入到数据处理器104中，并指示最佳波长确定器107确定最佳波长。最佳波长确定器107从试样溶液的吸收光谱中减去溶剂的吸收光谱，从而得到表示目标组分在各波长处的吸光度的光谱(下面称此光谱为“目标组分的吸收光谱”)。进而最佳波长确定器107从透射光检测器的电流谱和基准光检测器的电流谱中计算由溶剂引起的吸光度的噪声的估计值。按如下估算由溶剂引起的吸光度的噪声用表示透射光检测器91的输出电流的I和表示基准光检测器89的输出电流的Itl，透射光检测器91中的散粒噪声Λ I和基准光检测器99中的散粒噪声Λ I0分别由AI = V (2qIB)和Λ Itl = V (2qI0B0)表达，其中，q为电子电荷，B是透射检测器中的频带宽度，Btl是基准光检测器中的频带宽度。而且，用表示透射光检测器91中的放大器91a的増益k和用表示基准光检测器89中的放大器89a的增益1 ，可由下式计算吸光度A(I，I。)A(l,I0)=-\og —- = log I
I允。ゾ。ノV允ゾノ ...... Mつ)
式中，log是常用対数。透射光检测器91中散粒噪声Λ I和基准光检测器89中散粒噪声Λ I0是电流的波动的标准偏差。用下式得到噪声ΛΑ的方差(ΛΑ)2:
fdA A 「5ん丫(AA) =+
J [SI0 J ...... (14)由此方程式，能够按如下估算因溶剂引起的吸光度的噪声Λ A M=\dA{IJo)] [Δ/]2+ドび，ハ)][Δ/。]2
IfL汉」 L dIo」
I iV( I I 丫= , \---IqBI +---2qBnIn [
得InlO IJ LlnlO I0J 00
.,I l2qB , 2qB0=ν~^\\~Γ + ~Γ~
lnl° V 1 Jo...... (15)式中In表示自然対数。由于电子电荷q是常数，所以噪声Λ A可表达如下Mcc ^Β/Ι+ BJI0 ...... (16)为了比较在不同波长处的S/N比的级别，可用由下式计算的噪声量ΛΑ作为替换M = ^BII +BJI0 ...... (17)通常设置透射光检测器中频带宽度B和基准光检测器中频带宽度Btl互为相等。这时，可用下式表达噪声ΛΑ:AA = ^ZI + !/I0 ...... (18)然后，最佳波长确定器107通过目标组分的吸收光谱中各波长处的吸光度值除以在前述方式中确定的因溶剂引起吸光度的噪声的估计值，计算各波长处的S/N比的估计值，并选择在其处S/N比为最大的波长作为最佳波长。(5)结果的显示(步骤S25)在已经完成上述的系列处理后，控制和计算单元100在显示单元102上显示步骤S24中确定的最佳波长。取代最佳波长的值，可以显示表示S/N比在各波长处的图形，以便能够容易地并视觉上定位最佳波长。按如下进行通过使用以上述方式确定的最佳波长的LC系统的色谱分析通过使用操作系统101，用户开始接通光源81和设置最佳波长作为測量中要用的波长。响应于这一操作，衍射光栅85被旋转到对应于设置的最佳波长的角度并停在这一位置上。接着，当用户指令开始色谱测量时，在最佳波长上进行从柱管被相继洗提出并经过流动盒的溶剂和目标组分的測量，并由色谱生成器108生成具有表示保持时间的横轴和表示吸光度的竖轴的色谱图。如前所述，用根据本发明的吸光度确定装置，可以确定在其处S/N比高和检测限度低的波长，从而可在检测目标组分的最佳波长处进行測量。在上述的步骤中，基于通过因溶剂引起的噪声量的估计值除以目标组分在同一波长上的吸光度值而得到的值以及基于试样溶液中目标组分的浓度，可以确定对应于检测限度的值，而不是S/N比，并选择在其处对应于检测限度的值为最小的波长作为最佳波长。在前面的实施例中，当确定最佳波长时，待分析的试样(即溶剂或试样溶液)被装入透明盒中或放入流动盒中，用户需要手动地替换试样并命令开始光谱的测量。然而，也可以配置根据本发明的吸光度确定装置，以便在使试样溶液经过流动盒的同时在预定时刻进行吸收光谱的測量。測量光谱的时刻可由存储在存储单元103中的调度程序等来确定，或者可以基于由透射光检测器91产生的输出信号，检测目标组分的通过的方法被确定。在通过调度程序进行自动测量的情况下，用户通过操作単元101事先创建调度程序，其在该调度程序中排定在对应于注入试样之后的预定时间周期的第一时刻和对应于目标组分的洗提时间的第二时刻进行光谱测量，并将该程序存储在存储单元103中。当从柱管41洗提出的溶剂开始经过流动盒90并且通过试样注入器30试样被注入到溶剂通道中时，产生表示试样注入的时刻的触发信号。在直接地或经由系统控制器接收该触发信号吋，控制和计算单元100根据调度程序开始控制装置的各部件，以在注入试样之后，即在当流 动盒90中只有溶剂时的时间点立即得到吸收光谱，以及在当流动盒90同时存在溶剂和目标组分时的时间点得到吸收光谱。在通过检测目标组分的通过来进行自动测量的情况下，在从柱管41洗提出的溶剂开始通过流动盒90之后，在试样通过试样注入器30被注入溶剂通道后立即开始进行溶剂的吸收光谱的測量。接着，随着波长被固定在预定的点上，监视吸光度信号，并当从吸光度的变化检测试样组分的通过时，自动地进行含有该组分的溶剂的吸收光谱的測量。为了更有把握地进行通过流动盒90的目标组分的光谱的测量，希望在目标组分存在于流动盒90中时通过由通道开关阀(未显示)或者类似装置改变从柱管41洗提出的溶剂的流动路径，暂时间断溶剂流入到流动盒90中，并在试样组分被保留在流动盒90中的同时进行波长扫描。本实施例中，如图6所不,分光器88被置于试样盒90之前并且福射光被分光器88分成两个光束，这两个光束被分别投射到试样盒90和基准光检测器89中。可用具有图9所示结构的流动盒90替代这种系统。图9的流动盒90具有允许液体通过的通道90a和允许光通过的通孔90b。当由预定装置准直的辐射光落到该流动盒90上时，一部分辐射光进入透镜90c，经过通道90a并经由透镜90d落到后续阶段中的透射光检测器91上。同时，另一部分辐射光经过通孔90b落到后续阶段中的基准光检测器89上。这种系统不需要分光器，并且制造成本低。第四实施例下面说明根据本发明的吸光度确定装置的另ー个实施例。图10显示根据本实施例的吸光度确定装置的光学系统的配置。由光源(例如氘灯)111产生的光被集光镜112聚集并投射到试样盒113中。已经通过试样盒113的光被反射镜114聚集并投射到狭缝115上。已经通过狭缝115的光被凹面衍射光栅116色散并聚焦在由多个线性排列的光电检测器元件(例如，光电ニ极管阵列)构成的多通道光电检测器117上。因为通过衍射光栅116在波长方向上色散的光在预定的波长范围上的多个波长处被多通道光电检测器117同时检测，所以本装置不需要波长扫描并且需要较短的时间周期来确定最佳波长。未显示的控制系统除了没有光栅驱动机构、基准光检测器和其它部件外，基本上具有与图7所示相同的配置。下面借助图11的流程图说明通过本实施例的吸光度确定装置确定最佳波长的步骤。首先，试样盒113内只含溶剂(流动相)的情况下，来自光源111的光被投射到试样盒113中，并且在这种状态下，由多通道光电检测器117检测的、在各波长处的透射光的量被存储在存储单元103中(步骤S31)。接下来，在试样盒113装有含目标组分的溶剂(下面称此溶剂为“试样溶液”)，类似地測量各波长处的透射光的量(步骤S32)。基于在该步骤中测量的试样溶液的透射光的量与在存储单元103中存储的溶剂的透射光的量之间的比，吸光度计算器105通过下式产生表示目标组分在各波长处的吸光度的光谱(下面称此光谱为“目标组分的吸收光谱”)，并将它存储在存储单元103中(步骤 S33)
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、s J ...... (19)其中，k是将多通道光电检测器117的输出电流转换为电压的放大器的増益，I。是在试样溶液的測量中多通道光电检测器117的输出电流，并且Is是在溶剂的测量中多通道光电检测器117的输出电流。接着，最佳波长确定器107从溶剂的測量中得到的多通道光电检测器117(步骤S31中得到并存入存储单元103)的输出信号反过过来计算多通道光电检测器117的各光电检测器元件的输出电流，并且基于计算的值，最佳波长确定器107计算在各波长处因溶剂引起的吸光度的噪声的估计值。用Is表示在溶剂的测量中多通道光电检测器117的每个光电检测器元件的输出电流，每个光电检测器元件中的散粒噪声AIs由AIs = V (2qIsB)表达，式中q是电子电荷，B是频带宽度。因为本实施例的装置没有基准光检测器，所以吸光度的噪声由与基准光检测器的项无关的方程式(15)来表达。因此，由溶剂引起的噪声ΛΑ可由下式估算
“ 1ΛΑ = ΤΤ^λΙ~Γ~
η V s ...... (20)频带宽度B和电子电荷q是常数，如果用该公式来比较S/N比在不同波长处的级另1J，则噪声ΔΑ的量可表达如下M = ^jlZIs ......(⑴接着，通过用以前面说明的方式中计算的、由溶剂引起的噪声的估算值去除在步骤S33中计算的目标组分的吸收光谱上各波长处的吸光度值，确定S/N比在各波长处的估计值。然后，选择在其处估算的S/N比为最大的波长作为最佳波长(步骤S34)，并在显示单元102上显示最佳波长的值(步骤S35)。例如，所选的最佳波长被用作进行目标组分的定量分析的波长。根据本发明的吸光度确定装置不限于前述的实施例；而是在本发明的精神和范围内允许作适当的改变。例如，取代计算S/N比，可以通过用目标组分在各波长处的吸光度值去除由溶剂引起的噪声的估计值，然后乘以试样溶液中目标组分的浓度，确定对应于浓度的检测限度的值，并选择在其处对应于检测限度的值为最小的波长作为最佳波长。而且，除了告知用户最佳波长的告知系统之外，或作为告知系统的替换，根据本发明的吸光度确定装置还可包括自动设置最佳波长作为后续测量中要用的波长的波长设置系统。在这种情况下，由控制和计算单元100选择在通过最佳波长确定器107的计算中在其处估计的S/N比为最大的波长作为后续测量中要用的波长，并存储在存储单元103中。这就是说，在该情况下，控制和计算单元100和存储单元103对应于本发明中的波长设置系统。替代如本实施例中的固定的衍射光栅116和多通道光电检测器117，可在试样盒113的后面配置可旋转的衍射光栅、衍射的光所经过的狭缝和检测已经通过狭缝的光的检测器。在该情况下，能够通过旋转衍射光栅得到预定波长范围的光谱数据，以便经过狭缝并落到检测器上的光的波长在该预定波长范围内改变。如果图10中所示的系统被另外配备有基准光检测器，则确定最佳波长的步骤将与第三实施例中所述的步骤相同。在该情况下，例如，通过在图10所示的集光镜112和试样 盒113之间放置分光器，并借助于另外一组与用于透射光的那些分开设置的反射镜、狭縫、凹面衍射光栅和多通道光电检测器，来聚集、色散和检测由上述分光器反射的光，从而能够检测基准光。根据本发明的吸光度确定装置可以被配备有以下功能通过在溶剂和目标组分经过流动盒的同时，以预定的时间间隔重复扫描波长范围，创建由时间、波长和吸光度強度的三个轴线构成的三维数据。在该情况下，通过使用注入试样后立即得到的吸收光谱作为不含目标组分的溶剂的光谱和在各后续时间点上得到的吸收光谱作为含有目标组分的溶剂的光谱，进行前面说明的计算，从而能够在注入试样后的各时间点处确定最佳波长。因此，通过试样的一次注入，就可以确定试样中所含的各组分的最佳波长。因而，通过在根据在其中为试样注入后的各时间点设置先前确定的最佳波长的调度程序暂时地改变波长的同吋，使LC系统进行分析，从而在最佳波长上能够检测由柱管暂时分离并且从柱管洗提出的各试样组分。可由用户手动地或由控制和计算单元100自动地创建这种调度程序，并且该调度程序被存储在存储单元103中。
权利要求
1.一种光谱测量装置，用来将辐射光投射进试样内或投射到试样上并测量从试样上由于所述辐射光和所述试样之间相互作用而得到的光，其特征在于，包括 a)数据存储器，用于存储第一测量数据和第二测量数据，所述第一测量数据是通过使用不包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第二测量数据是通过使用包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第一测量数据和所述第二测量数据中的每一个测量数据通过在预定的波长范围内改变辐射光的波长或待测量的光的波长而得到，或者通过使从所述试样得到的光色散，同时在预定的范围内多个波长上检测被色散的光而得到；和 b)灵敏度指数估算器，用来根据所述第一测量数据和所述第二测量数据计算表示所述目标组分和所述辐射光之间在各波长上相互作用的程度的值，用来根据所述第一测量数据计算在各波长上因所述溶剂引起的噪声量的估计值，以及用来根据表示所述目标组分和所述辐射光之间相互作用的程度的值与所述噪声量的估计值两者之间的比率，计算在各波长上灵敏度指数的估计值。
2.如权利要求I所述的光谱测量装置，其特征在于， 所述相互作用是所述试样的荧光发射，所述光谱测量装置是包括用预定波长的激发光来辐照所述试样的激发光学系统和检测从被激发光辐照的所述试样发射的荧光的检测光学系统的荧光测量装置； 数据存储器用来存储第一测量数据和第二测量数据，所述第一测量数据是通过使用不包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第二测量数据是通过使用包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第一测量数据和所述第二测量数据中的每一个测量数据都是通过在预定的波长范围内改变所述激发光的波长而得到的；及 灵敏度指数估算器被设计用来根据所述第一测量数据和所述第二测量数据计算在各激发波长上所述目标组分的荧光强度的值，根据所述第一测量数据计算在各激发波长上因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值，以及根据所述目标组分的荧光强度的值和所述噪声量的估计值之间的比率，计算在各激发波长上所述灵敏度指数的估计值。
3.如权利要求I所述的光谱测量装置，其特征在于， 所述相互作用是所述试样的荧光发射，所述光谱测量装置是包括用预定波长的激发光来辐照所述试样的激发光学系统和检测从被所述激发光辐照的试样发射的荧光的检测光学系统的荧光测量装置； 数据存储器用来存储第一测量数据和第二测量数据，所述第一测量数据是通过使用不包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第二测量数据是通过使用包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第一测量数据和第二测量数据中的每一个测量数据都是通过在预定的波长范围内改变由所述检测光学系统所检测的荧光的波长而得到，或者通过使从所述试样发射的荧光色散，同时在预定的范围内多个波长上检测被色散的荧光而得到的 '及 灵敏度指数估算器被设计用来根据所述第一测量数据和所述第二测量数据计算在各荧光波长上所述目标组分的荧光强度的值，根据所述第一测量数据计算在各荧光波长上因溶剂引起的所述噪声量的估计值，以及根据所述目标组分的荧光强度值和所述噪声量的估计值之间的比率，计算在各荧光波长上所述灵敏度指数的估计值。
4.如权利要求2或3所述的光谱测量装置，其特征在于，灵敏度指数估算器通过从根据所述第二测量数据得到的荧光光谱中减去根据所述第一测量数据得到的荧光光谱，来确定各波长上所述目标组分的荧光强度的值，并通过计算根据所述第一测量数据得到的荧光光谱上各波长上荧光强度的值的平方根，来确定各波长上因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值。
5.如权利要求2或3所述的光谱测量装置，其特征在于， 设置用来检测投射进所述试样内或投射到所述试样上的光的基准光检测器；并且 所述灵敏度指数估算器通过从根据所述第二测量数据得到的荧光光谱中减去根据所述第一测量数据得到的荧光光谱，来计算各波长上所述目标组分的荧光强度的值，并根据所述第一测量数据计算各波长上所述荧光检测器的输出电流Im和所述基准光检测器的输出电流Ix，以及通过下式计算各波长上因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值AF : AF = ^,]Bm/Im+Bx/Ix 、 ……(1)， 其中，Bm是在所述荧光检测器及其信号处理中所用的频带宽度，Bx是在所述基准光检测器及其信号处理中所用的频带宽度。
6.如权利要求I所述的光谱测量装置，其特征在于， 所述相互作用是所述试样的吸收，所述光谱测量装置是包括将光投射进试样内或投射到试样上的辐照光学系统和检测穿过所述试样的光的透射光检测器的吸光度确定装置； 所述数据存储器用来存储第一测量数据和第二测量数据，所述第一测量数据是通过使用不包含目标组分的溶剂作为所述试样而得到的，所述第二测量数据是通过使用包含目标组分的所述溶剂作为所述试样而得到的，所述第一测量数据和第二测量数据中的每一个测量数据都是通过在预定的波长范围内改变投射进所述试样内或投射到所述试样上的光的波长或待检测的光的波长而得到，或者通过使来自所述试样的透射光色散，同时在预定的范围内多个波长上检测被色散的透射光而得到的；及 所述灵敏度指数估算器被设计用来根据所述第一测量数据和所述第二测量数据计算在各波长上所述目标组分的吸光度，根据所述第一测量数据计算在各波长上因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值，以及根据所述目标组分的吸光度值和所述噪声量的估计值之间的比率，计算在各波长上所述灵敏度指数的估计值。
7.如权利要求6所述的光谱测量装置，其特征在于， 所述灵敏度指数估算器根据所述第一测量数据计算所述透射光检测器在各波长上的输出电流Is，并通过下式计算因所述溶剂引起的所述噪声量的估计值Λ A M =」l/Is ...... (2)。
8.如权利要求6所述的光谱测量装置，其特征在于， 设置用来检测投射进所述试样内或投射到所述试样上的光的基准光检测器；并且 所述灵敏度指数估算器通过从根据所述第二测量数据得到的吸收光谱中减去根据所述第一测量数据得到的吸收光谱，来计算各波长上目标组分的吸光度，根据所述第一测量数据计算各波长上所述透射光检测器的输出电流I和所述基准光检测器的输出电流I。，以及通过下式计算各波长上因溶剂引起的噪声量的估计值ΛΑ AA = ^BII + BJI0......⑴，其中，B是在所述透射光检测器及其信号处理中所用的频带宽度，B。是在所述基准光检测器及其信号处理中所用的频带宽度。
9.如权利要求I所述的光谱测量装置，其特征在于，包括波长设置系统，用来设置由所述灵敏度指数估算器所计算的灵敏度指数的估计值等于相当于最高灵敏度级别的值的波长，作为用于后续测量中的波长。
10.一种程序，其特征在于，使计算机起到权利要求I中所述的数据存储器和灵敏度指数估算器的作用。
全文摘要
本发明提供一种光谱测量装置，包括数据存储器，用于存储第一和第二荧光光谱，第一荧光光谱是通过使用不包含目标组分的溶剂作为上述试样而得到的，第二荧光光谱是通过使用包含目标组分的溶剂作为上述试样而得到的，第一和第二荧光光谱中的每一个都是通过在预定的波长范围内改变激发波长得到的；最佳波长确定器，用于根据第一和第二荧光光谱计算目标组分在各波长上的荧光强度的值，根据第一荧光光谱计算各波长上因溶剂引起的噪声量的估计值，以及根据目标组分的荧光强度的值和噪声量的估计值确定在各波长上的灵敏度指数。
文档编号G01N30/74GK102818792SQ201210109429
公开日2012年12月12日 申请日期2012年4月13日 优先权日2011年4月14日
发明者小田龙太郎 申请人:株式会社岛津制作所