紫外可視分光光度計

分光光度計は、隣に並ぶほとんどの計器とは種類の異なる問いに答えます。試料の性質を直接報告するのではなく、誰かが選んだ波長で試料がどのくらい光を吸収したかを報告し、濃度、純度、反応が意図した方向へ進んだかどうかといった他のすべては、そこから推測されます。下流のすべてを決める選択は、したがって、その計器がどの波長まで到達でき、それらをどれだけ細かく分離できるかです。

この製品群は 2 シリーズに 9 機種をカバーします。V シリーズはタングステンランプで可視域を担い、UV シリーズはキセノンランプを加えて 190 nm まで達します。両者を通じて帯域幅は 5 nm から 1.8 nm まで、波長精度は 2 nm から ±0.5 nm まで、そして 1 機種を除いてすべて単光束です。

計器が測定するもの

報告される量は 4 つあります。透過率、吸光度、濃度、そして後ろ 2 つを結ぶ傾き係数です。透過率は、入射した光のうち試料を通過した割合です。吸光度はその負の対数で、実用範囲で濃度に比例する量であり、実際の測定の多くがこの量で行われます。濃度は、既知濃度の標準物質に対して定めた係数を通じて吸光度から求まり、傾き係数はその変換を計器が保持するものです。

吸光度と濃度の関係は限られた範囲でしか直線的でないため、実用の測定範囲は目盛りが示すより狭くなります。濃すぎる試料は、検出器が信号を使い果たす前に直線性が失われるため、薄いかのように読まれます。これは計器ではなく分析法の性質であり、光路長と希釈の選択が、選んだ機種と同じくらい重要になる理由です。

測定の仕組み

ランプの光は、ツェルニー・ターナー形単色器内の 1 mm あたり 1200 線のホログラフィック回折格子で分光され、広い出力が選択した波長の狭い帯になります。その単色光は試料を通過し、検出器に届く強度が、参照を通って届いた強度と比較されます。その比が透過率であり、その逆数の対数が吸光度です。

この構成から 3 つのことが導かれます。第一に、光源と検出器は試料と同じくらい測定の一部であり、光源寿命とドリフトがそもそも仕様に載る理由です。ドリフトはすべての機種で ≤0.003 A とされ、長い測定の間に小さな吸光度差を信用できるかを決める数値です。第二に、分解能を決めるのは単色器です。回折格子は製品群に共通ですが、その背後のスリット幅はスペクトル帯域幅として示され共通ではなく、近接した 2 つのピークが分離したまま保たれるかを決めるのは回折格子ではなく帯域幅です。第三に、参照が重要です。どの測定も比であるため、参照の読みと試料の読みの間で変化するものは、光学系が両者を同時に測るか、計器を十分な頻度でゼロ再調整しない限り、結果に紛れ込みます。

可視シリーズと紫外シリーズの選び分け

可視シリーズは 320〜1100 nm に達しますが、LC-V1200E では範囲が 350〜1050 nm です。紫外シリーズはすべての機種で 190〜1100 nm に達し、追加の範囲はタングステンに加えたキセノンランプから来ます。これを決める他の仕様はありません。およそ 320 nm 未満で書かれた分析法は可視計器では実行できません。そこに吸収すべき光がないためです。また、その波長より上で書かれた分析法は、同じ実験室の何かが紫外域を必要としない限り、紫外シリーズを必要としません。

1 台の計器で両方の領域が必要な場合、UV シリーズが同じ筐体で可視域もカバーするため、可視シリーズを併せて購入する理由はありません。作業が完全に可視域にあり、実験室が 320 nm 未満へ下りる予定がない場合、可視形は同じ回折格子で同じ波長に達し、仕様の費用は低くなります。

帯域幅と、2 つのピークが分離するかを決める理由

スペクトル帯域幅は、計器がある設定で実際に通す波長帯の幅で、ここでは 5 nm から 1.8 nm までです。広い帯域幅は単に粗い読みではありません。その 5 nm の窓の中にあるものすべてを平均するため、数ナノメートル以内に並ぶ 2 つの吸収ピークは 1 つの広い肩として報告され、他のどこをどれだけ注意してもそれらを取り戻せません。測定するピークより十分に狭い帯域幅が要件であり、分析法がピーク幅を示す場合には、帯域幅をそれに直接照らして選べます。

9 機種にわたって帯域幅が 3 倍近い幅を持つのはそのためです。分析法が固定波長で広い可視ピークを読む場合、4 nm や 5 nm の帯域幅は妥協ではありません。分析法が鋭いピーク、肩、または分離しなければならない 2 つのピークを含む場合、それを実行できるのは 1.8 nm や 2 nm の機種です。

単波長か走査か

基本形は 1 つの波長に設定して試料を読みます。定型的な定量が必要とするのはそれで、実行する最も速い方法です。N 形と NC 形、そして LC-UV1200Pro と LC-UV1800 は走査します。波長が連続的に動き、スペクトルが範囲にわたって記録され、ピークを探す、試料を参照スペクトルと比較する、または範囲内の他のどこかに予想外の吸収がないことを確かめるのに必要です。

走査は研究用途だけのものではありません。実験室で妥当性を確認しなければならない分析法、または妨害物質に乱され得る分析法は、単一点よりもスペクトルのほうが弁明しやすく、一度取ったスペクトルが後の議論をしばしば省きます。分析法が 1 つの波長に固定され、答えが単にその波長の数値である場合、単波長動作は制約ではなく、走査形は不要です。

単光束と二光束

9 機種のうち 8 機種は単光束で、参照と試料を異なる時点で測り、両者を比較可能に保つためにゼロ再調整に頼ります。LC-UV1800 は二光束で、光を分けて試料と参照を同時に測り、両方に影響する変化を連続的に相殺します。単光束計器では、光源ドリフト、検出器ドリフト、試料室の温度変化が、参照の読みと試料の読みの間に結果へ入り込みます。周期的なゼロ再調整がその大半を除くため、単光束計器は定型作業には十分です。

その差に費用を払う価値が出るのは 2 つの状況です。長期間にわたって安定して保持しなければならない測定と、試料と参照の吸光度差が小さく、ドリフトがその重要な一部になる分析法です。LC-UV1800 は製品群で最も細い帯域幅 1.8 nm も備えるため、単に一覧の最上位を望むのではなく、狭い帯域幅と安定性の両方を必要とする実験室向けの計器です。

キュベット、試料室、消耗品

すべての機種には 4 連のキュベットホルダが付き、固定 1 cm ホルダか、一部機種では 0.5〜5 cm 可変ホルダで、さらに 1 cm ガラスキュベット 4 本入りの箱が付きます。UV 形は石英キュベット 2 本を追加します。それが一式であり、押さえておくべき点は、ガラスは紫外域を透過しないことです。およそ 320 nm 未満の測定には石英セルが必要で、それらは UV 形にのみ付属し、別途注文しなければなりません。追加の石英セルは、別の計器から借りられる付属品ではなく、それ自体が注文項目です。

ホルダの光路長は帯域幅と同じように重要です。吸光度は試料を光が進む距離に比例するため、0.5 cm と 5 cm のホルダは同じ溶液の異なる量を測ります。分析法が光路長を示す場合、ホルダはそれに一致しなければならず、希薄な試料を濃縮せずに読む必要がある場合、長い光路長が吸光度を実用範囲へ引き上げます。

測定上の制約と選定の留意点

実験室で重要なパラメータのいくつかは、資料のどこにも示されていません。電源、ウォームアップ時間、動作と保管の周囲温度と湿度の限界、光源の交換間隔、筐体の保護等級、機種別の光源寿命です。ここではこれらの欠落を埋める推測はせず、資料自身の、数値は供給元の公称値であり納入時の銘板と取扱説明書で確認すべきという注記が、ページ全体に当てはまります。

運用上の限界が 2 つあり、率直に述べておく価値があります。計器は機種により 7 kg から 12.5 kg の重量があり、光路が振動に敏感なベンチ計器なので、共用の台車ではなく安定したベンチに置くべきです。またランプは消耗品で、機種により 1000 h または 2000 h の定格寿命があり、資料は頻繁な点滅でそれが短くなると注記しているため、一日中使う計器は、測定ごとに点けたり消したりするよりつけっぱなしにするほうが適します。

規制対象の試験に計器を使う場合、適格性確認の文書は別の要件です。資料は、認証資料が供給元で除去され、証明書情報が含まれていないと記録し、医薬品や食品の試験に使う人には、型式承認証明書と 3Q バリデーション文書を供給元へ請求するよう勧めています。これは納入から前提とするものではなく、照会で挙げるべき問いです。

ご注文について

答えを決める項目は、分析法が使う波長、ピーク幅とそれが必要とする帯域幅、単波長動作で足りるのかスペクトルを記録する必要があるのか、紫外域がそもそも必要なのか、セルの光路長、結果をコンピュータに取り込む必要があるのか、そして実験室の品質システムが要求する文書です。可能なら機種だけでなく分析法を記載してください。波長とピーク幅が機種リストを決めるのであって、その逆ではないからです。数量、仕向港、必要な納期が照会を完成させます。