JPH03226632A - Signal processor for spectrophotometer - Google Patents

Signal processor for spectrophotometer

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JPH03226632A
JPH03226632A JP2340790A JP2340790A JPH03226632A JP H03226632 A JPH03226632 A JP H03226632A JP 2340790 A JP2340790 A JP 2340790A JP 2340790 A JP2340790 A JP 2340790A JP H03226632 A JPH03226632 A JP H03226632A
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JP
Japan
Prior art keywords
sample
spectrum
light source
fourier transform
impulse response
Prior art date
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Pending
Application number
JP2340790A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tanaka
宏 田中
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPH03226632A publication Critical patent/JPH03226632A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve wavelength resolutions and measuring sensitivity by determining a device function using a bright line of a light source and correcting the sample spectrum according to the function. CONSTITUTION:A column effluent flows to a flow cell 36 to perform a detection with a photodiode array 42. When a sample value(in)(n is sample point number) of a true light intensity spectrum is given, a spectrum(i'n)observed is expressed by a relationship of convolution between the spectrum(in) and an impulse response(hn) as apparatus function. To determine the impulse response(hn), a discharge tube is used as light source 32. A bright line spectrum proper to an atom sealed in the light source 32 without setting a sample with a spectrophotometer set on conditions the same as those when the sample is measured. An observation data for a peak of the bright line is given as impulse response(hn) of a smoothing filter. A inverted filter(gn) is determined from the impulse response(hn). Then, a true sample spectrum(in) is calculated utilizing an inverted filter (gn)determined using the bright line of the light source 32 for the observation spectrum(i'n) of the sample with the flowing of the sample.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は液体クロマトグラフの検出器などに用いられる
分光光度計から得られる信号を処理する信号処理装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a signal processing device that processes signals obtained from a spectrophotometer used in a liquid chromatograph detector or the like.

(従来の技術) 分光光度計は9例えば液体クロマトグラフの検出器を初
め1種々の分野で用いられているが1例えば液体クロマ
トグラフの検出器としては光源から出た複数の波長を含
む光を試料に吸収させ、スリットを通した後、回折格子
などで分光し、各波長ごとの光度をフォトダイオードな
どの光電変換素子で電気信号に変換している。
(Prior Art) Spectrophotometers are used in a variety of fields including, for example, detectors for liquid chromatographs. After being absorbed by a sample and passed through a slit, the light is separated using a diffraction grating, and the luminous intensity of each wavelength is converted into an electrical signal using a photoelectric conversion element such as a photodiode.

分光光度計において、スリット幅を狭くすると波長分解
能が向上するが、光量が少なくなるので感度が低下し、
ノイズレベルが大きくなる。
In a spectrophotometer, narrowing the slit width improves wavelength resolution, but the amount of light decreases, resulting in a decrease in sensitivity.
The noise level increases.

逆に、スリット幅を広くす九ば、感度は向上するが、分
光器によって得られる像が拡がり、波長分解能が低下す
る。
Conversely, increasing the slit width improves sensitivity, but the image obtained by the spectrometer becomes wider and the wavelength resolution decreases.

(発明が解決しようとする課題) 分光光度計の検出器としてフォトダイオードアレイのよ
うなマルチチャネル型検出器を用いると。
(Problems to be Solved by the Invention) When a multi-channel detector such as a photodiode array is used as a detector for a spectrophotometer.

単一波長の光が検出器面上ではスリット幅などの影響で
ある拡がりをもち、波長分解能が低下する。
Light of a single wavelength spreads on the detector surface due to the influence of the slit width, etc., and the wavelength resolution decreases.

そこで1本発明は分光像のぼけを補正して波長分解能を
高めることができ、また、スリット幅を広くして感度を
上げることのできる信号処理装置を提供することを目的
とするものである。
Accordingly, one object of the present invention is to provide a signal processing device that can improve the wavelength resolution by correcting the blurring of a spectral image, and can increase the sensitivity by widening the slit width.

(課題を解決するための手段) 第1図に本発明を示す。(Means for solving problems) The invention is illustrated in FIG.

2は光源、4は試料、6は分光光度計の光学系。2 is a light source, 4 is a sample, and 6 is an optical system of a spectrophotometer.

8はフォトダイオードアレイなどの検出器、10は検出
器8の検出信号をデジタル信号に変換するA/D変換器
である。12は試料を設置せずに試料測定と同一条件で
光源の輝線を測定したときの観測スペクトルのデジタル
値を記憶する装置関数記憶部、14は試料を測定して得
られる観測スペクトルのデジタル値を記憶する観測スペ
クトル記憶部、16は装置関数記憶部12の装置関数を
もとにして観測スペクトル記憶部14の試料の観測スペ
クトルの波形歪を補正する演算部である。
8 is a detector such as a photodiode array, and 10 is an A/D converter that converts the detection signal of the detector 8 into a digital signal. Reference numeral 12 denotes an instrument function storage unit that stores the digital value of the observed spectrum when the emission line of the light source is measured under the same conditions as the sample measurement without installing a sample, and 14 stores the digital value of the observed spectrum obtained by measuring the sample. The observed spectrum storage unit 16 is an arithmetic unit that corrects waveform distortion of the observed spectrum of the sample in the observed spectrum storage unit 14 based on the device function in the device function storage unit 12.

演算部16の好ましい態様では、第2図に示されるよう
に、その演算部16は、装置関数及び試料の観測スペク
トルをフーリエ変換するフーリエ変換部18と、試料の
観測スペクトルのフーリエ変換を装置関数のフーリエ変
換で除算する除算部20と、除算値の逆フーリエ変換を
行なう逆フーリエ変換部22とを備えている (作用) 分光光度計の光学系のスリット幅などの影響で分光像が
ぼける現象は、波長軸を時間軸としてもつ線形平滑化フ
ィルタによる作用と考えると、この線形フィルタを同定
してその逆フィルタを求めると、観測されたぼけた分光
スペクトルをこの逆フィルタに通せばもとの高分解能の
スペクトルが復元される。
In a preferred embodiment of the calculation unit 16, as shown in FIG. (Function) A phenomenon in which a spectral image is blurred due to the influence of the slit width of the optical system of a spectrophotometer, etc. If we consider that this is the effect of a linear smoothing filter with the wavelength axis as the time axis, we can identify this linear filter and find its inverse filter.If we pass the observed blurred spectrum through this inverse filter, we can obtain the original value. A high-resolution spectrum is recovered.

逆フィルタを求め、光学系による分光像のぼけを補正す
ることにより、波長分解能が向上する2また、波長分解
能が向上することにより、幅の広いスリットを使っても
分解能の低下を防ぐことができ、感度を向上させること
ができる。
By finding an inverse filter and correcting the blurring of the spectral image caused by the optical system, the wavelength resolution can be improved.2 Also, by improving the wavelength resolution, it is possible to prevent a decrease in resolution even when using a wide slit. , sensitivity can be improved.

(実施例) 第3図に一実施例における光学系の一例を示す。(Example) FIG. 3 shows an example of an optical system in one embodiment.

32は光源、34は光源32からの光をスリット38を
通して回折格子40に入射させる凹面ミラーである。凹
面ミラー34とスリット38の間には液体クロマトグラ
フのカラム流出液が導かれるフローセル36が設けられ
ている。42は回折格子40で分光された光を受光する
フォトダイオードアレイである。44はフォトダイオー
ドアレイ42の検出信号をデジタル信号に変換するA/
D変換器である。
32 is a light source, and 34 is a concave mirror that allows the light from the light source 32 to enter the diffraction grating 40 through the slit 38. A flow cell 36 is provided between the concave mirror 34 and the slit 38 to which the liquid chromatograph column effluent is guided. 42 is a photodiode array that receives the light separated by the diffraction grating 40. An A/44 converts the detection signal of the photodiode array 42 into a digital signal.
It is a D converter.

フローセル36にカラム流串液を流し、フォトダイオー
ド、アレイ42で検出を行なう、真の光度スペクトルの
サンプル値を1(n)(nはサンプル点番号であり、フ
ォトダイオードアレイ42の素子番号と考えることもで
きる)とすると、観測されたスペクトル1(n)は。
The sample value of the true luminous intensity spectrum is 1(n) (n is the sample point number and is considered to be the element number of the photodiode array 42). ), then the observed spectrum 1(n) is.

1(n)=i(n)寧h(n) のように、真の光度スペクトル1(n)と装置関数であ
るインパルス応答h(n)とのコンボリューションの関
係で表わされる。このことは、観測されたスペクトル1
(n)は真の光度スペクトル1(n)がインパルス応答
h(n)をもつ線形平滑化フィルタを通されたものと考
えることができる。
It is expressed by the convolution relationship between the true luminous intensity spectrum 1(n) and the impulse response h(n), which is an instrument function, such as 1(n)=i(n)ning h(n). This means that the observed spectrum 1
(n) can be considered as the true luminous intensity spectrum 1(n) passed through a linear smoothing filter with an impulse response h(n).

そこで、(1)式の逆作用をもつフィルタ、すなわち 1(n)−i(n)  本g(n) 夕を求めると、この、フィルタを通すことにより。Therefore, a filter with the opposite effect of equation (1), that is, 1(n)-i(n) Book g(n) When you seek evening light, you pass it through this filter.

ぼけた観測スペクトル1(n)から波長分解能の高い真
のスペクトル1(n)を得ることができる。
A true spectrum 1(n) with high wavelength resolution can be obtained from a blurred observed spectrum 1(n).

これは、波長領域法である。This is a wavelength domain method.

装置関数であるインパルス応答h(n)を求めるために
、第4図に示されるように、光源として重水素ランプの
ような放電管を使用し、封入原子に固有な輝線スペクト
ルを利用する。試料測定を行なうのと同一条件に設定し
た分光光度計で、試料を設置せずに光源の輝線スペクト
ルを測定する。
In order to obtain the impulse response h(n), which is a device function, as shown in FIG. 4, a discharge tube such as a deuterium lamp is used as a light source, and an emission line spectrum specific to the enclosed atoms is utilized. Measure the bright line spectrum of the light source without installing a sample using a spectrophotometer set to the same conditions as those used for sample measurement.

光源の輝線は平滑化フィルタのインパルス入力と考えら
れるので、その輝線のピークに対する観測データは、平
滑化フィルタのインパルス応答h (n )となる。そ
のインパルス応答h (n )から逆フィルタg(n)
を求める。
Since the bright line of the light source is considered to be an impulse input to the smoothing filter, the observation data for the peak of the bright line becomes the impulse response h (n ) of the smoothing filter. From its impulse response h(n), the inverse filter g(n)
seek.

次に、第5図に示されるように、試料を流して測定を行
なう。試料の観測スペクトルi (n )に対して光源
の輝線を用いて求めた逆フィルタg(n)を利用して(
2)式により演算を行ない。
Next, as shown in FIG. 5, the sample is poured and measured. Using an inverse filter g(n) obtained using the emission line of the light source for the observed spectrum i(n) of the sample, (
2) Perform calculations using formulas.

真の試料スペクトル1(n)を算出する。Calculate the true sample spectrum 1(n).

第6図及び第7図は第2図の演算部により実現される周
波数領域法による信号処理方法を示すものである。
FIGS. 6 and 7 show a signal processing method using a frequency domain method realized by the arithmetic unit shown in FIG.

(1)式を2変換すると、 △ I(z)=I(z)  ・H(z) ただし、 I(z)=ZT ハ I (z )  = ZT H(z)=ZT であり、ZT[] [1(n)] △ [1(n)コ [h(n)] は2変換を表わす。When formula (1) is converted into 2, we get △ I(z) = I(z) ・H(z) however, I(z)=ZT Ha I (z) = ZT H(z)=ZT and ZT[] [1(n)] △ [1(n) [h(n)] represents two transformations.

(3) したがって。(3) therefore.

I(z)=I(z)/H(z)     −−(4)と
なる。
I(z)=I(z)/H(z) --(4).

ユニでは、サンプル点数が有限であるため、Z変換を複
素フーリエ変換で実現することができる。
In Uni, since the number of sample points is finite, Z transformation can be realized by complex Fourier transformation.

第6図に示されるように1分光器を試料測定と同一条件
に設定し、試料を設置せずに光源の輝線スペクトルを測
定する。得られたインパルス応答h(n)を複素フーリ
エ変換してH(z)を得る。
As shown in FIG. 6, the spectrometer is set to the same conditions as those for sample measurement, and the emission line spectrum of the light source is measured without setting up the sample. The obtained impulse response h(n) is subjected to complex Fourier transform to obtain H(z).

次に、第7図のように、試料測定を行ない、得られる観
測スペクトル1(n)を複素フーリエ変換してI(z)
を得る。
Next, as shown in Fig. 7, sample measurement is performed, and the observed spectrum 1(n) obtained is complex Fourier transformed to I(z).
get.

次に、試料スペクトルのフーリエ変換I(z)をインパ
ルス応答のフーリエ変換H(z)で除算する。除算され
た結果の逆フーリエ変換を求めると、これが補正された
試料スペクトル1(n)となる。
Next, the Fourier transform I(z) of the sample spectrum is divided by the Fourier transform H(z) of the impulse response. When the inverse Fourier transform of the division result is obtained, this becomes the corrected sample spectrum 1(n).

上記の実施例は、ぼけの程度が波長に依存しないことを
前提にしているが、波長によりぼけの程度が異なる場合
は、最もぼけの大きくなる波長のぼけを最小化するよう
にインパルス応答h(n)を修正すればよい。
The above example assumes that the degree of blur does not depend on the wavelength. However, if the degree of blur differs depending on the wavelength, the impulse response h( n) should be corrected.

また5周波数領域法で例えばノイズ除去を目的とした他
のフィルタリング操作を同時に行なうこともできる。
In addition, other filtering operations for the purpose of noise removal, for example, can be performed simultaneously using the five frequency domain method.

(発明の効果) 本発明では光源の輝線を用いて装置関数を求め、その装
置関数により試料スペクトルを補正するようにしたので
、波長分解能が向上する。
(Effects of the Invention) In the present invention, an instrument function is determined using the emission line of the light source, and the sample spectrum is corrected using the instrument function, so that the wavelength resolution is improved.

また、幅の広いスリットを使っても分解能が低下するこ
とを防げるので、スリット幅を広げて高感度測定を行な
うことができるようになる。
Furthermore, even if a wide slit is used, it is possible to prevent the resolution from deteriorating, making it possible to widen the slit width and perform high-sensitivity measurements.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明を示すブロック図、第2図は本発明の好
ましい態様における演算部を示すブロック図、第3図は
一実施例の光学系を示す構成図。 第4図及び第5図は一実施例である波長領域法を示すフ
ローチャート図、第6図及び第7図は他の実施例である
周波数領域法を示すフローチャート図である。 2・・・・・・光源、4・・・・・・試料、6・・・・
・・光学系、8・・・・・・検出器、10・・・・・・
A/D変換器、12・・・・・・装置関数記憶部、14
・・・・・・観測スペクトル記憶部、16・・・・・・
演算部、18・・・・・・複素フーリエ変換部、20・
・・・・・複素除算部、22・・・・・・複素逆フーリ
エ変換部。
FIG. 1 is a block diagram showing the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a calculation section in a preferred embodiment of the invention, and FIG. 3 is a configuration diagram showing an optical system of one embodiment. 4 and 5 are flowcharts showing a wavelength domain method as one embodiment, and FIGS. 6 and 7 are flowcharts showing a frequency domain method as another embodiment. 2...Light source, 4...Sample, 6...
...Optical system, 8...Detector, 10...
A/D converter, 12... Device function storage section, 14
...Observation spectrum storage section, 16...
Arithmetic unit, 18... Complex Fourier transform unit, 20.
...Complex division section, 22...Complex inverse Fourier transform section.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)分光光度計に試料を設置せずに試料測定と同一条
件で光源の輝線を測定したときの観測スペクトルのデジ
タル値を記憶する装置関数記憶部と、分光光度計で試料
を測定して得られる観測スペクトルのデジタル値を記憶
する観測スペクトル記憶部と、前記装置関数記憶部の装
置関数をもとにして試料の観測スペクトルの波形歪を補
正する演算部とを備えた分光光度計の信号処理装置。
(1) An instrument function memory section that stores the digital value of the observed spectrum when the emission line of the light source is measured under the same conditions as the sample measurement without placing the sample on the spectrophotometer, and A signal of a spectrophotometer comprising an observed spectrum storage unit that stores digital values of the observed spectrum obtained, and an arithmetic unit that corrects waveform distortion of the observed spectrum of the sample based on the device function in the device function storage unit. Processing equipment.
(2)前記演算部は、装置関数及び試料の観測スペクト
ルをフーリエ変換するフーリエ変換部と、試料の観測ス
ペクトルのフーリエ変換を装置関数のフーリエ変換で除
算する除算部と、除算値の逆フーリエ変換を行なう逆フ
ーリエ変換部とを備えている請求項1に記載の分光光度
計の信号処理装置。
(2) The calculation unit includes a Fourier transform unit that performs Fourier transform on the instrument function and the observed spectrum of the sample, a division unit that divides the Fourier transform of the observed spectrum of the sample by the Fourier transform of the instrument function, and an inverse Fourier transform of the division value. 2. The signal processing device for a spectrophotometer according to claim 1, further comprising an inverse Fourier transform section that performs the following.
JP2340790A 1990-01-31 1990-01-31 Signal processor for spectrophotometer Pending JPH03226632A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5892581A (en) * 1996-09-27 1999-04-06 Hitachi, Ltd. Absorptivity detecting apparatus, chromatographic apparatus, method of detecting absorptivity and method of chromatography
JP2010072007A (en) * 2010-01-07 2010-04-02 Canon Inc Spectrooptical characteristic measurement method and system

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