分光光度計で、「ダブルビーム」と「シングルビーム」の
違いを、ど素人でもわかりやすく、解説をお願いします。
「ダブルビーム」だと、リファレンスとサンプルと、二つセルを入れることになるのでしょうか?一般的に使われているのは、ダブルでしょうか?シングルでしょうか?

A 回答 (2件)

guilさんから既に回答がありますが、シングルビーム方式はリファレンスの測定の次にサンプルの測定をするといった、つまり逐次測定する方式のことで、ダブルビーム方式は光源からの光を二つにスプリットさせて、サンプルとリファレンスとを同時に測定する方式です。



シングルビーム方式はサンプルと同じセルを用いてリファレンスの測定ができるため、測定セルの個体差に起因する測定誤差をなくすことができます。一方、ダブルビーム方式は時間変動に起因するノイズ(光源の安定性など)を少なくすることができます。

このように、シングルビーム方式とダブルビーム方式とでどちらの方式が優れているというのではなく、それぞれにメリットがありますので、通常は場合によって使い分けます。どちらが一般的ということはないです。

この回答への補足

各々の使い分け方の、具体例も教えていただければ、
さらに助かります。

補足日時:2001/07/05 11:43
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
各々の特徴がよくわかりました。

お礼日時:2001/07/05 11:43

ダブルビームはおっしゃるとおり、サンプルとリファレンスの2つのセルを使用します。

通常、分光光度計は物質を溶媒に溶かして、その物質の吸収スペクトルを測定したり、特定波長における吸光度や透過率を測定しますよね。しかし、当然ながら溶媒にも特定波長に吸収をもつため、物質の吸収とかぶってしまいます。これを補正するために、溶媒のみをレファレンスとしておいて補正するわけです。
シングルビームは一旦溶媒のみを測定しておいて、その後、測定溶液に入れ替えるという操作が必要になるはずです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
このサイトの存在を知ってから、まだ1日しか
たっていないので、以前の回答をちゃんとチェック
していませんでした。URLものせていただいて、助かり
ます。
またよろしくお願いします。

お礼日時:2001/07/04 18:55

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Aベストアンサー

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Q分光光度計でダブルビームで測定する理由

分光光度計でダブルビームで測定する理由は何なのでしょうか。

以前、日本分光社製の紫外可視分光光度計(ダブルビーム)を使用していました。
例えば、色素のクロロホルム溶液の吸光度を測定する手順は
(1)まず、参照セルとサンプルセルにそれぞれクロロホルムを入れてベースライン測定をします。
(2)次に、サンプルセルの中身を色素のクロロホルム溶液に換えてサンプル測定をする
という流れでした。

しかし、初めから参照セルが空、(というよりセルすら無し)で、サンプルセルのみで(1)ベースライン測定、(2)サンプル測定を行っても同じスペクトルが得られました。

日本分光のHPを見ると、
http://www.jasco.co.jp/jpn/technique/internet-seminar/uv/uv5.html
ダブルビームだと経時での光源のふらつきを補正できるらしいのですが、、、

結局は(2)のサンプル測定で記録したスペクトルから(1)のベースライン測定で記録したスペクトルを差し引いているのですよね?
そうしますと、結局は経時で光源の光量は変化しますので(1)のベースライン測定から時間がたてばたつほど(2)のサンプル測定時の吸光度は正しい値からずれるので、ダブルビームでもシングルビームも同じだと思うのですが。
それとも、(2)のサンプル測定時に、(1)のベースラインを差し引いた上でさらに、参照セル側との差を補正しているのでしょうか。そうすると、上で述べました参照セル無しの場合でも、有りの場合と同じスペクトルが得られるはずは無いのですが。

詳しい方いらっしゃいましたら、教えて下さい。

分光光度計でダブルビームで測定する理由は何なのでしょうか。

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(1)まず、参照セルとサンプルセルにそれぞれクロロホルムを入れてベースライン測定をします。
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Aベストアンサー

ダブルビーム方式では、参照セル側の検出器で常に光源の光量をモニタしながら測定している、と考えるといいです。

I_sam_2 = サンプル測定時に試料セル側の検出器に入ってきた光の強さ
I0_sam_2 = サンプル測定時に試料セルに照射された光の強さ

とすれば、試料セルの透過率は定義により

(式1) 試料セルの透過率=I_sam_2/I0_sam_2

となります。しかし、これではセルそのものや溶媒の透過率を一緒に測っていることになりますので、通常はサンプル測定に先立ち、ベースライン測定を行います。

I_sam_1 = ベースライン測定時に試料セル側の検出器に入ってきた光の強さ
I0_sam_1 = ベースライン測定時に試料セルに照射された光の強さ

とすれば、試料の透過率は

(式2)  試料の透過率=(I_sam_2/I0_sam_2)/(I_sam_1/I0_sam_1)=(I_sam_2/I_sam_1)/(I0_sam_2/I0_sam_1)

となります。I_sam_2とI_sam_1は検出器の出力から分かります。I0_sam_2/I0_sam_1をどう評価するかが、シングルビーム方式とダブルビーム方式で大きく異なる点です。

シングルビーム方式では、I0のドリフトが小さいものと仮定し、I0_sam_2=I0_sam_1として試料の透過率を求めます。

(式3)  シングルビーム方式の透過率=I_sam_2/I_sam_1

つまり、ベースライン測定時とサンプル測定時で、I0が変わらないものとして透過率を算出しています。

一方、ダブルビーム方式では、参照セルを用意して、参照セル側の検出器でI0のドリフトをモニタします。

I_ref_2 = サンプル測定時に参照セル側の検出器に入ってきた光の強さ
I_ref_1 = ベースライン測定時に参照セル側の検出器に入ってきた光の強さ

ここで、I0_sam_2/I0_sam_1=I_ref_2/I_ref_1と仮定すれば、試料の透過率は

(式4)  ダブルビーム方式の透過率=(I_sam_2/I_sam_1)/(I_ref_2/I_ref_1)

となります。仮に入射光I0がドリフトしてI0_sam_2>I0_sam_1となったとしたら、透過光強度I_sam_2が大きく測定されます。しかしビームスプリッターで分けられた参照セル側のI0も同時に大きくなるので、透過光強度I_ref_2も大きくなり、比をとることで相殺されます。これがダブルビーム方式のドリフト補正のしくみです。

> 初めから参照セルが空、(というよりセルすら無し)で、サンプルセルのみで(1)ベースライン測定、(2)サンプル測定を行っても同じスペクトルが得られました。

I_ref_2とI_ref_1の絶対値は参照セルの有り無しで大きく変わりますが、I_ref_2/I_ref_1は参照セルの有り無しでほとんど変わりません。ですので、参照セル無しの場合でも、有りの場合と同じスペクトルが得られます。

ダブルビーム方式では、参照セル側の検出器で常に光源の光量をモニタしながら測定している、と考えるといいです。

I_sam_2 = サンプル測定時に試料セル側の検出器に入ってきた光の強さ
I0_sam_2 = サンプル測定時に試料セルに照射された光の強さ

とすれば、試料セルの透過率は定義により

(式1) 試料セルの透過率=I_sam_2/I0_sam_2

となります。しかし、これではセルそのものや溶媒の透過率を一緒に測っていることになりますので、通常はサンプル測定に先立ち、ベースライン測定を行います。

I_sam_1 = ベー...続きを読む

Q分光光度計と蛍光分光光度計

「蛍光」の方で、励起光で、励起状態にした後の蛍光強度の測定というのは、分光光度計で同じ波長のODを測るのと同じ理屈でしょうか?
質問が、的を得ないですみません。
例えば、ある蛍光試薬の、蛍光波長が547nmだとして、励起
後の蛍光強度は、分光光度計で測定したODと同じはずなんでしょうか?
質問の内容が不明な部分は、補足いただくと助かります。
どうぞよろしくお願いします。

Aベストアンサー

原理は知らなくても、使えれば良い、と思っていますので。その立場から回答します。ご質問の意図とズレテいればご容赦を

>「蛍光」の方で、励起光で、励起状態にした後の蛍光強度の測定というのは、分光光度計で同じ波長のODを測るのと同じ理屈でしょうか?
 全く違います。原理から言えば、分光光度計は吸光分析、蛍光は発光分析です。

 分光光度計のセルは、二面だけが透明です。一方から入ってきた光を基準としてに、セルの中でどれだけ吸収されたか、それをセルから出てきた光の量との比で表します。比ですから、特定波長(普通は、極大吸収波長)では、どの分光光度計で測定しようと同じになります(pHなどの些細な条件を無視すれば)。また、誰が測ろうと同じ値になるハズなので、1モルの濃度の吸光度は、モル吸光係数として表すことができます。吸光度は、絶対的な値と考えることができます。
 蛍光の場合は、4面透明のセルですね。30年も前に、「1個1万円(私の1ヶ月の生活費)」と聞いてビビッタことがあります。これは、一方から入ってきた光がセル内の蛍光物質に当たり、そこで蛍光を発します。これを入ってきた光が妨害しない90度の角度から測定します(ですから4面透明)。したがって、入ってくる光が強ければ強いほど、蛍光波長での値は大きくなります。すなわち、使う機械、温度などによって大きく左右されます。また、機械的に感度をあげて見かけ上の値を大きくすることも可能です。すなわち、相対的な値なのです。そこで、標準物質をもちいて、その相対的な値として表します。

 溶液Aがある場合、吸光度は、どこで、どの機械で、誰が測ろうとも同じ値になります。モル吸光係数さえ分かれば、検量線を描かなくても、計算できます。
 蛍光強度では、同じひとが同じ機械で測ろうと、同じ値には必ずしもなりません。ですから、毎回標準物質を用い、その相対的な値として表します。

 なお、蛍光強度は、吸光どの1000倍程度の感度がある、と言われています。蛍光を用いるのは、感度が良いので、微量でも測れるからです。
 

原理は知らなくても、使えれば良い、と思っていますので。その立場から回答します。ご質問の意図とズレテいればご容赦を

>「蛍光」の方で、励起光で、励起状態にした後の蛍光強度の測定というのは、分光光度計で同じ波長のODを測るのと同じ理屈でしょうか?
 全く違います。原理から言えば、分光光度計は吸光分析、蛍光は発光分析です。

 分光光度計のセルは、二面だけが透明です。一方から入ってきた光を基準としてに、セルの中でどれだけ吸収されたか、それをセルから出てきた光の量との比で表します。...続きを読む

Q原子吸光分光光度計のビームの数

原子吸光分光光度計の購入を検討しています。食品中のミネラルを測定することに使用するのですが,シングルビームとダブルビームでどれぐらいの違いがあるのでしょうか?また,島津製もしくは日立(バリアン)製の購入を検討しています。

Aベストアンサー

シングルビームとダブルビームの差とはどの部分について話せば良いでしょうか?一般的な違いとは、シングルだと測定時間が長時間だと、機器の感度が変化し易いと言う事が問題になるのではないでしょうか。何故そうなるかはシングルとダブルの原理的な部分によりますので、メーカーに問い合わせれば簡単に説明してくれると思います。
一般的に分析時間が長時間にわたる(検量線を引いてから分析終了までの検体数が多い場合)は途中で何度も感度確認の為に標準液をうたなければならない等の手間がシングルの場合にはかかることになると思います。まあダブルビームだからと言って途中の確認が不要とは言いませんが、感度変化を起こす可能性は大きいと思います。
それから、使用条件として温度変化が感度の変動に直接つながるかもしれませんね。
もしも予算的に余裕があるのなら、ダブルビームを購入する事をお勧めします。
また、原子吸光であれば、バリアンの日本法人でも購入できます(日立の安価なものはバリアンのOEM品ですよね)し、他の選択肢としてサーモエレクトロ(旧ジャーレルアッシュ)などもありますよ。
ご参考まで。

シングルビームとダブルビームの差とはどの部分について話せば良いでしょうか?一般的な違いとは、シングルだと測定時間が長時間だと、機器の感度が変化し易いと言う事が問題になるのではないでしょうか。何故そうなるかはシングルとダブルの原理的な部分によりますので、メーカーに問い合わせれば簡単に説明してくれると思います。
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Q分光光度計の選定と透過率について

こんにちは^^
中小企業に勤めています。
この度、超小型水処理装置を作りました。

インジコカルミンを使って減色度合いを試験したいのですが、どのような分光光度計(若しくは光電比色計)を買うべきか迷っています。

具体的には下記の二点です。

http://www.justis.as-1.co.jp/jus-tis/web/SearchResultList.aspx?sid=justis&pid=JustisTop&stype=ProductOrderNo&porder=1-1814-01&op_from=jus-tis

http://www.justis.as-1.co.jp/jus-tis/web/SearchResultList.aspx?sid=justis&pid=UcSearchCatalog&stype=ProductOrderNo&porder=1-6690-11&op_from=jus-tis

透過率測定範囲0~100%Tと0~200%Tでは何が違うのかわからず困っています。
ちなみにそこまで高精度を必要としていないので、シングルビームでのドリフトは気にしていません。

水が初めてなので、ご回答以外にもオススメの書籍などが御座いましたら是非、ご教授よろしくお願いします。

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http://www.justis.as-1.co.jp/jus-tis/web/SearchResultList.aspx?sid=justis&pid=JustisTop&stype=ProductOrderNo&porder=1-1814-01&op_from=jus-tis

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Aベストアンサー

>透過率測定範囲200%Tとはどのような状態を指すのでしょうか?

ASV11Dは実物を見たことがないので、想像の範囲ですが、溶媒のみや空気でベースラインをとって(ゼロ合わせ)、次いで試料の測定という方式だと思います。ベースラインを取った後、光の吸収(吸光度)が非常に小さい試料を測定した場合、透過率は(電気ノイズ等により)100%の上や下を行ったり来たり… となる場合があります。測定範囲をT100%でバッサリ打ち切りにすると、透過率100%以下の場合は、フラフラと測定値が揺らぎますが、一方、上は100%までで打ち切り… という表示になってしまいます。そういうことを防止するために、透過率100%以上も測定可になっていると思います。

具体的には、光を吸収する物質でベースラインを取った後、より吸光度の低い試料を測定しようとすると、透過率が100%を超えます。そういう状況は簡単に実現できます。

ASV11Dは驚くほど安価ですが、そういう製品は得てして、ベースラインを取ってもしばらくするとドリフトしていたりとか、そもそも、測定値が思うように一定しないなどで、使いにくいかもしれません。できれば、日本分光、島津、日立等のしっかりした製品を使った方が安心ですよ。

>透過率測定範囲200%Tとはどのような状態を指すのでしょうか?

ASV11Dは実物を見たことがないので、想像の範囲ですが、溶媒のみや空気でベースラインをとって(ゼロ合わせ)、次いで試料の測定という方式だと思います。ベースラインを取った後、光の吸収(吸光度)が非常に小さい試料を測定した場合、透過率は(電気ノイズ等により)100%の上や下を行ったり来たり… となる場合があります。測定範囲をT100%でバッサリ打ち切りにすると、透過率100%以下の場合は、フラフラと測定値が揺らぎますが、一方、上は100%...続きを読む


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