(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-06
(45)【発行日】2022-12-14
(54)【発明の名称】分光分析方法及び分光分析装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/59 20060101AFI20221207BHJP
【ＦＩ】
G01N21/59 C
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019123384
(22)【出願日】2019-07-02
(65)【公開番号】P2021009084
(43)【公開日】2021-01-28
【審査請求日】2022-01-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】中土 雄太
(72)【発明者】
【氏名】石田 仁美
(72)【発明者】
【氏名】藤井 秀治
(72)【発明者】
【氏名】中村 真司
(72)【発明者】
【氏名】瀧花 誠司
(72)【発明者】
【氏名】志戸本 さつき
【審査官】小野寺 麻美子
(56)【参考文献】
【文献】特開平０３－２２０４４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１８４０１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１９４９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３７２４５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－１１９７４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／００７５６１５（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／０１
Ｇ０１Ｎ ２１／１７ － Ｇ０１Ｎ ２１／６１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
分析対象の液体が流通可能な液体流通部と、前記液体流通部の外部から前記液体流通部を流通する前記液体に光源からの光を照射する照射部と、
前記照射部から照射されて前記液体を透過した光を反射する反射部と、
前記反射部で反射された光を前記液体流通部の外部で受光する受光部と、
を備え、
前記照射部は、前記光源からの光を反射して前記液体流通部に導く導光ミラーと、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する変更部とを有し、
前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで前記受光部が受光したそれぞれの光の強度を計測する計測部と、
前記計測部で計測した前記強度と、前記照射部から照射される光の強度とに基づいて、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の第１吸光度と、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の第２吸光度とを算出する吸光度算出部と、
前記吸光度算出部が算出した前記第１吸光度と前記第２吸光度とに基づいて、前記液体における分析対象の成分の濃度を算出する濃度算出部と、
を備える
分光分析装置。
【請求項2】
前記変更部は、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで前記反射部において前記光源からの光が照射される位置が変更されないように、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する請求項１に記載の分光分析装置。
【請求項3】
前記照射部は、前記光源からの光をコリメート光として、又は、前記反射部において集束する光として前記液体流通部を流通する前記液体に照射する請求項１又は２に記載の分光分析装置。
【請求項4】
前記液体は、放射性物質を含有する請求項１乃至３の何れか１項に記載の分光分析装置。
【請求項5】
前記液体流通部を有する筐体と、前記筐体に形成された開口を覆って前記液体流通部の内部と外部とを仕切るとともに、前記照射部から照射された光、及び、前記反射部で反射された光を透過させる窓板と、
前記筐体と前記窓板との隙間をシールするシール部材と、
をさらに備える
請求項４に記載の分光分析装置。
【請求項6】
前記窓板は、酸化アルミニウム製である請求項５に記載の分光分析装置。
【請求項7】
前記シール部材は、金属製である請求項５又は６に記載の分光分析装置。
【請求項8】
前記反射部は、前記液体流通部の内部に配置されており、金属製である請求項４乃至７の何れか一項に記載の分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、分光分析方法及び分光分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
分析対象の液体中に測定プローブを浸漬して、分析対象の液体における成分濃度を測定できる分光分析装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－３２１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば上述した特許文献１に記載された分光分析装置において、測定プローブをプラントの配管等の内部に挿入した状態で設置しておけば、配管等の内部の液体に含まれる測定対象成分の濃度を連続的に測定できる。
例えば上述した特許文献１に記載された分光分析装置において、測定プローブで分析対象の液体が接触する部位のうち、分光分析装置の光源からの光が透過する部位が分析対象の液体によって汚れてしまうと、正しい濃度を測定できなくなってしまう。そのため、該部位が汚れてしまった場合には、該部位の汚れを除去する等、測定プローブのメンテナンスを行う必要がある。
しかし、測定プローブの設置場所が離れているなどの距離的な理由や、測定プローブの設置場所が狭いなどのアクセス性の理由、周囲の温度などの作業環境上の理由、液体の性状に由来する理由など、測定プローブを配管等から取り外すことが容易ではない理由が存在する場合、測定プローブのメンテナンスを頻繁に行うことが難しい。
例えば上述した特許文献１に記載された分光分析装置において、測定プローブで分析対象の液体が接触する部位のうち、分光分析装置の光源からの光が透過する部位が分析対象の液体によって汚れてしまうと、正しい濃度を測定できなくなってしまう。そのため、該部位が汚れてしまった場合には、該部位の汚れを除去する等、測定プローブのメンテナンスを行う必要がある。
しかし、測定プローブの設置場所が離れているなどの距離的な理由や、測定プローブの設置場所が狭いなどのアクセス性の理由、周囲の温度などの作業環境上の理由、液体の性状に由来する理由など、測定プローブを配管等から取り外すことが容易ではない理由が存在する場合、測定プローブのメンテナンスを頻繁に行うことが難しい。
【0005】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、測定プローブのメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい濃度を測定できる分光分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る分光分析方法は、
分析対象の液体を通過する光の光路長が第１光路長であるときに前記液体を通過した光の強度を計測する第１計測工程と、
前記光路長が前記第１光路長とは異なる第２光路長であるときに前記液体を通過した光の強度を計測する第２計測工程と、
前記第１計測工程で計測した前記強度に基づいて、前記光路長が前記第１光路長であるときの第１吸光度を算出する第１吸光度算出工程と、
前記第２計測工程で計測した前記強度に基づいて、前記光路長が前記第２光路長であるときの第２吸光度を算出する第２吸光度算出工程と、
前記第１吸光度算出工程で算出した前記第１吸光度と前記第２吸光度算出工程で算出した前記第２吸光度とに基づいて、前記液体における分析対象の成分の濃度を算出する濃度算出工程と、
を備える。
分析対象の液体を通過する光の光路長が第１光路長であるときに前記液体を通過した光の強度を計測する第１計測工程と、
前記光路長が前記第１光路長とは異なる第２光路長であるときに前記液体を通過した光の強度を計測する第２計測工程と、
前記第１計測工程で計測した前記強度に基づいて、前記光路長が前記第１光路長であるときの第１吸光度を算出する第１吸光度算出工程と、
前記第２計測工程で計測した前記強度に基づいて、前記光路長が前記第２光路長であるときの第２吸光度を算出する第２吸光度算出工程と、
前記第１吸光度算出工程で算出した前記第１吸光度と前記第２吸光度算出工程で算出した前記第２吸光度とに基づいて、前記液体における分析対象の成分の濃度を算出する濃度算出工程と、
を備える。
【0007】
吸光特性を有する溶液成分の濃度は、次の式（ｆ１）に示すランベルト・ベールの法則に従って定量することができる。式（ｆ１）より、吸光度（Ａ）はモル吸光係数（ｅ）、成分濃度（ｃ）、光路長（ｌ）から求めることができ、モル吸光係数ｅ、光路長ｌが既知であれば、吸光度Ａを計測することで成分濃度ｃを求めることができる。
Ａ＝－ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）
＝ｅ×ｃ×ｌ ・・・（ｆ１）
ここで、Ｉ０は入射光、すなわち例えば分光分析装置において光源からの光を照射する照射部から照射された光の強度である。Ｉは透過光、すなわち分析対象の液体を透過して例えば分光分析装置における受光部で受光した光の強度である。なお、ここでは、説明を簡略化するため、分光分析装置の照射部における光源から分析対象の液体に到達するまでの導光経路における光の減衰、及び、分析対象の液体を透過した光が分光分析装置の受光部に到達するまでの導光経路における光の減衰については無視する。
吸光度Ａは無次元の値である。モル吸光係数ｅの単位は［ｍｏｌ／Ｌ／ｍ］である。成分濃度ｃの単位は［ｍｏｌ／Ｌ］である。光路長ｌの単位は［ｍ］である。
Ａ＝－ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）
＝ｅ×ｃ×ｌ ・・・（ｆ１）
ここで、Ｉ０は入射光、すなわち例えば分光分析装置において光源からの光を照射する照射部から照射された光の強度である。Ｉは透過光、すなわち分析対象の液体を透過して例えば分光分析装置における受光部で受光した光の強度である。なお、ここでは、説明を簡略化するため、分光分析装置の照射部における光源から分析対象の液体に到達するまでの導光経路における光の減衰、及び、分析対象の液体を透過した光が分光分析装置の受光部に到達するまでの導光経路における光の減衰については無視する。
吸光度Ａは無次元の値である。モル吸光係数ｅの単位は［ｍｏｌ／Ｌ／ｍ］である。成分濃度ｃの単位は［ｍｏｌ／Ｌ］である。光路長ｌの単位は［ｍ］である。
【0008】
ここで、仮に照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着している場合、汚れによっても光が吸収されるため、吸光度（Ａ’）は、汚れによる吸光度の増分（β）を加えて式（ｆ２）で表される。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋β ・・・（ｆ２）
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋β ・・・（ｆ２）
【0009】
光の透過部分に汚れが付着していない場合、照射部から照射された光の強度（入射光の強度Ｉ０）、受光部で受光した光の強度（透過光の強度Ｉ）、モル吸光係数ｅ、及び光路長ｌから式（ｆ１）に基づいて成分濃度ｃを求めることができる。
しかし、光の透過部分に汚れが付着している場合、算出される吸光度Ａ’には汚れによる吸光度βが含まれているため、１つの方程式に対し未知数が２つ（β及びｃ）となるため、このままでは成分濃度ｃが求められない。
しかし、光の透過部分に汚れが付着している場合、算出される吸光度Ａ’には汚れによる吸光度βが含まれているため、１つの方程式に対し未知数が２つ（β及びｃ）となるため、このままでは成分濃度ｃが求められない。
【0010】
そこで、光路長ｌを変化させて吸光度Ａを計測することで、２つの方程式が得られれば、この２つの方程式を連立することで成分濃度ｃを求めることができるとともに、汚れによる吸光度の増分βも求めることができる。
式（ｆ１）より、モル吸光係数ｅ、及び成分濃度ｃが一定の場合、光路長ｌを長くすると、光路長ｌに比例して吸光度Ａも増大する。光路長ｌをａ倍とした場合の吸光度（Ａ’’）は次の式（ｆ３）で表される。
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋β ・・・（ｆ３）
式（ｆ１）より、モル吸光係数ｅ、及び成分濃度ｃが一定の場合、光路長ｌを長くすると、光路長ｌに比例して吸光度Ａも増大する。光路長ｌをａ倍とした場合の吸光度（Ａ’’）は次の式（ｆ３）で表される。
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋β ・・・（ｆ３）
【0011】
上記（１）の方法によれば、第１光路長と、第１光路長とは異なる第２光路長とで光の強度Ｉをそれぞれ計測することができるので、第１光路長における第１吸光度Ａ１と、第２光路長における第２吸光度Ａ２とを求めることができる。ここで、光路長ｌの変化倍数ａ、及び、光路長ｌが予め設定された値であり、モル吸光係数ｅは物性値のため既知であることから、未知数は、成分濃度ｃと汚れによる吸光度の増分βの２つである。未知数２つに対して、光路長ｌを変更して得られる方程式が２つであるので、式（ｆ２）及び式（ｆ３）に基づいて、次式（ｆ４）によって成分濃度ｃを求めることができ、次式（ｆ５）によって汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。
ｃ＝（Ａ２－Ａ１）／｛ｅ×ｌ×（ａ－１）｝ ・・・（ｆ４）
β＝（ａ×Ａ１－Ａ２）／（ａ－１） ・・・（ｆ５）
ｃ＝（Ａ２－Ａ１）／｛ｅ×ｌ×（ａ－１）｝ ・・・（ｆ４）
β＝（ａ×Ａ１－Ａ２）／（ａ－１） ・・・（ｆ５）
【0012】
このように、上記（１）の方法によれば、例えば分光分析装置において照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着した場合であっても、成分濃度ｃを求めることができる。したがって、上記（１）の方法によれば、例えば分光分析装置において分析対象の液体が流通可能な液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい成分濃度ｃを測定できる。
【0013】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、前記濃度算出工程は、分析対象の液体が満たされていて前記光を通過させる液体流通部への前記光の入射と前記液体流通部からの光の出射との繰り返し回数をパラメータとして含む算出式に基づいて、前記濃度を算出する。
【0014】
例えば、上述した式（ｆ２）によって光路長が第１光路長となるときの吸光度を算出し、上述した式（ｆ３）によって光路長が第２光路長となるときの吸光度を算出する場合を考える。
さらにこの場合において、例えば、光路長が第１光路長となるときと第２光路長となるときで、例えば分光分析装置において上記液体流通部に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合について、以下、説明する。
そのような場合には、光路長が第１光路長となるときと第２光路長となるときとで、液体流通部への光の入射と液体流通部からの光の出射との繰り返し回数が異なるため、上述した式（ｆ２）における汚れによる吸光度の増分の項と上述した式（ｆ３）における汚れによる吸光度の増分の項とでは、値が異なる。
そこで、例えば上記繰り返し回数をｎとし、この繰り返し回数ｎを式（ｆ２）及び式（ｆ３）における吸光度の増分の項にパラメータとして加えることで、繰り返し回数ｎの相違による吸光度の増分の違いを算出式に反映できる。
さらにこの場合において、例えば、光路長が第１光路長となるときと第２光路長となるときで、例えば分光分析装置において上記液体流通部に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合について、以下、説明する。
そのような場合には、光路長が第１光路長となるときと第２光路長となるときとで、液体流通部への光の入射と液体流通部からの光の出射との繰り返し回数が異なるため、上述した式（ｆ２）における汚れによる吸光度の増分の項と上述した式（ｆ３）における汚れによる吸光度の増分の項とでは、値が異なる。
そこで、例えば上記繰り返し回数をｎとし、この繰り返し回数ｎを式（ｆ２）及び式（ｆ３）における吸光度の増分の項にパラメータとして加えることで、繰り返し回数ｎの相違による吸光度の増分の違いを算出式に反映できる。
【0015】
具体的には、光路長が第１光路長となるときの繰り返し回数ｎをｎ１とし、光路長が第２光路長となるときの繰り返し回数ｎをｎ２とした時に、上記式（ｆ２）を次式（ｆ６）で置き換えることができ、上記式（ｆ３）を次式（ｆ７）で置き換えることができる。
なお、次式（ｆ６）及び次式（ｆ７）において、β’は、繰り返し回数ｎの１回当たりの汚れによる吸光度の増分である。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋ｎ１×β’ ・・・（ｆ６）
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋ｎ２×β’ ・・・（ｆ７）
なお、次式（ｆ６）及び次式（ｆ７）において、β’は、繰り返し回数ｎの１回当たりの汚れによる吸光度の増分である。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋ｎ１×β’ ・・・（ｆ６）
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋ｎ２×β’ ・・・（ｆ７）
【0016】
ここで、上述したように光路長ｌの変化倍数ａ、及び、光路長ｌが予め設定された値であり、モル吸光係数ｅは物性値のため既知である。そして、分光分析装置の装置構成から繰り返し回数ｎ１、ｎ２も把握できることから、未知数は、成分濃度ｃと汚れによる吸光度の増分βの２つである。未知数２つに対して、光路長ｌを変更して得られる方程式が２つであるので、式（ｆ６）及び式（ｆ７）に基づいて、次式（ｆ８）によって成分濃度ｃを求めることができ、次式（ｆ９）によって繰り返し回数ｎの１回当たりの汚れによる吸光度の増分β’を求めることができる。
ｃ＝｛（ｎ２／ｎ１）×Ａ１－Ａ２｝／［｛（ｎ２／ｎ１）－ａ｝×ｅ×ｌ］
・・・（ｆ８）
β＝（Ａ２－ａ×Ａ１）／（ｎ２－ｎ１×ａ） ・・・（ｆ９）
ｃ＝｛（ｎ２／ｎ１）×Ａ１－Ａ２｝／［｛（ｎ２／ｎ１）－ａ｝×ｅ×ｌ］
・・・（ｆ８）
β＝（Ａ２－ａ×Ａ１）／（ｎ２－ｎ１×ａ） ・・・（ｆ９）
【0017】
このように、上記（２）の方法によれば、光路長が第１光路長となるときと第２光路長となるときで、上記液体流通部に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合であっても成分濃度ｃ、及び、上述した汚れによる吸光度の増分β’を求めることができる。
【0018】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、前記濃度算出工程は、前記光路長が前記第１光路長であるときに前記液体に接触する光学部材の汚れによる吸光度と、前記光路長が前記第２光路長であるときに前記光学部材の汚れによる吸光度との比を考慮した算出式に基づいて、前記濃度を算出する。
【0019】
例えば、上述した式（ｆ２）によって光路長が第１光路長となるときの吸光度を算出し、上述した式（ｆ３）によって光路長が第２光路長となるときの吸光度を算出する場合を考える。
例えば、光路長が第１光路長となるときと第２光路長となるときでは、光路が異なることがある。説明の便宜上、以下の説明では、光路長が第１光路長となるときの光路を第１光路と呼び、光路長が第２光路長となるときの光路を第２光路と呼ぶ。第１光路と第２光路とのように、光路が異なる場合、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なって、繰り返し回数ｎの１回当たりの汚れによる吸光度の増分β’も光路毎に異なることも考えられる。
そこで、例えば第１光路と第２光路とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数を予め求めておき、この係数を用いることで第１光路と第２光路とにおける汚れによる吸光度の差を算出式に反映できる。
例えば、光路長が第１光路長となるときと第２光路長となるときでは、光路が異なることがある。説明の便宜上、以下の説明では、光路長が第１光路長となるときの光路を第１光路と呼び、光路長が第２光路長となるときの光路を第２光路と呼ぶ。第１光路と第２光路とのように、光路が異なる場合、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なって、繰り返し回数ｎの１回当たりの汚れによる吸光度の増分β’も光路毎に異なることも考えられる。
そこで、例えば第１光路と第２光路とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数を予め求めておき、この係数を用いることで第１光路と第２光路とにおける汚れによる吸光度の差を算出式に反映できる。
【0020】
具体的には、上記式（ｆ３）における吸光度の増分の項に第１光路と第２光路とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数γを乗じる。したがって、上記式（ｆ２）を次式（ｆ１０）で置き換えることができ、上記式（ｆ３）を次式（ｆ１１）で置き換えることができる。
なお、次式（ｆ１０）及び次式（ｆ１１）において、β’’は、第１光路における汚れによる吸光度の増分である。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋β’’ ・・・（ｆ１０）
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋γ×β’’ ・・・（ｆ１１）
なお、次式（ｆ１０）及び次式（ｆ１１）において、β’’は、第１光路における汚れによる吸光度の増分である。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋β’’ ・・・（ｆ１０）
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋γ×β’’ ・・・（ｆ１１）
【0021】
ここで、上述したように光路長ｌの変化倍数ａ、及び、光路長ｌが予め設定された値であり、モル吸光係数ｅは物性値のため既知である。そして、係数γも予め求められていることから、未知数は、成分濃度ｃと汚れによる吸光度の増分βの２つである。未知数２つに対して、光路長ｌを変更して得られる方程式が２つであるので、式（ｆ１０）及び式（ｆ１１）に基づいて、次式（ｆ１２）によって成分濃度ｃを求めることができ、次式（ｆ１３）によって第１光路における汚れによる吸光度の増分β’’を求めることができる。なお、第１光路における汚れによる吸光度の増分β’’に係数γを乗ずることで、第２光路における汚れによる吸光度の増分を求めることができる。
ｃ＝（Ａ１－Ａ２）／｛（１－ａ）×ｅ×ｌ｝ ・・・（ｆ１２）
β’’＝（Ａ２－ａ×Ａ１）／｛γ×（１－ａ）｝ ・・・（ｆ１３）
ｃ＝（Ａ１－Ａ２）／｛（１－ａ）×ｅ×ｌ｝ ・・・（ｆ１２）
β’’＝（Ａ２－ａ×Ａ１）／｛γ×（１－ａ）｝ ・・・（ｆ１３）
【0022】
このように、上記（３）の方法によれば、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なる場合であっても成分濃度ｃ、第１光路における汚れによる吸光度の増分β’’及び、第２光路における汚れによる吸光度の増分γ×β’’を求めることができる。
【0023】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの方法において、前記第１吸光度算出工程で算出した前記第１吸光度と前記第２吸光度算出工程で算出した前記第２吸光度とに基づいて、前記液体に接触する光学部材の汚れ度合いを算出する汚れ度算出工程、をさらに備える。
【0024】
上記（４）の方法によれば、例えば分光分析装置において照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着した場合には、汚れによる吸光度の増分を求めることができる。
【0025】
（５）本発明の少なくとも一実施形態に係る分光分析装置は、
分析対象の液体が流通可能な液体流通部と、
前記液体流通部の外部から前記液体流通部を流通する前記液体に光源からの光を照射する照射部と、
前記照射部から照射されて前記液体を透過した光を反射する反射部と、
前記反射部で反射された光を前記液体流通部の外部で受光する受光部と、
を備え、
前記照射部は、前記光源からの光を反射して前記液体流通部に導く導光ミラーと、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する変更部とを有する。
分析対象の液体が流通可能な液体流通部と、
前記液体流通部の外部から前記液体流通部を流通する前記液体に光源からの光を照射する照射部と、
前記照射部から照射されて前記液体を透過した光を反射する反射部と、
前記反射部で反射された光を前記液体流通部の外部で受光する受光部と、
を備え、
前記照射部は、前記光源からの光を反射して前記液体流通部に導く導光ミラーと、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する変更部とを有する。
【0026】
上記（５）の構成によれば、導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更することで、分析対象の液体を通過する光の光路長ｌを変更できる。したがって、上記（５）の構成によれば、分析対象の液体を通過する光の光路長を変更して受光部が受光したそれぞれの光の強度Ｉを計測することができるので、光路長ｌの変更前の第１吸光度Ａ１と、光路長ｌの変更後の第２吸光度Ａ２とを求めることができる。ここで、光路長ｌの変化倍数ａ、光路長ｌが予め設定された値であり、モル吸光係数ｅは物性値のため既知であることから、未知数は、成分濃度ｃと汚れによる吸光度の増分βの２つである。未知数２つに対して、光路長ｌを変更して得られる方程式が２つであるので、上述した式（ｆ２）及び式（ｆ３）に基づいて、上述した式（ｆ４）によって成分濃度ｃを求めることができ、上述した式（ｆ５）によって汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。
【0027】
このように、上記（５）の構成によれば、照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着した場合であっても、成分濃度ｃを求めることができる。また、上記（５）の構成によれば、照射部から照射される光の透過部分に汚れが付着した場合には、汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。したがって、上記（５）の構成によれば、液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい成分濃度ｃを測定できる。
【0028】
また、上記（５）の構成によれば、光源からの光を導光ミラーで反射して液体流通部に導くようにしているので、導光ミラー及び導光ミラーよりも光源側の光学部材を液体流通部から離すことができる。例えば後述するように分析対象の液体が放射性物質を含有する場合、導光ミラー及び導光ミラーよりも光源側の光学部材に例えば石英等の放射線の影響を受けやすい材料を用いている場合には、導光ミラー及び導光ミラーよりも光源側の光学部材を液体流通部から離すことで放射線の影響を受け難くすることができる。
【0029】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで前記受光部が受光したそれぞれの光の強度を計測する計測部と、
前記計測部で計測した前記強度と、前記照射部から照射される光の強度とに基づいて、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の第１吸光度と、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の第２吸光度とを算出する吸光度算出部と、
前記吸光度算出部が算出した前記第１吸光度と前記第２吸光度とに基づいて、前記液体における分析対象の成分の濃度を算出する濃度算出部と、
をさらに備える。
前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで前記受光部が受光したそれぞれの光の強度を計測する計測部と、
前記計測部で計測した前記強度と、前記照射部から照射される光の強度とに基づいて、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の第１吸光度と、前記変更部によって前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の第２吸光度とを算出する吸光度算出部と、
前記吸光度算出部が算出した前記第１吸光度と前記第２吸光度とに基づいて、前記液体における分析対象の成分の濃度を算出する濃度算出部と、
をさらに備える。
【0030】
上記（６）の構成によれば、分析対象の液体を通過する光の光路長を変更して受光部が受光したそれぞれの光の強度Ｉを上述した計測部で計測できる。上記（６）の構成によれば、光路長ｌの変更前の第１吸光度Ａ１と、光路長ｌの変更後の第２吸光度Ａ２とを上述した吸光度算出部で求めることができる。上記（６）の構成によれば、成分濃度ｃを上述した濃度算出部で求めることができる。
【0031】
（７）幾つかの実施形態では、上記（５）又は（６）の構成において、前記変更部は、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで前記反射部において前記光源からの光が照射される位置が変更されないように、前記導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する。
【0032】
例えば反射部の汚れ方が場所によって異なる場合、すなわち汚れ方にムラがある場合、反射部において光源からの光が照射される位置が変わると反射光の強度、すなわち受光部で受光する光の強度が変わってしまい、成分濃度ｃの算出精度が低下するおそれがある。
上記（７）の構成によれば、導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで反射部において光源からの光が照射される位置が変更されないので、反射部の汚れ方が場所によって異なる場合であっても、成分濃度ｃの算出精度の低下を抑制できる。
上記（７）の構成は、液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、反射部を頻繁に清掃できない場合に有効である。
上記（７）の構成によれば、導光ミラーの位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とで反射部において光源からの光が照射される位置が変更されないので、反射部の汚れ方が場所によって異なる場合であっても、成分濃度ｃの算出精度の低下を抑制できる。
上記（７）の構成は、液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、反射部を頻繁に清掃できない場合に有効である。
【0033】
（８）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（７）の何れかの構成において、前記照射部は、前記光源からの光をコリメート光として、又は、前記反射部において集束する光として前記液体流通部を流通する前記液体に照射する。
【0034】
上記（８）の構成によれば、受光部で受光する光の強度の低下を抑制できるので、成分濃度ｃの算出精度の低下を抑制できる。
【0035】
（９）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（８）の何れかの構成において、前記液体は、放射性物質を含有する。
【0036】
分析対象の液体が放射性物質を含有する場合、作業員が被ばくする機会を低減することが望まれるので、液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい。
その点、上記（９）の構成によれば、上述した（５）の構成を有するので、分析対象の液体が放射性物質を含有する場合のように液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい濃度を測定できる。
その点、上記（９）の構成によれば、上述した（５）の構成を有するので、分析対象の液体が放射性物質を含有する場合のように液体流通部のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい濃度を測定できる。
【0037】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
前記液体流通部を有する筐体と、
前記筐体に形成された開口を覆って前記液体流通部の内部と外部とを仕切るとともに、前記照射部から照射された光、及び、前記反射部で反射された光を透過させる窓板と、
前記筐体と前記窓板との隙間をシールするシール部材と、
をさらに備える。
前記液体流通部を有する筐体と、
前記筐体に形成された開口を覆って前記液体流通部の内部と外部とを仕切るとともに、前記照射部から照射された光、及び、前記反射部で反射された光を透過させる窓板と、
前記筐体と前記窓板との隙間をシールするシール部材と、
をさらに備える。
【0038】
上記（１０）の構成によれば、窓板を介して照射部からの光を分析対象の液体に入射させることができ、窓板を介して液体を透過した光を受光部で受光できる。したがって、上記（１０）の構成によれば、放射性物質を含有する液体が照射部や受光部に接触することを防止できる。
【0039】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、前記窓板は、酸化アルミニウム製である。
【0040】
例えば窓板が石英製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板が被ばくすると、窓板の透明度が比較的短期間で低下してしまう。しかし、窓板が酸化アルミニウム製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板が被ばくしても、窓板の透明度が低下し難い。
したがって、上記（１１）の構成によれば、窓板の透明度が低下し難くなるので、窓板の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
したがって、上記（１１）の構成によれば、窓板の透明度が低下し難くなるので、窓板の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
【0041】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）の構成において、前記シール部材は、金属製である。
【0042】
例えばシール部材が高分子材料製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によってシール部材が被ばくすると、シール部材が比較的短期間で劣化してしまう。しかし、シール部材が金属製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によってシール部材が被ばくしても、シール部材が劣化し難い。
したがって、上記（１２）の構成によれば、シール部材が劣化し難くなるので、シール部材の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
したがって、上記（１２）の構成によれば、シール部材が劣化し難くなるので、シール部材の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
【0043】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１２）の何れかの構成において、前記反射部は、前記液体流通部の内部に配置されており、金属製である。
【0044】
上記（１３）の構成によれば、反射部が液体流通部の内部に配置されているので、放射性物質を含有する液体に直接接触する。そのため、例えば、反射部に石英製のガラスが用いられていると、上述したように、ガラスの透明度が比較的短期間で低下してしまい、反射部での光の反射率が比較的短期間で低下してしまう。
しかし、上記（１３）の構成によれば、反射部が金属製であるので、反射部での光の反射率の低下を抑制できる。
しかし、上記（１３）の構成によれば、反射部が金属製であるので、反射部での光の反射率の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【0045】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、測定プローブのメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、分光分析装置で正しい濃度を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】幾つかの実施形態の分光分析装置の使用形態の一例を模式的に示す図である。
【図2】幾つかの実施形態の測定プローブの構成を模式的に示す断面図である。
【図3】他の実施形態の測定プローブの構成を模式的に示す断面図である。
【図4】さらに他の実施形態の測定プローブの構成を模式的に示す断面図である。
【図5】さらに他の実施形態の測定プローブの構成を模式的に示す断面図である。
【図6】幾つかの実施形態に係る分光分析装置による分光分析方法における処理手順を示したフローチャートである。
【図7】測定プローブの構成の変形例の一例について説明するための図である。
【図8】測定プローブの構成の変形例の一例について説明するための図である。
【図9】測定プローブの構成の変形例の他の一例について説明するための図である。
【図10】測定プローブの構成の変形例の他の一例について説明するための図である。
【図11】光路長を変更するための構成についての変形例の一例について説明するための図である。
【図12】光路長を変更するための構成についての変形例の一例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0047】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0048】
図１は、幾つかの実施形態の分光分析装置の使用形態の一例を模式的に示す図である。幾つかの実施形態の分光分析装置１は、いわゆるプローブ型の分光分析装置であり、分析装置本体１０と測定プローブ１００とが光ファイバケーブル２０で接続されている。
幾つかの実施形態の分光分析装置１は、たとえば、核燃料の再処理工場等の原子力施設において、配管や塔槽類の内部の液体のウランやプルトニウムなどの放射性物質の濃度をオンラインで測定するために用いられてもよい。
以下、幾つかの実施形態の分光分析装置１によって、上述したような原子力施設において、配管や塔槽類の内部の液体のウランやプルトニウムなどの放射性物質の濃度をオンラインで測定する場合について説明する。
幾つかの実施形態の分光分析装置１は、たとえば、核燃料の再処理工場等の原子力施設において、配管や塔槽類の内部の液体のウランやプルトニウムなどの放射性物質の濃度をオンラインで測定するために用いられてもよい。
以下、幾つかの実施形態の分光分析装置１によって、上述したような原子力施設において、配管や塔槽類の内部の液体のウランやプルトニウムなどの放射性物質の濃度をオンラインで測定する場合について説明する。
【0049】
分光分析装置１のうち、測定プローブ１００は、空間線量率が比較的高い高線量区域９１内で、原子力施設内の配管や塔槽類に取り付けられている。図１に示す例では、測定プローブ１００は、原子力施設内でウランやプルトニウム等の放射性物質を含む液が流れる配管８０に取り付けられている。
分光分析装置１のうち、分析装置本体１０は、高線量区域９１よりも空間線量率が低い低線量区域９２に設置されている。具体的には、分析装置本体１０は、制御室等に設置されている。なお、幾つかの実施形態では、高線量区域９１と低線量区域９２とは、壁部９３によって区画されている。
分光分析装置１のうち、分析装置本体１０は、高線量区域９１よりも空間線量率が低い低線量区域９２に設置されている。具体的には、分析装置本体１０は、制御室等に設置されている。なお、幾つかの実施形態では、高線量区域９１と低線量区域９２とは、壁部９３によって区画されている。
【0050】
（分析装置本体１０）
幾つかの実施形態では、分析装置本体１０は、筐体内に、光源１１と、分光器１２と、検出器１３と、制御装置１４とを備えている。光源１１、分光器１２、及び検出器１３は、分光分析装置として公知の構成であるので、説明を省略する。制御装置１４の詳細については後で説明する。
幾つかの実施形態では、分析装置本体１０は、筐体内に、光源１１と、分光器１２と、検出器１３と、制御装置１４とを備えている。光源１１、分光器１２、及び検出器１３は、分光分析装置として公知の構成であるので、説明を省略する。制御装置１４の詳細については後で説明する。
【0051】
（光ファイバケーブル２０）
幾つかの実施形態では、互いに離れた場所に設置されている分析装置本体１０と測定プローブ１００とは、上述したように複数の光ファイバケーブル２０によって接続されている。光ファイバケーブル２０は、図１に示すように、例えば高線量区域９１を区画する壁部９３等を貫通して敷設されることもある。
幾つかの実施形態では、測定プローブ１００と、分析装置本体１０とは、光源１１からの光を測定プローブ１００に導く１本の照射用光ファイバケーブル２０ａと、測定プローブ１００からの光を検出器１３に導く例えば３本の受光用光ファイバケーブル２０ｂとによって接続されている。
図９に示す一実施形態の測定プローブ１００と、分析装置本体１０とは、光源１１からの光を測定プローブ１００に導く１本の照射用光ファイバケーブル２０ａと、測定プローブ１００からの光を分光器１２に導く１本の受光用光ファイバケーブル２０ｂとによって接続されている。
幾つかの実施形態では、互いに離れた場所に設置されている分析装置本体１０と測定プローブ１００とは、上述したように複数の光ファイバケーブル２０によって接続されている。光ファイバケーブル２０は、図１に示すように、例えば高線量区域９１を区画する壁部９３等を貫通して敷設されることもある。
幾つかの実施形態では、測定プローブ１００と、分析装置本体１０とは、光源１１からの光を測定プローブ１００に導く１本の照射用光ファイバケーブル２０ａと、測定プローブ１００からの光を検出器１３に導く例えば３本の受光用光ファイバケーブル２０ｂとによって接続されている。
図９に示す一実施形態の測定プローブ１００と、分析装置本体１０とは、光源１１からの光を測定プローブ１００に導く１本の照射用光ファイバケーブル２０ａと、測定プローブ１００からの光を分光器１２に導く１本の受光用光ファイバケーブル２０ｂとによって接続されている。
【0052】
光ファイバケーブル２０は、不図示のコネクタを介して分析装置本体１０と接続及び切り離しができるように構成されているとよい。なお、光ファイバケーブル２０は、測定プローブ１００と一体的に設けられていてもよく、不図示のコネクタを介して測定プローブ１００と接続及び切り離しができるように構成されていてもよい。
【0053】
（測定プローブ１００）
図２は、幾つかの実施形態の測定プローブ１００の構成を模式的に示す断面図である。幾つかの実施形態では、測定プローブ１００は、筒状の管状部１０３を有する筐体１０１と、管状部１０３に取り付けられたフランジ部１０５とを有する。
図２に示す幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、管状部１０３の先端側に、配管８０内を流れる分析対象の液体が流通可能な液体流通部１１０が設けられている。すなわち、管状部１０３の先端側には、配管８０内を流れる分析対象の液体が液体流通部１１０に流入し、液体流通部１１０から流出するための開口部１１１が形成されている。
図２は、幾つかの実施形態の測定プローブ１００の構成を模式的に示す断面図である。幾つかの実施形態では、測定プローブ１００は、筒状の管状部１０３を有する筐体１０１と、管状部１０３に取り付けられたフランジ部１０５とを有する。
図２に示す幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、管状部１０３の先端側に、配管８０内を流れる分析対象の液体が流通可能な液体流通部１１０が設けられている。すなわち、管状部１０３の先端側には、配管８０内を流れる分析対象の液体が液体流通部１１０に流入し、液体流通部１１０から流出するための開口部１１１が形成されている。
【0054】
なお、管状部１０３の内部には隔壁１０７が設けられている。筐体１０１の内部空間のうち、隔壁１０７よりも図示上方の空間１０９は、隔壁１０７及び後述する窓板１１５によって液体流通部１１０とは区画されている。すなわち、幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、隔壁１０７及び窓板１１５によって、配管８０内を流れる液体が空間１０９の内部に浸入するのを阻止している。
【0055】
図２に示す実施形態の測定プローブ１００は、照射用光ファイバケーブル２０ａを介して光源１１から導かれた光を液体流通部１１０を流通する液体に入射させて該液体を透過させ、液体流通部１１０内に配置した反射部１３０での反射面１３１で反射させるように構成されている。また、図２に示す実施形態の測定プローブ１００は、反射面１３１で反射されて、さらに液体流通部１１０を流通する液体を透過した光を受光して、受光用光ファイバケーブル２０ｂを介して分光器１２に導くように構成されている。
以下、図２に示す実施形態の測定プローブ１００の構成を具体的に説明する。
以下、図２に示す実施形態の測定プローブ１００の構成を具体的に説明する。
【0056】
筐体１０１の内部（空間１０９の内部）には、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａと、受光用光ファイバケーブル２０ｂの端面２１ｂとが配置されている。筐体１０１の内部（空間１０９の内部）には、２つの導光ミラー３０が配置されている。
２つの導光ミラー３０のうちの一方は、照射用光ファイバケーブル２０ａによって導かれて端面２１ａから出射された光源１１からの光を液体流通部１１０を流通する液体に向けて反射させるための照射用導光ミラー３１である。
２つの導光ミラー３０のうちの他方は、液体流通部１１０を流通する液体を透過した光を受光用光ファイバケーブル２０ｂの端面２１ｂに向けて反射させるための受光用導光ミラー３２である。
２つの導光ミラー３０のうちの一方は、照射用光ファイバケーブル２０ａによって導かれて端面２１ａから出射された光源１１からの光を液体流通部１１０を流通する液体に向けて反射させるための照射用導光ミラー３１である。
２つの導光ミラー３０のうちの他方は、液体流通部１１０を流通する液体を透過した光を受光用光ファイバケーブル２０ｂの端面２１ｂに向けて反射させるための受光用導光ミラー３２である。
【0057】
図２に示した実施形態では、照射用導光ミラー３１は、角度、すなわち照射用導光ミラー３１の姿勢を変更可能に構成されている。具体的には、照射用導光ミラー３１は、角度変更用アクチュエータ４１によって、図２における矢印ａで示すように、角度が変更されるように構成されている。なお、図２、及び後述する図３～５に示した実施形態では、筐体１０１に対して照射用光ファイバケーブル２０ａ、及び受光用光ファイバケーブル２０ｂが固定されていて不動であることとする。
角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、照射用導光ミラー３１から液体流通部１１０へ向かう光の光路は、例えば、図２において実線で示した入射光路３１１から破線で示した入射光路３１３へと変更される。
また、角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、液体流通部１１０から受光用導光ミラー３２へ向かう光の光路は、例えば、図２において実線で示した反射光路３２１から破線で示した反射光路３２３へと変更される。
角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、照射用導光ミラー３１から液体流通部１１０へ向かう光の光路は、例えば、図２において実線で示した入射光路３１１から破線で示した入射光路３１３へと変更される。
また、角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、液体流通部１１０から受光用導光ミラー３２へ向かう光の光路は、例えば、図２において実線で示した反射光路３２１から破線で示した反射光路３２３へと変更される。
【0058】
角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、液体流通部１１０を流通する液体に入射する光の入射角度が変更される。これにより、液体流通部１１０内における窓板１１５から反射部１３０までの光路長ｌ、及び反射部１３０で反射された光の反射部１３０から窓板１１５までの光路長ｌが変更される。すなわち、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、液体流通部１１０内で液体を透過する光の光路長ｌが変化する。
なお、図２に示した実施形態では、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、反射部１３０において光源１１からの光が照射される位置Ｐｒが変更される。
なお、図２に示した実施形態では、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、反射部１３０において光源１１からの光が照射される位置Ｐｒが変更される。
【0059】
図２に示した実施形態では、受光用導光ミラー３２は、角度、すなわち受光用導光ミラー３２の姿勢を変更可能に構成されている。具体的には、受光用導光ミラー３２は、角度変更用アクチュエータ４２によって、図２における矢印ｂで示すように、角度が変更されるように構成されている。角度変更用アクチュエータ４２によって、受光用導光ミラー３２の角度を変更することで、上述したように照射用導光ミラー３１の角度が変更されて反射部１３０において光源１１からの光が照射される位置が変更されても、反射部１３０からの光を受光用光ファイバケーブル２０ｂの端面２１ｂに入射させることができる。
【0060】
図２に示した実施形態では、角度変更用アクチュエータ４１、４２による照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２の角度の変更は、制御装置１４によって制御される。
【0061】
図２に示した実施形態では、光源１１からの光が液体流通部１１０の内外を通過できるように、隔壁１０７に開口部１０７ａが形成されている。この開口部１０７ａは、透明な窓板１１５によって覆われている。すなわち、窓板１１５は、筐体１０１（隔壁１０７）に形成された開口である開口部１０７ａを覆って液体流通部１１０の内部と外部とを仕切るとともに、後述する照射部３から照射された光、及び、反射部１３０で反射された光を透過させる。
隔壁１０７と窓板１１５との間には、隔壁１０７と窓板１１５との隙間をシールするシール部材１１７が配置されている。
したがって、照射用導光ミラー３１からの光は、窓板１１５を透過して液体流通部１１０を流通する液体に到達できる。また、反射部１３０で反射された光は、窓板１１５を透過して受光用導光ミラー３２に到達できる。すなわち、図２に示した実施形態では、窓板１１５を介して照射部３からの光を分析対象の液体に入射させることができ、窓板１１５を介して液体を透過した光を後述する受光部５で受光できる。したがって、図２に示した実施形態によれば、放射性物質を含有する液体が照射部３や受光部５に接触することを防止できる。
隔壁１０７と窓板１１５との間には、隔壁１０７と窓板１１５との隙間をシールするシール部材１１７が配置されている。
したがって、照射用導光ミラー３１からの光は、窓板１１５を透過して液体流通部１１０を流通する液体に到達できる。また、反射部１３０で反射された光は、窓板１１５を透過して受光用導光ミラー３２に到達できる。すなわち、図２に示した実施形態では、窓板１１５を介して照射部３からの光を分析対象の液体に入射させることができ、窓板１１５を介して液体を透過した光を後述する受光部５で受光できる。したがって、図２に示した実施形態によれば、放射性物質を含有する液体が照射部３や受光部５に接触することを防止できる。
【0062】
図２に示した実施形態では、窓板１１５は、酸化アルミニウム製である。
例えば窓板１１５が石英製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板１１５が被ばくすると、窓板１１５の透明度が比較的短期間で低下してしまう。しかし、窓板１１５が酸化アルミニウム製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板１１５が被ばくしても、窓板１１５の透明度が低下し難い。
したがって、図２に示した実施形態によれば、窓板１１５の透明度が低下し難くなるので、窓板１１５の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
例えば窓板１１５が石英製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板１１５が被ばくすると、窓板１１５の透明度が比較的短期間で低下してしまう。しかし、窓板１１５が酸化アルミニウム製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によって窓板１１５が被ばくしても、窓板１１５の透明度が低下し難い。
したがって、図２に示した実施形態によれば、窓板１１５の透明度が低下し難くなるので、窓板１１５の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
【0063】
図２に示した実施形態では、シール部材１１７は、金属製である。
【0064】
例えばシール部材１１７が高分子材料製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によってシール部材１１７が被ばくすると、シール部材１１７が比較的短期間で劣化してしまう。しかし、シール部材１１７が金属製であれば、放射性物質を含有する液体からの放射線によってシール部材１１７が被ばくしても、シール部材１１７が劣化し難い。
したがって、図２に示した実施形態によれば、シール部材１１７が劣化し難くなるので、シール部材１１７の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
したがって、図２に示した実施形態によれば、シール部材１１７が劣化し難くなるので、シール部材１１７の交換頻度を抑制してコスト増を抑制できる。
【0065】
図２に示した実施形態では、管状部１０３の先端側の内部、すなわち図２における下側の内部には、光源１１からの光を反射する反射部１３０が配置されている。図２に示した実施形態では、液体流通部１１０の内部に配置されている。図２に示した実施形態では、反射部１３０は、金属製の凹面鏡である。
図２に示した実施形態では、反射部１３０が液体流通部１１０の内部に配置されているので、放射性物質を含有する液体に直接接触する。そのため、例えば、反射部１３０に例えば石英製のガラスが用いられていると、上述したように、ガラスの透明度が比較的短期間で低下してしまい、反射部１３０での光の反射率が比較的短期間で低下してしまう。
しかし、図２に示した実施形態によれば、反射部１３０が金属製であるので、反射部１３０での光の反射率の低下を抑制できる。
図２に示した実施形態では、反射部１３０が液体流通部１１０の内部に配置されているので、放射性物質を含有する液体に直接接触する。そのため、例えば、反射部１３０に例えば石英製のガラスが用いられていると、上述したように、ガラスの透明度が比較的短期間で低下してしまい、反射部１３０での光の反射率が比較的短期間で低下してしまう。
しかし、図２に示した実施形態によれば、反射部１３０が金属製であるので、反射部１３０での光の反射率の低下を抑制できる。
【0066】
なお、図２に示した実施形態では、照射用導光ミラー３１の角度が変更されて光源１１からの光が照射される位置Ｐｒが変更されても、光源１１からの光を受光用導光ミラー３２に向けて反射できるように、反射部１３０の反射面１３１の形状は、予め設計された形状を有する。
【0067】
幾つかの実施形態では、分光分析装置１は、液体流通部１１０の外部から液体流通部１１０を流通する液体に光源１１からの光を照射する照射部３と、照射部３から照射されて液体を透過した光を反射する反射部１３０と、反射部１３０で反射された光を液体流通部１１０の外部で受光する受光部５とを備えている。
【0068】
幾つかの実施形態では、照射部３は、光源１１と、光源１１からの光を反射して液体流通部１１０に導く導光ミラー３０（照射用導光ミラー３１）と、照射用導光ミラー３１の角度を変更する変更部４０とを有する。幾つかの実施形態では、変更部４０は、角度変更用アクチュエータ４１を含んでいる。
【0069】
幾つかの実施形態では、受光部５は、分光器１２と、反射部１３０で反射された光を受光用光ファイバケーブル２０ｂの端面２１ｂに向けて反射させるための受光用導光ミラー３２と、受光用導光ミラー３２の角度を変更する変更部４０とを有する。幾つかの実施形態では、変更部４０は、角度変更用アクチュエータ４２を含んでいる。
【0070】
幾つかの実施形態では、分光分析装置１は、計測部１７と、吸光度算出部１４１と、濃度算出部１４３とを備えている。また、幾つかの実施形態では、分光分析装置１は、汚れ度算出部１４５を備えている。
幾つかの実施形態では、計測部１７は、変更部４０によって導光ミラー３０の角度を変更する前と後とで受光部５が受光したそれぞれの光の強度を計測する。すなわち、幾つかの実施形態では、計測部１７は、検出器１３に相当する。
幾つかの実施形態では、計測部１７は、変更部４０によって導光ミラー３０の角度を変更する前と後とで受光部５が受光したそれぞれの光の強度を計測する。すなわち、幾つかの実施形態では、計測部１７は、検出器１３に相当する。
【0071】
幾つかの実施形態では、吸光度算出部１４１と、濃度算出部１４３と、汚れ度算出部１４５とは、制御装置１４の機能ブロックとして含まれている。
【0072】
幾つかの実施形態では、吸光度算出部１４１は、計測部１７で計測した上記光の強度と、照射部３から照射される光の強度とに基づいて、変更部４０によって導光ミラー３０の角度を変更する前の第１吸光度Ａ１と、変更部４０によって導光ミラー３０の角度を変更した後の第２吸光度Ａ２とを算出する。
幾つかの実施形態では、濃度算出部１４３は、吸光度算出部１４１が算出した第１吸光度Ａ１と第２吸光度Ａ２とに基づいて、後で説明するように、液体流通部１１０を流通する液体における分析対象の成分の濃度（成分濃度ｃ）を算出する。
また、幾つかの実施形態では、汚れ度算出部１４５は、吸光度算出部１４１が算出した第１吸光度Ａ１と第２吸光度Ａ２とに基づいて、後で説明するように、窓板１１５及び反射部１３０の汚れによる吸光度の増分βを算出する。
幾つかの実施形態では、濃度算出部１４３は、吸光度算出部１４１が算出した第１吸光度Ａ１と第２吸光度Ａ２とに基づいて、後で説明するように、液体流通部１１０を流通する液体における分析対象の成分の濃度（成分濃度ｃ）を算出する。
また、幾つかの実施形態では、汚れ度算出部１４５は、吸光度算出部１４１が算出した第１吸光度Ａ１と第２吸光度Ａ２とに基づいて、後で説明するように、窓板１１５及び反射部１３０の汚れによる吸光度の増分βを算出する。
【0073】
（成分濃度ｃ及び汚れによる吸光度の増分βの算出について）
以下、成分濃度ｃ及び汚れによる吸光度の増分βの算出について説明する。
吸光特性を有する溶液成分の濃度は、次の式（ｆ１）に示すランベルト・ベールの法則に従って定量することができる。式（ｆ１）より、吸光度（Ａ）はモル吸光係数（ｅ）、成分濃度（ｃ）、光路長（ｌ）から求めることができ、モル吸光係数ｅ、光路長ｌが既知であれば、吸光度Ａを計測することで成分濃度ｃを求めることができる。
Ａ＝－ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）
＝ｅ×ｃ×ｌ ・・・（ｆ１）
ここで、Ｉ０は入射光、すなわち照射部３から照射された光の強度である。Ｉは透過光、すなわち液体流通部１１０を流通する液体を透過して受光部５で受光した光の強度である。なお、ここでは、説明を簡略化するため、照射部３における光源１１から液体流通部１１０を流通する液体に到達するまでの導光経路における光の減衰、及び、液体流通部１１０を流通する液体を透過した光が受光部５の分光器１２に到達するまでの導光経路における光の減衰については無視する。
吸光度Ａは無次元の値である。モル吸光係数ｅの単位は［ｍｏｌ／Ｌ／ｍ］である。成分濃度ｃの単位は［ｍｏｌ／Ｌ］である。光路長ｌの単位は［ｍ］である。
以下、成分濃度ｃ及び汚れによる吸光度の増分βの算出について説明する。
吸光特性を有する溶液成分の濃度は、次の式（ｆ１）に示すランベルト・ベールの法則に従って定量することができる。式（ｆ１）より、吸光度（Ａ）はモル吸光係数（ｅ）、成分濃度（ｃ）、光路長（ｌ）から求めることができ、モル吸光係数ｅ、光路長ｌが既知であれば、吸光度Ａを計測することで成分濃度ｃを求めることができる。
Ａ＝－ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）
＝ｅ×ｃ×ｌ ・・・（ｆ１）
ここで、Ｉ０は入射光、すなわち照射部３から照射された光の強度である。Ｉは透過光、すなわち液体流通部１１０を流通する液体を透過して受光部５で受光した光の強度である。なお、ここでは、説明を簡略化するため、照射部３における光源１１から液体流通部１１０を流通する液体に到達するまでの導光経路における光の減衰、及び、液体流通部１１０を流通する液体を透過した光が受光部５の分光器１２に到達するまでの導光経路における光の減衰については無視する。
吸光度Ａは無次元の値である。モル吸光係数ｅの単位は［ｍｏｌ／Ｌ／ｍ］である。成分濃度ｃの単位は［ｍｏｌ／Ｌ］である。光路長ｌの単位は［ｍ］である。
【0074】
ここで、仮に照射部３から照射される光の透過部分、すなわち、窓板１１５又は反射部１３０に汚れが付着している場合、汚れによっても光が吸収されるため、吸光度（Ａ’）は、汚れによる吸光度の増分（β）を加えて式（ｆ２）で表される。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋β ・・・（ｆ２）
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋β ・・・（ｆ２）
【0075】
窓板１１５又は反射部１３０に汚れが付着していない場合、照射部３から照射された光の強度（入射光の強度Ｉ０）、受光部５で受光した光の強度（透過光の強度Ｉ）、モル吸光係数ｅ、及び光路長ｌから式（ｆ１）に基づいて成分濃度ｃを求めることができる。
しかし、窓板１１５又は反射部１３０に汚れが付着している場合、算出される吸光度Ａ’には汚れによる吸光度βが含まれているため、１つの方程式に対し未知数が２つ（β及びｃ）となるため、このままでは成分濃度ｃが求められない。
しかし、窓板１１５又は反射部１３０に汚れが付着している場合、算出される吸光度Ａ’には汚れによる吸光度βが含まれているため、１つの方程式に対し未知数が２つ（β及びｃ）となるため、このままでは成分濃度ｃが求められない。
【0076】
そこで、光路長ｌを変化させて吸光度Ａを計測することで、２つの方程式が得られれば、この２つの方程式を連立することで成分濃度ｃを求めることができるとともに、汚れによる吸光度の増分βも求めることができる。
式（ｆ１）より、モル吸光係数ｅ、及び成分濃度ｃが一定の場合、光路長ｌを長くすると、光路長ｌに比例して吸光度Ａも増大する。光路長ｌをａ倍とした場合の吸光度（Ａ’’）は次の式（ｆ３）で表される。
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋β ・・・（ｆ３）
式（ｆ１）より、モル吸光係数ｅ、及び成分濃度ｃが一定の場合、光路長ｌを長くすると、光路長ｌに比例して吸光度Ａも増大する。光路長ｌをａ倍とした場合の吸光度（Ａ’’）は次の式（ｆ３）で表される。
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋β ・・・（ｆ３）
【0077】
上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１において、導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更することで、液体流通部１１０を流通する液体を通過する光の光路長ｌを変更できる。図２に示した実施形態では、導光ミラー３０の角度を変更することで、液体流通部１１０を流通する液体を通過する光の光路長ｌを変更できる。
【0078】
そこで、図２に示した実施形態では、導光ミラー３０の角度を変更することで液体流通部１１０を流通する液体を通過する光の光路長ｌを変更して受光部５が受光したそれぞれの光の強度Ｉを計測する。
例えば、図２に示した実施形態では、制御装置１４は、角度変更用アクチュエータ４１、４２を制御して、照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２の角度を変更する。そして、図２に示した実施形態では、計測部１７は、照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２の角度の変更の前と後とで、受光部５が受光したそれぞれの光の強度を計測する。
そして、吸光度算出部１４１は、光路長ｌの変更前の第１吸光度Ａ１と、光路長ｌの変更後の第２吸光度Ａ２とを求める。
例えば、図２に示した実施形態では、制御装置１４は、角度変更用アクチュエータ４１、４２を制御して、照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２の角度を変更する。そして、図２に示した実施形態では、計測部１７は、照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２の角度の変更の前と後とで、受光部５が受光したそれぞれの光の強度を計測する。
そして、吸光度算出部１４１は、光路長ｌの変更前の第１吸光度Ａ１と、光路長ｌの変更後の第２吸光度Ａ２とを求める。
【0079】
ここで、光路長ｌの変化倍数ａ、光路長ｌが予め設定された値であり、モル吸光係数ｅは物性値のため既知であることから、未知数は、成分濃度ｃと汚れによる吸光度の増分βの２つである。未知数２つに対して、光路長ｌを変更して得られる方程式が２つであるので、式（ｆ２）及び式（ｆ３）に基づいて、次式（ｆ４）によって成分濃度ｃを求めることができ、次式（ｆ５）によって汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。
そこで、図２に示した実施形態では、濃度算出部１４３は、次式（ｆ４）によって成分濃度ｃを求める。また、図２に示した実施形態では、汚れ度算出部１４５は、次式（ｆ５）によって汚れによる吸光度の増分βを求める。
ｃ＝（Ａ２－Ａ１）／｛ｅ×ｌ×（ａ－１）｝ ・・・（ｆ４）
β＝（ａ×Ａ１－Ａ２）／（ａ－１） ・・・（ｆ５）
そこで、図２に示した実施形態では、濃度算出部１４３は、次式（ｆ４）によって成分濃度ｃを求める。また、図２に示した実施形態では、汚れ度算出部１４５は、次式（ｆ５）によって汚れによる吸光度の増分βを求める。
ｃ＝（Ａ２－Ａ１）／｛ｅ×ｌ×（ａ－１）｝ ・・・（ｆ４）
β＝（ａ×Ａ１－Ａ２）／（ａ－１） ・・・（ｆ５）
【0080】
このように、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１によれば、照射部３から照射される光の透過部分である窓板１１５又は反射部１３０に汚れが付着した場合であっても、成分濃度ｃを求めることができる。また、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１によれば、窓板１１５又は反射部１３０に汚れが付着した場合には、汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。したがって、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１によれば、測定プローブ１００の設置場所が離れているなどの距離的な理由や、測定プローブ１００の設置場所が狭いなどのアクセス性の理由、周囲の温度などの作業環境上の理由、液体の性状に由来する理由など、測定プローブ１００を配管８０等から取り外すことが容易ではない理由が存在するために液体流通部１１０のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい成分濃度ｃを測定できる。
【0081】
また、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１によれば、光源１１からの光を導光ミラー３０で反射して液体流通部１１０に導くようにしているので、照射用導光ミラー３１及び照射用導光ミラー３１よりも光源１１側の光学部材や、受光用導光ミラー３２及び受光用導光ミラー３２よりも分光器１２側の光学部材を液体流通部１１０から離すことができる。
【0082】
なお、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１では、照射用導光ミラー３１よりも光源１１側の光学部材は、例えば照射用光ファイバケーブル２０ａを含んでいる。以下の説明では、照射用導光ミラー３１及び照射用導光ミラー３１よりも光源１１側の光学部材のことを単に光源側光学部材とも呼ぶ。
また、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１では、受光用導光ミラー３２よりも分光器１２側の光学部材は、例えば受光用光ファイバケーブル２０ｂを含んでいる。以下の説明では、受光用導光ミラー３２及び受光用導光ミラー３２よりも分光器１２側の光学部材のことを単に分光器側光学部材とも呼ぶ。
また、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１では、受光用導光ミラー３２よりも分光器１２側の光学部材は、例えば受光用光ファイバケーブル２０ｂを含んでいる。以下の説明では、受光用導光ミラー３２及び受光用導光ミラー３２よりも分光器１２側の光学部材のことを単に分光器側光学部材とも呼ぶ。
【0083】
例えば上述したように液体流通部１１０を流通する液体が放射性物質を含有する場合、光源側光学部材や分光器側光学部材に例えば石英等の放射線の影響を受けやすい材料を用いている場合には、光源側光学部材や分光器側光学部材を液体流通部１１０から離すことで放射線の影響を受け難くすることができる。
【0084】
上述したように、測定プローブ１００が空間線量率が比較的高い高線量区域９１内に配置されていたり、液体流通部１１０を流通する液体が放射性物質を含んでいる場合には、作業員が被ばくする機会を低減することが望まれるので、液体流通部１１０のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい。
その点、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１によれば、液体流通部１１０のメンテナンスが行えず、窓板１１５又は反射部１３０に汚れが付着しても、正しい濃度を測定できる。
その点、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１によれば、液体流通部１１０のメンテナンスが行えず、窓板１１５又は反射部１３０に汚れが付着しても、正しい濃度を測定できる。
【0085】
上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１によれば、液体流通部１１０を流通する液体を通過する光の光路長ｌを変更して受光部５が受光したそれぞれの光の強度Ｉを上述した計測部１７で計測できる。上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１によれば、光路長ｌの変更前の第１吸光度Ａ１と、光路長ｌの変更後の第２吸光度Ａ２とを上述した吸光度算出部１４１で求めることができる。上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１によれば、成分濃度ｃを上述した濃度算出部１４３で求めることができる。
【0086】
上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１において、照射部３は、光源１１からの光をコリメート光として、又は、反射部１３０において集束する光として液体流通部１１０を流通する液体に照射するように構成されていてもよい。
具体的には、例えば、照射用導光ミラー３１はコリメータミラーであってもよい。そして、照射用導光ミラー３１は、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａから出射された光をコリメート光として、又は、反射部１３０において集束する光として液体流通部１１０を流通する液体に照射するように構成されていてもよい。
これにより、受光部５で受光する光の強度の低下を抑制できるので、成分濃度ｃの算出精度の低下を抑制できる。
具体的には、例えば、照射用導光ミラー３１はコリメータミラーであってもよい。そして、照射用導光ミラー３１は、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａから出射された光をコリメート光として、又は、反射部１３０において集束する光として液体流通部１１０を流通する液体に照射するように構成されていてもよい。
これにより、受光部５で受光する光の強度の低下を抑制できるので、成分濃度ｃの算出精度の低下を抑制できる。
【0087】
図３は、他の実施形態の測定プローブ１００の構成を模式的に示す断面図である。なお、図２に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図３に示す他の実施形態では、図２に示した実施形態に係る構成に加えて、さらに、反射部１３０Ａの位置を変更可能に構成されている。具体的には、反射部１３０Ａは、位置変更用アクチュエータ４３によって、図３における矢印ｃで示すように、液体流通部１１０を挟んで対向する窓板１１５との離間距離が変更されるように構成されている。すなわち、図３に示す他の実施形態では、反射部１３０Ａは、照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２との距離が変更可能に構成されている。なお、図３に示す他の実施形態では、反射部１３０Ａは平面鏡であってもよい。位置変更用アクチュエータ４３は変更部４０に含まれる。
図３に示す他の実施形態では、図２に示した実施形態に係る構成に加えて、さらに、反射部１３０Ａの位置を変更可能に構成されている。具体的には、反射部１３０Ａは、位置変更用アクチュエータ４３によって、図３における矢印ｃで示すように、液体流通部１１０を挟んで対向する窓板１１５との離間距離が変更されるように構成されている。すなわち、図３に示す他の実施形態では、反射部１３０Ａは、照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２との距離が変更可能に構成されている。なお、図３に示す他の実施形態では、反射部１３０Ａは平面鏡であってもよい。位置変更用アクチュエータ４３は変更部４０に含まれる。
【0088】
位置変更用アクチュエータ４３によって反射部１３０Ａの位置が変更されるとともに、角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、照射用導光ミラー３１から液体流通部１１０へ向かう光の光路は、例えば、図３において実線で示した入射光路３１１Ａから破線で示した入射光路３１３Ａへと変更される。
ここで、反射部１３０Ａの移動量と照射用導光ミラー３１の角度変更とを適宜設定することで、反射部１３０Ａの位置が変更されても、反射部１３０Ａにおいて光源１１からの光が照射される位置Ｐｒが変更されないようにすることができる。但し、反射部１３０Ａ位置が変更されることで反射面１３１自体の位置が移動するため、該位置Ｐｒと照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２との距離は変化する。
ここで、反射部１３０Ａの移動量と照射用導光ミラー３１の角度変更とを適宜設定することで、反射部１３０Ａの位置が変更されても、反射部１３０Ａにおいて光源１１からの光が照射される位置Ｐｒが変更されないようにすることができる。但し、反射部１３０Ａ位置が変更されることで反射面１３１自体の位置が移動するため、該位置Ｐｒと照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２との距離は変化する。
【0089】
また、位置変更用アクチュエータ４３によって反射部１３０Ａの位置が変更されるとともに、角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１の角度が変更されると、液体流通部１１０から受光用導光ミラー３２へ向かう光の光路は、例えば、図３において実線で示した反射光路３２１Ａから破線で示した反射光路３２３Ａへと変更される。
位置変更用アクチュエータ４３によって、反射部１３０Ａの位置が変更されることで、反射部１３０Ａと窓板１１５との離間距離が変更されるので、液体流通部１１０内で液体を透過する光の光路長ｌが変化する。
位置変更用アクチュエータ４３によって、反射部１３０Ａの位置が変更されることで、反射部１３０Ａと窓板１１５との離間距離が変更されるので、液体流通部１１０内で液体を透過する光の光路長ｌが変化する。
【0090】
図３に示した実施形態では、位置変更用アクチュエータ４３による反射部１３０Ａの位置の変更についても、制御装置１４によって制御される。
【0091】
なお、上述したように液体流通部１１０から受光用導光ミラー３２へ向かう光の光路が変更されても、角度変更用アクチュエータ４２によって、受光用導光ミラー３２の角度を変更することで、反射部１３０Ａからの光を受光用光ファイバケーブル２０ｂの端面２１ｂに入射させることができる。
【0092】
このように、図３に示した他の実施形態では、変更部４０は、導光ミラー３０の角度を変更する前と後とで反射部１３０Ａにおいて光源１１からの光が照射される位置Ｐｒが変更されないように、導光ミラー３０の角度を変更できる。
【0093】
例えば反射部１３０Ａの汚れ方が場所によって異なる場合、すなわち汚れ方にムラがある場合、反射部１３０Ａにおいて光源１１からの光が照射される位置が変わると反射光の強度、すなわち受光部５で受光する光の強度が変わってしまい、成分濃度ｃの算出精度が低下するおそれがある。
図３に示した他の実施形態によれば、導光ミラー３０の角度を変更する前と後とで反射部１３０Ａにおいて光源１１からの光が照射される位置が変更されないので、反射部１３０Ａの汚れ方が場所によって異なる場合であっても、成分濃度ｃの算出精度の低下を抑制できる。
図３に示した他の実施形態は、液体流通部１１０のメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、反射部１３０Ａを頻繁に清掃できない場合に有効である。
図３に示した他の実施形態によれば、導光ミラー３０の角度を変更する前と後とで反射部１３０Ａにおいて光源１１からの光が照射される位置が変更されないので、反射部１３０Ａの汚れ方が場所によって異なる場合であっても、成分濃度ｃの算出精度の低下を抑制できる。
図３に示した他の実施形態は、液体流通部１１０のメンテナンスを頻繁に行うことが難しく、反射部１３０Ａを頻繁に清掃できない場合に有効である。
【0094】
図４は、さらに他の実施形態の測定プローブ１００の構成を模式的に示す断面図である。なお、図２に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図４に示す実施形態では、２つの導光ミラー３０の角度ではなく、位置が移動可能に構成されている点で、図２に示した実施形態に係る構成とは異なる。具体的には、照射用導光ミラー３１は、位置変更用アクチュエータ４４によって、図４における矢印ｄで示すように、位置が変更されるように構成されている。
図４に示す実施形態では、２つの導光ミラー３０の角度ではなく、位置が移動可能に構成されている点で、図２に示した実施形態に係る構成とは異なる。具体的には、照射用導光ミラー３１は、位置変更用アクチュエータ４４によって、図４における矢印ｄで示すように、位置が変更されるように構成されている。
【0095】
図４に示す実施形態では、反射部１３０Ｂは、平面鏡であるが、反射面１３１が窓板１１５において液体流通部１１０側の面、すなわち液体流通部１１０を流通する液体と接触する接液面１１５ａに対して傾斜している。したがって、図４に示す実施形態では、反射部１３０Ｂへの光の入射角度と反射部１３０Ｂからの光の反射角度とを変更しなくても、反射部１３０Ｂにおいて光源１１からの光が照射される位置Ｐｒを変更することで、液体流通部１１０内で液体を透過する光の光路長ｌを変更できる。
【0096】
図４に示す実施形態において、照射用導光ミラー３１の移動方向について説明する。図４に示す実施形態において、照射用導光ミラー３１の移動方向は、照射用導光ミラー３１を移動させて反射部１３０Ｂにおいて光源１１からの光が照射される位置Ｐｒを変更したときに、液体流通部１１０内における窓板１１５から反射部１３０までの光路長ｌが変更されることとなる方向であればよい。該方向の一例は、反射面１３１の法線ベクトルＮを窓板１１５の接液面１１５ａの延在方向と同方向に分解したベクトルＮＡの向きに対して平行となる方向である。
【0097】
図４に示す実施形態において、照射用導光ミラー３１の移動方向は、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａから射出される光の光軸方向と平行であるとよい。照射用導光ミラー３１の移動方向が照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａから射出される光の光軸方向と平行であれば、照射用導光ミラー３１を移動させても端面２１ａから射出される光が照射用導光ミラー３１から外れることがないからである。
なお、照射用導光ミラー３１と一緒に照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａの位置が移動してもよい。
なお、照射用導光ミラー３１と一緒に照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａの位置が移動してもよい。
【0098】
位置変更用アクチュエータ４４によって、照射用導光ミラー３１の位置が変更されると、照射用導光ミラー３１から液体流通部１１０へ向かう光の光路は、例えば、図４において実線で示した入射光路３１１Ｂから破線で示した入射光路３１３Ｂへと変更される。
また、位置変更用アクチュエータ４４によって、照射用導光ミラー３１の位置が変更されると、液体流通部１１０から受光用導光ミラー３２へ向かう光の光路は、例えば、図４において実線で示した反射光路３２１Ｂから破線で示した反射光路３２３Ｂへと変更される。
また、位置変更用アクチュエータ４４によって、照射用導光ミラー３１の位置が変更されると、液体流通部１１０から受光用導光ミラー３２へ向かう光の光路は、例えば、図４において実線で示した反射光路３２１Ｂから破線で示した反射光路３２３Ｂへと変更される。
【0099】
図４に示した実施形態では、受光用導光ミラー３２は、位置変更用アクチュエータ４５によって、図４における矢印ｅで示すように、位置が変更されるように構成されている。位置変更用アクチュエータ４５によって、受光用導光ミラー３２の位置を変更することで、上述したように照射用導光ミラー３１の位置が変更されて反射部１３０Ｂにおいて光源１１からの光が照射される位置Ｐｒが変更されても、反射部１３０Ｂからの光を受光用光ファイバケーブル２０ｂの端面２１ｂに入射させることができる。
【0100】
図４に示した実施形態では、位置変更用アクチュエータ４４、４５による照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２の位置の変更は、制御装置１４によって制御される。
【0101】
図４に示した実施形態では、照射部３は、光源１１と、光源１１からの光を反射して液体流通部１１０に導く導光ミラー３０（照射用導光ミラー３１）と、照射用導光ミラー３１の位置を変更する変更部４０とを有する。図４に示した実施形態では、変更部４０は、位置変更用アクチュエータ４５を含んでいる。
【0102】
図５は、さらに他の実施形態の測定プローブ１００の構成を模式的に示す断面図である。なお、図２又は図４に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図５に示す実施形態では、２つの導光ミラー３０の角度と位置とが移動可能に構成されている点で、図２に示した実施形態に係る構成とは異なる。具体的には、照射用導光ミラー３１は、角度変更用アクチュエータ４１によって、図５における矢印ａで示すように、角度が変更されるように構成されているとともに、位置変更用アクチュエータ４４によって、図５における矢印ｄで示すように、位置が変更されるように構成されている。
図５に示す実施形態では、２つの導光ミラー３０の角度と位置とが移動可能に構成されている点で、図２に示した実施形態に係る構成とは異なる。具体的には、照射用導光ミラー３１は、角度変更用アクチュエータ４１によって、図５における矢印ａで示すように、角度が変更されるように構成されているとともに、位置変更用アクチュエータ４４によって、図５における矢印ｄで示すように、位置が変更されるように構成されている。
【0103】
以上、図２～５で示すように、幾つかの実施形態では、変更部４０は、導光ミラー３０（照射用導光ミラー３１）の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更するように構成されているとよい。
【0104】
（分光分析方法について）
図６は、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置による分光分析方法における処理手順を示したフローチャートである。図６に示した処理は、制御装置１４における不図示の演算回路によって実行される。
図６に示す、幾つかの実施形態に係る分光分析方法は、第１計測工程Ｓ１０と、第１吸光度算出工程Ｓ２０と、第２計測工程Ｓ３０と、第２吸光度算出工程Ｓ４０と、濃度算出工程Ｓ５０と、汚れ度算出工程Ｓ６０とを備える。
図６は、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置による分光分析方法における処理手順を示したフローチャートである。図６に示した処理は、制御装置１４における不図示の演算回路によって実行される。
図６に示す、幾つかの実施形態に係る分光分析方法は、第１計測工程Ｓ１０と、第１吸光度算出工程Ｓ２０と、第２計測工程Ｓ３０と、第２吸光度算出工程Ｓ４０と、濃度算出工程Ｓ５０と、汚れ度算出工程Ｓ６０とを備える。
【0105】
（第１計測工程Ｓ１０）
第１計測工程Ｓ１０は、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前に受光部５が受光した光の強度を計測する工程である。
例えば図２に示した実施形態であれば、第１計測工程Ｓ１０では、制御装置１４は、照射用導光ミラー３１が例えば予め設定された角度となるように角度変更用アクチュエータ４１を制御するとともに、受光用導光ミラー３２が例えば予め設定された角度となるように角度変更用アクチュエータ４２を制御する。
第１計測工程Ｓ１０は、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前に受光部５が受光した光の強度を計測する工程である。
例えば図２に示した実施形態であれば、第１計測工程Ｓ１０では、制御装置１４は、照射用導光ミラー３１が例えば予め設定された角度となるように角度変更用アクチュエータ４１を制御するとともに、受光用導光ミラー３２が例えば予め設定された角度となるように角度変更用アクチュエータ４２を制御する。
【0106】
例えば図３に示した実施形態であれば、第１計測工程Ｓ１０では、制御装置１４は、反射部１３０Ａが例えば予め設定された位置となるように位置変更用アクチュエータ４３を制御するとともに、照射用導光ミラー３１及び受光用導光ミラー３２が例えば予め設定された角度となるように角度変更用アクチュエータ４１，４２をそれぞれ制御する。
【0107】
例えば図４に示した実施形態であれば、第１計測工程Ｓ１０では、制御装置１４は、照射用導光ミラー３１が例えば予め設定された位置となるように位置変更用アクチュエータ４４を制御するとともに、受光用導光ミラー３２が例えば予め設定された位置となるように位置変更用アクチュエータ４５を制御する。
【0108】
例えば図５に示した実施形態であれば、第１計測工程Ｓ１０では、制御装置１４は、照射用導光ミラー３１が例えば予め設定された角度及び位置となるように角度変更用アクチュエータ４１及び位置変更用アクチュエータ４４を制御するとともに、受光用導光ミラー３２が例えば予め設定された角度及び位置となるように角度変更用アクチュエータ４２及び位置変更用アクチュエータ４５を制御する。
【0109】
そして、制御装置１４は、分光器１２で分光されて、検出器１３（計測部１７）で検出された光の強度Ｉを取得する。ここで取得される光の強度Ｉは、光路長ｌの変更前の光の強度Ｉである。
すなわち、第１計測工程Ｓ１０では、光路長ｌが変更前の光路長（第１光路長）であるときに分析対象の液体を通過した光の強度を計測する。
すなわち、第１計測工程Ｓ１０では、光路長ｌが変更前の光路長（第１光路長）であるときに分析対象の液体を通過した光の強度を計測する。
【0110】
（第１吸光度算出工程Ｓ２０）
第１吸光度算出工程Ｓ２０は、第１計測工程Ｓ１０で計測した上記光の強度Ｉと、照射部から照射される光の強度Ｉ０とに基づいて、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の第１吸光度Ａ１を算出する工程である。
第１吸光度算出工程Ｓ２０では、制御装置１４の吸光度算出部１４１は、第１計測工程Ｓ１０で計測した上記光の強度Ｉと、モル吸光係数ｅと、光路長ｌと、入射光の強度Ｉ０とに基づいて、上述した式（ｆ１）から第１吸光度Ａ１を算出する。
なお、モル吸光係数ｅと、入射光の強度Ｉ０と、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の光路長ｌとは、予め不図示の記憶部で記憶されているものとする。
すなわち、第１吸光度算出工程Ｓ２０では、第１計測工程Ｓ１０で計測した強度Ｉに基づいて、光路長が変更前の光路長（第１光路長）であるときの第１吸光度Ａ１を算出する。
第１吸光度算出工程Ｓ２０は、第１計測工程Ｓ１０で計測した上記光の強度Ｉと、照射部から照射される光の強度Ｉ０とに基づいて、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の第１吸光度Ａ１を算出する工程である。
第１吸光度算出工程Ｓ２０では、制御装置１４の吸光度算出部１４１は、第１計測工程Ｓ１０で計測した上記光の強度Ｉと、モル吸光係数ｅと、光路長ｌと、入射光の強度Ｉ０とに基づいて、上述した式（ｆ１）から第１吸光度Ａ１を算出する。
なお、モル吸光係数ｅと、入射光の強度Ｉ０と、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前の光路長ｌとは、予め不図示の記憶部で記憶されているものとする。
すなわち、第１吸光度算出工程Ｓ２０では、第１計測工程Ｓ１０で計測した強度Ｉに基づいて、光路長が変更前の光路長（第１光路長）であるときの第１吸光度Ａ１を算出する。
【0111】
（第２計測工程Ｓ３０）
第２計測工程Ｓ３０は、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後で受光部５が受光した光の強度を計測する工程である。
例えば図２に示した実施形態であれば、第２計測工程Ｓ３０では、制御装置１４は、照射用導光ミラー３１が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ４１を制御する。また、制御装置１４は、受光用導光ミラー３２が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ４２を制御する。
第２計測工程Ｓ３０は、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後で受光部５が受光した光の強度を計測する工程である。
例えば図２に示した実施形態であれば、第２計測工程Ｓ３０では、制御装置１４は、照射用導光ミラー３１が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ４１を制御する。また、制御装置１４は、受光用導光ミラー３２が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ４２を制御する。
【0112】
例えば図３に示した実施形態であれば、第２計測工程Ｓ３０では、制御装置１４は、反射部１３０Ａが例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された位置とは異なる位置となるように位置変更用アクチュエータ４３を制御する。また、制御装置１４は、照射用導光ミラー３１が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ４１を制御する。さらに、制御装置１４は、とともに、受光用導光ミラー３２が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された角度とは異なる角度となるように角度変更用アクチュエータ４２を制御する。
【0113】
例えば図４に示した実施形態であれば、第２計測工程Ｓ３０では、制御装置１４は、照射用導光ミラー３１が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された位置とは異なる位置となるように位置変更用アクチュエータ４４を制御する。また、制御装置１４は、受光用導光ミラー３２が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された位置とは異なる位置となるように位置変更用アクチュエータ４５を制御する。
【0114】
例えば図５に示した実施形態であれば、第１計測工程Ｓ１０では、制御装置１４は、照射用導光ミラー３１が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された角度及び位置とは異なる角度及び位置となるように角度変更用アクチュエータ４１及び位置変更用アクチュエータ４４を制御する。また、制御装置１４は、受光用導光ミラー３２が例えば予め設定されていて第１計測工程Ｓ１０において設定された角度及び位置とは異なる角度及び位置となるように角度変更用アクチュエータ４２及び位置変更用アクチュエータ４５を制御する。
【0115】
そして、制御装置１４は、分光器１２で分光されて、検出器１３（計測部１７）で検出された光の強度Ｉを取得する。ここで取得される光の強度Ｉは、光路長ｌの変更後の光の強度Ｉである。
すなわち、第２計測工程Ｓ３０では、光路長ｌが変更後の光路長（第２光路長）であるときに分析対象の液体を通過した光の強度を計測する。
すなわち、第２計測工程Ｓ３０では、光路長ｌが変更後の光路長（第２光路長）であるときに分析対象の液体を通過した光の強度を計測する。
【0116】
（第２吸光度算出工程Ｓ４０）
第１吸光度算出工程Ｓ２０は、第２計測工程Ｓ３０で計測した上記光の強度Ｉと、照射部から照射される光の強度Ｉ０とに基づいて、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の第２吸光度Ａ２を算出する工程である。
第２吸光度算出工程Ｓ４０では、制御装置１４の吸光度算出部１４１は、第２計測工程Ｓ３０で計測した上記光の強度Ｉと、モル吸光係数ｅと、光路長ｌと、入射光の強度Ｉ０とに基づいて、上述した式（ｆ１）から第２吸光度Ａ２を算出する。
なお、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の光路長ｌは、予め不図示の記憶部で記憶されているものとする。
すなわち、第２吸光度算出工程Ｓ４０では、第２計測工程Ｓ３０で計測した強度Ｉに基づいて、光路長ｌが変更後の光路長（第２光路長）であるときの第２吸光度Ａ２を算出する。
第１吸光度算出工程Ｓ２０は、第２計測工程Ｓ３０で計測した上記光の強度Ｉと、照射部から照射される光の強度Ｉ０とに基づいて、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の第２吸光度Ａ２を算出する工程である。
第２吸光度算出工程Ｓ４０では、制御装置１４の吸光度算出部１４１は、第２計測工程Ｓ３０で計測した上記光の強度Ｉと、モル吸光係数ｅと、光路長ｌと、入射光の強度Ｉ０とに基づいて、上述した式（ｆ１）から第２吸光度Ａ２を算出する。
なお、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更した後の光路長ｌは、予め不図示の記憶部で記憶されているものとする。
すなわち、第２吸光度算出工程Ｓ４０では、第２計測工程Ｓ３０で計測した強度Ｉに基づいて、光路長ｌが変更後の光路長（第２光路長）であるときの第２吸光度Ａ２を算出する。
【0117】
（濃度算出工程Ｓ５０）
濃度算出工程Ｓ５０は、第１吸光度算出工程Ｓ２０で算出した第１吸光度Ａ１と第２吸光度算出工程Ｓ４０で算出した第２吸光度Ａ２とに基づいて、液体流通部１１０を流通する液体における分析対象の成分の濃度を算出する工程である。
濃度算出工程Ｓ５０では、制御装置１４の濃度算出部１４３は、第１吸光度算出工程Ｓ２０で算出した第１吸光度Ａ１と、第２吸光度算出工程Ｓ４０で算出した第２吸光度Ａ２と、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とでの光路長ｌの変化倍数ａとに基づいて、上述した式（ｆ４）から成分濃度ｃを求める。
濃度算出工程Ｓ５０は、第１吸光度算出工程Ｓ２０で算出した第１吸光度Ａ１と第２吸光度算出工程Ｓ４０で算出した第２吸光度Ａ２とに基づいて、液体流通部１１０を流通する液体における分析対象の成分の濃度を算出する工程である。
濃度算出工程Ｓ５０では、制御装置１４の濃度算出部１４３は、第１吸光度算出工程Ｓ２０で算出した第１吸光度Ａ１と、第２吸光度算出工程Ｓ４０で算出した第２吸光度Ａ２と、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とでの光路長ｌの変化倍数ａとに基づいて、上述した式（ｆ４）から成分濃度ｃを求める。
【0118】
（汚れ度算出工程Ｓ６０）
汚れ度算出工程Ｓ６０は、第１吸光度算出工程Ｓ２０で算出した第１吸光度Ａ１と第２吸光度算出工程Ｓ４０で算出した第２吸光度Ａ２とに基づいて、液体流通部１１０における光の通過経路における汚れ度合いを算出する工程である。
汚れ度算出工程Ｓ６０では、制御装置１４の汚れ度算出部１４５は、第１吸光度算出工程Ｓ２０で算出した第１吸光度Ａ１と、第２吸光度算出工程Ｓ４０で算出した第２吸光度Ａ２と、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とでの光路長ｌの変化倍数ａとに基づいて、上述した式（ｆ５）から窓板１１５及び反射部１３０の汚れによる吸光度の増分βを求める。
なお、汚れ度算出工程Ｓ６０おける窓板１１５及び反射部１３０の汚れによる吸光度の増分βの算出は、常時実施する必要はなく、例えば数日等の期間をあけて定期的に算出するようにしてもよい。
汚れ度算出工程Ｓ６０は、第１吸光度算出工程Ｓ２０で算出した第１吸光度Ａ１と第２吸光度算出工程Ｓ４０で算出した第２吸光度Ａ２とに基づいて、液体流通部１１０における光の通過経路における汚れ度合いを算出する工程である。
汚れ度算出工程Ｓ６０では、制御装置１４の汚れ度算出部１４５は、第１吸光度算出工程Ｓ２０で算出した第１吸光度Ａ１と、第２吸光度算出工程Ｓ４０で算出した第２吸光度Ａ２と、変更部４０によって導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更する前と後とでの光路長ｌの変化倍数ａとに基づいて、上述した式（ｆ５）から窓板１１５及び反射部１３０の汚れによる吸光度の増分βを求める。
なお、汚れ度算出工程Ｓ６０おける窓板１１５及び反射部１３０の汚れによる吸光度の増分βの算出は、常時実施する必要はなく、例えば数日等の期間をあけて定期的に算出するようにしてもよい。
【0119】
幾つかの実施形態に係る分光分析方法によれば、導光ミラー３０の位置又は角度の少なくとも何れか一方を変更することで液体流通部１１０を流通する液体を通過する光の光路長ｌを変更して吸光度を求めることができるので、照射部３から照射される光の透過部分や反射部分等に汚れが付着した場合であっても、上述のようにして成分濃度ｃを求めることができる。また、幾つかの実施形態に係る分光分析方法によれば、照射部３から照射される光の透過部分や反射部分等に汚れが付着した場合には、上述のようにして汚れによる吸光度の増分βを求めることができる。したがって、幾つかの実施形態に係る分光分析方法によれば、液体流通部１１０のメンテナンスを頻繁に行うことが難しい場合であっても、正しい成分濃度ｃを測定できる。
【0120】
（測定プローブ１００の構成の変形例について）
以下、測定プローブ１００の構成の変形例について説明する。図７及び図８は、測定プローブ１００の構成の変形例の一例について説明するための図である。なお、図２に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図７及び図８に示す変形例では、液体流通部１１０内に配置された平面鏡である第１反射部１５１と、隔壁１０７よりも図示上方の空間１０９に配置された第２反射部１５０とが設けられている。図７及び図８に示す変形例では、第１反射部１５１は、例えば図２に示した実施形態に係る反射部１３０Ａと同じ位置に配置されている。なお、図７及び図８に示す変形例では、第２反射部１５０は、空間１０９内で窓板１１５上に配置されていてもよい。
以下、測定プローブ１００の構成の変形例について説明する。図７及び図８は、測定プローブ１００の構成の変形例の一例について説明するための図である。なお、図２に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図７及び図８に示す変形例では、液体流通部１１０内に配置された平面鏡である第１反射部１５１と、隔壁１０７よりも図示上方の空間１０９に配置された第２反射部１５０とが設けられている。図７及び図８に示す変形例では、第１反射部１５１は、例えば図２に示した実施形態に係る反射部１３０Ａと同じ位置に配置されている。なお、図７及び図８に示す変形例では、第２反射部１５０は、空間１０９内で窓板１１５上に配置されていてもよい。
【0121】
図７及び図８に示す変形例では、図７に示すように、照射用光ファイバケーブル２０ａから射出された光は、第１反射部１５１で１回反射された後、受光用光ファイバケーブル２０ｂに入射する。これに対し、角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１を駆動することで光路を変更すると、図８に示すように、照射用光ファイバケーブル２０ａから射出された光は、第１反射部１５１で最初に反射された後、第２反射部１５０で再び第１反射部１５１に向けて反射される。そして、照射用光ファイバケーブル２０ａから射出された光は、第１反射部１５１で２回目に反射された後、受光用導光ミラー３２で反射されて受光用光ファイバケーブル２０ｂに入射する。
図７及び図８に示す変形例では、図７に示した光路（第１光路とも呼ぶ）３３１と、図８に示した光路（第２光路とも呼ぶ）３３２とで、上述した幾つかの実施形態と比べて、液体流通部１１０における光路長を大きく変更できる。
図７及び図８に示す変形例では、図７に示した光路（第１光路とも呼ぶ）３３１と、図８に示した光路（第２光路とも呼ぶ）３３２とで、上述した幾つかの実施形態と比べて、液体流通部１１０における光路長を大きく変更できる。
【0122】
図９及び図１０は、測定プローブ１００の構成の変形例の他の一例について説明するための図である。なお、図２又は図７に示した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図９及び図１０に示す変形例では、図７及び図８に示した変形例に係る第１反射部１５１に代えて第３反射部１５３を有する。第３反射部は、平面鏡であって窓板１１５の接液面１１５ａに対して略平行な第１反射面１５３ａと、第１反射面１５３ａの図示右端と図示他端とに形成されて、第１反射面１５３ａに対して傾斜した一対の第２反射面１５３ｂとを有する。
図９及び図１０に示す変形例では、図７及び図８に示した変形例に係る第１反射部１５１に代えて第３反射部１５３を有する。第３反射部は、平面鏡であって窓板１１５の接液面１１５ａに対して略平行な第１反射面１５３ａと、第１反射面１５３ａの図示右端と図示他端とに形成されて、第１反射面１５３ａに対して傾斜した一対の第２反射面１５３ｂとを有する。
【0123】
図９に示すように、一対の第２反射面１５３ｂの一方の第２反射面１５３ｂは、照射用光ファイバケーブル２０ａから射出されて照射用導光ミラー３１で反射された光を一対の第２反射面１５３ｂの他方の第２反射面１５３ｂに向けて反射可能に構成されている。他方の第２反射面１５３ｂは、一方の第２反射面１５３ｂからの光を受光用導光ミラー３２へ向けて反射可能に構成されている。
【0124】
図９及び図１０に示す変形例では、図９に示すように、照射用光ファイバケーブル２０ａから射出された光は、一対の第２反射面１５３ｂの一方の第２反射面１５３ｂで反射された後、他方の第２反射面１５３ｂで反射されて、受光用光ファイバケーブル２０ｂに入射する。
これに対し、角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１を駆動することで光路を変更すると、図１０に示すように、照射用光ファイバケーブル２０ａから射出された光は、第１反射面１５３ａで最初に反射された後、第２反射部１５０で再び第１反射面１５３ａに向けて反射される。そして、照射用光ファイバケーブル２０ａから射出された光は、第１反射面１５３ａで２回目に反射された後、受光用導光ミラー３２で反射されて受光用光ファイバケーブル２０ｂに入射する。
図９及び図１０に示す変形例では、図９に示した光路（第１光路とも呼ぶ）３３３と、図１０に示した光路（第２光路とも呼ぶ）３３４とで、上述した幾つかの実施形態と比べて、液体流通部１１０における光路長を大きく変更できる。
これに対し、角度変更用アクチュエータ４１によって、照射用導光ミラー３１を駆動することで光路を変更すると、図１０に示すように、照射用光ファイバケーブル２０ａから射出された光は、第１反射面１５３ａで最初に反射された後、第２反射部１５０で再び第１反射面１５３ａに向けて反射される。そして、照射用光ファイバケーブル２０ａから射出された光は、第１反射面１５３ａで２回目に反射された後、受光用導光ミラー３２で反射されて受光用光ファイバケーブル２０ｂに入射する。
図９及び図１０に示す変形例では、図９に示した光路（第１光路とも呼ぶ）３３３と、図１０に示した光路（第２光路とも呼ぶ）３３４とで、上述した幾つかの実施形態と比べて、液体流通部１１０における光路長を大きく変更できる。
【0125】
（光路長を変更するための構成についての変形例について）
図１１及び図１２は、光路長を変更するための構成についての変形例の一例について説明するための図である。図１１に示すように、例えば、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａに遮光フィルタ装置１６０を配置する。この遮光フィルタ装置１６０は、例えば図１２に示すように、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａから出射される光の透過を許可する透過部１６１と、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａから出射される光を遮る遮光部１６２とを有している。遮光フィルタ装置１６０は、例えば制御装置１４からの制御信号によって透過部１６１と遮光部１６２との位置を変更可能に構成されている。なお、図１２は、図１１において、照射用導光ミラー３３から照射用光ファイバケーブル２０ａの方を見たときの模式的な図である。
図１１及び図１２は、光路長を変更するための構成についての変形例の一例について説明するための図である。図１１に示すように、例えば、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａに遮光フィルタ装置１６０を配置する。この遮光フィルタ装置１６０は、例えば図１２に示すように、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａから出射される光の透過を許可する透過部１６１と、照射用光ファイバケーブル２０ａの端面２１ａから出射される光を遮る遮光部１６２とを有している。遮光フィルタ装置１６０は、例えば制御装置１４からの制御信号によって透過部１６１と遮光部１６２との位置を変更可能に構成されている。なお、図１２は、図１１において、照射用導光ミラー３３から照射用光ファイバケーブル２０ａの方を見たときの模式的な図である。
【0126】
図１１に示す変形例では、照射用導光ミラー３３は、角度の異なる２つの反射面（第１反射面３３ａ及び第２反射面３３ｂ）を有する。
図１１に示す変形例では、遮光フィルタ装置１６０によって、例えば図１２の上側の図に示すように図示下側に遮光部１６２が配置されて図示上側に透過部１６１が形成された場合、照射用光ファイバケーブル２０ａからの光は、図示上側に形成された透過部１６１を通過して第１反射面３３ａで反射される。この場合の光路を第１光路３３５とする。
図１１に示す変形例では、遮光フィルタ装置１６０によって、例えば図１２における下側の図に示すように図示上側に遮光部１６２が配置されて図示下側に透過部１６１が形成された場合、照射用光ファイバケーブル２０ａからの光は、図示下側に形成された透過部１６１を通過して第２反射面３３ｂで反射される。この場合の光路を第２光路３３６とする。
図１１及び図１２に示す変形例では、遮光フィルタ装置１６０における遮光部１６２の配置位置を変更することで、第１光路３３５と第２光路３３６とを切り替えることができる。
図１１に示す変形例では、遮光フィルタ装置１６０によって、例えば図１２の上側の図に示すように図示下側に遮光部１６２が配置されて図示上側に透過部１６１が形成された場合、照射用光ファイバケーブル２０ａからの光は、図示上側に形成された透過部１６１を通過して第１反射面３３ａで反射される。この場合の光路を第１光路３３５とする。
図１１に示す変形例では、遮光フィルタ装置１６０によって、例えば図１２における下側の図に示すように図示上側に遮光部１６２が配置されて図示下側に透過部１６１が形成された場合、照射用光ファイバケーブル２０ａからの光は、図示下側に形成された透過部１６１を通過して第２反射面３３ｂで反射される。この場合の光路を第２光路３３６とする。
図１１及び図１２に示す変形例では、遮光フィルタ装置１６０における遮光部１６２の配置位置を変更することで、第１光路３３５と第２光路３３６とを切り替えることができる。
【0127】
なお、上述した照射用光ファイバケーブル２０ａと上述した照射用導光ミラー３１との組を２組設け、一方の組から出射される光による光路と、他方の組から出射される光による光路とを異なるように構成することで、光路を切り替えるようにしてもよい。
【0128】
（分光分析方法の他の実施形態について）
例えば、図７及び図８に示すように、分光分析装置１において液体流通部１１０に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合に、成分濃度ｃ及び汚れによる吸光度の増分βを算出するための方法について説明する。
例えば図７及び図８に示す変形例では、第１光路３３１と第２光路３３２とで、液体流通部１１０への光の入射と液体流通部１１０からの光の出射との繰り返し回数が異なるため、上述した式（ｆ２）における汚れによる吸光度の増分の項と上述した式（ｆ３）における汚れによる吸光度の増分の項とでは、値が異なる。
例えば、図７及び図８に示すように、分光分析装置１において液体流通部１１０に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合に、成分濃度ｃ及び汚れによる吸光度の増分βを算出するための方法について説明する。
例えば図７及び図８に示す変形例では、第１光路３３１と第２光路３３２とで、液体流通部１１０への光の入射と液体流通部１１０からの光の出射との繰り返し回数が異なるため、上述した式（ｆ２）における汚れによる吸光度の増分の項と上述した式（ｆ３）における汚れによる吸光度の増分の項とでは、値が異なる。
【0129】
そこで、例えば上記繰り返し回数をｎとし、この繰り返し回数ｎを式（ｆ２）及び式（ｆ３）における吸光度の増分の項にパラメータとして加えることで、繰り返し回数ｎの相違による吸光度の増分の違いを算出式に反映できる。
【0130】
例えば図７及び図８に示す変形例では、第１光路３３１における繰り返し回数ｎは１回であり、第２光路３３２における繰り返し回数ｎは２回であるが、一般化のために、以下の説明では、第１光路３３１における繰り返し回数ｎをｎ１とし、第２光路３３２における繰り返し回数ｎをｎ２とする。
これにより、上記式（ｆ２）を次式（ｆ６）で置き換えることができ、上記式（ｆ３）を次式（ｆ７）で置き換えることができる。
なお、次式（ｆ６）及び次式（ｆ７）において、β’は、繰り返し回数ｎの１回当たりの汚れによる吸光度の増分である。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋ｎ１×β’ ・・・（ｆ６）
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋ｎ２×β’ ・・・（ｆ７）
これにより、上記式（ｆ２）を次式（ｆ６）で置き換えることができ、上記式（ｆ３）を次式（ｆ７）で置き換えることができる。
なお、次式（ｆ６）及び次式（ｆ７）において、β’は、繰り返し回数ｎの１回当たりの汚れによる吸光度の増分である。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋ｎ１×β’ ・・・（ｆ６）
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋ｎ２×β’ ・・・（ｆ７）
【0131】
ここで、上述したように光路長ｌの変化倍数ａ、及び、光路長ｌが予め設定された値であり、モル吸光係数ｅは物性値のため既知である。そして、分光分析装置１の装置構成から繰り返し回数ｎ１、ｎ２も把握できることから、未知数は、成分濃度ｃと汚れによる吸光度の増分βの２つである。未知数２つに対して、光路長ｌを変更して得られる方程式が２つであるので、式（ｆ６）及び式（ｆ７）に基づいて、次式（ｆ８）によって成分濃度ｃを求めることができ、次式（ｆ９）によって繰り返し回数ｎの１回当たりの汚れによる吸光度の増分β’を求めることができる。
ｃ＝｛（ｎ２／ｎ１）×Ａ１－Ａ２｝／［｛（ｎ２／ｎ１）－ａ｝×ｅ×ｌ］
・・・（ｆ８）
β＝（Ａ２－ａ×Ａ１）／（ｎ２－ｎ１×ａ） ・・・（ｆ９）
ｃ＝｛（ｎ２／ｎ１）×Ａ１－Ａ２｝／［｛（ｎ２／ｎ１）－ａ｝×ｅ×ｌ］
・・・（ｆ８）
β＝（Ａ２－ａ×Ａ１）／（ｎ２－ｎ１×ａ） ・・・（ｆ９）
【0132】
すなわち、本実施形態では、図６における濃度算出工程Ｓ５０において、制御装置１４の濃度算出部１４３は、分析対象の液体が満たされていて光を通過させる液体流通部１１０への光の入射と液体流通部１１０からの光の出射との繰り返し回数ｎをパラメータとして含む算出式に基づいて、成分濃度ｃを求める。
これにより、光路長が第１光路長であるときと、第１光路長とは異なる第２光路長となるときで、液体流通部１１０に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合であっても成分濃度ｃ、及び、上述した汚れによる吸光度の増分β’を求めることができる。
これにより、光路長が第１光路長であるときと、第１光路長とは異なる第２光路長となるときで、液体流通部１１０に対して光が入射及び反射する回数が異なる場合であっても成分濃度ｃ、及び、上述した汚れによる吸光度の増分β’を求めることができる。
【0133】
（分光分析方法のさらに他の実施形態について）
例えば上述したように、第１光路３３１と第２光路３３２とでは光路が異なる。説明の便宜上、以下の説明では、例えば第１光路３３１における光路長ｌと第１光路長と呼び、第２光路３３２における光路長ｌと第２光路長と呼ぶ。
例えば上述したように、第１光路３３１と第２光路３３２とでは光路が異なる。説明の便宜上、以下の説明では、例えば第１光路３３１における光路長ｌと第１光路長と呼び、第２光路３３２における光路長ｌと第２光路長と呼ぶ。
【0134】
第１光路３３１と第２光路３３２とのように、光路が異なる場合、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なって、上述した繰り返し回数ｎの１回当たりの汚れによる吸光度の増分β’も光路毎に異なることも考えられる。
そこで、例えば第１光路３３１と第２光路３３２とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数を予め求めておき、この係数を用いることで第１光路３３１と第２光路３３２とにおける汚れによる吸光度の差を算出式に反映できる。
そこで、例えば第１光路３３１と第２光路３３２とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数を予め求めておき、この係数を用いることで第１光路３３１と第２光路３３２とにおける汚れによる吸光度の差を算出式に反映できる。
【0135】
具体的には、上記式（ｆ３）における吸光度の増分の項に第１光路３３１と第２光路３３２とにおける汚れによる吸光度の差を表す係数γを乗じる。したがって、上記式（ｆ２）を次式（ｆ１０）で置き換えることができ、上記式（ｆ３）を次式（ｆ１１）で置き換えることができる。
なお、次式（ｆ１０）及び次式（ｆ１１）において、β’’は、第１光路３３１における汚れによる吸光度の増分である。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋β’’ ・・・（ｆ１０）
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋γ×β’’ ・・・（ｆ１１）
なお、次式（ｆ１０）及び次式（ｆ１１）において、β’’は、第１光路３３１における汚れによる吸光度の増分である。
Ａ’＝ｅ×ｃ×ｌ＋β’’ ・・・（ｆ１０）
Ａ’’＝ａ×ｅ×ｃ×ｌ＋γ×β’’ ・・・（ｆ１１）
【0136】
ここで、上述したように光路長ｌの変化倍数ａ、及び、光路長ｌが予め設定された値であり、モル吸光係数ｅは物性値のため既知である。そして、係数γも予め求められていることから、未知数は、成分濃度ｃと汚れによる吸光度の増分βの２つである。未知数２つに対して、光路長ｌを変更して得られる方程式が２つであるので、式（ｆ１０）及び式（ｆ１１）に基づいて、次式（ｆ１２）によって成分濃度ｃを求めることができ、次式（ｆ１３）によって第１光路３３１における汚れによる吸光度の増分β’’を求めることができる。なお、第１光路３３１における汚れによる吸光度の増分β’’に係数γを乗ずることで、第２光路３３２における汚れによる吸光度の増分を求めることができる。
ｃ＝（Ａ１－Ａ２）／｛（１－ａ）×ｅ×ｌ｝ ・・・（ｆ１２）
β’’＝（Ａ２－ａ×Ａ１）／｛γ×（１－ａ）｝ ・・・（ｆ１３）
ｃ＝（Ａ１－Ａ２）／｛（１－ａ）×ｅ×ｌ｝ ・・・（ｆ１２）
β’’＝（Ａ２－ａ×Ａ１）／｛γ×（１－ａ）｝ ・・・（ｆ１３）
【0137】
すなわち、本実施形態では、図６における濃度算出工程Ｓ５０において、制御装置１４の濃度算出部１４３は、光路長ｌが第１光路長であるときに液体に接触する光学部材（例えば窓板１１５や、反射部１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ、第１反射部１５１、第３反射部１５３等）の汚れによる吸光度と、光路長ｌが第２光路長であるときに該光学部材の汚れによる吸光度との比を考慮した算出式に基づいて、成分濃度ｃを求める。
これにより、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なる場合であっても成分濃度ｃ、第１光路３３１における汚れによる吸光度の増分β’’及び、第２光路３３２における汚れによる吸光度の増分γ×β’’を求めることができる。
これにより、光路毎に汚れが付着した部分の光透過長さや光散乱挙動が異なる場合であっても成分濃度ｃ、第１光路３３１における汚れによる吸光度の増分β’’及び、第２光路３３２における汚れによる吸光度の増分γ×β’’を求めることができる。
【0138】
（係数γの求め方について）
以下、上述した係数γの求め方の一例を説明する。
例えば、上述した液体流通部１１０を分析対象の液体の実液または模擬液に所定時間浸漬し、液体流通部１１０の光学部材（例えば窓板１１５や、反射部１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ、第１反射部１５１、第３反射部１５３等）に模擬的に汚れを付着させる。
このようにして汚れを付着させた液体流通部１１０を用いて異なる光路（例えば上述した第１光路３３１及び第２光路３３２）における汚れによる吸光度を求め、その比からγを求める。その際、液体流通部１１０には、例えば純水等の液体を満たしておくことで、測定された吸光度が汚れによる吸光度と一致するようにしておくとよい。
なお、模擬的に汚れを付着させる際に、液体流通部１１０における液体の流れや、濃度、温度、浸漬時間等の浸漬条件は実機使用条件に近いことが望ましい。また、同じ条件で複数のデータを取得したり、液体流通部１１０における液体の流れや、濃度、温度、浸漬時間等の浸漬条件をパラメータとして複数のデータを取得し、平均値を取ることでばらつきも考慮した値とすることが望ましい。
以下、上述した係数γの求め方の一例を説明する。
例えば、上述した液体流通部１１０を分析対象の液体の実液または模擬液に所定時間浸漬し、液体流通部１１０の光学部材（例えば窓板１１５や、反射部１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ、第１反射部１５１、第３反射部１５３等）に模擬的に汚れを付着させる。
このようにして汚れを付着させた液体流通部１１０を用いて異なる光路（例えば上述した第１光路３３１及び第２光路３３２）における汚れによる吸光度を求め、その比からγを求める。その際、液体流通部１１０には、例えば純水等の液体を満たしておくことで、測定された吸光度が汚れによる吸光度と一致するようにしておくとよい。
なお、模擬的に汚れを付着させる際に、液体流通部１１０における液体の流れや、濃度、温度、浸漬時間等の浸漬条件は実機使用条件に近いことが望ましい。また、同じ条件で複数のデータを取得したり、液体流通部１１０における液体の流れや、濃度、温度、浸漬時間等の浸漬条件をパラメータとして複数のデータを取得し、平均値を取ることでばらつきも考慮した値とすることが望ましい。
【0139】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【0140】
１ 分光分析装置
３ 照射部
５ 受光部
１０ 分析装置本体
１１ 光源
１２ 分光器
１３ 検出器
１４ 制御装置
１７ 計測部
２０ 光ファイバケーブル
３０ 導光ミラー
３１ 照射用導光ミラー
３２ 受光用導光ミラー
４０ 変更部
４１、４２ 角度変更用アクチュエータ
１００ 測定プローブ
１１０
１１５ 窓板
１１７ シール部材
１３０ 反射部
１４１ 吸光度算出部
１４３ 濃度算出部
３ 照射部
５ 受光部
１０ 分析装置本体
１１ 光源
１２ 分光器
１３ 検出器
１４ 制御装置
１７ 計測部
２０ 光ファイバケーブル
３０ 導光ミラー
３１ 照射用導光ミラー
３２ 受光用導光ミラー
４０ 変更部
４１、４２ 角度変更用アクチュエータ
１００ 測定プローブ
１１０
１１５ 窓板
１１７ シール部材
１３０ 反射部
１４１ 吸光度算出部
１４３ 濃度算出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】