測色器の原理と応用

By Liam Critchley, M.Sc.May 24 2017

測色は溶液中の着色化合物の濃度決定の分野である。 測色計は、フィルター光度計としても知られ、特定の波長の光の吸光度を測定することによって溶液の濃度を定量化するツールとして機能する分析機械です。

測色計は、血液、水、土壌や食品の栄養素の分析、溶液の濃度の決定、反応速度の決定、細菌培養の成長の決定、実験室の品質管理など（これだけに限らない）化学および生物分野にわたる幅広いアプリケーションに使用されています。

測色器の原理

測色器は色を検出し、溶液の濃度を決定するために使用されます。つまり、波長が試料を通過するとき、光の一部は吸収され一部は通過します。

どの波長が通過したかを知ることで、検出器はどの色の波長が吸収されたかも知ることができます。 検査する溶液が無色である場合、溶液と反応して着色する試薬を導入するのが一般的な方法である。 その結果を既知の標準と比較する。

測色計は、ベール・ランバートの法則を用いて、波長の吸光度を検出する。 Beer-Lambertの法則は一般に次のように書かれます：

A= Ɛcl

ここで、Aは吸光度、Ɛ（イプシロン）はモル吸光度、cは溶液濃度、lは光が通過する長さ（平均自由行程ともいう）です。 これとは別に、溶液が連続的に変化する場合、つまり反応である場合は、一般に時間に対する透過率の％が使われます。

濃度を測定する場合、吸収される光の量は溶液中の溶質（測定対象であるため分析対象としても知られています）の量に依存します。

測色計そのもの

測色計は多くの部品で構成されています。 既知の標準溶液を使用することはもちろん、既知の濃度と未知の濃度があり、測色計には多くの重要な部品があります。

原理は光に基づいているので、光源が必要で、通常はフィラメントランプの形をとっています。 その他の構成要素としては、光を通すための調整可能なアパーチャ、特定の波長の光をフィルタリングするカラーフィルタ、溶液を入れるキュベット（一般的には石英製）、透過光を測定する光検出器、値を読み取り可能な出力に定量化するメーターなどがある。 ほとんどの実験では、一般的な波長範囲は400～700nmであるが、一部の分析物が紫外線領域（400nm未満）に吸収される場合、一般的に測色計の改造が必要となる。

出力はアナログかデジタルで、使用する原理によって吸光度（0-∞対数出力）または透過率（0-100%）のいずれかを読み取ります。 吸光度測定の理想的な出力は0～2ですが、1以上では光の散乱により結果が信頼できなくなる可能性があるため、0～1の読み取りが望ましいとされています。

ほとんどの熱量計は校正を必要とします。校正とは、測定可能な内容物を溶媒に混ぜず、溶媒だけで行うもので、つまり標準溶液または「ブランク」溶液を使用します。 この校正により、溶媒の吸光度を測定することができます。多くの装置では、バックグラウンドノイズとしても知られています。

測色計にはさまざまな種類があり、大型の測色計は一般に広範囲のラボ分析に使用されますが、現在では携帯型の測色計もあり、原位置の水や土壌サンプルの測定など、現場での分析に使用されることもあります。

参考とした企業について詳しく知る

http://sciencing.com/use-colorimeter-5382170.html

Seton Hall University: http://pirate.shu.edu/~rawncarr/colorimetry/colorimetry.htm

AZoSensors: http://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=324

University of Michigan: http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/ProcessParameters/Colorimeters/Colorimeters.html

http://www.logitworld.com/files/pdf/manuals/m_colorimeter.pdf

Humboldt State University（フンボルト州立大学）。 https://sites.google.com/humboldt.edu/paselkr1/home

Sherwood Scientific: http://www.sherwood-scientific.com/chroma/chromaoperation.html

「比色計による吸光度の測定」-Mukesh J. Z. and Shinde A. A., International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, 2013,

HACH- https://www.hach.com/pockets

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