赤外線による成分・含有量測定とは？測定原理と検量線の考え方を解説

物質ごとの赤外線吸収特性を利用する

物質は、赤外線のすべての波長を同じように吸収するわけではありません。 物質の種類や構造によって、吸収しやすい波長や吸収の程度が異なります。

特定の成分に関係する情報を捉える

測定対象に含まれる成分の中から、 赤外線との相互作用に特徴が現れるものを対象として、 その光学的な変化を測定します。

成分の量を求めるには基準との関係が必要

センサが検出する光学的な情報と、 実際の成分量は同じものではありません。 基準となる分析値との関係を確認することで、 光学的な測定値から成分量を求めます。

物質によって吸収しやすい波長が異なる

赤外線にはさまざまな波長があります。 物質によって吸収のされ方が異なるため、 特徴的な変化が現れる波長を測定に利用できます。

測りたい成分に対応する波長を利用する

対象とする成分が変われば、 利用する波長や測定方法も変わります。 そのため、赤外線を利用する場合でも、 「どの成分を測るのか」を最初に明確にする必要があります。

他の成分の影響も考える

実際の材料には複数の成分が含まれていることがあります。 測定したい成分以外も赤外線を吸収する場合があるため、 測定対象全体の光学的な特徴を考える必要があります。

成分は「何が含まれているか」を表す

例えば材料の中に特定の物質が含まれている場合、 その物質が対象となる成分になります。

濃度・含有量は「どの程度含まれているか」を表す

対象となる成分がどの程度含まれているかは、 濃度、含有率、含有量など、 対象や評価方法に応じた形で表します。

赤外線計測では成分量との関係を利用する

赤外線計測では、 成分の存在によって生じる光学的な変化と、 実際の成分量との関係を確認して測定値を求めます。

光学信号そのものは成分濃度ではない

センサが検出するのは、 波長ごとの光の強さや吸収などの光学的な情報です。 その値がそのまま成分の濃度や含有量を表すわけではありません。

基準となる分析値を用意する

対象物について、基準となる分析方法などによって 実際の成分量を確認します。

光学信号と分析値を対応させる

成分量の異なる試料について、 赤外線による光学的な測定値と基準となる分析値を対応させます。

検量線から成分量を求める

光学的な測定値と基準となる成分量との関係を 数式やグラフなどで表したものを検量線として利用します。 実際の測定では、この関係から成分量を求めます。

水も赤外線で捉えられる成分の一つ

水には特定の波長の赤外線を吸収する性質があるため、 その特徴を利用して水分を測定できます。

対象によって利用する波長が変わる

水分を測る場合と、別の成分を測る場合では、 対象となる吸収特性が異なります。 そのため、測定対象に応じて利用する波長や測定条件を検討します。

基本的な考え方には共通点がある

どちらも、赤外線によって得られる光学的な情報と、 実際に知りたい量との関係を利用して測定値を求めます。

• 赤外線水分計とは？

特に複数の成分を含む材料では、 一つの成分だけを取り出して測定するとは限りません。 対象全体の光学的な特性を考慮して、 実際の分析値との関係を確認することが重要です。

抜き取り分析だけでは変化を捉えにくい場合がある

サンプルを採取して分析する方法では、 採取した時点の成分状態を確認できます。 一方、サンプルとサンプルの間に起きた変化を把握することは難しい場合があります。

連続測定によって工程中の変化を把握する

工程上で連続的に測定できれば、 成分量の時間的な変化やばらつきを把握できます。

品質・工程管理へ利用する

測定結果を記録・監視することで、 工程状態の確認や品質管理に利用できる場合があります。

オンライン・連続測定を導入する際には、 測定位置、基準値、対象物の均一性なども含めて検討する必要があります。

何の成分を測りたいのか

測定対象となる成分を明確にし、 その成分をどのような単位・指標で管理するのかを確認します。

どの程度の濃度・含有量を測るのか

想定する濃度や含有量の範囲を確認し、 その範囲で測定できる関係を構築する必要があります。

基準となる分析方法は何か

光学的な測定値と成分量との関係を確認するために、 基準となる分析値をどの方法で求めるのかを確認します。

共存する成分は何か

他の成分による赤外線吸収などが測定へ影響する場合があるため、 対象となる材料全体の組成を確認します。

材料・品種・配合は変化するか

材料や配合が変化すると、 光学的な特性や成分量との関係が変わる場合があります。 製品切り替えの有無を確認します。

測定位置と対象物の状態は適切か

対象物の一部を測定する場合、 その場所が製品全体を代表しているのかを確認します。 移動、ばらつき、表面状態なども考慮します。

測定値を何に利用するのか

品質確認、記録、監視、工程条件の確認など、 測定結果の利用目的を明確にします。