JPH0145573B2 - - Google Patents
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- JPH0145573B2 JPH0145573B2 JP18683380A JP18683380A JPH0145573B2 JP H0145573 B2 JPH0145573 B2 JP H0145573B2 JP 18683380 A JP18683380 A JP 18683380A JP 18683380 A JP18683380 A JP 18683380A JP H0145573 B2 JPH0145573 B2 JP H0145573B2
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- Japan
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- interference
- optical path
- refractive index
- light
- component
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は干渉屈折率計に関し、特に時間的に変
化するガス、液体の屈折率を電気的な方法で測定
するのに適した干渉屈折率計に関する。
化するガス、液体の屈折率を電気的な方法で測定
するのに適した干渉屈折率計に関する。
従来干渉測定を応用した屈折率計は各種知られ
ており、レーリー、ジヤマン、土井式、ヴエツツ
マン干渉計等が使用されている（例えば、光学技
術ハンドブツク朝倉書店P.248）。一般にこの種の
屈折率計では、光源からの光を２つの光束に分
け、一方を参照光束、他方を試料光束とし、光路
長を変えるため両光束中に入れた補償板を予じめ
調整して、試料を入れない場合の両光束による干
渉縞を一致させておく。次に試料光束中へ試料を
入れ、これによつて生ずる干渉縞の移動を補償板
で補償し、いわゆる零メソツドにより試料の屈折
率が求められている。ところでこうした従来法で
は、補償板を移動させるという機械的な駆動部分
が含まれていることから、応答速度が遅くなると
いう本質的な欠点があつた。このため、時間的に
変化する屈折率の測定には限度があり、特に高速
液体クロマトグラフイー等の検出に対しては応答
速度が遅くて利用できないというのが現状であ
る。
ており、レーリー、ジヤマン、土井式、ヴエツツ
マン干渉計等が使用されている（例えば、光学技
術ハンドブツク朝倉書店P.248）。一般にこの種の
屈折率計では、光源からの光を２つの光束に分
け、一方を参照光束、他方を試料光束とし、光路
長を変えるため両光束中に入れた補償板を予じめ
調整して、試料を入れない場合の両光束による干
渉縞を一致させておく。次に試料光束中へ試料を
入れ、これによつて生ずる干渉縞の移動を補償板
で補償し、いわゆる零メソツドにより試料の屈折
率が求められている。ところでこうした従来法で
は、補償板を移動させるという機械的な駆動部分
が含まれていることから、応答速度が遅くなると
いう本質的な欠点があつた。このため、時間的に
変化する屈折率の測定には限度があり、特に高速
液体クロマトグラフイー等の検出に対しては応答
速度が遅くて利用できないというのが現状であ
る。
本発明は、干渉光束の一方の光路長を一定の周
波数で変調することによつて屈折率の変化を測定
し、高速液体クロマトグラフイーの検出にも利用
できるような干渉屈折率計を得ることを目的とす
る。すなわち、特公昭58−23577号に記載されて
いる発明に用いられている偏光面の変調による旋
光角の求める方法が、干渉屈折率計の光路長の変
調即ち屈折率の変調による方法に適用可能である
という知見に基づいてなされたものである。本発
明による干渉屈折率計は、干渉光束の一方に屈折
率を変化させることにより周期的に光路長を変化
させ得る変調素子、即ちポツケルセル、ケルセ
ル、光弾性セル等の電気的変調素子をはじめ周期
的にその光路長を変化させ得る変調素子を設置
し、この変調素子によつて周波数ｆHzの適当な光
路長の変調を干渉光束の一方に与えると共に、光
束が互いに打ち消し合つて干渉光は暗くなる様に
しておき、試料を光路中に入れた場合干渉光束を
光電変換して得られる出力中の2fHz成分の信号を
一定に保ちつつ、ｆHz成分の信号を増巾、整形し
て指示・記録することにより試料の屈折率変化に
比例した、従つて光路長の変化にも比例した値を
求めて屈折率の測定を行なうことを特徴としてい
る。
波数で変調することによつて屈折率の変化を測定
し、高速液体クロマトグラフイーの検出にも利用
できるような干渉屈折率計を得ることを目的とす
る。すなわち、特公昭58−23577号に記載されて
いる発明に用いられている偏光面の変調による旋
光角の求める方法が、干渉屈折率計の光路長の変
調即ち屈折率の変調による方法に適用可能である
という知見に基づいてなされたものである。本発
明による干渉屈折率計は、干渉光束の一方に屈折
率を変化させることにより周期的に光路長を変化
させ得る変調素子、即ちポツケルセル、ケルセ
ル、光弾性セル等の電気的変調素子をはじめ周期
的にその光路長を変化させ得る変調素子を設置
し、この変調素子によつて周波数ｆHzの適当な光
路長の変調を干渉光束の一方に与えると共に、光
束が互いに打ち消し合つて干渉光は暗くなる様に
しておき、試料を光路中に入れた場合干渉光束を
光電変換して得られる出力中の2fHz成分の信号を
一定に保ちつつ、ｆHz成分の信号を増巾、整形し
て指示・記録することにより試料の屈折率変化に
比例した、従つて光路長の変化にも比例した値を
求めて屈折率の測定を行なうことを特徴としてい
る。
又本発明による干渉屈折率計は、2fHz成分の信
号を一定に保つて、そのときの屈折率変化に比例
して変化するｆHz成分の大きさを読む代りに零メ
ソツド法を用い、干渉光束を光電変換して得られ
る出力中のｆHz成分の信号を同期整流した後、変
調素子へ負帰還を行ない一方の干渉光束の光路長
を自動制御し、常にｆHz成分が０となるようにし
てその時の制御量を指示・記録することにより屈
折率の測定を行なうことを特徴とするものであ
る。
号を一定に保つて、そのときの屈折率変化に比例
して変化するｆHz成分の大きさを読む代りに零メ
ソツド法を用い、干渉光束を光電変換して得られ
る出力中のｆHz成分の信号を同期整流した後、変
調素子へ負帰還を行ない一方の干渉光束の光路長
を自動制御し、常にｆHz成分が０となるようにし
てその時の制御量を指示・記録することにより屈
折率の測定を行なうことを特徴とするものであ
る。
さらに本発明による干渉屈折率計は、検知器に
入射する干渉光の強度のうち試料の屈折率の変化
に比例する位相項θについてθ＜１が成立しない
とき、干渉光束を光電変換して得られる出力中の
ｆHzの基本波及び高調波信号のうち、試料の屈折
率変化に基く位相のズレを含む特定の周波数成分
を取り出し、試料の屈折率変化の影響を受けない
標準信号成分と比較し、両者の位相のズレを検出
し、それより試料の屈折率を求めることを特徴と
するものである。
入射する干渉光の強度のうち試料の屈折率の変化
に比例する位相項θについてθ＜１が成立しない
とき、干渉光束を光電変換して得られる出力中の
ｆHzの基本波及び高調波信号のうち、試料の屈折
率変化に基く位相のズレを含む特定の周波数成分
を取り出し、試料の屈折率変化の影響を受けない
標準信号成分と比較し、両者の位相のズレを検出
し、それより試料の屈折率を求めることを特徴と
するものである。
その具体的な方法は屈折率変化に基く位相のズ
レを含む特定の周波数成分及び屈折率変化の影響
を受けない標準信号成分として2f成分、4f成分を
用いる。
レを含む特定の周波数成分及び屈折率変化の影響
を受けない標準信号成分として2f成分、4f成分を
用いる。
以下本発明の実施例を図面に沿つてさらに詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は、ジヤマン干渉計に本発明を適用した
実施例の系統図を示す。ジヤマン以外に、レーリ
ー、土井式、ヴエツツマン等各種の干渉計に適用
する場合も同様である。単色光源１からの光は
１′の偏光子によつて直線偏光となり更に平行光
束になつて平行平面鏡２に入り、平行平面鏡２の
表面と裏面での反射により２つの光束、つまり参
照光束３と試料光束４に分かれる。両光束中に
は、それぞれ光速に対して平行平面を持つ補償セ
ル５と試料セル６が設置され、両セルを出た２つ
の干渉光束はもう１つの平行平面鏡７に入る。平
行平面鏡７の表面を裏面での反射によつて両光束
は一緒になり、集光レンズ８を通つて検知器９に
導びかれ、複光束干渉計が構成されている。参照
光束３中の補償セル５後方には補償板１０が配置
され、この補償板１０は試料を入れない標準状態
で且つ後述の光路長の変調が０の場合に干渉光束
相互の位相差が1/2波長となり、両光束が互いに
打ち消し合つて干渉光は暗くなる様に予じめ調整
されている。一方試料光束４中の試料セル６後方
には、例えばポツケルセル、ケルセル、光弾性セ
ル等の変調素子１１が配置される。この変調素子
１１は、試料光束４の光路長を一定の振動数（ｆ
Hz）で変調させるためのものであり、電圧、電
流、圧力等を介し電気的な方法で変調する方法が
望ましい。但し応答速度をあまり考慮しなくてよ
い場合には、機械的に位置を制御して光路長を変
化させ得る変調素子を用いることもできるのは勿
論である。尚１２は、変調素子１１にｆHzの変調
振動数を与えるための発振回路である。又１３は
検知器９の前方に位置したスリツトで、干渉縞の
明暗が数本見える場合に設置され、縞の本数を制
限する。これは光源の単色性及び視野によつて決
まるが、例えばレーザ光源を用いた場合がこれに
相当する。干渉縞の明暗の一部しか出ないとき
は、特にスリツトを設ける必要はない。
実施例の系統図を示す。ジヤマン以外に、レーリ
ー、土井式、ヴエツツマン等各種の干渉計に適用
する場合も同様である。単色光源１からの光は
１′の偏光子によつて直線偏光となり更に平行光
束になつて平行平面鏡２に入り、平行平面鏡２の
表面と裏面での反射により２つの光束、つまり参
照光束３と試料光束４に分かれる。両光束中に
は、それぞれ光速に対して平行平面を持つ補償セ
ル５と試料セル６が設置され、両セルを出た２つ
の干渉光束はもう１つの平行平面鏡７に入る。平
行平面鏡７の表面を裏面での反射によつて両光束
は一緒になり、集光レンズ８を通つて検知器９に
導びかれ、複光束干渉計が構成されている。参照
光束３中の補償セル５後方には補償板１０が配置
され、この補償板１０は試料を入れない標準状態
で且つ後述の光路長の変調が０の場合に干渉光束
相互の位相差が1/2波長となり、両光束が互いに
打ち消し合つて干渉光は暗くなる様に予じめ調整
されている。一方試料光束４中の試料セル６後方
には、例えばポツケルセル、ケルセル、光弾性セ
ル等の変調素子１１が配置される。この変調素子
１１は、試料光束４の光路長を一定の振動数（ｆ
Hz）で変調させるためのものであり、電圧、電
流、圧力等を介し電気的な方法で変調する方法が
望ましい。但し応答速度をあまり考慮しなくてよ
い場合には、機械的に位置を制御して光路長を変
化させ得る変調素子を用いることもできるのは勿
論である。尚１２は、変調素子１１にｆHzの変調
振動数を与えるための発振回路である。又１３は
検知器９の前方に位置したスリツトで、干渉縞の
明暗が数本見える場合に設置され、縞の本数を制
限する。これは光源の単色性及び視野によつて決
まるが、例えばレーザ光源を用いた場合がこれに
相当する。干渉縞の明暗の一部しか出ないとき
は、特にスリツトを設ける必要はない。
今試料を入れない状態で検知器に入る光強度を
I0とし、変調素子１１により偏光面が角度±δラ
ジアンの振巾、周期ｆHzのサイン波形で振動され
るとすると、光路長の変化により干渉縞が変動
し、検知器９に入る光の強度I1は次式で与えられ
る。
I0とし、変調素子１１により偏光面が角度±δラ
ジアンの振巾、周期ｆHzのサイン波形で振動され
るとすると、光路長の変化により干渉縞が変動
し、検知器９に入る光の強度I1は次式で与えられ
る。
I1＝I0sin2（δsin2πft）
次に試料を入れ、試料の屈折率によつて光路長
が変化し、一定の振動数ｆHzで変調されている光
路長に試料の屈折率による光路長変化が加算さ
れ、その大きさθだけずれる。従つて、その屈折
率により振動面の角度がθだけ偏位したとき検知
器９に入射する光の強度I2は次式で示される。
が変化し、一定の振動数ｆHzで変調されている光
路長に試料の屈折率による光路長変化が加算さ
れ、その大きさθだけずれる。従つて、その屈折
率により振動面の角度がθだけ偏位したとき検知
器９に入射する光の強度I2は次式で示される。
I2＝AI0sin2（δsin2πft＋θ）
但しＡは、光の透過率及び感度を考慮した定数
である。
である。
ここで、光路長を一定の振動数で変動させるた
め、その振巾δが充分小さく（振巾が1/100波長
程度）、又検知器に入射する干渉光の強度のうち、
試料の屈折率の変化に比例する位相度θも充分小
さくて、δ≪１、θ≪１が成り立つとすれば、I2
は次式で近似される。
め、その振巾δが充分小さく（振巾が1/100波長
程度）、又検知器に入射する干渉光の強度のうち、
試料の屈折率の変化に比例する位相度θも充分小
さくて、δ≪１、θ≪１が成り立つとすれば、I2
は次式で近似される。
I2＝AI0（δsin2πft＋θ）2＝AI0δ2／２（１−
cos4πft）＋2AI0δθsin2πft＋AI0θ2 この式に着目すると、第１項は試料の屈折率の
変化に対応するθを含まない直流成分と2fHz成
分、第２項は１次のθを含むｆHz成分、第３項は
２次のθを含む直硫成分であることが解る。従つ
て第２項のｆHz成分だけを取り出せば屈折率の変
化に対応するθを求めることができる。但し、こ
こで係数に含まれるＡは試料によつて変化する値
であるため、その大きさを規格化しておく必要が
ある。そこでもう一度上式に着目すれば、第１項
にも同じ係数Ａがかかつているから、θの影響を
受けない2f成分の大きさを一定に保てばｆ成分の
大きさを決定する係数を規格化できる。つまり検
知器の出力中2fHz成分だけをまず取り出して、第
１項が定数となるように検知器の感度を制御する
一方、ｆHz成分を取り出して同期整流すれば、2f
成分と直流成分がカツトされ、１次のθのみを含
む規格化を施した情報だけを得ることができる。
cos4πft）＋2AI0δθsin2πft＋AI0θ2 この式に着目すると、第１項は試料の屈折率の
変化に対応するθを含まない直流成分と2fHz成
分、第２項は１次のθを含むｆHz成分、第３項は
２次のθを含む直硫成分であることが解る。従つ
て第２項のｆHz成分だけを取り出せば屈折率の変
化に対応するθを求めることができる。但し、こ
こで係数に含まれるＡは試料によつて変化する値
であるため、その大きさを規格化しておく必要が
ある。そこでもう一度上式に着目すれば、第１項
にも同じ係数Ａがかかつているから、θの影響を
受けない2f成分の大きさを一定に保てばｆ成分の
大きさを決定する係数を規格化できる。つまり検
知器の出力中2fHz成分だけをまず取り出して、第
１項が定数となるように検知器の感度を制御する
一方、ｆHz成分を取り出して同期整流すれば、2f
成分と直流成分がカツトされ、１次のθのみを含
む規格化を施した情報だけを得ることができる。
以下この電気的な処理の方法を、第１図に沿つ
て説明する。検知器９の出力は前置増巾器１４で
増巾された後、ｆHz用増巾器１５に入り、出力信
号中ｆHzの成分だけが増巾される。ｆHz用増巾器
１５からの出力は、同期整流回路１６で発振回路
１２からのｆHz信号によつて整流され、その振巾
が電圧として取り出され、それに基いて指示・記
録計１７に試料の屈折率が与えられる。一方、前
置増巾器１４の出力は2fHz用増巾器１８にも入
り、出力信号中2fHzの成分だけが増巾される。2f
Hz用増巾器１８からの出力は検出器制御回路１９
に入つて検知器の感度を自動的に制御し、2fHz成
分を一定に保つ。
て説明する。検知器９の出力は前置増巾器１４で
増巾された後、ｆHz用増巾器１５に入り、出力信
号中ｆHzの成分だけが増巾される。ｆHz用増巾器
１５からの出力は、同期整流回路１６で発振回路
１２からのｆHz信号によつて整流され、その振巾
が電圧として取り出され、それに基いて指示・記
録計１７に試料の屈折率が与えられる。一方、前
置増巾器１４の出力は2fHz用増巾器１８にも入
り、出力信号中2fHzの成分だけが増巾される。2f
Hz用増巾器１８からの出力は検出器制御回路１９
に入つて検知器の感度を自動的に制御し、2fHz成
分を一定に保つ。
すなわち、ｆHz用増巾器でｆHz成分だけを増巾
し、次いで同期整流回路で直流信号に変換すれ
ば、2fHz成分と直流成分の第１項と第３項はカツ
トされ、同期整流器からの出力は、2I0δθに比例
した大きさとなる。従つてあらかじめ屈折率のわ
かつている試料を用いて2I0δθの値を較正してお
けば、同期整流の出力を測定することによつてθ
が求められ屈折率が測定出来る。2fHz成分の信号
を一定に保つ方法は、上述したような光電変換装
置の変換効率を制御する例に限られない。第２，
３図に沿つて別の実施例を説明する。図中、点線
で囲んだ部分が第１図の検知器制御回路１９に対
応している。第２図は検知器の代りに光源を制御
する方式を示しており、2fHz用増巾器１８からの
出力は比較器２０の一方の端子に入力し、他方の
端子には基準電圧源２１からの基準電圧が入力し
て、両者が比較される。両者の差信号によつて光
源制御回路２２が作動され、差信号が０となるよ
うに光源１の強度が制御される結果、2fHz成分は
常に基準電圧と等しい一定の値に保たれる。第３
図は、光源の代りに前置増巾器１４の利得を制御
する例で、その動作は２３が増巾器制御回路とな
る以外、第２図と同様である。
し、次いで同期整流回路で直流信号に変換すれ
ば、2fHz成分と直流成分の第１項と第３項はカツ
トされ、同期整流器からの出力は、2I0δθに比例
した大きさとなる。従つてあらかじめ屈折率のわ
かつている試料を用いて2I0δθの値を較正してお
けば、同期整流の出力を測定することによつてθ
が求められ屈折率が測定出来る。2fHz成分の信号
を一定に保つ方法は、上述したような光電変換装
置の変換効率を制御する例に限られない。第２，
３図に沿つて別の実施例を説明する。図中、点線
で囲んだ部分が第１図の検知器制御回路１９に対
応している。第２図は検知器の代りに光源を制御
する方式を示しており、2fHz用増巾器１８からの
出力は比較器２０の一方の端子に入力し、他方の
端子には基準電圧源２１からの基準電圧が入力し
て、両者が比較される。両者の差信号によつて光
源制御回路２２が作動され、差信号が０となるよ
うに光源１の強度が制御される結果、2fHz成分は
常に基準電圧と等しい一定の値に保たれる。第３
図は、光源の代りに前置増巾器１４の利得を制御
する例で、その動作は２３が増巾器制御回路とな
る以外、第２図と同様である。
次に、検知器に入射する干渉光の強合のうち試
料の屈折率の変化に比例する位相項θが充分小さ
くなく、θ≪１が成り立たない場合の測定法につ
いて説明する。δ≪１だがθ≪１でないとき、I2
は第１種のベツセル関数の公式から次のように表
わされる。
料の屈折率の変化に比例する位相項θが充分小さ
くなく、θ≪１が成り立たない場合の測定法につ
いて説明する。δ≪１だがθ≪１でないとき、I2
は第１種のベツセル関数の公式から次のように表
わされる。
I2＝Ａ∞
〓n=-∞
Jo 2（δ）２／２｛１−cos（2θ＋2n・2πft）｝
＋Ａ∞
〓n=-∞ ∞
〓
〓m=-∞
Jo（δ）Jn（δ）１／２〔cos｛（ｎ−ｍ）2πft
｝ −cos｛2θ＋（ｎ＋ｍ）2πft｝〕（ｎ≠ｍ） ここでI2の第１項中Ａ∞ 〓n=-∞ Jo 2（δ）１／２は直流 成分を表わしていて、 試料の屈折率の変化に比例する位相角θは含んで
いない。次の Ａ∞ 〓n=-∞ Jo 2（δ）１／２cos（2θ＋2n・2πft） は、周波数成分ｆの偶数倍の高周波成分で、その
振巾がAJo 2（δ）１／２であり、各周波数の位相は 試料の屈折率変化により、試料がないときに比べ
2θだけズレでいることを示している。
｝ −cos｛2θ＋（ｎ＋ｍ）2πft｝〕（ｎ≠ｍ） ここでI2の第１項中Ａ∞ 〓n=-∞ Jo 2（δ）１／２は直流 成分を表わしていて、 試料の屈折率の変化に比例する位相角θは含んで
いない。次の Ａ∞ 〓n=-∞ Jo 2（δ）１／２cos（2θ＋2n・2πft） は、周波数成分ｆの偶数倍の高周波成分で、その
振巾がAJo 2（δ）１／２であり、各周波数の位相は 試料の屈折率変化により、試料がないときに比べ
2θだけズレでいることを示している。
又2の第２項中
Ａ∞
〓n=-∞ ∞
〓
〓m=-∞
Jo（δ）Jn（δ）１／２cos｛（ｎ−ｍ）2πft｝
（ｎ≠ｍ） は、周波数成分がｆHzの高調波を含み、その振巾
は AJo（δ）Jn（δ）１／２ （ｎ≠ｍ） であり、試料の屈折率変化の位相項θは含んでい
ない。次の Ａ∞ 〓n=-∞ ∞ 〓 〓m=-∞ Jo（δ）Jn（δ）１／２cos｛2θ＋（ｎ＋ｍ）2π
ft｝（ｎ≠ｍ） は周波数成分がｆHzの高調波を含み、その振巾
は、 AJo（δ）Jn（δ）１／２ （ｎ≠ｍ） であり、各周波数の位相は、試料がないときに比
べ2θだけズレていることを示している。従つて、
θ≪１が成り立たない場合にも、試料を入れた状
態で検出器中に含まれるｆHzの基本波及び高調波
信号のうち、試料の屈折率に基く位相のズレを含
む特定の周波数成分を取り出し、標準信号と比較
して両者の位相差を検出すれば、試料の屈折率に
基く位相角θが求められる。例えば、試料の屈折
率変化の位相項θを含んでいる高調波成分とし
て、第１項中第２番目の項に着目すれば、変調周
波数ｆの偶数倍の高調波成分の中にθに関する情
報が含まれているからＪ 1（δ）（2fHz成分）、Ｊ
２（δ）（4fHz成分）、Ｊ 3（δ）（6fHz成分）…等を
用いる。一方試料の屈折率変化の位相項を含まな
い標準信号として変調器の発振回路の信号を利用
する。この信号は分周器により特定の周波数成分
と同じ周波数（2fHz、4fHz、…）にされた後、位
相検知器によつて、両成分の位相差2θが検出さ
れ、それより屈折率が求められる。この方法によ
つて屈折率を測定する実施例を第４図に示す。
（ｎ≠ｍ） は、周波数成分がｆHzの高調波を含み、その振巾
は AJo（δ）Jn（δ）１／２ （ｎ≠ｍ） であり、試料の屈折率変化の位相項θは含んでい
ない。次の Ａ∞ 〓n=-∞ ∞ 〓 〓m=-∞ Jo（δ）Jn（δ）１／２cos｛2θ＋（ｎ＋ｍ）2π
ft｝（ｎ≠ｍ） は周波数成分がｆHzの高調波を含み、その振巾
は、 AJo（δ）Jn（δ）１／２ （ｎ≠ｍ） であり、各周波数の位相は、試料がないときに比
べ2θだけズレていることを示している。従つて、
θ≪１が成り立たない場合にも、試料を入れた状
態で検出器中に含まれるｆHzの基本波及び高調波
信号のうち、試料の屈折率に基く位相のズレを含
む特定の周波数成分を取り出し、標準信号と比較
して両者の位相差を検出すれば、試料の屈折率に
基く位相角θが求められる。例えば、試料の屈折
率変化の位相項θを含んでいる高調波成分とし
て、第１項中第２番目の項に着目すれば、変調周
波数ｆの偶数倍の高調波成分の中にθに関する情
報が含まれているからＪ 1（δ）（2fHz成分）、Ｊ
２（δ）（4fHz成分）、Ｊ 3（δ）（6fHz成分）…等を
用いる。一方試料の屈折率変化の位相項を含まな
い標準信号として変調器の発振回路の信号を利用
する。この信号は分周器により特定の周波数成分
と同じ周波数（2fHz、4fHz、…）にされた後、位
相検知器によつて、両成分の位相差2θが検出さ
れ、それより屈折率が求められる。この方法によ
つて屈折率を測定する実施例を第４図に示す。
図中、複光束干渉計を構成する部分は第１，４
図の実施例と同じなので説明は省略する。検知器
９からの出力信号は、前置増巾器１４を経て2f・
4fHz用主増巾器２６に入り、信号中の2fと4fHz両
成分が増巾された後2f・4fHz用フイルター２７に
入る。フイルター２７で別別に取り出された2fHz
と4fHzの両成分は、位相検出回路２８に導かれ
る。一方発振回路１２からの変調振動数ｆが分周
器２９に入り、それぞれ２倍波（2fHz）、４倍波
（4fHz）が別々に取り出され、位相検出回路２８
に導かれる。位相検出回路２８で検知器９からの
2f、4fHz成分と分周器２９からの２倍波との位相
差が求められ、そのθを含んだ情報から試料の屈
接率が指示・記録計１７に表わされる。この場
合、2fHzと4fHz両成分の位相差を検出して平均を
出してもよく、又2fHz、4fHz２つの成分について
別々に位相差を求めてもよい。また2fHz成分だ
け、4fHz成分だけでも良いことは勿論である。こ
の実施例ではθ≪１が成り立たない場合を前提と
しているが、θの大きい試料についても試料セル
を短くすることによつてθ≪１を成り立たせるこ
とができるので、第１図に示した実施例で測定す
ることも可能であり、従つてθの比較的大きい試
料につき必ずしも第４図の方法を利用しなければ
ならないわけではない。
図の実施例と同じなので説明は省略する。検知器
９からの出力信号は、前置増巾器１４を経て2f・
4fHz用主増巾器２６に入り、信号中の2fと4fHz両
成分が増巾された後2f・4fHz用フイルター２７に
入る。フイルター２７で別別に取り出された2fHz
と4fHzの両成分は、位相検出回路２８に導かれ
る。一方発振回路１２からの変調振動数ｆが分周
器２９に入り、それぞれ２倍波（2fHz）、４倍波
（4fHz）が別々に取り出され、位相検出回路２８
に導かれる。位相検出回路２８で検知器９からの
2f、4fHz成分と分周器２９からの２倍波との位相
差が求められ、そのθを含んだ情報から試料の屈
接率が指示・記録計１７に表わされる。この場
合、2fHzと4fHz両成分の位相差を検出して平均を
出してもよく、又2fHz、4fHz２つの成分について
別々に位相差を求めてもよい。また2fHz成分だ
け、4fHz成分だけでも良いことは勿論である。こ
の実施例ではθ≪１が成り立たない場合を前提と
しているが、θの大きい試料についても試料セル
を短くすることによつてθ≪１を成り立たせるこ
とができるので、第１図に示した実施例で測定す
ることも可能であり、従つてθの比較的大きい試
料につき必ずしも第４図の方法を利用しなければ
ならないわけではない。
以上説明したように、本発明によれば、干渉光
束の一方の光路長を一定の振動数で変調させ、そ
の変調に応じて検知器からの出力信号中に含まれ
る試料の屈折率に対応した振動数成分を取り出
し、それを電気的に処理して屈折率の変化を求め
ているため、測定精度が向上するだけでなく、全
てを電気的な方法で構成することによつて応答速
度が高まり、屈折率の変化を高速且つ正確に追随
して測定でき、高速液体クロマトグラフイー等の
検出器としても利用可能な干渉屈折率計を得るこ
とができる。
束の一方の光路長を一定の振動数で変調させ、そ
の変調に応じて検知器からの出力信号中に含まれ
る試料の屈折率に対応した振動数成分を取り出
し、それを電気的に処理して屈折率の変化を求め
ているため、測定精度が向上するだけでなく、全
てを電気的な方法で構成することによつて応答速
度が高まり、屈折率の変化を高速且つ正確に追随
して測定でき、高速液体クロマトグラフイー等の
検出器としても利用可能な干渉屈折率計を得るこ
とができる。
第１図は本発明による干渉屈折率計の一実施例
を示す系統図、第２，３図はそれぞれ出力信号中
の2fHz成分を一定に保つための別の実施例を示す
図、第４図はθ≪１が成り立たない場合の本発明
による干渉屈折率計の実施例を示す系統図であ
る。 １……単色光源、１′……偏光子、２，７……
平行平面鏡、３……参照光束、４……試料光束、
５……補償セル、６……試料セル、８……集光レ
ンズ、９……検知器、１０……補償板、１１……
変調素子、１２……発振回路、１３……スリツ
ト、１４……前置増巾器、１５……ｆHz用増巾
器、１６……同期整流回路、１７……指示・記録
計、１８……2fHz用増巾器、１９……検出器制御
回路、２０……比較器、２１……基準電圧源、２
２……光源制御回路、２３……増巾器制御回路、
２６……2f・4fHz用主増巾器、２７……2f・4fHz
用フイルター、２８……位相検出回路、２９……
分周器。
を示す系統図、第２，３図はそれぞれ出力信号中
の2fHz成分を一定に保つための別の実施例を示す
図、第４図はθ≪１が成り立たない場合の本発明
による干渉屈折率計の実施例を示す系統図であ
る。 １……単色光源、１′……偏光子、２，７……
平行平面鏡、３……参照光束、４……試料光束、
５……補償セル、６……試料セル、８……集光レ
ンズ、９……検知器、１０……補償板、１１……
変調素子、１２……発振回路、１３……スリツ
ト、１４……前置増巾器、１５……ｆHz用増巾
器、１６……同期整流回路、１７……指示・記録
計、１８……2fHz用増巾器、１９……検出器制御
回路、２０……比較器、２１……基準電圧源、２
２……光源制御回路、２３……増巾器制御回路、
２６……2f・4fHz用主増巾器、２７……2f・4fHz
用フイルター、２８……位相検出回路、２９……
分周器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単色光源からの特定波長の光を、偏光子によ
り特定の偏光の光に選択し、複スリツト干渉計で
ある複光束干渉計の光路中の一方に試料セルを、
他方に補償セル及び補償板を配置し、両光路から
の光束の干渉光を検出する光電変換器、該光電変
換器の出力を指示、記録する記録計から成る干渉
屈折率計において、干渉光束の一方に屈折率を変
化させることにより周期的に光路長を変化させ得
る変調素子を設置し、この変調素子によつて周波
数ｆHzの適当な光路長の変調を干渉光束の一方に
与えると共に、試料を入れない基準状態で光路長
の変調が０の場合に干渉光束相互の位相差が1/2
波長となるように補償板を調整しておき、干渉光
束を光電変換して得られる出力中の2fHz成分の信
号を一定に保ちつつ、ｆHz成分の信号を増巾、整
形して指示・記録することにより屈折率の測定を
行なうことを特徴とする干渉屈折率計。 ２ 単色光源からの特定波長の光を、偏光子によ
り特定の偏光の光に選択し、複スリツト干渉計で
ある複光束干渉計の光路中の一方に試料セルを、
他方に補償セル及び補償板を配置し、両光路から
の光束の干渉光を検出する光電変換器、該光電変
換器の出力を指示・記録する記録計から成る干渉
屈折率計において、干渉光束の一方に屈折率を変
化させることにより周期的に光路長を変化させ得
る変調素子を設置し、この変調素子によつて周波
数ｆHzの適当な光路長の変調を干渉光束の一方に
与えると共に、試料を入れない基準状態で光路長
の変調が０の場合に干渉光束相互の位相差が1/2
波長となるように補償板を調整しておき、干渉光
束を光電変換して得られる出力中のｆHz成分の信
号を同期整流した後、変調素子へ負帰還を行ない
一方の干渉光束の光路長を自動制御し、常にｆHz
成分が０となるようにしてその時の制御量を指
示・記録することにより屈折率の測定を行なうこ
とを特徴とする干渉屈折率計。 ３ 単色光源からの特定波長の光を、偏光子によ
り特定の偏光の光に選択し、複スリツト干渉計で
ある複光束干渉計の光路中の一方に試料セルを、
他方に補償セル及び補償板を配置し、両光路から
の光束の干渉光を検出する光電変換器、該光電変
換器の出力を指示・記録する記録計から成る干渉
屈折率計において、干渉光束の一方に屈折率を変
化させることにより周期的に光路長を変化させ得
る変調素子を設置し、その変調素子によつて周波
数ｆHzの適当な光路長の変調を干渉光束の一方に
与えると共に、試料を入れない基準状態で光路長
の変調が０の場合に干渉光束相互の位相差が1/2
波長となるように補償板を調整しておき、干渉光
束を光電変換して得られる出力中のｆHzの基本波
及び高調波信号のうち、試料の屈折率変化に基く
位相のズレを含む特定の周波数成分を取り出し、
試料の屈折率変化の影響を受けない標準信号成分
と比較し、両者の位相のズレを検出し、それより
試料の屈折率を求めることを特徴とする干渉屈折
率計。 ４ 屈折率変化に基く位相のズレを含む特定の周
波数成分及び屈折率変化の影響を受けない標準信
号成分として2f成分、4f成分を用いることを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載の干渉屈折率
計。 ５ 検知器出力中の2fHz成分の信号を一定に保つ
ため、光電変換装置の変換効率を制御することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の干渉屈折
率計。 ６ 検知器出力中の2fHz成分の信号を一定に保つ
ため、光源の強度を制御することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の干渉屈折率計。 ７ 検知器出力中の2fHz成分の信号を一定に保つ
ため、電気信号処理系の利得を制御することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の干渉屈折率
計。 ８ 検知器の前方にスリツトを設置したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の干渉屈折率
計。 ９ 検知器の前方にスリツトを設置したことを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の干渉屈折率
計。 １０ 検知器の前方にスリツトを設置したことを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載の干渉屈折
率計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18683380A JPS57108742A (en) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | Interference refractometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18683380A JPS57108742A (en) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | Interference refractometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57108742A JPS57108742A (en) | 1982-07-06 |
| JPH0145573B2 true JPH0145573B2 (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=16195411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18683380A Granted JPS57108742A (en) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | Interference refractometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57108742A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2697336B1 (fr) * | 1992-10-28 | 1994-12-16 | Inst Francais Du Petrole | Procédé et dispositif de mesure différentielle d'indices de réfraction et utilisation associée. |
-
1980
- 1980-12-26 JP JP18683380A patent/JPS57108742A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57108742A (en) | 1982-07-06 |
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