JPH05142046A - 赤外波長領域の光源 - Google Patents
赤外波長領域の光源Info
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- JPH05142046A JPH05142046A JP33245291A JP33245291A JPH05142046A JP H05142046 A JPH05142046 A JP H05142046A JP 33245291 A JP33245291 A JP 33245291A JP 33245291 A JP33245291 A JP 33245291A JP H05142046 A JPH05142046 A JP H05142046A
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Landscapes
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】少なくとも１５００°Ｋ以上の融点を持ち、エ
ミッシビティが大きく、高輝度で小さい発熱体と、前記
発熱体を拡大投影して所定の大きさの像、及び立体角を
得るための光学系と、前記光学系による投影面までの経
路上に設けられた赤外波長領域を透過可能な透過窓を持
ち、前記の如くに構成された発熱体及び光学系を密閉
し、内部が実質的に無酸素の状態に保たれた容器とを備
えたことを特徴とする赤外波長領域の光源。 【効果】本発明にかかる赤外波長領域の光源によれば、
より小さい試料で、透過又は反射率の低い試料の、高精
度、迅速測定が可能になると共に、信号対雑音比の優れ
た測定結果ができ、赤外分析装置の極限状態の利用が可
能となる。
ミッシビティが大きく、高輝度で小さい発熱体と、前記
発熱体を拡大投影して所定の大きさの像、及び立体角を
得るための光学系と、前記光学系による投影面までの経
路上に設けられた赤外波長領域を透過可能な透過窓を持
ち、前記の如くに構成された発熱体及び光学系を密閉
し、内部が実質的に無酸素の状態に保たれた容器とを備
えたことを特徴とする赤外波長領域の光源。 【効果】本発明にかかる赤外波長領域の光源によれば、
より小さい試料で、透過又は反射率の低い試料の、高精
度、迅速測定が可能になると共に、信号対雑音比の優れ
た測定結果ができ、赤外分析装置の極限状態の利用が可
能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外波長領域の光源の
改良に関する。
改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】分光測定等の分野において、赤外波長領
域の光源は各波長領域での光強度が、連続的であること
を必要とされるため、従来より、熱放射体からのエネル
ギーを利用する光源が使用されている。これはプランク
の式に示される黒体放射エネルギーを各波長について計
算した値と、各波長での熱放射体のエミッシビティ（Em
issivity：放射能）との積、及び光源が望む光学系の有
効立体角によりほぼ一義的に決定される。しかしなが
ら、エミッシビティ及び有効立体角は、ある条件を設定
すれば、それに応じて決定されてしまうものであるた
め、結局のところ、光源そのものからの放射エネルギー
が問題となってくる。
域の光源は各波長領域での光強度が、連続的であること
を必要とされるため、従来より、熱放射体からのエネル
ギーを利用する光源が使用されている。これはプランク
の式に示される黒体放射エネルギーを各波長について計
算した値と、各波長での熱放射体のエミッシビティ（Em
issivity：放射能）との積、及び光源が望む光学系の有
効立体角によりほぼ一義的に決定される。しかしなが
ら、エミッシビティ及び有効立体角は、ある条件を設定
すれば、それに応じて決定されてしまうものであるた
め、結局のところ、光源そのものからの放射エネルギー
が問題となってくる。
【０００３】現在、赤外分光装置やある種の計測器、例
えば非分数赤外檢知器等で使用されている光源は、シリ
コンカーバイド(SiC)、ニクロム線、特殊なセラミック
スの棒などが主体である。これらは、空気中で点灯され
ることや融点が低いこと、長寿命でありたいこと等の条
件からほぼ１３００°Ｋ以下の温度で点灯されている。
えば非分数赤外檢知器等で使用されている光源は、シリ
コンカーバイド(SiC)、ニクロム線、特殊なセラミック
スの棒などが主体である。これらは、空気中で点灯され
ることや融点が低いこと、長寿命でありたいこと等の条
件からほぼ１３００°Ｋ以下の温度で点灯されている。
【０００４】一方、従来から赤外分光器は、あらゆる面
で改善が行なわれ、高性能化してきている。しかしなが
ら、時代の要求は、より小さい試料、並びに透過率又は
反射率の悪い試料の測定を如何に早く高精度で測定でき
るかにかかってきている。これらの実現のための手段に
は、光源からのエネルギー放射を高くすることが含まれ
ていることは勿論である。現在までのところ、赤外波長
領域で高エネルギーを放射する連続光源は、ＳＯＲ(Syn
chrotron Orbital Radiation)を除いて外にはない。
で改善が行なわれ、高性能化してきている。しかしなが
ら、時代の要求は、より小さい試料、並びに透過率又は
反射率の悪い試料の測定を如何に早く高精度で測定でき
るかにかかってきている。これらの実現のための手段に
は、光源からのエネルギー放射を高くすることが含まれ
ていることは勿論である。現在までのところ、赤外波長
領域で高エネルギーを放射する連続光源は、ＳＯＲ(Syn
chrotron Orbital Radiation)を除いて外にはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、赤外
波長領域の光源には熱放射によるものが使用される。こ
れは、プランクの式に示されるように、ある極大エネル
ギー放射の波長があり、それよりも長波長では指数関数
的にエネルギーが減少する。従って、光源の温度を１０
０°Ｋ〜２００°Ｋ上昇させても、エネルギー極大の波
長でのエネルギーは、３０％〜４０％程度は増加するも
のの、長波長では殆ど影響がない。又、光源からのエネ
ルギー放射を大きくするために、光源温度を大きく上昇
させると、光源の素材として現在使用されているものの
殆どは、融点が低いため、溶けてしまうか、あるいは蒸
発してしまう。一方、タングステン等の融点の高い物質
を光源の素材として使用すると、空気中で酸化する。本
発明は、前記従来技術の課題に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、光源の温度を２倍以上に上昇させるこ
とにより、長波長においても２．５乃至３倍のエネルギ
ーを得ることを可能とすることにある。
波長領域の光源には熱放射によるものが使用される。こ
れは、プランクの式に示されるように、ある極大エネル
ギー放射の波長があり、それよりも長波長では指数関数
的にエネルギーが減少する。従って、光源の温度を１０
０°Ｋ〜２００°Ｋ上昇させても、エネルギー極大の波
長でのエネルギーは、３０％〜４０％程度は増加するも
のの、長波長では殆ど影響がない。又、光源からのエネ
ルギー放射を大きくするために、光源温度を大きく上昇
させると、光源の素材として現在使用されているものの
殆どは、融点が低いため、溶けてしまうか、あるいは蒸
発してしまう。一方、タングステン等の融点の高い物質
を光源の素材として使用すると、空気中で酸化する。本
発明は、前記従来技術の課題に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、光源の温度を２倍以上に上昇させるこ
とにより、長波長においても２．５乃至３倍のエネルギ
ーを得ることを可能とすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明にかかる光源は、少なくとも１５００°Ｋ以
上の融点を持ち、エミッシビティが大きく、高輝度で小
さい発熱体と、前記発熱体を拡大投影して所定の大きさ
の像、及び立体角を得るための光学系と、前記光学系に
よる投影側面に、赤外波長領域を透過可能な透過窓を持
ち、前記の如くに構成された発熱体及び光学系を密閉
し、内部が真空又は不活性ガスで見たされた状態に保た
れた容器とを備えたことを特徴とする。
に、本発明にかかる光源は、少なくとも１５００°Ｋ以
上の融点を持ち、エミッシビティが大きく、高輝度で小
さい発熱体と、前記発熱体を拡大投影して所定の大きさ
の像、及び立体角を得るための光学系と、前記光学系に
よる投影側面に、赤外波長領域を透過可能な透過窓を持
ち、前記の如くに構成された発熱体及び光学系を密閉
し、内部が真空又は不活性ガスで見たされた状態に保た
れた容器とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明にかかる赤外波長領域の光源は、密閉容
器中に配置された発熱体及び光学系を用いて集光された
光が赤外透過窓を通り、像面に現れる構成になってい
る。従って、本発明にかかる赤外波長領域の光源によれ
ば、長波長領域において、２０００〜２５００°Ｋで、
通常の光源の２．５〜３倍のエネルギー放射を得ること
ができる光源を実現することができる。又、このような
高温では、通常の発熱体は空気中で酸化するため、密閉
容器に入れ、真空又は不活性ガスを封止して使用する。
さらに、消費エネルギーを小さくし、不要な発生熱の除
去を簡単にするために、光源そのものは小さくし、立体
角を大きくとり、これを光学素子により適切な立体角に
なるように立体角を大きく変換し、併せて、光源の拡大
像を作り、以降の光学系とマッチングを採った。このよ
うに、本発明にかかる赤外波長領域の光源によれば、よ
り小さく、透過率及び反射率の低い試料の高精度測定、
並びに迅速測定が可能となり、赤外分析装置の極限状態
の利用が可能となる。
器中に配置された発熱体及び光学系を用いて集光された
光が赤外透過窓を通り、像面に現れる構成になってい
る。従って、本発明にかかる赤外波長領域の光源によれ
ば、長波長領域において、２０００〜２５００°Ｋで、
通常の光源の２．５〜３倍のエネルギー放射を得ること
ができる光源を実現することができる。又、このような
高温では、通常の発熱体は空気中で酸化するため、密閉
容器に入れ、真空又は不活性ガスを封止して使用する。
さらに、消費エネルギーを小さくし、不要な発生熱の除
去を簡単にするために、光源そのものは小さくし、立体
角を大きくとり、これを光学素子により適切な立体角に
なるように立体角を大きく変換し、併せて、光源の拡大
像を作り、以降の光学系とマッチングを採った。このよ
うに、本発明にかかる赤外波長領域の光源によれば、よ
り小さく、透過率及び反射率の低い試料の高精度測定、
並びに迅速測定が可能となり、赤外分析装置の極限状態
の利用が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。図１は、本発明の一実施例にかかる赤外波長
領域の光源の断面を示す。有底円筒容器１０は、密閉容
器であり、底部近くで且つほぼ中心部に小さい発熱体１
２を有している。発熱体１２より更に底部側には凹面鏡
１４が設けられている。一方、開口部には、該有底円筒
容器１０を密閉するための蓋の役目をするフランジ１６
が設けられ、その中央部には赤外透過窓１８が設けられ
ている。
説明する。図１は、本発明の一実施例にかかる赤外波長
領域の光源の断面を示す。有底円筒容器１０は、密閉容
器であり、底部近くで且つほぼ中心部に小さい発熱体１
２を有している。発熱体１２より更に底部側には凹面鏡
１４が設けられている。一方、開口部には、該有底円筒
容器１０を密閉するための蓋の役目をするフランジ１６
が設けられ、その中央部には赤外透過窓１８が設けられ
ている。
【０００９】発熱体１２は、タングステン等の高融点物
質であり、外部の直流電源（図示省略）により、リード
線２０及び２２を通じて給電される。有底円筒容器１０
は、ハーメチックシール端子２４及び２６を通じて、外
部から供給される電力を内部に導いている。又、ハーメ
チックシール端子２４及び２６は、発熱体１２の保持器
としても作用している。発熱体１２がコイル状又はリボ
ンを折り曲げた状態で使用される際には、比較的温度の
低い状態では、その内部にセラミックス等を巻き込み、
見かけ上の比熱を大きくして安定度を高くする方法が採
られる。
質であり、外部の直流電源（図示省略）により、リード
線２０及び２２を通じて給電される。有底円筒容器１０
は、ハーメチックシール端子２４及び２６を通じて、外
部から供給される電力を内部に導いている。又、ハーメ
チックシール端子２４及び２６は、発熱体１２の保持器
としても作用している。発熱体１２がコイル状又はリボ
ンを折り曲げた状態で使用される際には、比較的温度の
低い状態では、その内部にセラミックス等を巻き込み、
見かけ上の比熱を大きくして安定度を高くする方法が採
られる。
【００１０】供給電力は、発熱体１２の使用温度にもよ
るが、２６００°Ｋで１０Ｗ程度であり、放射エネルギ
ーの変動を避けるために、直流の制御された電源が用い
られている。尚、発熱体１２の有効面積は、以降の光学
系に鑑みた際にはφ２ｍｍ以下である。発熱体１２から
の放射エネルギーは、凹面鏡１４により大きな立体角
（Ｆ値で０．５）で取込まれ、拡大像が像面２８に作ら
れる。拡大率は５倍で像の大きさは、約φ１０ｍｍであ
る。又、像から凹面鏡１４を望む明るさＦ値は約２．５
であり、殆どの赤外分光器（明るさＦ３．５〜４）の光
源としては、十分過ぎる立体角を持っている。赤外透過
窓１８の窓材料として、ここではKBrが使用されている
が、その他の窓材料、例えば、Ge,Si,KcL,CsI,ZnSe,Zn
S,KRS-5等目的に応じて選択できる。有底円筒容器１０
には、放熱のためフィン３０が取付けられている。ま
た、有底円筒容器１０に設けられたフランジ３２は、有
底円筒容器１０を密閉するための蓋の役目をする他、本
発明にかかる光源ユニットを分光器等に取付けるための
ものであり、正確な位置決めをすることにより着脱の際
の再現性を保つため、２本の位置決めピン３４、３６が
取付けられている。フランジ３２と有底円筒容器１０の
接合部には、シール材３８が設けられており、赤外透過
窓１８には押え金具４０が設けられ、この押え金具４０
は、赤外透過窓１８と共に、シール材又は接着剤１９を
押えている。
るが、２６００°Ｋで１０Ｗ程度であり、放射エネルギ
ーの変動を避けるために、直流の制御された電源が用い
られている。尚、発熱体１２の有効面積は、以降の光学
系に鑑みた際にはφ２ｍｍ以下である。発熱体１２から
の放射エネルギーは、凹面鏡１４により大きな立体角
（Ｆ値で０．５）で取込まれ、拡大像が像面２８に作ら
れる。拡大率は５倍で像の大きさは、約φ１０ｍｍであ
る。又、像から凹面鏡１４を望む明るさＦ値は約２．５
であり、殆どの赤外分光器（明るさＦ３．５〜４）の光
源としては、十分過ぎる立体角を持っている。赤外透過
窓１８の窓材料として、ここではKBrが使用されている
が、その他の窓材料、例えば、Ge,Si,KcL,CsI,ZnSe,Zn
S,KRS-5等目的に応じて選択できる。有底円筒容器１０
には、放熱のためフィン３０が取付けられている。ま
た、有底円筒容器１０に設けられたフランジ３２は、有
底円筒容器１０を密閉するための蓋の役目をする他、本
発明にかかる光源ユニットを分光器等に取付けるための
ものであり、正確な位置決めをすることにより着脱の際
の再現性を保つため、２本の位置決めピン３４、３６が
取付けられている。フランジ３２と有底円筒容器１０の
接合部には、シール材３８が設けられており、赤外透過
窓１８には押え金具４０が設けられ、この押え金具４０
は、赤外透過窓１８と共に、シール材又は接着剤１９を
押えている。
【００１１】有底円筒容器１０の内部空間４２は、必要
に応じて真空で使用されたり、また、アルゴン（Ar）や
窒素（N2）等の不活性ガスを封入して使用される。有底
円筒容器１０の側壁には、内部空間４２を真空にするた
めの、又は不活性ガス注入のための入口４４が設けら
れ、チップカットされる。像面２８は、光源ユニットの
外部に位置しているが、これは干渉分光器にこの光源ユ
ニットを使用した場合に、ジャキノストップ（Jacquino
t's stop）などを設置するための利便を考慮したもので
ある。
に応じて真空で使用されたり、また、アルゴン（Ar）や
窒素（N2）等の不活性ガスを封入して使用される。有底
円筒容器１０の側壁には、内部空間４２を真空にするた
めの、又は不活性ガス注入のための入口４４が設けら
れ、チップカットされる。像面２８は、光源ユニットの
外部に位置しているが、これは干渉分光器にこの光源ユ
ニットを使用した場合に、ジャキノストップ（Jacquino
t's stop）などを設置するための利便を考慮したもので
ある。
【００１２】以上のように、本実施例にかかる赤外波長
領域の光源は、発熱体１２が実質的に無酸素の状態の有
底円筒容器１０内に封入されているので、高融点のタン
グステン等を用いても酸化を生じず、空気中と比較し、
大幅に高い温度とすることができる。次の表１及び表２
は共に、本発明にかかる赤外波長領域の光源を２６００
°Ｋで使用した場合と、現状の１３００°Ｋの光源との
各波長でのエネルギー比較を表で示したものである。こ
れにより、本発明にかかる赤外波長領域の光源は、温度
を２倍以上上昇させ、波長６．５μｍ以上（例えば、
８．０〜１５μｍ）の長波長領域においても２．５〜３
倍のエネルギーを得ることができることが明らかであ
る。
領域の光源は、発熱体１２が実質的に無酸素の状態の有
底円筒容器１０内に封入されているので、高融点のタン
グステン等を用いても酸化を生じず、空気中と比較し、
大幅に高い温度とすることができる。次の表１及び表２
は共に、本発明にかかる赤外波長領域の光源を２６００
°Ｋで使用した場合と、現状の１３００°Ｋの光源との
各波長でのエネルギー比較を表で示したものである。こ
れにより、本発明にかかる赤外波長領域の光源は、温度
を２倍以上上昇させ、波長６．５μｍ以上（例えば、
８．０〜１５μｍ）の長波長領域においても２．５〜３
倍のエネルギーを得ることができることが明らかであ
る。
【表１】 ２．４ ３．０ ３．６ ４．０ ５．０ （μｍ） 1300°Ｋ 1.5x104 1.3x104 9.6x103 7.8x103 4.7x103 2600°Ｋ 1.7x105 9.2x104 5.4x104 3.9x104 1.9x104 倍 率 １１．３ ７．１ ５．６ ５．０ ４．０
【表２】 ８．０ １０．０ １５．０ ２０．０ ２４．０ （μｍ） 1300°Ｋ 1.2x103 5.9x102 1.4x102 5.0x101 2.6x101 2600°Ｋ 3.6x103 1.6x103 3.5x102 1.2x102 5.8x101 倍 率 ３．０ ２．７ ２．５ ２．４ ２．２ 図２は、本発明の別の実施例にかかる赤外波長領域の光
源を示す。発熱体１２からの放射エネルギーは、二つの
凸レンズ４６、４８により、大きな立体角で取込まれ、
拡大像が像面２８に作られる。
源を示す。発熱体１２からの放射エネルギーは、二つの
凸レンズ４６、４８により、大きな立体角で取込まれ、
拡大像が像面２８に作られる。
【００１３】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明にかかる
赤外波長領域の光源によれば、より小さい試料で、透過
又は反射率の低い試料の、高精度、迅速測定が可能にな
り、赤外分析装置の極限状態の利用が可能となる。
赤外波長領域の光源によれば、より小さい試料で、透過
又は反射率の低い試料の、高精度、迅速測定が可能にな
り、赤外分析装置の極限状態の利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる赤外波長領域の光源
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例にかかる赤外波長領域の光
源の構成を示す図である。
源の構成を示す図である。
１０ 有底円筒容器 １２ 発熱体 １４ 凹面鏡 １８ 赤外透過窓 ４６、４８ 凸レンズ
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも１５００°Ｋ以上の融点を持
ち、エミッシビティが大きく、高輝度で小さい発熱体
と、 前記発熱体を拡大投影して所定の大きさの像、及び立体
角を得るための光学系と、 前記光学系による投影側面に、赤外波長領域を透過可能
な透過窓を持ち、前記の如くに構成された発熱体及び光
学系を密閉し、内部が真空又は不活性ガスで満たされた
状態に保たれた容器とを備えたことを特徴とする赤外波
長領域の光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33245291A JPH05142046A (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 赤外波長領域の光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33245291A JPH05142046A (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 赤外波長領域の光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142046A true JPH05142046A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=18255143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33245291A Pending JPH05142046A (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 赤外波長領域の光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05142046A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004347436A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Terumo Corp | 成分測定装置 |
| WO2004111622A1 (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-23 | Terumo Kabushiki Kaisha | 成分測定装置 |
| JP2005091315A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Terumo Corp | 成分測定装置 |
-
1991
- 1991-11-21 JP JP33245291A patent/JPH05142046A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004347436A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Terumo Corp | 成分測定装置 |
| WO2004111622A1 (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-23 | Terumo Kabushiki Kaisha | 成分測定装置 |
| US7586610B2 (en) | 2003-05-21 | 2009-09-08 | Terumo Kabushiki Kaisha | Component measuring device |
| JP2005091315A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Terumo Corp | 成分測定装置 |
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