JPH06123700A - 赤外光吸収度の測定方法および装置 - Google Patents
赤外光吸収度の測定方法および装置Info
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- JPH06123700A JPH06123700A JP16864292A JP16864292A JPH06123700A JP H06123700 A JPH06123700 A JP H06123700A JP 16864292 A JP16864292 A JP 16864292A JP 16864292 A JP16864292 A JP 16864292A JP H06123700 A JPH06123700 A JP H06123700A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 非破壊で吸光物質を定量する。
【構成】 ２種類の波長の赤外光であって、被測定物中
の物質による吸光度差が十分に大きく、かつ散乱度差が
十分に小さい近傍の波長の赤外光で被測定物を照明す
る。そして、当該被測定物からの反射光の光量を波長ご
とに検出する。次に、波長ごとに検出された反射光の光
量の一方を他方により演算して散乱光の寄与分を消去
し、被測定物中の物質による赤外光の吸収度を測定す
る。測定の対象とする物質は、水、アルコール、重水、
ベンゼンあるいはｎ−ヘキシルアミンなどであるが、こ
れらの分子は、それぞれＨ−Ｏ−Ｈ，Ｒ−Ｏ−Ｈ，Ｏ−
Ｄ，Ｃ−Ｈ，Ｎ−Ｈ結合を持ち、伸縮振動、変角振動の
倍音、結合音が、近赤外域においてそれぞれ特徴的な吸
収スペクトルを示す。
の物質による吸光度差が十分に大きく、かつ散乱度差が
十分に小さい近傍の波長の赤外光で被測定物を照明す
る。そして、当該被測定物からの反射光の光量を波長ご
とに検出する。次に、波長ごとに検出された反射光の光
量の一方を他方により演算して散乱光の寄与分を消去
し、被測定物中の物質による赤外光の吸収度を測定す
る。測定の対象とする物質は、水、アルコール、重水、
ベンゼンあるいはｎ−ヘキシルアミンなどであるが、こ
れらの分子は、それぞれＨ−Ｏ−Ｈ，Ｒ−Ｏ−Ｈ，Ｏ−
Ｄ，Ｃ−Ｈ，Ｎ−Ｈ結合を持ち、伸縮振動、変角振動の
倍音、結合音が、近赤外域においてそれぞれ特徴的な吸
収スペクトルを示す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物中の物質によ
る赤外線吸収度を測定し、あるいはその分布を測定する
方法と装置に関する。
る赤外線吸収度を測定し、あるいはその分布を測定する
方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近赤外光領域において、伸縮振動および
変角振動の倍音、結合音の吸収スペクトルを示す分子の
結合としては、Ｏ−Ｈ，Ｃ−Ｈ，Ｎ−Ｈ（ＨがＤ（重水
素）でも可）結合があげられる。これらの吸収スペクト
ルの０次元〜２次元情報を計測することは可能である
が、同時に散乱成分も取り込んでしまい、そのままで
は、真の吸収成分を計測したとはいい難い。
変角振動の倍音、結合音の吸収スペクトルを示す分子の
結合としては、Ｏ−Ｈ，Ｃ−Ｈ，Ｎ−Ｈ（ＨがＤ（重水
素）でも可）結合があげられる。これらの吸収スペクト
ルの０次元〜２次元情報を計測することは可能である
が、同時に散乱成分も取り込んでしまい、そのままで
は、真の吸収成分を計測したとはいい難い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来技術で
は被測定物質の定量化が困難であった。ここで、上記物
質の吸収スペクトルは、近赤外域において波長により大
きく変化し、他方で、散乱光の強度は、波長が近似して
いる場合には、相対的には変化が小さい。
は被測定物質の定量化が困難であった。ここで、上記物
質の吸収スペクトルは、近赤外域において波長により大
きく変化し、他方で、散乱光の強度は、波長が近似して
いる場合には、相対的には変化が小さい。
【０００４】本発明は、この知見にもとづき完成された
ものであって、観測光量から散乱光の寄与分を取り除く
ことにより、赤外線吸光度を測定し、これによって吸光
物質の濃度の定量を可能にした方法と装置を提供するも
のである。
ものであって、観測光量から散乱光の寄与分を取り除く
ことにより、赤外線吸光度を測定し、これによって吸光
物質の濃度の定量を可能にした方法と装置を提供するも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る測定方法
は、少なくとも２種類の波長の赤外光であって、被測定
物中の物質による吸光度差が十分に大きく、かつ散乱度
差が十分に小さい近傍の波長の赤外光で被測定物を照明
し、当該被測定物からの反射光の光量を少なくとも２種
類の波長ごとに検出（あるいは撮像）する第１ステップ
と、波長ごとに検出（あるいは撮像）された反射光の光
量の一方を他方により演算して散乱光の寄与分を実質的
に消去（全部もしくは大部分を消去）し、被測定物中の
物質による赤外光の吸収度（あるいはその分布）を測定
する第２ステップとを備える。なお、第２のステップで
測定した赤外線の吸収度と、あらかじめ求められる被測
定物中の物質の吸収度にもとづき、吸光物質の濃度を定
量するようにしてもよい。
は、少なくとも２種類の波長の赤外光であって、被測定
物中の物質による吸光度差が十分に大きく、かつ散乱度
差が十分に小さい近傍の波長の赤外光で被測定物を照明
し、当該被測定物からの反射光の光量を少なくとも２種
類の波長ごとに検出（あるいは撮像）する第１ステップ
と、波長ごとに検出（あるいは撮像）された反射光の光
量の一方を他方により演算して散乱光の寄与分を実質的
に消去（全部もしくは大部分を消去）し、被測定物中の
物質による赤外光の吸収度（あるいはその分布）を測定
する第２ステップとを備える。なお、第２のステップで
測定した赤外線の吸収度と、あらかじめ求められる被測
定物中の物質の吸収度にもとづき、吸光物質の濃度を定
量するようにしてもよい。
【０００６】また、本発明に係る測定装置は、少なくと
も２種類の波長の赤外光であって、被測定物中の物質に
よる吸光度差が十分に大きく、かつ散乱度差が十分に小
さい近傍の波長の赤外光で被測定物を照明する照明手段
と、被測定物からの反射光の像を少なくとも２種類の波
長ごとに撮像する撮像手段と、波長ごとに撮像された反
射光の像の強度の一方を他方により画像演算する演算手
段とを備える。ここで、演算手段により求められた画像
演算データと、あらかじめ求められる被測定物中の物質
の波長ごとの光の吸収度の分布にもとづき、被測定物に
おける光吸収物質濃度の分布を定量する定量手段を更に
備える構成としてもよい。
も２種類の波長の赤外光であって、被測定物中の物質に
よる吸光度差が十分に大きく、かつ散乱度差が十分に小
さい近傍の波長の赤外光で被測定物を照明する照明手段
と、被測定物からの反射光の像を少なくとも２種類の波
長ごとに撮像する撮像手段と、波長ごとに撮像された反
射光の像の強度の一方を他方により画像演算する演算手
段とを備える。ここで、演算手段により求められた画像
演算データと、あらかじめ求められる被測定物中の物質
の波長ごとの光の吸収度の分布にもとづき、被測定物に
おける光吸収物質濃度の分布を定量する定量手段を更に
備える構成としてもよい。
【０００７】
【作用】本発明が測定の対象とする物質は、近傍の異な
る二波長の赤外光に対して、吸収スペクトル（すなわち
光の吸収性）に十分に大きな差異のある物質であり、こ
のような物質としては、水、アルコール、重水、ベンゼ
ンあるいはトリエチルアミンなどがある。これらの分子
は、それぞれＨ−Ｏ−Ｈ，Ｒ−Ｏ−Ｈ，Ｏ−Ｄ，Ｃ−
Ｈ，Ｎ−Ｈ結合を持ち、伸縮振動、変角振動の倍音、結
合音が、近赤外域においてそれぞれ特徴的な吸収スペク
トルを示す。
る二波長の赤外光に対して、吸収スペクトル（すなわち
光の吸収性）に十分に大きな差異のある物質であり、こ
のような物質としては、水、アルコール、重水、ベンゼ
ンあるいはトリエチルアミンなどがある。これらの分子
は、それぞれＨ−Ｏ−Ｈ，Ｒ−Ｏ−Ｈ，Ｏ−Ｄ，Ｃ−
Ｈ，Ｎ−Ｈ結合を持ち、伸縮振動、変角振動の倍音、結
合音が、近赤外域においてそれぞれ特徴的な吸収スペク
トルを示す。
【０００８】これを具体的に示したのが、図１および図
２である。本発明者は、波長１１００ｎｍから２３００
ｎｍの範囲において、水、重水、エタノール、ベンゼ
ン、石油エーテル、トリエチルアミンについて、その吸
収度の波長依存性を調べた。図示の通り、赤色より長波
長の赤外域において、僅かな波長の変化で急激に吸光性
が変化する特徴的なスペクトルが確認できた。なお、測
定には光路長が２００μｍのセルを用い、また水および
重水以外は縦軸スケールが５倍になっている。
２である。本発明者は、波長１１００ｎｍから２３００
ｎｍの範囲において、水、重水、エタノール、ベンゼ
ン、石油エーテル、トリエチルアミンについて、その吸
収度の波長依存性を調べた。図示の通り、赤色より長波
長の赤外域において、僅かな波長の変化で急激に吸光性
が変化する特徴的なスペクトルが確認できた。なお、測
定には光路長が２００μｍのセルを用い、また水および
重水以外は縦軸スケールが５倍になっている。
【０００９】ところで、近傍の波長においては、被測定
物の表面あるいは内部の散乱物質による散乱強度は大き
くことなることはなく、Ｍｉｅの散乱理論によれば略均
等である。そこで、各結合の吸収スペクトル曲線のう
ち、極大波長〔λ0 〕前後の微分係数の最も大きい波長
領域の単調に連続した任意の２点の吸収情報を計測し、
適切な演算処理を行うことにより、被測定物質の散乱成
分を補正（散乱成分情報を実質的に消去）し、吸収成分
情報をより正確に計測することが可能になる。
物の表面あるいは内部の散乱物質による散乱強度は大き
くことなることはなく、Ｍｉｅの散乱理論によれば略均
等である。そこで、各結合の吸収スペクトル曲線のう
ち、極大波長〔λ0 〕前後の微分係数の最も大きい波長
領域の単調に連続した任意の２点の吸収情報を計測し、
適切な演算処理を行うことにより、被測定物質の散乱成
分を補正（散乱成分情報を実質的に消去）し、吸収成分
情報をより正確に計測することが可能になる。
【００１０】
【実施例】具体的な実施例の説明に先立ち、本発明の原
理を更に詳しく説明する。
理を更に詳しく説明する。
【００１１】被測定物は吸収物質を含み、その表面およ
び内部は散乱性を有する（例えば、被測定物は散乱体と
しての植物繊維に、吸光物質としての水分が含浸されて
形成されている）ものと仮定し、これに互いに近似した
二波長（λ1 ，λ2 ）の赤外光が照射されたとする。
び内部は散乱性を有する（例えば、被測定物は散乱体と
しての植物繊維に、吸光物質としての水分が含浸されて
形成されている）ものと仮定し、これに互いに近似した
二波長（λ1 ，λ2 ）の赤外光が照射されたとする。
【００１２】ここで、赤外光λ1 ，λ2 の散乱度を
Ｓ1 ，Ｓ2 とし、吸収度はＡ1 ，Ａ2 であるものとす
る。この波長λ1 ，λ2 光の照射により、当然に波長λ
1 ，λ2 の散乱反射光が検出されるが、この検出光のエ
ネルギーをＩ1，Ｉ2とする。照射光エネルギーをＩ0 、
反射光エネルギーをＩとしたとき、散乱度をＳ、吸収度
をＡで代表させると、 Ｉ＝Ｉ0 ・ｅ-(A+S)…（１） となるから、 ｌｎ（Ｉ1 ／Ｉ0 ）＝−（Ａ1 ＋Ｓ1 ）…（２） ｌｎ（Ｉ2 ／Ｉ0 ）＝−（Ａ2 ＋Ｓ2 ）…（３） となる。（２）式と（３）式の差を求めると、 ｌｎ（Ｉ1 ／Ｉ0 ）−ｌｎ（Ｉ2 ／Ｉ0 ） ＝−（Ａ1 ＋Ｓ1 ）＋（Ａ2 ＋Ｓ2 ）…（４） となる。
Ｓ1 ，Ｓ2 とし、吸収度はＡ1 ，Ａ2 であるものとす
る。この波長λ1 ，λ2 光の照射により、当然に波長λ
1 ，λ2 の散乱反射光が検出されるが、この検出光のエ
ネルギーをＩ1，Ｉ2とする。照射光エネルギーをＩ0 、
反射光エネルギーをＩとしたとき、散乱度をＳ、吸収度
をＡで代表させると、 Ｉ＝Ｉ0 ・ｅ-(A+S)…（１） となるから、 ｌｎ（Ｉ1 ／Ｉ0 ）＝−（Ａ1 ＋Ｓ1 ）…（２） ｌｎ（Ｉ2 ／Ｉ0 ）＝−（Ａ2 ＋Ｓ2 ）…（３） となる。（２）式と（３）式の差を求めると、 ｌｎ（Ｉ1 ／Ｉ0 ）−ｌｎ（Ｉ2 ／Ｉ0 ） ＝−（Ａ1 ＋Ｓ1 ）＋（Ａ2 ＋Ｓ2 ）…（４） となる。
【００１３】ここで、散乱度Ｓ1 ，Ｓ2 については、波
長λ1 ，λ2 が近似しているために同等であるとする
と、Ｓ1 ＝Ｓ2 とすることができ、（４）式は ｌｎ（Ｉ1 ／Ｉ2 ）＝−（Ａ1 ＋Ａ2 ）…（５） となる。これは、吸光度のみの差であって、（５）式の
演算により散乱情報を実質的に消去した吸収情報が得ら
れることを意味する。
長λ1 ，λ2 が近似しているために同等であるとする
と、Ｓ1 ＝Ｓ2 とすることができ、（４）式は ｌｎ（Ｉ1 ／Ｉ2 ）＝−（Ａ1 ＋Ａ2 ）…（５） となる。これは、吸光度のみの差であって、（５）式の
演算により散乱情報を実質的に消去した吸収情報が得ら
れることを意味する。
【００１４】図３，図４により、上記の原理を図解しな
がら説明する。まず図３に示すように、光源（図示せ
ず）からのエネルギーがＩ0 の光で被測定物２を照明
し、その反射光（エネルギーがＩ）を光検出器３により
検出する。ここで、光源は波長λ 1 ，λ2 の赤外光を含
む光を投射し、フィルタ４は波長λ1 ，λ2 の光を選択
して択一的に通過させるようになっている。
がら説明する。まず図３に示すように、光源（図示せ
ず）からのエネルギーがＩ0 の光で被測定物２を照明
し、その反射光（エネルギーがＩ）を光検出器３により
検出する。ここで、光源は波長λ 1 ，λ2 の赤外光を含
む光を投射し、フィルタ４は波長λ1 ，λ2 の光を選択
して択一的に通過させるようになっている。
【００１５】被測定物２のある面積に照射された相対エ
ネルギーＩ0 の光は、被測定物２の散乱度Ｓ1 ，Ｓ2 に
応じて散乱され、かつ吸収度Ａ1 ，Ａ2 に応じて吸収さ
れ、エネルギーＩ1 ，Ｉ2 の反射光がフィルタ４を介し
て光検出器３に入射される。光検出器３はＩ1 ，Ｉ2 の
エネルギー差を電気信号に変換し、アナライザ５に出力
する。アナライザ５は光検出器３の出力をＡ／Ｄ変換し
て出力装置６の送り、あるいは前述の（５）式の演算結
果を出力装置６に送り、出力装置６はこれらのデータを
可視画像として表示あるいは出力する。
ネルギーＩ0 の光は、被測定物２の散乱度Ｓ1 ，Ｓ2 に
応じて散乱され、かつ吸収度Ａ1 ，Ａ2 に応じて吸収さ
れ、エネルギーＩ1 ，Ｉ2 の反射光がフィルタ４を介し
て光検出器３に入射される。光検出器３はＩ1 ，Ｉ2 の
エネルギー差を電気信号に変換し、アナライザ５に出力
する。アナライザ５は光検出器３の出力をＡ／Ｄ変換し
て出力装置６の送り、あるいは前述の（５）式の演算結
果を出力装置６に送り、出力装置６はこれらのデータを
可視画像として表示あるいは出力する。
【００１６】ここで、図４（ａ）のように、被測定物２
の吸収度Ａは波長λ0 でピーク値、波長λ3 でボトム値
になっているとすると、その間の波長λ1 ，λ2 では吸
収曲線の微分係数は大きい。これに対し、図４（ｂ）の
ように、散乱度Ｓは波長λ0→λ1 →λ2 →λ3 にわた
って緩やかに変化し、近似した波長λ1 ，λ2 では略同
等になっている。したがって、散乱度Ｓの寄与分を差し
引いて、吸収度Ａ寄与分のみを得ることができる。この
吸収度Ａに対応する測定データは、被測定物２に含まれ
る物質（吸光物質）の濃度に対応しており、したがって
濃度の定量が可能になる。
の吸収度Ａは波長λ0 でピーク値、波長λ3 でボトム値
になっているとすると、その間の波長λ1 ，λ2 では吸
収曲線の微分係数は大きい。これに対し、図４（ｂ）の
ように、散乱度Ｓは波長λ0→λ1 →λ2 →λ3 にわた
って緩やかに変化し、近似した波長λ1 ，λ2 では略同
等になっている。したがって、散乱度Ｓの寄与分を差し
引いて、吸収度Ａ寄与分のみを得ることができる。この
吸収度Ａに対応する測定データは、被測定物２に含まれ
る物質（吸光物質）の濃度に対応しており、したがって
濃度の定量が可能になる。
【００１７】次に、本発明に係る測定装置および測定方
法の概要を説明する。
法の概要を説明する。
【００１８】図５はその装置の構成を示す概要図であ
る。容器に入れた試料である被測定物体２は、散乱性と
吸光性を有する。これは、光源１であるタングステンラ
ンプ（３００Ｗ）により照明されるが、この光源１は少
くとも二波長（λ1 ，λ2 ）の赤外光を含む光を出力す
る。この二波長とは、被測定物質の吸収度に大きな差が
あり、かつ散乱度に大差がない近似した二波長である。
この被測定物体１の像は、光学レンズ系７およびフィル
タホルダ４０にセットされる波長選択フィルタ４１，４
２を介して、赤外線ビジコンカメラ３１により撮像され
る。
る。容器に入れた試料である被測定物体２は、散乱性と
吸光性を有する。これは、光源１であるタングステンラ
ンプ（３００Ｗ）により照明されるが、この光源１は少
くとも二波長（λ1 ，λ2 ）の赤外光を含む光を出力す
る。この二波長とは、被測定物質の吸収度に大きな差が
あり、かつ散乱度に大差がない近似した二波長である。
この被測定物体１の像は、光学レンズ系７およびフィル
タホルダ４０にセットされる波長選択フィルタ４１，４
２を介して、赤外線ビジコンカメラ３１により撮像され
る。
【００１９】ここで、波長選択フィルタ４１，４２はそ
れぞれ、上記二波長λ1 ，λ2 の赤外光の一方のみを透
過するようになっており、フィルタホルダ４０により交
互に切り替え得る。なお、光源２がλ1 ，λ2 の赤外光
のみを選択して択一的に出力できるときは、上記の波長
選択フィルタ４１，４２は不要となる。
れぞれ、上記二波長λ1 ，λ2 の赤外光の一方のみを透
過するようになっており、フィルタホルダ４０により交
互に切り替え得る。なお、光源２がλ1 ，λ2 の赤外光
のみを選択して択一的に出力できるときは、上記の波長
選択フィルタ４１，４２は不要となる。
【００２０】赤外線ビジコンカメラ５で撮像されたこと
による被測定物体２の画像データは画像処理装置８に送
られ、デジタルデータに変換された後、所定の処理がさ
れる。すなわち、画像処理装置８は少なくとも画像記憶
部８１と画像演算部８２を有し、波長λ1 ，λ2 の画像
データはそれぞれ画像記憶部８１に記憶される。そし
て、画像演算部８２において、図４および（５）式に対
応する演算、すなわち散乱の寄与分の全部または大部分
を消去する処理がされる。
による被測定物体２の画像データは画像処理装置８に送
られ、デジタルデータに変換された後、所定の処理がさ
れる。すなわち、画像処理装置８は少なくとも画像記憶
部８１と画像演算部８２を有し、波長λ1 ，λ2 の画像
データはそれぞれ画像記憶部８１に記憶される。そし
て、画像演算部８２において、図４および（５）式に対
応する演算、すなわち散乱の寄与分の全部または大部分
を消去する処理がされる。
【００２１】撮像された画像データに対して上記の演算
をした後の画像データは、それぞれビデオモニタ９１で
必要に応じて表示され、あるいはビデオプリンタ９２で
印刷される。これにより、被測定物体２の赤外線吸収情
報を、二次元的に表示し把握することができる。
をした後の画像データは、それぞれビデオモニタ９１で
必要に応じて表示され、あるいはビデオプリンタ９２で
印刷される。これにより、被測定物体２の赤外線吸収情
報を、二次元的に表示し把握することができる。
【００２２】以下に、具体的実施例について詳細に説明
する。
する。
【００２３】実施例１ 試料として、７０〜２５０メッシュのシリカゲルの粉末
を容器に入れたものを用いた。なお、全ての実施例にお
いて、特に言及がない限り、光源は３００Ｗ×４のタン
グステンランプを用い、検出器には赤外線ビジコンカメ
ラを用い、演算処理には画像解析処理装置を用いた。ま
た、波長選択用光学フィルタとしては、１．９４μｍ
と、１．８μｍと、１．６８μｍの透過特性を有するフ
ィルタを使用した。
を容器に入れたものを用いた。なお、全ての実施例にお
いて、特に言及がない限り、光源は３００Ｗ×４のタン
グステンランプを用い、検出器には赤外線ビジコンカメ
ラを用い、演算処理には画像解析処理装置を用いた。ま
た、波長選択用光学フィルタとしては、１．９４μｍ
と、１．８μｍと、１．６８μｍの透過特性を有するフ
ィルタを使用した。
【００２４】試料の一部を水で湿らせ、その部分の画像
を、上記３種のフィルタを通して画像記憶部に取り込ん
だ。次に、アナライザである画像演算部で（１．９４μ
ｍ画像）／（１．８μｍ画像）と、（１．９４μｍ画
像）／（１．６８μｍ画像）の演算を行った。
を、上記３種のフィルタを通して画像記憶部に取り込ん
だ。次に、アナライザである画像演算部で（１．９４μ
ｍ画像）／（１．８μｍ画像）と、（１．９４μｍ画
像）／（１．６８μｍ画像）の演算を行った。
【００２５】それぞれの結果を、図７，図８の写真に示
す。この２つの図を比較してみると、図７の方が図８よ
りもシリカゲル表面のザラつきが少なく見えることがわ
かる。なお、このことはアナライザの輝度プロファイル
を見ても明白である。図７の方がザラつきが少なく見え
るのは、本発明の方法によって、散乱情報の寄与分をよ
り少なくしたためである。
す。この２つの図を比較してみると、図７の方が図８よ
りもシリカゲル表面のザラつきが少なく見えることがわ
かる。なお、このことはアナライザの輝度プロファイル
を見ても明白である。図７の方がザラつきが少なく見え
るのは、本発明の方法によって、散乱情報の寄与分をよ
り少なくしたためである。
【００２６】実施例２ 試料として、一部に水分を含浸させた木材の小片を用い
た。実施例１と同様にしてメモリに情報を取り込み、同
様に演算処理をしてビデオプリンタに出力させた結果
が、図１１，１２，１３，１４の写真である。図１１，
１２は水平方向、図１３，１４は垂直方向の輝度プロフ
ァイルであり、これを見ても、本発明の方法における方
が表面散乱成分を軽減し、より正確な吸収情報を示して
いることがわかる。
た。実施例１と同様にしてメモリに情報を取り込み、同
様に演算処理をしてビデオプリンタに出力させた結果
が、図１１，１２，１３，１４の写真である。図１１，
１２は水平方向、図１３，１４は垂直方向の輝度プロフ
ァイルであり、これを見ても、本発明の方法における方
が表面散乱成分を軽減し、より正確な吸収情報を示して
いることがわかる。
【００２７】実施例３ 実施例１，２では、水分の吸収（Ｏ−Ｈの吸収）イメー
ジにおける下地表面散乱成分の低減であったが、この実
施例３では、Ｏ−Ｈと共にポリスチレンによるＣ−Ｈの
吸収（ベンゼン環のＣ−Ｈ）の吸収イメージを同時に比
較している。図６は、この水とポリスチレンの赤外線吸
光度を示している。
ジにおける下地表面散乱成分の低減であったが、この実
施例３では、Ｏ−Ｈと共にポリスチレンによるＣ−Ｈの
吸収（ベンゼン環のＣ−Ｈ）の吸収イメージを同時に比
較している。図６は、この水とポリスチレンの赤外線吸
光度を示している。
【００２８】試料としては、実施例１と同様にシリカゲ
ルの粉末を用い、その上にポリスチレン細片と水を載せ
た。次に、波長１．９４μｍ、１．８μｍおよび１．６
８μｍのフィルタで３つの画像を画像メモリに取り込
み、実施例１と同様の演算を行ったものを、図９，１０
に示す。本発明方法によれば、散乱成分の低減（すなわ
ち、より正確な吸収分の定量）をし、なおかつ、Ｃ−Ｈ
吸収とＯ−Ｈ吸収を輝度信号の逆転像として、同時に測
定できる。これにより、いわゆる被測定物質の定性が可
能となっている。
ルの粉末を用い、その上にポリスチレン細片と水を載せ
た。次に、波長１．９４μｍ、１．８μｍおよび１．６
８μｍのフィルタで３つの画像を画像メモリに取り込
み、実施例１と同様の演算を行ったものを、図９，１０
に示す。本発明方法によれば、散乱成分の低減（すなわ
ち、より正確な吸収分の定量）をし、なおかつ、Ｃ−Ｈ
吸収とＯ−Ｈ吸収を輝度信号の逆転像として、同時に測
定できる。これにより、いわゆる被測定物質の定性が可
能となっている。
【００２９】もちろん、本発明方法は、フィルタを用い
なくとも、光源で波長を選択しても可能であるし、前述
の結合をもつ他の物質について適用できる。また、光検
出器をかえれば、たとえば一画素のセンサあるいは一次
元のリニアセンサを用いれば、０次元あるいは１次元の
測定が可能となる。
なくとも、光源で波長を選択しても可能であるし、前述
の結合をもつ他の物質について適用できる。また、光検
出器をかえれば、たとえば一画素のセンサあるいは一次
元のリニアセンサを用いれば、０次元あるいは１次元の
測定が可能となる。
【００３０】
【発明の効果】以上の通り、本発明が測定の対象とする
物質は、Ｈ−Ｏ−Ｈ，Ｒ−Ｏ−Ｈ，Ｏ−Ｄ，Ｃ−Ｈ，Ｎ
−Ｈ等の結合を持ち、伸縮振動、変角振動の倍音、結合
音が、近赤外域においてそれぞれ特徴的な吸収スペクト
ルを示す物質であるが、これらは、赤外域において僅か
な波長の変化で急激に吸光性が変化する。
物質は、Ｈ−Ｏ−Ｈ，Ｒ−Ｏ−Ｈ，Ｏ−Ｄ，Ｃ−Ｈ，Ｎ
−Ｈ等の結合を持ち、伸縮振動、変角振動の倍音、結合
音が、近赤外域においてそれぞれ特徴的な吸収スペクト
ルを示す物質であるが、これらは、赤外域において僅か
な波長の変化で急激に吸光性が変化する。
【００３１】一方、かかる近傍の波長においては、被測
定物の表面あるいは内部の散乱物質により散乱強度は大
きく異なることはなく、略均等である。そこで、各結合
の吸収スペクトル曲線のうち、極大波長前後の微分係数
の大きい波長領域の単調に連続した任意の２点の吸収情
報を計測し、適切な演算処理を行うことにより、被測定
物質の散乱成分を実質的な意味で消去する補正をし、吸
収成分情報をより正確に計測することが可能になる。
定物の表面あるいは内部の散乱物質により散乱強度は大
きく異なることはなく、略均等である。そこで、各結合
の吸収スペクトル曲線のうち、極大波長前後の微分係数
の大きい波長領域の単調に連続した任意の２点の吸収情
報を計測し、適切な演算処理を行うことにより、被測定
物質の散乱成分を実質的な意味で消去する補正をし、吸
収成分情報をより正確に計測することが可能になる。
【００３２】このため、従来の吸収量測定方式の定量装
置と比較して、より正確な吸収量の定量ができる。ま
た、２次元モードで使用すれば、より正確な吸収分布が
わかる。しかも、試料の形状による影響が軽減される。
ここで、２次元モード時には、近赤外領域を使用するた
めに入力レンズとして一般ガラス光学レンズが利用で
き、かつ検出器の冷却も必要ないため、装置全体が安価
となる。さらに、今まで非破壊識別が難しかった物に対
し、簡単に識別可能となる利点もある。
置と比較して、より正確な吸収量の定量ができる。ま
た、２次元モードで使用すれば、より正確な吸収分布が
わかる。しかも、試料の形状による影響が軽減される。
ここで、２次元モード時には、近赤外領域を使用するた
めに入力レンズとして一般ガラス光学レンズが利用で
き、かつ検出器の冷却も必要ないため、装置全体が安価
となる。さらに、今まで非破壊識別が難しかった物に対
し、簡単に識別可能となる利点もある。
【図１】赤外吸収度の波長依存性を示す図。
【図２】赤外吸収度の波長依存性を示す図。
【図３】本発明の原理説明図。
【図４】赤外線吸収度と散乱度の関係を示す図。
【図５】本発明の実施例装置の説明図。
【図６】水とポリスチレンの吸光度を示す図。
【図７】測定結果を示す写真。
【図８】測定結果を示す写真。
【図９】測定結果を示す写真。
【図１０】測定結果を示す写真。
【図１１】測定結果を示す写真。
【図１２】測定結果を示す写真。
【図１３】測定結果を示す写真。
【図１４】測定結果を示す写真。
１…被測定物、２…光源、３…光検出器、３１…赤外線
ビジコンカメラ、４，４１，４２…波長選択フィルタ、
５…アナライザ、６…出力装置、７…光学レンズ系、８
…画像処理装置、８１…画像記憶部、８２…画像演算
部、９１…ビデオモニタ、９２…ビデオプリンタ。
ビジコンカメラ、４，４１，４２…波長選択フィルタ、
５…アナライザ、６…出力装置、７…光学レンズ系、８
…画像処理装置、８１…画像記憶部、８２…画像演算
部、９１…ビデオモニタ、９２…ビデオプリンタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平松 光夫 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 少なくとも２種類の波長の赤外光であっ
て、被測定物中の物質による吸光度差が十分に大きく、
かつ散乱度差が十分に小さい近傍の波長の赤外光で前記
被測定物を照明し、当該被測定物からの反射光の光量を
前記少なくとも２種類の波長ごとに検出する第１ステッ
プと、 波長ごとに検出された前記反射光の光量の一方を他方に
より演算して散乱光の寄与分を実質的に消去し、前記被
測定物中の物質による赤外光の吸収度を測定する第２ス
テップとを備えることを特徴とする赤外光吸収度の測定
方法。 - 【請求項２】 前記被測定物中の物質が、Ｏ−Ｈ，Ｃ−
Ｈ，Ｎ−ＨもしくはＯ−Ｄ結合のいずれかを含む分子で
ある請求項１記載の赤外光吸収度の測定方法。 - 【請求項３】 前記第２のステップで測定した赤外線の
吸収度と、あらかじめ求められる前記被測定物中の物質
の吸収度にもとづき、前記物質の濃度を定量する請求項
１記載の赤外光吸収度の測定方法。 - 【請求項４】 少なくとも２種類の波長の赤外光であっ
て、被測定物中の物質による吸光度差が十分に大きく、
かつ散乱度差が十分に小さい近傍の波長の赤外光で前記
被測定物を照明し、当該被測定物からの反射光の像を前
記少なくとも２種類の波長ごとに撮像する第１ステップ
と、 波長ごとに撮像された前記反射光の像の一方を他方によ
り画像演算して散乱光の寄与分を実質的に消去し、前記
被測定物中の物質による赤外光の吸収度の分布を測定す
る第２ステップとを備えることを特徴とする赤外光吸収
度の測定方法。 - 【請求項５】 前記第２のステップで測定した赤外線の
吸収度の分布と、あらかじめ求められる前記被測定物中
の物質の吸収度の分布にもとづき、前記物質の濃度の分
布を定量する請求項４記載の赤外光吸収度の測定方法。 - 【請求項６】 前記被測定物中の物質がＯ−Ｈ，Ｃ−
Ｈ，Ｎ−ＨもしくはＯ−Ｄ結合のいずれかを含む分子で
ある請求項４記載の赤外光吸収度の測定方法。 - 【請求項７】 少なくとも２種類の波長の赤外光であっ
て、被測定物中の物質による吸光度差が十分に大きく、
かつ散乱度差が十分に小さい近傍の波長の赤外光で被測
定物を照明する照明手段と、 前記被測定物からの反射光の像を前記少なくとも２種類
の波長ごとに撮像する撮像手段と、 前記波長ごとに撮像された前記反射光の像の強度の一方
を他方により画像演算する演算手段とを備えることを特
徴とする赤外光吸収度の測定装置。 - 【請求項８】 前記照明手段は、Ｏ−Ｈ，Ｃ−Ｈ，Ｎ−
ＨもしくはＯ−Ｄ結合のいずれかを含む分子に対して、
十分に光の吸収性に差異があり、かつ散乱性が略同等で
ある複数の波長の赤外光を出射し、 前記撮像手段は、前記複数の波長ごとに前記反射光の像
を撮像する請求項７記載の赤外光吸収度の測定装置。 - 【請求項９】 前記演算手段により求められた画像演算
データと、あらかじめ求められる前記被測定物中の物質
の前記波長ごとの光の吸収度の分布にもとづき、前記被
測定物における光吸収物質濃度の分布を定量する定量手
段を更に備える請求項７記載の赤外光吸収度の測定装
置。 - 【請求項１０】 前記演算手段により求められた画像演
算データを表示する表示手段を更に備える請求項７記載
の赤外光吸収度の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16864292A JPH06123700A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 赤外光吸収度の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16864292A JPH06123700A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 赤外光吸収度の測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06123700A true JPH06123700A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=15871826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16864292A Pending JPH06123700A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 赤外光吸収度の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06123700A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11352067A (ja) * | 1998-05-19 | 1999-12-24 | Agrovision Ab | 成分濃度判定装置および成分均一性判定装置 |
| JP2007198950A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Nippon Steel Corp | 赤外吸収スペクトル測定法を用いた酸化物材料中の酸化マグネシウム含有量および酸化カルシウム含有量の測定方法 |
| AT504436B1 (de) * | 2007-03-01 | 2008-05-15 | Anton Paar Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des alkoholgehaltes von flüssigkeiten |
| US9013402B2 (en) | 2010-09-14 | 2015-04-21 | Sony Corporation | Information processing device, information processing method, and program |
| WO2018155289A1 (ja) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 乾燥度センサ |
| JP2018141632A (ja) * | 2017-02-24 | 2018-09-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水分量センサ |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP16864292A patent/JPH06123700A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11352067A (ja) * | 1998-05-19 | 1999-12-24 | Agrovision Ab | 成分濃度判定装置および成分均一性判定装置 |
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| US8106361B2 (en) | 2007-03-01 | 2012-01-31 | Anton Paar Gmbh | Method and device for determining an alcohol content of liquids |
| US9013402B2 (en) | 2010-09-14 | 2015-04-21 | Sony Corporation | Information processing device, information processing method, and program |
| WO2018155289A1 (ja) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 乾燥度センサ |
| JP2018141632A (ja) * | 2017-02-24 | 2018-09-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水分量センサ |
| CN110312924A (zh) * | 2017-02-24 | 2019-10-08 | 松下知识产权经营株式会社 | 干燥度传感器 |
| JPWO2018155289A1 (ja) * | 2017-02-24 | 2019-11-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 乾燥度センサ |
| CN110312924B (zh) * | 2017-02-24 | 2021-11-23 | 松下知识产权经营株式会社 | 干燥度传感器 |
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