JPH109955A - 分光器 - Google Patents
分光器Info
- Publication number
- JPH109955A JPH109955A JP18657596A JP18657596A JPH109955A JP H109955 A JPH109955 A JP H109955A JP 18657596 A JP18657596 A JP 18657596A JP 18657596 A JP18657596 A JP 18657596A JP H109955 A JPH109955 A JP H109955A
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- JP
- Japan
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- light
- angle
- dielectric
- polarizer
- incident
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 収差のない分光器を得る
【解決手段】 分光すべき平行光束を平面の誘電体２表
面に入射させ、その反射光を偏光子７を通して測光する
ことにより、ブリュ−スターの法則によってＰ偏光が消
滅している光の波長を上記誘電体への光束の入射角から
算出するようにした。
面に入射させ、その反射光を偏光子７を通して測光する
ことにより、ブリュ−スターの法則によってＰ偏光が消
滅している光の波長を上記誘電体への光束の入射角から
算出するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回折格子とかプリズ
ムを用いない分光器に関する。
ムを用いない分光器に関する。
【０００２】
【従来の技術】分光器は従来回折格子とかプリズム等の
光分散素子を用いていた。
光分散素子を用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した光分散素子を
用いる従来の分光器は分光器の入射側スリットの像をス
ペクトル像面上に形成する構成になっており、入射スリ
ットの像を結像する光学的構成には収差が伴っている。
特に通常分光器の結像系は凹面反射を利用しており、凹
面を軸外しの状態で使用するので非点収差が避け難いも
のであった。また凹面回折格子を用いるものは波長によ
り収差の大きさが変わり、一波長で収差を低減できても
他の波長での収差は低減できないと云う問題があった。
用いる従来の分光器は分光器の入射側スリットの像をス
ペクトル像面上に形成する構成になっており、入射スリ
ットの像を結像する光学的構成には収差が伴っている。
特に通常分光器の結像系は凹面反射を利用しており、凹
面を軸外しの状態で使用するので非点収差が避け難いも
のであった。また凹面回折格子を用いるものは波長によ
り収差の大きさが変わり、一波長で収差を低減できても
他の波長での収差は低減できないと云う問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は分光素子を用
いず、スペクトル像を形成する必要がないことにより、
光学系の収差の問題のない分光器を提供する。
いず、スペクトル像を形成する必要がないことにより、
光学系の収差の問題のない分光器を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】誘電体表面に被測定光を
入射させ、誘電体表面からの反射光を偏光子を通して測
光する構成で、被測定光の上記誘電体表面への入射角を
可変として、各入射角における反射光のＰ偏光成分強度
を測定して、例えばこの測定値の下向きピークに対する
上記入射角からブリュースターの法則からそのピークを
現わしている光の波長を算出するようにした。
入射させ、誘電体表面からの反射光を偏光子を通して測
光する構成で、被測定光の上記誘電体表面への入射角を
可変として、各入射角における反射光のＰ偏光成分強度
を測定して、例えばこの測定値の下向きピークに対する
上記入射角からブリュースターの法則からそのピークを
現わしている光の波長を算出するようにした。
【０００６】上述した構成において、誘電体表面からの
反射光のＰ偏光成分は入射角θがその波長λに対する上
記誘電体の屈折率ｎ（λ）によって決まるブリュ−スタ
ー角であるとき０となる。被測定光がバックグラウンド
光に輝線が混ざっている場合を考えると誘電体からの反
射光のＳ成分は入射角の如何にかゝわらず被測定光の全
波長成分を常に略一律に反射されているのでその測光出
力は入射角が０（垂直入射）の状態から入射角と共に単
調に増加していく。これに対してＰ偏光成分の方は被測
定光の入射角θがブリュ−スター角となる波長の近辺で
反射率が低下しているので、被測定光の分光スペクトル
でその波長の近辺が他の波長の所より強度が高いとき
は、被測定光全体に対する反射光中のＰ偏光成分の測定
強度の減少率は入射角が他の角度であるときより大きく
なる。
反射光のＰ偏光成分は入射角θがその波長λに対する上
記誘電体の屈折率ｎ（λ）によって決まるブリュ−スタ
ー角であるとき０となる。被測定光がバックグラウンド
光に輝線が混ざっている場合を考えると誘電体からの反
射光のＳ成分は入射角の如何にかゝわらず被測定光の全
波長成分を常に略一律に反射されているのでその測光出
力は入射角が０（垂直入射）の状態から入射角と共に単
調に増加していく。これに対してＰ偏光成分の方は被測
定光の入射角θがブリュ−スター角となる波長の近辺で
反射率が低下しているので、被測定光の分光スペクトル
でその波長の近辺が他の波長の所より強度が高いとき
は、被測定光全体に対する反射光中のＰ偏光成分の測定
強度の減少率は入射角が他の角度であるときより大きく
なる。
【０００７】上述した所を図によって説明する。図２Ａ
は被測定光の分光スペクトルで横軸は波長と夫々の波長
の光に対して使用する誘電体のブリュースター角の二重
目盛である。図２Ｅは誘電体の或る波長の光に対するＰ
偏光，Ｓ偏光の入射角と反射率との関係を示し、Ｐ偏光
反射率が０になっている角度がブリュースター角であ
る。図２Ｂは或る入射角における反射光のＳ成分の分光
スペクトルで、これは図２Ａにその入射角におけるＳ偏
光反射率を掛けたもので、これは被測定の分光スペクト
ルと略同じ形であり、測定されるＳ偏光成分強度は図２
Ｂのカーブの下の面積に相当する。これは入射角が０か
ら９０°まで変化する間のＳ偏光の反射率が単調に増加
することに相当して図３Ａのように変化する。図２Ｃは
或る入射角θにおける反射光のＰ偏光成分の分光スペク
トルで入射角θをブリュースター角とする波長λの近辺
でスペクトル強度は低く、波長λの所では０である。図
２Ｄは別の入射角θ′における反射光Ｐ成分の分光スペ
クトルで角θ′をブリュースター角とする波長の所で凹
んでいる。Ｐ偏光成分の測定強度はこの図２Ｃ，Ｄ等の
カーブの下の面積で、夫々の図で斜線を入れた部分はブ
リュースター反射のような現象がないとしたときの測定
強度から減光した量を示す。この減光部分の面積はスペ
クトル強度の大きい所で大きいから、図２Ｃと図２Ｄと
を較べるとＣの場合の方がＤの場合よりＰ偏光の測定強
度低下が大きく現われる。このため入射角を変えたとき
の反射光のＰ偏光成分の強度の変化は図３Ｂのようにな
り、それは丁度Ｓ偏光成分の測定強度から入射光の分光
スペクトルを引算したような形となって、その凹み具合
は被測定光の分光スペクトルを反映したものとなってい
る。そして輝線光のブリュースター角に相当する所では
その凹みが鋭く現われるから、その角度からその輝線光
の波長が求められることになる。
は被測定光の分光スペクトルで横軸は波長と夫々の波長
の光に対して使用する誘電体のブリュースター角の二重
目盛である。図２Ｅは誘電体の或る波長の光に対するＰ
偏光，Ｓ偏光の入射角と反射率との関係を示し、Ｐ偏光
反射率が０になっている角度がブリュースター角であ
る。図２Ｂは或る入射角における反射光のＳ成分の分光
スペクトルで、これは図２Ａにその入射角におけるＳ偏
光反射率を掛けたもので、これは被測定の分光スペクト
ルと略同じ形であり、測定されるＳ偏光成分強度は図２
Ｂのカーブの下の面積に相当する。これは入射角が０か
ら９０°まで変化する間のＳ偏光の反射率が単調に増加
することに相当して図３Ａのように変化する。図２Ｃは
或る入射角θにおける反射光のＰ偏光成分の分光スペク
トルで入射角θをブリュースター角とする波長λの近辺
でスペクトル強度は低く、波長λの所では０である。図
２Ｄは別の入射角θ′における反射光Ｐ成分の分光スペ
クトルで角θ′をブリュースター角とする波長の所で凹
んでいる。Ｐ偏光成分の測定強度はこの図２Ｃ，Ｄ等の
カーブの下の面積で、夫々の図で斜線を入れた部分はブ
リュースター反射のような現象がないとしたときの測定
強度から減光した量を示す。この減光部分の面積はスペ
クトル強度の大きい所で大きいから、図２Ｃと図２Ｄと
を較べるとＣの場合の方がＤの場合よりＰ偏光の測定強
度低下が大きく現われる。このため入射角を変えたとき
の反射光のＰ偏光成分の強度の変化は図３Ｂのようにな
り、それは丁度Ｓ偏光成分の測定強度から入射光の分光
スペクトルを引算したような形となって、その凹み具合
は被測定光の分光スペクトルを反映したものとなってい
る。そして輝線光のブリュースター角に相当する所では
その凹みが鋭く現われるから、その角度からその輝線光
の波長が求められることになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施形態の一例を
示す。この図で１はゴニオメータ、２は平板状の誘電体
板でゴニオメータの中心台３上に設置されており、４は
回動腕で、中心台３とこの腕は中心台３の回動に対し、
その回動角の２倍角で回動せしめられるようになってい
る。５はコリメータで、被測定光の光源６、例えば誘導
結合プラズマ装置のプラズマ炎とかグロー放電管であ
る。回動腕４上には偏光子７と光検出器８が設置されて
おり、偏光子７は回動腕４上に搭載された偏光子駆動装
置９によりその光軸を中心軸として回動可能となってい
る。１０はゴニオメータ駆動装置で制御およびデータ処
理装置１１からの指令により中心台３を所定角回転せし
める。回動腕４は中心台３と連動して２倍角だけ駆動せ
しめられる。
示す。この図で１はゴニオメータ、２は平板状の誘電体
板でゴニオメータの中心台３上に設置されており、４は
回動腕で、中心台３とこの腕は中心台３の回動に対し、
その回動角の２倍角で回動せしめられるようになってい
る。５はコリメータで、被測定光の光源６、例えば誘導
結合プラズマ装置のプラズマ炎とかグロー放電管であ
る。回動腕４上には偏光子７と光検出器８が設置されて
おり、偏光子７は回動腕４上に搭載された偏光子駆動装
置９によりその光軸を中心軸として回動可能となってい
る。１０はゴニオメータ駆動装置で制御およびデータ処
理装置１１からの指令により中心台３を所定角回転せし
める。回動腕４は中心台３と連動して２倍角だけ駆動せ
しめられる。
【０００９】光源６から放射された光はコリメータ５で
集められ平行光束に変換されて誘電体板２に入射せしめ
られる。中心台３は誘電体板２の表面法線がコリメータ
５の光軸と一致してコリメータに向き合うときの角位置
を入射角０としてその角位置のデータが制御装置１１に
取込まれるようになっている。実際の中心台の回動は角
位置０°から始める必要はなく、角位置５０°の前後で
測定波長範囲で決まる角範囲を回動せしめられる。その
回動角範囲は先に制御装置に指示として入力しておく。
例えば誘電体として光学ガラスのＢａＦ１０を用いると
波長１０１４ｎｍで屈折率は１．６５５、波長３６５ｎ
ｍで屈折率は１．７０７で夫々のブリュースター角は５
８°５２′および５９°３１′であるから、上の波長範
囲を測るのには５８°から６０°の範囲で入射角を変え
ればよい。回動腕４は中心台３の２倍角で回動するから
光検出器８には常に誘電体板２で反射された光源６の光
が入射して検出される。制御装置１１は偏光子駆動装置
９に信号を送って、中心台３の一つの角位置毎に偏光子
７を誘電体板２からの反射光のＳ成分透過方向とＰ成分
透過方向とに切換えその各々の方向で光検出器７の出力
を読込み、そのときの中心台３の角位置のデータと共に
メモリ１２に記憶せしめる。このようにして予め設定し
た中心台３の回動角範囲を例えば１′飛びに回動せしめ
る。
集められ平行光束に変換されて誘電体板２に入射せしめ
られる。中心台３は誘電体板２の表面法線がコリメータ
５の光軸と一致してコリメータに向き合うときの角位置
を入射角０としてその角位置のデータが制御装置１１に
取込まれるようになっている。実際の中心台の回動は角
位置０°から始める必要はなく、角位置５０°の前後で
測定波長範囲で決まる角範囲を回動せしめられる。その
回動角範囲は先に制御装置に指示として入力しておく。
例えば誘電体として光学ガラスのＢａＦ１０を用いると
波長１０１４ｎｍで屈折率は１．６５５、波長３６５ｎ
ｍで屈折率は１．７０７で夫々のブリュースター角は５
８°５２′および５９°３１′であるから、上の波長範
囲を測るのには５８°から６０°の範囲で入射角を変え
ればよい。回動腕４は中心台３の２倍角で回動するから
光検出器８には常に誘電体板２で反射された光源６の光
が入射して検出される。制御装置１１は偏光子駆動装置
９に信号を送って、中心台３の一つの角位置毎に偏光子
７を誘電体板２からの反射光のＳ成分透過方向とＰ成分
透過方向とに切換えその各々の方向で光検出器７の出力
を読込み、そのときの中心台３の角位置のデータと共に
メモリ１２に記憶せしめる。このようにして予め設定し
た中心台３の回動角範囲を例えば１′飛びに回動せしめ
る。
【００１０】上述のような動作によってメモリ１２に格
納されたデータからＳ偏光についての光検出器８の出力
を読出し、中心台３の角位置を横軸にして表示装置１３
に記録させたものが図３Ａである。同様にしてＰ偏光に
ついての光検出器８の出力を記録させたものが図３Ｂで
ある。
納されたデータからＳ偏光についての光検出器８の出力
を読出し、中心台３の角位置を横軸にして表示装置１３
に記録させたものが図３Ａである。同様にしてＰ偏光に
ついての光検出器８の出力を記録させたものが図３Ｂで
ある。
【００１１】制御装置が実際に行なうデータ処理はメモ
リ１２に取込まれたデータから中心台の各角位置毎に （Ｓ偏光測定強度−Ｐ偏光測定強度）／（Ｓ偏光測定強
度） を算出し表示装置１３に中心台の角度を横軸にしたカー
ブとして表示する。これが図３のＣのカーブである。こ
のカーブは前述したように光源６の分光スペクトルと略
同じ形をしている。このカーブで上向きに突出したピー
クが輝線光のピークである。分析者はこのピークの中心
波長を読取り、制御装置１１に入力すると制御装置１１
は次のようにしてその輝線光の波長を算出する。今読取
った中心台３の角度をθとするとこれは誘電体板へのコ
リメータ５からの入射角であるから、ブリュースターの
法則により、その輝線光の誘電体板２に対する屈折率ｎ
は ｎ＝ｔａｎθ …… 他方制御装置には誘電体板２の屈折率波長特性の表が予
め格納してあるので、その表により上記ｎから目的の輝
線光の波長を引き、これを表示装置１３に出力するので
ある。
リ１２に取込まれたデータから中心台の各角位置毎に （Ｓ偏光測定強度−Ｐ偏光測定強度）／（Ｓ偏光測定強
度） を算出し表示装置１３に中心台の角度を横軸にしたカー
ブとして表示する。これが図３のＣのカーブである。こ
のカーブは前述したように光源６の分光スペクトルと略
同じ形をしている。このカーブで上向きに突出したピー
クが輝線光のピークである。分析者はこのピークの中心
波長を読取り、制御装置１１に入力すると制御装置１１
は次のようにしてその輝線光の波長を算出する。今読取
った中心台３の角度をθとするとこれは誘電体板へのコ
リメータ５からの入射角であるから、ブリュースターの
法則により、その輝線光の誘電体板２に対する屈折率ｎ
は ｎ＝ｔａｎθ …… 他方制御装置には誘電体板２の屈折率波長特性の表が予
め格納してあるので、その表により上記ｎから目的の輝
線光の波長を引き、これを表示装置１３に出力するので
ある。
【００１２】上述したデータ処理は輝線スペクトルによ
る元素分析に対応したものであるが、前述したように図
３Ｃのカーブは光源のスペクトルと略同じ形をしている
ので、横軸の角度を上記式により屈折率に換算し、屈
折率波長特性表によって屈折率を波長に変換して図３Ｃ
のカーブを画くこともできる。このデータ処理は例えば
吸光スペクトル分析のような連続スペクトルによる分析
にも適用できるものである。また偏光子はコリメータか
ら光検出器８までの光軸上のどこに置いてもよい。
る元素分析に対応したものであるが、前述したように図
３Ｃのカーブは光源のスペクトルと略同じ形をしている
ので、横軸の角度を上記式により屈折率に換算し、屈
折率波長特性表によって屈折率を波長に変換して図３Ｃ
のカーブを画くこともできる。このデータ処理は例えば
吸光スペクトル分析のような連続スペクトルによる分析
にも適用できるものである。また偏光子はコリメータか
ら光検出器８までの光軸上のどこに置いてもよい。
【００１３】上述した構成は回動腕４の一つの各各位置
毎にＳ偏光とＰ偏光を測定しているが、偏光子を高速で
回転させながら回動腕４を動かして、光検出器８の出力
から上記偏光子の回動と同期した交流成分を取出すと、
その振幅はＳ偏光強度とＰ偏光強度との差になっている
から、この交流成分を整流して表示すればそのまゝ図３
Ｃのカーブが画かれる。
毎にＳ偏光とＰ偏光を測定しているが、偏光子を高速で
回転させながら回動腕４を動かして、光検出器８の出力
から上記偏光子の回動と同期した交流成分を取出すと、
その振幅はＳ偏光強度とＰ偏光強度との差になっている
から、この交流成分を整流して表示すればそのまゝ図３
Ｃのカーブが画かれる。
【００１４】図４に本発明の他の実施形態を示す。この
例ではゴニオメ−タは使わず，誘電体２からの反射光を
レンズ１４を通して撮像素子８０上に集光させる。誘電
体板２を回動させると、撮像素子上の集光点が移動する
ので、偏光子７の方位を切換ながら誘電体板を回して撮
像素子の出力を読み出すと図３のＡ，Ｂに示すデータが
得られる。ゴニオメータを用いた場合、回動腕の回動範
囲は狭いので、図１の構成の代わりに図４の構成も用い
得るのである。その他図１の構成の各部と対応する部分
には図１と同じ符号を付して一々の説明は省略する。
例ではゴニオメ−タは使わず，誘電体２からの反射光を
レンズ１４を通して撮像素子８０上に集光させる。誘電
体板２を回動させると、撮像素子上の集光点が移動する
ので、偏光子７の方位を切換ながら誘電体板を回して撮
像素子の出力を読み出すと図３のＡ，Ｂに示すデータが
得られる。ゴニオメータを用いた場合、回動腕の回動範
囲は狭いので、図１の構成の代わりに図４の構成も用い
得るのである。その他図１の構成の各部と対応する部分
には図１と同じ符号を付して一々の説明は省略する。
【００１５】
【発明の効果】本発明分光器は光分散素子を用いず、常
にスペクトル光の全部を測定に使っているので、誘電体
の表面反射を用いているにも拘らず、分光器として明る
いものであり、結像系を必要としないので無収差の分光
器が得られる。
にスペクトル光の全部を測定に使っているので、誘電体
の表面反射を用いているにも拘らず、分光器として明る
いものであり、結像系を必要としないので無収差の分光
器が得られる。
【図１】本発明の実施形態の一例の平面図。
【図２】本発明の原理を説明するためのグラフ。
【図３】上記実施形態における測定結果のグラフ。
【図４】本発明の他の実施形態の光学系の平面略図。
１ ゴニオメータ ２ 誘電体板 ３ 中心台 ４ 回動腕 ５ コリメータ ６ 光源 ７ 偏光子 ８ 光検出器 ９ 偏光子駆動装置 １０ ゴニオメータ駆動装置 １１ 制御およびデータ処理装置 １２ メモリ １３ 表示装置
Claims (1)
- 【請求項１】 誘電体とその表面に平行光束を入射させ
る手段とこの平行光束の上記誘電体による反射光を受光
する光検出器と上記平行光束入射手段から誘電体を経て
上記光検出器に到る光路上に配置される偏光子と、上記
平行光束入射手段と上記光検出器と上記偏光子を常に上
記誘電体表面に対して入射光，反射光に対応する位置関
係を保って駆動する手段と、この駆動手段により上記誘
電体への入射光束の入射角を変えながら反射光のＰ偏光
の強度を測定し、このＰ偏光の測定結果からブリュース
ターの法則に基づいて上記入射光の分光スペクトルデー
タを算出する手段とよりなる分光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18657596A JPH109955A (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 分光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18657596A JPH109955A (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 分光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH109955A true JPH109955A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=16190947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18657596A Pending JPH109955A (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 分光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH109955A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003194710A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-09 | Shiseido Co Ltd | 光散乱体の屈折率の測定方法およびその装置 |
| JP2018084539A (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 株式会社分光応用技術研究所 | 光による特性測定システム及び光による特性測定方法 |
-
1996
- 1996-06-26 JP JP18657596A patent/JPH109955A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003194710A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-09 | Shiseido Co Ltd | 光散乱体の屈折率の測定方法およびその装置 |
| JP2018084539A (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 株式会社分光応用技術研究所 | 光による特性測定システム及び光による特性測定方法 |
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