JPS6011123A - フ−リヱ変換型分光光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ）産業上の利用分野 本発明はフーリエ変換型分光光度計に関する。

（０）従来技術 フーリエ変換型分光光度計では、光学的セロ点では全て
の波長の光が同相で重なるため、インターフェログラム
の信号が光学的ゼロ点では非常に犬となり、他の部分の
信号に比し太き過ぎて測光系のダイナミックレンジが有
効に利用できないと云う問題があった。この点を第１図
によってもう少し詳細に説明する。

第１図はマイケルソン型の干渉計で、ｌは光源、Ｂは半
透明鏡のビームスプリッタ、Ｍｌは固定鏡、Ｍ２は可動
鏡で左右に移動できる。Ｄは光検出器である。波長λの
光を考えると、可動鏡Ｍ２を一方向に動かすと、光検出
器への入射光量は可動鏡Ｍ２の移動量をＸとして光検出
器の出力を式で書くと、 色々な波長の光が入射している場合、光検出器りの出力
信号は、Ｘを変数として色々な周期の余弦波が重なった
形の変化をする′。即ち光検出器りの出力Ｄ（Ｘ）は１
／λ−ν（波数）として、Ｄ（ｘ）＝ｒ”？（ν）　ｃ
ｏｓ　４　ｒｃ　ｖ　ｘ　＊　ｄ　ｖ　・・−（１）こ
＼でＦ（ν）は入射光のスペクトルであり、Ｄ（ｘ）は
入射光のスペクトルのフーリエ変換になっている。

このＤ　（ｘ）がインターフェログラムである。フーリ
エ変換して得られる関数をフーリエ逆変換すれば元の関
数になるから、上記Ｄ（Ｘ）をフーリエ逆変換すること
によってＦ’（ν）がめられる。これが本発明の対象で
あるフーリエ変換型分光光度計の原理であるが、可動鏡
Ｍ　２の移動量Ｘの測り方として、第１図でＬｘ＝Ｌｌ
となる可動鏡Ｍ２の位置をＸの原点とする。上記（１）
式は原点をこのように決めた場合の式である。始めに述
べた光学的ゼロ点と云うのは、Ｌｘ＝Ｌ１なるＸの原点
である。この点でばＣＯＢ　４πνＸａ全てのνに対し
てｌとなるから、この点におけるＤ　（ｘ）は最大値を
呈し、この点のインターフェログラムが測光系のダイナ
ミックレンジを決定するため他の部分では精度のよいデ
ータサンプリングができなくなる。

第１図ではビームスプリッタ−Ｂは半透明鏡層だけが書
かれているが、従来のビームスプリッタ−は第２図に示
すような構成になっていた。１は基板であシ例えばＫＢ
ｒ（赤外分光用）が用″いられ、片面に半透明鏡層２、
例えばＧｅの蒸着層が設けられ、基板ｌと同材質同厚の
コンペンセータ３が貼シ合わされた構成である。コンペ
ンセータ３は、第１図で光線ａとｂとが光学的ゼロ点で
同じ光路長を経て会合するようにするだめに設けられて
おり、このようにすることによってインターフェログラ
ムは前記（１）式で示す形になり、Ｘの原点に対して正
負対称形となる。このため上述したように測光系のダイ
ナミックレンジの問題があった。

（ハ）　目　的 本発明は従来技術における上述した問題点の解決をはか
るものである。

（ニ）構　成 本発明は第１図において、ａ、ｂ２光線の光路の何れか
に一方に他方と非対称的に、波長により屈折率がわずか
に異る媒質層を挿入したものである。このようにすると
、一方の光線は他方の光線よりも余分に媒質層を通過す
ることになり、しかもその媒質層の屈折率は波長によっ
て異るから、可動鏡Ｍ２の任意の位置において、ａ、ｂ
両光線の光路長の差は波長によって異ったものとなる。

この点が従来のフーリエ変換型分光光度計と著しく異っ
た点である。全特定の波長の光に対してａ、ｂ両光線の
光路長が等しくても他の波長の光では光路長は等しくな
い。従って従来例における光学的セロ点のようなものが
存在せず、インターフェログラムは非対称な形になるが
飛び抜けて信号強度の犬となる点はなくなる。

（ホ）実施例 第３図に本発明の実施例を示す。Ｍｌは固定鏡、Ｍ２は
移動鏡である。ビームスプリッタ−Ｂにおいて、１は基
板、２は半透鏡である。この実施例はビームスプリッタ
−が、第２図に示す従来例のビームスプリッタ−からコ
ンペンセータ３を取除いた構成である所に特徴がある。

コンペンセータ３は第１図において、光線ａ。

ｂの光路を対称なものとするために用いられたものであ
り、またビームスプリッタ−においてコンペンセータ３
と共に基板ｌもなくして半透明鏡層またけにすることに
よっても、ａ・　ｂ２光路を対称的なものとすることが
できる。従ってこの実施例ニおいてビームスプリッタ−
にコンペンセータがなくて、基板１だけがあることによ
って、基板コ−そのものが、構成の項で述べた、一方の
光路すに他方の光路ａと非対称的に挿入された媒質とな
っている。この実施例は２．５μｍから２５μｍまでの
赤外分光用のもので、基板ｌの材質はＫＩ３ｒ、半透明
鏡２ばＧｅ蒸着層である。下表ばＫＢｒの波長と屈折率
との関係を示す。

波　長（μｍ）　屈折率 ２．４４　１．５３’ｉ’３８ １ＬＯ３５１，５２４０３ ２５，１４１，４６３２２ 今入射光線が二光線ａ、ｂに分かれ、再び会合する点を
Ｐとし、各寸法及び角度の符号を図示のように決めて、
光線ａがＰ点と固定鏡Ｍｌとの間を往復する光路長ＯＡ
と光線すがＰ点と可動鏡との間を往復する光路長ＯＢを
計算する。

Ｃ）Ａ　＝　２ＨＩＶ　１ ＯＢ−か１２＋２ｎｄ／ｃｏｓθ こ＼でｎは基板１の屈折率である。両光線の光路差Δは 上式で機（苦土の可変部分は１２で、１２＝１１なる可
動鏡Ｍ２の位置を可動鏡Ｍ２の位置変数Ｘの原点とし、
Ｍ２の第２図で左方への移動を正方向とすると、 こ＼でｎ及びｃｏｓθは波長の関数であシ、波数νを用
いて、 ］コ曹「−〇（ν） と書く。波数νの光に関して光路差Δを位相角ψに換算
すると、 ψ＝２πΔＱシ二２πν（２ｘ−Ｃ（ν）し・・・・・
・・・（３）前記（１）式ばＸ＝＝Ｏにおいて、全ての
波長の光が位相角０で会合しているが、本発明の場合（
１）式に相となり、Ｄ（Ｘ）は全く対称性を持たなくな
るだめ、従来の対称的なインターフェログラムにおける
光学的ゼロ点の信号強度が他の部分より飛び抜けて強く
なると云ったことは起らない。

なおこの実施例では、ビームスプリッタ−の基板を２光
路を非対称的にするための、波長によシ屈折率の異る媒
質層として利用しているが、この媒質層はビームスプリ
ッタ−を構成する構造材である必要はなく、一方の光路
中に挿入された媒質層であればよい。

第３図でＤは光検出器、ＳＨはサンプルホールド回路、
ＡＤはＡ　／　Ｄ変換器でＭｅはメモリであり、Ｃは演
算制御回路である。Ｎけレーザ光源で可視光ビームを出
射しており、この可視光も干渉光量が周期的に変動する
から、ＤＩの出力を波形整形してサンプルホールド回路
ＳＨを作動させるサンプリングパルスとすると共にこの
パルスは演算制御回路Ｃで計数され、この計数値が前記
（５）式の変数Ｘの値となる。本発明では可動鏡の位置
の原点は格別な意味がなく、可動鏡Ｍ２の走査の始点は
適当な−−Ｘの位置に採り、サンプリングパルスの計数
値１．　２．　３・・・ｎに対応する位置’ＸＩ。

ｘ２．・・・ｘｎの測光出力をメモリＭｅに記憶させる
。可動鏡Ｍ２の一回の走査の後、演算制御回路Ｃはメモ
リＭｅからデータを読出してフーリエ変換を行いパワー
スペクトルを算出する。

（へ）効　果 本発明によれば、インターフェログラム測定のだめの可
動鏡の移動距離は従来例より大きくなるが、インターフ
ェログラム測定回路に要求されるダイナミックレンジは
従来の１　／　５程度に圧縮され、これによりインタフ
ェログラムはより正確なデータサンプリングができるよ
うになる。なお実施例のようにビームスプリッタ−にお
いてコンペセータをなくすときは、光学素子を一個減ら
せると云う利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は干渉計の平面図、第２図は従来のビームスプリ
ッタ−の厚さを拡大した側面図、第３図は本発明の一実
施例の光学系の平面図と測定系のブロック図である。 ｌ・・・光源、Ｂ・・・ビームスプリッタ−、ＭＡＬ・
・・固定鏡、Ｍ２・・・可動鏡、ｌ・・・ビームスプリ
ッタ−の基板、２・・・半透明鏡層。 代理人　弁理士　縣　浩　介

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 干渉計において、２分割された２光路の一方側に、他方
   の光路より余分に、波長により屈折率が変化する媒質の
   層を挿入して上記２光路を非対称的としたことを特徴と
   するフーリエ変換型分光光度計。