JPS603609B2 - 干渉分光装置 - Google Patents
干渉分光装置Info
- Publication number
- JPS603609B2 JPS603609B2 JP2171676A JP2171676A JPS603609B2 JP S603609 B2 JPS603609 B2 JP S603609B2 JP 2171676 A JP2171676 A JP 2171676A JP 2171676 A JP2171676 A JP 2171676A JP S603609 B2 JPS603609 B2 JP S603609B2
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- JP
- Japan
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- light
- signal
- phase
- light source
- photodetector
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/45—Interferometric spectrometry
- G01J3/453—Interferometric spectrometry by correlation of the amplitudes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は干渉分光装置に関し、特にマィケルソン型干渉
計を用いた分光装置において極めて安価な周波数分析装
置を備えた干渉分光装置に関する。
計を用いた分光装置において極めて安価な周波数分析装
置を備えた干渉分光装置に関する。
近年環境汚染等の問題の深刻さが認識され、大気中の特
定ガスの濃度の測定が種々の装置によって行なわれるよ
うになった。
定ガスの濃度の測定が種々の装置によって行なわれるよ
うになった。
例えば赤外線分光装置を使用してガス分析を行うことも
その一つの方法であり、そのような場合、大気中の徴量
ガスの濃度の測定に適した分光器としては高感度の検出
が可能であるものが望ましい。このような分光器の一つ
として、入射する光を分散させることなく分光し得るこ
とから極めて明るい分光器であるマィケルソン干渉計型
分光器がある。しかしながらマイケルソン干渉計型分光
器においては、分光器の操作の結果直接得られる光量に
対応した信号は、エネルギーの陽関数として強度を表わ
してはいないので、これをフーリエ逆変換しなければな
らない。従ってマィケルソン干渉計型分光器を使用した
干渉分光装置においては、光検出器よりの信号をフーリ
エ逆変換するための手段を備えている。従釆の干渉分光
装置はこのフーリエ逆変換するための手段として小型コ
ンピューターを用いており、そのため装置価格が極めて
高くなる。ところで例えば公害測定のためのガス分析に
おいては、有害ない〈つかの特定ガスのみが測定の主な
る対象であるため、測定試料を通過する際に吸収を受け
た赤外光源光のうち、いくつかの特定ガスの主要な吸収
波長における光強度を知ることができれば定量分析に使
用でき、必ずしも全ての波長にわたる強度を測定するこ
とは必要でない。本発明はこのような点に鑑み従来の装
置の欠点を除去しようとするもので、極めて安価で簡単
な干渉分光装置を提供するもので、以下図面に基づき本
発明の一実施例を詳述する。第１図は一実施例装置の概
略図であり、図面において１は分光すべき光を発生する
被分光光源であり、該光源よりの光２はしンズ３に入射
して平行光東され、該平行光東光に対して４５０の角度
に配置されたビームスプリツタ−４に入射する。
その一つの方法であり、そのような場合、大気中の徴量
ガスの濃度の測定に適した分光器としては高感度の検出
が可能であるものが望ましい。このような分光器の一つ
として、入射する光を分散させることなく分光し得るこ
とから極めて明るい分光器であるマィケルソン干渉計型
分光器がある。しかしながらマイケルソン干渉計型分光
器においては、分光器の操作の結果直接得られる光量に
対応した信号は、エネルギーの陽関数として強度を表わ
してはいないので、これをフーリエ逆変換しなければな
らない。従ってマィケルソン干渉計型分光器を使用した
干渉分光装置においては、光検出器よりの信号をフーリ
エ逆変換するための手段を備えている。従釆の干渉分光
装置はこのフーリエ逆変換するための手段として小型コ
ンピューターを用いており、そのため装置価格が極めて
高くなる。ところで例えば公害測定のためのガス分析に
おいては、有害ない〈つかの特定ガスのみが測定の主な
る対象であるため、測定試料を通過する際に吸収を受け
た赤外光源光のうち、いくつかの特定ガスの主要な吸収
波長における光強度を知ることができれば定量分析に使
用でき、必ずしも全ての波長にわたる強度を測定するこ
とは必要でない。本発明はこのような点に鑑み従来の装
置の欠点を除去しようとするもので、極めて安価で簡単
な干渉分光装置を提供するもので、以下図面に基づき本
発明の一実施例を詳述する。第１図は一実施例装置の概
略図であり、図面において１は分光すべき光を発生する
被分光光源であり、該光源よりの光２はしンズ３に入射
して平行光東され、該平行光東光に対して４５０の角度
に配置されたビームスプリツタ−４に入射する。
５は往復運動鏡９にわずかな変動速度のむらがある場合
にも正確な分光測定が可能になるよう設けられた参照光
となる単色光を発生するヘリウムネオンレーザーの如き
参照光源であり、該参照光源よりの単色光６もしンズ７
によって平行光東にされた後、前記ビームスプリッター
４に入射する。
にも正確な分光測定が可能になるよう設けられた参照光
となる単色光を発生するヘリウムネオンレーザーの如き
参照光源であり、該参照光源よりの単色光６もしンズ７
によって平行光東にされた後、前記ビームスプリッター
４に入射する。
８は前記光東と平行な鏡面を有する固定鏡であり、９は
該固定鏡の鏡面に垂直な鏡面を有する往復運動鏡である
。
該固定鏡の鏡面に垂直な鏡面を有する往復運動鏡である
。
該往復運動鏡の一端は例えばボイスコイルと永久磁石と
よりなるところのラウドスピーカーに用いられている如
き公知の駆動機構１０によって往復運動し得るようにさ
れている。該往復運動のうち往運動は一定速度で行なわ
れるようにされている。ビームスプリッター４によって
反射された参照光源５よりの光を検出するため光検出器
１１が設けられている。１２は該ビームスプリッタ−４
によって反射された光を光検出器１１に集光するための
集光レンズである。
よりなるところのラウドスピーカーに用いられている如
き公知の駆動機構１０によって往復運動し得るようにさ
れている。該往復運動のうち往運動は一定速度で行なわ
れるようにされている。ビームスプリッター４によって
反射された参照光源５よりの光を検出するため光検出器
１１が設けられている。１２は該ビームスプリッタ−４
によって反射された光を光検出器１１に集光するための
集光レンズである。
前記光検出器１１の出力端は増幅器１３を介してデジタ
ル処理に適したトランジスタートランジスタロジック信
号に変換するための波形整形回路に接続されており、該
波形整形回路１４の出力信号は該回路１４よりの出力信
号の周波数を予め指定した設定値に応じてずこ分周した
りＮ倍‘こ逓倍するためのフェーズロックループ回路１
５に供給されている。ここでＮ′およびＮは測定ごとに
その都度選ばれる整数である。該フェーズロックループ
回路１５の出力信号は前記フェーズロックループ回路１
５よりの出力信号の位相を変えるための移相器１６に供
給されている。前記光検出器１１に対応してビームスプ
リッター４によって反射された被分析光源１よりの光を
検出するための第２の光検出器１７が配置されている。
１８は前記ビームスプリッター４によって反射された被
分析光源１よりの光を前記光検出器１７に集光するため
の集光レンズである。
ル処理に適したトランジスタートランジスタロジック信
号に変換するための波形整形回路に接続されており、該
波形整形回路１４の出力信号は該回路１４よりの出力信
号の周波数を予め指定した設定値に応じてずこ分周した
りＮ倍‘こ逓倍するためのフェーズロックループ回路１
５に供給されている。ここでＮ′およびＮは測定ごとに
その都度選ばれる整数である。該フェーズロックループ
回路１５の出力信号は前記フェーズロックループ回路１
５よりの出力信号の位相を変えるための移相器１６に供
給されている。前記光検出器１１に対応してビームスプ
リッター４によって反射された被分析光源１よりの光を
検出するための第２の光検出器１７が配置されている。
１８は前記ビームスプリッター４によって反射された被
分析光源１よりの光を前記光検出器１７に集光するため
の集光レンズである。
光検出器１７の出力端は増幅器１９を介して前記移相器
１６よりの参照信号が供給されている位相検出器２川こ
供給されている。該位相検出器２０の出力信号は低域フ
ィルター２１を介して記録計２２に供給されている。上
述した種々の回路における信号処理は全て、往復運動鏡
９が定速度で運動している期間のみ有効におこなわれる
ようになっている。上述した如き構成の装置において例
えば被分光光源１として試料ガスを通過した第２図ａに
示す如きスペクトルを有する赤外分光装置の光源光を選
ぶものとする。
１６よりの参照信号が供給されている位相検出器２川こ
供給されている。該位相検出器２０の出力信号は低域フ
ィルター２１を介して記録計２２に供給されている。上
述した種々の回路における信号処理は全て、往復運動鏡
９が定速度で運動している期間のみ有効におこなわれる
ようになっている。上述した如き構成の装置において例
えば被分光光源１として試料ガスを通過した第２図ａに
示す如きスペクトルを有する赤外分光装置の光源光を選
ぶものとする。
尚、第２図ａにおいてイは例えば波長＾，にある亜硫酸
ガスの主要な吸収ピークであり、口は波長入２にある二
酸化窒素ガスの主要な吸収ピークである。参照光６のス
ペクトルは第２図ｂに示されるようなものである。この
ような波長分布を有する被分光光源１よりの光２の一部
２ａは前記ビームスプリッター４で反射された後、固定
鏡８によって反射され更にビームスプリッタ−４を透過
する。又被分光光源１よりの光２の一部２ｂはビームス
プリッター４を透過して往復運動鏡９によって反射され
た後ビームスプリッタ−４に反射されて前記光２ａと同
一光路上を進み該光２ａと干渉を起こす。全く同様に参
照光源５よりの光６もビームスプリッタ−４に反射され
た後固定鏡８に反射される成分６ａと、往復運動鏡９に
反射された後ビームスプリッタ−４に反射される成分６
ｂとが同一光路上を進み干渉を起こす。駆動機構１０を
駆動せしめて往復運動鏡９を一定速度Ｖで往運動せしめ
る。その結果周知のように光検出器１７には、フーリエ
逆変換すると第２図ａに示す如きスペクトルになるよう
な第３図ａに示す如き信号が得られ、光検出器１１には
、フーリエ逆変換すると第２図ｂに示す如きスペクトル
になるような第３図ｂに示す如き周波数チ（ただし入は
参照光源の波長）の信号が得られる。該検出器１１より
の信号は増幅器１３に供給されて増幅された後、波形整
形回路１４に供給されて波形整形され第４図ａに示す如
き信号となる。いま例えば波長入，における被分光光源
１よりの光の強度を求める場歌は＊畔．になるような整
数Ｎ，とＮ，′との組みを見つけ、フェーズロックルー
プ回路１５において波形整形回路１４の出力信号の周波
数が器闇こなる仇談回路１５を設定する。
ガスの主要な吸収ピークであり、口は波長入２にある二
酸化窒素ガスの主要な吸収ピークである。参照光６のス
ペクトルは第２図ｂに示されるようなものである。この
ような波長分布を有する被分光光源１よりの光２の一部
２ａは前記ビームスプリッター４で反射された後、固定
鏡８によって反射され更にビームスプリッタ−４を透過
する。又被分光光源１よりの光２の一部２ｂはビームス
プリッター４を透過して往復運動鏡９によって反射され
た後ビームスプリッタ−４に反射されて前記光２ａと同
一光路上を進み該光２ａと干渉を起こす。全く同様に参
照光源５よりの光６もビームスプリッタ−４に反射され
た後固定鏡８に反射される成分６ａと、往復運動鏡９に
反射された後ビームスプリッタ−４に反射される成分６
ｂとが同一光路上を進み干渉を起こす。駆動機構１０を
駆動せしめて往復運動鏡９を一定速度Ｖで往運動せしめ
る。その結果周知のように光検出器１７には、フーリエ
逆変換すると第２図ａに示す如きスペクトルになるよう
な第３図ａに示す如き信号が得られ、光検出器１１には
、フーリエ逆変換すると第２図ｂに示す如きスペクトル
になるような第３図ｂに示す如き周波数チ（ただし入は
参照光源の波長）の信号が得られる。該検出器１１より
の信号は増幅器１３に供給されて増幅された後、波形整
形回路１４に供給されて波形整形され第４図ａに示す如
き信号となる。いま例えば波長入，における被分光光源
１よりの光の強度を求める場歌は＊畔．になるような整
数Ｎ，とＮ，′との組みを見つけ、フェーズロックルー
プ回路１５において波形整形回路１４の出力信号の周波
数が器闇こなる仇談回路１５を設定する。
その結果フェーズロックループ回路１５の出力信号は第
４図ｂに示す如きものとなる。該出力信号は移相器１６
を経て位相検出器２川こ供給される。位相検出器２０１
こは第３図ａに示した如き信号が供給されており、該信
号は第４図ｂに示した移相器１６より供給されている信
号に基づいて位相検出器２０において検出される。該検
出された信号は低域フィルター２１において高周波成分
をセットされ直流出力として記録計２２に記録される。
そこで移相器１６により適当に位相を変えれば記録計２
２に記録される直流信号の信号値が増減する。該信号値
を観察しつつ該記録値が最大になるように移相器１６に
よる移相量を調整すれば、位相検出器２０に供給されて
くる信号に含まれる波長入，に対応した周波数を有する
信号成分の位相と、移相器１６から供給され同一周波数
を有する参照信号の位相とが一致し、記録計２２には第
４図ｃに示すような第２図ａにおいて波長入，における
光強度１，に対応する出力が記録される。同様に同図に
おいて波長入２における光強度１２に対応する出力を得
るため服に粋２１こなるよぅな整数Ｎ２とＮ２′との組
みを見つけ、フェーズロックループ回路１５におし、て
波形離職１４の出旭号の周波数が器倍になるように設定
する。
４図ｂに示す如きものとなる。該出力信号は移相器１６
を経て位相検出器２川こ供給される。位相検出器２０１
こは第３図ａに示した如き信号が供給されており、該信
号は第４図ｂに示した移相器１６より供給されている信
号に基づいて位相検出器２０において検出される。該検
出された信号は低域フィルター２１において高周波成分
をセットされ直流出力として記録計２２に記録される。
そこで移相器１６により適当に位相を変えれば記録計２
２に記録される直流信号の信号値が増減する。該信号値
を観察しつつ該記録値が最大になるように移相器１６に
よる移相量を調整すれば、位相検出器２０に供給されて
くる信号に含まれる波長入，に対応した周波数を有する
信号成分の位相と、移相器１６から供給され同一周波数
を有する参照信号の位相とが一致し、記録計２２には第
４図ｃに示すような第２図ａにおいて波長入，における
光強度１，に対応する出力が記録される。同様に同図に
おいて波長入２における光強度１２に対応する出力を得
るため服に粋２１こなるよぅな整数Ｎ２とＮ２′との組
みを見つけ、フェーズロックループ回路１５におし、て
波形離職１４の出旭号の周波数が器倍になるように設定
する。
その結果フェーズロックループ回路１５によって、波形
整形回路１４の出力信号の周波数は例えば第４図ｄに示
すように鰐倍される。この場餅も移勝１６は機相量を適
当に調整すれば、往復運動鏡９の一定速度の往運動の結
果生じた第３図ａに示す如き信号に含まれている波長入
２に対応した周波数を有する成分が、移相器１６より位
相検出器２川こおいてほぼ同一周波数で同一位相を有す
る参照信号に基づいて検出され、直流成分に種々の高調
波成分が重畳された信号が得られる。
整形回路１４の出力信号の周波数は例えば第４図ｄに示
すように鰐倍される。この場餅も移勝１６は機相量を適
当に調整すれば、往復運動鏡９の一定速度の往運動の結
果生じた第３図ａに示す如き信号に含まれている波長入
２に対応した周波数を有する成分が、移相器１６より位
相検出器２川こおいてほぼ同一周波数で同一位相を有す
る参照信号に基づいて検出され、直流成分に種々の高調
波成分が重畳された信号が得られる。
該信号は低域フィルター２１において高調波成分をカッ
トされ記録計２２には第４図ｅに示すような第２図ａに
おいて波長入２における光強度１２に対応する直流信号
成分が記録される。このような、光強度１，，１２ に
対応した信号出力を得ることにより、大気中の特定ガス
の濃度を知ることができる。尚、波長オーダーの大きさ
でみると、往復運動鏡９の往復運動速度に速度むらが生
じるが、このような原因により生ずる作用は被分光光源
１よりの光と参照光源５よりの光に対して平等に加わる
ため、これがために測定に生ずる誤差は極めてわずかに
抑えられる。
トされ記録計２２には第４図ｅに示すような第２図ａに
おいて波長入２における光強度１２に対応する直流信号
成分が記録される。このような、光強度１，，１２ に
対応した信号出力を得ることにより、大気中の特定ガス
の濃度を知ることができる。尚、波長オーダーの大きさ
でみると、往復運動鏡９の往復運動速度に速度むらが生
じるが、このような原因により生ずる作用は被分光光源
１よりの光と参照光源５よりの光に対して平等に加わる
ため、これがために測定に生ずる誤差は極めてわずかに
抑えられる。
尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、実際
には位相検出器２０のダイナミックレンジをある程度以
下の値で済ませるため、或るし、はＳ／Ｎ比を良好にす
るため位相検出器２０の前段に帯域フィルターを設け、
不要な周波数成分をあらかじめカットするようにしても
良い。
には位相検出器２０のダイナミックレンジをある程度以
下の値で済ませるため、或るし、はＳ／Ｎ比を良好にす
るため位相検出器２０の前段に帯域フィルターを設け、
不要な周波数成分をあらかじめカットするようにしても
良い。
上述した説明から明らかなように、本発明によれば、フ
ーリエ逆変換するための小型コンピュータを用いること
なく、特定波長の光強度の測定が可能であるため、安価
な干渉分光装置が提供される。
ーリエ逆変換するための小型コンピュータを用いること
なく、特定波長の光強度の測定が可能であるため、安価
な干渉分光装置が提供される。
第１図は本発明の一実施例を示す概略図であり、第２図
は被分光光源１及び参照光源５より発生する光のスペク
トル波形を例示しており、第３図はフーリエ逆変換する
ことにより第２図に示した如きスペクトル波形に変換さ
れるところの光検出器の出力信号を示しており、第４図
は第１図に示した実施例装置の各構成要素の出力信号を
例示している。 １・・・・・・被分光光源、２・・・・・・被分光光源
光、３，７，１２，１８”””レンズ、４……ビームス
プリッタ−、５・・・・・・参照光源、６・・・・・・
参照光源光、８・・・・・・固定鏡、９・・・・・・往
復運動鏡、１０・・・・・・駆動機構、１１，１７・・
・・・・光検出器、１３，１９・・・・・・増幅器、１
４・・・・・・波形整形回路、１５…・・・フェーズロ
ックループ回路、１６・・・・・・移相器、２０・・・
・・・位相検出器、２１・・・…低域フィルター、２２
・…・・記録計。 ２ｒｌ図 次２図 づ３図 劣．図
は被分光光源１及び参照光源５より発生する光のスペク
トル波形を例示しており、第３図はフーリエ逆変換する
ことにより第２図に示した如きスペクトル波形に変換さ
れるところの光検出器の出力信号を示しており、第４図
は第１図に示した実施例装置の各構成要素の出力信号を
例示している。 １・・・・・・被分光光源、２・・・・・・被分光光源
光、３，７，１２，１８”””レンズ、４……ビームス
プリッタ−、５・・・・・・参照光源、６・・・・・・
参照光源光、８・・・・・・固定鏡、９・・・・・・往
復運動鏡、１０・・・・・・駆動機構、１１，１７・・
・・・・光検出器、１３，１９・・・・・・増幅器、１
４・・・・・・波形整形回路、１５…・・・フェーズロ
ックループ回路、１６・・・・・・移相器、２０・・・
・・・位相検出器、２１・・・…低域フィルター、２２
・…・・記録計。 ２ｒｌ図 次２図 づ３図 劣．図
Claims (1)
- １ 被分光光源よりの光が投射されるマイケルソン干渉
計と、該マイケルソン干渉計の鏡面を定速度で平行移動
せしめる機構と、前記マイケルソン干渉計において干渉
した被分光光を検出するための第１の光検出器とを備え
た装置において、前記マイケルソン干渉計に単色光を投
射するための参照光源と、前記マイケルソン干渉計にお
いて干渉した参照光を検出するための第２の光検出器と
、該第２の光検出器の出力信号の周波数を任意の周波数
に変換するための周波数変換回路と、該周波数変換回路
の出力信号の位相を任意量だけ移相するための移相器と
、該移相器の出力信号を参照信号として前記第１の光検
出器の出力信号を位相検出するための回路と、該回路の
出力に基づく信号を記録又は表示するための手段を具備
することを特徴とする干渉分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2171676A JPS603609B2 (ja) | 1976-02-28 | 1976-02-28 | 干渉分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2171676A JPS603609B2 (ja) | 1976-02-28 | 1976-02-28 | 干渉分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52104981A JPS52104981A (en) | 1977-09-02 |
| JPS603609B2 true JPS603609B2 (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=12062785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2171676A Expired JPS603609B2 (ja) | 1976-02-28 | 1976-02-28 | 干渉分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603609B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58100721A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-15 | Kiyomi Sakai | フ−リエ変換型赤外分光光度計 |
| JP7736467B2 (ja) * | 2020-12-04 | 2025-09-09 | Dmg森精機株式会社 | 変位検出装置および干渉計 |
-
1976
- 1976-02-28 JP JP2171676A patent/JPS603609B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52104981A (en) | 1977-09-02 |
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