JPS61132829A - フアラデ−回転フ−リエ分光法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は全く新しい原理に基づく分光法、すなわち、
従来分光手段として用いられていなかったファラデー回
転という現象を利用した７アラデ一回転フーリエ分光法
に関する。

（従来の技術） 従来の分光法として（刀回折格子、プリズムなどの分光
法を用いた分光法、（Ｂ）干渉分光計を用いた分光法、
波長可変レーザーなどによるコヒーレント効果を利用し
た分光法などがある。

これら分光法は測定対象によって分解能の程度は異なる
が、理論的にはいづれも非常に高分解能にすることが可
能であるが、（ＡＪの分光法では、巨大な回折格子やプ
リズムを光の波長の１００分の一程度の精度で製作する
ことが必要となり、また、数十ｍの大きさの距離の間の
撮動を波長程度に抑えるなどの必要があり、実際上は実
現が極めて困難であった。また、（Ｂ）の分光法では光
源や鏡或いはその可動部分を無限に精度良く構成するこ
とが出来れば分解能は；ヒーレント長の範囲で向上する
が、現実的でない。

また、（Ｃ）の分光法はコヒーレント分光と呼ばれる範
囲内で使用される場合があることと、光源がＶ−ザであ
ることから、一般にはコヒーレント光の分光に限定され
ている。

明るさについては、（４）の分光法では、明るさは測定
対象（発光の場合）や光源の輝度で決定される要素があ
ると共に、レーザー光などの分光では分光器または分光
計に入射する全ての光を取込むことも一概に不可能であ
ると言えないため、明るい場合と暗い場合とがある。し
かし、一般的な使用条件では入射スリットで大部分の光
を損失し、解析格子の大きさもそれほど大きくないので
、Ｆ値はあまり大きく取れないのが現状である。ま九、
（Ｂｌの分光法では明るいものが可能で、このため赤外
７一リエ分光光度計などが広く用いられている。

但し、ここで用いている原理では、短波長例えば紫外域
に適用するには機械精度上、分光光度計の製作が極めて
困難である。

（発明が解決すべき問題点） しかしながら、これら分光法に用いる分光器には構成部
品の機械精度及び機械的撮動が分解能を決定するような
構成部分を含んでいるので、超高精度の分解能を得るこ
とが出来ないとい）欠点があると共に、多くの場合には
境、プリズム、回折格子などの光学部品を使用した構成
となっているので、測定波長範囲がこれら光学部品で限
定されてしまっていたという欠点があった。

この発明の目的は、機械的振動となるような構成部分と
か、測定波長範囲に制限を加えてしまう光学部品とかを
用いずに、真空紫外領域から遠赤外領域まで測定可能に
した、新しい原理に基づく分光法を提供することにある
。

（問題点を解決するための手段） 従って、この発明によれば、破検出光を偏光させた後磁
界がかけられたファラデー回転媒質中に導き、 該ファラデー回転媒質中で該偏光の偏光面を複数回回転
させて波長によって回転角が相違する波長情報の重畳信
号を取り出し、 該重畳信号から特定の偏光成分を分離し、該偏光成分か
ら磁界強度に対応した該偏光成分の光量を検出し、 該光量を該磁界強度に基づいてフーリエ逆変換を行って
ヴエルデ定数に基づいた強度情報に変換し、 該ヴエルデ情報から波長又は周波数スペクトル−ｉ１報
に変換して複検出光を分光することを特徴とする。

（作用） このように、この発明による分光法によれば、ファラデ
ー回転媒質中で元の偏光面を２回〜多数回のような複数
回回転させた結果、波長によるファラデー回転角の違い
を磁界強度の変化の関数として求め、これを一旦ヴエル
デ定数の関数に変換してからさらに波長、周波数の関数
（すなわちスペクトル強度分布）を求める方法である。

従って、この発明は従来の屈折率分散（プリズム）、回
折現象の角度分数（回折格子）、光の干渉効果（干渉計
）とは全く異なった性質を利用しており、分光の原理が
全〈従来とは異なる点に特色がある。

以下、この原理を説明する。

ファラデー回転フーリエ分光法の原理 この発明に用いるファラデー回転媒質は原理的には対象
となる光の波長に対して透明であるかまたは光が検出可
能な１度の透過率を有する媒質であれば良い。ファラデ
ー回転はどのような物質でも大なり小なりヴエルデ定数
の大きさに応じて起る基本的な現象である。

このヴエルデ定数は種々の物質について測定されており
、例えば、液体についてはその一部分を別表１に示す通
りである。従って、媒質として紫外から近赤外まで透明
であるという理由で例えば純水を使用しても良く、或い
は、この表には掲載されていないが、短波長域で吸収が
少ないという理由でＨｅガスのような稀ガスのような気
体を使用しても良い。

今、純水を列に取って説明する。水は少なくとも０．１
９μｍの紫外線から１μｍの赤外線にわたる範囲で透明
である。特に、水の場合には、その透過距離は不純物の
感度で決められている程度であり、純水では１００　ｍ
の透過長を取ることが容易である。しかも、紫外から可
視域の光の検出に光電子増倍管を使用することが出、来
るので、その場合には水中での透過距離を非常に長大例
えば＆１０−としても測定が可能となる。

一方、純水のファラデー回転について実験を行って調べ
たところ、１０’　Ｏｓ程度の磁場の印加で約５ｃＩＬ
の純水によって９０度の偏光面の回転が得られることが
確認された。

これらの事実から、飼えば１００　ｍとか場合によって
はそれ以上の非常に長い水のファラデー回転媒質中では
光は殆ど吸収されることなく多数回の偏光面の回転をす
ることが分かる。例えば、１０４０ｓの磁界を水に印加
させた状態で水中を１００　ｔｎ通過させるとすると、
２４８　ｎｍの光は４００　Ｘ　８６０度の偏光面回転
角が得られる。

ところで、この純水のヴエルデ定数は別表１に示す通り
であり、紫外から近赤外にかけての変化の様子を、石英
の屈折率の波長依存性と比較して第２図に示す。Ｗ、２
図において、左側の縦軸にヴエルデ定数（Ｖ（ｍコｒＬ
／ｃＩＬ・０ｅ））を対数関数目盛でプロットして示し
、右側の縦軸に屈折率ｎをプロットして示し、横軸に波
長λ（μｍ）をプロットして示す。また、共鳴項の影響
を受けて、紫外部、近赤外域においてλ−３から少し外
れた値を示す様になるが、いずれもヴエルデ定数が大き
くなる方向になっていることが分かる。

このヴエルデ定数Ｖ（λ）は、固体、液体の場合には通
常 Ｖ（λ）＝（ａ／λ”）＋ｊＶ（λ） で与えられる。但し、ａは定数、ΔＶ（λ）は共鳴項で
多くの場合、Δ定数Ｖ（λ）＞０である。又、気体の場
合には通常は ｖ（Ｊ）　＝７４−ｒ− で与えられる。但し、ａ、ｂは定数である。

との二うに、固体又は液体の場合にはヴエルデ定［（λ
）は波長の２乗に逆比例する関係にある。　　　゛・従
って、波長成分に応じてファラデー回転角が相違する光
情報の重畳信号から検光子で一方向の直線偏光成分を検
出し、得られた偏光成分信号な光電変換により電気信号
に変換し、この電！気信号を磁界強度の関数としてフー
リエ逆変換してヴエルデ定数の関数の信号に変換し、こ
のヴエルデ定数の関数の信号から波長または周波数の信
号を導出してスペクトル強度分布を得ることが出来る。

このような、ファラデー回転角の波長分散を利用した信
号をフーリエ変換してスペクトルを得る分光法をファラ
デー回転フーリエ分光法（ＦａｒａｄａｙＲｏｔａｔｉ
ｏｎ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　５ｐｅｃ
ｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＲＦＴ分光法分光路称する））と
称する。

このスペクトルを求める原理を第１図を用いて説明する
。

第１図はこのようなファラデー回転フーリエ分光法を実
施するために用いる分光光度計の構成の一列を概略的に
示す線図である。ＬＳはこの分光光度計の光源、ＯＬは
光を平行ビームにするためのレンズ系、Ｐｌは入射光を
直線偏光にする偏光子で、Ｐ２は出射光の偏光面をＰ及
びＳ成分とに分離する偏光子で検光子と称する。ＰＳは
空芯コイルＬに電流を流しこれより一様な磁界をファラ
デー回転素子に印加しかつ、求めるスペクトルの精度が
確保出来る程度の正確さで、磁界強度を掃引出来る電源
、ＦＲは低吸収でかつヴエルデ定数の大きなファラデー
回転素゛子で、この場合には例えば水を石英容腑に入れ
て形成したものである。さらに、Ｄｉ　、　Ｄａは光電
検出訝、ＣＰはコンピュータである。さらに、図に示し
ていないが、平行ビームを使用しない場合に、光の回折
による拡がりによる客語の壁での反射を防止するため、
ｆｔ、ｆＩｌ像を順次に伝送していくためのイメージリ
レー用のレンズ系を用いることが出来る。Ｓはサンアル
で、光源ＬＳからの光がこのサンプルを通過して、被検
出光となり７アラデ一回転素子ＰＲに入射するように構
成されている。

（１）単一スペクトルの場合 先ず、単一のスペクトルの場合を考える。磁界強度Ｒの
掃引速度ｋを一定とする。この掃引速度には必らずしも
一定でなくてもよい。光の官界強度は波長に応じてヴエ
ルデ定数Ｖの関数Ａ　（Ｖ）で表わせる。ファラデー回
転素子ＦＨの長さをｌとした時の光強度変化の角周波数
をω＝　ｋＶｌとすると、入射光と直交する偏光成分の
光の電界はＥ　＝　Ａ　ｓｉｎωｔで表わせる。従って
、分光光度計の光電検出ｉＤ１の出、力は磁界強度の変
化に対応してＡ”ｆｆ）ｓλｎ２ωｔの形の各々きれい
な出力がそれぞれ得られる。検出ｉＤＺの出力は検出Ｗ
ＤＩの出力をＡ”　（Ｖ）から差し引いた信号となる。

（２）２本の線スペクトルの場合 次に、線スペクトルが２本存在する場合につき説明する
。ファラデー回転素子ＦＲを通過し、検光子Ｐ２からの
透過光の光量はＡ”　（Ｖ）　５ｉｎ２（ＶＨｌ）と表
わすことが出来る。■及びノはファラデー回転素子ＦＨ
のヴエルデ定数及び長さで、ヴエルデ定数Ｖはそれぞれ
の波長について異った値を持つているので、磁界を一定
の速度にで掃引するとすれば（Ｈ＝ｋｔ）、光電検出器
Ｄ１の出力は磁界強度の変化に対応してＡ”　（Ｖ）　
ｓｉｎ”ωｔ（但しω＝ｋＶｌ）と表わせる。ヴエルデ
定数Ｖはそれぞれの波長λ０．λ２の関数であるから、
得られた信号をＡ２（Ｖ　）　ｓｉｎ”　ω、ｔ　（ω
、＝　ｋＶ１Ａ！　）と、Ａ”　（ｖ、）　５ｉｎ２ω
、１　（ω、　＝　ｋＶ、ｌ　）の項に分解出来れば、
横軸にヴエルデ定数Ｖを、縦軸に強度をプロットして表
わしたスペクトル分布すなわちヴエルデ定数に基づいた
強度情報が得られることになる。

１１８図は２つの波長λ１　＝２４８　ｎｍと、λ２＝
５４６、ｌｎｍの光を測定した場合の検光子Ｐ、の出力
光量を示し、（Ａ）は８つの波長の合成光量を示し、（
Ｂ）はこの合成光量をフーリエ逆変換して得た各波長成
分のスペクトルをそれぞれ示す。尚、第８図（Ａ）の横
軸を時間軸とし、縦軸を光量とし、一定の磁界掃引速度
における一掃引時間Ｔ内での様子を示している。波長λ
、＝　２４８　ｎｍの２０°Ｃにおけるヴエルデ定数７
０は１０８４　ｍｉｎ　７ａｍ　・Ｏｅであり、λ、　
＝　５４６．１　ｎｍのヴエルデ定数Ｖ、は０．０１５
６　ｍｉｎ／α・Ｏｅと匈穫度と小さい値である。この
ようにヴエルデ定数Ｖ工と７２は約７倍違うので、合成
出力（第８図（Ａｌ）は周期が７倍違うｓｉｎ”　（Ｖ
ＨＪｔ）の関数の重ね合わせた波形となっている。従っ
て、この合成光ｉｔ（第８図（刀）の情報を２つの波長
λ０．λ２に関するｓｉｎ”　（ＶＨｌ）の関数に分離
出来れば両波長λ０．λ、のヴエルデ定数で表現したス
ペクトル（ヴエルデ定数に基づく強度情報）が得られる
。

ところで、５ｉｎ２（ＶＨＪ）は結局のところ５ｉｎ２
（ＶＨ））　＝　−（１−ｃｏｓ２ＶＨＡりと書けるか
ら、上述の２つの波長λ０．λ２に対するスペクトルは Ａ”　（Ｖｌ　）　ｓ　ｈ　ｎ　２（Ｖ　ｚＨｌ　）　
＋　Ａ　２ｆｆｇ　）　ｓ　ｘｎ　”　（Ｖ　２ＨＪ　
）＝−ＣＡＪ）　十Ａ２（ｖ２）　）　−ｉＣＡ２（Ｖ
ｌ）　ｃｏｇ　２　ＶｘＨＪ　ｔ＋　Ａ”（Ｖ２）　ｃ
ｏｓ　２Ｖ２ＨＪｔ　］となり、２つの波長λ□、λ、
の光量のヴエルデ定数関数化されたものと、通常の三角
関数の和の項となるので、基本的には通常のフーリエ変
換スペクトルの方法で合成光量を２つの波長成分に分離
することが出来る。

このように合成光量をフーリエ変換してヴエルデ定数の
関数のスペクトル分布得られれば、各波長のヴエルデ定
数は既知の値であるから、ヴエルデ定数から波長又は周
波数を求めればスペクトル強度分布が得られることとな
る。

上述したようなフーリエ変換及びヴエルデ定数／波長又
は周波数の変換はコンビエータＣＰで処理して行う。す
なわち、これら光電検出器ＤＩ　、　Ｄ２からの磁界強
度に対応した偏光成分の光量情報をコンピュータＣＰ内
のフーリエ変換手段ＭＩＫ供給し、そこでヴエルデ定数
の関数として現わされた強度情報に変換し、この強度情
報をヴエルデ定数／波長又は周波数変換手段Ｍ２に供給
して、そこから波長又は周波数スペクトル情報を導出す
る。

これらフーリエ変換手段Ｍ１及びヴエルデ定数／波長又
は周波数変換手段Ｍ２は通常の回路の組合わせで簡単に
構成出来る。尚、この場合、ヴエルデ定数／波長又は周
波数変換はコン′ビ］シータ処理を行わないで定数表に
基づき算出してもよい。

（８）連続スペクトルの場合 次に、連続スペクトルの場合を説明する。第４図は検光
子Ｐ２からの一定掃引速度の場合の凸型的な磁界掃引時
の光量を示す波形図で、横軸に時間軸を取り、縦軸に光
量を取って示し、曲線工及び■はそれぞれ検光子Ｐ２を
磁界ゼロの時に透過しないように配置した場合の、透過
信号及び反射信号である。これは理想的な場合を考えて
ファラデー回転素子ＦＨの媒質内での損失がないと仮定
している。この図からも明らかなように、連続スペクト
ルに対しては次第に周期を打ち消し合って入射光量の）
に漸近し、線スペクトル的成分は周期関数となっている
。

これらのフーリエ積分変換及びその逆変換の一般的関係
は、よく知られている通り、 フーリエ積分変換 その逆変換 である。ここでω＝　ｋＶｌで、ｋは磁界Ｈの掃引速度
である。従って、この場合にはωはヴエルデ定数Ｖの関
数であり、磁界Ｈ空間とヴエルデ定ｔｔｉｔｖ空間との
間のフーリエ変換にほかならない。尚、ここで磁界の掃
引速度は前述と同様に一定でなくてもよい。

さらに、上述した各場合において、ファラデー回転素子
ＦＨにかける磁界は光の進行する方向すなわち軸方向成
分だけが舒与するのであるから、径方向成分が存在して
いても構わないが、磁界の一様性が分解能を決める条件
では軸方向成分以外の磁界は光源を暗くする要素となる
ので好ましくない。

（発明の効果） 上述した処からも明らかなように、この発明のファラデ
一回転７−リエ分光法によれば、分光た変針の構成成分
の機械精度とか機械的振動が分解能を決定するような構
成部分を含んでいないと共に、測定波長範囲を制限する
ような光学部品を含まない手段を用いて分光できるので
、分解能の向上を図ることが出来ると共に、測定波長領
域を真空紫外領域から遠赤外領域まで可能とすることが
出来る。

さらに、この発明の分光法によればコヒーレント光とか
インコヒーレント光とかにかかわらず衿元可能となる。

さらに、この発明の分光法によれば、磁界の一回の掃引
時間内で分光を終えるので、極めて短時間で測定するこ
とが出来る。

上述したようにこの発明の特徴の一つはその極めて大き
な分解能にある。物質の屈折率の差を利用しているプリ
ズム分光器の場合、前述のような２４８　ｎｍと５４６
　ｎｍではおのおのの屈折率は１．５０８５と１．４６
０１で、わずか８．３％の屈折率の差を利用している。

したがって装置を大きくしても波長の分散をそれほど大
きくすることは不可能である。

この発明の分光法では波長範囲はファラデー素子または
偏光子の吸収のみで制限され、紫外、可視、近赤外の広
い範囲を一度に測定することが可能である。さらに分解
能はファラデー回転の回数を増加させれば向上すること
から、長大なセルを用いてファラデー回転素子とすれば
良いのであって、分解能の向上は容易である。

試みに分光器の分解能の表示に常用される水銀の発光ス
ペクトルの近接線８１１３１．５４８５　Ａ　（６８Ｐ
エーロ’Ｄ１）　ト８１８Ｌ８８９１　Ａ　（６’Ｐ、
　−６１Ｄ　）　ノ分離ヲ例に取って考えてみる。この
波長におけるヴエルデ定数は０．０５５６で与えられ、
ヴエルデ定数の波長による変化率は となる。磁界の強さを１０’Ｏｅであるとすると、５２
．５ｍの長さの純水によるファラデー回転は９０度とな
り、０．２９０６　Ａの僅かな波長の差を持った２本の
近接線スペクトルは検光子によって完全に分離されるだ
けの分解能が実現できる。更にファラデー回転の非可逆
性であり、光の進む方向に関係なく偏光面の回転は加算
されるため、多重バスセル内を多重反射させて取り出せ
ば、ファラデー回転素子の長さを短くすることも容易と
なる。

ファラデー回転素子にかかる磁界は半径方向の一様性は
要求されるものの、偏光面の回転角はθ（λ）＝Ｓ：Ｖ
（λ）Ｈ（ｘ）ｄｘ と表現することが出来るので、軸方向の磁界は光路に沿
った磁界強度の積分量で決定されるため、厳しい要求と
はならない。むしろ安定化されたＨｅＮｅレーザーや波
長のよく知られた水銀の発光線を同時、または交互に測
定すれば、この測定はファラデー回転角θがθ＝　ＶＨ
７で与えられ、ヴエルデ定数Ｖが分っているので、同時
に光路における磁界強度の計測を行ったこととなり、フ
ーリエ変換分光光度計の較正を常時行う事になる。この
ような方法はシステムの安定性の維持、改善に非常に有
用である。またファラデー回転そのものも磁力線と平行
の成分をもつ光にしか作用しないため、ファラデー回転
素子内での光の平行性からのズレも結果に影響しないな
ど、多くの利点がある。

この発明の分光法によれば、非常に明るい状態で分光を
行うことが出来る。すなわち、回折格子やプリズムなど
の分数素子を利用する分光器では、入射スリットや出射
スリットなどによる損失が大きく、はとんどの光を損失
しながら測光するシステムであるが、それに比較してこ
の発明による分光法に用いる分光光度計は非常に明るい
と言える。

平行光として入射部の偏光子を透過した光はファラデー
回転物質の純水による吸収または散乱による損失以外に
は、如何なる損失も受けることなく検光子に到達する。

分離された互いに直交する成分は加えると入射強度にな
り、互いに相補的な信号で、どちらからも元のスペクト
ルを逆変換して求められる点で、全ての透過光を情報と
することが可能な非常に明るい分光システムである。

明るい分光システムとして知られている干渉計と比較を
してみよう。可変長アームを有する紫外可視分光光度計
の製作が、実際上非常に困難であることは明らかである
。さらにマイケルソン干渉計やファプリーベロー干渉計
の場合も、フリースベクトラルレンジ（’ｒｅｅ　５ｐ
ｅｃｔｒａｌ　ｒａｎｇｅ　）を広く取ることと、分解
能を向上させることは矛盾して、広い波長範曲を高い分
解能で測定することは何れかの性能を犠牲にしなければ
出来ない。また、吸収測定などの通常の使用法を考えた
場合、光源は通常の白色光光源であるために、コヒーレ
ント長すなわち干渉可能な長さは数メートル以上にする
ことは実際上不可能で、分光器の大きさと分解能の向上
の間のスケーリング則はある範囲内でしか成立しない。

（実施例） 実際の発光、吸収スペクトルを測定するために、ファラ
デー回転フーリエ分光法の基本的信号波形とそのヴエル
デ定数で表されたスペクトルを計算器シミュレーション
によって検討する。最も簡単な２本の線スペクトルの分
光は原理を説明するために先に述べたので、以下では白
色光、任意の間隔で存在している４本の線スペクトルの
分光、およびローレンツ型のスペクトル形状を持つの近
接２重線の分光に関するシミュＶ−ジョン結果を示し基
本的な信号の形状およびその処理について述べる。

（ａｌ完全白色光 簡単のためにもし分光されるべき光がヴエルデ定数空間
（Ｖ空間）において波長に対し完全な白色光とするなら
ば、シミュレーションを行うまでもなくフーリエ変換項
は一定となり、検光子出力はおのおの入力元強度の２分
の１で一定となる。

しかし、波長空間で波長にかかわらず強度が一定の白色
光はヴエルデ定数の波長依存性による変形を受ける。ヴ
エルデ定数が完全に波長の２乗に逆比例すると仮定すれ
ば、■空間では入力元強度は波長の２乗に比例したスペ
クトルを持つと考える事が出来る。したがって光電検出
語で検出される信号、それをフーリエ変換してＶ空間に
表現されたスペクトル、波長を横軸にとった通常のスペ
クトルハ、おのおのｆａ５図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　
（ｃｌ　ｖｃ　ソレソｈ示した通りである。尚、第５図
（４）、　（Ｂ１　、　（Ｃ１において縦軸は光量をプ
ロットし、横軸は時間ｔ、ヴエルデ定数Ｖおよび波長λ
をそれぞれプロットして示している。

ｆｂｌ不規則な間隔を持った線スペクトルの集合いま簡
単な例として第６図（Ｂ）に示した不等間隔が任意の強
度の４本の線スペクトルを考えて見る。

ファラデー回転フーリエ分光光度計の前になんらかの前
置分光器をおいて、背景光を減少させた状態で特定のス
ペクトルの集団を高分解能で分光しようとすることは普
通に行われることである。当然ながら第６図（Ａｔに示
すような、振幅の異なったｓｉｎ”ωｔの重なり合った
信号が光電検出器で検出される。検光子の消光比が無限
に大きく直交成分を全く透過させないならば、検出され
るべき時間変化情報のサンプリング範囲はそれほど大き
くなくとも、正確なスペクトルに変換する。ことが出来
る。しかし実際使用している検光子の消光比が若干精度
が不足している場合にも、サンプリング範囲を広げるこ
とでこれら装置上の分解能低下の要因を補正することも
可能で、この点でもスケーリング則は有効である。尚、
第６図（４）、（Ｂｌの縦軸は光量をブαツトして示し
、横軸はそれぞれ時間ｔおよびヴエルデ定数Ｖをブαッ
トして示している。

（ｃ）有限の線幅を有する近接２１線スペクトル高分解
の分光潴を使用して測定し二うとする場合、線スペクト
ルは実際上ドプラー幅や圧力幅、＠線構造などに起因す
る何等かのスペクトル形状を持っている。真に高分解能
の分光を目指すならばこれらの非常に細いスペクトルの
形状を正確に測定することは大きな意義がある。水銀の
近接２重線の例を引いてファラデー回転フーリエ分光法
が如何に高分解能で、また他の分光法と比べてスケーリ
ング則が有効で超高分解能の分光冴な構成する事が原理
的に可能であるかといった点に関する説明は、前述の説
明の通りである。との：うな場合の信号の様子を検討す
るため、仮想的な近接２重線スペクトルを検討した。簡
単のため、スペクトルの形状はローレンツ型をしている
と仮定した。この場合には第７図（４）に透過光信号を
示し、第７図（Ｂｌにフーリエ変換して得られたスペク
トルを示す。これら図二り明らかなように線スペクトル
で決まる周期的信号の上に、スペクトルの裾野部分に起
因する細かい振動を有する信号となる。

これら（ａ）〜（ｃ）の解析の示している事実は、フー
リエ分光法そのものであることを示しており、通　　　
常の光の干渉を利用した赤外フーリエ分光法などと異な
る点のＩつは、白色光成分が次第にゼロレベルにではな
く、入射光量の２分の１に斯近するといった点にある。

また、もう一つの特徴は干渉現象などを利用していない
ので、線スペクトルの、光電検出器で検出された信号は
減衰をしない周期信号となることで、コヒーレント長で
制限される干渉法と異なっている。

（まとめ） この発明では従来の分散素子を用いた分光や干渉分光法
とは全く異なった新しい原理に基づくファラデー回転フ
ーリエ分光法を提案した。純水をファラデー回転素子と
して用いた時の検討によれば、屈折率分数に比較して基
本的に数１０倍から数１００倍以上の波長分散を有する
ヴエルデ定数を利用することにより、本質的に高分解能
で分光出来ることが分かった。また原理的に光損失が少
ないシステムで、かつ干渉効果などを利用していないシ
ステムなので、大きなスケーリング則が成立し、大型装
置を建設して超高分解能の分光実験を行えば、紫外から
近赤外域におけるスペクトルの精度を大幅に向上させる
ことが出来ると期待できる。また、一方赤外フーリエ分
光賭を併用すれば、紫外から赤外にいたる光学的分光法
は従来のものと−変し、全領域をフーリエ型の分子：ｍ
でカバーし、−貫して測定することが可能になった。

さらに、ファラデー回転フーリエ分光法は、従来から十
分技術的に確立されている光学、電気、計算機技術の組
与合ぜのみによって実行出来る。

このことは実際の装置の製作に当って、なんら特別に困
難な技術的革新がなくても、大幅に性能の向上した分光
諸が製作可能だということに大きな意味がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のファラデー回転フーリエ分光法の原
理を説明するための分光光度計を示す線図、 第２図は水のヴエルデ定数を示す曲線図、第８図（Ａ）
及び（Ｂ）はこの発明の説明に供する検光子からの合成
光量及びこれか−ら得られた波長成分のスペクトルをそ
れぞれ示す曲線図、 第４図はこの発明の説明に供する検光子からの光量を示
す曲線図、 第５図（４）、（Ｂ）及び（Ｇ）〜第７図（ん及び（Ｂ
）はとの発　　区間の計算機シミュレーションによる実
施例をそれ　　“ぞれ示す曲線である。　　　　　　　
　　　　　　　　派ＬＳ・・・光源　　　　　　　ＯＬ
・・・レンズ系Ｐ１・・・偏光子　　　　　　Ｐ２・・
・検光子（又は偏光子）ＦＡ・・・ファラデー回転素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被検出光を偏光させた後磁界がかけられたフアラデー回
   転媒質中に導き、 該フアラデー回転媒質中で該偏光の偏光面を複数回回転
   させて波長によつて回転角が相違する波長情報の重畳信
   号を取り出し、 該重畳信号から特定の偏光成分を分離し、 該偏光成分から磁界強度に対応した該偏光成分の光量を
   検出し、 該光量を該磁界強度に基づいてフーリエ逆変換を行つて
   ヴエルデ定数に基づいた強度情報に変換し、 該ヴエルデ情報から波長又は周波数スペクトル情報に変
   換して被検出光を分光することを特徴とするフアラデー
   回転フーリエ分光法。