JPS6388411A - 積分球装置 - 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 本発明は分光光度計等に用いるための積分球を用いた測
光装置に関する。

口、従来の技術 シＣ料の透過率とか反射率を測定する場合、試料が光を
散乱させず、表面が平面であって、試料を透過または反
射した光は全部受光素子に入射し、受光素子の受光面上
の光束入射位置および入射光束の断面の形や光強度分布
が試料を動かしたり、試料を変えても変化しない場合は
試料透過または反射光を直接受光素子に入射させること
ができるが、表面が平面でない試料、光拡散性の試料、
等では試料を透過または反射した光束が広がるので、試
料透過光或は反射光を全部受光素子に入射させることが
できず、また試料を交換したとき等に受光素子上の入射
光束の位置や形等が変化するので、それらのことに基づ
く誤差の発生をなくすため、積分球を用いる必要がある
。

所で積分球測光装置は光エネルギーの損失が多いので、
通常光検出器として光電子増信管を用いるが、この場合
従来は第４図に示すような試料−対照側交照方式が用い
られていた。第４図で１が積分球で分光器Ｍからの出射
光速は回転ミラーＢＳで２光束Ｓ、Ｒに分割され、二つ
の方向から交互に積分球Ｉに入射せしめられ、積分球か
らの出射光を一つの光電子増倍管Ｐで受光する。分割さ
れた２光束のうちＲは対照光束、Ｓは試料光束で、この
試料光束の光路内に試料Ｘが置かれる。

光電子増倍管Ｐの出力は対照光束に対するものと試料光
束に対するものとに弁別され、対照光に対する出力が一
定になるように光電子増倍管印加電圧が制御される。

ハ０発明が解決しようとする問題点 上述した従来の試料一対照例文型方式の積分球測光装置
は三光束型であるから単光束型の測光装置に比し光学系
の構成が複雑であり、また積分球に入射せしめられる三
光束の位置、および方向が決まっているので積分球を自
由に動かすことができず、反射率測定で試料への光入射
角を任意に変えて測定するとか、透過光測定でも、両面
が平行でなくて、透過光の方向が大きく変化するような
試料についての測定を行うのが大変困難で、適用できる
試料とか測定方法に対する制約が大きいと云う問題があ
る。

本発明は単光束型でありなから三光束型と同等の光源変
動等に対する安定性を有し、単光束型であることによっ
て、適用できる試料形状、測定方法等に対する制約の少
ない積分球測光装置を提供しようとするものである。

二０問題点解決のための手段 積分球へ入射する光束を静的な半透明鏡のような光束分
割手段によって一部を分割してシリコンホトセルで受光
し、その出力によって試料への入射光をモニタして、積
分球出射光を受光する光電子増倍管の印加電圧を制御す
るようにした。

ホ０作用 従来の三光束型積分球測光装置は対照光をモニタするの
に、試料測定用の積分球を通して測定しているので、文
型方式を用いねばならず光学系の構成が複雑となったが
、本発明では、対照光は試料光測定用の積分球を通さず
、試料光測定用の光電子増倍管とは別の測光素子で測光
しているので文型方式とする必要がな（なり、光学系の
構成が簡単となり、構造的には単光束方式とほり同じで
あり、それでいて試料入射光のモニタが行われているの
で光源の変動等が補償されており、高精度の測定が可能
となる。

へ、実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。図は試料の拡散反射
率を測定する場合を示している。１は光源、Ｍは分光器
、■は積分球でＰは積分球出射光を受光する光電子増倍
管である。試料Ｘは積分球Ｉの入射光束が直接当たる位
置に設けられた窓に接して置かれる。分光器Ｍの出射光
束が直接積分球■に入射するが、この入射光束の光路中
に半透明鏡２が挿入してあり、分光器出射光の一部がシ
リコンホトセル３に入射せしめられる。シリコンホトセ
ル３の出力は適当な入力出力変換回路４を通して負高圧
発生回路５の制御信号に変換され、負高圧発生回路５に
入力される。負高圧発生回路５の出力電圧が光電子増倍
管■）のダイノードに印加され、光電子増倍管Ｐの感度
が制御される。

光電子増倍管の印加電圧Ｖと感度（利得）Ａとの関係を
Ａ＝ｆ（Ｖ）とすると、シリコンホトセルの出力ｉの変
化に関係なく光電子増倍管Ｐの感度を一定に保つには、
印加電圧Ｖを Ｖ＝ｆ　　（α／　ｉ　）・・・（１）の関係で決めれ
ばよい。入力−出力変換回路４として、入力出力の関係
が（１）式で与えられるような関数発生回路を用いれば
よく、このような関数発生回路として対数変換回路を近
似的に用い得る。

第１図の構成で、試料Ｘの分光拡散反射率を測定する手
順は次の通りである。まず図の試料Ｘの所に標準試料を
置き、分光器Ｍの出射光波長を亥えて光電子増倍管Ｐの
出力１ｏ（λ）をメモリする。次に図のＸの位置に被測
定試料Ｘを置き上と同様にして光電子増倍管Ｐの出力Ｉ
（λ）をメモで求められる。

第２図は本発明の第２の実施例である。この実施例では
積分球Ｉには積分球入射光が直接当たる部分に試料を置
く窓Ｗ１を設けると共に、入射光が入射しない位置で光
検出器に関してＷｌと対称の位置に補償用窓Ｗ２を設け
である。Ｗ３は光出射用窓で光電子増倍管Ｐが置かれる
。その他の全体的構成は第１図の実施例と同じである。

この実施例で拡散反射率を測定する場合、反射率１００
％ラインＩｏ（λ）を測定するときは窓Ｗ１に標準白板
を置き、窓Ｗ２は被測定試料Ｘでふさいでおく。次に被
測定試料の反射光Ｉ（λ）を測定するときは、窓Ｗ１に
被測定試料Ｘを置き、補償用窓Ｗ２は標準白板でふさぐ
。第１図の実施例では積分球内面と試料間の多重反射に
よる誤差は除けないが、このようにすると、ＩＯ（λ）
測定時にも■（λ）測定時にも積分球内面は光学的に等
価に保たれているから、装置が単光束型であることによ
って、第１図の実施例の場合に生ずる誤差が除かれ、第
１図の実施例より高精度の測定ができる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す。この実施例は透
過率測定用の場合を示している。Ｘが試料で積分球Ｉの
光入射窓の前方に薗かれる。その使節１図の実施例と対
応する部分には同じ符号を付し、−々説明は省略する。

透過率測定用の試料は両面平行の平面板とは限られない
が、この実施例の場合、被測定試料Ｘがレンズのような
もので、試料を置かない１００％透過率の測定の場合と
、試料Ｘを置いた場合とで、積分球内面に入射する光束
の断面の形状が異っても、そのことによる誤差は積分球
Ｉによって除かれる。試料がプリズム状のもの或は鏡面
反射測定のような場合で、試料への入射光と試料からの
出射光の方向が著しく異る場合でも、試料セット位置を
中心として積分球を回転移動できるようにしておくこと
で容易に測定することができる。また、試料から積分球
までの距離を変えられるようにしておくと、大型゛　の
試料でも容易に測定することができる。このようなこと
は従来の二光束文型方式の装置では対照光が積分球に入
射するようにしなれけばならないので、対照光の光路に
よって積分球の位置が拘束されて積分球の位置が固定さ
れて出来ないことである。

ト、効果 本発明積分球装置は上述したような構成で、積分球には
一つの光束を入射させるだけであるから、光学系の構成
は単光束型の装置と同程度の簡単さでありながら、積分
球に入射する光を積分球入射前に分割してモニタしてい
るので、三光束型と同じように光源の変動に対して自動
的に補償でき、積分球に入射させる光束が単一であるか
ら、積分球の位置の自由度が大きく、試料の形状大きさ
の制限、或は測定方法（例えば入射角を変えて反射率を
測定する等）の制約が少な（できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は本発明の
第２の実施例の要部平面図、第３図は本発明の第３実施
例の平面図、第４図は従来例の平面図である。 Ｉ・・・積分球、Ｍ・・・分光器、Ｘ・・・試料、１・
・・光源、２・・・半透明鏡、３・・・シリコンホトセ
ル、４・・・入力出力変換回路、５・・・負高圧発生回
路。 代理人　　弁理士　縣　　浩　介 ｓ１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 積分球に入射する単一の光束を静的な光束分割手段によ
   って分割し、分割された光束をモニタ用の測光素子に入
   射させ、この測光素子の出力によって積分球出射光を受
   光する光電子増倍管の印加電圧を制御するようにした積
   分球装置。