CN111094919B - 傅立叶光谱分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种方式的傅立叶光谱分析装置，其包括：受光部，向作为分析对象的试样照射作为干涉光的干涉图并输出第一受光信号和第二受光信号，所述第一受光信号是接收经过所述试样的光中包含的波长成分中的作为求出光谱的波长带的第一波长带的波长成分而得到的，所述第二受光信号是接收与所述第一波长带不同的第二波长带的波长成分而得到的；以及信号处理装置，使用所述第一受光信号和所述第二受光信号，进行除去所述第一波长带的波长成分的噪声的处理和通过傅立叶变换处理求出所述光谱的处理。

Description

傅立叶光谱分析装置
技术领域
本发明涉及一种傅立叶光谱分析装置。
本申请主张基于2017年9月19日向日本特许厅提交的日本专利申请2017-178656的优先权，将其内容以引用的方式并入本文。
背景技术
傅立叶光谱分析装置是如下装置：向试样照射包含多个波长成分的光并接收经过试样的光，对所得到的受光信号进行傅立叶变换处理而求出经过试样的光的光谱(例如波数光谱)，由此进行试样的分析。傅立叶光谱分析装置包括：射出包含多个波长成分的光的光源、使从光源射出的光发生干涉而得到向试样照射的光(干涉光：干涉图)的干涉仪、接收经过试样的光(反射光或透射光)的受光器、以及进行上述傅立叶变换处理的信号处理装置。
作为上述干涉仪例如能够使用包括半透半反镜、固定反射镜和移动反射镜的迈克尔逊干涉仪。该干涉仪通过半透半反镜将从光源射出的光分路为朝向固定反射镜的第一分路光和朝向移动反射镜的第二分路光，并通过半透半反镜使被固定反射镜反射的第一分路光和被移动反射镜反射的第二分路光发生干涉，由此得到向试样照射的干涉图。
在以下的非专利文献1中，公开了关联技术的傅立叶光谱分析装置的一例。具体地说，在以下的非专利文献1中公开了一种傅立叶光谱分析装置，使干涉图分为两个，单独接收经过试样的干涉图和未经过试样的干涉图，对得到的受光信号分别进行傅立叶变换处理而分别求出光谱，通过使用两个光谱进行修正处理，能够排除温度变动等环境变动的影响。
现有技术文献
非专利文献1：南光智昭、其他2名，“近红外光谱分析仪InfraSpec NR800”，横河技报，Vol.45，No.3，2001
在傅立叶光谱分析装置中，通过设置于干涉仪的移动反射镜，产生表示上述第一分路光的光路长度与第二分路光的光路长度的差的光路长度差的变化，由此得到作为调制光的干涉图。因此，作为傅立叶光谱分析装置的分析对象的试样，基本上将以下情况作为前提：没有光学特性的时间变化，或者即使具有光学特性的时间变化，其变化的速度与设置于干涉仪的移动反射镜的移动速度相比也足够慢。
但是，在各种领域中使用傅立叶光谱分析装置的情况下，可以考虑到光学特性相对于上述移动反射镜的移动速度较快地变化的试样成为分析对象。例如，在工业工艺或化学工艺中，可以考虑到悬浮有颗粒的流体或粉体、在表面形成有具有凹凸的光散射面的移动体、以及在搅拌容器内搅拌的悬浊的具有流动性的试样等成为傅立叶光谱分析装置的分析对象。
如果想要通过傅立叶光谱分析装置对这种光学特性较快地变化的试样进行分析，则经过试样的干涉图产生与试样的光学特性的时间变化对应的变动。换句话说，可以认为经过试样的干涉图是进行了与试样的光学特性的时间变化对应的调制的干涉图。由此，经过试样的干涉图叠加了包含大量低频成分的噪声(所谓的“着色噪声”)。叠加于干涉图的噪声即使进行傅立叶变换处理也作为噪声出现，因此有时分析精度下降。
发明内容
本发明的一种方式提供即使是产生光学特性的时间变动的试样也能够实现高分析精度的傅立叶光谱分析装置。
本发明一种方式的傅立叶光谱分析装置可以包括：干涉仪，向作为分析对象的试样照射作为干涉光的干涉图；受光部，输出第一受光信号和第二受光信号，所述第一受光信号是在所述干涉图透射所述试样所得到的透射光或者所述干涉图被所述试样反射所得到的反射光中包含的波长成分中，接收作为求出光谱的波长带的第一波长带的波长成分而得到的，所述第二受光信号是接收与所述第一波长带不同的第二波长带的波长成分而得到的；以及信号处理装置，使用所述第一受光信号和所述第二受光信号，进行除去所述第一波长带的波长成分中叠加的因所述试样的光学特性的时间变化引起的噪声的处理和通过傅立叶变换处理求出所述第一波长带的波长成分的光谱的处理，所述信号处理装置包括：噪声除去部，通过进行从所述第一受光信号中减去所述第二受光信号的处理，进行除去叠加于所述第一受光信号的所述噪声的处理；以及傅立叶变换部，对通过所述噪声除去部的处理除去了噪声后的所述第一受光信号进行傅立叶变换处理，求出所述第一波长带的波长成分的光谱，所述受光部包括：第一检测器，与所述第二波长带的波长成分相比对所述第一波长带的波长成分的检测灵敏度相对高；第二检测器，与所述第一波长带的波长成分相比对所述第二波长带的波长成分的检测灵敏度相对高，所述第一检测器和所述第二检测器依次配置在所述透射光或反射光的光路上。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述信号处理装置可以包括：噪声除去部，进行使用所述第二受光信号除去叠加于所述第一受光信号的噪声的处理；以及傅立叶变换部，对通过所述噪声除去部的处理而除去了噪声的所述第一受光信号进行傅立叶变换处理，求出所述第一波长带的波长成分的光谱。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述信号处理装置可以包括：傅立叶变换部，对所述第一受光信号和所述第二受光信号单独进行傅立叶变换处理，分别求出第一光谱和第二光谱；以及噪声除去部，进行使用所述第二光谱除去叠加于所述第一光谱的噪声的处理。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述受光部可以包括：第一检测器，能够接收包含所述第一波长带和所述第二波长带的第三波长带的波长成分；第二检测器，能够接收所述第三波长带的波长成分；以及分路部，将经过所述试样的光分路为射入所述第一检测器的所述第一波长带的波长成分和射入所述第二检测器的所述第二波长带的波长成分。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述分路部可以包括分色镜，所述分色镜将所述第一波长带的波长成分反射，将所述第二波长带的波长成分透射。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述分路部可以包括分色镜，所述分色镜将所述第一波长带的波长成分透射，将所述第二波长带的波长成分反射。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述分路部可以包括：半透半反镜，将经过所述试样的光分路为朝向所述第一检测器的第一光和朝向所述第二检测器的第二光；第一滤光器，从所述第一光包含的波长成分中提取所述第一波长带的波长成分并射入所述第一检测器；第二滤光器，从所述第二光包含的波长成分中提取所述第二波长带的波长成分并射入所述第二检测器。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述受光部可以包括：第一检测器，与所述第二波长带的波长成分相比对所述第一波长带的波长成分的检测灵敏度相对高；第二检测器，与所述第一波长带的波长成分相比对所述第二波长带的波长成分的检测灵敏度相对高。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述第一检测器和所述第二检测器可以依次配置在经过了所述试样的光的光路上。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述受光部可以接收透射所述试样的透射光。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述受光部可以接收被所述试样反射的反射光。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述噪声除去部可以进行除去叠加于所述第一受光信号的因时间变化引起的噪声的处理。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述噪声除去部可以通过进行从所述第一受光信号中减去所述第二受光信号的处理，进行除去叠加于所述第一受光信号的噪声的处理。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述噪声除去部可以进行除去叠加于所述第一光谱的因时间变化引起的噪声的处理。
在上述傅立叶光谱分析装置中，所述噪声除去部可以通过进行从所述第一光谱中减去所述第二光谱的处理，进行除去叠加于所述第一光谱的噪声的处理。
按照本发明的一种方式，接收经过试样的光中包含的波长成分中的作为求出光谱的波长带的第一波长带的波长成分而得到第一受光信号，并且接收与第一波长带不同的第二波长带的波长成分而得到第二受光信号，使用第一受光信号和第二受光信号，进行求出第一波长带的波长成分的除去了噪声的光谱的处理，因此即使是产生光学特性的时间变动的试样，也能够实现高分析精度。
附图说明
图1是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置的要部构成的框图。
图2A是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的受光部的第一例的框图。
图2B是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的第一例的受光部的光学特性的图。
图3A是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的受光部的第二例的框图。
图3B是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的第二例的受光部的光学特性的图。
图4A是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的受光部的第三例的框图。
图4B是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的第三例的受光部的光学特性的图。
图5是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的信号处理装置的第一例的框图。
图6是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的信号处理装置的第二例的框图。
图7A是表示在本发明的一种实施方式中经过试样的干涉图的一例的图。
图7B是表示在本发明的一种实施方式中经过试样的干涉图的一例的图。
图7C是表示在本发明的一种实施方式中经过试样的干涉图的一例的图。
图7D是表示在本发明的一种实施方式中经过试样的干涉图的一例的图。
图8A是用于说明在本发明的一种实施方式中除去噪声的原理的图。
图8B是用于说明在本发明的一种实施方式中除去噪声的原理的图。
图8C是用于说明在本发明的一种实施方式中除去噪声的原理的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置进行详细说明。
<傅立叶光谱分析装置的要部构成>
图1是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置的要部构成的框图。如图1所示，本实施方式的傅立叶光谱分析装置1包括：光源10、干涉仪20、受光部30和信号处理装置40。傅立叶光谱分析装置1向试样SP照射包含多个波长成分的光L1并接收经过试样SP的光L2，对所得到的受光信号S1、S2进行傅立叶变换处理而求出经过试样SP的光L2的光谱(例如波数光谱)，由此进行试样SP的分析。
上述试样SP可以是任意的试样，但是在本实施方式中，是其光学特性随时间变化的。例如是工业工艺或化学工艺中的悬浮有颗粒的流体或粉体、在表面形成有具有凹凸的光散射面的移动体、以及在搅拌容器内搅拌的悬浊的具有流动性的试样等。作为经过上述试样SP的光L2可以列举被试样SP反射的反射光和透射试样SP的透射光，但是在本实施方式中是透射试样SP的透射光。
光源10是射出包含多个波长成分的光L0的光源。作为该光源10可以根据试样SP的光学特性而使用任意的光源。例如，可以使用卤素灯等波长带宽较宽的光源、或包括LD(Laser Diode激光二极管)、LED(Light Emitting Diode发光二极管)等半导体发光元件的光源。在本实施方式中，作为光源10使用卤素灯。卤素灯的波长带宽例如是波长350～4500[nm]左右的范围。
干涉仪20使从光源10射出的光L0发生干涉，得到向试样照射的光(干涉光：干涉图)L1。作为干涉仪20可以使用任意的干涉仪，但是在本实施方式中，干涉仪20是包括半透半反镜21、固定反射镜22和移动反射镜23的迈克尔逊干涉仪。
半透半反镜21将从光源10射出的光L0分路为朝向固定反射镜22的分路光L11和朝向移动反射镜23的分路光L12。半透半反镜21例如以1：1的强度比使从光源10射出的光L0分路。半透半反镜21使被固定反射镜22反射的分路光L11与被移动反射镜23反射的分路光L12发生干涉而得到干涉图L1。
固定反射镜22以使其反射面朝向半透半反镜21的状态配置在分路光L11的光路上。固定反射镜22将由半透半反镜21分路的分路光L11向半透半反镜21反射。移动反射镜23以其反射面朝向半透半反镜21的状态配置在分路光L12的光路上。移动反射镜23将由半透半反镜21分路的分路光L12向半透半反镜21反射。移动反射镜23构成为能够通过未图示的驱动机构沿分路光L12的光路往返运动。移动反射镜23的往返运动速度例如设定成每秒五次左右。
通过移动反射镜23的往返运动，对从光源10射出的光L0中包含的波长成分以分别不同的频率进行强度调制。例如，与波长相对长的波长成分相比，对波长相对短的波长成分以更高的频率进行强度调制。由干涉仪20得到的干涉图L1是以这种不同的频率进行了强度调制的波长成分重叠的干涉图。
受光部30包括检测器31(第一检测器)和检测器32(第二检测器)。受光部30接收经过试样SP的光(干涉图L1的透射光)L2并输出受光信号S1(第一受光信号)和受光信号S2(第二受光信号)。检测器31接收求出光谱的波长带(第一波长带)的波长成分并输出受光信号S1。检测器32接收与求出上述光谱的波长带不同的波长带(第二波长带)的波长成分并输出受光信号S2。
检测器31为了得到成为预先规定的分析对象的波长带(第一波长带)的光谱而设置，检测器32为了得到因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声而设置。在傅立叶光谱分析装置1的设计时，能够使第一波长带成为任意的波长带。在本实施方式中，第一波长带为1～2.5[μm]左右，第二波长带为0.5～1[μm]左右。
检测器31、32可以是种类相同的检测器，也可以是种类不同的检测器。例如，检测器31、32可以是种类相同的检测器，都能够接收包含第一波长带和第二波长带的波长带(第三波长带)的波长成分。或者可以是种类不同的检测器，检测器31与第二波长带的波长成分相比对第一波长带的波长成分的检测灵敏度相对高，检测器32与第一波长带的波长成分相比对第二波长带的波长成分的检测灵敏度相对高。
在使用种类相同的检测器31、32的情况下，需要设置用于使第一波长带和第二波长带分路的分路部(详细后述)，使第一波长带的波长成分射入检测器31并使第二波长带的波长成分射入检测器32。相对于此，在使用种类不同的检测器31、32的情况下，可以设置与上述分路部相同的分路部，但是也可以省略上述分路部。
信号处理装置40使用从受光部30的检测器31输出的受光信号S1和从检测器32输出的受光信号S2，进行求出除去了因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声的光谱的处理。信号处理装置40将表示由以上处理求出的光谱的信号输出到外部或显示于未图示的显示装置(例如液晶显示装置)。
<受光部的第一例>
图2A是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的受光部的第一例的框图。如图2A所示，本例的受光部30除了包括检测器31、32以外还包括分色镜33(分路部)。在本例中，检测器31、32都能够接收包含第一波长带和第二波长带的波长带(第三波长带)的波长成分。
如图2B所示，分色镜33具有如下光学特性：将经过试样SP的光L2中包含的波长成分中的第一波长带WB1的波长成分反射，将第二波长带WB2的波长成分透射。理想的情况是该分色镜33具有将第一波长带WB1的波长成分完全反射并将第二波长带WB2的波长成分完全透射的光学特性，但是如图2B所示，也可以具有将第一波长带WB1的一部分的波长成分透射的光学特性。
例如，如图2B所示，分色镜33可以具有如下光学特性：对于第一波长带WB1的两端部中的波长成分、即具有与规定第一波长带WB1与第二波长带WB2的边界的波长λ1、λ2接近的波长的波长成分，反射率逐渐下降、即透射率逐渐上升。在图2B中，为了容易理解，夸张地图示了分色镜33的第一波长带WB1的两端部中的光学特性。
在检测器31、32的配置相反的情况下，只要使用光学特性相反的分色镜33即可。即，在检测器31配置在图2A的检测器32的位置、检测器32配置在图2A的检测器31的位置的情况下，只要使用具有如下光学特性的分色镜33即可：将经过试样SP的光L2中包含的波长成分中的第一波长带WB1的波长成分透射，将第二波长带WB2的波长成分反射。
<受光部的第二例>
图3A是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的受光部的第二例的框图。如图3A所示，本例的受光部30除了包括检测器31、32以外还包括半透半反镜34(分路部)以及滤光器35(分路部、第一滤光器)和滤光器36(分路部、第二滤光器)。在本例中，与上述第一例同样，检测器31、32都能够接收包含第一波长带和第二波长带的波长带(第三波长带)的波长成分。
半透半反镜34使经过试样SP的光L2分路为朝向检测器31的光(第一光)和朝向检测器32的光(第二光)。滤光器35配置在半透半反镜34与检测器31之间的光路上。如图3B所示，滤光器35具有使第一波长带WB1的波长成分透射而使第二波长带WB2的波长成分不透射的光学特性。即，滤光器35具有提取第一波长带WB1的波长成分并使其射入检测器31的光学特性。滤光器36配置在半透半反镜34与检测器32之间的光路上。如图3B所示，滤光器36具有使第二波长带WB2的波长成分透射而使第一波长带WB1的波长成分不透射的光学特性。即，滤光器36具有提取第二波长带WB2的波长成分并使其射入检测器32的光学特性。
理想的情况是，滤光器35具有仅使第一波长带WB1的波长成分透射的光学特性，滤光器36具有仅使第二波长带WB2的波长成分透射的光学特性。但是，如图3B所示，可以是滤光器35具有在某种程度上使第二波长带WB2的一部分的波长成分透射的光学特性，滤光器36具有在某种程度上使第一波长带WB1的一部分的波长成分透射的光学特性。在图3B中，为了容易理解，夸张地图示了滤光器35、36的规定第一波长带WB1与第二波长带WB2的边界的波长λ2附近的光学特性。
在检测器31、32的配置相反的情况下，只要滤光器35、36的配置相反即可。即，在检测器31配置在图3A的检测器32的位置、检测器32配置在图3A的检测器31的位置的情况下，只要将滤光器35配置在图3A的滤光器36的位置、将滤光器36配置在图3A的滤光器35的位置即可。
<受光部的第三例>
图4A是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的受光部的第三例的框图。如图4A所示，本例的受光部30包括依次配置在经过试样SP的光L2的光路上的检测器31、32。在本例中，如图4B所示，检测器31与第二波长带WB2的波长成分相比对第一波长带WB1的波长成分的检测灵敏度相对高，检测器32与第一波长带WB1的波长成分相比对第二波长带WB2的波长成分的检测灵敏度相对高。
在本例中，作为检测器31例如可以使用InGaAs(铟镓砷)光电二极管。作为检测器32可以使用Si(硅)光电二极管。InGaAs光电二极管对1～2.5[μm]左右的波长带的光的检测灵敏度高。Si光电二极管对0.3～1[μm]左右的波长带的光的检测灵敏度高。
在本例的受光部30中，如果经过试样SP的光L2射入检测器31，则吸收第一波长带WB1的波长成分并转换为受光信号S1，如果经过(透射)检测器31的光射入检测器32，则吸收第二波长带WB2的波长成分并转换为受光信号S2。经过试样SP的光L2的光路上的检测器31、32的配置顺序也可以相反。检测器31、32也可以以重叠在经过试样SP的光L2的光路上的状态配置。作为这种检测器例如可以使用国际公开第2011/065057号公开的检测器。
<信号处理装置的第一例>
图5是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的信号处理装置的第一例的框图。如图5所示，本例的信号处理装置40包括接收受光信号S1、S2的噪声除去部41和接收噪声除去部41的输出信号的傅立叶变换部42。
噪声除去部41使用受光信号S2进行除去叠加于受光信号S1的噪声的处理。例如，噪声除去部41通过进行从受光信号S1中减去受光信号S2的处理，除去叠加于受光信号S1的噪声。只要能够除去叠加于受光信号S1的噪声，由噪声除去部41进行的处理并不限于从受光信号S1中减去受光信号S2的处理，可以是任意的处理。
傅立叶变换部42对从噪声除去部41输出的信号进行傅立叶变换处理，求出第一波长带的波长成分的光谱。从噪声除去部41输出的信号是除去了因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声的信号。因此，由傅立叶变换部42求出的第一波长带的波长成分的光谱是除去了因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声的光谱。
<信号处理装置的第二例>
图6是表示本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置所具备的信号处理装置的第二例的框图。如图6所示，本例的信号处理装置40包括接收受光信号S1、S2的傅立叶变换部43和接收傅立叶变换部43的输出信号的噪声除去部44。
傅立叶变换部43对受光信号S1和受光信号S2单独进行傅立叶变换处理，分别求出受光信号S1的光谱(第一光谱)和受光信号S2的光谱(第二光谱)。在受光信号S1、S2中同样地叠加了因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声，因此由傅立叶变换部43求出的受光信号S1、S2的光谱是叠加了因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声的光谱。
噪声除去部44使用受光信号S2的光谱进行除去叠加于受光信号S1的光谱的噪声的处理。例如，噪声除去部44通过进行从受光信号S1的光谱中减去受光信号S2的光谱的处理，除去叠加于受光信号S1的光谱的噪声。只要能够除去叠加于受光信号S1的光谱的噪声，由噪声除去部44进行的处理并不限于从受光信号S1的光谱中减去受光信号S2的光谱的处理，可以是任意的处理。
<傅立叶光谱分析装置的动作>
接着，对上述构成中的傅立叶光谱分析装置的动作进行说明。以下，为了容易理解，设置于傅立叶光谱分析装置1的信号处理装置40如图6所示。在设置于傅立叶光谱分析装置1的信号处理装置40如图5所示的情况下，由信号处理装置40进行的处理不同，但是能够得到与图6所示的信号处理装置40同样的结果(光谱)。
如果从光源10射出包含多个波长成分的光L0，则该光L0射入干涉仪20。射入干涉仪20的光L0通过半透半反镜21，分路为朝向固定反射镜22的分路光L11和朝向移动反射镜23的分路光L12。由半透半反镜21分路的分路光L11被固定反射镜22反射，在从半透半反镜21到固定反射镜22的光路上反向前进而射入半透半反镜21。由半透半反镜21分路的分路光L12被移动反射镜23反射，在从半透半反镜21到移动反射镜23的光路上反向前进而射入半透半反镜21。如果分路光L11、L12射入半透半反镜21则发生干涉，由此得到干涉图L1。
由于设置于干涉仪20的移动反射镜23往返运动，所以对包含于从光源10射出的光L0的波长成分以分别不同的频率进行强度调制。例如，与波长相对长的波长成分相比，对波长相对短的波长成分以更高的频率进行强度调制。由干涉仪20得到以这种不同的频率进行了强度调制的波长成分重叠的干涉图L1。
由干涉仪20得到的干涉图L1向试样SP照射，透射了试样SP的透射光作为光L2射入受光部30。如果试样SP的光学特性随时间变化，则可以认为对经过了试样SP的光L2进行了与试样SP的光学特性的时间变化对应的调制。由此，经过试样SP的光L1叠加了大量包含低频成分的噪声(所谓“着色噪声”)。需要注意的方面在于，对经过试样SP的光L2中包含的全部波长成分，与试样SP的光学特性的时间变化对应而同样地进行调制，由此在经过试样SP的光L2中包含的全部波长成分中叠加相同的噪声。
图7A～图7D是表示在本发明的一种实施方式中经过试样的干涉图的一例的图。图7A是试样SP的光学特性未随时间变化的情况。图7B是试样SP的光学特性随时间变化的情况。在图7A、图7B中，将干涉仪20所具备的移动反射镜23的位移作为横轴，将干涉图的强度作为纵轴。图7C是表示图7A所示的干涉图的光谱(波数光谱)的图。图7D是表示图7B所示的干涉图的光谱(波数光谱)的图。
如图7A所示，经过光学特性未随时间变化的试样SP的干涉图是产生所谓中心脉冲的典型的形状。即，移动反射镜23的位移为特定的位移(分路光L11、L12的光路差为零的位移)时强度极大，而在除此以外的位移中强度极小(大体为零)。经过光学特性未随时间变化的试样SP的干涉图的波数光谱，如图7C所示，是与试样SP的光学特性(吸收特性)对应的形状，是未叠加噪声的平滑的。
如图7B所示，相对于此，经过光学特性随时间变化的试样SP的干涉图在产生所谓中心脉冲的方面与图7A所示的干涉图相同。但是，移动反射镜23的位移为上述特定的位移以外的位移时，因试样SP的光学特性的时间变化，强度不是大体为零而是变动的。经过光学特性随时间变化的试样SP的干涉图的波数光谱，如图7D所示，是叠加了噪声的波数光谱。例如叠加了大量包含波数小的成分(低频成分)的噪声(所谓“着色噪声”)。
射入受光部30的光L2中的包含于第一波长带的波长成分由检测器31接收并从检测器31输出受光信号S1。射入受光部30的光L2中的包含于第二波长带的波长成分由检测器32接收并从检测器32输出受光信号S2。从检测器31输出的受光信号S1和从检测器32输出的受光信号S2输入图6所示的信号处理装置40。
如果受光信号S1、S2输入信号处理装置40，则首先在傅立叶变换部43中，对受光信号S1和受光信号S2单独进行傅立叶变换处理，进行分别求出受光信号S1的光谱和受光信号S2的光谱的处理。由傅立叶变换部43求出的各光谱(受光信号S1的光谱、受光信号S2的光谱)输出到噪声除去部44，使用受光信号S2的光谱进行除去叠加于受光信号S1的光谱的噪声的处理。例如，由噪声除去部44进行从受光信号S1的光谱中减去受光信号S2的光谱的处理。通过进行这种处理，求出除去了因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声的光谱(第一波长带的波长成分的光谱)。
图8A～图8C是用于说明在本发明的一种实施方式中除去噪声的原理的图。图8A是表示受光信号S1的光谱的一例的图，图8B是表示受光信号S2的光谱的一例的图。从检测器31输出的受光信号S1是接收包含于第一波长带的波长成分而得到的信号，在该受光信号S1中叠加了因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声。因此，如图8A所示，由傅立叶变换部43求出的受光信号S1的光谱具有与试样SP的光学特性(吸收特性)对应的形状，并且叠加了因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声。
相对于此，从检测器32输出的受光信号S2是接收包含于与第一波长带不同的第二波长带的波长成分而得到的信号，在该受光信号S2中叠加了与叠加于受光信号S1的噪声相同的噪声。因此，如图8B所示，由傅立叶变换部43求出的受光信号S2的光谱表示因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声的光谱。受光信号S2的光谱成为这种光谱是因为，对包含于经过试样SP的光L2的全部波长成分与试样SP的光学特性的时间变化对应而同样地进行调制，由此在包含于经过试样SP的光L2的全部波长成分中叠加了相同的噪声。
因此，例如在噪声除去部44中，通过进行从图8A所示的受光信号S1的光谱中减去图8B所示的受光信号S2的光谱的处理，如图8C所示，求出除去了因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声的光谱(第一波长带的波长成分的光谱)。根据这种原理，除去因试样SP的光学特性的时间变化引起的噪声。
如上所述，在本实施方式中，向试样SP照射由干涉仪20得到的干涉图L1，接收经过试样SP的光L2中包含的波长成分中的作为求出光谱的波长带的第一波长带的波长成分，从而得到受光信号S1，并且接收与第一波长带不同的第二波长带的波长成分，从而得到受光信号S2，使用这些受光信号S1、S2，求出第一波长带的波长成分的除去了噪声的光谱。由此，在本实施方式中，由于除去因试样SP的光学特性的时间变动引起的噪声，所以即使在试样SP中产生光学特性的时间变动，也能够实现高分析精度。
以上，对本发明一种实施方式的傅立叶光谱分析装置进行了说明，但是本发明并不限于上述实施方式，能够在本发明的范围内自由地变更。例如在上述实施方式中，说明了信号处理装置40使用从检测器31、32输出的受光信号S1、S2而直接进行处理的例子。但是，也可以将从检测器31、32输出的受光信号S1、S2预先存储在存储器中，之后进行信号处理装置40中的处理。
附图标记说明
1 傅立叶光谱分析装置
30 受光部
31、32 检测器
33 分色镜
34 半透半反镜
35、36 滤光器
40 信号处理装置
41、44 噪声除去部
42、43 傅立叶变换部
L1 干涉图
L2 光
S1、S2 受光信号
SP 试样
WB1 第一波长带
WB2 第二波长带

Claims (2)

1.一种傅立叶光谱分析装置，其特征在于，包括：
干涉仪，向作为分析对象的试样照射作为干涉光的干涉图；
受光部，输出第一受光信号和第二受光信号，所述第一受光信号是在所述干涉图透射所述试样所得到的透射光或者所述干涉图被所述试样反射所得到的反射光中包含的波长成分中，接收作为求出光谱的波长带的第一波长带的波长成分而得到的，所述第二受光信号是接收与所述第一波长带不同的第二波长带的波长成分而得到的；以及
信号处理装置，使用所述第一受光信号和所述第二受光信号，进行除去所述第一波长带的波长成分中叠加的因所述试样的光学特性的时间变化引起的噪声的处理和通过傅立叶变换处理求出所述第一波长带的波长成分的光谱的处理，
所述信号处理装置包括：
噪声除去部，通过进行从所述第一受光信号中减去所述第二受光信号的处理，进行除去叠加于所述第一受光信号的所述噪声的处理；以及
傅立叶变换部，对通过所述噪声除去部的处理除去了噪声后的所述第一受光信号进行傅立叶变换处理，求出所述第一波长带的波长成分的光谱，
所述受光部包括：
第一检测器，与所述第二波长带的波长成分相比对所述第一波长带的波长成分的检测灵敏度相对高；
第二检测器，与所述第一波长带的波长成分相比对所述第二波长带的波长成分的检测灵敏度相对高，
所述第一检测器和所述第二检测器依次配置在所述透射光或反射光的光路上。
2.一种傅立叶光谱分析装置，其特征在于，具备：
干涉仪，向作为分析对象的试样照射作为干涉光的干涉图；
受光部，输出第一受光信号和第二受光信号，所述第一受光信号是在所述干涉图透射所述试样所得到的透射光或者所述干涉图被所述试样反射所得到的反射光中包含的波长成分中，接收作为求出光谱的波长带的第一波长带的波长成分而得到的，所述第二受光信号是接收与所述第一波长带不同的第二波长带的波长成分而得到的；以及
信号处理装置，使用所述第一受光信号和所述第二受光信号，进行除去所述第一波长带的波长成分中叠加的因所述试样的光学特性的时间变化引起的噪声的处理和通过傅立叶变换处理求出所述第一波长带的波长成分的光谱的处理，
所述信号处理装置包括：
傅立叶变换部，对所述第一受光信号和所述第二受光信号单独进行傅立叶变换处理，分别求出第一光谱和第二光谱，
噪声除去部，通过进行从所述第一光谱中减去所述第二光谱的处理，进行除去叠加于所述第一光谱的噪声的处理，
所述受光部包括：
第一检测器，与所述第二波长带的波长成分相比对所述第一波长带的波长成分的检测灵敏度相对高；
第二检测器，与所述第一波长带的波长成分相比对所述第二波长带的波长成分的检测灵敏度相对高，
所述第一检测器和所述第二检测器依次配置在所述透射光或反射光的光路上。
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