CN113574362A - 圆二色性测定装置以及圆二色性测定方法 - Google Patents
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Abstract
不需要基于标准试样进行校准作业的圆二色性测定装置具备：试样部(4)，其具有试样；PEM(3)，其对向试样部(4)的入射光或来自试样部(4)的出射光的偏振状态进行调制；光检测器(5)，其检测来自试样部(4)的出射光的光强度的变化；放大器(7)，其放大来自光检测器(5)的检测信号；AD转换器(8)，其将由放大器(7)放大后的检测信号转换为数字信号；以及数字处理装置(10)，其对来自AD转换器(8)的数字信号进行信号处理，来获取试样的圆二色性的测定值。AD转换器(8)构成为将在包含以与PEM(3)的调制频率相同的频率进行变化的光强度的AC成分和DC成分的状态下被放大后的检测信号转换为数字信号。
Description
关联申请
本申请要求2019年3月15日申请的日本专利申请2019-048490号的优先权，将其纳入于此。
技术领域
本发明涉及圆二色性(Circular Dichroism，简称为CD)的测定。具体而言，涉及一种不需要利用标准试样进行校准作业就能够测定圆二色性的绝对值的圆二色性测定装置。
背景技术
对以往的CD测定装置中的使用标准试样进行校准作业的必要性进行简单说明。当回到CD测定的基本时，妨碍CD测定的高灵敏度化的原因之一在于CD是吸光度的1/100至1/1000的程度这样的微小值。在以往的CD测定装置中，通过将偏振调制法与锁定放大法相结合，能够达成某种程度上的灵敏度提高。
作为利用了偏振调制法及锁定放大法的以往类型的CD测定装置的代表例，列举专利文献1(图5)和专利文献2(图3)。在这些CD测定装置中，交流成分(AC成分)的信号路径从直流成分(DC成分)的信号路径分支，AC成分的信号路径中存在交流放大器和锁定放大器，DC成分的信号路径中存在直流放大器。而且，为了从检测信号中检测微小的AC成分，对锁定放大器设定大的增益并且独立地设定各个放大器的增益。
根据CD值的定义，应该能够基于检测信号的AC成分与DC成分之比来计算CD值，但是在以往的CD测定装置的结构中，由于各个放大器的增益的差异，即使采用AC成分与DC成分之比，表示放大器特性的因子也未被消除而残留。其主要原因之一为锁定放大器的增益非常大。因此，需要进行以下的增益调整：基于适当的标准试样对装置进行校准，来消除残留的装置因子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-23466号公报
专利文献2：日本特开2012-202812号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，以往的CD测定装置需要基于特定的标准试样进行校准作业，测定数据的可靠性取决于该标准试样的可靠性。根据这样的情况，最近还存在想要省去基于标准试样的校准作业这样的用户的需求。本发明的目的在于提供一种不需要基于标准试样进行校准作业的CD测定装置。
用于解决问题的方案
本发明的圆二色性测定装置具备：
试样部，其具有试样；
偏振调制单元，其对向所述试样部的入射光或来自所述试样部的出射光的偏振状态进行调制；
光检测单元，其检测来自所述试样部的出射光的光强度的变化；
放大单元，其放大来自所述光检测单元的检测信号；
AD转换单元，其将由所述放大单元放大后的检测信号转换为数字信号；以及
数字处理单元，其对来自所述AD转换单元的所述数字信号进行信号处理，来获取试样的圆二色性的测定值，
其中，所述AD转换单元构成为将在包含以与所述偏振调制单元的调制频率相同的频率进行变化的所述光强度的交流成分(AC成分)和直流成分(DC成分)的状态下被放大后的检测信号转换为数字信号。
根据这些结构，AD转换单元被输入在包含光强度的交流成分(AC成分)和直流成分(DC成分)的状态下被放大后的检测信号。数字处理单元基于从该数字信号中提取的AD信号中的AC成分和AD信号中的DC成分来获取CD值。因而，本发明的圆二色性测定装置不管锁定放大器如何都能够测定CD值，也就是说，不需要基于特定的标准试样进行校准作业就能够测定CD值。
另外，在本发明的圆二色性测定装置中，所述数字处理单元优选构成为：
分别提取来自所述AD转换单元的所述数字信号中包含的AD信号中的AC成分(ADsignal(AC))和AD信号中的DC成分(ADsignal(DC))，并且
基于将所述AD信号中的AC成分除以该测定装置针对AC成分的系统增益(g1)所得到的值(ADsignal(AC)/g1)与将所述AD信号中的DC成分除以该测定装置针对DC成分的系统增益(g2)所得到的值(ADsignal(DC)/g2)之比的值((ADsignal(AC)/ADsignal(DC))×(g2/g1))，来获取所述试样的圆二色性的测定值。
另外，优选的是，该测定装置的系统增益(g1、g2)是在以直线从所述光检测单元连结到所述AD转换单元的信号路径上配置的系统构成设备整体的增益，至少包含所述放大单元的增益。
或者，优选的是，该测定装置的系统增益(g1、g2)是在以直线从所述光检测单元连结到所述AD转换单元的信号路径上配置的系统构成设备整体的增益，至少包含所述光检测单元的增益和所述放大单元的增益。
根据以上的结构，数字处理单元使用将AD信号中的AC成分除以针对AC成分的系统增益(g1)所得到的值、以及将AD信号中的DC成分除以针对DC成分的系统增益(g2)所得到的值，来计算检测光的AC成分与DC成分之比，从而获取CD值。因而，根据本发明的圆二色性测定装置，能够基于严格遵从CD值的定义的测定原理来测定CD值。这样测定出的CD值能够作为绝对值而有效利用于试样的评价、分析。
另外，在本发明的圆二色性测定装置中，所述数字处理单元优选构成为：
将来自所述AD转换单元的所述数字信号中包含的所述偏振调制单元的调制的每一个周期的波形数据进行累计，并且
基于该一个周期的量的累计波形数据，来分别提取所述AD信号中的AC成分和所述AD信号中的DC成分。
根据该结构，通过将偏振调制的每一个周期的波形数据进行累计，来获知平均波形，提高AC成分和DC成分的S/N。
另外，在本发明的圆二色性测定装置中，优选的是，所述数字处理单元通过针对来自所述AD转换单元的所述数字信号中包含的波形数据执行基于将基波至n次(n为正整数)谐波进行合成所得到的合成波的拟合，来分别提取所述AD信号中的AC成分和所述AD信号中的DC成分。
另外，在本发明的圆二色性测定装置中，优选的是，所述数字处理单元通过对来自所述AD转换单元的所述数字信号中包含的波形数据进行FFT处理，来分别提取所述AD信号中的AC成分和所述AD信号中的DC成分。
根据这些结构，通过针对被AD转换得到的数字信号执行基于将正弦波的基波至n次谐波进行合成所得到的合成波的拟合，或者执行FFT处理等数字处理，能够提取误差小的AC成分和DC成分。
本发明的圆二色性测定方法为基于偏振调制法测定试样的圆二色性的方法，包括以下步骤：
使计算机从被放大且被转换为数字信号的检测信号的数字波形中提取AC成分(ADsignal(AC))和DC成分(ADsignal(DC))；
使所述计算机计算在以直线从光检测单元连结到AD转换单元的信号路径上配置的系统构成设备整体的增益来作为系统增益(g)；
使所述计算机基于所述AC成分(ADsignal(AC))、所述DC成分(ADsignal(DC))以及所述系统增益(g)，来计算圆二色性的测定值。
在此，优选的是，在所述系统增益(g)的计算步骤中，使所述计算机计算针对频率与调制频率相同的AC成分的所述系统增益(g1)以及针对DC成分的所述系统增益(g2)，并计算两者之比(g2/g1)来作为所述系统增益(g)。
根据这些方法，能够使计算机自动执行不需要校准作业的CD测定，从而实现CD测定的时间缩短化。
发明的效果
根据本发明的结构，AD转换单元被输入在包含光强度的交流成分(AC成分)和直流成分(DC成分)的状态下被放大后的检测信号，数字信号处理单元基于从该数字信号中提取出的AD信号中的AC成分和AD信号中的DC成分，使用系统构成设备整体的增益(g)，来计算CD值。因而，不管锁定放大器如何，都能够利用严格遵从CD值的定义的测定方法来测定试样的CD值。不需要基于特定的标准试样进行校准作业，就能够测定作为绝对值的CD值。
附图说明
图1是示出第一实施方式的圆二色性(CD)测定装置的整体结构的框图。
图2是在所述CD测定装置的信号处理单元中获取光强度的检测信号来作为数字波形数据的过程的说明图。
图3是示出由所述信号处理单元具体进行处理的波形数据的一例的图。
图4是示出评价所述信号处理单元中的拟合处理所得到的结果的图。
图5是示出第二实施方式的CD测定装置的增益测定单元的结构的框图。
图6是利用所述增益测定单元进行的放大器的增益测定方法的说明图。
图7是示出了由于图1的CD测定装置引起的测定值的偏差与由于以往类型的CD测定装置引起的测定值的偏差的比较的图。
图8是示出由图3的计算机具体进行处理的波形数据的一例的图。
具体实施方式
[第一实施方式]
使用图1来对本实施方式的圆二色性(CD)测定装置的基本结构进行说明。图1的CD测定装置100具备光源灯1、分光器2、偏振调制元件(PEM)3、试样部4以及光检测器5来作为测定光学单元，并且以此顺序将它们配置在测定光的光轴上。
光源灯1由氙气灯、卤素灯等与测定波长范围相应的灯构成，发出向试样的照射光。分光器2由使用了棱镜、衍射光栅的各种分光器构成，将来自光源灯1的照射光进行分光来取出单色光(规定带宽的光)。PEM 3构成为合成石英等光学元件被压电元件等施加应力，使来自分光器2的光的偏振状态连续地变化。试样部4由试样单元等构成，该试样单元能够将作为被测定物的试样与其状态(固体、液体或气体，或者它们的混合状态)相应地保持、或者使作为被测定物的试样与其状态(固体、液体或气体，或者它们的混合状态)相应地流动。
另外，CD测定装置100具备PEM驱动器6、信号放大器(放大器)7、AD转换器8、HT电压调整器9以及数字处理装置10来作为信号处理单元20。
PEM驱动器6供给用于对PEM 3进行偏振调制动作的调制电压。由此，例如，被分光器2分光后的光中包含的直线偏振光在透过PEM 3时被赋予相位差，成为使左旋和右旋以由调制频率f(在市场贩售的装置中多为50kHz)决定的周期交替的圆偏振光。若尝试准确的表达，则偏振状态根据施加的相位差δ＝δ0·sin2πft而周期性地变化。在此系数δ0为相位差的振幅。
由PEM 3制成的交替的左右的圆偏振光透过试样部4的试样之后，被光检测器5检测。在试样存在圆二色性的情况下，对左圆偏振光的吸光度与对右圆偏振光的吸光度会产生差异，因此被光检测器5检测出的光强度的变动中包含以PEM 3的调制频率f进行变化的交流成分(AC成分)。
此外，在荧光检测圆二色性(FDCD)的测定装置的情况下，构成为光检测器5检测被左右的圆偏振光激发出的从试样发出的荧光。
由光检测器5检测出的光强度信号被放大器7放大之后，保持着以包含直流成分(DC成分)和AC成分的状态被发送到AD转换器8。包含DC成分和AC成分这两方的放大信号被AD转换器8数值化，并作为数字信号(AD信号)被数字处理装置10获取。在数字处理装置10中，基于来自PEM驱动器6的参照信号从AD信号中读取每个调制周期的波形数据，来计算试样的圆二色性的测定值(CD值)。
另外，来自放大器7的放大信号也被发送到HT电压调整器9。该HT电压调整器9包括未图示的DC反馈电路和HT电压调整部。首先，来自放大器7的放大信号被DC反馈电路获取，来将放大信号中的DC成分与例如1V的基准电压进行比较。然后，HT电压调整部控制对光检测器5的施加电压，以使放大信号中的DC成分的输出与基准电压相同，例如为1V。由此，能够使检测信号自动成为期望的信号水平。
图2是CD测定装置的信号处理单元20的具体结构的一例。使用图2来详细说明获取光强度的检测信号作为数字波形数据的过程。
在本实施方式中，由光检测器5检测出的光强度信号是电流，被前置放大器7a转换为电压。前置放大器7a的输出电压被分别发送到放大器7b以及作为HT电压调整器9的高电压电源。由于利用HT电压调整器9对光检测器5施加与前置放大器7a的输出电压的DC成分相应的高电压，因此作为结果，前置放大器7a的输入电流被放大。
另一方面，在放大器7b中，前置放大器7a的输出电压被放大，以与AD转换器8的输入比例匹配。
在AD转换器8中，来自放大器7b的模拟连续信号被数值化，成为数字离散信号。在本说明书中将该数字离散信号称为“AD信号”。
数字处理电路10a例如由可编程逻辑器件(FPGA等)构成，使用来自PEM驱动器6的调制频率f的参照信号，从获取到的AD信号中以规定的采样率(例如2.5MHz)取出规定位数的数据，并将这些数据发送到PC等计算机10b。计算机10b将来自数字处理电路10a的数据划分为调制频率f的每一个周期的波形数据，并累计这些波形数据。然后，根据该累计波形数据来计算一个周期的量的平均波形数据，基于该平均波形数据来获取圆二色性的测定值。
图3示出在本实施方式的测定方法中由信号处理单元20处理的波形数据的一例。在图3的右上的波形数据A中，纵轴为来自AD转换器8的AD信号的原始数据，横轴为时间(μsec)。从如波形数据“A”那样包含噪声的连续波形数据中，也能够读取AD信号中的DC成分和AC成分，但是在此，说明简便且高精度地读取DC成分和AC成分的方法。
数字处理电路10a以规定的采样率(例如2.5MHz)采样来自AD转换器8的AD信号，并且基于频率与PEM的调制频率f相同的参照信号“B”(图3左下)，来将采样数据划分为调制频率f的每一个周期的波形数据，并发送到计算机10b。在图8右侧的波形数据“C”中示出将计算机10b接收到的每一个周期的波形数据叠加地显示所得到的数据，以用于说明。计算机10b将每一个周期的波形数据进行累计并平均化，得到如图8中央那样的一个周期的量的累计波形数据“D”。
计算机10b还对图8的累计波形数据D执行拟合处理。计算机10b使用将基波(例如正弦波)至n次谐波进行合成所得到的合成波形来作为拟合曲线。在下式中示出具体的模型式。
[数1]
式(1)的系数an表示n次谐波的AC成分的振幅。例如，系数a1为1次波形(50kHz)的AC成分的振幅。系数bn表示参数，系数c表示DC成分。正整数n不特别限定，n＝10为一例。
在图8左侧的波形数据“E”中示出针对累计波形数据D执行了拟合处理所得到的结果。波形数据E是将表示式(1)的AC成分的各项叠加所得到的。振幅最大的波形数据“E1”相当于1次基本波形。通过该拟合来决定各系数，根据系数a1来计算累计波形数据D中包含的AC成分(50kHz)，根据系数c来计算DC成分。
计算机10b基于AC成分及DC成分各自的计算值以及系统构成设备整体的增益(g)，来计算圆二色性的测定值。
图4示出上述拟合处理的评价结果。图4的波形“F”如下式所示，以百分数的形式显示将从拟合前的累计波形数据D中减去拟合后的波形数据E1所得到的值除以从拟合前的累计波形数据D的最大值中减去DC成分值所得到的值而得到的数值。
[数2]
式(2)表示拟合的残差。示出了由于本实施方式的拟合处理引起的残差非常小，AC成分及DC成分各自的计算值的可靠性高。
此外，在此，示出了对AD信号中的AC成分及DC成分的读取进行拟合的方法，但是如果是FFT处理等从AD信号中读取AC成分及DC成分的处理方法，则也可以代替拟合而采用这样的处理方法。
[关于本实施方式的测定方法的有效性]
接着，基于数式来说明本实施方式的测定方法能够测定严格遵从CD值的定义的值。首先，下式示出遵从定义表述试样的圆二色性ΔA的式子。
[数3]
圆二色性ΔA为试样对左圆偏振光的吸光度AL与试样对右圆偏振光的吸光度AR之差，如式(3)那样以透过了试样的左圆偏振光的光强度IL与右圆偏振光的光强度IR之比的常用对数来表示。光强度I0为向试样的入射光的强度。该圆二色性ΔA为无量纲数，因此通常如下式那样被转换为椭圆率CD[mdeg]。
[数4]
在此，在基于使用了PEM的偏振调制法来测定式(3)的左圆偏振光强度IL及右圆偏振光强度IR的情况下，它们的平均值((IL+IR)/2)与偏振调制法中的光强度的波形中的“DC成分”对应，另外，它们的差的一半((IL-IR)/2)与偏振调制法中的光强度的波形中的“AC成分的最大振幅”对应。若应用1次贝塞尔函数J1(2πδ0)的模型，则偏振调制法中的光强度I的波形作为DC成分项与AC成分项之和而如下式所示。
[数5]
在数式中，将光强度的波形中的AC成分表示为“AC”，将DC成分表示为“DC”。若利用它们，则式(3)和式(4)能够如下面的近似式那样表达。
[数6]
[数7]
也就是说，如果能够应用式(5)的模型式根据光强度的检测波形数据来提取其中包含的AC成分及DC成分，则可以说能够测定CD值。但是，实际上来自光检测器(例如PMT)的输出波形为乘以光检测器的增益所得到的数值。若使用光检测器针对DC成分的增益(gdc)以及光检测器针对AC成分(50kHz)的增益(g50kHz)，则光检测器的输出波形(Signal)如下式那样。
[数8]
此外，对光检测器附加打拿极反馈，且DC电压被控制为1V，因此如下式那样简洁地表示光检测器的输出波形的式(8)的“DC成分(Signal(DC))”及“AC成分(Signal(AC))”。
[数9]
并且，来自AD转换器的数字波形数据(AD信号)为乘以放大器的增益所得到的值，在此基础上，成为受到了AD转换器的变量系数GAD的作用的值。若使用放大器针对DC成分的增益(gdc:Amp)以及放大器针对AC成分(50kHz)的增益(g50kHz:Amp)，则AD转换后的数字波形数据的DC成分(ADsignal(DC))及AC成分(ADsignal(AC))如下式那样。
[数10]
在此，若基于式(10)来取得作为试样的透射光的左圆偏振光的强度IL与右圆偏振光的强度IR之差(IL-IR)同和(IL+IR)之比，则AD转换器的变量系数GAD被消除，成为下式。
[数11]
在此，作为第一种情况，在基于光检测器的输出波形的AC成分(Signal(AC))与DC成分(Signal(DC))之比来获取CD值的情况下，根据上述式(9)，AC成分与DC成分之比成为下式那样。
[数12]
若将式(11)代入式(12)，则光检测器的增益(gdc和g50kHz)被消除，成为下式。也就是说，仅残留放大器的增益g＝(gdc:Amp)/(g50kHz:Amp)。将光检测器的输出波形的AC成分与DC成分之比视为“AC/DC”。
[数13]
另外，式(4)如下式那样表达。
[数14]
由此，根据AD转换器的输出信号来测定DC成分(ADsignal(DC))及AC成分(ADsignal(AC))，另外，可以说能够通过测定放大器的增益g，来基于式(14)计算椭圆率CD。
作为第二种情况，在基于向光检测器入射的光强度波形I的AC成分(AC)与DC成分(DC)之比来获取CD值的情况下，根据AC＝(IL-IR)·J1(2πδ0)、DC＝(IL+IR)/2，AC成分与DC成分之比如下式那样表达。
[数15]
AC/DC＝(IL-IR)/(IL+IR)·2·J1(2πδ0)…(15)
若将式(11)代入式(15)则得到下式。也就是说，残留光检测器及放大器的增益g＝(gdc:Amp·gdc)/(g50kHz:Amp·g50kHz)。该增益为从光检测器到AD转换器之间的系统设备整体的增益，称为“系统增益”。
[数16]
另外，式(4)如下式那样表达。
[数17]
由此，根据AD转换器的输出信号来测定DC成分(ADsignal(DC))及AC成分(ADsignal(AC))，另外，可以说能够通过测定从光检测器到AD转换器为止的系统整体的增益g，来计算严格遵从定义的椭圆率CD。
[第二实施方式]
本实施方式的CD测定装置的基本结构与图1共通，但是还具备如图5所示的以放大器的增益为对象的增益测定单元30。增益测定单元30包括振荡器11和计算机10b的增益计算部10c。
图5的振荡器11设置为能够对前置放大器7a输出振荡信号A，另外，能够切换输出目的地从而还对AD转换器8输出振荡信号B。在振荡中，向数字处理电路10a发送采样用的信号。增益计算部10c对响应于信号A而得到的数字波形A以及响应于信号B而得到的数字波形B进行处理，并且计算放大器的增益g。
图6是利用增益测定单元30进行的放大器的增益测定方法的说明图。在增益测定中，事先停止光检测器5和PEM驱动器6。首先，振荡器11对前置放大器7a输出与调制频率f相同的频率(例如50kHz)的信号A(正弦波等)。AD转换器8输出与信号A相应的数字波形数据，数字处理电路10a使用来自振荡器11的采样信号来执行数字波形数据的采样。计算机10b对每一个周期的波形数据进行累计、平均化处理。图6的左上示出在振荡器11对前置放大器施加了信号A的情况下由计算机10b进行累计、平均化所得到的数字波形A。并且，计算机10b通过拟合处理，来计算关于数字波形A的DC成分(input(DC))以及50kHz的AC成分的最大振幅(input(only50kHz))。图6中央上侧示出作为拟合处理的结果而得到的波形。
接着，振荡器11对AD转换器8输出振荡信号B。而且，计算机10b使用同样的方法，基于来自数字处理电路10a的采样数据来对每一个周期的波形数据进行累计、平均化处理。图6左下示出对AD转换器8施加了信号B的情况下的累计、平均化得到的数字波形B。另外，图6中央下侧示出通过拟合处理得到的波形。计算机10b通过拟合处理来计算关于数字波形B的DC成分(output(DC))以及50kHz的AC成分的最大振幅(output(only50kHz))。
接下来，计算机10b计算根据各个振荡信号计算出的AC成分之比(g1)及DC成分之比(g2)。AC成分之比用g1＝output(only50kHz)/input(only50kHz)来表示，表示放大器针对50kHz的AC成分的增益。DC成分之比用g2＝output(DC)/input(DC)来表示，表示放大器针对DC成分的增益。最后，计算机10b计算这些放大器的增益之比(g2/g1)，并将其作为CD测定用的放大器的增益(g)进行输出或者保存在存储单元中。
此外，作为系统增益，不限于利用上述的放大器的增益，也可以利用关于包括光检测器5的到AD转换器8为止的设备系统(光检测器、各种放大器等)整体的系统增益(g)。在计算该系统整体的增益的情况下，优选使用能够对光检测器5供给光脉冲的脉冲振荡器。而且，优选在计算机中设置频率特性的计算部，对光脉冲的响应波形数据进行数字处理，计算系统整体的频率特性。如果得到系统整体的频率特性，则能够据此来容易地得到针对调制周期f的AC成分的系统增益(g1)以及针对DC成分的系统增益(g2)，从而获取用于计算CD值的系统增益(g2/g1)。
图7示出以Co络合物为测定对象来将由于图1的CD测定装置引起的测定值的偏差与由于以往类型的CD测定装置引起的测定值的偏差进行比较所得到的结果。纵轴为椭圆率CD的测定值，横轴表示10个试样。凡例中示出的“CD”的比较数据示出了使用以往类型的标准试样进行了校准的以往类型的CD测定装置的测定值。测定次数为4次。“ORD-KK”的比较数据为对以往类型的ORD测定结果进行KK转换而得到的测定值。“直读法”的数据为本实施方式的CD测定装置的测定值，示出不校准而直接计算椭圆率的结果。由该图可知，在与其它方法的测定值比较中得到同等的结果，能够确认是有效的测定法。
对各个实施方式的CD测定装置的效果进行说明。
图1的CD测定装置100构成为：包含以与PEM(偏振调制单元)3的调制频率相同的频率进行变化的光强度的AC成分和DC成分这两方的检测信号被共通的放大器7放大，该放大后的检测信号被AD转换器8转换为数字信号(AD信号)。然后，在数字处理装置10中，基于从该AD信号中提取出的AC成分和DC成分，来获取CD值。因而，根据本实施方式的CD测定装置，不管锁定放大器如何都能够测定CD值，也就是说，不需要基于特定的标准试样进行校准作业就能够测定CD值。
另外，数字处理装置10使用将从AD信号中提取出的AC成分除以针对AC成分的系统增益(g1)所得到的值、以及同样将从AD信号中提取出的DC成分除以针对DC成分的系统增益(g2)所得到的值，来计算检测光的AC成分与DC成分之比，从而获取CD值。因而，根据本实施方式的CD测定装置100，能够基于严格遵从CD测定的定义的测定原理来测定CD值。
以往，被用作标准试样的化学物质标准存在由于纯度引起的偏差，以包含不确定性的方式规定基准值是困难的。与此相对，利用本实施方式的CD测定方法得到的CD值是能够以包含不确定性(误差)的方式进行评价的，另外，也能够校正不确定性。由此，能够进行标准试样的赋值、校正。
来自光检测器5的包含AC成分和DC成分的信号波形通过相同的信号路径被同时发送到AD转换器8，因此对各个成分乘以相同的因子。因此，通过取得成分之比，来消除这些因子。但是，关于取决于系统的频率特性的误差，由于AC成分与DC成分的频率的差异，因此仅取成分之比的话无法去除。根据本实施方式的CD测定方法，利用振荡信号、光脉冲等来测定脉冲响应，由此计算系统构成设备整体的增益来作为系统增益(g)，并使用该系统增益(g)来成功地去除取决于系统的频率特性的误差。
作为本实施方式的变形例，首先，PEM的配置不限于图1那样的试样部4的前级，也可以在从试样部4到光检测器5为止的光路上。关于构成测定光学单元的PEM以外的光学元件，也不限于图1的配置，可采用与测定条件相应的配置。
此外，本发明的圆二色性测定装置不限于进行CD测定，还能够进行线性二色性(LD)、荧光检测圆二色性(FDCD)、荧光检测线性二色性(FDLD)等各种偏振光二色性的测定，能够将本实施方式的测定装置的结构以及测定方法应用于这些测定。
另外，本发明的圆二色性测定装置不限于测定从紫外到近红外区域为止的圆二色性的图1的类型的圆二色性测定装置，还能够应用于红外区域中的振动圆偏振光二色性(VCD)测定的装置。在VCD测定的情况下，使用迈克尔逊干涉仪作为分光器，对光检测器使用适于红外光检测的MCT检测器等。
附图标记说明
3：PEM(偏振调制单元)；4：试样部；5：光检测器(光检测单元)；6：PEM驱动器；7：放大器(放大单元)；8：AD转换器(AD转换单元)；10：数字处理装置(数字处理单元)；10c：增益计算部；11：振荡器；20：信号处理单元；30：增益测定单元；100：CD测定装置。
Claims (9)
1.一种圆二色性测定装置，其特征在于，具备：
试样部，其具有试样；
偏振调制单元，其对向所述试样部的入射光或来自所述试样部的出射光的偏振状态进行调制；
光检测单元，其检测来自所述试样部的出射光的光强度的变化；
放大单元，其放大来自所述光检测单元的检测信号；
AD转换单元，其将由所述放大单元放大后的检测信号转换为数字信号；以及
数字处理单元，其对来自所述AD转换单元的所述数字信号进行信号处理，来获取试样的圆二色性的测定值，
其中，所述AD转换单元构成为：将在包含以与所述偏振调制单元的调制频率相同的频率进行变化的所述光强度的交流成分即AC成分和直流成分即DC成分的状态下被放大后的检测信号转换为数字信号。
2.根据权利要求1所述的圆二色性测定装置，其特征在于，
所述数字处理单元构成为：
分别提取ADsignal(AC)和ADsignal(DC)，所述ADsignal(AC)是来自所述AD转换单元的所述数字信号中包含的AD信号中的AC成分，所述ADsignal(DC)是来自所述AD转换单元的所述数字信号中包含的AD信号中的DC成分，并且
基于ADsignal(AC)/g1与ADsignal(DC)/g2之比的值即(ADsignal(AC)/ADsignal(DC))×(g2/g1)，来获取所述试样的圆二色性的测定值，所述ADsignal(AC)/g1是将所述AD信号中的AC成分除以g1而得到的值，所述ADsignal(DC)/g2是将所述AD信号中的DC成分除以g2而得到的值，所述g1是该测定装置针对AC成分的系统增益，所述g2是该测定装置针对DC成分的系统增益。
3.根据权利要求2所述的圆二色性测定装置，其特征在于，
作为该测定装置的系统增益的g1和g2是在以直线从所述光检测单元连结到所述AD转换单元的信号路径上配置的系统构成设备整体的增益，至少包含所述放大单元的增益。
4.根据权利要求2所述的圆二色性测定装置，其特征在于，
作为该测定装置的系统增益的g1和g2是在以直线从所述光检测单元连结到所述AD转换单元的信号路径上配置的系统构成设备整体的增益，至少包含所述光检测单元的增益和所述放大单元的增益。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的圆二色性测定装置，其特征在于，
所述数字处理单元构成为：
将来自所述AD转换单元的所述数字信号中包含的所述偏振调制单元的调制的每一个周期的波形数据进行累计，并且
基于该一个周期的量的累计波形数据，来分别提取所述AD信号中的AC成分和所述AD信号中的DC成分。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的圆二色性测定装置，其特征在于，
所述数字处理单元通过针对来自所述AD转换单元的所述数字信号中包含的波形数据执行基于将基波至n次谐波进行合成所得到的合成波的拟合，来分别提取所述AD信号中的AC成分和所述AD信号中的DC成分，其中，n为正整数。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的圆二色性测定装置，其特征在于，
所述数字处理单元通过对来自所述AD转换单元的所述数字信号中包含的波形数据进行FFT处理，来分别提取所述AD信号中的AC成分和所述AD信号中的DC成分。
8.一种圆二色性测定方法，为基于偏振调制法测定试样的圆二色性的方法，所述圆二色性测定方法的特征在于，包括以下步骤：
使计算机从被放大且被转换为数字信号的检测信号的数字波形中提取AC成分即ADsignal(AC)和DC成分即ADsignal(DC)；
使所述计算机计算在以直线从光检测单元连结到AD转换单元的信号路径上配置的系统构成设备整体的增益来作为系统增益g；
使所述计算机基于所述AC成分即ADsignal(AC)、所述DC成分即ADsignal(DC)以及所述系统增益g，来计算圆二色性的测定值。
9.根据权利要求8所述的圆二色性测定方法，其特征在于，
在所述系统增益g的计算步骤中，使所述计算机计算g1和g2，并计算两者之比即g2/g1来作为所述系统增益g，所述g1是针对频率与调制频率相同的AC成分的所述系统增益，所述g2是针对DC成分的所述系统增益。
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