JP2000206036A - フ―リエ変換型赤外円偏光二色性装置 - Google Patents
フ―リエ変換型赤外円偏光二色性装置Info
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Abstract
エ変換を行い、赤外円偏光二色性を測定することができ
るフーリエ変換型赤外円偏光二色性装置を提供すること 【構成】 検出器6から出力される受信信号をプリアン
プ7で増幅し、バンドパスフィルタ8,ロックインアン
プ9を通過することによりACインターフェロンを抽出
し、ローパスフィルタ10を介してコンピュータ20に
与える。プリアンプの出力は、レベル追随型コンパレー
タ21にも並列的に与えられ、そこにおいて受信信号中
のDCインターフェロンを監視し、ピークになるとトリ
ガが出力され、それがコンピュータに与えられる。この
トリガ発生時が干渉計2の光路差ゼロの位置であるの
で、それに基づいてコンピュータはACインターフェロ
ンをフーリエ変換し、円二色性を求める。
Description
外円偏光二色性装置に関するもので、特に信号処理系の
改良に関する。
色性法は、紫外・可視領域に吸収を持たない光学活性物
質の分子構造を測定する方法として有用な一手段であ
る。さらに、信号強度が弱いことから、フーリエ分光法
を用いるようにしている。
を示すと、図1のようになっている。すなわち、光源1
から出射した赤外光を、マイケルソン干渉計2を通過さ
せ、得られた干渉光の光路上に偏光子3,PEM4,セ
ル5並びに検出器6を配置している。これにより、干渉
光は、偏光子3を透過させることにより、直線偏光とな
り、その直線偏光が、PEM4により左右に回転される
ことにより左回り,右回りの円偏光を交互に発生させ
る。そして、係る円偏光をセル5内の試料に照射させ、
その透過光を検出器6で受光する。検出器6は、受光し
た光強度に応じた電気信号に変換し出力するようになっ
ている。なお、PEM4における変調周波数は、PEM
コントローラ13により制御されている。
光と左円偏光の吸光度が異なるので、PEM4で所定周
波数(例えば、20kHz)で右円偏光と左円偏光とを
交互に切り替えると、検出器6の検出出力もその周期で
変化する一種の交流信号となる。
プ7で増幅後、バンドパスフィルタ8,ロックインアン
プ9,ローパスフィルタ10を経てコンピュータ12に
入力するようにしている。すなわち、マイケルソン干渉
計2側でも、可動鏡を所定速度で移動させることから、
光の強度が所定周波数(例えば、0.1〜2kHz程
度)で変調されており、PEM4における変調周波数と
異なる。
の周波数帯域(PEM4の変調周波数を含む帯域)の信
号のみ通過させ、ロックインアンプ9では、PEM4の
変調周波数に合わせて、20kHzの周波数成分を増幅
する。これにより、その強度変化として、マイケルソン
干渉計2の強度変調周波数(0.1〜2kHz程度)を
もつACインターフェログラムが得られる。
ローパスフィルタ10を介してコンピュータ12に入力
することにより、そのコンピュータ12にて係るインタ
ーフェログラムをフーリエ変換する。さらに、ロックイ
ンアンプ9とローパスフィルタ10の間には、切り替え
スイッチ11が設けられ、上記ロックインアンプ9の出
力と、プリアンプ7の出力の2つを択一的に選択し、ロ
ーパスフィルタ10に導くようになっている。
リアンプ7側に接続されている場合には、赤外吸収スペ
クトル強度つまり、DC成分がコンピュータ12に与え
られる。そこで、コンピュータ12では、上記求めたフ
ーリエ変換とスペクトル強度の比を求めることにより、
CDを算出するようになっている。
た従来の装置では、以下に示す問題を有している。すな
わち、上記した装置を用いて実際に測定をするには、ま
ず、切り替えスイッチ11をb接点にしてプリアンプ7
の出力を直接ローパスフィルタ10に与え、赤外吸収ス
ペクトルを求める。次いで、切り替えスイッチ11をa
接点にしてマイケルソン干渉計2の可動鏡を移動しなが
ら受光した検出器6の出力を、ロックインアンプ9,ロ
ーパスフィルタ10を通過することにより得られるAC
インターフェログラム(図2参照)に基づいてフーリエ
変換をするが、このフーリエ変換をするには、マイケル
ソン干渉計2の光路差がゼロになる位置を特定する必要
がある。
にACインターフェログラムの出力は小さいので、AC
インターフェログラムの出力をリアルタイムで見ながら
特定することはできない。その結果、従来は一旦すべて
のACインターフェログラムを取り込んだ後、その形状
から中心位置を特定し、それに基づいてフーリエ変換を
するようにしている。従って、リアルタイムでの処理が
できず、処理が遅れるばかりでなく、取り込み中のスペ
クトルの様子もモニタできない。
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、ACインターフェロンを取得している最中に光路差
ゼロの位置を検出でき、リアルタイムでフーリエ変換を
行い、赤外円偏光二色性を測定することができ、取り込
み中のスペクトルの様子をモニタすることができるフー
リエ変換型赤外円偏光二色性装置を提供することにあ
る。
ために、本発明に係るフーリエ変換型赤外円偏光二色性
装置では、赤外光を出射する光源と、その光源から出射
する赤外光を干渉させる干渉計と、その干渉計から出力
される干渉光を直線偏光にする偏光手(実施の形態で
は、「偏光子3」に対応)と、その直線偏光を所定の変
調周波数で左右の円偏光に変換するとともに、試料に照
射する手段(実施の形態では、「PEM4」に対応)
と、前記試料を透過した光を受光する検出手段(実施の
形態では、「検出器6」に対応)と、その検出手段から
出力される受信信号に基づいて信号処理して円二色性を
求める信号処理手段とを備えたフーリエ変換型赤外円偏
光二色性装置であって、前記信号処理手段は、前記受信
信号からACインターフェロンを抽出する抽出手段(実
施の形態では、「プリアンプ7,バンドパスフィルタ
8,ロックインアンプ9」等により構成されている)
と、その抽出手段で抽出されたACインターフェロンに
基づいてフーリエ変換をするとともに、円二色性を算出
する演算手段(実施の形態では、「コンピュータ12」
に対応)と、前記抽出手段でACインターフェロンを抽
出するのと同時に前記受信信号中のDCインターフェロ
ンを監視する監視手段とを備える。そして、その監視中
のDCインターフェロンに基づいて前記干渉計の光路差
ゼロの位置を特定し、前記ACインターフェロンを抽出
しながら前記演算手段にてフーリエ変換を実行可能に構
成した(請求項1)。
同位相で干渉しているために最大強度を示す。従って、
DCインターフェログラムのレベルは、最大となる。よ
って、係るDCインターフェログラムを監視(モニタ)
しながらACインターフェログラムを取り込むと、取り
込んだACインターフェログラムの光路差ゼロの位置を
認識できる。よって、リアルタイムでフーリエ変換を行
うことができ、円二色性を算出できる。
ル追随型コンパレータであり、そのレベル追随型コンパ
レータからトリガが出力された際に前記光路差ゼロの位
置と特定するように構成することである(請求項2)。
係る構成にすると、DCインターフェロンのレベルが小
さくなっても、基準値が自動的に設定され、安定してト
リガ信号が得られる。なお、監視手段はこのようにレベ
ル追随型コンパレータにすることなく、例えばDCイン
ターフェロンを直接コンピュータに与え、ソフト処理に
よりそのピーク値を求めるなど、各種の方式をとること
ができる。
換型赤外円偏光二色性装置の好適な一実施の形態を示し
ている。同図に示すように、基本的な構成は従来のもの
と同様であり、対応する部材は同一符号を示している。
された赤外光が、マイケルソン干渉計2にて干渉され、
その干渉光が偏光子3を透過することにより直線偏光と
なる。そして、その直線偏光がPEM4にて、所定の変
調周波数ωm(本例では、37kHz)で左右の円偏光
に変調されてセル5内の試料に照射され、そのセル5の
透過光(セル5内の試料で所定の光成分が吸収された
光)が、検出器6に受光されるようになっている。
は、検出器6で電気信号に変換され、その検出器6に接
続された信号処理系で所定の演算処理が行われ、円二色
性が求められる。この信号処理系は、入力側にプリアン
プ7を備え、検出器6の出力をそのプリアンプ7で増幅
する。そして、その増幅した信号をバンドパスフィルタ
8(通過周波数帯域:25〜50kHz)の出力をロッ
クインアンプ9に与え、そこにおいて所定周波数の信号
を分離検出し、図4(b)に示すように、ACインター
フェロンを取得する。
ーパスフィルタ8(通過帯域、5hHz以下)を介して
コンピュータ20に与えるようになる。さらにまた、本
例では、ローパスフィルタ10とコンピュータ20の間
に切り替えスイッチ11を設け、ローパスフィルタ10
の出力(ACインターフェロン)を取得する経路と、プ
リアンプ7の出力を直接取得する経路とを択一的に選択
できるようにしている。上記した各構成は、基本的に従
来のものと同様である。
レベル追随型コンパレータ21にも与え、そのレベル追
随型コンパレータ21の出力をコンピュータ20に与え
るようにしている。そして、このレベル追随型コンパレ
ータ21を通る経路は、常時接続されている(切り替え
スイッチ11と別経路)。このレベル追随型コンパレー
タ21は、入力値の変動に応じて基準値も変化し、入力
値がピークのときにとリガを出力するようになってい
る。
はACインターフェログラムの取得と同時にレベル追随
型コンパレータ21の出力も取得し、その追随型コンパ
レータ21からトリガを受け取ったときに光路差ゼロ位
置であると判断し、ACインターフェログラムのフーリ
エ変換を行う。そして、そのようにして求めたフーリエ
変換の演算結果を、あらかじめ求めた赤外吸収スペクト
ル強度で割ることによりCD値を求めるようになる。な
お、このように光路差ゼロをリアルタイムで検出するこ
とを除いたCD値を求める演算処理(光路差ゼロ位置を
基準にフーリエ変換を求め、赤外吸収スペクトル強度を
用いてCD値を算出すること)は、基本的に従来と同様
である。ここで、演算処理の原理を簡単に説明すると、
マイケルソン干渉計2から出力される赤外光は、干渉計
の光路差Xの関数として、下記のように示される。
X=2vtであるので、波数νの光は、4πνvのフー
リエ周波数で強度変調される。
は、次式で与えられる。 I(X)=(DC)+(AC) 但し
2項は、通常の吸収スペクトル測定のインターフェログ
ラムである。また、偏光変調された(AC)の第2項
(sinωmfcos2πXν)に依存する信号は、フ
ーリエ周波数4πνv,および円偏光変調周波数ωmで
2重に変調されている。この信号を周波数ωmに同期し
たロックインアンプで同期整流することにより、次式が
得られる。
り、2重変調された信号から上記した式(3)のインタ
ーフェログラムIAC(X)をロックインアンプにより
分離検出するためには、干渉計の可動鏡の駆動速度vc
m/secは、 4πνv<<ωm になるように調整する。
のインターフェログラム(図4参照)をフーリエ変換
し、その比をとるとCD強度を得ることができる。
は、光路差ゼロの位置で最大強度が出てこないが、DC
分については、光路差ゼロの位置ではどの波数も同位相
で干渉しているために最大強度を示す。従って、DCイ
ンターフェログラムをモニタしながらACを取り込む
と、取り込んだACインターフェログラムの光路差ゼロ
の位置を認識できる。
換型赤外円偏光二色性装置では、DCインターフェログ
ラムを監視しながらACインターフェログラムを取得す
ることができるので、そのDCインターフェログラムの
ピークから干渉計の光路差ゼロの位置を特定できる。よ
って、ACインターフェロンを取得している最中に光路
差ゼロの位置を検出でき、リアルタイムでフーリエ変換
を行い、赤外円偏光二色性を測定することができる。従
って、取り込み中のスペクトルの様子をモニタすること
ができる。
装置の好適な位置実施の形態を示すブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 赤外光を出射する光源と、その光源から
出射する赤外光を干渉させる干渉計と、その干渉計から
出力される干渉光を直線偏光にする偏光手段と、その直
線偏光を所定の変調周波数で左右の円偏光に変換すると
ともに、試料に照射する手段と、前記試料を透過した光
を受光する検出手段と、その検出手段から出力される受
信信号に基づいて信号処理して円二色性を求める信号処
理手段とを備えたフーリエ変換型赤外円偏光二色性装置
であって、 前記信号処理手段は、前記受信信号からACインターフ
ェロンを抽出する抽出手段と、その抽出手段で抽出され
たACインターフェロンに基づいてフーリエ変換をする
とともに、円二色性を算出する演算手段と、前記抽出手
段でACインターフェロンを抽出するのと同時に前記受
信信号中のDCインターフェロンを監視する監視手段と
を備え、 その監視中のDCインターフェロンに基づいて前記干渉
計の光路差ゼロの位置を特定し、前記ACインターフェ
ロンを抽出しながら前記演算手段にてフーリエ変換を実
行可能としたことを特徴とするフーリエ変換型赤外円偏
光二色性装置。 - 【請求項2】 前記監視手段は、レベル追随型コンパレ
ータであり、 そのレベル追随型コンパレータからトリガが出力された
際に前記光路差ゼロの位置と特定するようにしたことを
特徴とする請求項1に記載のフーリエ変換型赤外円偏光
二色性装置。
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- 1999-01-11 JP JP00418699A patent/JP4117714B2/ja not_active Expired - Fee Related
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