JP2006138766A

JP2006138766A - 分光分析方法

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Publication number: JP2006138766A
Application number: JP2004329329A
Authority: JP
Inventors: Takao Kurata; 孝男倉田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-11-12
Also published as: JP4453525B2

Abstract

【課題】試料による吸収以外の損失を補正し、正確な吸収スペクトルを得ることができる分光分析方法を提供する。
【解決手段】光源から出射された光の一部を試料に照射してその試料で光吸収させて出射した光をサンプル光Ｌ１とし、光源から出射された他方の光を光吸収させずに出射された状態のままのレファレンス光Ｌ２とし、各光Ｌ１，Ｌ２を所定の波長バンド毎に分光し、分光された各光Ｌ１，Ｌ２を反射させ、反射された各光の波長バンドごとのスペクトルをそれぞれ検出し、波長バンドごとにサンプル光Ｌ１とレファレンス光Ｌ２の光強度差を出力する分光分析方法であって、サンプル光Ｌ１の、分光された光の所定の波長バンド光を遮断し、遮断された波長バンドの光強度とレファレンス光Ｌ２の光強度との差をレファレンス光強度として求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、光の吸収を利用した分光分析方法に関するものである。

光源からのレファレンス光と試料を通過したサンプル光を交互に受光することで、レファレンス光とサンプル光の強度差を出力した差分吸収法を利用したチョッピングシステムがある。

例えば、セル内のガス濃度を測定するチョッピングシステムとして、図７に示す装置が挙げられる。この装置７０は、主に、光源であるランプ７１、測定用のガスが充填されたサンプルセル７２、比較対照用の参照セル７３、回折格子７４、検出器７５で構成される。ランプ７１から出射された光Ｌは、ハーフミラー７６で透過光Ｌ１と反射光Ｌ２に分岐される。透過光Ｌ１は、サンプルセル７２、チョッパー７７、ハーフミラー７８、回折格子７４を介して検出器７５で検出される。また、反射光Ｌ２は、ミラー７９、参照セル７３、チョッパー７７、ミラー８０、ハーフミラー７８、回折格子７４を介して検出器７５で検出される。サンプルセル７２内のガスに吸光された光Ｌ１と、ガスに全く吸光されていない光Ｌ２は、メカニカルに回転するチョッパー７７でそれぞれチョッピングされ、各光Ｌ１，Ｌ２は交互に検出器６５で検出される。

特開２００１−１８８０４０号公報

ところで、屋外のコンクリート面に光を照射し、その反射光を分析して劣化箇所を診断するような反射型の分光分析を行う場合、コンクリート面等の試料の表面状態による反射率の変化が誤差要因となって正確な分光分析ができないといった問題点がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、試料の光吸収以外による損失を補正し、正確な吸収スペクトルを得ることができる分光分析方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光源から出射された光の一部を試料に照射してその試料で光吸収させて出射した光をサンプル光とし、光源から出射された他方の光を試料の吸収をさせずに出射された状態のままのレファレンス光とし、各光を所定の波長バンド毎に分光し、分光された各光の光強度を調整し、光強度が調整された各光の波長バンドごとのスペクトルをそれぞれ検出し、波長バンドごとにサンプル光とレファレンス光の光強度差を出力する分光分析方法であって、サンプル光の、分光された光の所定の波長バンド光を遮断し、遮断された波長バンドの光強度とレファレンス光の光強度との差をレファレンス光強度として求める分光分析方法である。

請求項２の発明は、光源から出射された光の一部を試料に照射してその試料で光吸収させて出射した光をサンプル光とし、光源から出射された他方の光を試料の光吸収をさせずに出射された状態のままのレファレンス光とし、各光を所定の波長バンド毎に分光し、分光された各光の光強度を調整し、光強度が調整された各光の波長バンドごとのスペクトルをそれぞれ検出し、波長バンドごとにサンプル光とレファレンス光の光強度差を出力する分光分析方法であって、レファレンス光の、分光された光の所定の波長バンドの光を遮断し、遮断された波長バンドの光強度とサンプル光の光強度との差をサンプル光強度として求める分光分析方法である。

請求項３の発明は、遮断された波長バンドの光強度が０である分光分析方法である。

請求項４の発明は、光源から出射された光の一部を試料に照射してその試料で光吸収させて出射した光をサンプル光とし、光源から出射された他方の光を光吸収させずに出射された状態のままのレファレンス光とし、サンプル光及びレファレンス光をそれぞれ所定の波長バンドごとに分光する回折格子と、可動反射素子を有し、その各可動反射素子を移動させて分光された各光を反射させる光反射偏向手段と、反射された各光の波長バンドごとのスペクトルを交互に検出し、サンプル光とレファレンス光のスペクトルの差を出力するアレイ光検出器とを備えるマルチチャンネル分光器を用い、サンプル光とレファレンス光の光強度の差を出力すると共に、少なくとも一つの可動反射素子を光強度が０となる位置に移動させ、その可動反射素子を反射して検出される光強度とレファレンス光強度との差をレファレンス光強度として出力する分光分析方法である。

請求項５の発明は、光源から出射された光の一部を試料に照射してその試料で光吸収させて出射した光をサンプル光とし、光源から出射された他方の光を光吸収させずに出射された状態のままのレファレンス光とし、サンプル光及びレファレンス光をそれぞれ所定の波長バンドごとに分光する回折格子と、可動反射素子を有し、その各可動反射素子を移動させて分光された各光を反射させる光反射偏向手段と、反射された各光の波長バンドごとのスペクトルを交互に検出し、サンプル光とレファレンス光のスペクトルの差を出力するアレイ光検出器とを備えるマルチチャンネル分光器を用い、サンプル光とレファレンス光の光強度の差を出力すると共に、少なくとも一つの可動反射素子を光強度が０となる位置に移動させ、その可動反射素子を反射して検出される光強度とサンプル光強度との差をサンプル光強度として出力する分光分析方法である。

請求項６の発明は、光反射偏向手段の両端の可動回折素子を移動させて光強度の差を求める分光分析方法である。

請求項７の発明は、光反射偏向手段の中間の可動回折素子を一つ以上移動させて光強度の差を求める分光分析方法である。

本発明によれば、誤差要因に基づく光損失を補正し、正確な吸収スペクトルを得ることができるといった優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図４は、分光分析装置（マルチチャンネル分光器）４０の概略図である。

図４に示すように、マルチチャンネル分光器４０は、筐体４１内に、光の伝搬方向上流側から順に回折格子４２、光反射偏向手段（光反射手段）４３、アパチャ４４、屈折手段４５、アレイ光検出器４６を備える。

分光器４０は、試料表面に光を照射すると共に、レファレンス光として分光器４０に光を入射させる光源を有しており、例えば、分光器４０の外部に設けられる。アレイ光検出器４６には、検出された光のスペクトル等を演算する演算装置（図示せず）が電気的に接続されている。

回折格子４２には、光源から出射し、試料表面で反射されて分光器４０に導入されるサンプル光Ｌ１が照射され、反射される。また、回折格子４２には、光源から直接分光器４０に導入されるレファレンス光Ｌ２が照射され、反射される。反射された各光Ｌ１，Ｌ２は、所定の波長バンドごとに分光される。

光反射偏向手段４３には、回折格子４２で分光された各光Ｌ１，Ｌ２が照射され、反射、偏向される。この光反射偏向手段４３は、分光された各光Ｌ１，Ｌ２を所定の波長バンドごとに掃引、変調するプログラマブル回折格子であることが好ましい。また、プログラマブル回折格子が、ＭＥＭＳアクチュエータを有することがより好ましい。さらに、光反射偏向手段４３は、サンプル光Ｌ１とレファレンス光Ｌ２を別々に反射、偏向させるべく、光ガイド部材の経路数と同数（図３中では４３ａ，４３ｂの２つ）設けることが好ましい。

アパチャ４４は、偏向された各光Ｌ１，Ｌ２の通過／遮断を行う遮光絞りである。偏向された各光Ｌ１，Ｌ２が、遮断体４４ａに照射されると伝搬遮断となる。また、偏向された各光Ｌ１，Ｌ２が、隣接する遮断体４４ａ間の開口部に向けて照射されると通過となる。遮断体４４ａの形状は、特に限定するものではなく、矩形状の他に、円形状であってもよい。開口部は、遮断体４４ａ自体に設けた溝（スリット）であってもよい。

屈折手段４５（例えば、プルーフプリズム）には、アパチャ４４を通過した各光Ｌ１，Ｌ２が照射され、各光Ｌ１，Ｌ２の波長バンドごとのスペクトルが、アレイ光検出器４６に達するように屈折させる。屈折手段４５としては、アパチャ４４を通過した各光Ｌ１，Ｌ２を、アレイ光検出器４６の位置に屈折させることができるものであれば特に限定するものではなく、プリズムの他に、円筒レンズ（シリンドリカルレンズ）などが挙げられる。

アレイ光検出器４６は、複数の光検出素子を備え、プリズム４５によって屈折された各スペクトルを検出し、サンプル光Ｌ１とレファレンス光Ｌ２のスペクトルの差を出力するものである。アレイ光検出器４６には、ＡＣアンプを介して演算装置が電気的に接続されており、演算装置はアレイ光検出器４６の出力値を記憶、演算する装置である。

光源は、試料表面に光を照射する部材であり、光源から出射される光としては、広帯域のスペクトルを有する光であればよく、特に限定するものではない。ここで、光源としては、装置コストが安価なランプが好ましい。

分光器４０にサンプルＬ１光を導入する第一ガイド部材４７を接続してもよい。第一光ガイド部材は、光源から出射した光を試料表面に照射し、反射させてなるサンプル光を分光器４０に導入する部材である。また、分光器４０にレファレンス光Ｌ２を導入する第２光ガイド部材４８を接続してもよい。第２光ガイド部材は、光源から出射された光をレファレンス光Ｌ２として分光器４０に直接導入するために用いられる。第１及び第２光ガイド部材４７，４８としては、慣用の光ファイバなどが適用される。

次に、分光器４０を用いた分光分析方法について説明する。

試料表面に光強度Ｉ₀ の光Ｌを照射し、反射させることで、光Ｌの一部の波長バンドが吸光され、光強度Ｉ１のサンプル光Ｌ１として出射される。
この時、入射光Ｌとサンプル光Ｌ１との間には、
Ｌ１（λ）＝Ｌ（λ）×Ｔ（λ）（１）
ここで、Ｔ（λ）は試料の表面反射率、λは波長
の関係が成り立つ。光強度が減衰された波長バンドから材質が、光減衰の程度からその濃度、温度等の値がわかる。

サンプル光Ｌ１は、試料の材質に依存した波長バンドの光強度が減衰されており、固定された回折格子４２で反射される。同様に、レファレンス光Ｌ２もまた、固定された回折格子４２で反射される。この時、サンプル光Ｌ１とレファレンス光Ｌ２は、回折格子４２の別々の位置（図４中では上段と下段）で反射されるので、互いに干渉されることはない。回折格子４２によって、光は波長バンドごとのスペクトルに分光される。

分光されたサンプル光Ｌ１とレファレンス光Ｌ２は、上下二段に配置された２つの光反射偏向手段（MEMS（Micro Electro Mechanical System）アクチュエータを有するプログラマブル回折格子（以下、MEMS型プログラマブル回折格子と記す））４３ａ，４３ｂで反射、偏向される。MEMS型プログラマブル回折格子４３ａ，４３ｂにおける各MEMSアクチュエータ（以下、MEMS１，MEMS２と記す）に到達した各光Ｌ１，Ｌ２は、所定の角度範囲で高速で反射、偏向され、交互にアパチャ４４へと向かう。この反射、偏向によって、各光Ｌ１，Ｌ２の光強度が調整される。

例えば、図５（ａ）に示すように、MEMS１（又はMEMS２）は、基板５１上に静止電極５２ａ…５２ｎ（図５（ａ）中では５２ａのみ図示）が設けられ、各静止電極５２ａ…５２ｎと離間して可動反射素子である移動電極５３ａ…５３ｎ（図５（ａ）中では５３ａのみ図示）を設けたものである。各移動電極５３ａ…５３ｎは、各静止電極５２ａ…５２ｎに対して当接、離間自在（図５（ａ）中では上下方向移動自在）に設けられる。また、各移動電極（ミラー部）５３ａ…５３ｎは、基板５１に設けられる脚部５４ａ，５４ｂと、電極本体部５５と、一端が脚部５４ａ，５４ｂに固定して設けられ、他端が電極本体部５５を吊設するフレキシブル接続部５６ａ，５６ｂとを有している。フレキシブル接続部５６ａ，５６ｂの厚さＤ１は、電極本体部５５の厚さＤ２よりも薄く形成しておくことで、フレキシブル接続部５６ａ，５６ｂは自在に屈曲される。電極本体部５５は剛直で、屈曲しない。各静止電極５２ａ…５２ｎは、それぞれが制御手段（例えば、コンピュータ（図示せず））の各アドレスに独立して接続されている。

各静止電極５２ａ…５２ｎと各移動電極５３ａ…５３ｎ間の電圧（電位差）を、制御手段によりそれぞれ制御することで、各移動電極５３ａ…５３ｎを独立させて駆動させることができる。その結果、各静止電極５２ａ…５２ｎと各移動電極５３ａ…５３ｎ間の離間距離Ｈ１…Ｈｎ（図４（ａ）中ではＨ１のみ図示）を、それぞれ無段階に自在に調節することができる。電圧と離間距離Ｈ１…Ｈｎとの関係は予め検量線を作成しておき、この検量線に基づいて、離間距離Ｈ１…Ｈｎを調節する。このように、静止電極と移動電極の各離間距離Ｈ１…Ｈｎを、それぞれ無段階に自在に調節することで、アパチャ４４を通過する光の強度を波長バンドごとに調節することができる。また、MEMS１，MEMS２の各移動電極５３ａ…５３ｎの制御は、高速で、かつ、制御手段によって同期させて交互に行われる。

具体的には、図５（ｂ）に示すように、全ての移動電極５３ａ…５３ｎを動かして、静止電極５２ａ…５２ｎに当接させることで（全ＯＦＦ時）、アパチャ４４において、所定の波長バンドの光（図５（ｂ）中では光５９ａ〜５９ｃ）が全て遮断される。また、図５（ｃ）に示すように、全ての移動電極５３ａ…５３ｎを静止電極５２ａ…５２ｎから離間させたままとすることで（全ＯＮ時）、所定の波長バンドの光（図５（ｃ）中では光５９ａ〜５９ｃ）がアパチャ４４間を通過する。また、図５（ｄ）に示すように、移動電極５３ａ…５３ｎの一部を静止電極５２ａ…５２ｎと当接又は近接させ、残部の移動電極５３ａ…５３ｎを動かさず、離間させたままとすることで（光強度調整時）、離間又は近接させた静止電極と対応したある波長バンドの光（図５（ｄ）中では光５９ｂ，５９ｃ）だけが、光強度を調整されてアパチャ４４を通過する。当接させた静止電極と対応したある波長バンドの光（図５（ｄ）中では光５９ａ）は、アパチャ４４で遮断される。

アパチャ４４，４４を通過した各光Ｌ１，Ｌ２は、屈折手段４５に照射される。屈折手段４５に入射した各光Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ屈折させられ、波長バンドごとのスペクトルがアレイ光検出器４６に達するように出射される。

屈折手段４５を通過した各光Ｌ１，Ｌ２は、図４に示したように、アレイ光検出器４６で受光される。アレイ検出器４６は、水平に配列、配置された光検出素子を有しており、各光検出素子で各波長バンドごとのスペクトルがそれぞれ受光される。各光検出素子で、プリズム４５によって屈折された各光Ｌ１，Ｌ２の各スペクトルが交互に検出され、サンプル光Ｌ１とレファレンス光Ｌ２の各波長ごとのスペクトルの差（差分スペクトル）がそれぞれＡＣ出力される。図４中では、光検出器４６から出力δＩが出力される。このＡＣ出力は、各波長ごとのスペクトルの吸収度合いに比例している。

上述した分光分析方法は、サンプル光Ｌ１とレファレンス光Ｌ２の光強度差を求め、その光強度差ΔＩと、予め作成された検量線とから吸収された試料の濃度等を測定している。

しかしながら、試料としてコンクリート面に光を照射し、その反射光を分光分析してコンクリート劣化診断を行う等の反射型の分光分析に、上述の分光方法を用いたとき、試料の表面状態に依存する表面反射率Ｔ（λ）の変化も誤差要因となっている。この原因としては、試料表面の凹凸による光散乱や試料表面に付着した汚れによる減光などが考えられる。

さらに、表面状態による反射率の変化と共に、光源から直接分光器４０へ導入されるレファレンス光Ｌ２と、計測される試料で反射して分光器４０へ導入されるサンプル光Ｌ１とで伝搬距離が大きく異なってしまうため、光の伝搬経路の違いも無視できない誤差要因となっている。

以下、これら試料による光吸収以外の原因による損失を吸収外損失と称する。

図１に示すように、上述の分光分析方法ではサンプル光Ｌ１側のＭＥＭＳ１をすべてＯＮ状態にセットしていた。ここで、実際には波長毎に光強度を変調するため、ミラー部の位置は波長毎に異なるが、ミラー部の位置を一律ＯＮ状態にしたとする。また、図中では静止電極５２を省略した。

このとき、図１（ｂ）に示すように、レファレンス光Ｌ２とサンプル光Ｌ１の差ΔＩがアレイ光検出器４６で検出され、分布線１１はサンプル光Ｌ１の、分布線１２はレファレンス光Ｌ２の波長−光強度分布をそれぞれ表している。波長λにおける光強度差ΔＩは、Ｉ₀とＩ₁の差が０になるように光反射偏向手段４３のミラー部５３を調整してランプの光強度変動による誤差のない光強度差を表しているが、実際はサンプル光Ｌ１は、吸収外損失ΔＩ₀ だけ減光している。

そこで、本実施の形態の分光分析方法は、吸収外損失ΔＩ₀ を補正して精度の高い表面反射率が得られるように、ＭＥＭＳを動作させることに特徴がある。

図２を参照して本実施の形態の分光分析方法を説明する。

図２（ａ）に示すように、本実施の形態では、サンプル光を反射させるＭＥＭＳ１の両端のミラー部５３−１，５３−ｎをオフ状態（非伝達状態）に設定し、そのミラー部５３−１，５３−ｎで反射する波長の光を検出させないようにした。

このとき、図２（ｂ）に示すように、波長−光強度分布はサンプル光Ｌ１が分布線２１，レファレンス光Ｌ２が分布線２２のようになる。サンプル光Ｌ１の光強度は、遮断された波長λ_a及びλ_nにおいて０となっている。即ち、光検出素子からＡＣ出力される光強度差がＩ₀ に相当し、光源より出射されるレファレンス光の光強度の値を測定することができる。

また、波長λ_a にごく近くの波長（波長λ_b ）との光強度差、すなわち、Ｉ₀ を測定するミラー部５３−１の隣りのミラー部５３−２で反射して検出される光強度差ΔＩ₀ を補正値とし、レファレンス光強度Ｉ₀ から光強度差ΔＩ₀ を減算するとサンプル光Ｌ１の光強度Ｉ₁ の値を求めることができる。

ここで、レファレンス光強度Ｉ₀ が波長に関係なく一定とすると、例えば、ある波長バンドλ_k において、レファレンス光強度Ｉ₀ と、ＡＣ出力される光強度差ΔＩ_0kから、補正されたサンプル光強度Ｉ_1kが求められる。上述の（１）式の関係から、求められたサンプル光強度Ｉ_1k（（１）式中のサンプル光Ｌ１）とレファレンス光強度Ｉ₀ （（１）式中の入射光Ｌ）とから、正確な表面反射率Ｔ（λ_k）を求めることができる。

よって、本実施の形態の分析方法を用いて測定される試料の吸収スペクトルは、誤差の非常に少ないものであり、この吸収スペクトルと、予め作成された検量線とから、正確な試料の濃度等の計測値を求めることができる。

また、分布線２２が傾きを有する場合、すなわち、波長λ_a のレファレンス光強度と波長λ_n のレファレンス光強度とが異なる場合においても、波長λ_k における反射率Ｔ（λ_k ）を求めることができる。具体的には、分布線２２からλ_k におけるレファレンス光強度の値を推定することができる。

また、本実施の形態では、ミラー部５３が静止電極５２側にあるとき、光がアパチャ４４で遮断される（ＯＦＦ）ようにしたが、光反射偏向手段４３とアパチャ４４との位置関係をずらして、ミラー部５３が静止電極５２側にあるとき、光がアパチャ４４を通過する（ＯＮ）ように設定してもよい。

本実施の形態の分光分析方法は、コンクリート劣化診断の他に、プラスチック等の材料判別、岩石の判別、或いは紙を判別しての品質管理等、試料に光を照射し、その反射光を分析する反射型の分光分析に用いることができる。

また、ガスの種類や濃度を分析することを目的として、そのガスを試料とし、試料をセル等に封入し、光源から出射し、セルを透過した光をサンプル光として導入する等の透過型の分光分析にも用いることができる。その際の効果は、光が透過するセルの窓の汚れや、光路の妨害等による減光があった場合でも、吸収外損失を補正して正確なガス濃度等を測定することができることにある。

次に分光分析方法の変形例について説明する。

図２を用いて説明した分光分析方法は、サンプル光Ｌ１を反射、偏向するＭＥＭＳ１のミラー部５３−１，５３−ｎをオフ状態にして、光検出素子から出力される光強度差をレファレンス光強度Ｉ₀ とした方法であるが、これより説明する変形例は、レファレンス光Ｌ２を反射、偏向するＭＥＭＳ２のミラー部を図２（ａ）のように移動させた方法である。

このとき、図３に示すように、分布線３１はサンプル光Ｌ１の、分布線３２はレファレンス光Ｌ２の波長−光強度分布をそれぞれ示している。この変形例では、ＭＥＭＳ２の両端のミラー部をオフ状態にしているので、両端のミラー部で反射されて検出されるサンプル光Ｌ１とレファレンス光Ｌ２との光強度差（波長λ_a またはλ_n に対応）は、レファレンス光Ｌ２の光強度が０であるので、サンプル光強度Ｉ₁ として出力される。

波長λ_a にごく近くの波長（波長λ_b ）との光強度差、すなわち、Ｉ₀ を測定するミラー部５３−１の隣りのミラー部５３−２で反射して検出される光強度差ΔＩ₀ を補正値とし、レファレンス光強度Ｉ₀ から光強度差ΔＩ₀ を加算するとレファレンス光の光強度Ｉ₀ の値を求めることができる。

次に、他の実施の形態の分光分析方法について説明する。

前実施の形態の分光分析方法は、ＭＥＭＳ１において両端のミラー部５３−１，５３−ｎのみをオフ状態にして計測した方法であったが、本実施の形態の分光分析方法は、両端のミラー部５３−１，５３−ｎの他に、中間のミラー部５３−２〜５３−（ｎ−１）を一つ以上オフ状態に移動させて行う方法である。

このとき、移動させるミラー部は、隣接するミラー部同士をオフ状態にしないことが望ましい。なぜなら、上述のように、補正値とする光強度差ΔＩ₀ は、誤差を最小限にするため、波長が略同じ光の光強度を比較するのが望ましく、オフ状態にしたミラー部と、その隣りでオン状態にあるミラー部での反射光の光強度差ΔＩ₀ を比較して得ているためである。

例えば、図６（ａ）では、ミラー部５３−１，５３−３，５３−５，５３−ｍ，５３−ｎをオフ状態にした。このとき、図６（ｂ）に示すように、サンプル光Ｌ１のスペクトルは分布線６１のようになり、レファレンス光Ｌ２のスペクトルは分布線６２のようになる。サンプル光Ｌ１ではオフ状態に設定されたミラー部５３−１，５３−３，５３−５，５３−ｍ，５３−ｎで反射した波長λ₁，λ₃，λ₅，λ_m，λ_n の光において出力が０、すなわち、それぞれ検出される光強度差がレファレンス光の光強度Ｉ₀となる。測定されたレファレンス光強度Ｉ₀ と、各々すぐ隣りのプレートでの光強度差とから補正されたサンプル光強度をそれぞれ求めることができる（例えば、波長λ_m においてはＩ₀ と光強度差ΔＩ_0mからサンプル光強度Ｉ_1mを求められる）。

本実施の形態においても、レファレンス光強度を求めた波長のすぐ隣の波長の光強度差と比較して吸収外損失の補正を行い、サンプル光Ｌ１の光強度を求めることができる。さらに、本実施の形態では、複数の波長バンドでレファレンス光強度をそれぞれ測定しているので、波長バンド毎に補正値を決定することができる。従って、試料の光吸収以外による損失が波長依存性を有する場合や、光源より出射する光の光強度が波長依存性を有する場合でも、精度の高いサンプル光強度Ｉ₁を求めることができ、正確な表面反射率を測定することができる。

さらに、図６（ａ），図６（ｂ）に示した分光分析方法においても、図３に示したように、レファレンス光Ｌ２側で光強度を０にして、複数の波長のサンプル光Ｌ１の光強度を求めてもよい。

本実施の形態では、光反射偏向手段４３とアパチャ４４を用いて、分光された各光Ｌ１、Ｌ２の光強度を調整したが、分光させた各光Ｌ１、Ｌ２を透過型の光強度調整手段に入射させて、各光の光強度を調整するようにしてもよい。

図８に示すように、分析装置８０は、光反射偏向手段４３とアパチャ４４の代わりに、透過型の光強度調整手段８１が設けられたものである。透過型の光強度調整手段８１は、透過率可変である複数のセルが一列に配置された光強度調整手段本体８２ａ，８２ｂと、各セルの透過率を制御する制御手段８３とを備える。例えば、各セルは液晶等の透過率可変な媒体で構成される。

回折格子４２で分光された各光Ｌ１，Ｌ２は、制御手段８３で各セルの透過率が設定された光調整手段本体８２ａ，８２ｂに入射し、各波長バンド毎に光強度が調整されて出射し、屈折手段４５に入射する。

そこで、セルの透過率を０とすれば、そのセルに入射した光は遮断されるので、上述したように所定の波長バンドの光を遮断することにより、吸収外損失ΔＩ₀ を補正することができる。

（ａ）は、光反射偏向手段の概略断面図であり、（ｂ）は、分光分析方法で得られるスペクトルを説明するレファレンス光及びサンプル光の波長−光強度分布図である。（ａ）は、本実施の形態の分光分析方法を説明する光反射偏向手段の断面概略図であり、（ｂ）は、本実施の形態の分光分析方法を用いて得られるスペクトルを説明する波長−光強度分布図である。図２に示す分光分析方法の変形例を用いて得られるスペクトルを説明する波長−光強度分布図である。本実施の形態の分光分析方法に用いる分析装置を示す概略図である。（ａ）は、光反射偏向手段の断面図を示す図である。（ｂ）は、可動回折素子が全てＯＦＦのときの光反射手段を示す概略断面図である。（ｃ）は、可動回折素子が全てＯＮのときの光反射手段を示す概略断面図である。（ｄ）は、波長毎に変調するときの光反射手段を示す概略断面図である。（ａ）は、他の実施の形態の分光分析方法を説明する光反射偏向手段の概略断面図であり、（ｂ）は、他の実施の形態の分光分析方法を用いて得られるスペクトルを説明するレファレンス光及びサンプル光の波長−光強度分布図である。従来のチョッピングシステムを説明する模式図である。本実施の形態の分光分析方法に用いる分析装置の変形例を示す概略図である。

符号の説明

４０分光分析装置
４２回折格子
４３光反射偏向手段
４４アパチャ
４５屈折手段
４６アレイ光検出器

Claims

光源から出射された光の一部を試料に照射してその試料で光吸収させて出射した光をサンプル光とし、光源から出射された他方の光を試料の光吸収をさせずに出射された状態のままのレファレンス光とし、
各光を所定の波長バンド毎に分光し、
分光された各光の光強度を調整し、
光強度が調整された各光の波長バンドごとのスペクトルをそれぞれ検出し、波長バンドごとにサンプル光とレファレンス光の光強度差を出力する分光分析方法であって、
上記サンプル光の、分光された光の所定の波長バンド光を遮断し、遮断された波長バンドの光強度と上記レファレンス光の光強度との差をレファレンス光強度として求めることを特徴とする分光分析方法。
光源から出射された光の一部を試料に照射してその試料で光吸収させて出射した光をサンプル光とし、光源から出射された他方の光を試料の光吸収をさせずに出射された状態のままのレファレンス光とし、
各光を所定の波長バンド毎に分光し、
分光された各光の光強度を調整し、
光強度が調整された各光の波長バンドごとのスペクトルをそれぞれ検出し、波長バンドごとにサンプル光とレファレンス光の光強度差を出力する分光分析方法であって、
上記レファレンス光の、分光された光の所定の波長バンドの光を遮断し、遮断された波長バンドの光強度と上記サンプル光の光強度との差をサンプル光強度として求めることを特徴とする分光分析方法。
遮断された波長バンドの光強度が０である請求項１または２記載の分光分析方法。
光源から出射された光の一部を試料に照射してその試料で光吸収させて出射した光をサンプル光とし、光源から出射された他方の光を光吸収させずに出射された状態のままのレファレンス光とし、
上記サンプル光及び上記レファレンス光をそれぞれ所定の波長バンドごとに分光する回折格子と、
可動反射素子を有し、その各可動反射素子を移動させて分光された各光を反射させる光反射偏向手段と、
光強度が調整された各光の波長バンドごとのスペクトルを交互に検出し、サンプル光とレファレンス光のスペクトルの差を出力するアレイ光検出器と
を備えるマルチチャンネル分光器を用い、
上記サンプル光と上記レファレンス光の光強度の差を出力すると共に、少なくとも一つの可動反射素子を光強度が０となる位置に移動させ、その可動反射素子を反射して検出される光強度と上記レファレンス光強度との差をレファレンス光強度として出力することを特徴とする分光分析方法。
光源から出射された光の一部を試料に照射してその試料で光吸収させて出射した光をサンプル光とし、光源から出射された他方の光を光吸収させずに出射された状態のままのレファレンス光とし、
上記サンプル光及び上記レファレンス光をそれぞれ所定の波長バンドごとに分光する回折格子と、
可動反射素子を有し、その各可動反射素子を移動させて分光された各光を反射させる光反射偏向手段と、
反射された各光の波長バンドごとのスペクトルを交互に検出し、サンプル光とレファレンス光のスペクトルの差を出力するアレイ光検出器と
を備えるマルチチャンネル分光器を用い、
上記サンプル光と上記レファレンス光の光強度の差を出力すると共に、少なくとも一つの可動反射素子を光強度が０となる位置に移動させ、その可動反射素子を反射して検出される光強度と上記サンプル光強度との差をサンプル光強度として出力することを特徴とする分光分析方法。
上記光反射偏向手段の両端の可動回折素子を移動させて光強度の差を求める請求項４または５記載の分光分析方法。
上記光反射偏向手段の中間の可動回折素子を一つ以上移動させて光強度の差を求める請求項４から６いずれかに記載の分光分析方法。