JP2006300533A - 近赤外分光分析計 - Google Patents

Abstract

【課題】 干渉光を入光して電気信号に変換する検出器を干渉計の外部におき、干渉光を光ファイバで検出器に導く構成にした近赤外分光分析計を提供する。
【解決手段】 近赤外分光分析計は、被測定対象物に投光する光源手段と、前記被測定対象物からの拡散反射光を検出する受光手段と、前記受光手段で検出された拡散反射光を分光し干渉光を生成する分光手段と、前記分光手段で分離し配置された干渉光を検出し、光信号を電気信号に変換する検出手段と、を備え、前記分光手段と前記検出手段の間を光伝達手段によって接続する構成にしたことである。【選択図】 図１

Description

本発明は、近赤外分光分析計に関し、詳しくは、近赤外分光分析計の光を伝達する部位を光ファイバ等を利用して伝達するようにしたフーリエ変換近赤外分光分析計に関する。

従来技術における近赤外分光分析計は、図２に示すように、被測定対象物である粉末等のサンプル１１１に投光する光源１１２と、サンプル１１１に投射された光線の拡散反射光を集光するコリメータ１１３と、このコリメータ１１３で集光された光線を入光し分光し、干渉光を生成するビームスプリッタ１１４を備え、このビームスプリッタ１１４で生成された干渉光からサンプル１１１の特徴を検出する検出器１１５を備えた干渉計１１６とからなる。

このような構成からなる分析計において、先ず、投光用の光源１１２を粉体等のサンプル（被測定対象物）１１１に照射し、コリメータ１１３で集光し、干渉計１１６の中に導く。干渉計１１６の中に導かれた拡散反射光は、ビームスプリッタ１１４で分光され、２つのミラー（固定ミラー１１７、移動ミラー１１８）で反射して再びビームスプリッタ１１４で合成され、干渉光となる。これで得られた干渉光は、コリメータ１１９で集光され、干渉計１１６内の検出器１１５に導かれる。

特開平７−３０６１３７号公報（第４頁〜第５頁 第１図）

しかし、従来技術で説明した、近赤外分光分析計においては、干渉計内に検出器を置いているため、干渉計装置そのものが非常に大きくなってしまうという問題がある。
光学系部品の組立ては、その精度や光学調整が厳しく、光学部品が多い程、また装置が大きくなる程、コストアップする。又、光学部品が密集するほど、部品交換や修理等のメンテナンス性が低下する。

従って、干渉計の大きさに制約があり、又は小さく設計したい場合、従来の装置構成では、製造及び保守の観点からコストアップが避けられず、また技術的にも困難である。そのため、コストダウンと技術的な問題を解決し、容易に応用展開できるような装置構成に解決しなければならない課題を有する。

上記課題を解決するために、本願発明の近赤外分光分析計は、次に示す構成にしたことである。

（１）近赤外分光分析計は、被測定対象物に投光する光源手段と、前記被測定対象物からの拡散反射光を検出する受光手段と、前記受光手段で検出された拡散反射光を分光し干渉光を生成する分光手段と、前記分光手段で分離し配置された干渉光を検出し、光信号を電気信号に変換する検出手段と、を備え、前記分光手段と前記検出手段の間を光伝達手段によって接続する構成にしたことである。
（２）（１）の構成に加え、更に、前記受光手段と前記分光手段の間を光伝達手段によって接続する構成にしたことである。
（３）前記光伝達手段は、光ファイバを利用した光の伝達である（１）乃至（２）に記載の近赤外分光分析計。

本提案によれば、所謂、干渉光を入光して電気信号に変換する検出器を干渉計の外部におき、干渉光を光ファイバで検出器に導く構成にしたことで、干渉計の大きさを小さくすることができる。そのため、光学ベース台の縮小化や光軸調整の距離減少によるコストダウンを図ることができる。
又、検出器や関連する光学部品を独立・分離させることにより、部品交換や修理等のメンテナンス性が向上し、市場の光学部品の使用採択の可能性を得ることができる。
更に、大型の検出器の使用や、検出器の温度制御が容易となるという効果を得ることができる。

次に、本願発明に係る近赤外分光分析計の実施形態について、図面を参照して以下説明する。

本願発明の近赤外分光分析計は、図１に示すように、ハロゲンランプ等からなり、被測定対象物である粉末、パウダー、ペレット等からなるサンプル１１に照射する白色光源１２と、サンプル１１に照射された光線の拡散反射光を受光する受光手段である受光レンズユニット１３と、受光レンズユニット１３で受光された拡散反射光を集光して、光伝達手段である光ファイバ１４を介して入光し干渉光を作成する分光手段であるビームスプリッタ１５、移動ミラーユニット１６、固定ミラー１７と、干渉光を屈曲させる三角プリズムミラー１８、三角プリズムミラー１８で屈曲された干渉光を光伝達手段である光ファイバ１９を介して検出し、光信号を電気信号に変換する検出手段である検出器２０と、この検出器２０で得られた電気信号を演算処理する演算処理部２１と、から大略構成されている。
この中で、ビームスプリッタ１５、移動ミラーユニット１６、固定ミラー１７、三角プリズムミラー１８が干渉計２２を構成し、移動ミラーユニット１６は、移動ミラー変位測定用Ｈｅ―Ｎｅレーザ２３により変位測定されて移動する構成となっている。

このような構成からなる近赤外分光分析計は、先ず、ハロゲンランプ等からなる白色光源１２から投光した光を、粉末、パウダー、ペレット等の被測定対象物であるサンプル１１に照射する。
照射光は、サンプル１１の粒度や成分によるが、一部サンプルに吸収され、透過する。ここで、サンプル１１に吸収されて拡散反射した光を受光レンズユニット１３に集光する。ここで拡散反射光は、光源１２の強度分布の他、サンプル１１の光吸収の強度分布の情報を持つ。

拡散反射光は、受光レンズユニット１３に接続した光ファイバ１４によって分光器内に導かれ、ビームスプリッタ１５で分光され、固定ミラー１７と移動ミラーユニット１６で反射し、光路差を作って再びビームスプリッタ１５で合成されて干渉光（インターフェログラム）を得る。
干渉光は、三角プリズムミラー１８で光路を変え、光ファイバ１９に導かれ、検出器２０に接続され、光信号を電気信号に変換され、その電気信号が演算処理部２１で演算処理され、４−２０ｍＡ等に変換されて伝送される。

このように、干渉計の内部から外部へ、検出器２０を独立して配置する装置構成とすることにより、複数の干渉計を必要とするオンライン分析（マルチチャンネル）による複数プロセス工程の同時測定の装置構成が容易となる。従来の装置構成によるマルチチャンネルでは、干渉計が大きくなりすぎる。又、シングルチャンネルではラボ用としての用途でしか市場展開ができなかったが、これらの問題を全て解決することができるのである。

更に、干渉計２２で得られたサンプル１１の干渉光を光ファイバ１９で検出器２０に導く装置構成とすることにより、干渉計２２と検出器２０の距離の設計自由度を広くできる。

光ファイバ１４、１９を使用することにより、光ファイバの種類を変更でき、性能を向上させる可能性が広がる。例えば、バンドルファイバ（複数の素線で光量増大化）等がある。

光ファイバ１４、１９を使用することにより、国家や業種により異なるコネクタ形状の影響を受けない,例えば、ＦＣコネクタ、ＳＭＡコネクタ等を使用することが可能になる。

光ファイバ１４，１９を使用することにより、検出器２０及び関連する光学部品が、光ファイバの種類やコネクタ形状に応じて、市販品を採択できる可能性が広がる。

干渉光を入光して電気信号に変換する検出器を干渉計の外部におき、干渉光を光ファイバで検出器に導く構成にしたことで、干渉計の大きさを小さくした近赤外分光分析計を提供する。

本願発明の近赤外分光分析計を略示的に示した説明図である。 従来技術における近赤外分光分析計を略示的に示した説明図である。

符号の説明

１１ サンプル
１２ 光源
１３ 受光レンズユニット
１４ 光ファイバ
１５ ビームスプリッタ
１６ 移動ミラーユニット
１７ 固定ミラー
１８ 三角プリズムミラー
１９ 光ファイバ
２０ 検出器
２１ 演算処理部
２２ 干渉計
２３ 移動ミラー変位測定用Ｈｅ―Ｎｅレーザ。

Claims (3)

1. 被測定対象物に投光する光源手段と、
   前記被測定対象物からの拡散反射光を検出する受光手段と、
   前記受光手段で検出された拡散反射光を分光し干渉光を生成する分光手段と、
   前記分光手段で分離し配置された干渉光を検出し、光信号を電気信号に変換する検出手段と、
   を備え、
   前記分光手段と前記検出手段の間を光伝達手段によって接続する構成にしたことを特徴とする近赤外分光分析計。
2. 請求項１の構成に加え、更に、前記受光手段と前記分光手段の間を光伝達手段によって接続する構成にしたことを特徴とする近赤外分光分析計。
3. 前記光伝達手段は、光ファイバを利用した光の伝達である請求項１乃至２に記載の近赤外分光分析計。
   

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