JP2012078100A - 分光分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分光分析装置10では、光源11からの光が第2ファイバカプラFC2で分岐し、固定鏡18及び可動鏡15とで反射する。各鏡15,18で反射した光は、第2ファイバカプラFC2において同位相で合波され、第3ファイバカプラFC3で分岐されて測定光と参照光となる。測定光と参照光の位相は、第3位相調整器P3及び第4位相調整器P4で同位相となるように調整される。光検出器30は、参照光と試料測定部20を透過した測定光とを受光し、これらの光を光電変換してフーリエ変換した後に減算処理する。
【選択図】図1
Description
ここで、光源からの光が分岐手段で分岐されたり、合波手段で合波されたりする際に、位相が変化する場合がある。また、光源からの光が固定鏡や可動鏡で反射する場合、位相が逆位相となる。したがって、光源から出射される光は、伝送される経路に応じて位相が変化する。
請求項1〜3に記載の発明は、具体的には、請求項4に記載の発明によるように、前記吸収特性検出手段は、前記参照光と前記測定対象物透過後又は反射後の前記測定光との強度とを減算処理し、前記位相調整手段は、前記測定光と前記参照光との位相が同位相になるように調整する。
以下、本発明を具体化した第1実施形態を、図1〜図4を参照して説明する。図1に、本実施形態に係る分光分析装置を示す。本実施形態に係る分光分析装置10は、マイケルソン干渉計を用いた分光分析装置であり、複数の光ファイバF1〜F18を通じて光を伝送するとともに、干渉光を試料に通過させることで、試料に含まれる元素の量を特定する定量分析を行うものである。
分光分析装置10では、光源レンズ12で集光された光が第1光ファイバF1に流入するように構成されている。第1光ファイバF1は、第2光ファイバF2と第1ファイバカプラFC1で結合されており、第3光ファイバF3及び第4光ファイバF4に分岐されている。
光源11から出射された光は、光源レンズ12で集光されて、第1光ファイバF1に流入する。この光は、第1光ファイバF1を流れて、第1ファイバカプラFC1で、第3光ファイバF3と第4光ファイバF4とに分岐して流れる。第4光ファイバF4に分岐された光は、第2ファイバカプラFC2で第6光ファイバF6と第7光ファイバF7とに分岐して流れる。
(1)分光分析装置10では、光検出器30が、試料によって吸収される測定光の量を検出し、その検出方法に応じて、第3位相調整器P3及び第4位相調整器P4が、参照光と測定光との位相を調整する。したがって、第3ファイバカプラFC3で測定光と参照光とに分岐される際に、測定光と参照光との位相がπ/2ずれるものの、第3位相調整器P3及び第4位相調整器P4により測定光と参照光との位相が同位相に調整される。したがって、光検出器30が、試料に吸収された測定光の量を適切に検出することができ、パーソナルコンピュータ35による演算処理により、試料測定部20の試料に吸収された光の波長及び量、並びに試料測定部20の試料の種類とその量を導出することができる。
次に、本発明を具体化した第2実施形態を図5〜図6を参照して説明する。図5に、本実施形態に係る分光分析装置を示す。本実施形態に係る分光分析装置10aは、マイケルソン干渉計を用いた分光分析装置であり、複数の光ファイバF1〜F23を通じて光を伝送し、試料測定部20内の試料に含まれる元素の量を特定する定量分析を行うものである。本実施形態に係る分光分析装置10aにおいて、第1実施形態と同じ構成については、同じ符号で示し、その説明を適宜省略する。
分光分析装置10aでは、第1実施形態と同様に、第2ファイバカプラFC2において、第6光ファイバF6を通じて流入する可動反射光と第7光ファイバF7を通じて流入する固定反射光とが合波されて干渉し合う。
(4)分光分析装置10aでは、第2ファイバカプラFC2で基準光及びノイズ光を生成し、光源光検出器36で、光源11から出射された光の強度をノイズを除去した状態で検出するようにしている。これにより、パーソナルコンピュータ35aが、こうして得られた光源強度と試料に吸収された測定光の波長と強度を比較することで、試料に吸収された測定光の波長及び量をより正確に導出することができる。
・上記各実施形態では、光検出器の演算処理部が減算処理を行うものであったが、演算処理部は、除算処理を行うものでもよい。この場合でも、位相調整手段は、光検出器に流入する測定光及び参照光が同位相となるように調整する。また、演算処理部は加算処理を行うものでもよく、この場合には、位相調整手段が光検出器に流入する測定光及び参照光が逆位相となるように調整する。これにより、試料がない場合に、逆位相の測定光と参照光とが光検出器に流入され、この電気信号が加算処理されることにより、逆位相の光が打ち消しあって加算結果が「0」となり、試料がある場合には、加算処理により、試料に吸収された測定光の波長及び量が検出されることになる。
・上記各実施形態では、光路長調整部24で、測定光と参照光との光路長を一致させるように調整している。しかしながら、分光分析装置が特定の試料の定量分析を行うものであれば、試料測定部20の光路長は一定であるため、このような場合には、光路長が可変に調整できる光路長調整部を設けることなく、参照光が流れる光路長を光ファイバの長さなどによって調整することで、参照光と測定光との光路長を一致させるようにしてもよい。
・上記実施形態では、光ファイバを流れる光を分岐させる手段として、ファイバカプラを用いるようにしている。しかしながら、光の伝送路が3ポートのみの場合には、ファイバカプラの代わりにサーキュレータを用いるようにしてもよい。
Claims (5)
- 広帯域光を出射する光源と、
前記光源からの光を分岐させる分岐手段と、
前記分岐された各光をそれぞれ反射させる固定鏡及び可動鏡と、
前記各鏡の反射光を同位相で互いに合波させて測定光を生成する測定光合波手段と、
前記各鏡の反射光を同位相で互いに合波させて参照光を生成する参照光合波手段と、
前記参照光と測定対象物透過後又は反射後の前記測定光とを受光し、前記測定対象物による前記測定光の吸収特性を検出する吸収特性検出手段と、
前記吸収特性検出手段に応じて、前記参照光と前記測定光との位相を調整する位相調整手段とを備える
ことを特徴とする分光分析装置。 - 前記光源から出射される光を伝送するための光ファイバを備え、
前記分岐手段及び前記各合波手段は、ファイバカプラで構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の分光分析装置。 - 前記各鏡の反射光を同位相で互いに合波させて基準光を生成する基準光合波手段と、
前記各鏡の反射光を逆位相で互いに合波させてノイズに相当する波形を有するノイズ光を生成するノイズ光合波手段と、
前記基準光と前記ノイズ光とを受光し、光源から出射された光の強度を検出する光源光検出手段とを備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の分光分析装置。 - 前記吸収特性検出手段は、前記参照光と前記測定対象物透過後又は反射後の前記測定光との強度とを減算処理し、
前記位相調整手段は、前記測定光と前記参照光との位相が同位相になるように調整する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の分光分析装置。 - 前記吸収特性検出手段は、前記参照光と前記測定対象物透過後又は反射後の前記測定光との強度とを加算処理し、
前記位相調整手段は、前記測定光と前記参照光との位相が逆位相になるように調整する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の分光分析装置。
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