JP2014182076A - 光弾性変調器の変調信号検出装置 - Google Patents
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Abstract
AC信号に折り返し歪みが生じるのを防ぎ、量子化ノイズ等の影響を少なくした光弾性変調器の変調信号検出装置を提供すること。
【解決手段】
AC信号経路における検出信号は、光弾性変調器の変調周波数を透過域とするバンドパスフィルタ54を通過し、メインアンプ56で増幅され、A/D変換器58でDC信号の変調周波数の10倍のサンプリング周波数でデジタル化されマルチプライヤ60に入力される。他方で、PEMコントローラ72では同期信号が作り出され、サイン波変換機構74でサイン波に変換され、マルチプライヤ60に入力された参照信号とAC信号とが乗算される。それにより、デジタルLPF66でバンドパスフィルタ54の減衰帯域に属する周波数のノイズが除去され、ダウンサンプリング機構68でダウンサンプリングされ、内挿機構70でDC信号に同期させるためにAC信号が補間される。
【選択図】図2
Description
そこで、円二色性分光装置では、光弾性変調器(以下、PEMと略す)を用い、偏光子により直線偏光化された測定光を、左回り・右回りの円偏光へ連続、かつ周期的に偏光させている。
そのようにして生成される左回り・右回りの円偏光のそれぞれを、測定試料に照射し、その透過光を検出信号として取得し、上述した吸光度の対比を行うことによって、測定試料の円二色性を得ることができる。
ここで、そのロックインアンプの機能は信号増幅の他、所望とする特定周波数の信号のみを検出させること等が挙げられる。
そして、ロックインアンプに、上記の入力信号と同期信号とが共に入力されることによって、それらの信号はロックインアンプ内のマルチプライヤによって乗算が行われる。この時の入力信号の形状は、サイン波の負の部分がちょうど折り返された形となっている(図3A参照)。
そして、その乗算された信号が、ロックインアンプ内のローパスフィルタを経由することによってノイズ成分が除去された後、AC信号として検出される。
円二色性スペクトルを測定する方法には、分光器によって単色光化された赤外光を測定試料に照射する方法(分散型)、または、干渉計を使用して特定波長の赤外光を強調または減算させた干渉光を測定試料に照射する方法(FT−IR型)に、分類される。
分散型
分散型の場合、まず、上記の単色光を左・右円偏光として測定試料に照射し、その測定試料を透過した透過光を、検出信号として取得する。
その検出信号を、PEMの変調周波数を透過周波数とするバンドパスフィルタに通過させた後、ロックインアンプを使用して、PEMの変調周波数の信号(以下、AC信号と略す)を用いたロックイン検出を行う。
これによって、左・右円偏光の吸光度差、つまり、円二色性(εL−εR)が求められる。そして、測定試料に照射する単色光の波長を変更し、各波長ごとに円二色性を求めていくことによって、円二色性スペクトルを得ることが出来る。
FT−IR型の場合、上記の干渉光を左・右円偏光として測定試料に照射し、その測定試料を透過した透過光を、検出信号として取得する。
その後、その検出信号は以下の2つのルートで情報処理が行われる。
一方のルートでは、ロックインアンプおよびバンドパスフィルタを介すことでAC信号が検出される。
他方のルートでは、ローパスフィルタを介して干渉光のインターフェログラムに係る信号(以下、DC信号と略す)が抽出される。
特に、測定装置にFT−IR型を用いた場合、一度の測定において広い波数域のデータが得られるため、効率よく円二色性スペクトルを求めることが可能である。そのため、円二色性スペクトルの測定分野では、FT−IR型円二色性スペクトル測定装置が広く普及している。ここで、それに関連する技術として特許文献1が挙げられる。
以下、特許文献1に開示されているFT−IR型の円二色性スペクトル測定装置を用いて、検出信号の取得から円二色性スペクトル演算までの経緯を一層具体的に説明する。
FT−IR型円二色性スペクトル測定装置の構成を、図1を用いて説明する。
まず、測定試料の円二色性を測定する機構(図1A;上部、実線四角で囲んだ部分)は、赤外光を放射する赤外光源10と、その赤外光を干渉光とするマイケルソン干渉計12と、その干渉光を集光する集光レンズ14と、測定波長域の光のみを透過させる光学フィルタ16と、その光学フィルタ16を透過した光を直線偏光とする偏光子18と、その直線偏光を偏光させて左・右円偏光を所定の周期で、交互に作り出すPEM(光弾性変調器)21と、測定試料を透過した光を集光する集光レンズ22と、集光レンズ22によって集光される光を検出する検出器24と、を備えている。
ここで、その測定試料が円二色性を有している場合には、上記のようにPEM21の変調周波数(AC信号)を使用することで、測定試料の吸光度の周期的な変動を観測することが出来るが、その吸光度の変動は微弱でありかつ干渉光(可動鏡12aの可動による波長の変動)よりも高周波であるため、干渉光の変動値としてインターフェログラム(DC信号)上に重畳された状態となる。
すなわち、検出器24では、DC信号にAC信号が重畳した状態の検出信号が取得される。
上記の検出器24を使用して検出信号を取得した後、その検出信号は図1に示す処理機構へと出力されるが、その処理機構は、検出信号を増幅するプリアンプ42と、検出信号に含まれるPEM21の変調周波数を透過周波数とする電気フィルタ(バンドパスフィルタ)40と、PEM21と同一の変調周波数、かつ同一位相を持つ同期信号を生成するPEMコントローラ36と、前述の検出信号および前述の同期信号が入力されることによって、その検出信号中のAC信号をロックイン検出するロックインアンプ38と、上記のプリアンプ42から出力される検出信号を入力し、その検出信号に含まれる高周波信号を除去することによって、DC信号のみを抽出するローパスフィルタ39と、ロックインアンプ38から出力されるAC信号、およびローパスフィルタ39から出力されるDC信号が入力され、それぞれの信号についてフーリエ変換を行った後、両信号間の比を演算することによって円二色性スペクトルを演算するデータ処理回路34と、円二色性スペクトルを画像データに変換して表示するPC30と、を備えている。
なお、制御用I/O32は各機器の動作を制御している。
しかし、上述のようにそのAC信号は微弱であるため、プリアンプ42を用いて検出信号自体の増幅を行っている。その後、そのプリアンプ42によって増幅された検出信号は次の2つのルートに分かれて、それぞれ処理される。
PEM21の変調周波数を透過周波数とする電気フィルタ40によって、検出信号に含まれるホワイトノイズ等が除去された後、その信号は入力信号としてロックインアンプ38に入力される。
また、PEMコントローラ36からは、PEMの変調周波数と同一周波数、かつ同一位相の同期信号が入力される。それら入力信号と同期信号と同時に利用することによって、ロックインアンプ38はAC信号をロックイン検出することが出来る。
このルートでは、検出信号に含まれるホワイトノイズや高周波成分がローパスフィルタ39によって除去されることで、DC信号が抽出される。
そのようにして得られたAC信号、およびDC信号は、それぞれデータ処理回路34に入力される。そして、それぞれの信号についてフーリエ変換を行った後、両信号間の比を演算することによって、円二色性スペクトルを求めることができる。
通常、ロックインアンプは連続的に変化するアナログ信号を処理するための用途で用いられており、その処理の途中で混入するノイズの影響を受けやすいというものであった。
そこで、事前に信号をデジタル化し、そのデジタル信号をデジタルロックインアンプで処理することによって、そのノイズの影響を受けにくいものにすることが出来るが、アナログ信号をA/D変換する際は、サンプリング周波数が検出信号の2倍以上でないと折り返し歪み(折り返し雑音)が発生してしまうという問題を有している。
特に検出信号中の高周波成分にホワイトノイズが含まれている場合は、そのA/D変換時のホワイトノイズによって発生する折り返し歪みを抑えるのは困難となる。
また、アナログ信号をA/D変換する際は、PEMの変調周波数fの2倍以上の周波数となるようにサンプリングを行う必要もある。
そこで、上述したデジタルロックインアンプでAC信号を検出した後に、そのAC信号のダウンサンプリングを行わなければならないのだが、そのダウンサンプリングによって減算したサンプリング数の状態でAC信号を内挿してしまうと、上述のように折り返し歪みが生じてしまい、精度の良い測定を行うことが出来ないとの問題にぶつかる。
通常、これらのノイズはデジタルローパスフィルタ(以下、デジタルLPF)によって処理されているのだが、デジタルLPFによるノイズ処理後のAC信号のS/N比は良くないものであったことから、この点についても改善を行う必要があった。
他方で、その信号処理のデジタル化には、バンドパスフィルタの減衰特性が十分でない場合はホワイトノイズが発生し、また検出信号をデジタル化する際に量子化ノイズが混入するという問題が、従来から知られていたがこの問題を解消する方法は開発されてこなかった。
光弾性変調器の変調周波数で振動するAC信号を検出するAC信号処理機構と、
DC信号経路ローパスフィルタと、DC信号経路A/D変換器とを有し、そのDC信号経路ローパスフィルタにより、DC信号が抽出され、そのDC信号経路A/D変換器により、DC信号がデジタル化されるDC信処理機構と、
AC信号と前記DC信号とをフーリエ変換し、それらから変動する円二色性スペクトルを求める演算手段と、を備え、
上記AC信号処理機構は、
上記光弾性変調器の変調周波数fを透過域とするバンドパスフィルタと、
上記バンドパスフィルタを通過した検出信号を所定の周波数でサンプリングしてデジタル化し、入力信号とするAC信号経路A/D変換器と、
上記光弾性変調器の変調周波数fと同一周波数、かつ同一位相の信号を生成し、さらにその波形をサイン波に変形して同期信号とする同期信号生成器と、
上記入力信号と前記同期信号とが入力され、それらを乗算するマルチプライヤと、
上記マルチプライヤから出力される信号に含まれるノイズを除去し、AC信号とするAC信号経路デジタルローパスフィルタと、
上記AC信号経路デジタルローパスフィルタからのAC信号を間引きし、サンプリング数を減らすダウンサンプリング機構と、
上記DC信号に同期するため、そのダウンサンプリング機構からのAC信号のサンプリング信号を内挿する内挿機構と、を含むことを特徴とする。
なお、内挿機構では高次の補間を行うことにより、一層精度の良い信号強度を設定したサンプリング信号の内挿を行うことが可能となる。
そこで、本発明者らはDC信号の変調周波数f(すなわち上記PEMの変調周波数f)の10倍以上のサンプリング周波数fsで検出信号をA/D変換することにより、AC信号のサンプリング数が十分に確保され、ダウンサンプリング後もf(PEMの変調周波数)<(fs/2)の関係(fs/2:ナイキスト周波数)を満たすことを見出した。
すなわち、本発明に係る円二色性スペクトル演算装置において、上記AC信号経路A/D変換器は前記DC信号の変調周波数fの10倍以上の周波数でサンプリングし、上記ダウンサンプリング機構はサンプリング周波数fsを、上記光弾性変調器の変調周波数f<(fs/2)の関係を満たす範囲でダウンサンプリングしてもよい。
すなわち、本発明に係る円二色性スペクトル演算装置は、前記検出信号を前記AC信号経路A/D変換器及びDC信号経路A/D変換器でデジタル化した後の処理をデジタルシグナルプロセッサで行うことも可能である。
上述したように、通常、検出信号をA/D変換する前にバンドパスフィルタを通し、検出信号からAC信号を分離しているが、これではバンドパスフィルタの減衰特性が十分でないことがあり、減衰が不完全な波長域のホワイトノイズは除去できなかった。
また、通常、矩形波の同期信号を乗算すると、図3(A)に示したように−側のサイン波がちょうど折り返されたような形となるが、本発明では矩形波の同期信号をサイン波に変形して乗算(極性変換)させる。
それによって、折り返された信号の先端をやや先細状にすることができる。この状態で上記のデジタルLPFに入力させると、S/N比が改善され、かつノイズの除去も可能である。
そこで、本発明においては、ダウンサンプリング時に着目し、ダウンサンプリング後にAC信号(PEMの変調周波数)のナイキスト周波数を下回らないように、上記検出信号のA/D変換時に、DC信号の変調周波数の10倍のサンプリング周波数でオーバーサンプリングすることにした。
これにより、内挿する際に生じる折り返し歪みを防止することができる。また、サンプリング数に余裕があるため、バンドパスフィルタは減衰特性が緩やかなもので足り、簡易な回路構成のフィルタとすることが出来る。
その図2に示す円二色性スペクトル演算装置の信号処理回路は、AC信号処理機構と、DC信号処理機構とを備えている。
AC信号処理機構は、検出された検出信号からホワイトノイズ等を取り除き、PEMの変調周波数を透過周波数とし、その検出信号から入力信号を抽出するバンドパスフィルタ54と、その入力信号を増幅するメインアンプ56と、量子化ビット数を16ビットとし、サンプリング周波数を2MHzとしてその入力信号をA/D変換するAC信号経路A/D変換器58と、PEMの変調周波数と同一周波数(50KHz)、かつ同一位相の同期信号を作り出すPEMコントローラ72と、矩形波の同期信号をサイン波に変形するサイン波変換器74と、デジタル化された入力信号と、サイン波に変形された同期信号と、を乗算するマルチプライヤ60と、ホワイトノイズや量子化ノイズ等、ノイズ信号を除去するデジタルLPF66と、PEMの変調周波数(AC信号)のナイキスト周波数を下回らない範囲でダウンサンプリングするダウンサンプリング機構68と、DC信号と同期するためにAC信号を内挿する内挿機構70と、を備えている。
さらに、AC信号とDC信号との間で比をとった後、その結果をフーリエ変換することにより、円二色性スペクトルを演算する演算回路78を備える。
このとき測定試料が円二色性を有している場合であれば、その検出信号には微弱な周波数の高い変動値(PEMの変調周波数)であるAC信号の成分が含まれる。もちろん、試料には干渉光が照射されているので、得られた検出信号にはインターフェログラムであるDC信号の成分も含まれている。
したがって、検出信号は変動の大きいDC信号に、その微弱なAC信号が重畳した形となって検出される。
つまり、そのバンドパスフィルタ54はアンチエリアシングフィルタとして働き、高周波ノイズ信号を除去してA/D変換時に折り返し歪みが発生するのを防止している。
その一方で、図2に示す同期信号生成機構76では、PEMコントローラ72によって、PEMの変調周波数と同一周波数、かつPEMの変調と同一位相の矩形波状の同期信号が作られ、サイン波変換器74によって、その同期信号が矩形波からサイン波へと変換される。
このとき、AC信号のサンプリング数は概ねDC信号の変調周波数の帯域まで減少しているが、それでもAC信号のナイキスト周波数以上の変調周波数を維持している。
ここで、AC信号のナイキスト周波数を下回らない範囲でダウンサンプリングを行う理由は、この後に行われるサンプリング信号の内挿の時に、折り返し歪みが生じないようにするためである。
そして、内挿機構70ではDC信号の各サンプリング信号と同期させるため、ダウンサンプリング後のAC信号についてのサンプリング信号の補間が行われる。
まず、本発明ではデジタルLPF66、およびダウンサンプリング機構68において、AC信号のサンプリング周波数は、ある程度減少するが、AC信号をDC信号に同期させるための内挿機構70における、上記のAC信号のサンプリング信号の内挿処理の際に、サンプリング数は再度増加する。
そのサンプリング数の増加に伴って、処理回路78による高速フーリエ変換する際のDSP処理負荷は大きくなるため、内挿機構70によるAC信号の補間の前に、ダウンサンプリング機構68では、AC信号のダウンサンプリングを行うことにしている。
そこで、本実施例のA/D変換器58では、2MHzのサンプリング周波数でオーバーサンプリングを行い、ダウンサンプリング前のサンプリング周波数に余裕を持たせている。それによって、上記のダウンサンプリング後のサンプリング周波数がナイキスト周波数を下回ることがない。
上述したように、本発明においてはDC信号の変調周波数の10倍以上のサンプリング周波数でオーバーサンプリングすることにし、ダウンサンプリング前のサンプリング周波数に余裕を持たせている。そのため、バンドパスフィルタ54には、緩やかな減衰特性を有する、簡易なアナログフィルタを使用することが出来る。
なお、簡易なアナログフィルタを用いた場合、バンドパスフィルタの減衰が不十分な帯域に存在するノイズ成分は、AC信号を内挿する際に折り返されることがある。そこで、ダウンサンプリングする前に、デジタルLPF66でそのノイズ成分を除去することにした。
その量子化ノイズの大きさはA/D変換器の量子化ビット数に比例する。
例えば、8ビットのA/D変換器を使用する場合、高精度な円二色性の測定に際してその量子化ノイズは無視できないものとなる。これについてもデジタルLPFで除去しておく必要がある。
そこで、デジタルLPF66を用いたノイズの処理方法について説明する。
入力信号をX、同期信号をYとし、検出信号をA/D変換した際に生じるノイズ成分をNx(バンドパスフィルタ54を透過したノイズ成分も含む)とする。
これらをマルチプライヤ60において乗算すると、(X+Nx)Y=XY+NxYとなる。このうち、「XY」がAC信号として必要な情報となる。
そして、マルチプライヤ60では「XY」を相対的に大きくし、「NxY」を相対的に小さくする処理がなされる。より具体的には、入力信号Xにのみ定数Aを乗算させることによって、前述の式が(AX+Nx)Y=AXY+NxYとなる。「XY」にAが乗算された分、「NxY」は相対的に小さくなるので、所望とする成分「XY」とノイズ成分「NxY」との間のS/N比を改善することができる。
そのように同期信号をサイン波とすることにより「XY」と「NxY」の比は改善され、さらにS/N比を改善することも可能となった。
そして、デジタルLPF66によって適切にノイズが除去されたAC信号が、ダウンサンプリング機構68においてダウンサンプリングされる。
内挿機構70ではDC信号との同期を図るため、DC信号がサンプリングされた時間位置に、AC信号のサンプリング信号を内挿する。そのAC信号の内挿する際はラグランジュ補間、スプライン補間等の周知の補間方法を適宣用いることが出来る。
このようにして、得られたフーリエ変換前のAC信号は処理回路78に出力され、処理回路78はAC信号、およびDC信号のそれぞれについてフーリエ変換を行った後に、それらの比をとる。
以上のようにして本発明では、円二色性スペクトルが求められる。
また、同期信号をサイン波に変換したのでA/D変換する際に生じる量子化ノイズ、およびバンドパスフィルタにおいて除去できなかったホワイトノイズ等をデジタルLPFで好適に除去できる。
その結果、PEMにより偏光された測定光を高精度に検出することが可能である。
54・・・バンドパスフィルタ
56・・・メインアンプ
58・・・(AC信号経路)A/D変換器
60・・・マルチプライヤ
62・・・ローパスフィルタ
64・・・(DC信号経路)A/D変換器
66・・・デジタルローパスフィルタ
68・・・ダウンサンプリング機構
70・・・内挿機構
78・・・処理回路
fs・・・PEMの変調周波数(AC信号の周波数)
Claims (3)
- 赤外光を干渉計で干渉光とし、干渉光を偏光子で直線偏光とした後、光弾性変調器によって該干渉光を所定の周期で左円偏光と右円偏光に交互に偏光して試料に照射し、その透過光を検出信号として得、該検出信号をデジタル化し、デジタルロックインアンプにて該検出信号からPEMの変調周波数で振動するAC信号を検出し、該AC信号と、前記干渉光のインターフェログラムを表したDC信号とを、それぞれフーリエ変換した後、両信号間の比を演算することによって、円二色性スペクトルを演算する円二色性スペクトル演算装置であって、
光弾性変調器の変調周波数で振動するAC信号を検出するAC信号処理機構と、
DC信号経路ローパスフィルタと、DC信号経路A/D変換器とを有し、そのDC信号経路ローパスフィルタにより、DC信号が抽出され、そのDC信号経路A/D変換器により、DC信号がデジタル化されるDC信処理機構と、
AC信号と前記DC信号とをフーリエ変換し、それらから変動する円二色性スペクトルを求める演算手段と、を備え、
前記上記AC信号処理機構は、
前記光弾性変調器の変調周波数fを透過域とするバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを通過した検出信号を所定の周波数でサンプリングしてデジタル化し、入力信号とするAC信号経路A/D変換器と、
前記光弾性変調器の変調周波数fと同一周波数、かつ同一位相の信号を生成し、さらにその波形をサイン波に変形して同期信号とする同期信号生成器と、
前記入力信号と前記同期信号とが入力され、それらを乗算するマルチプライヤと、
前記マルチプライヤから出力される信号に含まれるノイズを除去し、AC信号とするAC信号経路デジタルローパスフィルタと、
前記AC信号経路デジタルローパスフィルタからのAC信号を間引きし、サンプリング数を減らすダウンサンプリング機構と、
前記DC信号に同期するため、そのダウンサンプリング機構からのAC信号のサンプリング信号を内挿する内挿機構と、を含むことを特徴とした円二色性スペクトル演算装置。 - 請求項1の円二色性スペクトル演算装置において、
前記AC信号経路A/D変換器は前記DC信号の変調周波数fの10倍以上の周波数でサンプリングし、前記ダウンサンプリング機構はサンプリング周波数fsを、前記光弾性変調器の変調周波数f<(fs/2)の関係を満たす範囲でダウンサンプリングすることを特徴とする円二色性スペクトル演算装置。 - 請求項1、2の円二色性スペクトル演算装置において、
前記検出信号を前記AC信号経路A/D変換器及びDC信号経路A/D変換器でデジタル化した後の処理をデジタルシグナルプロセッサで行うことを特徴とする円二色性スペクトル演算装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113574362A (zh) * | 2019-03-15 | 2021-10-29 | 日本分光株式会社 | 圆二色性测定装置以及圆二色性测定方法 |
JP7327487B2 (ja) | 2019-08-27 | 2023-08-16 | 日本電信電話株式会社 | 光計測装置 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5395560A (en) * | 1977-02-01 | 1978-08-21 | Toshiba Corp | Voltage controlled oscillator of digital type |
JPH01106515A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-24 | Advantest Corp | デジタルロックイン増幅器 |
JPH0418814A (ja) * | 1990-05-14 | 1992-01-23 | Nec Corp | デジタルロックイン検出法および装置 |
JPH05296835A (ja) * | 1991-03-28 | 1993-11-12 | Jeol Ltd | 時間分解フーリエ変換分光測定法 |
JPH07170127A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-07-04 | Sgs Thomson Microelectron Ltd | Fmオーディオ搬送波の復調方法および復調装置 |
JP2001510891A (ja) * | 1997-07-16 | 2001-08-07 | ジ・オーストラリアン・ナショナル・ユニバーシティー | 輻射媒体の輝度、流速及び温度の測定 |
JP2004020539A (ja) * | 2002-06-20 | 2004-01-22 | Jasco Corp | 赤外円二色性測定装置および赤外円二色性測定方法 |
JP2005043100A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Jasco Corp | 赤外円偏光二色性分光光度計 |
JP2009250765A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | System Instruments Kk | 円二色性スペクトルの測定方法及び測定装置 |
WO2012021943A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | Newsouth Innovations Pty Limited | Optical signal processing method and apparatus for analysing time-decay signals |
JP2012202812A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Jasco Corp | 円二色性測定装置及び円二色性測定方法 |
-
2013
- 2013-03-21 JP JP2013058060A patent/JP6184141B2/ja active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5395560A (en) * | 1977-02-01 | 1978-08-21 | Toshiba Corp | Voltage controlled oscillator of digital type |
JPH01106515A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-24 | Advantest Corp | デジタルロックイン増幅器 |
JPH0418814A (ja) * | 1990-05-14 | 1992-01-23 | Nec Corp | デジタルロックイン検出法および装置 |
JPH05296835A (ja) * | 1991-03-28 | 1993-11-12 | Jeol Ltd | 時間分解フーリエ変換分光測定法 |
JPH07170127A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-07-04 | Sgs Thomson Microelectron Ltd | Fmオーディオ搬送波の復調方法および復調装置 |
JP2001510891A (ja) * | 1997-07-16 | 2001-08-07 | ジ・オーストラリアン・ナショナル・ユニバーシティー | 輻射媒体の輝度、流速及び温度の測定 |
JP2004020539A (ja) * | 2002-06-20 | 2004-01-22 | Jasco Corp | 赤外円二色性測定装置および赤外円二色性測定方法 |
JP2005043100A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Jasco Corp | 赤外円偏光二色性分光光度計 |
JP2009250765A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | System Instruments Kk | 円二色性スペクトルの測定方法及び測定装置 |
WO2012021943A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | Newsouth Innovations Pty Limited | Optical signal processing method and apparatus for analysing time-decay signals |
JP2012202812A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Jasco Corp | 円二色性測定装置及び円二色性測定方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113574362A (zh) * | 2019-03-15 | 2021-10-29 | 日本分光株式会社 | 圆二色性测定装置以及圆二色性测定方法 |
US20220155218A1 (en) * | 2019-03-15 | 2022-05-19 | Jasco Corporation | Circular dichroism measurement device and circular dichroism measurement method |
US11879833B2 (en) * | 2019-03-15 | 2024-01-23 | Jasco Corporation | Circular dichroism measurement device and circular dichroism measurement method |
JP7327487B2 (ja) | 2019-08-27 | 2023-08-16 | 日本電信電話株式会社 | 光計測装置 |
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