JP2806615B2 - Time-resolved spectroscopy - Google Patents

Time-resolved spectroscopy

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JP2806615B2 JP25935590A JP25935590A JP2806615B2 JP 2806615 B2 JP2806615 B2 JP 2806615B2 JP 25935590 A JP25935590 A JP 25935590A JP 25935590 A JP25935590 A JP 25935590A JP 2806615 B2 JP2806615 B2 JP 2806615B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、刺激発生手段により周期的に刺激を発生し
て測定対象に繰り返し与え、ラピッドスキャン干渉計を
用いた検出器出力を刺激より後の異なる遅延時間におい
て別々にサンプリングして各遅延時間に対するインタフ
ェログラムを取得し、フーリエ変換によりスペクトルを
得ることによって、刺激に対して繰り返し同じ応答を示
す測定対象の反応過程におけるスペクトル状態を測定す
る時間分解分光測定法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method of generating a stimulus periodically by a stimulus generating means and repeatedly applying the stimulus to a measurement object, and outputting a detector output using a rapid scan interferometer after the stimulus. Time to measure the state of the spectrum in the reaction process of the measurement object that repeatedly shows the same response to the stimulus by separately sampling at different delay times and acquiring the interferogram for each delay time and obtaining the spectrum by Fourier transform. The present invention relates to resolution spectrometry.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

サンプルに電気やレーザその他の手段により周期的に
刺激を与え、その刺激から復帰する過程において、その
反応状態を測定しようという要求は、例えば液晶の特性
を評価する場合や、その他のいろいろな分野にある。そ
の測定方法としては、FT−IR(フーリエ変換赤外分光光
度計)を用いた時間分解分光測定法がある。この方法
は、広い波数域を高いSN引で測定できるため、従来から
開発利用されているが、ラピッドスキャン干渉計を用い
るものと、ステップスキャン干渉計を用いるものに分類
できる。
In the process of periodically stimulating a sample with electricity, laser, or other means and recovering from the stimulus, the need to measure the state of the reaction is important, for example, when evaluating the properties of liquid crystals or in various other fields. is there. As a measuring method, there is a time-resolved spectroscopic measuring method using FT-IR (Fourier transform infrared spectrophotometer). This method has been conventionally developed and used because it can measure a wide wavenumber range with a high SN ratio. However, it can be classified into a method using a rapid scan interferometer and a method using a step scan interferometer.

FT−IRは、半透鏡と移動鏡と固定鏡からなる干渉計を
用い、移動鏡を移動させてインタフェログラムを得るも
のであるが、インタフェログラムは、サンプルの透過率
等の特性が測定中一定でなければならないという条件が
あり、サンプルの特性が変わってしまうと、それをフー
リエ変換した場合、本来の情報と違う情報が出てしま
う。したがって、時間分解分光測定法において、与える
刺激の周期は、反応が終わってしまう時間より長いこと
が条件であるが、周期的な刺激を与える場合、移動鏡の
場合と無関係に刺激を与えると、その整合を採ることが
必要になる。そこで、従来は、干渉計の持つ基準信号に
同期して刺激を与えるようにしている。
The FT-IR uses an interferometer consisting of a semi-transmissive mirror, a movable mirror, and a fixed mirror, and obtains an interferogram by moving the movable mirror.In the interferogram, characteristics such as the transmittance of a sample are constant during measurement. There is a condition that it must be the same, and if the characteristics of the sample are changed, information different from the original information will be output if the sample is Fourier-transformed. Therefore, in time-resolved spectroscopy, the period of the applied stimulus must be longer than the time at which the reaction ends, but when applying a periodic stimulus, applying the stimulus irrespective of the case of a moving mirror, It is necessary to take that alignment. Therefore, conventionally, a stimulus is applied in synchronization with the reference signal of the interferometer.

このような状況の下に、本出願人はすでに、刺激発生
手段により周期的に刺激を発生して測定対象に繰り返し
与え、ラピッドスキャン干渉計を用いた検出器出力から
刺激より一定の遅延時間に対するインタフェログラムを
取得し、フーリエ変換によりスペクトルを得ることによ
って、刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測定対象の
反応状態を測定する時間分解分光方法であって、検出器
出力を刺激より後の一定の遅延時間においてサンプリン
グし、サンプリングされた信号の包絡線を求めることに
より刺激よりある遅延時間に対するインタフェログラム
を取得することを特徴とする時間分解分光測定法を提案
した(特願平1−230209号)。この方法は、刺激を干渉
計の持つ基準信号と非同期で与えることができるので、
刺激に対する制約を大幅に緩和することができ、また、
速い反応には、刺激周波数を上げることができるので、
測定効率の向上を図ることができ、さらには、一般に普
及しているラピッドスキャン干渉計を持った装置に刺激
発生器、可変型遅延回路、ゲート回路、ローパスフィル
タを加えることにより、データサンプリング回路やデー
タ編集ソフト等、システムの大幅な変更を必要とせず実
施できるメリットがあるものである。
Under such circumstances, the present applicant has already generated a stimulus periodically by the stimulus generation means and repeatedly applied the stimulus to the object to be measured. From the output of the detector using the rapid scan interferometer, a certain delay time from the stimulus is obtained. A time-resolved spectroscopic method for measuring a reaction state of a measurement object that repeatedly shows the same response to a stimulus by acquiring an interferogram and obtaining a spectrum by Fourier transform, wherein a detector output is set to a fixed value after the stimulus. A time-resolved spectroscopic measurement method characterized by acquiring an interferogram for a certain delay time from a stimulus by sampling at a delay time and obtaining an envelope of the sampled signal has been proposed (Japanese Patent Application No. 1-230209). . This method allows the stimulation to be given asynchronously with the reference signal of the interferometer,
Can greatly reduce the constraints on the stimulus,
For a fast response, the stimulation frequency can be increased,
The measurement efficiency can be improved.Furthermore, by adding a stimulus generator, a variable delay circuit, a gate circuit, and a low-pass filter to a generally-used device having a rapid scan interferometer, a data sampling circuit, It has the merit that it can be implemented without requiring significant changes to the system, such as data editing software.

以下、この方法を簡単に説明する。第3図は上記提案
に係る時間分解分光測定法を実施する装置の1例の構成
を示す図であり、第4図はその動作を説明するための波
形図である。第3図において、1は光源、2は干渉計、
3は試料、4は繰り返しパルス刺激発生器、5は可変型
遅延回路、6は検知器、7はプリアンプ、8はゲート回
路、9はローパスフィルタ、10はメインアンプ、11はAD
変換器、12はCPUを示す。刺激発生器4は、第4図に示
すように干渉計2の持つ基準信号(a)と非同期で一定
周期t′の刺激(b)を発生するものであり、可変型遅
延回路5は、刺激発生器4の同期信号から一定時間Δ
τ′遅延したトリガーを生成してゲート回路8を制御す
るものである。ゲート回路8は、AD変換器と同様に周期
t′に対して十分狭いゲート幅を持ったものであり、そ
の間だけ信号を通すことによって、同図(d)に示すよ
うに櫛状の信号を得る。つまり、繰り返しの信号に対し
刺激よりある遅延時間でゲートをかけて刺激に対して一
定の遅延時間の信号のみをサンプリングし、櫛状のイン
タフェログラムを得る。ローパスフィルタ9は、ゲート
回路8の出力から得られる高調波を除去してゲート回路
8の出力の包絡線を得るために用いるものである。この
結果、櫛状のインタフェログラムは、通常のアナログ信
号に変換される。
Hereinafter, this method will be briefly described. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an example of an apparatus for performing the time-resolved spectrometry according to the above proposal, and FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation. In FIG. 3, 1 is a light source, 2 is an interferometer,
3 is a sample, 4 is a repetitive pulse stimulus generator, 5 is a variable delay circuit, 6 is a detector, 7 is a preamplifier, 8 is a gate circuit, 9 is a low-pass filter, 10 is a main amplifier, and 11 is AD.
The converter 12 indicates a CPU. The stimulus generator 4 generates a stimulus (b) having a constant period t 'asynchronously with the reference signal (a) of the interferometer 2 as shown in FIG. A certain period of time Δ
The gate circuit 8 is controlled by generating a trigger delayed by τ ′. The gate circuit 8 has a gate width which is sufficiently narrow with respect to the period t ', similarly to the AD converter. By passing the signal only during this period, the comb-like signal is formed as shown in FIG. obtain. That is, a gate is applied to the repetitive signal with a certain delay time from the stimulus, and only the signal having a constant delay time with respect to the stimulus is sampled to obtain a comb-shaped interferogram. The low-pass filter 9 is used to remove harmonics obtained from the output of the gate circuit 8 and obtain an envelope of the output of the gate circuit 8. As a result, the comb-shaped interferogram is converted into a normal analog signal.

上記のシステムに用いられる試料3は、反応が刺激に
対して繰り返し同じ応答を示す測定対象であり、刺激の
周期t′は対象の反応周期τより長くされている。
The sample 3 used in the above system is a measurement target whose response repeatedly shows the same response to the stimulus, and the stimulus cycle t ′ is longer than the target reaction cycle τ.

このような構成によれば、試料3が変化しないときの
検知器6の出力は、 F(x)=∫B(σ)(1+cos2πσx)dσ (σ;波数=1/λ) ……(1) となるが、試料3に刺激が与えられると、一定の遅れΔ
τ′でゲートされたときの検知器6の出力は、等間隔に
サンプリングするので、デルタ関数を等間隔にしたコム
関数Шを含み、 F′(x)=∫B′(σ,Δτ′)Ш(t−Δ
τ′) ×(1+cos2πσx)dσ ……(2) となる。ここで、干渉計の移動鏡の速度をvとすると、
x=2vtであるが、周期的に与える刺激が移動鏡との移
動と非同期であるので位相関係はない。上記(2)式の
(1+cos2πσx)において、cosπσxのかかってい
る項だけがスペクトルに変換できるので、この項のみを
抜き出すと、その出力は、 F″(x)=Ш(t−Δτ′) ×∫B′(σ,Δτ′)cos2πσxdσ となる。そこで、この信号をローパスフィルタ9に通し
たときに得られる出力を見るため、 Ш(t−Δτ′) をtでフーリエ変換すると、 となり、同じくコム関数になる。しかも、サンプリング
した間隔の逆数の間隔で出る。したがって、ローパスフ
ィルタ9を通すと、 F(x)=1/t′∫B′(σ,Δτ′)cos2πσxd
σ ……(4) となり、これが出力として得られる。この(4)式を上
記の(1)式と比較すると、F(x)の式は、刺激を
与えてからΔτ′だけ遅延した時の試料の状態のインタ
フェログラムを得たことを示している。したがって、信
号の持つ波数帯域で決まるサンプリング間隔でAD変換す
ればよい。
According to such a configuration, the output of the detector 6 when the sample 3 does not change is: F (x) = ∫B (σ) (1 + cos2πσx) dσ (σ; wave number = 1 / λ) (1) However, when a stimulus is given to the sample 3, a certain delay Δ
tau 'output of the detector 6 when it is gated by Since the sampling at regular intervals, including a comb function S t where the delta function at regular intervals, F' (x) = ∫B '(σ, Δτ' ) Ш t (t−Δ
τ ′) × (1 + cos2πσx) dσ (2) Here, assuming that the speed of the moving mirror of the interferometer is v,
Although x = 2vt, there is no phase relationship because the periodically applied stimulus is asynchronous with the movement with the movable mirror. Above in (2) of the (1 + cos2πσx), since only terms are hazy cosπσx can be converted into a spectrum, the extracted only this section, the output is, F "(x) = Ш t (t-Δτ ') × ∫B ′ (σ, Δτ ′) cos2πσxdσ Then, in order to see the output obtained when this signal is passed through the low-pass filter 9, Ш t (t−Δτ ′) is Fourier-transformed with t. Which is also a comb function. In addition, it is output at an interval that is the reciprocal of the sampling interval. Therefore, when passed through the low-pass filter 9, F (x) = 1 / t'tB '(σ, Δτ') cos2πσxd
σ (4), which is obtained as an output. Comparing this equation (4) with the above equation (1), the equation of F (x) shows that an interferogram of the sample state when delayed by Δτ ′ after applying the stimulus was obtained. . Therefore, AD conversion may be performed at a sampling interval determined by the wave number band of the signal.

なお、この方法は、上記の例に限定されるのではな
く、種々の変形が可能である。例えば上記ゲート回路そ
のものの機能をAD変換器で行わせるようにしてもよい。
この場合には、移動鏡の各スキャン毎に位相が異なるの
で、1スキャン毎のインタフェログラムをフーリエ変換
でフェーズコレクションを行ってスペクトルにした後積
算することになる。また、検知器への供給電圧を刺激発
生器からのトリガー信号に同期させてオン/オフする等
によりゲート回路の代わりを行うようにしてもよい。さ
らには、パルスレーザを試料に照射する蛍光分光、ラマ
ン分光にも同様に適用することができる。蛍光分光の場
合には、第5図に示すようにパルスレーザ26を試料21に
直接当て、試料21からの光を干渉計22を通して検知器23
で取り込み、第3図に示した実施例と同様の処理を行
う。また、ラマン分光の場合は、第6図に示すようにパ
ルスレーザ36を試料31に当てて刺激し、連続発振レーザ
30からの光で刺激を受けた試料31を励起し、ラマン光を
干渉計32を通して検知器33で取り込み、第5図に示した
実施例と同様の処理を行う。
Note that this method is not limited to the above example, and various modifications are possible. For example, the function of the gate circuit itself may be performed by an AD converter.
In this case, since the phase is different for each scan of the moving mirror, the interferogram for each scan is phase-collected by Fourier transform to obtain a spectrum and then integrated. Alternatively, the gate circuit may be replaced by turning on / off the supply voltage to the detector in synchronization with a trigger signal from the stimulus generator. Further, the present invention can be similarly applied to fluorescence spectroscopy and Raman spectroscopy in which a sample is irradiated with a pulsed laser. In the case of fluorescence spectroscopy, a pulse laser 26 is directly applied to the sample 21 as shown in FIG.
And the same processing as in the embodiment shown in FIG. 3 is performed. In the case of Raman spectroscopy, as shown in FIG.
The sample 31 stimulated by the light from 30 is excited, the Raman light is captured by the detector 33 through the interferometer 32, and the same processing as in the embodiment shown in FIG. 5 is performed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

以上のような本出願人の提案に係る時間分解分光測定
法においては、刺激を与えた後の所定の遅延時間におけ
るインターフェログラムを測定することはできるが、異
なるいくつかの遅延時間におけるインターフェログラム
を測定しようとする場合、遅延回路5、27、37の遅延時
間を変化させて同様の測定を繰り返さなければならず、
測定に非常に長い時間を要する。
In the time-resolved spectrometry method proposed by the applicant as described above, the interferogram at a predetermined delay time after applying a stimulus can be measured, but the interferogram at several different delay times can be measured. In order to measure the gram, the same measurement must be repeated by changing the delay time of the delay circuits 5, 27, and 37.
Measurement takes a very long time.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであ
り、ラピッドスキャン干渉計を用いて異なる複数の遅延
時間におけるインタフェログラムを同時に取得して、そ
れらをフーリエ変換することにより、刺激に対して繰り
返し同じ応答を示す測定対象の反応過程における異なる
時間のスペクトル状態を同時に測定する時間分解分光測
定法を提供することである。
The present invention has been made in view of such a situation, and uses a rapid scan interferometer to simultaneously acquire interferograms at a plurality of different delay times and perform a Fourier transform on the interferograms. An object of the present invention is to provide a time-resolved spectrometry for simultaneously measuring spectral states at different times in a reaction process of a measurement object having the same response.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成する本発明の時間分解分光測定法は、
刺激発生手段により周期的に刺激を発生して測定対象に
繰り返し与え、ラピッドスキャン干渉計を用いた検出器
出力信号を刺激より後の一定の遅延時間においてサンプ
リングし、サンプリングされた信号の包絡線を求めるこ
とにより刺激よりある遅延時間に対するインタフェログ
ラムを取得し、フーリエ変換によりスペクトルを得るこ
とによって、刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測定
対象の反応状態を測定する時間分解分光方法において、
同一の検出器出力信号を異なる複数の遅延時間において
別々にサンプリングし、各サンプリングされた信号の包
絡線を求めることにより各遅延時間に対するインタフェ
ログラムを取得し、各インタフェログラムをフーリエ変
換することにより対応する遅延時間のスペクトルを得る
ことによって、刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測
定対象の複数の遅延時間における反応状態を同時に測定
することを特徴とする方法である。
The time-resolved spectroscopic measurement method of the present invention that achieves the above object,
A stimulus is periodically generated by the stimulus generation means and repeatedly applied to a measurement object, and a detector output signal using a rapid scan interferometer is sampled at a fixed delay time after the stimulus, and an envelope of the sampled signal is obtained. In the time-resolved spectroscopy method of obtaining the interferogram for a certain delay time from the stimulus by obtaining and obtaining the spectrum by Fourier transform, the reaction state of the measurement object showing the same response repeatedly to the stimulus is measured.
The same detector output signal is sampled separately at a plurality of different delay times, an interferogram for each delay time is obtained by obtaining an envelope of each sampled signal, and each interferogram is supported by performing a Fourier transform. This method is characterized by simultaneously measuring the response states of a plurality of measurement targets that exhibit the same response to a stimulus repeatedly at a plurality of delay times by obtaining a spectrum of the delay time.

〔作用〕[Action]

本発明においては、ラピッドスキャン干渉計を用いた
同一の検出器出力信号を異なる複数の遅延時間において
別々にサンプリングし、各サンプリングされた信号の包
絡線を求めることにより各遅延時間に対するインタフェ
ログラムを取得し、各インタフェログラムをフーリエ変
換することにより対応する遅延時間のスペクトルを得る
ことによって、刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測
定対象の複数の遅延時間における反応状態を同時に測定
するようになっているので、同じ試料に遅延時間を変化
させて同様の測定を繰り返し行う必要がなく、試料に刺
激を与えたときの異なる時間における過渡現象を同時に
短時間に測定することができる。
In the present invention, the same detector output signal using a rapid scan interferometer is separately sampled at a plurality of different delay times, and an interferogram for each delay time is obtained by obtaining an envelope of each sampled signal. Then, by obtaining a spectrum of the corresponding delay time by performing a Fourier transform on each interferogram, the reaction state at a plurality of delay times of the measurement object that repeatedly shows the same response to the stimulus is simultaneously measured. Therefore, it is not necessary to repeat the same measurement while changing the delay time for the same sample, and transient phenomena at different times when a stimulus is applied to the sample can be simultaneously measured in a short time.

〔実施例〕〔Example〕

次に、図面を参照にして本発明の時間分解分光測定法
の実施例について説明する。
Next, an embodiment of the time-resolved spectrometry of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の基本的考え方は、第3図、第5図、第6図に
示したような装置において、ゲート回路、ローパスフィ
ルタ等からなるチャンネルを複数並列に設け、各チャン
ネルに同じ検知信号を入力し、試料に刺激を与えてから
各ゲート回路を開くまでの遅れ時間Δτ′をチャンネル
毎に異ならせることにより、第3図、第4図を参照にし
て説明した原理により、刺激を与えてから異なる複数の
遅延時間におけるインタフェログラムを同時に取得し
て、それらをフーリエ変換することにより、刺激に対し
て繰り返し同じ応答を示す測定対象の反応過程における
異なる時間のスペクトル状態を同時に測定するものであ
る。
The basic idea of the present invention is that, in the apparatus shown in FIGS. 3, 5, and 6, a plurality of channels including a gate circuit and a low-pass filter are provided in parallel, and the same detection signal is input to each channel. Then, by making the delay time Δτ ′ between applying the stimulus to the sample and opening each gate circuit different for each channel, the stimulus is applied after the stimulus is applied in accordance with the principle described with reference to FIGS. Interferograms at different delay times are simultaneously obtained and Fourier-transformed to simultaneously measure spectral states at different times in a reaction process of a measurement object that repeatedly shows the same response to a stimulus.

第1図はこの時間分解分光測定法を実施するための装
置の基本的構成を示す図であり、試料2は第4図(b)
に示すような繰り返しパルス刺激を発生する刺激発生器
4からの周期t′の繰り返しパルスによって刺激され、
刺激された試料2からの光は検知器6によって測定信号
に変換される点までは、第3図、第5図及び第6図と同
様である(光源1、連続発振レーザ30は図示していな
い。)。検知器6からの信号は複数の並列に配置された
ゲート回路81、82、83…に入力する。一方、第4図
(b)のような刺激発生器4からの繰り返し信号は複数
の並列に配置された遅延回路51、52、53…に入力する。
遅延回路51、52、53…はそれぞれ異なる遅延時間Δτ
1′、Δτ2′、Δτ3′…を有し、刺激発生から遅延
時間Δτ1′、Δτ2′、Δτ3′…後に各ゲート回路
81、82、83…にトリガー信号を送るようになっている。
したがって、各ゲート回路81、82、83…からは、それぞ
れ第4図(d)のΔτ′がΔτ1′、Δτ2′、Δτ
3′…で置き代えてサンプリングされる櫛状のインタフ
ェログラムが得られる。これらは、それぞれ、刺激に対
して遅延時間Δτ1′、Δτ2′、Δτ3′…の信号の
みをサンプリングした櫛状のインタフェログラムであ
り、各ゲート回路81、82、83…に接続されたローパスフ
ィルタ91、92、93…により、各櫛状のインタフェログラ
ムは高調波が除去され第4図(e)に示したような包絡
線のアナログのインタフェログラムに変換される。そし
て、各インタフェログラムは第3図と同様にして各チャ
ンネルに設けられたAD変換器111、112、113…により、
干渉計の基準信号の周期tでサンプリングされて第4図
(f)に示すようなデジタル信号になり、CPU12に取り
込まれてフーリエ変換され、各遅延時間Δτ1′、Δτ
2′、Δτ3′…における試料3の状態を表すスペクト
ルが同時に求められる。そのため、先に提案した方法に
比較して測定時間の短縮化が図れる。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an apparatus for carrying out this time-resolved spectrometry, and FIG.
Is stimulated by a repetitive pulse having a period t ′ from the stimulus generator 4 which generates a repetitive pulse stimulus as shown in FIG.
3, 5 and 6 up to the point where the light from the stimulated sample 2 is converted into a measurement signal by the detector 6 (light source 1, continuous wave laser 30 is shown). Absent.). The signal from the detector 6 is input to a plurality of gate circuits 81, 82, 83,. On the other hand, the repetitive signal from the stimulus generator 4 as shown in FIG. 4 (b) is input to a plurality of delay circuits 51, 52, 53,.
The delay circuits 51, 52, 53,.
1 ', .DELTA..tau.2', .DELTA..tau.3 ',... And each gate circuit after delay time .DELTA..tau.1', .DELTA..tau.2 ', .DELTA..tau.3',.
Trigger signals are sent to 81, 82, 83 ...
Therefore, from each of the gate circuits 81, 82, 83,..., Δτ ′ in FIG. 4 (d) becomes Δτ1 ′, Δτ2 ′, Δτ
The interferogram in the form of a comb which is sampled while being replaced by 3 'is obtained. These are interferograms in the form of combs obtained by sampling only signals of delay times Δτ1 ′, Δτ2 ′, Δτ3 ′... With respect to the stimulus, and are low-pass filters 91 connected to the respective gate circuits 81, 82, 83. , 92, 93... Each of the comb-shaped interferograms is converted into an envelope analog interferogram as shown in FIG. Each interferogram is converted by AD converters 111, 112, 113,... Provided for each channel in the same manner as in FIG.
A digital signal as shown in FIG. 4 (f) is sampled at the period t of the reference signal of the interferometer, taken into the CPU 12 and Fourier-transformed, and each delay time Δτ1 ′, Δτ
2 ′, Δτ3 ′... Are simultaneously obtained. Therefore, the measurement time can be shortened as compared with the previously proposed method.

次に、第2図に本発明の時間分解分光測定法を実施す
るための別の構成の装置を示す。第1図の場合との相違
点は、各チャンネルに対応して遅延時間の異なる複数の
遅延回路51、52、53…を用いる代わりに、繰り返しパル
ス刺激発生器4からの周期t′の繰り返しパルスを周期
t′/n(n:2以上の整数)の繰り返しパルスに逓倍する
逓倍パルス発生器41、及び、この逓倍パルス発生器41か
らの逓倍パルスを刺激から位相(遅延時間)がt′/n、
2t′/n、3t′/n…だけ異なる周期t′の繰り返しパルス
に分配するパルス分配器42を用い、パルス分配器42によ
り分配されたパルスをトリガー信号として各ゲート回路
81、82、83…に印加する点にある。第1図の場合は各チ
ャンネルの遅延時間を任意に設定できるが、この場合は
t′/nの整数倍に制限される点で異なるが、その他の動
作は同じである。
Next, FIG. 2 shows an apparatus having another configuration for performing the time-resolved spectrometry of the present invention. The difference from the case of FIG. 1 is that instead of using a plurality of delay circuits 51, 52, 53... Corresponding to each channel, a repetitive pulse having a period t 'from a repetitive pulse stimulus generator 4 is used. Multiplied pulse generator 41 for multiplying the multiplied pulse into a repetitive pulse having a period t '/ n (n: an integer of 2 or more), and a phase (delay time) of the multiplied pulse from the multiplied pulse generator 41 from the stimulus to t' / n n,
A pulse distributor 42 for distributing repetitive pulses having a period t 'different by 2t' / n, 3t '/ n... Is used, and the pulses distributed by the pulse distributor 42 are used as trigger signals for each gate circuit.
81, 82, 83... In the case of FIG. 1, the delay time of each channel can be arbitrarily set. In this case, the difference is that the delay time is limited to an integral multiple of t '/ n, but the other operations are the same.

以上の例は通常のIR分光についてのものであったが、
同様にして第5図、第6図のラマン分光、蛍光分光に本
発明の方法を適用できることは明らかである。
The above examples were for normal IR spectroscopy,
Similarly, it is clear that the method of the present invention can be applied to Raman spectroscopy and fluorescence spectroscopy shown in FIGS.

その他、種々の変形が可能である。例えば、第1図の
場合、試料3に加える刺激とゲート回路81、82、83…に
印加するトリガー信号との時間的関係は、前者が後者よ
り前であればよいので、例えばパルス発生器を用意し、
そのパルスを、順に、試料3刺激用、ゲート回路81トリ
ガー用、ゲート回路82トリガー用、ゲート回路83トリガ
ー用…、試料3刺激用、ゲート回路81トリガー用、ゲー
ト回路82トリガー用、ゲート回路83トリガー用…、と振
り分けるようにしてもよい。さらに、ゲート回路を1個
で構成して、この1個のゲート回路で各遅延時間Δτ
1′、Δτ2′、Δτ3′…又はt′/n、2t′/n,3t′/
n…の信号のサンプリングを行い、パルス系列の信号を
ローパスフィルタ91、92、93…に振り分けるようにして
もよい。また、ローパスフィルタ91、92、93…、メイン
アンプ101、102、103…を通った信号を1つのAD変換器
に時系列で取り込んでサンプリングするようにすること
もできる。要は、各チャンネルに別々のローパスフィル
タ91、92、93…を設けることであり、その他は種々変形
が可能である。したがって、以上の装置の配置は単なる
例示のためであり、本発明は限定するものではない。
In addition, various modifications are possible. For example, in the case of FIG. 1, the temporal relationship between the stimulus applied to the sample 3 and the trigger signals applied to the gate circuits 81, 82, 83,... Prepare,
The pulses are sequentially applied to the sample 3 stimulus, the gate circuit 81 trigger, the gate circuit 82 trigger, the gate circuit 83 trigger ..., the sample 3 stimulus, the gate circuit 81 trigger, the gate circuit 82 trigger, the gate circuit 83. For triggering, etc., it may be arranged. Further, one gate circuit is formed, and the delay time Δτ
1 ', Δτ2', Δτ3 '... or t' / n, 2t '/ n, 3t' /
.. may be sampled and the pulse sequence signal may be distributed to the low-pass filters 91, 92, 93,. Also, the signals passed through the low-pass filters 91, 92, 93, ... and the main amplifiers 101, 102, 103, ... can be taken in one AD converter in time series and sampled. The point is that separate low-pass filters 91, 92, 93,... Are provided for each channel, and other modifications are possible. Accordingly, the arrangement of the above devices is for illustration only and is not intended to limit the invention.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の時間分解分光測定法によると、ラピッドスキ
ャン干渉計を用いた同一の検出器出力信号を異なる複数
の遅延時間において別々にサンプリングし、各サンプリ
ングされた信号の包絡線を求めることにより各遅延時間
に対するインタフェログラムを取得し、各インタフェロ
グラムをフーリエ変換することにより対応する遅延時間
のスペクトルを得ることによって、刺激に対して繰り返
し同じ応答を示す測定対象の複数の遅延時間における反
応状態を同時に測定するようになっているので、同じ試
料に遅延時間を変化させて同様の測定を繰り返し行う必
要がなく、試料に刺激を与えたときの異なる時間におけ
る過渡現象を同時に短時間に測定することができる。
According to the time-resolved spectrometry of the present invention, each delay is obtained by separately sampling the same detector output signal using a rapid scan interferometer at a plurality of different delay times and obtaining an envelope of each sampled signal. Obtain interferograms with respect to time and obtain the corresponding delay time spectrum by performing Fourier transform on each interferogram, thereby simultaneously measuring the response state of the measurement object that repeatedly shows the same response to the stimulus at multiple delay times It is not necessary to repeat the same measurement by changing the delay time for the same sample, and it is possible to simultaneously measure transient phenomena at different times when a stimulus is applied to the sample in a short time. .

また、本発明の方法は、その前提となる時間分解分光
方法と同様、刺激を干渉計の持つ基準信号と非同期で与
えることができるので、刺激に対する制約を大幅に緩和
することができ、また、速い反応には、刺激周波数を上
げることができるので、測定効率の向上を図ることがで
き、さらには、一般に普及しているラピッドスキャン干
渉計を持った装置に刺激発生器、可変型遅延回路、ゲー
ト回路、ローパスフィルタ等を加えることにより、デー
タサンプリング回路やデータ編集ソフト等、システムの
大幅な変更を必要とせず実施できるメリットがある。
In addition, the method of the present invention can provide a stimulus asynchronously with the reference signal of the interferometer, similarly to the time-resolved spectroscopic method on which the method is based, so that the restriction on the stimulus can be greatly eased. For a fast reaction, the stimulus frequency can be increased, so that the measurement efficiency can be improved.In addition, a stimulus generator, a variable delay circuit, By adding a gate circuit, a low-pass filter, and the like, there is an advantage that the present invention can be implemented without requiring a significant change in the system such as a data sampling circuit and data editing software.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の時間分解分光測定法を実施するための
装置の基本的構成を示す図、第2図は本発明の時間分解
分光測定法を実施するための別の装置の構成を示す図、
第3図は本発明の前提の時間分解分光測定法を実施する
ための装置の構成を示す図、第4図は第3図の装置の動
作を説明するための波形図、第5図、第6図は本発明の
前提の時間分解分光測定法を実施するための別の装置の
構成を示す図である。 1……光源、2、22、32……干渉計、3、21、31……試
料、4……刺激発生器、5、27、37……可変型遅延回
路、6、23、33……検知器、7、24、34……プリアン
プ、8、25、35……ゲート回路、9……ローパスフィル
タ、10……メインアンプ、11……AD変換器、12……CP
U、26、36……パルスレーザ、30……連続発振レーザ、4
1……逓倍パルス発生器、42……パルス分配器、51、5
2、53……遅延回路、81、82、83……ゲート回路、91、9
2、93……ローパスフィルタ、111、112、113……AD変換
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of an apparatus for performing the time-resolved spectrometry of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of another apparatus for performing the time-resolved spectrometry of the present invention. Figure,
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an apparatus for performing the time-resolved spectrometry based on the premise of the present invention. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. 3, FIG. FIG. 6 is a diagram showing the configuration of another apparatus for performing the time-resolved spectrometry based on the premise of the present invention. 1, light source, 2, 22, 32, interferometer, 3, 21, 31, sample 4, stimulus generator, 5, 27, 37, variable delay circuit, 6, 23, 33 Detector 7, 24, 34 Preamplifier 8, 25, 35 Gate circuit 9, Low-pass filter 10, Main amplifier 11, AD converter 12, CP
U, 26, 36: pulse laser, 30: continuous wave laser, 4
1… Multiplier pulse generator, 42… Pulse distributor, 51, 5
2, 53 ... delay circuit, 81, 82, 83 ... gate circuit, 91, 9
2, 93 ... low-pass filter, 111, 112, 113 ... AD converter

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】刺激発生手段により周期的に刺激を発生し
て測定対象に繰り返し与え、ラピッドスキャン干渉計を
用いた検出器出力信号を刺激より後の一定の遅延時間に
おいてサンプリングし、サンプリングされた信号の包絡
線を求めることにより刺激よりある遅延時間に対するイ
ンタフェログラムを取得し、フーリエ変換によりスペク
トルを得ることによって、刺激に対して繰り返し同じ応
答を示す測定対象の反応状態を測定する時間分解分光測
定法において、同一の検出器出力信号を異なる複数の遅
延時間において別々にサンプリングし、各サンプリング
された信号の包絡線を求めることにより各遅延時間に対
するインタフェログラムを取得し、各インタフェログラ
ムをフーリエ変換することにより対応する遅延時間のス
ペクトルを得ることによって、刺激に対して繰り返し同
じ応答を示す測定対象の複数の遅延時間における反応状
態を同時に測定することを特徴とする時間分解分光測定
法。
A stimulus generation means periodically generates a stimulus and repeatedly supplies the stimulus to an object to be measured. A detector output signal using a rapid scan interferometer is sampled at a fixed delay time after the stimulus, and the sample is sampled. Time-resolved spectroscopy that obtains the interferogram for a certain delay time from the stimulus by obtaining the signal envelope and obtains the spectrum by Fourier transform, thereby measuring the response state of the measurement object that repeatedly shows the same response to the stimulus In the method, the same detector output signal is sampled separately at a plurality of different delay times, an interferogram for each delay time is obtained by obtaining an envelope of each sampled signal, and a Fourier transform is performed on each interferogram. To obtain the corresponding delay time spectrum. By time-resolved spectroscopic measurement method characterized by simultaneously measuring the reaction conditions in a plurality of delay time to be measured showing the same response repeatedly to stimulation.
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