JP2810803B2 - Time-resolved Fourier transform spectroscopy - Google Patents

Time-resolved Fourier transform spectroscopy

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JP2810803B2
JP2810803B2 JP6462491A JP6462491A JP2810803B2 JP 2810803 B2 JP2810803 B2 JP 2810803B2 JP 6462491 A JP6462491 A JP 6462491A JP 6462491 A JP6462491 A JP 6462491A JP 2810803 B2 JP2810803 B2 JP 2810803B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、刺激に対して繰り返し
同じ応答を示す測定対象に刺激を周期的に与え、ラピッ
ドスキャン干渉計を用いた検知器の出力を刺激より後の
所定の遅延時間においてサンプリングする等をして、所
定の遅延時間と通常状態との差のインタフェログラムを
取得し、フーリエ変換してスペクトルを得ることによっ
て、測定対象の反応過程におけるスペクトル状態を測定
する時間分解フーリエ変換分光測定法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method in which a stimulus is periodically applied to a measurement object which repeatedly shows the same response to a stimulus, and the output of a detector using a rapid scan interferometer is given a predetermined delay time after the stimulus. Time-resolved Fourier transform that measures the spectrum state in the reaction process of the measurement target by acquiring an interferogram of the difference between the predetermined delay time and the normal state by performing sampling, etc., and obtaining a spectrum by performing a Fourier transform. Related to spectrometry.

【0002】[0002]

【従来の技術】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)を用いた時間分解フーリエ変換
分光測定法がある。この方法は、広い波数域を高いSN
比で測定できるため、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。
2. Description of the Related Art In the process of periodically applying a stimulus to a sample by means of electricity, a laser or other means and recovering from the stimulus, the need to measure the state of the reaction is, for example, when evaluating the characteristics of a liquid crystal, or in other cases. In various fields. As a measuring method, there is a time-resolved Fourier transform spectrometry using FT-IR (Fourier transform infrared spectrophotometer). In this method, a wide wavenumber range is set to a high SN.
Since it can be measured by ratio, it has been developed and used conventionally,
It can be classified into those using a rapid scan interferometer and those using a step scan interferometer.

【0003】FT−IRは、半透鏡と移動鏡と固定鏡か
らなるマイケルソン干渉計を用い、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、時間分解フ
ーリエ変換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、移動鏡の移動と無関係
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。
[0003] The FT-IR uses a Michelson interferometer comprising a semi-transmissive mirror, a movable mirror and a fixed mirror to obtain an interferogram by moving the movable mirror. There is a condition that the characteristics must be constant during the measurement, and if the characteristics of the sample change, information that is different from the original information will be output when the sample is subjected to Fourier transform. Therefore, in the time-resolved Fourier transform spectrometry, the period of the applied stimulus is
The condition is that the time is longer than the time at which the reaction ends. However, in the case of applying a periodic stimulus, if the stimulus is applied irrespective of the movement of the movable mirror, it is necessary to match the stimulation.
Therefore, conventionally, a stimulus is applied in synchronization with the reference signal of the interferometer.

【0004】このような状況の下に、本出願人はすで
に、刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測定対象に刺
激を周期的に与え、ラピッドスキャン干渉計を用いた検
知器の出力をサンプリングして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、フーリエ変換して
スペクトルにより反応状態を測定する時間分解分光測定
法であって、測定対象に反応周期の2倍より長い周期で
繰り返し刺激を与えると共に、検知器出力を刺激繰り返
し周期の2分の1の周期で刺激からの遅延時間を制御し
てサンプリングし、サンプリングされた信号から刺激繰
り返し周波数に乗った成分を抽出することによって、励
起状態の試料から得られるインタフェログラムと通常状
態の試料から得られるインタフェログラムの差のインタ
フェログラムを取り出し、この差のインタフェログラム
をフーリエ変換することにより、前記制御された遅延時
間での測定対象と通常状態での測定対象との差スペクト
ルを得ることを特徴とする時間分解フーリエ変換分光測
定法を提案した(特願平1−335748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、し
かも、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、
バンドパスフィルタ、ロックインアンプを加えることに
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
があり、さらに、差測定法のメリットである装置の状
態、測定環境の変化に影響されないメリットも有してい
るものである。
Under such a circumstance, the applicant has already applied a stimulus periodically to a measurement object which repeatedly shows the same response to the stimulus, and sampled the output of a detector using a rapid scan interferometer. This is a time-resolved spectroscopic measurement method in which an interferogram for a certain delay time from a stimulus is acquired, and a Fourier transform is performed to measure a reaction state by a spectrum. The sample in the excited state is obtained by controlling the delay time from the stimulus by sampling the detector output at a half cycle of the stimulus repetition cycle and extracting a component on the stimulus repetition frequency from the sampled signal. Interferogram of the difference between the interferogram obtained from A time-resolved Fourier transform spectroscopy method characterized by obtaining a difference spectrum between the measured object at the controlled delay time and the measured object in a normal state by Fourier-transforming the interferogram of the difference. It was proposed (Japanese Patent Application No. 1-335748). In this method, the stimulus can be given asynchronously with the reference signal of the interferometer, so that the constraint on the stimulus can be greatly eased. Efficiency can be improved, and a stimulus generator, a variable delay circuit, a gate circuit,
By adding a band pass filter and lock-in amplifier, data sampling circuit and data editing software etc.
It has the merit that it can be implemented without requiring a significant change in the system, and has the merit of being unaffected by changes in the state of the apparatus and the measurement environment, which are the merit of the difference measurement method.

【0005】また、本出願人は、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わずに、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
時間に測定できるようにするため、上記の特願平1−3
35748号の方法をマルチチャンネル化して、ラピッ
ドスキャン干渉計を用いた同一の検知器出力信号を異な
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から刺激繰り返し周波数に乗った
成分を抽出することによって、各遅延時間に対する差の
インタフェログラムを取得し、各差のインタフェログラ
ムをフーリエ変換することにより対応する遅延時間での
測定対象と通常状態での測定対象との差スペクトルを得
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
することも提案した(特願平2−259357号)。
The present applicant has also made it possible to simultaneously measure transient phenomena at different times when a stimulus is applied to a sample in a short time without repeating the same measurement by changing the delay time for the same sample. In order to do this,
No. 35748 is multi-channeled and the same detector output signal using a rapid scan interferometer is sampled separately at a plurality of different delay times, and a component on the stimulus repetition frequency is extracted from each sampled signal. By obtaining the interferogram of the difference for each delay time, to obtain the difference spectrum between the measurement target at the corresponding delay time and the measurement target in the normal state by Fourier transforming the interferogram of each difference, It has also been proposed to simultaneously measure the reaction states of a plurality of measurement objects that exhibit the same response to a stimulus repeatedly at a plurality of delay times (Japanese Patent Application No. 2-259357).

【0006】さらに、本出願人は、上記の特願平1−3
35748号の方法の遅延時間を制御してサンプリング
する代わりに、光源を同様に刺激繰り返し周期の2分の
1の周期で刺激からの遅延時間を制御して放射するパル
ス光源にすることも提案した(特願平2−82128
号)。そして、この場合も、本出願人は、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わずに、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できるようにするため、上記の特願
平2−82128号の方法をマルチチャンネル化して、
パルス光源から刺激繰り返し周期の1/2の周期当たり
異なる複数の遅延時間で光を放射して、各遅延時間毎の
検知器出力信号を別々に取り出し、各別々に取り出され
た信号から刺激繰り返し周波数に乗った成分を抽出する
ことによって、各遅延時間に対する差のインタフェログ
ラムを取得し、各差の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での測定対象と通常
状態での測定対象との差スペクトルを得て、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することも提案
した(特願平2−259358号)。
[0006] Further, the present applicant has disclosed the above-mentioned Japanese Patent Application No. Hei.
Instead of controlling and sampling the delay time in the method of 35748, it was also proposed that the light source be a pulsed light source that emits light with a controlled delay time from the stimulus in a half cycle of the stimulus repetition cycle. (Japanese Patent Application No. 2-82128
issue). Also in this case, the present applicant can simultaneously measure transient phenomena at different times when a stimulus is applied to a sample in a short time without repeating the same measurement by changing the delay time for the same sample. In order to make the method described above, the method of Japanese Patent Application No. 2-82128
Light is emitted from the pulse light source at a plurality of different delay times per half of the stimulus repetition period, and detector output signals for each delay time are separately extracted, and the stimulus repetition frequency is calculated from each separately extracted signal. The interferogram of the difference with respect to each delay time is obtained by extracting the component on which the measurement is performed, and the Fourier transform of the interferogram of each difference is performed, so that the measurement object at the corresponding delay time and the measurement object in the normal state are obtained. It has also been proposed to obtain a difference spectrum and simultaneously measure the reaction states of a plurality of measurement targets exhibiting the same response repeatedly to a stimulus at a plurality of delay times (Japanese Patent Application No. 2-259358).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
本出願人による提案は、何れの場合も、刺激の繰り返し
周期が、サンプリング定理により、インタフェログラム
信号の持っている最大周波数fmax の2倍の逆数より短
いものを前提としていた。刺激の繰り返し周期をτとす
ると、上記はτ<1/2fmax 、又は、fmax <1/2
τを前提としていたことを意味している。
However, according to the proposals by the present applicant, in each case, the repetition period of the stimulus is twice the maximum frequency f max of the interferogram signal by the sampling theorem. It was assumed that it was shorter than the reciprocal. Assuming that the repetition period of the stimulus is τ, the above is τ <1 / f max or f max <1 /
This means that τ was assumed.

【0008】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、上記した本出願人の提案に係
る時間分解フーリエ変換分光測定法を、刺激の繰り返し
周期がインタフェログラム信号の持っている最大周波数
max の2倍の逆数より長い測定の場合、すなわち、刺
激に対する反応周期がより長い測定対象に対しても、適
用可能にすることである。
The present invention has been made in view of such a situation. It is an object of the present invention to provide the above-described time-resolved Fourier transform spectroscopy method proposed by the present applicant by using the time-resolved cycle of the interferogram signal. In the case of a measurement longer than the reciprocal of twice the maximum frequency f max , that is, to be applicable to a measurement object having a longer response cycle to a stimulus.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第1の時間分解フーリエ変換分光測定法は、刺激に
対して繰り返し同じ応答を示す測定対象に刺激を周期的
に与え、ラピッドスキャン干渉計を用いた検知器の出力
をサンプリングして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、フーリエ変換してスペクトル
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
反応状態を測定する時間分解フーリエ分光測定法であっ
て、干渉計による変調周波数をf、刺激の繰り返し周波
数を1/τとしたとき、m/2τ<f<(m+1)/2
τ(mは正の整数)にのみに検知器出力信号が存在する
場合に適用する時間分解フーリエ分光方法において、測
定対象に反応周期の2倍より長い周期で繰り返し刺激を
与えると共に、検知器出力を刺激繰り返し周期の2分の
1の周期で刺激からの遅延時間を制御してサンプリング
し、サンプリングされた信号のn/2τ<f<(n+
1)/2τ(nはn=m+2k又はn=−(m+1)+
2kで表されるゼロ又は正の整数。kは奇数)の範囲の
周波数成分を取り出し、その信号に位相補正を施すこと
により、励起状態の試料から得られるインタフェログラ
ムと通常状態の試料から得られるインタフェログラムの
差のインタフェログラムを取り出し、この差のインタフ
ェログラムをフーリエ変換することにより、前記制御さ
れた遅延時間での測定対象のスペクトルと通常状態での
測定対象のスペクトルの差スペクトルを得ることを特徴
とする方法である。
According to the first time-resolved Fourier transform spectrometry of the present invention which achieves the above object, a stimulus is periodically applied to a measurement object which repeatedly responds to the stimulus, and a rapid scan is performed. Sampling the output of a detector using an interferometer to obtain an interferogram for a certain delay time from the stimulus, and performing Fourier transform to measure the reaction state of the measurement object that shows the same response to the stimulus repeatedly by spectrum. Fourier spectrometry, where f / 2 is the modulation frequency of the interferometer and 1 / τ is the repetition frequency of the stimulus, and m / 2τ <f <(m + 1) / 2
In a time-resolved Fourier spectroscopy method applied when a detector output signal is present only at τ (m is a positive integer), a stimulus is repeatedly given to a measurement object at a cycle longer than twice the reaction cycle, and a detector output is provided. Is sampled by controlling the delay time from the stimulus in a half cycle of the stimulus repetition cycle, and n / 2τ <f <(n +
1) / 2τ (n is n = m + 2k or n = − (m + 1) +
Zero or positive integer represented by 2k. k is an odd number) by taking out frequency components and subjecting the signal to phase correction to take out an interferogram of a difference between an interferogram obtained from a sample in an excited state and an interferogram obtained from a sample in a normal state. The method is characterized by obtaining a difference spectrum between the spectrum of the measurement target at the controlled delay time and the spectrum of the measurement target in the normal state by Fourier transforming the difference interferogram.

【0010】また、第2の時間分解フーリエ変換分光測
定法は、刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測定対象
に刺激を周期的に与え、ラピッドスキャン干渉計を用い
た検知器の出力をサンプリングして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
してスペクトル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状態を測定する時間分解フーリエ分
光測定法であって、干渉計による変調周波数をf、刺激
の繰り返し周波数を1/τとしたとき、m/2τ<f<
(m+1)/2τ(mは正の整数)にのみに検知器出力
信号が存在する場合に適用する時間分解フーリエ分光方
法において、パルス光源により刺激繰り返し周期の2分
の1の周期で刺激からの遅延時間を制御して光を放射
し、得られた検知器出力信号のn/2τ<f<(n+
1)/2τ(nはn=m+2k又はn=−(m+1)+
2kで表されるゼロ又は正の整数。kは奇数)の範囲の
周波数成分を取り出し、その信号に位相補正を施すこと
により、励起状態の試料から得られるインタフェログラ
ムと通常状態の試料から得られるインタフェログラムの
差のインタフェログラムを取り出し、この差のインタフ
ェログラムをフーリエ変換することにより、前記制御さ
れた遅延時間での測定対象のスペクトルと通常状態での
測定対象のスペクトルの差スペクトルを得ることを特徴
とする方法である。
[0010] In the second time-resolved Fourier transform spectrometry, a stimulus is periodically given to a measurement object which repeatedly shows the same response to the stimulus, and the output of a detector using a rapid scan interferometer is sampled. A time-resolved Fourier spectroscopy method that obtains an interferogram for a certain delay time from a stimulus by performing a Fourier transform and measures the response state of a measurement object that repeatedly shows the same response to the stimulus by a spectrum. When the frequency is f and the repetition frequency of the stimulus is 1 / τ, m / 2τ <f <
In a time-resolved Fourier spectroscopy method applied when a detector output signal is present only at (m + 1) / 2τ (m is a positive integer), a pulse light source emits a pulse from a stimulus at a half cycle of a stimulus repetition cycle. Light is emitted by controlling the delay time, and n / 2τ <f <(n +
1) / 2τ (n is n = m + 2k or n = − (m + 1) +
Zero or positive integer represented by 2k. k is an odd number) by taking out frequency components and subjecting the signal to phase correction to take out an interferogram of a difference between an interferogram obtained from a sample in an excited state and an interferogram obtained from a sample in a normal state. The method is characterized by obtaining a difference spectrum between the spectrum of the measurement target at the controlled delay time and the spectrum of the measurement target in the normal state by Fourier transforming the difference interferogram.

【0011】[0011]

【作用】第1の方法、第2の方法何れにおいても、干渉
計による変調周波数をf、刺激の繰り返し周波数を1/
τとしたとき、m/2τ<f<(m+1)/2τ(mは
正の整数)にのみに検知器出力信号が存在する場合に適
用できるので、刺激の繰り返し周期がインタフェログラ
ム信号の持っている最大周波数fmax の2倍の逆数より
長い測定の場合、すなわち、刺激に対する反応周期が従
来適用可能であった試料より長い測定対象に対して、時
間分解フーリエ変換分光測定法が適用できるようにな
る。しかも、例えばm=1の場合には、従来の方法に比
べて、バンドパスフィルタをローパスフィルタで置き換
えることだけで可能になる。
In each of the first method and the second method, the modulation frequency of the interferometer is f, and the repetition frequency of the stimulus is 1 /.
When τ is set, it can be applied to a case where the detector output signal exists only in m / 2τ <f <(m + 1) / 2τ (m is a positive integer). In the case of a measurement longer than the reciprocal of twice the maximum frequency f max , that is, a time-resolved Fourier transform spectrometry method can be applied to a measurement object whose response cycle to a stimulus is longer than a sample that was conventionally applicable. Become. In addition, for example, when m = 1, it becomes possible only by replacing the band-pass filter with a low-pass filter as compared with the conventional method.

【0012】なお、従来の方法と同様、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、差測
定法のメリットである装置の状態、測定環境の変化に影
響されないメリットも有しているものである。
As in the conventional method, the stimulus can be given asynchronously with the reference signal of the interferometer, so that the restriction on the stimulus can be greatly reduced and the apparatus which is an advantage of the difference measurement method. And the advantage of being unaffected by changes in the measurement environment.

【0013】[0013]

【実施例】上記したように、本出願人がこれまで提案し
た時間分解フーリエ変換分光測定法においては、スペク
トロメータの各時間分解信号の変調周波数fが、刺激の
繰り返し周波数1/τ(τ:刺激繰り返し周期)の半分
より小さい範囲にのみ存在する場合を取り扱ってきた。
これに対し、本発明は、m/2τ<f<(m+1)/2
τ(mは正の整数)の範囲のみに信号が存在する場合を
取り扱う。
As described above, in the time-resolved Fourier transform spectrometry method proposed by the present applicant, the modulation frequency f of each time-resolved signal of the spectrometer is determined by the repetition frequency of the stimulus 1 / τ (τ: (The stimulus repetition period) has been dealt with only in a range smaller than half of the period.
On the other hand, according to the present invention, m / 2τ <f <(m + 1) / 2
The case where a signal exists only in the range of τ (m is a positive integer) is handled.

【0014】以下、図面を参照にして本発明の実施例に
ついて説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1に本発明に係る時間分解フーリエ変換
分光測定法のm=1の場合の1実施例を実施するための
時間分解フーリエ変換分光測定装置の基本構成を示す。
図1において、1は光源、2は干渉計、3は試料(この
場合の試料3は、刺激により透過率が変化するものであ
るが、反射率等が変化するものであってもよい。)、4
は検知器、5は刺激発生器、6は1/2分周器、7はタ
イマ、8は可変型遅延回路、9はプリアンプ、10はゲ
ート回路、11はローパスフィルタ、12はメインアン
プ、13はAD変換器、14はCPUを示す。ただし、
mの値によっては11にバンドパスフィルタを用いる。
FIG. 1 shows a basic configuration of a time-resolved Fourier transform spectrometer for implementing one embodiment of the time-resolved Fourier transform spectrometer according to the present invention when m = 1.
In FIG. 1, 1 is a light source, 2 is an interferometer, and 3 is a sample (in this case, the sample 3 changes its transmittance by stimulation, but may change its reflectance or the like). , 4
Is a detector, 5 is a stimulus generator, 6 is a 1/2 frequency divider, 7 is a timer, 8 is a variable delay circuit, 9 is a preamplifier, 10 is a gate circuit, 11 is a low-pass filter, 12 is a main amplifier, 13 Denotes an AD converter, and 14 denotes a CPU. However,
A band pass filter is used for 11 depending on the value of m.

【0016】図1において、試料3は、反応が刺激に対
して繰り返し同じ応答を示す反応周期τ′の測定対象で
あり、タイマ7は、周期τ/2(≧反応周期τ′)のク
ロック信号(図3(C))を発生するものである。1/
2分周器6は、タイマ7のクロック信号を1/2分周
し、その分周した周期τの信号を刺激発生器5に供給す
るものである。刺激発生器5は、干渉計2の持つ基準信
号(インタフェログラムをA/D変換してコンピュータ
に取り込んでフーリエ変換するためのサンプリング信
号)と非同期で、1/2分周器6で生成された信号に基
づいて試料3に図3(D)のような周期τの刺激(トリ
ガー)を与えるものである。可変型遅延回路8は、図3
(F)に示すように、タイマ7のクロック信号から一定
時間Δτだけ遅延したトリガーを生成してゲート回路1
0を制御するものである。ゲート回路10は、AD変換
器13と同様に、周期τ/2に対して十分狭いゲート幅
を持つものであり、図3(G)に示すように、トリガー
のある間だけ信号を通す。ローパスフィルタ11は、ゲ
ート回路10の出力から得られるスペクトルの低周波数
成分(後記するように、f<1/2τの範囲)を取り出
して、試料3の刺激からの一定遅延時間Δτにおける透
過率と通常状態における透過率の差スペクトルに関する
アナルグ信号に変換するものである。
In FIG. 1, a sample 3 is an object to be measured for a reaction period τ ′ in which a response repeatedly shows the same response to a stimulus, and a timer 7 is provided with a clock signal having a period τ / 2 (≧ reaction period τ ′). (FIG. 3C). 1 /
The 2 frequency divider 6 divides the frequency of the clock signal of the timer 7 by 、, and supplies a signal of the divided cycle τ to the stimulus generator 5. The stimulus generator 5 is generated by the 周 frequency divider 6 asynchronously with a reference signal of the interferometer 2 (a sampling signal for A / D-converting an interferogram into a computer and performing Fourier transform). A stimulus (trigger) having a period τ as shown in FIG. 3D is given to the sample 3 based on the signal. The variable delay circuit 8 has the configuration shown in FIG.
As shown in (F), a trigger which is delayed from the clock signal of the timer 7 by a predetermined time Δτ is generated and the gate circuit 1
0 is controlled. The gate circuit 10, like the AD converter 13, has a gate width sufficiently narrow with respect to the period τ / 2, and passes a signal only during the presence of a trigger, as shown in FIG. The low-pass filter 11 extracts a low-frequency component of the spectrum obtained from the output of the gate circuit 10 (a range of f <1 / 2τ, as described later), and obtains the transmittance and the transmittance of the sample 3 at a constant delay time Δτ from the stimulation. The signal is converted into an analog signal related to a difference spectrum of transmittance in a normal state.

【0017】上記本発明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
象である。
Sample 3 used in the system of the present invention
Is a measurement object whose response repeatedly shows the same response to the stimulus.

【0018】したがって、光源1、干渉計2、試料3、
検知器4、プリアンプ9からなるFT−IR/スペクト
ロメータ部の検知器4からの出力は、ゲート回路10、
ローパスフィルタ11を経て、FT−IR/信号処理部
のメインアンプ12に入力され、AD変換器13でフー
リエ変換のためにサンプリングされる。タイマ7からは
周期τ/2クロック信号が2方向に出力され、一方の信
号は1/2分周器6で1/2分周され、周期τの信号を
刺激発生器5に入力し、刺激発生器5から試料3に周期
τの刺激が加えられる。一方、タイマ7からの別の周期
τ/2クロック信号は可変型遅延回路8に入力し、タイ
マ7のクロック信号から一定時間Δτだけ遅延したトリ
ガーを生成して、このトリガー信号のある間ゲート回路
10を開く。試料3はFT−IR/スペクトロメータ部
の試料室にセットされ、刺激発生器5からの刺激信号
で、周期τで繰り返し刺激される。この刺激の周期τ
は、一般に試料3の過渡現象が刺激により開始してから
完全に減衰するまでの反応周期τ′の2倍より長く、ま
た、刺激の時間幅は、過渡現象が刺激と同時に開始する
場合には、過渡現象を測定する分解時間より狭い必要が
ある。試料3の通常状態及び過渡現象時における各分解
時間でのスペクトルが干渉計により変調された周波数
(インタフェログラムの周波数)の最小と最大をfmin
、fmax とすると、 τ>m/2fmin ・・・(a) τ<(m+1)/2fmax ・・・(b) の条件を満足する周期τで刺激が繰り返される。ここ
で、mは正の整数である。すなわち、試料3からのスペ
クトルがm/2τ<f<(m+1)/2τの範囲にのみ
存在する場合である。図2にm=1の場合の刺激から遅
延時間Δτ時のアナログインタフェログラム及びそのス
ペクトルの様子を示す。通常状態についてもほぼ同様に
なる。この変調周波数fは、スペクトルの波数をσ(波
長をλとすると、1/λ)、干渉計2の移動鏡の移動速
度をvとすると、f=2vσで表されるので、上記条件
を満足するように、光源1からの放射スペクトル領域
(波長範囲)を光学フィルタで制限しておくようにして
もよいし、移動鏡の移動速度を調整して上記条件を満足
させるようにしてもよい。この分光測定法の特長の1つ
は、上に述べた条件から分かるように、刺激繰り返し周
波数1/τをこの移動鏡の移動と同期を取る必要がない
点にある。
Therefore, the light source 1, the interferometer 2, the sample 3,
The output from the detector 4 of the FT-IR / spectrometer unit including the detector 4 and the preamplifier 9 is output from the gate circuit 10,
The signal is input to the main amplifier 12 of the FT-IR / signal processing unit via the low-pass filter 11, and is sampled by the AD converter 13 for Fourier transform. A timer τ / 2 clock signal is output from the timer 7 in two directions, and one of the signals is frequency-divided by で in the 分 frequency divider 6. A stimulus having a period τ is applied to the sample 3 from the generator 5. On the other hand, another cycle τ / 2 clock signal from the timer 7 is input to the variable delay circuit 8 to generate a trigger which is delayed from the clock signal of the timer 7 by a fixed time Δτ. Open 10. The sample 3 is set in the sample chamber of the FT-IR / spectrometer section, and is repeatedly stimulated by a stimulus signal from the stimulus generator 5 at a period τ. Period of this stimulus τ
Is generally longer than twice the reaction period τ ′ from the start of the transient of the sample 3 due to the stimulus to its complete decay, and the time width of the stimulus is It is necessary to be shorter than the decomposition time for measuring the transient. The spectrum at each decomposition time in the normal state of the sample 3 and at the time of a transient phenomenon is the minimum and maximum of the frequency (frequency of the interferogram) modulated by the interferometer by fmin.
, Fmax, the stimulus is repeated at a period τ that satisfies the following condition: τ> m / 2fmin (a) τ <(m + 1) / 2fmax (b) Here, m is a positive integer. That is, this is a case where the spectrum from the sample 3 exists only in the range of m / 2τ <f <(m + 1) / 2τ. FIG. 2 shows an analog interferogram and its spectrum at a delay time Δτ from the stimulus when m = 1. The same applies to the normal state. The modulation frequency f is represented by f = 2vσ, where σ is the wave number of the spectrum (1 / λ when the wavelength is λ), and v is the moving speed of the movable mirror of the interferometer 2, so that the above condition is satisfied. As described above, the emission spectrum region (wavelength range) from the light source 1 may be limited by an optical filter, or the moving speed of the movable mirror may be adjusted to satisfy the above condition. One of the features of this spectrometry is that it is not necessary to synchronize the stimulus repetition frequency 1 / τ with the movement of the movable mirror, as can be seen from the conditions described above.

【0019】さて、このような構成の装置を用いて分光
する場合の原理を以下に説明する。刺激を受けた試料3
は一定の確率で励起され、同時に元の状態に減衰し始め
る。このとき、試料3は、その過渡状態の分子構造に応
じた特性バンドの波数の光を吸収する。図3(A)に示
すような単発刺激による試料3の過渡状態における透過
率スペクトル(図3(B))を、 T(σ,t) = T0(σ)+ T1(σ,t) ・・・(1) で表すと、図3(D)のような繰り返し刺激のときに
は、 T(σ,t) = T0(σ)+ T1(σ,t) *Шτ(t) ・・・(2) となる(図3(E))。 T0(σ) は刺激に無関係な透過
率スペクトル、 T1(σ,t) は刺激で変化する透過率スペ
クトル、Шτ(t) はデラック関数δ(t)が等間隔な時
間τで並んだ繰り返し操作を表すコム関数、そして、*
はコンボリューション演算である。このとき、検知器4
からの出力信号F(x,t)は(3)式になる。 F(x,t)=∫T(σ,t) B(σ) cos2πx σ dσ =F0(x)+∫{ T1(σ,t) *Шτ(t) }B(σ)cos2 πx σ dσ・(3) F0(x) =∫ T0(σ) B(σ) cos2πx σ dσ ・・・(3') ここで、F0(x) は刺激に無関係なスペクトル成分の干渉
計出力であり、通常状態に対する干渉計出力である。t
は試料の刺激に付随した時間、xは干渉計2の光路差、
σはスペクトルの波数、そしてB(σ) はFT−IR/ス
ペクトロメータ部の試料室から試料3を取り除いた場合
のバックグラウンドスペクトルを表す。なお、xは時間
変数t'とはx=2vt'の関係にあるが、試料3の励起が
干渉計2の移動鏡の動きとは同期がとられていないた
め、tとt'とは位相の相関を持たない。すなわち、tと
t'の間に有する位相量Δt=t'−tは、移動鏡の走査の
都度異なる値をとる。このため、(3)式の第2項はイ
ンタフェログラムが移動鏡の走査の度に異なる値を示す
ことを表している。
Now, the principle in the case of performing spectroscopy using an apparatus having such a configuration will be described below. Stimulated sample 3
Is excited with a certain probability, and at the same time begins to decay back to its original state. At this time, the sample 3 absorbs light having a wavenumber of a characteristic band corresponding to the molecular structure in the transient state. The transmittance spectrum (FIG. 3B) of the sample 3 in the transient state due to the single stimulus as shown in FIG. 3A is expressed by T (σ, t) = T 0 (σ) + T 1 (σ, t) .. (1), T (σ, t) = T 0 (σ) + T 1 (σ, t) * Шτ (t)... (2) is obtained (FIG. 3E). T 0 (σ) is the transmittance spectrum that is independent of the stimulus, T 1 (σ, t) is the transmittance spectrum that changes with the stimulus, and Шτ (t) is the time interval τ where the Delak function δ (t) is equally spaced Com function that represents the repetition operation, and *
Is a convolution operation. At this time, the detector 4
The output signal F (x, t) from is given by equation (3). F (x, t) = ∫T (σ, t) B (σ) cos2πx σ dσ = F 0 (x) + ∫ {T 1 (σ, t) * Шτ (t)} B (σ) cos2 πx σ dσ · (3) F 0 (x) = ∫T 0 (σ) B (σ) cos2πx σ dσ (3 ′) where F 0 (x) is the interferometer output of a spectral component unrelated to the stimulus. And the interferometer output for the normal state. t
Is the time associated with the sample stimulation, x is the optical path difference of interferometer 2,
σ represents the wave number of the spectrum, and B (σ) represents the background spectrum when the sample 3 is removed from the sample chamber of the FT-IR / spectrometer section. Note that x has a relationship of x = 2vt 'with the time variable t', but since the excitation of the sample 3 is not synchronized with the movement of the movable mirror of the interferometer 2, t and t 'are in phase. Has no correlation. That is, t and
The phase amount Δt = t′−t between t ′ takes a different value each time the movable mirror scans. For this reason, the second term of the equation (3) indicates that the interferogram shows a different value each time the movable mirror scans.

【0020】この検知器4からの出力は、プリアンプ9
を介してゲート回路10に入力され、可変型遅延回路8
で生成されたクロック信号から時間Δτ遅延したゲート
信号で切り出される。この切り出しタイミングを図3
(F)に示す。ここで、ゲート信号の時間幅は測定する
分解時間より狭くとられるが、簡単のために時間幅を無
限小にして、サンプリング処理をШτ(t) とШτ(t- τ
/2) に分けて表示する。前者は、試料3の励起状態での
サンプリングを表し、後者は通常状態でのサンプリング
を表すものである。このとき、ゲート回路10から得ら
れる遅延時間Δτの励起状態での出力信号F'1(x,t)
(図3(G)で点線で表したインタフェログラムの切り
出し信号)は、(4a)、(4b)式のようになる。
The output from the detector 4 is supplied to a preamplifier 9
Is input to the gate circuit 10 through the variable delay circuit 8
From the clock signal generated in step (1) with a gate signal delayed by a time Δτ. This cutout timing is shown in FIG.
It is shown in (F). Here, the time width of the gate signal is narrower than the decomposition time to be measured, but for simplicity, the time width is made infinitely small, and the sampling process is performed using Шτ (t) and Шτ (t-τ
/ 2). The former represents sampling in the excited state of the sample 3, and the latter represents sampling in the normal state. At this time, the output signal F ′ 1 (x, t) in the excited state with the delay time Δτ obtained from the gate circuit 10
(The cutout signal of the interferogram represented by the dotted line in FIG. 3 (G)) is as shown in the equations (4a) and (4b).

【0021】 F'1(x,t)= Шτ(t -Δτ) [F0(x)+∫{ T1(σ,t) *Шτ(t) } ×B(σ)cos2 πx σ dσ](4a) = Шτ(t -Δτ) ∫ T( σ,Δτ) B(σ)cos2 πx σ dσ・(4b) また、ゲート回路10から得られる通常状態での出力信
号F'2(x,t)(図3(G)で一点鎖線で表したインタフ
ェログラムの切り出し信号)は(5)式のようになる。
F ′ 1 (x, t) = Шτ (t−Δτ) [F 0 (x) + ∫ {T 1 (σ, t) * Шτ (t)} × B (σ) cos2 πx σ dσ] (4a) = Шτ (t−Δτ) ∫T (σ, Δτ) B (σ) cos2 πxσ dσ · (4b) Also, the output signal F ′ 2 (x, t) in the normal state obtained from the gate circuit 10 ) (The cutout signal of the interferogram represented by the dashed line in FIG. 3 (G)) is as shown in equation (5).

【0022】 F'2(x,t)= Шτ(t -τ/2- Δτ) F0(x) ・・・・(5) なお、(4a)式から(4b)式への導出は、後記する。
(4b)式の積分部分は試料3が刺激を受けてから時間Δ
τ後の試料3の過渡状態における測定対象スペクトル T
( σ,Δτ) B(σ) のインタフェログラム(アナログイ
ンタフェログラム)であって、(4b)式全体は、このア
ナログ信号がШτ(t -Δτ) でサンプリングされた形の
離散型データ(デジタルインタフェログラム)になって
いる。すなわち、(4b)式はこの遅延時間Δτで測定信
号が時間分解されたことを示している。同様に、(5)
式のF0(x) は試料3が通常状態にあるときの測定対象ス
ペクトル T0(σ) B(σ) のインタフェログラム(アナロ
グインタフェログラム)であって、(5)式全体は、こ
のアナログ信号がШτ(t -τ/2- Δτ) でサンプリング
された形の離散型データ(デジタルインタフェログラ
ム)になっている。すなわち、(5)式も遅延時間τ/2
+Δτで測定信号が時間分解されたことを示している。
そして、(4b)式も(5)式も、サンプリングは変数t
とxが非同期であるため、移動鏡の走査の都度、インタ
フェログラムのサンプリングされる位置が異なることを
示している。
F ′ 2 (x, t) = Шτ (t−τ / 2−Δτ) F 0 (x) (5) Note that the derivation of the equation (4a) into the equation (4b) is as follows. See below.
The integral part of equation (4b) is the time Δ since the sample 3 was stimulated.
Measurement target spectrum T in the transient state of sample 3 after τ
(σ, Δτ) B (σ) is an interferogram (analog interferogram), and the entire equation (4b) is a discrete data (digital interface) in which this analog signal is sampled at Шτ (t−Δτ). Program). That is, equation (4b) indicates that the measurement signal is time-resolved by the delay time Δτ. Similarly, (5)
F 0 (x) in the equation is an interferogram (analog interferogram) of the spectrum T 0 (σ) B (σ) to be measured when the sample 3 is in a normal state. The signal is discrete data (digital interferogram) in a form sampled at Шτ (t−τ / 2−Δτ). That is, the equation (5) also shows the delay time τ / 2
+ Δτ indicates that the measurement signal is time-resolved.
In both equations (4b) and (5), the sampling is a variable t
And x are asynchronous, indicating that the sampled position of the interferogram is different each time the moving mirror scans.

【0023】このゲート回路10からの出力を詳しく知
るために、(4b)式のШτ(t -Δτ) 及び(5)式のШ
τ(t -τ/2- Δτ) を移動鏡の移動と相関のある時間t'
でフーリエ変換して、信号の持つスペクトルを調べる。
In order to know the output from the gate circuit 10 in detail, Шτ (t−Δτ) in the equation (4b) and Ш in the equation (5)
τ (t -τ / 2- Δτ) is the time t 'correlated with the movement of the movable mirror
And the spectrum of the signal is examined.

【0024】 ∫Шτ(t -Δτ)exp(-i2πft')dt'= (1/τ)exp{ -i2π( Δτ+ Δt)f } ×Ш1/τ(f) ・・・(6) =(1/τ )[δ(f)+ exp{ -i2π( Δτ+ Δt) /τ}δ(f- 1/τ) +・・・・ + exp{ i2 π( Δτ+ Δt) /τ}δ(f+ 1/τ)+・・・]・(6') ∫Шτ(t -τ/2- Δτ)exp(-i2πft')dt' =(1/ τ)exp{ -i2π( τ/2+ Δτ+ Δt)f }×Ш1/τ(f)
・・(7) =(1/τ )[δ(f)+ exp{-i2 π( τ/2+ Δτ+ Δt) /τ}δ(f- 1/τ) + ・・・・ + exp { i2 π( τ/2+ Δτ+ Δt) /τ}δ(f+ 1/τ)+・・・]・(7') (6)、(7)式は位相項を持ったコム関数である。す
なわち、(4b)式、(5)式は共にフーリエ変換により
スペクトルが1/τの周波数のサイドバンドに2π×
(Δτ+ Δt )/τの位相を持って得られることを示し
ているが、両者の間には、奇数次項((6')、(7')式
の2項)に関するスペクトルが逆位相の関係にあること
がわかる。すなわち、図3(G)のゲート回路10から
の出力のスペクトルの中、1次項は励起状態と通常状態
の差スペクトルを表している。ここで、m/2τ<f<
(m+1)/2τの条件から、各サイドバンド同士のス
ペクトルは重ならない。以上のことをm=1に対して図
4に示す。同図(A)は励起状態のデジタルインタフェ
ログラム(図3(G)の)のスペクトルを、同図
(B)は通常状態のデジタルインタフェログラム(図3
(G)の)のスペクトルを、また、同図(C)はゲー
ト回路10からの出力のスペクトルをそれぞれ表す。こ
れらの図の各スペクトルに書き込んだ番号は、同じ番号
の搬送周波数のサイドバンドであることを示している。
∫Шτ (t−Δτ) exp (−i2πft ′) dt ′ = (1 / τ) exp {−i2π (Δτ + Δt) f} ×} 1 / τ (f) (6) = ( 1 / τ) [δ (f) + exp {-i2π (Δτ + Δt) / τ} δ (f-1 / τ) + ・ ・ ・ ・ + exp {i2 π (Δτ + Δt) / τ} δ ( f + 1 / τ) + ・ ・ ・] ・ (6 ') ∫Шτ (t -τ / 2- Δτ) exp (-i2πft') dt '= (1 / τ) exp {-i2π (τ / 2 + Δτ + Δt) f} × Ш1 / τ (f)
・ ・ (7) = (1 / τ) [δ (f) + exp {-i2 π (τ / 2 + Δτ + Δt) / τ} δ (f-1 / τ) + ・ ・ ・ ・ + exp { i2π (τ / 2 + Δτ + Δt) / τ} δ (f + 1 / τ) +...] · (7 ′) Equations (6) and (7) are comb functions having a phase term. That is, both the equations (4b) and (5) are Fourier-transformed to give 2π ×
(Δτ + Δt) / τ is obtained, and between the two, the spectra of the odd-order terms (the two terms of the equations (6 ′) and (7 ′)) have opposite phases. You can see that they have a relationship. That is, in the spectrum of the output from the gate circuit 10 in FIG. 3G, the first-order term represents the difference spectrum between the excited state and the normal state. Here, m / 2τ <f <
From the condition of (m + 1) / 2τ, the spectra of the side bands do not overlap. The above is shown in FIG. 4 for m = 1. 3A shows the spectrum of the digital interferogram in the excited state (FIG. 3G), and FIG. 3B shows the spectrum of the digital interferogram in the normal state (FIG. 3G).
2 (G) shows the spectrum, and FIG. 2 (C) shows the spectrum of the output from the gate circuit 10. The numbers written in each spectrum in these figures indicate that the bands are the sidebands of the carrier numbers having the same numbers.

【0025】ゲート回路10からの出力は、従来の方式
ではバンドパスフィルタに導いたが、図4の場合には、
図5(A)に示す特性を持つローパスフィルタ11を通
して、図4(C)の番号1のスペクトル成分((6')
式、(7')式の2項が関与するスペクトル)のみを有す
るアナログ信号(差のアナログインタフェログラム)が
出力される(図5(B))。この信号は、∫ T1(σ, Δ
τ) B(σ)cos2 πx σ dσのインタフェログラムが周波
数1/τで変調されている。図4の場合にも、バンドパ
スフィルタを用いて奇数番号のスペクトルのみを通過さ
せることも可能である。一般の場合には、n/2τ<f
<(n+1)/2τ(nはn=m+2k又はn=−(m
+1)+2kで表されるゼロ又は正の整数。kは奇数)
を通過せるフィルタを用いて、(6')、(7')式の奇数
次項に関するスペクトルが取り出せるようにする。とこ
ろで、この信号にはΔtの関数の位相が含まれているた
め、干渉計の移動鏡のスキャンの度にアナログ信号の形
が異なる。このため、測定したデータの積算は、各デー
タ毎に位相補正を施した後に行わなければならない。す
なわち、この位相がローパスフィルタ11からの出力の
アナログ信号に復元されているので、一般のFT−IR
の測定と同様に、AD変換器13でフーリエ変換のため
に干渉計2が持つ周期τ0 の基準信号(図3(I))で
サンプリングを行った後、CPU14で位相補正を行っ
てからインタフェログラムのまま積算し、後でフーリエ
変換処理をするか、位相補正と同時にフーリエ変換を施
してスペクトルに変換した後、積算するようにする。こ
のとき、τ0 は、ローパスフィルタ11から出力される
差のインタフェログラム信号の持つ変調周波数の最小と
最大をfmin 、fmax とすると、 τ0 >m′/2fmin ,τ0 <(m′+1)/2fmax の条件を満足する必要がある。ここで、m′はゼロ又は
正の整数である。
The output from the gate circuit 10 is led to a band-pass filter in the conventional system, but in the case of FIG.
4 (C) through the low-pass filter 11 having the characteristic shown in FIG. 5 (A).
An analog signal (an analog interferogram of the difference) having only the expression (the spectrum involving the two terms of the expression (7 ′)) is output (FIG. 5B). This signal is ∫ T 1 (σ, Δ
τ) B (σ) cos2 πx σ dσ interferogram modulated at frequency 1 / τ. In the case of FIG. 4, it is also possible to pass only odd-numbered spectra using a band-pass filter. In the general case, n / 2τ <f
<(N + 1) / 2τ (n is n = m + 2k or n = − (m
+1) + 2k or zero or a positive integer. k is an odd number)
Using a filter that can pass through, the spectrum relating to the odd-order terms of the equations (6 ′) and (7 ′) can be extracted. By the way, since this signal contains the phase of the function of Δt, the form of the analog signal differs every time the moving mirror scans the interferometer. For this reason, the integration of the measured data must be performed after performing the phase correction for each data. That is, since this phase is restored to an analog signal output from the low-pass filter 11, a general FT-IR
In the same manner as in the above measurement, the A / D converter 13 performs sampling with the reference signal (FIG. 3 (I)) having the period τ 0 of the interferometer 2 for Fourier transform, and then performs the phase correction with the CPU 14 and then the interface. The program is integrated as it is, and a Fourier transform process is performed later, or a Fourier transform is performed simultaneously with the phase correction to convert the spectrum to a spectrum, and then the integration is performed. In this case, tau 0 is the minimum and maximum modulation frequency with the interferogram signal of the difference output from the low-pass filter 11 f min, when the f max, τ 0> m ' / 2f min, τ 0 <(m It is necessary to satisfy the condition of '+1) / 2f max . Here, m 'is zero or a positive integer.

【0026】以上により、例えばm=1の場合には、差
のスペクトルT1{ 1/(2vτ)-σ,Δτ} B{ 1/(2vτ)-
σ}が得られるので、例えば通常のFT−IR分光測定
で別に求めておいたバックグランドスペクトル B{ 1/
(2vτ)-σ}との比をとり、試料3が刺激を受けてから
時間Δτ後の過渡状態における透過率スペクトル T{ 1
/(2vτ)-σ,Δτ}とその通常状態における透過率スペ
クトル T0 { 1/(2vτ)-σ}の差スペクトルT1{ 1/(2v
τ)-σ,Δτ}を得ることができる。以下、同様にし
て、可変型遅延回路8の遅延時間を調節して、ゲート回
路10へのトリガー信号の遅延時間Δτを変えることに
より、一連の遅延時間における時系列スペクトルが得ら
れる。なお、この方式においては、上述のように得られ
たスペクトルの波数が折り返されたり、シフトしたりし
ているので、CPU14により、波数を復元する処理
(波数変換)を行う必要がある。
From the above, for example, when m = 1, the difference spectrum T 1 {1 / (2vτ) -σ, Δτ} B {1 / (2vτ)-
Since σ 得 is obtained, for example, the background spectrum B {1 /
(2vτ) -σ}, and the transmittance spectrum T {1 in the transient state after a time Δτ after the sample 3 is stimulated.
/ (2vτ) -σ, Δτ} and the difference spectrum T 1 {1 / (2v) between the transmittance spectrum T 0 {1 / (2vτ) -σ} in its normal state
τ) -σ, Δτ} can be obtained. Hereinafter, similarly, by adjusting the delay time of the variable delay circuit 8 and changing the delay time Δτ of the trigger signal to the gate circuit 10, a time-series spectrum at a series of delay times can be obtained. In this method, since the wave number of the spectrum obtained as described above is folded or shifted, it is necessary for the CPU 14 to perform a process of restoring the wave number (wave number conversion).

【0027】以上のようにして、本発明の時間分解フー
リエ変換分光測定法によると、刺激の繰り返し周期がイ
ンタフェログラム信号の持っている最大周波数fmax
2倍の逆数より長い測定対象で、かつ、このサンプリン
グ周期と非同期な繰り返し周期の刺激に対する過渡状態
と通常状態の差スペクトルの測定をすることができる。
したがって、刺激に対する反応周期τ′が長いものにも
適用できる。また、このように差スペクトルの形で処理
するので、A/D変換器13に入力する信号が圧縮され
てA/D変換器13のダイナミックレンジの不足を補う
ことができ、A/D変換器13によるSN比の悪化を防
ぐことができる。
As described above, according to the time-resolved Fourier transform spectrometry method of the present invention, the measurement object whose repetition period of the stimulus is longer than twice the reciprocal of the maximum frequency f max of the interferogram signal, and It is possible to measure a difference spectrum between a transient state and a normal state with respect to a stimulus having a repetition cycle that is asynchronous with the sampling cycle.
Therefore, the present invention can be applied to those having a long response cycle τ ′ to a stimulus. In addition, since processing is performed in the form of a difference spectrum in this manner, the signal input to the A / D converter 13 is compressed, thereby compensating for the shortage of the dynamic range of the A / D converter 13. 13 can be prevented from deteriorating.

【0028】なお、ここで、上記の(4a)式から(4b)
式への導出について説明しておく。 F'(x,t)=Шτ(t -Δτ) [F0(x)+∫{ T1(σ,t) *Шτ(t) } ×B(σ)cos2 πx σ dσ](4a) (4a)式のサンプリング処理を示すШτ(t -Δτ) は、
変数σとは独立な関数であるため、第2項の積分の中に
組み込むことができる。ここで、時間変数tに従属なШ
τ(t -Δτ) { T1(σ,t) *Шτ(t) }だけを取り出し
て、その式の変形を行う。コム関数はデルタ関数の和で
表せるので、 Шτ(t) =Σδ(t-nτ) ・・・(A1) Шτ(t -Δτ) { T1(σ,t) *Шτ(t) }をこの(A1)
式を用いて書き直す。ここで、nは整数である。
Here, from the above equation (4a), (4b)
The derivation to the expression will be described. F ′ (x, t) = Шτ (t−Δτ) [F 0 (x) + ∫ {T 1 (σ, t) * Шτ (t)} × B (σ) cos2 πx σ dσ] (4a) ( Шτ (t-Δτ), which represents the sampling process of equation 4a), is
Since it is a function independent of the variable σ, it can be incorporated into the integration of the second term. Here, Ш dependent on the time variable t
Only τ (t−Δτ) {T 1 (σ, t) * {τ (t)} is extracted and the equation is transformed. Since the comb function can be expressed by the sum of the delta functions, Шτ (t) = Σδ (t-nτ) ・ ・ ・ (A1) Шτ (t -Δτ) {T 1 (σ, t) * Шτ (t) こ の(A1)
Rewrite using the formula. Here, n is an integer.

【0029】 Шτ(t -Δτ) { T1(σ,t) *Шτ(t) } ={Σδ(t- Δτ-nτ) }[∫T1( σ,t-t'){Σδ(t'- mτ) }dt' ] ={Σδ(t- Δτ-nτ) }{ΣT1( σ,t-mτ) } ・・・(A2) mもまた整数である。刺激の周期τは試料の過渡現象の
寿命τ′より長くとられているので、t<0,t≧τの
ときは、T1( σ,t) =0となる。したがって、(A2)式
はn=mのときのみ信号が得られる。よって、(A2)式
は次のように変形できる。
Шτ (t-Δτ) {T 1 (σ, t) * Шτ (t) {Σ = {Σδ (t-Δτ-nτ)} [∫T 1 (σ, t-t ') {Σδ (t '- mτ)} dt'] = {Σδ (t- Δτ-nτ)} {ΣT 1 (σ, a t-mτ)} ··· (A2 ) m also an integer. Since the stimulus period τ is longer than the lifetime τ ′ of the transient phenomenon of the sample, T 1 (σ, t) = 0 when t <0 and t ≧ τ. Therefore, a signal can be obtained only when n = m in the equation (A2). Therefore, equation (A2) can be modified as follows.

【0030】 {Σδ(t- Δτ-nτ) }{ΣT1( σ,t-mτ) } =Σ{δ(t- Δτ-nτ) T1( σ,t- n τ) } =Σ{δ(t- Δτ-nτ) T1( σ, Δτ) } ・・・(A3) T1( σ, Δτ) は定数のため、括りだせるので、 =T1( σ, Δτ) Σδ(t- Δτ-nτ) =T1( σ, Δτ) Шτ(t- Δτ) ・・・(A4) よって、T(σ,t) = T0(σ)+ T1(σ,t) (前記(1)
式)を用いると、(4a)式のF'(x,t) は、求める(4b)
式、 F'(x,t)=Шτ(t -Δτ) ∫ T( σ,Δτ) B(σ)cos2 πx σ dσ・・(4b) になる。
{Σδ (t-Δτ-nτ)} {ΣT 1 (σ, t-mτ)} = Σ {δ (t-Δτ-nτ) T 1 (σ, t-nτ) Σ {= Σ {δ (t- Δτ-nτ) T 1 (σ, Δτ)} ... (A3) Since T 1 (σ, Δτ) is a constant and can be rounded down, = T 1 (σ, Δτ) Σδ (t- Δτ −nτ) = T 1 (σ, Δτ) Шτ (t−Δτ) (A4) Therefore, T (σ, t) = T 0 (σ) + T 1 (σ, t) ((1)
Using equation (4a), F ′ (x, t) in equation (4a) is obtained (4b)
The formula, F ′ (x, t) = Шτ (t−Δτ) ∫T (σ, Δτ) B (σ) cos2 πxσ dσ (4b)

【0031】以上の方法は、特願平1−335748号
の場合と同様、種々の変形が可能である。例えば、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。ラマン分光の場合は、図6に示すように、ラ
マン励起用の連続発振レーザ27と試料励起(刺激用)
用のパルスレーザ28を用いる。そして、タイマ24の
クロック信号の1/2分周信号で試料励起用のパルスレ
ーザ28を動作させ、タイマ24のクロック信号1/2
τを可変型遅延回路26でΔτ遅延させたタイミングで
ゲート回路32を動作させる。その後、図1に示した実
施例と同様の処理を行う。また、蛍光分光の場合は、図
7に示すように、パルスレーザ33を用いて図1図の構
成と同様、タイマ24のクロック信号の1/2分周信号
で試料に刺激を与える。検知器23で取り込んだ信号
は、図1に示した実施例と同様の処理を行う。
The above method can be modified in various ways as in the case of Japanese Patent Application No. 1-335748. For example, the gate circuit may be replaced by turning on / off the supply voltage to the detector in synchronization with the 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 Raman spectroscopy, as shown in FIG. 6, a continuous wave laser 27 for Raman excitation and a sample excitation (for stimulation)
Pulse laser 28 is used. Then, the pulse laser 28 for sample excitation is operated by a 1/2 frequency divided signal of the clock signal of the timer 24, and the clock signal 1/2 of the timer 24 is supplied.
The gate circuit 32 is operated at the timing when τ is delayed by Δτ by the variable delay circuit 26. Thereafter, the same processing as in the embodiment shown in FIG. 1 is performed. In the case of fluorescence spectroscopy, as shown in FIG. 7, the sample is stimulated using a pulse laser 33 in the same manner as the configuration of FIG. The signal taken in by the detector 23 performs the same processing as in the embodiment shown in FIG.

【0032】また、特願平2−259357号の場合と
同様に、図1、図6、図7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、図2から図5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差のイン
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と通常状態の
差スペクトルを同時に測定することもできる。図8にこ
のような時間分解フーリエ変換分光測定法を実施するた
めの装置の構成の1例を示す。試料3は図3(D)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5か
らの周期τの繰り返しパルスによって刺激され、刺激さ
れた試料3からの光は検知器4によって測定信号に変換
される点までは、図1、図6、図7と同様である(連続
発振レーザ27は図示していない。)。検知器4からの
信号は複数の並列に配置されたゲート回路101、10
2、103…に入力する。一方、タイマ7からの周期τ
/2のクロック信号は複数の並列に配置された遅延回路
81、82、83…に入力する。遅延回路81、82、
83…はそれぞれ異なる遅延時間Δτ1 、Δτ2 、Δτ
3 …を有し、クロック信号から遅延時間Δτ1 、Δτ2
、Δτ3 …後に各ゲート回路101、102、103
…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101、102、103…からは、そ
れぞれ図3(G)のΔτがΔτ1 、Δτ2 、Δτ3 …で
置き代えてサンプリングされた出力が得られる。これら
は、それぞれ、刺激に対して遅延時間Δτ1 、Δτ2 、
Δτ3 …のインタフェログラム及び通常状態のインタフ
ェログラムをサンプリングしたデジタルインタフェログ
ラムであり、各ゲート回路101、102、103…に
接続されたローパスフィルタ111、112、113…
により、図5(B)に示したような周波数1/τで変調
された差スペクトルのインタフェログラムが得られる。
そして、各差のインタフェログラムは、図1と同様にし
て各チャンネルに設けられたメインアンプ121、12
2、123…により増幅され、AD変換器131、13
2、133…により、干渉計の基準信号の周期τ0 でサ
ンプリングされ、CPU14に取り込まれて、図1の場
合と同様に処理されてからフーリエ変換され、各遅延時
間Δτ1 、Δτ2 、Δτ3 …における試料3の状態を表
す差スペクトルが同時に求められる。そのため、図1、
図6、図7の方法に比較して測定時間の短縮化を図るこ
とができる。
As in the case of Japanese Patent Application No. 2-259357, a plurality of channels including a gate circuit, a low-pass filter, etc. are provided in parallel in the apparatus shown in FIGS. By inputting the same detection signal to the channel and making the delay time Δτ from applying the stimulus to the sample to opening each gate circuit different for each channel, the stimulus can be obtained according to the principle described with reference to FIGS. , The interferograms of the differences at different delay times are simultaneously obtained, and the Fourier transform is performed on the interferograms. The spectra can be measured simultaneously. FIG. 8 shows an example of the configuration of an apparatus for performing such time-resolved Fourier transform spectrometry. The sample 3 is stimulated by a repetitive pulse having a period τ from a stimulus generator 5 that generates a repetitive pulse stimulus as shown in FIG. 3D, and the light from the stimulated sample 3 is converted into a measurement signal by a detector 4. 1, 6 and 7 (the continuous wave laser 27 is not shown). A signal from the detector 4 is supplied to a plurality of gate circuits 101, 10 arranged in parallel.
2, 103... On the other hand, the period τ from the timer 7
/ 2 are input to a plurality of delay circuits 81, 82, 83,... Delay circuits 81, 82,
83 are different delay times Δτ1, Δτ2, Δτ
3... And the delay time Δτ1, Δτ2
, Δτ3... After each gate circuit 101, 102, 103
A trigger signal is sent to ... .. Are output from the gate circuits 101, 102, 103,..., Respectively, by replacing Δτ in FIG. 3G with Δτ1, Δτ2, Δτ3,. These are the delay times Δτ1, Δτ2,
Are digital interferograms obtained by sampling the interferogram of Δτ3 and the interferogram in the normal state. The low-pass filters 111, 112, 113,... Connected to the gate circuits 101, 102, 103,.
As a result, an interferogram of the difference spectrum modulated at the frequency 1 / τ as shown in FIG. 5B is obtained.
Then, the interferogram of each difference is calculated by the main amplifiers 121 and 12 provided for each channel in the same manner as in FIG.
Are amplified by the A / D converters 131 and 13
2, 133..., Sampled at the period τ 0 of the reference signal of the interferometer, taken in the CPU 14, processed in the same manner as in FIG. 1, and subjected to Fourier transform to obtain the delay time Δτ 1, Δτ 2, Δτ 3 A difference spectrum representing the state of the sample 3 is obtained at the same time. Therefore, FIG.
The measurement time can be reduced as compared with the methods of FIGS.

【0033】なお、この複数の異なる遅延時間における
スペクトルを同時に求める方法については、特願平2−
259357号の場合と同様に、その他種々の変形、適
用が可能であり、その明細書を参照されたい。
It should be noted that a method for simultaneously obtaining spectra at a plurality of different delay times is disclosed in Japanese Patent Application No. Hei.
As in the case of 259357, various other modifications and applications are possible, and refer to the specification.

【0034】以上は、刺激を与えてから遅延時間Δτに
おける過渡状態をみるのに、光源として連続的に光を出
すものを用い、ゲート回路によってこの遅延時間におけ
る検知器の出力及び通常状態の出力を櫛状に切り出し
て、デジタルインタフェログラムを出力する場合につい
て説明したが、本発明の方法は、光源としてパルス光源
を用い、刺激繰り返し周期の2分の1の周期で刺激から
遅延時間Δτにおいてこのパルス光源から光を放射し
て、検知器からその過渡状態におけるデジタルインタフ
ェログラムと通常状態におけるデジタルインタフェログ
ラムとを半周期の位相差で重ね合わせた信号を出力する
ものにも適用できる。図9はこのような場合の装置の構
成を示すもので、パルス光源16、干渉計2、試料3、
検知器4、プリアンプ10、ローパスフィルタ11、タ
イマ7、可変型遅延回路8、光源用電源17、分周器
6、刺激発生器5、メインアンプ12、AD変換器1
3、CPU14を図示のように接続し、試料3に刺激を
与えてからΔτ後の過渡状態及びτ/2+Δτ後の通常
状態の信号をゲート回路によって切り出す代わりに、図
9に示すように構成して、試料3に刺激を与えてからΔ
τ後及びτ/2+Δτ後にパルス光源16を励起するこ
とによって、図1の場合と同様の作用を行わせている。
この例では、パルス光源を設け、試料に刺激を与えると
共に、時間Δτ及びτ/2+Δτだけ遅延したパルス光
を放射するように構成したが、このようなパルス光源を
設けず、図10に示すように、ラマン励起用のパルスレ
ーザ27′と試料励起(刺激)用のパルスレーザ28を
用いて、タイマ24のクロック信号の1/2分周信号で
試料励起用のパルスレーザ28を動作させ、タイマ24
のクロック信号τ/2を可変型遅延回路26でΔτ遅延
させたタイミングでラマン励起用のパルスレーザ27′
を動作させて、時間分解FTーラマン分光を行わせるこ
ともできる。
In the above description, a light source that continuously emits light is used as a light source to observe the transient state at the delay time Δτ after the stimulus is applied, and the output of the detector at this delay time and the output of the normal state are output by the gate circuit. Has been described in the form of a comb, and a digital interferogram is output. However, the method of the present invention uses a pulse light source as a light source, and sets a delay time Δτ from a stimulus at a half cycle of a stimulus repetition cycle. The present invention is also applicable to a device that emits light from a pulsed light source and outputs a signal in which a digital interferogram in a transient state and a digital interferogram in a normal state are superimposed with a phase difference of a half cycle from a detector. FIG. 9 shows the configuration of the apparatus in such a case. The pulse light source 16, the interferometer 2, the sample 3,
Detector 4, preamplifier 10, low-pass filter 11, timer 7, variable delay circuit 8, light source power supply 17, frequency divider 6, stimulus generator 5, main amplifier 12, AD converter 1
3. The CPU 14 is connected as shown in the figure, and instead of using the gate circuit to cut out the signal in the transient state after Δτ and the normal state after τ / 2 + Δτ after applying the stimulus to the sample 3, the CPU 14 is configured as shown in FIG. And after applying a stimulus to sample 3, Δ
By exciting the pulse light source 16 after τ and after τ / 2 + Δτ, the same operation as in FIG. 1 is performed.
In this example, a pulse light source is provided to stimulate the sample and emit pulse light delayed by the time Δτ and τ / 2 + Δτ. However, without providing such a pulse light source, as shown in FIG. Next, the pulse laser 28 for sample excitation is operated by a 1/2 frequency-divided signal of the clock signal of the timer 24 using the pulse laser 27 'for Raman excitation and the pulse laser 28 for sample excitation (stimulation). 24
Pulse signal 27 ′ for Raman excitation at the timing of delaying the clock signal τ / 2 by Δτ by the variable delay circuit 26.
Can be operated to perform time-resolved FT-Raman spectroscopy.

【0035】また、このようなパルス光源を用いる場合
も、特願平2−259358号の場合と同様に、図9、
図10に示したような装置において、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、分配器を用い
て各チャンネルに異なる遅延時間の信号を振り分けるこ
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差スペクトルを同時
に測定するようにすることもできる。図11にそのため
の装置の構成の1例を示す。この場合、タイマ7で生成
されたクロック信号は複数の並列に配置された遅延回路
81、82、83…に入力して、刺激発生から遅延時間
Δτ1 、Δτ2 、Δτ3 …、τ/2+Δτ1 、τ/2+
Δτ2 、τ/2+Δτ3 …後にトリガ信号を送る。各遅
延回路81、82、83…からのトリガ信号はトリガ信
号合成器31により合成されて、刺激を試料3に与えて
から遅延時間Δτ1 、Δτ2 、Δτ3 …、τ/2+Δτ
1、τ/2+Δτ2 、τ/2+Δτ3 …後に光源用電源
17にトリガを与え、このトリガによりパルス光源16
を駆動するようにする。このため、繰り返しの刺激に対
し、その刺激よりΔτ1 、Δτ2 、Δτ3 …、τ/2+
Δτ1 、τ/2+Δτ2 、τ/2+Δτ3 …の遅延時間
でゲートをかけたときの検出信号のみをサンプリングし
たのと同じになり、刺激に対して遅延時間Δτ1 、Δτ
2 、Δτ3 …のインタフェログラム及び通常状態のイン
タフェログラムをサンプリングしたデジタルインタフェ
ログラムを足し合わせた櫛状の信号が得られる。この櫛
状の信号は、プリアンプ10を経て分配器32に入力
し、刺激からの遅延時間Δτ1 及びτ/2+Δτ1 、Δ
τ2 及びτ/2+Δτ2 、Δτ3 及びτ/2+Δτ3 …
毎に検知器4からの櫛状の信号が次段に接続されたロー
パスフィルタ111、112、113…に振り分けられ
る。その後、図8の場合と同様にして、各遅延時間Δτ
1 、Δτ2 、Δτ3 …における試料3の状態を表す差ス
ペクトルが同時に求められる。そのため、この場合も、
図9、図10の方法に比較して測定時間の短縮化が図れ
る。なお、この複数の異なる遅延時間におけるスペクト
ルを同時に求める方法については、特願平2−2593
58号の場合と同様に、その他種々の変形、適用が可能
であり、その明細書を参照されたい。
When such a pulsed light source is used, as in the case of Japanese Patent Application No. 2-259358, FIG.
In the device as shown in FIG. 10, a plurality of channels including a low-pass filter and the like are provided in parallel, and a signal having a different delay time is distributed to each channel using a distributor, so that the same response to a stimulus is repeatedly measured. It is also possible to simultaneously measure difference spectra at different times in the reaction process of the subject. FIG. 11 shows an example of the configuration of an apparatus for that purpose. In this case, the clock signal generated by the timer 7 is input to a plurality of delay circuits 81, 82, 83,... Arranged in parallel, and delay times Δτ1, Δτ2, Δτ3..., Τ / 2 + Δτ1, τ / 2+
.DELTA..tau.2, .tau. / 2 + .DELTA..tau.3... The trigger signals from the delay circuits 81, 82, 83,... Are synthesized by the trigger signal synthesizer 31, and after the stimulus is applied to the sample 3, the delay times Δτ1, Δτ2, Δτ3,.
1, .tau. / 2 + .DELTA..tau.2, .tau. / 2 + .DELTA..tau.3... A trigger is applied to the light source power source 17 later, and the pulse light source 16
To drive. Therefore, for a repeated stimulus, Δτ1, Δτ2, Δτ3 ..., τ / 2 +
This is the same as sampling only the detection signal when the gate is applied with a delay time of Δτ1, τ / 2 + Δτ2, τ / 2 + Δτ3,.
2, a comb-shaped signal obtained by adding the interferogram of Δτ3... And the digital interferogram obtained by sampling the interferogram in the normal state is obtained. The comb-like signal is input to the distributor 32 via the preamplifier 10, and the delay times Δτ1 and τ / 2 + Δτ1 and Δ
τ2 and τ / 2 + Δτ2, Δτ3 and τ / 2 + Δτ3 ...
Each time, the comb-like signal from the detector 4 is distributed to the low-pass filters 111, 112, 113,. Thereafter, in the same manner as in the case of FIG.
Difference spectra representing the state of the sample 3 at 1, Δτ2, Δτ3,... Are simultaneously obtained. So, in this case,
The measurement time can be reduced as compared with the methods of FIGS. The method of simultaneously obtaining the spectra at a plurality of different delay times is described in Japanese Patent Application No. 2-2593.
As in the case of No. 58, various other modifications and applications are possible, and refer to the specification.

【0036】以上、本発明の時間分解フーリエ変換分光
測定法のいくつかの実施例について、特にm=1の場合
について説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定
されず、種々の変形が可能である。例えば、これまでロ
ーパスフィルタで説明してきた装置構成の代わりに、バ
ンドパスフィルタを用いてもよい。
Although several embodiments of the time-resolved Fourier transform spectroscopy of the present invention have been described above, particularly when m = 1, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications may be made. It is possible. For example, a band-pass filter may be used instead of the device configuration described above with the low-pass filter.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、ゲート回路を用い
る第1の方法、パルス光源を用いる第2の方法何れにお
いても、干渉計による変調周波数をf、刺激の繰り返し
周波数を1/τとしたとき、m/2τ<f<(m+1)
/2τ(mは正の整数)にのみに検知器出力信号が存在
する場合に適用できるので、刺激の繰り返し周期がイン
タフェログラム信号の持っている最大周波数fmax の2
倍の逆数より長い測定の場合、すなわち、刺激に対する
反応周期が従来適用可能であった試料より長い測定対象
に対して、時間分解フーリエ分光測定法が適用できるよ
うになる。しかも、例えばm=1の場合には、従来の方
法に比べて、バンドパスフィルタをローパスフィルタで
置き換えることだけで可能になる。
As described above, in both the first method using the gate circuit and the second method using the pulse light source, the modulation frequency by the interferometer is f and the repetition frequency of the stimulus is 1 / τ. Then, m / 2τ <f <(m + 1)
/ 2τ (m is a positive integer), so that it can be applied when the detector output signal exists only at the maximum frequency f max of the interferogram signal.
In the case of a measurement longer than the reciprocal of double, that is, for a measurement object whose response cycle to a stimulus is longer than a sample that was conventionally applicable, the time-resolved Fourier spectrometry can be applied. In addition, for example, when m = 1, it becomes possible only by replacing the band-pass filter with a low-pass filter as compared with the conventional method.

【0038】なお、従来の方法と同様、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、差測
定法のメリットである装置の状態、測定環境の変化に影
響されないメリットも有しているものである。
As in the case of the conventional method, the stimulus can be given asynchronously with the reference signal of the interferometer, so that the restriction on the stimulus can be greatly eased and the apparatus which is an advantage of the difference measurement method. And the advantage of being unaffected by changes in the measurement environment.

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

【図1】本発明に係る第1の時間分解フーリエ変換分光
測定法を実施するための時間分解フーリエ変換分光測定
装置の基本構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a time-resolved Fourier transform spectrometer for implementing a first time-resolved Fourier transform spectrometer according to the present invention.

【図2】アナログインタフェログラムとそれらに含まれ
るスペクトルを説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining analog interferograms and spectra included therein.

【図3】本発明に係る時間分解フーリエ変換分光測定法
の動作を説明するための波形図である。
FIG. 3 is a waveform chart for explaining the operation of the time-resolved Fourier transform spectrometry according to the present invention.

【図4】励起状態、通常状態におけるデジタルインタフ
ェログラムのスペクトル及びゲート回路出力に含まれる
スペクトルを説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a spectrum of a digital interferogram in an excited state and a normal state and a spectrum included in an output of a gate circuit.

【図5】図1の装置に用いるローパスフィルタの周波数
応答特性とその出力スペクトルを説明するための図であ
る。
5 is a diagram for explaining a frequency response characteristic of a low-pass filter used in the device of FIG. 1 and an output spectrum thereof.

【図6】本発明の第1の時間分解フーリエ変換分光測定
法をラマン分光法に適用した実施例の構成の要部を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a main part of a configuration of an embodiment in which the first time-resolved Fourier transform spectrometry of the present invention is applied to Raman spectroscopy.

【図7】本発明の第1の時間分解フーリエ変換分光測定
法を蛍光分光法に適用した実施例の構成の要部を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a main part of a configuration of an embodiment in which the first time-resolved Fourier transform spectrometry of the present invention is applied to fluorescence spectroscopy.

【図8】本発明の第1の時間分解フーリエ変換分光測定
法をマルチチャンネルで実施する場合の1実施例の構成
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an embodiment in a case where the first time-resolved Fourier transform spectrometry of the present invention is performed in multiple channels.

【図9】本発明に係る第2の時間分解フーリエ変換分光
測定法を実施するための時間分解フーリエ変換分光測定
装置の基本構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a basic configuration of a time-resolved Fourier transform spectrometer for performing a second time-resolved Fourier transform spectrometer according to the present invention.

【図10】本発明の第2の時間分解フーリエ変換分光測
定法をラマン分光法に適用した実施例の構成の要部を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a main part of the configuration of an embodiment in which the second time-resolved Fourier transform spectrometry of the present invention is applied to Raman spectroscopy.

【図11】本発明の第2の時間分解フーリエ変換分光測
定法をマルチチャンネルで実施する場合の1実施例の構
成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of one embodiment in a case where the second time-resolved Fourier transform spectrometry of the present invention is performed in multiple channels.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源 2…干渉計 3…試料 4…検知器 5…刺激発生器 6…1/2分周器 7…タイマ 8…可変型遅延回路 9…プリアンプ 10…ゲート回路 11…ローパスフィルタ 12…メインアンプ 13…AD変換器 14…CPU 16…パルス光源 17…光源用電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Interferometer 3 ... Sample 4 ... Detector 5 ... Stimulus generator 6 ... 1/2 frequency divider 7 ... Timer 8 ... Variable delay circuit 9 ... Preamplifier 10 ... Gate circuit 11 ... Low-pass filter 12 ... Main Amplifier 13 AD converter 14 CPU 16 Light source 17 Power supply for light source

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測
定対象に刺激を周期的に与え、ラピッドスキャン干渉計
を用いた検知器の出力をサンプリングして刺激よりある
遅延時間に対するインタフェログラムを取得し、フーリ
エ変換してスペクトル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状態を測定する時間分解フー
リエ分光測定法であって、干渉計による変調周波数を
f、刺激の繰り返し周波数を1/τとしたとき、m/2
τ<f<(m+1)/2τ(mは正の整数)にのみに検
知器出力信号が存在する場合に適用する時間分解フーリ
エ分光方法において、測定対象に反応周期の2倍より長
い周期で繰り返し刺激を与えると共に、検知器出力を刺
激繰り返し周期の2分の1の周期で刺激からの遅延時間
を制御してサンプリングし、サンプリングされた信号の
n/2τ<f<(n+1)/2τ(nはn=m+2k又
はn=−(m+1)+2kで表されるゼロ又は正の整
数。kは奇数)の範囲の周波数成分を取り出し、その信
号に位相補正を施すことにより、励起状態の試料から得
られるインタフェログラムと通常状態の試料から得られ
るインタフェログラムの差のインタフェログラムを取り
出し、この差のインタフェログラムをフーリエ変換する
ことにより、前記制御された遅延時間での測定対象のス
ペクトルと通常状態での測定対象のスペクトルの差スペ
クトルを得ることを特徴とする時間分解フーリエ変換分
光測定法。
1. A stimulus is periodically given to a measurement object that repeatedly shows the same response to a stimulus, and an output of a detector using a rapid scan interferometer is sampled to obtain an interferogram for a delay time from the stimulus. Is a time-resolved Fourier spectrometry for measuring the reaction state of a measurement object that exhibits the same response to a stimulus by Fourier transform and a spectrum, wherein the modulation frequency by an interferometer is f and the repetition frequency of the stimulus is 1 / τ M / 2
In a time-resolved Fourier spectroscopy method applied when a detector output signal exists only at τ <f <(m + 1) / 2τ (m is a positive integer), the measurement target is repeated at a period longer than twice the reaction period The stimulus is applied, and the detector output is sampled by controlling the delay time from the stimulus at a half cycle of the stimulus repetition cycle, and n / 2τ <f <(n + 1) / 2τ (n Is a zero or positive integer represented by n = m + 2k or n = − (m + 1) + 2k, where k is an odd number), and the signal is subjected to phase correction to obtain a signal from the excited state sample. The interferogram of the difference between the obtained interferogram and the interferogram obtained from the sample in the normal state is taken out, and the interferogram of the difference is subjected to Fourier transform, whereby the control is performed. Time-resolved Fourier transform spectrometry, characterized in that to obtain a difference spectrum of the spectrum to be measured at the spectrum and the normal state of the measurement object in a delay time.
【請求項2】 刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測
定対象に刺激を周期的に与え、ラピッドスキャン干渉計
を用いた検知器の出力をサンプリングして刺激よりある
遅延時間に対するインタフェログラムを取得し、フーリ
エ変換してスペクトル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状態を測定する時間分解フー
リエ分光測定法であって、干渉計による変調周波数を
f、刺激の繰り返し周波数を1/τとしたとき、m/2
τ<f<(m+1)/2τ(mは正の整数)にのみに検
知器出力信号が存在する場合に適用する時間分解フーリ
エ分光方法において、パルス光源により刺激繰り返し周
期の2分の1の周期で刺激からの遅延時間を制御して光
を放射し、得られた検知器出力信号のn/2τ<f<
(n+1)/2τ(nはn=m+2k又はn=−(m+
1)+2kで表されるゼロ又は正の整数。kは奇数)の
範囲の周波数成分を取り出し、その信号に位相補正を施
すことにより、励起状態の試料から得られるインタフェ
ログラムと通常状態の試料から得られるインタフェログ
ラムの差のインタフェログラムを取り出し、この差のイ
ンタフェログラムをフーリエ変換することにより、前記
制御された遅延時間での測定対象のスペクトルと通常状
態での測定対象のスペクトルの差スペクトルを得ること
を特徴とする時間分解フーリエ変換分光測定法。
2. A method in which a stimulus is periodically given to a measurement object which repeatedly shows the same response to the stimulus, an output of a detector using a rapid scan interferometer is sampled, and an interferogram for a certain delay time from the stimulus is obtained. Is a time-resolved Fourier spectrometry for measuring the reaction state of a measurement object that exhibits the same response to a stimulus by Fourier transform and a spectrum, wherein the modulation frequency by an interferometer is f and the repetition frequency of the stimulus is 1 / τ M / 2
In a time-resolved Fourier spectroscopy method applied when a detector output signal exists only at τ <f <(m + 1) / 2τ (m is a positive integer), a half of the stimulus repetition period is determined by a pulse light source. And emits light by controlling the delay time from the stimulus, and n / 2τ <f <of the obtained detector output signal.
(N + 1) / 2τ (n is n = m + 2k or n = − (m +
1) Zero or a positive integer represented by + 2k. k is an odd number) by taking out frequency components and subjecting the signal to phase correction to take out an interferogram of a difference between an interferogram obtained from a sample in an excited state and an interferogram obtained from a sample in a normal state. A time-resolved Fourier transform spectrometry method, wherein a difference spectrum between a spectrum of a measurement target at the controlled delay time and a spectrum of a measurement target in a normal state is obtained by Fourier-transforming the difference interferogram.
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