JP2818043B2 - パルス光源を用いたフーリエ変換分光法 - Google Patents
パルス光源を用いたフーリエ変換分光法Info
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- JP2818043B2 JP2818043B2 JP6670591A JP6670591A JP2818043B2 JP 2818043 B2 JP2818043 B2 JP 2818043B2 JP 6670591 A JP6670591 A JP 6670591A JP 6670591 A JP6670591 A JP 6670591A JP 2818043 B2 JP2818043 B2 JP 2818043B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、干渉計を用いてインタ
フェログラムを取り出しフーリエ変換して試料の分析ス
ペクトルを得るフーリエ変換分光法に関し、特に、光源
としてパルス光源を用いたフーリエ変換分光法に関す
る。
フェログラムを取り出しフーリエ変換して試料の分析ス
ペクトルを得るフーリエ変換分光法に関し、特に、光源
としてパルス光源を用いたフーリエ変換分光法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図６はフーリエ変換光分光法の従来例を
説明するための図、図７は図６に示す回路の信号波形を
示す図である。
説明するための図、図７は図６に示す回路の信号波形を
示す図である。
【０００３】マイケルソン干渉計で代表されるラピッド
スキャン方式のフーリエ変換光分光法では、図６に示す
ように半透鏡１２、固定鏡１３、移動鏡１４からなる二
光束干渉計、光源１１、及び検知器１５が用いられる。
そして、二光束干渉計の半透鏡１２で光源１１からの光
を２光束に分け、一方を固定鏡１３側に、他方を定速移
動する移動鏡１４側に導き、検知器１５でそれらの光路
差によるインタフェログラム（図７（ｂ））を検出して
いる。このインタフェログラムは、ＡＤ変換器１８で図
７（ｃ）に示すような干渉計により作られる周期τ0 の
トリガ信号を用いて同図（ｄ）に示すようにサンプリン
グされ、それがＣＰＵ１９でフーリエ変換され分析スペ
クトルが得られる。なお、ここで試料は直接関係しない
ので省略する。
スキャン方式のフーリエ変換光分光法では、図６に示す
ように半透鏡１２、固定鏡１３、移動鏡１４からなる二
光束干渉計、光源１１、及び検知器１５が用いられる。
そして、二光束干渉計の半透鏡１２で光源１１からの光
を２光束に分け、一方を固定鏡１３側に、他方を定速移
動する移動鏡１４側に導き、検知器１５でそれらの光路
差によるインタフェログラム（図７（ｂ））を検出して
いる。このインタフェログラムは、ＡＤ変換器１８で図
７（ｃ）に示すような干渉計により作られる周期τ0 の
トリガ信号を用いて同図（ｄ）に示すようにサンプリン
グされ、それがＣＰＵ１９でフーリエ変換され分析スペ
クトルが得られる。なお、ここで試料は直接関係しない
ので省略する。
【０００４】上記ラピッドスキャン方式のフーリエ変換
光分光法では、光源の強度が一定で時間的に連続な光を
条件としてきた。すなわち、光源１１は、図７（ａ）に
示すように強度が一定の時間的に連続な光を放出するも
のであり、干渉計に入射した光は、移動鏡１４が一定速
度で移動することで光の波数に比例した周波数に変調さ
れ、検知器に受光されるようになっている。
光分光法では、光源の強度が一定で時間的に連続な光を
条件としてきた。すなわち、光源１１は、図７（ａ）に
示すように強度が一定の時間的に連続な光を放出するも
のであり、干渉計に入射した光は、移動鏡１４が一定速
度で移動することで光の波数に比例した周波数に変調さ
れ、検知器に受光されるようになっている。
【０００５】そのため、使用する光源が制約され、ま
た、光が連続照射されることから、試料としても対象が
連続照射に影響されないものに限られてしまうという問
題がある。
た、光が連続照射されることから、試料としても対象が
連続照射に影響されないものに限られてしまうという問
題がある。
【０００６】このような状況の下に、本出願人はすで
に、干渉計を用いてインタフェログラムを取り出しフー
リエ変換して試料の分析スペクトルを得るフーリエ変換
分光法において、光源としてパルス光源を用い、サンプ
リング周期より短い周期のパルス光を放射して検知器出
力から低周波成分のインタフェログラムを取り出しサン
プリングしてフーリエ変換することにより、試料の分析
スペクトルを得ることを特徴とするパルス光源を用いた
フーリエ変換分光法を提案した（特願平２−８２１２６
号）。この方法は、光源にパルス光源を利用するので、
ＳＯＲ光源やパルスレーザ励起ラマン試料等を光源とし
て利用することができ、しかも、測定対象に光を照射す
る時間を短くし照射する光量を少なくすることができる
ので、光照射により影響を受ける測定対象や連続照射等
が好ましくない測定対象に対してもフーリエ変換分光法
を適用することができ、応用対象が広がるものである。
に、干渉計を用いてインタフェログラムを取り出しフー
リエ変換して試料の分析スペクトルを得るフーリエ変換
分光法において、光源としてパルス光源を用い、サンプ
リング周期より短い周期のパルス光を放射して検知器出
力から低周波成分のインタフェログラムを取り出しサン
プリングしてフーリエ変換することにより、試料の分析
スペクトルを得ることを特徴とするパルス光源を用いた
フーリエ変換分光法を提案した（特願平２−８２１２６
号）。この方法は、光源にパルス光源を利用するので、
ＳＯＲ光源やパルスレーザ励起ラマン試料等を光源とし
て利用することができ、しかも、測定対象に光を照射す
る時間を短くし照射する光量を少なくすることができる
ので、光照射により影響を受ける測定対象や連続照射等
が好ましくない測定対象に対してもフーリエ変換分光法
を適用することができ、応用対象が広がるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
本出願人による提案は、パルス光源の発光周期がインタ
フェログラムのサンプリング周期より短いこと、すなわ
ち、サンプリング定理により、パルス光源の発光周期が
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（これは、インタフェログラムのサンプリ
ング周期に等しいかそれ以上である。）より短いものを
前提としていた。パルス光源の発光周期をτとすると、
上記はτ＜１／２ｆmax 、又は、ｆmax ＜１／２τを前
提としていたことを意味している。
本出願人による提案は、パルス光源の発光周期がインタ
フェログラムのサンプリング周期より短いこと、すなわ
ち、サンプリング定理により、パルス光源の発光周期が
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（これは、インタフェログラムのサンプリ
ング周期に等しいかそれ以上である。）より短いものを
前提としていた。パルス光源の発光周期をτとすると、
上記はτ＜１／２ｆmax 、又は、ｆmax ＜１／２τを前
提としていたことを意味している。
【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
るパルス光源を用いたフーリエ変換分光法を、パルス光
源の発光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倍の逆数より長い場合、すなわち、
パルス光源の発光周期がより長くても、適用できるよう
にすることである。
ものであり、その目的は、上記した本出願人の提案に係
るパルス光源を用いたフーリエ変換分光法を、パルス光
源の発光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倍の逆数より長い場合、すなわち、
パルス光源の発光周期がより長くても、適用できるよう
にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明のパ
ルス光源を用いたフーリエ変換分光法は、ラピッドスキ
ャン干渉計を用いた検出器出力からインタフェログラム
を取得し、フーリエ変換して測定光のスペクトルを得る
フーリエ変換分光法であって、光源としてパルス光源を
用い、干渉計による変調周波数をｆ、パルス光源の周波
数を１／τとしたとき、ｍ／２τ＜ｆ＜（ｍ＋１）／２
τ（ｍは正の整数）にのみに検出器出力信号が存在する
場合に適用するフーリエ変換分光法において、検出器出
力信号のｆ＜１／２τの範囲の周波数成分を取り出して
サンプリングした後、各データ毎に位相補正を施し、フ
ーリエ変換することにより、測定光のスペクトルを得る
ことを特徴とする方法である。
ルス光源を用いたフーリエ変換分光法は、ラピッドスキ
ャン干渉計を用いた検出器出力からインタフェログラム
を取得し、フーリエ変換して測定光のスペクトルを得る
フーリエ変換分光法であって、光源としてパルス光源を
用い、干渉計による変調周波数をｆ、パルス光源の周波
数を１／τとしたとき、ｍ／２τ＜ｆ＜（ｍ＋１）／２
τ（ｍは正の整数）にのみに検出器出力信号が存在する
場合に適用するフーリエ変換分光法において、検出器出
力信号のｆ＜１／２τの範囲の周波数成分を取り出して
サンプリングした後、各データ毎に位相補正を施し、フ
ーリエ変換することにより、測定光のスペクトルを得る
ことを特徴とする方法である。
【００１０】
【作用】本発明のパルス光源を用いたフーリエ変換分光
法では、光源としてパルス光源を用い、干渉計による変
調周波数をｆ、パルス光源の周波数を１／τとしたと
き、ｍ／２τ＜ｆ＜（ｍ＋１）／２τ（ｍは正の整数）
にのみに検出器出力信号が存在する場合に適用できるの
で、発光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倍の逆数より長い周期パルス光源、
すなわち、発光周期がより長いパルス光源を用いて、ス
ペクトル分光測定ができるようになる。したがって、パ
ルス光源として利用できるものがより多くなる。
法では、光源としてパルス光源を用い、干渉計による変
調周波数をｆ、パルス光源の周波数を１／τとしたと
き、ｍ／２τ＜ｆ＜（ｍ＋１）／２τ（ｍは正の整数）
にのみに検出器出力信号が存在する場合に適用できるの
で、発光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倍の逆数より長い周期パルス光源、
すなわち、発光周期がより長いパルス光源を用いて、ス
ペクトル分光測定ができるようになる。したがって、パ
ルス光源として利用できるものがより多くなる。
【００１１】また、本発明の前提の方法と同様、光源に
パルス光源を利用するので、ＳＯＲ光源やパルスレーザ
励起ラマン試料等を光源として利用することができ、し
かも、測定対象に光を照射する時間を短くし照射する光
量を少なくすることができるので、光照射により影響を
受ける測定対象や連続照射等が好ましくない測定対象に
対してもフーリエ変換分光法を適用することができ、応
用対象が広がるものである。
パルス光源を利用するので、ＳＯＲ光源やパルスレーザ
励起ラマン試料等を光源として利用することができ、し
かも、測定対象に光を照射する時間を短くし照射する光
量を少なくすることができるので、光照射により影響を
受ける測定対象や連続照射等が好ましくない測定対象に
対してもフーリエ変換分光法を適用することができ、応
用対象が広がるものである。
【００１２】しかも、本発明の前提の方法に比べて、測
定装置の構成を変更することなく、単にインタフェログ
ラムの位相補正、フーリエ変換の結果得られたスペクト
ルの波数変換を行うのみで、本発明の方法を簡単に実施
することができる。
定装置の構成を変更することなく、単にインタフェログ
ラムの位相補正、フーリエ変換の結果得られたスペクト
ルの波数変換を行うのみで、本発明の方法を簡単に実施
することができる。
【００１３】
【実施例】上記したように、本出願人が先に提案したパ
ルス光源を用いたフーリエ変換分光法においては、スペ
クトロメータの変調周波数ｆが、パルス光源の発光周波
数１／τ（τ：パルス発光周期）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）／２τ（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。
ルス光源を用いたフーリエ変換分光法においては、スペ
クトロメータの変調周波数ｆが、パルス光源の発光周波
数１／τ（τ：パルス発光周期）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）／２τ（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。
【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。図１に本発明に係るパルス光源を用い
たフーリエ変換分光法の１実施例を実施するためのフー
リエ変換分光装置の基本構成を示す。図１において、１
は周期パルス光源、２は干渉計、３は試料（この場合の
試料３は透過試料であるが、反射試料、散乱試料等であ
ってもよい。）、４は検知器、５はプリアンプ、６はロ
ーパスフィルタ、７はメインアンプ、８はＡＤ変換器、
９はコンピュータを示す。周期パルス光源１は、ＡＤ変
換器８のトリガー信号（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）と非同期で一定周期τで強度の等
しいパルス光を放射するパルスレーザ等であるが、ＳＯ
Ｒ（Ｓynchrotron Ｏrbital Ｒadiation) 光源やパル
スレーザ励起ラマン試料等を用いてもよい。また、光源
の強度が変動する場合には、その強度をモニタして検知
器出力を規格化すればよい。ローパスフィルタ６は、プ
リアンプ５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）を取り出して、アナルグ
信号（アナログインタフェログラム）に変換するもので
ある。ＡＤ変換器８は、周期τ0 のトリガー信号によっ
てローパスフィルタ６を通して得られたアナログインタ
フェログラムをサンプリングするためのものである。
ついて説明する。図１に本発明に係るパルス光源を用い
たフーリエ変換分光法の１実施例を実施するためのフー
リエ変換分光装置の基本構成を示す。図１において、１
は周期パルス光源、２は干渉計、３は試料（この場合の
試料３は透過試料であるが、反射試料、散乱試料等であ
ってもよい。）、４は検知器、５はプリアンプ、６はロ
ーパスフィルタ、７はメインアンプ、８はＡＤ変換器、
９はコンピュータを示す。周期パルス光源１は、ＡＤ変
換器８のトリガー信号（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）と非同期で一定周期τで強度の等
しいパルス光を放射するパルスレーザ等であるが、ＳＯ
Ｒ（Ｓynchrotron Ｏrbital Ｒadiation) 光源やパル
スレーザ励起ラマン試料等を用いてもよい。また、光源
の強度が変動する場合には、その強度をモニタして検知
器出力を規格化すればよい。ローパスフィルタ６は、プ
リアンプ５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）を取り出して、アナルグ
信号（アナログインタフェログラム）に変換するもので
ある。ＡＤ変換器８は、周期τ0 のトリガー信号によっ
てローパスフィルタ６を通して得られたアナログインタ
フェログラムをサンプリングするためのものである。
【００１５】したがって、周期パルス光源１、干渉計
２、試料３、検知器４、プリアンプ５からなるＦＴ−Ｉ
Ｒ／スペクトロメータ部の検知器４からの出力は、ロー
パスフィルタ６を経て、ＦＴ−ＩＲ／信号処理部のメイ
ンアンプ７に入力され、ＡＤ変換器８でフーリエ変換の
ためにサンプリングされる。ところで、測定光のスペク
トルが干渉計２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でパルス光源１の発光が繰り返
される。ここで、ｍは正の整数である。すなわち、測定
光のスペクトルがｍ／２τ＜ｆ＜（ｍ＋１）／２τの範
囲にのみ存在する場合である。図２（Ａ）にｍ＝１の場
合の様子を示す。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、光源
１の繰り返し周波数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。
２、試料３、検知器４、プリアンプ５からなるＦＴ−Ｉ
Ｒ／スペクトロメータ部の検知器４からの出力は、ロー
パスフィルタ６を経て、ＦＴ−ＩＲ／信号処理部のメイ
ンアンプ７に入力され、ＡＤ変換器８でフーリエ変換の
ためにサンプリングされる。ところで、測定光のスペク
トルが干渉計２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でパルス光源１の発光が繰り返
される。ここで、ｍは正の整数である。すなわち、測定
光のスペクトルがｍ／２τ＜ｆ＜（ｍ＋１）／２τの範
囲にのみ存在する場合である。図２（Ａ）にｍ＝１の場
合の様子を示す。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、光源
１の繰り返し周波数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。
【００１６】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。図３（Ａ）に示すよ
うな光源１から周期的に発光される光をデラック関数δ
（ｔ）が等間隔な時間τで並んだ繰り返し操作を示すコ
ム関数Шτ(t) で表し、試料３の透過スペクトルをT
(σ) とすると、検知器４からの出力信号F(x,t)は
（１）式のようになる。
する場合の原理を以下に説明する。図３（Ａ）に示すよ
うな光源１から周期的に発光される光をデラック関数δ
（ｔ）が等間隔な時間τで並んだ繰り返し操作を示すコ
ム関数Шτ(t) で表し、試料３の透過スペクトルをT
(σ) とすると、検知器４からの出力信号F(x,t)は
（１）式のようになる。
【００１７】 F(x,t)＝Шτ(t) ∫T(σ) B(σ) cos2πx σ dσ ・・・（１） ここで、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。図３（Ｂ）に実線で干渉計出力信号
のおよその様子を示す。なお、ｘは時間変数t'とはｘ＝
２ｖt'の関係にあるが、光源１の発光が干渉計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、（１）式はインター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。
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。図３（Ｂ）に実線で干渉計出力信号
のおよその様子を示す。なお、ｘは時間変数t'とはｘ＝
２ｖt'の関係にあるが、光源１の発光が干渉計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、（１）式はインター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。
【００１８】さて、（１）式の積分部分は測定対象スペ
クトルT(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、（１）式全体は、このア
ナログ信号がШτ(t) 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。
そして、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。
クトルT(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、（１）式全体は、このア
ナログ信号がШτ(t) 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。
そして、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。
【００１９】この検出器４からの出力を詳しく知るため
に、（１）式のШτ(t) 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
ることにする。
に、（１）式のШτ(t) 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
ることにする。
【００２０】 ∫Шτ(t)exp(-i2πft')dt'= (1/τ)exp(-i2πΔtf) ×Ш1/τ(f) ・（２） =(1/τ )｛δ(f)+ exp(-i2πΔt/τ) δ(f- 1/τ) +・・・・ + exp(i2πΔt/τ) δ(f+ 1/τ)+・・・｝ ・・・（2'） （２）式は位相項を持ったコム関数である。（１）式の
積分部分を時間でフーリエ変換するとき得られるスペク
トルは、係数を除いて、変調周波数ｆを変数とした T
(f) B(f)である。したがって、検出器４からの出力信号
である（１）式全体は、（2'）式のゼロ次項であるδ
(f) から得られる測定対象スペクトル T(f) B(f)以外
に、（2'）式の＋１次項である exp(-i2πΔt/τ) δ(f
- 1/τ) 等から得られるスペクトルが、搬送周波数ｎ／
τ（ｎは次数を示す整数）のサイドバンドのアナログ信
号として現れることを示す。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。このことを図２（Ｂ）に示す。
こ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。
積分部分を時間でフーリエ変換するとき得られるスペク
トルは、係数を除いて、変調周波数ｆを変数とした T
(f) B(f)である。したがって、検出器４からの出力信号
である（１）式全体は、（2'）式のゼロ次項であるδ
(f) から得られる測定対象スペクトル T(f) B(f)以外
に、（2'）式の＋１次項である exp(-i2πΔt/τ) δ(f
- 1/τ) 等から得られるスペクトルが、搬送周波数ｎ／
τ（ｎは次数を示す整数）のサイドバンドのアナログ信
号として現れることを示す。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。このことを図２（Ｂ）に示す。
こ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。
【００２１】検出器４からの出力は、本発明の場合に
は、図４（Ａ）に示す特性を持ったローパスフィルタ６
を通して、ｍ＝１の場合には番号１のスペクトルだけを
取り出すようにする。このとき、ローパスフィルタ６か
らは（2'）式の第２項（＋１次項）が寄与するスペクト
ル成分を有するアナログ信号（アナログインタフェログ
ラム）が出力される。この第２項が寄与するスペクトル
は、次の（３）式のようになる。
は、図４（Ａ）に示す特性を持ったローパスフィルタ６
を通して、ｍ＝１の場合には番号１のスペクトルだけを
取り出すようにする。このとき、ローパスフィルタ６か
らは（2'）式の第２項（＋１次項）が寄与するスペクト
ル成分を有するアナログ信号（アナログインタフェログ
ラム）が出力される。この第２項が寄与するスペクトル
は、次の（３）式のようになる。
【００２２】 F(x)=(1/τ)exp(-i2πΔt / τ) ×∫ T｛ 1/(2vτ)-σ｝ B｛ 1/(2vτ)-σ｝cos2πx σ dσ・（３） （３）式の積分項は、試料３を透過した測定光のスペク
トルを折り返したスペクトルのインタフェログラムを表
している。すなわち、光源１によりサンプリングされた
図３（Ｂ）のようなデジタル信号がローパスフィルタ６
により、図３（Ｃ）に示したようなアナログ信号に復元
される。ところで、（３）式は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６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Ｆ
Ｔ−ＩＲの測定と同様に、ＡＤ変換器８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
（Ｄ））でサンプリングを行った後、コンピュータ９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６
から出力される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。
トルを折り返したスペクトルのインタフェログラムを表
している。すなわち、光源１によりサンプリングされた
図３（Ｂ）のようなデジタル信号がローパスフィルタ６
により、図３（Ｃ）に示したようなアナログ信号に復元
される。ところで、（３）式は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６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Ｆ
Ｔ−ＩＲの測定と同様に、ＡＤ変換器８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
（Ｄ））でサンプリングを行った後、コンピュータ９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６
から出力される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。
【００２３】以上により、ｍ＝１の場合、スペクトル T
｛ 1/(2vτ)-σ｝ B｛ 1/(2vτ)-σ｝が得られるので、
上記と同様にして求めたバックグランドスペクトル B
｛ 1/(2vτ)-σ｝との比をとり、透過率スペクトル T
｛ 1/(2vτ)-σ｝を得る。なお、この方式においては、
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、コンピュータ９により、波数を復元す
る処理（波数変換）を行う必要がある。
｛ 1/(2vτ)-σ｝ B｛ 1/(2vτ)-σ｝が得られるので、
上記と同様にして求めたバックグランドスペクトル B
｛ 1/(2vτ)-σ｝との比をとり、透過率スペクトル T
｛ 1/(2vτ)-σ｝を得る。なお、この方式においては、
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、コンピュータ９により、波数を復元す
る処理（波数変換）を行う必要がある。
【００２４】以上のようにして、本発明のパルス光源を
用いたフーリエ変換分光法によると、発光周期がインタ
フェログラム信号の持っている最大周波数ｆmax の２倍
の逆数より長い周期パルス光源、すなわち、発光周期が
より長いパルス光源を用いて、スペクトル分光測定がで
きるものである。
用いたフーリエ変換分光法によると、発光周期がインタ
フェログラム信号の持っている最大周波数ｆmax の２倍
の逆数より長い周期パルス光源、すなわち、発光周期が
より長いパルス光源を用いて、スペクトル分光測定がで
きるものである。
【００２５】次に、本発明のフーリエ分光法をラマン分
光に適用する場合は、図５に構成の要部を示すように、
周期τで発光するパルスレーザ１０により試料３を励起
し、試料３からのラマン光を干渉計２を介して検知器４
で検知し、その出力を、図１の場合と同様にして、プリ
アンプ５、ローパスフィルタ６を経て、メインアンプ７
に入力し、ＡＤ変換器８でフーリエ変換のためにサンプ
リングする。この場合も、励起パルスレーザ１０の発光
周期τは、試料３からのラマン光のスペクトルが干渉計
２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） の条件を満足して発光が繰り返される。ここで、ｍは正
の整数でる。すなわち、測定ラマン光のスペクトルがｍ
／２τ＜ｆ＜（ｍ＋１）／２τの範囲にのみ存在する場
合である。
光に適用する場合は、図５に構成の要部を示すように、
周期τで発光するパルスレーザ１０により試料３を励起
し、試料３からのラマン光を干渉計２を介して検知器４
で検知し、その出力を、図１の場合と同様にして、プリ
アンプ５、ローパスフィルタ６を経て、メインアンプ７
に入力し、ＡＤ変換器８でフーリエ変換のためにサンプ
リングする。この場合も、励起パルスレーザ１０の発光
周期τは、試料３からのラマン光のスペクトルが干渉計
２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） の条件を満足して発光が繰り返される。ここで、ｍは正
の整数でる。すなわち、測定ラマン光のスペクトルがｍ
／２τ＜ｆ＜（ｍ＋１）／２τの範囲にのみ存在する場
合である。
【００２６】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。また、本発
明のパルス光源を用いたフーリエ変換分光法を時間分解
分光測定法に適用することもできる。
るものではなく、種々の変形が可能である。また、本発
明のパルス光源を用いたフーリエ変換分光法を時間分解
分光測定法に適用することもできる。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のパルス光源を用いたフーリエ変換分光法によれば、光
源としてパルス光源を用い、干渉計による変調周波数を
ｆ、パルス光源の周波数を１／τとしたとき、ｍ／２τ
＜ｆ＜（ｍ＋１）／２τ（ｍは正の整数）にのみに検出
器出力信号が存在する場合に適用できるので、発光周期
がインタフェログラム信号の持っている最大周波数ｆ
max の２倍の逆数より長い周期パルス光源、すなわち、
発光周期がより長いパルス光源を用いて、スペクトル分
光測定ができるようになる。したがって、パルス光源と
して利用できるものがより多くなる。
のパルス光源を用いたフーリエ変換分光法によれば、光
源としてパルス光源を用い、干渉計による変調周波数を
ｆ、パルス光源の周波数を１／τとしたとき、ｍ／２τ
＜ｆ＜（ｍ＋１）／２τ（ｍは正の整数）にのみに検出
器出力信号が存在する場合に適用できるので、発光周期
がインタフェログラム信号の持っている最大周波数ｆ
max の２倍の逆数より長い周期パルス光源、すなわち、
発光周期がより長いパルス光源を用いて、スペクトル分
光測定ができるようになる。したがって、パルス光源と
して利用できるものがより多くなる。
【００２８】また、本発明の前提の方法と同様、光源に
パルス光源を利用するので、ＳＯＲ光源やパルスレーザ
励起ラマン試料等を光源として利用することができ、し
かも、測定対象に光を照射する時間を短くし照射する光
量を少なくすることができるので、光照射により影響を
受ける測定対象や連続照射等が好ましくない測定対象に
対してもフーリエ変換分光法を適用することができ、応
用対象が広がるものである。
パルス光源を利用するので、ＳＯＲ光源やパルスレーザ
励起ラマン試料等を光源として利用することができ、し
かも、測定対象に光を照射する時間を短くし照射する光
量を少なくすることができるので、光照射により影響を
受ける測定対象や連続照射等が好ましくない測定対象に
対してもフーリエ変換分光法を適用することができ、応
用対象が広がるものである。
【００２９】しかも、本発明の前提の方法に比べて、測
定装置の構成を変更することなく、単にインタフェログ
ラムの位相補正、フーリエ変換の結果得られたスペクト
ルの波数変換を行うのみで、本発明の方法を簡単に実施
することができる。
定装置の構成を変更することなく、単にインタフェログ
ラムの位相補正、フーリエ変換の結果得られたスペクト
ルの波数変換を行うのみで、本発明の方法を簡単に実施
することができる。
【図１】本発明に係るパルス光源を用いたフーリエ変換
分光法を実施するためのフーリエ変換分光装置の基本構
成を示す図である。
分光法を実施するためのフーリエ変換分光装置の基本構
成を示す図である。
【図２】アナログ形態とデジタル形態のインタフェログ
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。
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。
【図３】本発明に係るパルス光源を用いたフーリエ変換
分光法の動作を説明するための波形図である。
分光法の動作を説明するための波形図である。
【図４】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示す図である。
応答特性とその出力スペクトルを示す図である。
【図５】本発明のフーリエ変換分光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。
適用した実施例の構成の要部を示す図である。
【図６】従来のフーリエ変換分光装置の構成を説明する
ための図である。
ための図である。
【図７】図６の装置の動作を説明するための波形図であ
る。
る。
１…周期パルス光源 ２…干渉計 ３…試料 ４…検知器 ５…プリアンプ ６…ローパスフィルタ ７…メインアンプ ８…ＡＤ変換器 ９…コンピュータ １０…ラマン励起用パルスレーザ
Claims (1)
- 【請求項１】 ラピッドスキャン干渉計を用いた検出器
出力からインタフェログラムを取得し、フーリエ変換し
て測定光のスペクトルを得るフーリエ変換分光法であっ
て、光源としてパルス光源を用い、干渉計による変調周
波数をｆ、パルス光源の周波数を１／τとしたとき、ｍ
／２τ＜ｆ＜（ｍ＋１）／２τ（ｍは正の整数）にのみ
に検出器出力信号が存在する場合に適用するフーリエ変
換分光法において、検出器出力信号のｆ＜１／２τの範
囲の周波数成分を取り出してサンプリングした後、各デ
ータ毎に位相補正を施し、フーリエ変換することによ
り、測定光のスペクトルを得ることを特徴とするパルス
光源を用いたフーリエ変換分光法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6670591A JP2818043B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | パルス光源を用いたフーリエ変換分光法 |
| US07/820,285 US5245406A (en) | 1991-01-11 | 1992-01-10 | Fourier transform spectroscopy and spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6670591A JP2818043B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | パルス光源を用いたフーリエ変換分光法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04301529A JPH04301529A (ja) | 1992-10-26 |
| JP2818043B2 true JP2818043B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=13323622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6670591A Expired - Fee Related JP2818043B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-03-29 | パルス光源を用いたフーリエ変換分光法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2818043B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP6670591A patent/JP2818043B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04301529A (ja) | 1992-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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