JP3214886B2 - 時間分解フーリエ変換分光測定装置 - Google Patents

時間分解フーリエ変換分光測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は時間分解フ−リエ変換分
光測定装置、特に差分出力機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶や生体試料等の被測定試料に紫外
線、レ−ザ等の照射、或いは電圧印加等の刺激を与え、
その刺激から復帰する課程における該試料の物性変化を
測定するため、時間分解分光測定装置が周知であり、特
に現象が繰り返し可能なときには、サンプリング法が適
用される。ところで、これらのサンプリング型時間分解
分光測定装置の中で、特に良好なS/N比で広い波長域
のスペクトルデータを一度に得ることのできる装置とし
て時間分解フーリエ変換分光測定装置がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、時間分
解フーリエ変換分光測定装置にも、さらに各種のデータ
処理機能が要求されており、特に被測定試料の刺激から
復帰する過程における物性変化速度の測定なども注目さ
れている。ところが、従来の時間分解フーリエ変換分光
測定装置では、一回のスペクトル測定だけでは特性変化
速度を把握することが出来ず、刺激に対して順次時間差
を与えた複数個のインターフェログラムを採取し、その
比較を行なっていた。従って、測定には長時間要し、外
乱などの影響も大きくなる。さらに、スペクトル測定で
はリファレンス測定が必要であり、通常は試料スペクト
ルの測定に先立って測定しておくのであるが、時間的な
面で極めて効率が悪いと共に正確な差分スペクトルを得
ることは極めて困難であった。
【0004】本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は一の刺激に対して一定時間差
を有した2つのサンプリングパルスによりサンプリング
を行ない差分時間分解スペクトルを得、同時にリファレ
ンス測定が不要な時間分解フーリエ変換分光測定装置を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明にかかる時間分解フーリエ変換分光測定装置
、連続光源、固定鏡及び可動鏡を有し、可動鏡の走査
に伴いインターフェログラムを発生させるインターフェ
ログラム発生手段と、前記可動鏡の走査に対応して、被
測定試料に刺激を印加する刺激印加手段と、刺激印加よ
り一定時間遅延時の被測定試料の刺激から復帰する過程
の状態におけるインタ−フェログラムを検出する検出手
段と、前記検出手段により一定時間差を有して検出され
た、被測定試料の刺激から復帰する過程の状態における
つのインターフェログラムを保持し、その差分を得る
差分手段と、前記差分手段より出力される差分アナログ
データをデジタルデータとするA/D変換手段と、A/
D変換された差分デジタルデータよりフーリエ変換スペ
クトルを算出するデータ処理手段と、前記インタ−フェ
ログラム発生手段の操作に対応して、刺激印加、インタ
ーフェログラム検出を指示する同期手段と、前記インタ
ーフェログラム採取の一定時間差を設定するサンプルホ
ールドタイミング設定手段と、を備えたことを特徴とす
る。
【0006】
【作用】本発明にかかる時間分解フーリエ変換分光測定
装置は、刺激の印加より一定時間遅延して、一定時間差
を有した二つのインターフェログラムを得、その差分の
フーリエ変換スペクトルを出力している。このため、一
の刺激印加に対する物性変化状態を適確に検出すること
が可能となる。また、同時にリファレンス測定も不要と
なる。
【0007】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。図1には本発明の一実施例にかかる時間分解
フーリエ変換分光測定装置が示されている。同図に示す
時間分解フーリエ変換分光測定装置10は、インターフ
ェログラム発生手段12と、刺激印加手段14と、検出
手段16と、2つのサンプルホールド手段54,55を
含む差分手段18と、A/D変換手段22と、データ処
理手段としてのコンピューター24と、同期手段26
と、設定手段28とを含む。
【0008】前記インターフェログラム発生手段12
は、光源30、ビームスプリッタ32、固定鏡34、可
動鏡36及び駆動器38を有する。そして、前記光源3
0より出射した光は、凹面鏡40により反射され、さら
にビームスプリッタ32を透過し固定鏡34にいたる光
と、ビームスプリッタ32により反射されて可動鏡36
にいたる光とに分離され、それぞれ固定鏡34及び可動
鏡36により反射された光がビームスプリッタ32によ
り合成されて被測定試料42に照射される。
【0009】前記駆動器38は可動鏡36を光軸方向
(図中矢印I)に走査可能に形成されている。従って、
可動鏡36を駆動器38により走査させると、それに伴
い被測定試料42に照射される光は変調される。なお、
前記光源30よりの出射光と平行して、He/Neレー
ザー44より出射したレーザー光が反射鏡46を介して
同様に干渉し、レーザー光検出器48により検出され
る。このレーザー光検出器48の出力は、同期手段26
に入力され、同期用データとして用いられる。また、差
分手段18は、同様の構成を有するサンプルホールド回
路48,50を有し、サンプルホールド回路48はボル
テージフォロア52、サンプルホールド手段54の直列
回路よりなり、該サンプルホールド手段54の他端はオ
ペレーショナルアンプ62の非反転端子に接続されてい
る。
【0010】一方、差分回路50は、同じくボルタージ
フォロアー56、サンプルホールド手段58、及びサン
プルホールドタイミング設定回路63よりなり、サンプ
ルホールド手段58の一端は前記オペレーショナルアン
プ62の反転端子に接続されている。そして、前記検出
手段16からの出力はアンプ64を介して差分手段18
のオペレーショナルアンプ52,56の非反転端子に入
力されている。従って、サンプルホールド手段54のス
イッチがON状態となれば、オペレーショナルアンプ5
2の出力はサンプルされオペレーショナルアンプ62の
非反転端子に入力され、一方サンプルホールド手段58
がON状態になれば、オペレーショナルアンプ56の出
力はオペレーショナルアンプ62の反転端子に入力さ
れ、オペレーショナルアンプ62により両者の差分を得
ることが可能となる。
【0011】そして、サンプルホールドタイミング設定
回路63で、サンプルホールド手段54,58のサンプ
ルタイミングを調整することにより、所望の一定時間差
を有する差分スペクトルを得ることができる。一方、同
期コントロール手段20は、単安定回路68,70、遅
延回路72及び遅延時間設定器74よりなり、前記同期
手段26の出力は単安定回路68を介して刺激印加手段
14に刺激印加信号を、又さらに遅延回路72、単安定
回路70を介してサンプルホールドタイミング設定回路
63に信号を供給する。
【0012】なお、遅延時間設定器74は、遅延回路7
2に遅延時間を指示する。また、単安定回路70の出力
パルス幅が時間分解能を決定し、時間分解能設定器28
によって指示される。そして、検出手段16のアナログ
信号はアンプ64により増幅され、前記差分手段18を
介してA/D変換手段22によりデジタル信号に変換さ
れ、さらにインターフェイス76を介してコンピュータ
ー24に入力される。そして、コンピューター24では
周知のフーリエ変換が行われ、所望の差分スペクトルを
得ることが出来る。
【0013】本実施例にかかる時間分解フーリエ変換分
光測定装置10は概略以上のように構成され、次にその
作用について説明する。まず、被測定試料42を光路上
にセットしたのち、コンピューター24を介して走査時
間、走査距離、サンプルホールド回路の積分時間、刺激
印加タイミング、インターフェログラム採取の刺激印加
よりの遅延時間、差分を得る時の微少時間差などの指示
を行う。そして、コンピューター24からの指示に基づ
き、駆動器38は可動鏡36の走査を行い、干渉された
所定の光を順次出射する。
【0014】同時に、この光の照射状態は、レーザー光
受光器48によって監視され、同期手段26は単安定回
路68を介して刺激印加手段14に所定タイミングでの
刺激印加を指示する。この結果、可動鏡36の走査が開
始されてから所定時間ごとに電圧印加等の各種刺激が被
測定試料42に印加される。そして、各状態でのインタ
ーフェログラムが検出手段16により採取され、アンプ
64により増幅されたのち、差分手段18に入力され
る。差分手段18では、サンプルホールドタイミング設
定手段63が、前記単安定回路68からの指示に基づき
サンプルホールド手段54、58のサンプルタイミング
を指令する。
【0015】そして、サンプルホールド手段54をON
作動させてから一定時間遅延してサンプルホールド手段
58をON作動することにより、オペーレションアンプ
62には一定時間差を有したインターフェログラムデー
ターが入力され、その差分が出力される。
【0016】図2に示されるようにレーザー光検出器4
8により光電変換された信号は、レーザー光が一定波長
であるところから、前記可動鏡36の走査に応じて所定
の周期を正弦波状信号を出力する。そして、該正弦波状
信号は同期手段26により波形成形されて、図2(A)
に示されるように矩形波状に変換される。そして、前記
同期手段26より出力される矩形波信号(A)を単安定
回路68により処理することで、図2(C)に示すよう
なパルス状信号となる。このパルス状信号に同期して刺
激手段14による刺激印加を行う。この結果、検出手段
16により出力される信号は、概念的には同図(B)に
示すような励起−減衰形状となる。ただし、実際の波形
はインターフェログラムが時間的にも変調されたものと
なり複雑である。
【0017】一方、図2(C)のパルス状信号に同期に
パルス状信号(D)が作成され遅延時間t1のパルス状信
号(E)が作成される。このパルス状信号(E)がサン
プルホールドタイミング設定手段63に入力され、該サ
ンプルホールドタイミング設定手段63はサンプルホー
ルド回路54を時間TのみON作動し、さらにその後遅
延時間t2遅延した時点でサンプルホールド回路58を
時間TのみON作動する。この結果、オペレーショナル
アンプ62からは刺激印加後t1からt2への変化度合が
出力されることとなる。そして、差分手段18により出
力される差分インターフェログラムデーターは、A/D
変換手段22によりデジタル化されることとなる。
【0018】なお、デジタル化された差分信号は、イン
ターフェイス76を介してコンピューター24に送ら
れ、フーリエ変換により所望の差分スペクトルを得るこ
とが出来る。以上のように本実施例にかかる時間分解フ
ーリエ変換分光測定装置によれば、差分手段18を用い
ることにより、一の刺激に対して一定時間差を有したイ
ンターフェログラムを得て、その差分を出力することが
可能となる。また、この差分を得る一定時間差t2を0と
することにより、実質的に微分出力となり、被測定試料
の物性変化速度等を把握することが可能となる。
【0019】また、本実施例にかかる装置によれば、時
刻t1とt2時のスペクトル差が得られるので、リファレン
ス測定も不要となる。サンプルホールド手段20を備え
ることで、誤差が減少し、A/D変換のスピードや干渉
系の操作速度に影響されることが少なくなる。さらに、
既存のフーリエ分光器に対してA/D変換の時間的タイ
ミングやインターフェログラムの総データー点数等など
を変更することなく実行出来るので、ソフトウェアーは
従来のものがそのまま適用出来る。ハードウェアーの変
更は、サンプルホールド回路と適当なタイミング回路の
みの追加で容易に変更できる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる時間
分解フーリエ変換分光測定装置によれば、一の刺激に対
して所定遅延時間経過後に微少時間差を有する二つのイ
ンターフェログラムデーターを得て、その差分を出力す
ることとしたので、リファレンス測定なしに被測定試料
の物性変化速度の測定などが極めて容易に把握される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる時間分解フーリエ変
換分光測定装置の概略構成の説明図である。
【図2】前記図1に示した装置の各部における信号波形
図である。
【符号の説明】
10 時間分解フーリエ変換分光測定装置 12 インターフェログラム発生手段 14 刺激印加手段 16 検出手段 18 差分手段 26 同期手段 28 設定手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続光源、固定鏡及び可動鏡を有し、可
    動鏡の走査に伴いインターフェログラムを発生させるイ
    ンターフェログラム発生手段と、 前記可動鏡の走査に対応して、被測定試料に刺激を印加
    する刺激印加手段と、 前記刺激印加より一定時間遅延時の被測定試料の刺激か
    ら復帰する過程の状態におけるインタ−フェログラムを
    検出する検出手段と、 一定時間差を有して前記検出手段により検出された、被
    測定試料の刺激から復帰する過程の状態における二つの
    インターフェログラムを保持し、その差分を得る差分手
    段と、 前記差分手段より出力される差分アナログデータをデジ
    タルデータとするA/D変換手段と、 A/D変換された差分デジタルデータよりフーリエ変換
    スペクトルを算出するデータ処理手段と、 前記インタ−フェログラム発生手段の操作に対応して、
    刺激印加、インターフェログラム検出を指示する同期手
    段と、 前記インターフェログラム採取の時間差を設定するサン
    プルホールドタイミング設定手段と を備 えたことを特徴とする時間分解フ−リエ変換分光測
    定装置。
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