JP3761992B2

JP3761992B2 - 赤外光源装置

Info

Publication number: JP3761992B2
Application number: JP26131996A
Authority: JP
Inventors: 貴人成田; 利之名越
Original assignee: Jasco Corp
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH1090060A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は赤外光源装置、特にアパーチャ構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば赤外分光光度計光度計もしくはフーリエ変換赤外分光光度計などの光源として赤外光源装置が周知であり、これらの赤外光源装置には一般に加熱により赤外光を発生するセラミックス製発光体が用いられている。
通常、前記セラミックス製発光体は第１図に示すように構成される。同図において、赤外光源１０は通電により発熱する金属製発熱体１２と、該金属製発熱体１２の外周を覆い、加熱により赤外線を発生するセラミックス製発光体１４とより構成される。そして、前記金属製発熱体１２は、セラミックス製発光体１４中をツヅラ折り状に引き回された金属ワイヤよりなり、該金属ワイヤ１２の両端に電圧を与えることにより通電させ、サラミックス製発光体を加熱・発光させるものである。
【０００３】
一方、マイケルソン型フーリエ変換赤外分光光度計においては、スペクトルの分解能を確保するために光源の大きさに制限が設けられる。これは、いわゆるジャキノーリミットと呼ばれるもので、光源の発光部の大きさによって決まる分解能までしか保証されない。
しかしながら、前述したようにセラミックス製発光体は比較的大型のものとなり、それにより保証される分解能は低く、このため赤外光源１０の大きさによって決まる分解能以上の分解能が必要な場合には、光源の像の位置に機械的なアパーチャを入れることにより光源の大きさを所望の分解能に合わせて調節していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したようにアパーチャを用いる場合には、光源から出射した光を集光し、光源の像の結像位置に機械的なアパーチャを入れた後、コリメーター鏡により平行光に戻す必要がある。
ところが、このような構成をとると光路が長くなりスペースをとるとともに、光学系のコストが高くなるなどの課題があった。
さらに、光源の断熱材に当てられた光を放射するための穴は、その光を初めに受ける鏡の見込み角より十分大きくとっていた。
【０００５】
これにより、干渉計内の迷光が増えるあるいは発光体付近の空気がふらつく等課題もあった。
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、その目的は機械的なアパーチャを用いることなく分解能を向上させることのできる赤外光源装置を提供することにある。
【０００６】
【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赤外光源装置は、赤外光を発生する発光体と、該発光体の周囲略全域に配置された断熱材と、を備え、前記断熱材には略円錐状開口が設けられ、細径開口部が前記発光体側に、大径開口部が赤外光出光面に位置しており、該開口が前記発光体からの赤外光出光部位を規定するアパーチャとして機能することを特徴とする。さらに、前記発光体および断熱材が内殻筐体内に収容され、該内殻筐体の前記断熱材の開口対向部には該断熱材開口よりも大径の開口を有することが好適である。また、前記内殻筐体の外周に外殻筐体が設けられ、該外殻筐体と内殻筐体ハウジングの間隙には断熱空気層が形成され、さらに前記外殻筐体は断熱支持材を介して光学定盤上に支持され、該断熱支持材の断熱能は、前記外殻筐体の断熱能よりも高いことが好適である。
また、本発明にかかる装置は、前記円錐状開口から出た光を初めに受ける鏡がコリメータ鏡であって、前記円錐状開口の見込み角は、前記コリメータ鏡の見込み角と略一致していることが好適である。
【０００７】
また、本発明にかかる装置は、断熱材が発光体に密着配置された厚手セラミックスから形成され、前記開口は該厚手セラミックスを貫通する略円錐状に形成され、その細径開口部が発光体密着面に、大径開口部が赤外光出光面に位置していることが好適である。
【０００８】
【発明の実施形態】
本発明に係る赤外光源装置は前述したように、発光体の周囲略全域に断熱材を配置し、且つ該断熱材に開口を設けて赤外光出光部位を規定するアパーチャとしたので、発光体の出光部は、それを覆う断熱材の開口により発光面積を制限される。この結果、該赤外光源装置をマイケルソン型フーリエ分光器あるいはマーチン−パブレット型フーリエ分光器等に用いた場合、光源の発光部の大きさは、所望のスペクトル分解能に対応したジャキノーリミットに対応させることができる。
また、出光部が放射する光が断熱材の開口部形状により適当に蹴られることにより、発光体が出射する赤外光の放射立体角が制限され、発光器内の迷光が減少する。
【０００９】
以下、本発明のより具体的な実施形態について説明する。
図２には本発明に係る赤外光源装置を用いたマイケルソン型フーリエ変換赤外分光光度計の概略構成が示されている。
同図に示す赤外分光光度計５０は、赤外光源手段５２と、該赤外光源手段５２より出射される赤外光より赤外干渉光を生成するマイケルソン干渉計５４と、該干渉計５４より出射される赤外干渉光を試料に照射し、その透過光ないし反射光を採取する試料室５６と、該試料室５６中の試料に反射ないし透過された赤外干渉光を検知する検知器５８と、該検知器５８により検知された赤外干渉光情報より所望のデータ処理を行うデータ処理装置６０とを含む。
【００１０】
そして、赤外光源手段５２は、前記図１と同様、通電により発熱・発光する赤外光源装置６２と、該赤外光源装置６２の金属製発熱体に駆動電流を供給する駆動装置６４と、該駆動装置６４の駆動状態を制御する制御装置６６とを含む。
そして、本実施形態において、制御装置６６には、赤外光源装置６２より発生する赤外光の輝度を測定する輝度測定部６８が接続され、その輝度情報に基づき駆動装置６４に出力電圧制御の指示を与えることにより、赤外光源装置６２の発生する赤外光輝度を一定に保つ。
【００１１】
本発明において、前記赤外光源装置６２は図３に示すように構成される。
すなわち、赤外光源装置６２は、略矩形筐体状に形成され、その前面に赤外光出射孔７２が設けられている。そして、該出射孔７２より出光した赤外光が前記図２に示すマイケルソン干渉計５４に導光されるのである。
図４には前記図３に示した赤外光源手段６２の縦断面図が示されている。
同図より明らかなように、赤外光源手段６２の略中央部には薄板状セラミックス製発光体１４が配置されている。
【００１２】
そして、該セラミックス製発光体１４の前面及び後面は、厚手セラミックスよりなる断熱材７４ａ,７４ｂにより圧着狭時されている。
ここで、厚手セラミックスとしては、例えばセラミックス製ファイバーを成形したもの等を用いることができる。
前記断熱材７４ａはその中央部に前面より発光体１４表面に至るコーン状開口７６を備えている。
さらに、断熱材７４の外周面には前面パネル７８、側面パネル８０，８２、後面パネル８４より構成される内殻筐体８６が配置されている。
【００１３】
該内殻筐体８６は、耐熱性が比較的高くしかも熱伝導性の低いテトラフルオロエチレン重合体より構成され、前記前面パネル７８のコーン状開口７６対向部には該開口７６の径よりもやや大きな開口８８が設けられている。
このため、前面パネル７８が発光体１４よりの赤外光を直接に受けて高温となることを防止することができる。
一方、前記内殻筐体８６のさらに外周には空気層を介してアルミニウム製外殻筐体９０が設置されており、該外殻筐体９０の下面にはベイクライト製断熱支持材９２が設置されている。
【００１４】
前記断熱支持材９２は通常、光学定盤９４上に固定され、さらに赤外光源装置６２は分析器内の光源室内に設置される。
本実施形態に係る赤外光源装置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。
本発明に係る赤外光源装置では、薄板状発光体１４がある程度の面積を有する場合であっても、コーン状開口７６と薄板状発光体１４の対応部分９６が実質的な光源径となり、赤外分光光度計におけるアパーチャとして機能する。
【００１５】
そして、前記コーン状開口７６の見込み角をコリメータレンズ９８の見込み角と一致させることにより、光源の像の位置に機械的なアパーチャを入れることなく光源径の大きさを所望の分解能に一致させることができる。
この結果、従来のように光源から出射した光を一度集光し、光源の像の結像位置に機械的なアパーチャを挿入し、さらにコリメータ鏡によって平行光に戻す場合と比較し、光路が短くなりしかも部品点数の減少によりコストの低減を図ることができる。
【００１６】
そして、本実施形態の光源部９６は、それを覆う断熱材７４の開口７６により、発光面積を制限される。この結果、光源部９６の大きさは所望のスペクトル分解能のジャキノーリミットに合わせることができる。しかも、光源部９６から放射される赤外光が断熱材７４のコーン状開口７６内壁面の形状により適当に蹴られることにより、光源が出射する光の放射立体角が制限され、干渉計内の迷光が減少する。
図５には以上のようにして形成された赤外光源装置を用いた場合と、前記コーン状開口７６を有さない赤外光源装置の、赤外光出射角度とその強度の相関関係が示されている。
同図より明らかなように、本発明に係る赤外光源装置によれば、出射赤外光の極めて優れた指向性が得られることが理解される。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る赤外光源装置によれば、発光体の周囲略全域に配置された断熱材に開口を設けることとしたので、出射赤外光の優れた指向特性と共に、迷光の減少を図ることができる。
また、前記断熱材を厚手セラミックスから形成し、赤外線出射開口を略円錐状とすることにより、発光体より放射される赤外光が円錐状壁面に適当に蹴られ、出射赤外光の放射立体角を制限することが可能となる。
また、前記円錐状開口の見込み角をコリメータ鏡の見込み角と略一致させることにより、機械的なアパーチャを用いる必要がなくなり、部品点数の低減を図ることができる。
また、外殻筐体を断熱支持材を介して光学定盤上に支持させ、該断熱支持材の断熱能を前記外殻筐体の断熱能よりも高く設定することにより、光学定盤に与える熱歪みを極めて小さく抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光体の説明図である。
【図２】本発明に係る赤外光源装置が用いられるマイケルソン型フーリエ変換赤外分光光度計の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る赤外光源装置の外観図である。
【図４】図３に示した赤外光源装置の内部構造の説明図である。
【図５】図４に示した赤外光源装置の出射赤外光の指向特性の説明図である。
【符号の説明】
１４・・・薄板状発光体
７４・・・断熱材
７６・・・コーン状開口
９０・・・外殻筐体
９２・・・断熱支持材
９４・・・光学定盤

Claims

赤外光を発生する発光体と、
該発光体の周囲略全域に配置された断熱材と、
を備え、前記断熱材には略円錐状開口が設けられ、細径開口部が前記発光体側に、大径開口部が赤外光出光面に位置しており、該円錐状開口が前記発光体からの赤外光出光部位を規定するアパーチャとして機能し、
前記発光体および断熱材は内殻筐体内に収容され、該内殻筐体の前記断熱材の開口対向部には該断熱材開口よりも大径の開口を有し、
前記内殻筐体の外周には外殻筐体が設けられ、該外殻筐体と内殻筐体の間隙には断熱空気層が形成され、さらに前記外殻筐体は断熱支持材を介して光学定盤上に支持され、該断熱支持材の断熱能は、前記外殻筐体の断熱能よりも高く、
前記円錐状開口から出た光を初めに受ける鏡がコリメータ鏡であって、前記円錐状開口の見込み角は、前記コリメータ鏡の見込み角と略一致していることを特徴とする赤外光源装置。
請求項１記載の赤外光源装置において、断熱材は発光体に密着配置された厚手セラミックスから形成され、前記開口は該厚手セラミックスを貫通する略円錐状に形成され、その細径開口部が発光体密着面に、大径開口部が赤外光出光面に位置していることを特徴とする赤外光源装置。