JP4522882B2 - Absorption measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、キャビティリングダウン分光法を用いた吸収計測装置に関するものである。 The present invention relates to an absorption measurement apparatus using cavity ring-down spectroscopy.
被測定試料の光吸収係数を取得する手法として、吸収分光法の一つであるキャビティリングダウン分光法(CRDS)が知られている。CRDSは、一対の鏡の間に被測定試料を導入した共振器を用いる。共振器へ入射した測定光は、多重反射を繰返して、鏡面を透過する成分と被測定試料によって吸収される成分とによって減衰する。CRDSは、共振器で減衰する光強度を解析することにより、被測定試料の光吸収係数を取得する手法である。CRDSを行う装置の構成には、いくつかの種類がある。 As a technique for obtaining the light absorption coefficient of a sample to be measured, cavity ring-down spectroscopy (CRDS), which is one of absorption spectroscopy, is known. CRDS uses a resonator in which a sample to be measured is introduced between a pair of mirrors. The measurement light incident on the resonator repeats multiple reflections and is attenuated by a component that passes through the mirror surface and a component that is absorbed by the sample to be measured. CRDS is a technique for acquiring the light absorption coefficient of a sample to be measured by analyzing the light intensity attenuated by a resonator. There are several types of configurations of apparatuses that perform CRDS.
例えば、下記非特許文献1にはウォークオフ型CRDSについて記載されている。ウォークオフ型CRDSでは、共振器への測定光の入射角の大きさが0より大きい。共振器へ入射した測定光は、鏡面の複数箇所で反射を繰返し、反射した箇所からはそれぞれ透過光が共振器の外に出力される。共振器から出力される出力光の光強度を解析すると、パルス列の減衰曲線が得られる。その減衰曲線により被測定試料の光吸収係数が得られる。下記非特許文献1においては、出力光の検出を1台の1次元または2次元の光検出器で行っている。
CRDSでは減衰する光強度を解析する。ウォークオフ型CRDSにおいても同様に減衰する光強度を解析する。上記非特許文献1において用いた光検出器のダイナミックレンジが不十分であると、測定可能な最大値より高い強度の出力光または測定可能な最小値より低い強度の出力光に対応するパルス列の減衰曲線を得ることができない。ダイナミックレンジとは、最大値と最小値の比である。従来、特に、高い強度の出力光は、検出器の素子が光学的な飽和を起こし、対応する減衰曲線を得ることができない場合があった。高い強度の出力光または低い強度の出力光に対応する減衰曲線が得られないと、十分な精度の光吸収係数を決定することができない。よって、上記非特許文献1における光検出器の測定可能なダイナミックレンジは、計測に必要な共振器から出力される出力光の光強度のダイナミックレンジよりも大きい必要がある。一方、ダイナミックレンジが大きい光検出器は、大型化、高価格化を招くので問題がある。 In CRDS, the light intensity that attenuates is analyzed. Similarly, in the walk-off type CRDS, the light intensity attenuated is analyzed. When the dynamic range of the photodetector used in Non-Patent Document 1 is insufficient, the pulse train corresponding to the output light having a higher intensity than the maximum measurable value or the output light having an intensity lower than the measurable minimum value is attenuated. I can't get a curve. The dynamic range is the ratio between the maximum value and the minimum value. In the past, particularly in the case of high intensity output light, the detector element may be optically saturated and a corresponding attenuation curve may not be obtained. If an attenuation curve corresponding to high-intensity output light or low-intensity output light cannot be obtained, a sufficiently accurate light absorption coefficient cannot be determined. Therefore, the measurable dynamic range of the photodetector in Non-Patent Document 1 needs to be larger than the dynamic range of the light intensity of the output light output from the resonator necessary for measurement. On the other hand, a photodetector with a large dynamic range is problematic because it leads to an increase in size and cost.
本発明は、上記問題を解消する為になされたものであり、計測する出力光のダイナミックレンジが大きい場合であっても被測定試料の光吸収係数を決定することができる吸収計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides an absorption measurement apparatus capable of determining the light absorption coefficient of a sample to be measured even when the dynamic range of output light to be measured is large. For the purpose.
上記目的を達成するために、本発明の吸収計測装置は、(1)測定光を出力する光源と、(2)各々入射した測定光の一部を反射し残部を透過させる第1の鏡と第2の鏡とを有し、第1の鏡と第2の鏡との反射面が0より大きな角度を有して対向するように配置され、測定光を第1の鏡へ入射して第1の鏡を透過して共振器内において多重反射を繰返して第1の鏡と第2の鏡とのいずれか一方を透過して複数箇所からそれぞれ出力光として出力する共振器と、(3)共振器が出力する第1の出力光を検出して第1の検出信号を出力する第1の検出手段と、(4)第1の検出手段より感度が高く、第1の出力光よりも共振器内における反射回数の多い第2の出力光を検出して第2の検出信号を出力する第2の検出手段と、(5)第2の検出手段より感度が高く、第2の出力光よりも共振器内における反射回数の多い第3の出力光を検出して第3の検出信号を出力する第3の検出手段と、(6)第1の検出信号と第2の検出信号と第3の検出信号とに基づいて第1の鏡と第2の鏡との間に入れられた被測定試料の光吸収係数を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
さらに、本発明の吸収計測装置は、(a)第1の検出手段が、検出する第1の出力光を減衰して第1の減衰光を出力する第1の減衰手段と、第1の減衰手段が出力する第1の減衰光を検出する第1の減衰光検出手段と、を有し、(b)第2の検出手段が、検出する第2の出力光を第1の減衰手段の減衰率よりも低い減衰率で減衰して第2の減衰光を出力する第2の減衰手段と、第2の減衰手段が出力する第2の減衰光を検出する第2の減衰光検出手段と、を有し、(c)第1の検出手段と第2の検出手段との間の第1の鏡に沿った距離と第1の検出手段と第3の検出手段との間の第1の鏡に沿った距離との比が、第2の減衰手段の減衰率の対数をとった値と第1の減衰手段の減衰率の対数をとった値との比と同等である、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an absorption measurement apparatus of the present invention includes (1) a light source that outputs measurement light, and (2) a first mirror that reflects a part of the incident measurement light and transmits the remainder. A second mirror, the reflecting surfaces of the first mirror and the second mirror are arranged to face each other with an angle larger than 0, and the measurement light is incident on the first mirror and A resonator that passes through one mirror, repeats multiple reflections in the resonator, passes through one of the first mirror and the second mirror, and outputs output light from a plurality of locations, respectively (3) First detection means for detecting the first output light output from the resonator and outputting a first detection signal; and (4) higher sensitivity than the first detection means, and more resonant than the first output light. a second detecting means for outputting a second detection signal by detecting a second output beam greater number of reflections within the vessel, (5) second detection means Ri sensitive, and third detecting means than the second output light to output a third detection signal by detecting a third output light large number of reflections in the resonator, (6) first Determining means for determining a light absorption coefficient of a sample to be measured placed between the first mirror and the second mirror based on the detection signal, the second detection signal, and the third detection signal; It is characterized by.
Furthermore, the absorption measurement apparatus of the present invention includes: (a) a first attenuation means in which the first detection means attenuates the first output light to be detected and outputs the first attenuation light; First attenuation light detection means for detecting the first attenuated light output by the means, and (b) the second output light detected by the second detection means is attenuated by the first attenuation means. A second attenuating means for outputting the second attenuating light after being attenuated at a lower attenuating rate, a second attenuating light detecting means for detecting the second attenuating light output by the second attenuating means, (C) a distance along the first mirror between the first detection means and the second detection means and a first mirror between the first detection means and the third detection means The ratio with the distance along the line is equivalent to the ratio of the logarithm of the attenuation factor of the second attenuation means and the logarithm of the attenuation factor of the first attenuation means. To do.
このように、第1の鏡と第2の鏡との反射面が0より大きな角度を有して対向するように配置されているので、測定光の共振器への入射角を任意に設定できる。つまり、測定光を第1の鏡の反射面へ垂直に入射させることが可能となる。また、第1の検出手段によって第1の出力光を検出し、第2の検出手段によって第2の出力光を検出するので、第1の検出手段と第2の検出手段とにおける検出範囲を、それぞれ検出する光の強度に合わせて選択することができる。よって、出力光のダイナミックレンジが大きい場合であっても、第1の検出手段と第2の検出手段とは、それぞれの出力光の光強度に応じた第1の検出信号と第2の検出信号とを出力することが可能となる。従って、出力光のダイナミックレンジが大きい場合であっても、第1の検出信号と第2の検出信号とに基づいて被測定試料の光吸収係数を決定することが可能となる。 As described above, since the reflecting surfaces of the first mirror and the second mirror are arranged to face each other with an angle larger than 0, the incident angle of the measurement light to the resonator can be arbitrarily set. . That is, it becomes possible to make the measurement light incident perpendicularly to the reflecting surface of the first mirror. In addition, since the first output light is detected by the first detection means and the second output light is detected by the second detection means, the detection range between the first detection means and the second detection means is Each can be selected according to the intensity of light to be detected. Therefore, even if the dynamic range of the output light is large, the first detection means and the second detection means are the first detection signal and the second detection signal corresponding to the light intensity of each output light. Can be output. Therefore, even when the dynamic range of the output light is large, it is possible to determine the light absorption coefficient of the sample to be measured based on the first detection signal and the second detection signal.
本発明の吸収計測装置では、第1の検出手段は、検出する第1の出力光を減衰して第1の減衰光を出力する第1の減衰手段と、第1の減衰手段が出力する第1の減衰光を検出する第1の減衰光検出手段と、を備える。
In the absorption measurement apparatus of the present invention, the first detection means attenuates the first output light to be detected and outputs the first attenuation light, and the first attenuation means outputs the first attenuation light. a first attenuating light detecting means for detecting a first attenuation optical, Ru comprising a.
この構成によれば、減衰光検出手段によって測定可能な光強度の最大値が第1の出力光の光強度よりも小さい場合であっても、第1の減衰手段が第1の出力光を減衰して第1の減衰光を出力する。よって、第1の減衰光検出手段は、第1の出力光よりも光強度の小さい第1の減衰光を検出して第1の検出信号を出力することが可能となる。 According to this configuration, even when the maximum value of the light intensity measurable by the attenuated light detection means is smaller than the light intensity of the first output light, the first attenuation means attenuates the first output light. Thus, the first attenuated light is output. Therefore, the first attenuated light detection means can detect the first attenuated light having a light intensity smaller than that of the first output light and output the first detection signal.
本発明の吸収計測装置では、第1の減衰光検出手段と第2の検出手段とが同じ感度特性を示すことも好ましい。このような構成にすることによって、第1の減衰光検出手段が出力する第1の検出信号と第2の検出手段が出力する第2の検出信号に基づいて光吸収係数を決定する際に、第1の減衰光検出手段と第2の検出手段との感度特性の違いを考慮する必要が無くなる。従って、より簡易に光吸収係数を決定することができる。 In the absorption measurement device of the present invention, it is also preferable that the first attenuated light detection means and the second detection means exhibit the same sensitivity characteristics. With this configuration, when determining the light absorption coefficient based on the first detection signal output from the first attenuated light detection means and the second detection signal output from the second detection means, There is no need to consider the difference in sensitivity characteristics between the first attenuated light detection means and the second detection means. Therefore, the light absorption coefficient can be determined more easily.
本発明の吸収計測装置は、(1)第2の検出手段より感度が高く、第2の出力光よりも共振器内における反射回数の多い第3の出力光を検出して第3の検出信号を出力する第3の検出手段を備え、(2)第2の検出手段が、検出する第2の出力光を第1の減衰手段の減衰率よりも低い減衰率で減衰して第2の減衰光を出力する第2の減衰手段と、第2の減衰手段が出力する第2の減衰光を検出する第2の減衰光検出手段と、を有し、(3)第1の検出手段と第2の検出手段との間の第1の鏡に沿った距離と第1の検出手段と第3の検出手段との間の第1の鏡に沿った距離との比が、第2の減衰手段の減衰率の対数をとった値と第1の減衰手段の減衰率の対数をとった値との比と同等であり、(4)決定手段が、第1の検出信号と第2の検出信号と第3の検出信号とに基づいて光吸収係数を決定する。
The absorption measurement device of the present invention (1) detects third output light that has higher sensitivity than the second detection means and has a higher number of reflections in the resonator than the second output light, and detects the third detection signal. (2) The second detection means attenuates the second output light to be detected with an attenuation rate lower than the attenuation rate of the first attenuation means, and the second attenuation. A second attenuating means for outputting light, and a second attenuating light detecting means for detecting the second attenuating light output by the second attenuating means, and (3) the first detecting means and the second attenuating light. The ratio of the distance along the first mirror between the two detection means and the distance along the first mirror between the first detection means and the third detection means is the second attenuation means Is equal to the ratio of the logarithm of the attenuation rate of the first attenuation unit and the logarithm of the attenuation rate of the first attenuation unit, and (4) the determining unit is configured to output the first detection signal and the second detection signal. When it determines the light absorption coefficient based on the third detection signal.
本発明の吸収計測装置では、第2又は第3の検出手段の検出する出力光の共振器内での反射回数が第1の出力光と比較して多いほど、その第2又は第3の検出手段と第1の検出手段との間の第1の鏡に沿った距離が長くなる。また、出力光は、共振器内での反射回数が多いほど光強度が指数関数的に小さくなる。従って、第1の検出手段と第2の検出手段との間の第1の鏡に沿った距離と第1の検出手段と第3の検出手段との間の第1の鏡に沿った距離との比が、第2の減衰手段の減衰率の対数をとった値と第1の減衰手段の減衰率の対数をとった値との比と同等であることによって、出力光の光強度が指数関数的に大きいほど、指数関数的に大きく減衰されてから検出されることとなる。よって、第1〜第3の検出手段の検出範囲が同程度である場合でも、第1〜第3の出力光を第1〜第3の検出手段によってそれぞれ検出することが可能となる。また、決定手段が、第1〜第3の検出信号に基づいて光吸収係数を決定するので、より精度よく光吸収係数を決定することができる。 In the absorption measurement device of the present invention, the second or third detection is performed as the number of reflections of the output light detected by the second or third detection means in the resonator is larger than that of the first output light. The distance along the first mirror between the means and the first detection means is increased. In addition, the light intensity of the output light decreases exponentially as the number of reflections in the resonator increases. Therefore, the distance along the first mirror between the first detection means and the second detection means, and the distance along the first mirror between the first detection means and the third detection means, Is equal to the ratio of the logarithm of the attenuation factor of the second attenuation means and the logarithm of the attenuation factor of the first attenuation means, so that the light intensity of the output light is an exponent. The larger the function, the more exponentially attenuated it will be detected. Therefore, even when the detection ranges of the first to third detection units are approximately the same, the first to third output lights can be detected by the first to third detection units, respectively. Moreover, since the determination means determines the light absorption coefficient based on the first to third detection signals, the light absorption coefficient can be determined with higher accuracy.
本発明の吸収計測装置では、第1の検出手段がフォトダイオードであり、第2の検出手段がアバランシェフォトダイオードであることも好ましい。この構成によれば、第1の出力光をフォトダイオードで検出し、第1の出力光よりも光強度の弱い第2の出力光をフォトダイオードより感度が高いアバランシェフォトダイオードで検出することができる。 In the absorption measurement apparatus of the present invention, it is also preferable that the first detection means is a photodiode and the second detection means is an avalanche photodiode. According to this configuration, the first output light can be detected by the photodiode, and the second output light having a light intensity lower than that of the first output light can be detected by the avalanche photodiode having higher sensitivity than the photodiode. .
本発明の吸収計測装置では、第1の検出手段が光電管であり、第2の検出手段が光電子増倍管であることも好ましい。この構成によれば、第1の出力光を光電管で検出し、第1の出力光よりも光強度の弱い第2の出力光を光電管より感度が高い光電子増倍管で検出することができる。 In the absorption measurement apparatus of the present invention, it is also preferable that the first detection means is a phototube and the second detection means is a photomultiplier tube. According to this configuration, the first output light can be detected by the phototube, and the second output light having a light intensity lower than that of the first output light can be detected by the photomultiplier tube having higher sensitivity than the phototube.
本発明の吸収計測装置では、第1の鏡と第2の鏡との反射面が成す角度を変更する角度可変手段を備えることも好ましい。 In the absorption measuring apparatus of the present invention, it is also preferable to include angle varying means for changing the angle formed by the reflecting surfaces of the first mirror and the second mirror.
このように、角度を変更することによって、複数の角度で計測を行うことが可能となる。従って、より精度よく光吸収係数を決定することができる。更に、角度を変更することによって、共振器からの出力光の共振器内における反射回数を変更して、上記の検出手段が検出する光の強度を調整することができる。また、それぞれ出力される検出信号の値が同程度となるように調整することも可能となる。 Thus, it becomes possible to measure at a plurality of angles by changing the angle. Therefore, the light absorption coefficient can be determined with higher accuracy. Furthermore, by changing the angle, the number of times the output light from the resonator is reflected in the resonator can be changed, and the intensity of the light detected by the detection means can be adjusted. It is also possible to adjust so that the values of the detection signals to be output are approximately the same.
本発明の吸収計測装置では、複数の検出手段のうち少なくとも一つの検出手段の位置を変更する位置変更手段を備えることも好ましい。 In the absorption measuring apparatus of the present invention, it is also preferable to include a position changing unit that changes the position of at least one of the plurality of detecting units.
このように、少なくとも一つの検出手段の位置を変更することによって、複数の条件で計測を行うことが可能となるので、より精度よく光吸収係数を決定することができる。更に、位置を変更することによって、共振器からの出力光の共振器内における反射回数を変更して、上記の複数の検出手段が検出する光の強度を調整することができる。また、それぞれ出力される検出信号の値が同程度となるように調整することも可能となる。 In this way, by changing the position of at least one detection means, it is possible to perform measurement under a plurality of conditions, so that the light absorption coefficient can be determined with higher accuracy. Furthermore, by changing the position, the number of reflections of the output light from the resonator in the resonator can be changed, and the intensity of the light detected by the plurality of detection means can be adjusted. It is also possible to adjust so that the values of the detection signals to be output are approximately the same.
本発明の吸収計測装置では、第1の鏡と第2の鏡との間の距離を変更する距離変更手段を備えることも好ましい。 In the absorption measuring apparatus of the present invention, it is also preferable to include a distance changing means for changing the distance between the first mirror and the second mirror.
このように、第1の鏡と第2の鏡との間の距離を変更することによって、複数の条件で計測を行うことが可能となるので、より精度よく光吸収係数を決定することができる。更に、位置を変更することによって、共振器からの出力光の共振器内における反射回数を変更して、上記の複数の検出手段が検出する光の強度を調整することができる。また、それぞれ出力される検出信号の値が同程度となるように調整することも可能となる。 In this way, by changing the distance between the first mirror and the second mirror, it becomes possible to perform measurement under a plurality of conditions, so that the light absorption coefficient can be determined more accurately. . Furthermore, by changing the position, the number of reflections of the output light from the resonator in the resonator can be changed, and the intensity of the light detected by the plurality of detection means can be adjusted. It is also possible to adjust so that the values of the detection signals to be output are approximately the same.
本発明の吸収計測装置では、決定手段が、複数の検出手段がそれぞれ出力した検出信号を差動計測する差動計測装置を備え、当該差動計測の結果を用いて光吸収係数を決定することも好ましい。このように、差動計測を行い、その結果を用いて光吸収係数を決定するので、より精度よく光吸収係数を決定することができる。 In the absorption measurement apparatus of the present invention, the determination means includes a differential measurement apparatus that differentially measures the detection signals output from the plurality of detection means, and determines the light absorption coefficient using the differential measurement result. Is also preferable. Thus, since differential measurement is performed and the light absorption coefficient is determined using the result, the light absorption coefficient can be determined more accurately.
本発明の吸収計測装置では、複数の検出手段によってそれぞれ出力される検出信号がほぼ同じになるように、出力光の共振器内での反射回数を制御する制御手段を備えることも好ましい。 In the absorption measuring apparatus of the present invention, it is also preferable to include a control unit that controls the number of times the output light is reflected in the resonator so that the detection signals output by the plurality of detection units are substantially the same.
このような制御を行うことによって、光吸収係数を決定する際に、上記の複数の検出手段によってそれぞれ出力される検出信号同士の比を1として用いることができる。従って、より簡易に光吸収係数を決定することが可能となる。 By performing such control, when the light absorption coefficient is determined, the ratio between the detection signals output by the plurality of detection means can be used as 1. Therefore, the light absorption coefficient can be determined more easily.
本発明の吸収計測装置では、出力光をそれぞれの検出手段に集光するレンズを備えることも好ましい。このように、出力光をそれぞれの検出手段に集光するので、検出位置で隣合う出力光同士が重なることを防止して、より精度よく出力光の強度を検出することが可能となる。 In the absorption measurement apparatus of the present invention, it is also preferable to include a lens that condenses the output light on each detection means. As described above, since the output light is condensed on the respective detection means, it is possible to prevent the adjacent output lights from overlapping at the detection position and to detect the intensity of the output light more accurately.
本発明の吸収計測装置では、検出手段の受光面の面積は、出力光の受光面の位置での断面積と同等であることも好ましい。このような構成とすることによって、検出手段が検出すべき出力光の隣の出力光まで受光することを防止して、より精度よく出力光の強度を検出することが可能となる。 In the absorption measurement device of the present invention, it is also preferable that the area of the light receiving surface of the detecting means is equal to the cross-sectional area at the position of the light receiving surface of the output light. By adopting such a configuration, it is possible to prevent the detection means from receiving up to the output light next to the output light to be detected, and to detect the intensity of the output light more accurately.
本発明の吸収計測装置では、所定周波数で測定光を強度変調する変調手段と、検出信号の少なくとも一つの信号を入力し、入力した信号のうち所定周波数の信号成分のレベルを出力するロックイン増幅器とを備えることも好ましい。 In the absorption measurement device of the present invention, a lock-in amplifier that inputs a modulation means for intensity-modulating measurement light at a predetermined frequency and at least one detection signal and outputs a level of a signal component of the predetermined frequency among the input signals It is also preferable to comprise.
検出信号は、測定光に対する出力光の検出信号とノイズとを含むが、変調手段が測定光を所定周波数で強度変調するので、所定周波数の信号が出力光の検出信号であることが判断できる。ロックイン増幅器が、少なくとも1つの検出信号において、所定周波数の信号成分のレベルを出力するので、所定周波数以外の周波数のノイズを除去することができる。よって、より精度よく光吸収係数を決定できる。 The detection signal includes the detection signal of the output light with respect to the measurement light and noise. Since the modulation means intensity-modulates the measurement light at a predetermined frequency, it can be determined that the signal of the predetermined frequency is the detection signal of the output light. Since the lock-in amplifier outputs a level of a signal component having a predetermined frequency in at least one detection signal, noise having a frequency other than the predetermined frequency can be removed. Therefore, the light absorption coefficient can be determined with higher accuracy.
本発明の吸収計測装置では、上記角度を計測する角度計測手段を備えることも好ましい。角度を計測するので、角度に依存する光吸収係数をより精度よく決定することが可能となる。 In the absorption measuring device of the present invention, it is also preferable to include an angle measuring means for measuring the angle. Since the angle is measured, the light absorption coefficient depending on the angle can be determined with higher accuracy.
本発明の吸収計測装置では、決定手段は、上記角度に基づいて複数の検出手段がそれぞれ検出する出力光の共振器内での反射回数を演算し、演算結果を用いて光吸収係数を決定することも好ましい。 In the absorption measurement apparatus of the present invention, the determining means calculates the number of reflections of the output light detected by the plurality of detecting means within the resonator based on the angle, and determines the light absorption coefficient using the calculation result. It is also preferable.
このように上記角度に応じて反射回数を演算するので、反射回数に依存する光吸収係数の決定を複数の角度においてより簡易に行うことができる。 Thus, since the number of reflections is calculated according to the angle, the light absorption coefficient depending on the number of reflections can be determined more easily at a plurality of angles.
本発明の吸収計測装置では、決定手段が決定した光吸収係数を表示する表示手段を備えることも好ましい。このような構成にすることによって、光吸収係数を表示することが可能となる。 In the absorption measuring apparatus of the present invention, it is also preferable to include a display means for displaying the light absorption coefficient determined by the determining means. With this configuration, the light absorption coefficient can be displayed.
本発明の吸収計測装置では、第1の鏡と第2の鏡との間に被測定試料を導入する試料セルを備えることも好ましい。 In the absorption measurement apparatus of the present invention, it is also preferable to include a sample cell for introducing the sample to be measured between the first mirror and the second mirror.
このように試料セルを備えることによって、被測定試料を簡易に第1の鏡と第2の鏡の間に導入することができる。 By providing the sample cell in this way, the sample to be measured can be easily introduced between the first mirror and the second mirror.
本発明の吸収計測装置は、共振器内で多重反射する測定光の光路と平行な主面と、主面と0度より大きく90度より小さな角度を成す第1の側面と、第1の側面と対向して主面と第1の側面との間の角度と同程度の角度を成す第2の側面と、を有して、共振器内に配置されたダブプリズムを備え、共振器内に入射した測定光が、第1の側面と第2の側面とのいずれか一方からダブプリズムへ入射して主面において全反射し入射した側面と対向する側面から出射して共振器内で多重反射を繰返すと共に主面において全反射を繰返し、被測定試料が、主面上の測定光が全反射する範囲を含んだ位置に設置されることも好ましい。 The absorption measurement apparatus of the present invention includes a main surface parallel to the optical path of measurement light that is multiple-reflected in the resonator, a first side surface that forms an angle greater than 0 degrees and less than 90 degrees, and a first side surface. A dove prism disposed in the resonator, and having a second side surface that is opposite to the main surface and forms an angle similar to the angle between the main surface and the first side surface. Incident measurement light is incident on the Dove prism from one of the first side surface and the second side surface, totally reflected on the main surface, emitted from the side surface opposite to the incident side surface, and multiple reflected in the resonator. It is also preferable that the sample to be measured is placed at a position including a range where the measurement light on the main surface is totally reflected.
このようにダブプリズムの主面上で測定光が全反射する位置に被測定試料を設置することによって、被測定試料による測定光のエバネッセント光の吸収を計測することができる。この計測結果によって光吸収係数を決定することができる。エバネッセント光は、全反射した面から波長程度の領域に染み出すので、大きさが例えば高分子程度の被測定試料の光吸収係数を決定することが可能となる。 Thus, by installing the sample to be measured at a position where the measurement light is totally reflected on the main surface of the Dove prism, the absorption of the evanescent light of the measurement light by the sample to be measured can be measured. The light absorption coefficient can be determined based on the measurement result. Since the evanescent light oozes out from the totally reflected surface into a region of about the wavelength, it is possible to determine the light absorption coefficient of the sample to be measured whose size is, for example, about a polymer.
本発明によれば、計測する出力光のダイナミックレンジが大きい場合であっても被測定試料の光吸収係数を決定することができる吸収計測装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a case where the dynamic range of the output light to measure is large, the absorption measuring device which can determine the light absorption coefficient of a to-be-measured sample can be provided.
以下、添付図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 The best mode for carrying out the invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず、第1の実施形態に係る吸収計測装置の構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る吸収計測装置1の構成図である。吸収計測装置1は、光源10と、共振器20と、第1の検出手段30と、第2の検出手段40と、決定装置50(決定手段)と、表示装置60(表示手段)とを備える。
First, the configuration of the absorption measurement apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of an absorption measurement apparatus 1 according to the first embodiment. The absorption measurement device 1 includes a
光源10は、測定光を出力する。測定光は、パルス光であってもよいし、連続光であってもよい。図1においては、測定光としてパルス光である測定パルス光70の波形を示す。図1の測定パルス光70の波形において、横軸は時刻を表している。光源10は、例えば、半導体レーザーである。光源10は、他に、量子カスケードレーザー、YAGレーザー、チタンサファイヤレーザーなども用いることが可能である。
The
共振器20は、各々入射した測定光の一部を反射し残部を透過させる第1の鏡21と第2の鏡22とを備える。第1の鏡21と第2の鏡22との反射面は、0より大きな角度θを有して対向するように配置される。共振器20は、測定光を第1の鏡21へ入射して第1の鏡21を透過して共振器20内において多重反射を繰返して第1の鏡21と第2の鏡22とのいずれか一方を透過して複数箇所からそれぞれ出力光として出力する。
The
共振器20は、第1の鏡21と第2の鏡22との間に配置された被測定試料を導入する直方体形状の試料セル23を備える。被測定試料は、液体または気体である。被測定試料は、例えば、生体試料や環境物質などである。被測定試料は、供給源(図示せず)からポンプ(図示せず)によって試料セル23に導入される。
The
測定パルス光70は、共振器20の外部から第1の鏡21へ任意の入射角度にて入射して第1の鏡21を透過して共振器20内に入り、第2の鏡22を透過して共振器20から出力される。測定パルス光70の第1の鏡21への入射角度は、例えば90度である。測定パルス光70は、共振器20内で多重反射を繰り返して被測定試料中を透過するので、測定パルス光70の光強度は被測定試料の光吸収特性に応じて減衰する。共振器20内の複数箇所で反射を繰返した測定パルス光70は、反射した複数箇所から透過光が共振器20の外に出力光として出力される。
The
共振器20内で2n回の反射を得て第2の鏡22から出力される出力光Pnは、パルス列の減衰曲線73となる。図1に示すパルス列の減衰曲線73において、縦軸は位置を示す。出力光Pnの光強度I(n)は式1のように表される。ただし説明の為に、式1では、試料セル23における測定パルス光70の反射、屈折、吸収に関わる係数を省略している。
ここで、I0は測定パルス光70が共振器20への入射するときの光強度、R1は第1の鏡21の反射率、R2は第2の鏡22の反射率、aは被測定試料の光吸収係数、Ltは、測定パルス光70の被測定試料中の透過距離である。
The output light P n obtained from the
Here, I 0 is the light intensity when the
第1の検出手段30と第2の検出手段40は、第2の鏡22を透過して共振器20から出力される出力光のうち、第2の鏡22の所定の2つの位置からそれぞれ出力される第1の出力光71と第2の出力光72とを検出する。図1に示す第1の出力光71と第2の出力光72との波形において、縦軸は、空間位置を示す。第1の検出手段30は、第1の出力光71の光路上に配置されている。第2の検出手段40は、第2の出力光72の光路上に配置されている。
The first detection means 30 and the second detection means 40 are respectively output from predetermined two positions of the
第1の検出手段30は、第1の出力光71を検出して第1の検出信号を出力する。第1の出力光71とは、共振器20から出力される出力光のうち第2の出力光72よりも強度の強い出力光である。第1の検出信号とは、第1の出力光71の光強度に応じて第1の検出手段30から決定装置50へ出力される信号である。第1の検出手段30は、第1の減衰器31(減衰手段)と、第1の検出器32(第1の減衰光検出手段)とを備える。また、第1の減衰器31と第1の検出器32との間には、第1のアパーチャ33が配置されている。
The first detection means 30 detects the
第1の減衰器31は、第1の出力光71を減衰率Ndで減衰して第1の減衰光として第1の検出器32へ出力する。第1のアパーチャ33は、第1の減衰器31と第1の検出器32との間の第1の出力光71の光路上に配置され、第1の出力光71のみを通す。第1のアパーチャ33は、第2の鏡22における第1の出力光71の出力位置周辺から出力される第1の出力光71以外の出力光を遮る。
The
第1の検出器32は、第1の減衰器31により減衰され、第1のアパーチャ33を通過した第1の減衰光を検出して、検出した光の強度に応じた第1の検出信号を決定装置50へ出力する。第1の検出器32は、例えば光電管である。
The
第2の検出手段40は、第1の出力光71よりも共振器20内での反射回数が多い第2の出力光72を検出して第2の検出信号を出力する。第2の検出信号とは、第2の出力光72の光強度に応じて第2の検出手段40から決定装置50へ出力される信号である。第2の出力光72は、第1の出力光71よりも共振器20内での反射回数が多いので第1の出力光71よりも光強度が弱い。第2の出力光72は、第1の出力光71よりも強度が弱いが、第2の検出手段40は、第1の検出手段30よりも感度が高いので検出することができる。また、第2の検出手段40は、第2の検出器42と第2のアパーチャ43とを備える。
The second detection means 40 detects the
第2のアパーチャ43は、第2の検出器42と共振器20との間の第2の出力光72の光路上に配置され、第2の出力光72のみを通す。第2のアパーチャ43は、第2の鏡22における第2の出力光72の出力位置周辺から出力される第2の出力光72以外の出力光を遮る。
The
第2の検出器42は、第2のアパーチャ43を通過した第2の出力光72を検出して、検出した光の強度に応じた第2の検出信号を決定装置50へ出力する。第2の検出器42の感度特性は、第1の検出器32と同じである。第2の検出器42は、例えば、第1の検出器32と同じ感度特性を持つ光電管である。
The
決定装置50は、第1の検出信号と第2の検出信号とに基づいて被測定試料の光吸収係数aを決定する。決定装置50は、差動増幅器51と、解析装置52と、濃度決定装置54とを備える。
The
差動増幅器51は、入力された第1の検出信号と第2の検出信号とを差動計測して、第1の減衰光の光強度と第2の出力光72の光強度I2との光強度比ΔIを示す光強度比信号を解析装置52へ出力する。光強度比ΔIを用いると、第1の出力光71の光強度I1と第2の出力光72の光強度I2との比は次のように表すことができる。
解析装置52は、差動増幅器51による差動計測の結果に基づいて被測定試料の光吸収係数aを決定する。解析装置52は、演算回路によって算出された第1の出力光71と第2の出力光72との被測定試料中の透過距離の差ΔL及び共振器20内の反射回数の差2Δnと、光強度比ΔIと、に基づいて、格納された係数ルックアップテーブル53を参照することによって光吸収係数aを決定する。
The
解析装置52が備える演算回路は、第1の鏡21と第2の鏡22とが成す角度θと、第1の鏡21と第2の鏡22と第1の検出手段30と第2の検出手段40との配置位置と、に基づいて、第1の出力光71と第2の出力光72との共振器20内での反射回数を演算する。更に、第1の出力光71と第2の出力光72との共振器20内での反射回数の差2Δnと、透過距離の差ΔLと、を算出する。角度θは、予め測定することによって取得可能な値である。透過距離の差ΔLは、後述するように第1の出力光71と第2の出力光72とのそれぞれの透過距離Ltを算出することによって求められる。
The arithmetic circuit included in the
係数ルックアップテーブル53とは、透過距離の差ΔL及び反射回数の差2Δnに対して、光強度比ΔIと光吸収係数aとを関連付けて解析装置52に格納したテーブルである。
The coefficient lookup table 53 is a table in which the light intensity ratio ΔI and the light absorption coefficient a are associated with each other and stored in the
上記のように光吸収係数aを一義的に決定する原理について説明する。第1の出力光71の光強度I1と第2の出力光72の光強度I2との比は式1より次のように表すことができる。
式2と式3より光吸収係数aは次のように表すことができる。
From
上記式4において、第1の鏡21の反射率R1と、第2の鏡22の反射率R2と、第1の減衰器31の減衰率Ndは予め測定することにより値を知ることができる。
In the above formula 4, the reflectance R 1 of the
透過距離の差ΔLと反射回数の差2Δnとは、第1の鏡21と第2の鏡との成す角度θと、第1の鏡21と第2の鏡22と第1の検出手段30と第2の検出手段40との配置位置と、に基づいて、後述するように幾何学的に算出することができる。角度θと、第1の鏡21と第2の鏡22と第1の検出手段30と第2の検出手段40との配置位置は、予め測定することができる。
The difference ΔL in transmission distance and the difference 2Δn in the number of reflections are the angle θ formed by the
従って、光強度比ΔIを測定することによって、式4用いて光吸収係数aは一義的に決定することができる。このことは、具体的には、被測定試料として一酸化炭素を用いて、波長が9μm程度の測定パルス光70にて計測した結果、1つの減衰曲線を得ることによって光吸収係数aが一義的に決定できることでも証明される。 Therefore, by measuring the light intensity ratio ΔI, the light absorption coefficient a can be uniquely determined using Equation 4. Specifically, the light absorption coefficient a is unambiguous by obtaining one attenuation curve as a result of measurement with measurement pulsed light 70 having a wavelength of about 9 μm using carbon monoxide as a sample to be measured. It can be proved that it can be determined.
従って、吸収計測装置1において、透過距離の差ΔLと反射回数の差2Δnと光強度比ΔIとに対して光吸収係数aを予め算出することによって、上述の係数ルックアップテーブル53を予め作成することができる。 Therefore, in the absorption measuring apparatus 1, the above-described coefficient lookup table 53 is created in advance by calculating the light absorption coefficient a with respect to the transmission distance difference ΔL, the reflection frequency difference 2Δn, and the light intensity ratio ΔI. be able to.
よって、解析装置52によって、算出した透過距離の差ΔL及び反射回数の差2Δnと測定した光強度比ΔIとを用いて、係数ルックアップテーブル53を参照することにより、光吸収係数aを一義的に決定することができる。 Therefore, the light absorption coefficient a is uniquely determined by referring to the coefficient look-up table 53 using the calculated transmission distance difference ΔL, the number of reflection differences 2Δn, and the measured light intensity ratio ΔI. Can be determined.
このように、係数ルックアップテーブル53を用いることにより、式4の演算処理を行うことなく、第1の検出手段と第2の検出手段とによる2点程度の計測によって光吸収係数aをリアルタイムで決定することができる。解析装置52は、決定した光吸収係数aを示す信号を濃度決定装置54へ出力する。
In this way, by using the coefficient look-up table 53, the light absorption coefficient a can be calculated in real time by measuring about two points by the first detection means and the second detection means without performing the calculation process of Expression 4. Can be determined. The
濃度決定装置54は、解析装置52から出力される光吸収係数aを示す信号に基づいて被測定試料の濃度を決定する。濃度決定装置54は、格納された濃度ルックアップテーブル55を用いて被測定試料の濃度を決定する。濃度ルックアップテーブル55は、測定パルス光70の波長に対して、光吸収係数aと被測定試料の濃度とを関連づけたテーブルである。濃度ルックアップテーブル55を参照することにより、得られた光吸収係数aに対応する被測定試料の濃度を決定することができる。濃度決定装置54は、決定した濃度を示す信号を表示装置60に出力する。
The
表示装置60は、濃度決定装置54が出力した濃度を示す信号に基づいて被測定試料の濃度を表示する。
The
次に、吸収計測装置1の動作を説明する。まず共振器20の試料セル23へ被測定試料を導入した状態で、光源10によって測定パルス光70が共振器20へ入射する。第1の鏡21を透過した測定パルス光70は、被測定試料によって強度を減衰しながら、第1の鏡21と第2の鏡22の間を多重反射する。共振器20に入射した測定パルス光70のうち第2の鏡22を透過して共振器20から出力した第1の出力光71は、第1の減衰器31によって減衰されて第1の減衰光として出力される。第1の減衰光のうち第1のアパーチャ33を通った光は、第1の検出器32によって検出され、第1の減衰光の光強度を示す第1の検出信号が差動増幅器51へ出力される。また、第2の鏡22を透過して共振器20から出力した第2の出力光72のうち第2のアパーチャ43を通った光は、第2の検出器42によって検出され、第2の出力光72の光強度を示す第2の検出信号が差動増幅器51へ出力される。
Next, the operation of the absorption measurement apparatus 1 will be described. First, with the sample to be measured introduced into the
差動増幅器51によって、第1の減衰光の光強度と第2の出力光72の光強度との光強度比ΔIを示す光強度比信号が解析装置52へ出力される。解析装置52によって、光強度比信号と係数ルックアップテーブル53とを用いて被測定試料の光吸収係数aが決定され、光吸収係数aを示す信号が濃度決定装置54へ出力される。濃度決定装置54によって、光吸収係数aを示す信号と濃度ルックアップテーブル55とを用いて被測定試料の濃度が決定され、その濃度を示す信号が表示装置60へ出力される。表示装置60によって、濃度を示す信号に基づいて被測定試料の濃度が表示される。
The
引き続いて、出力光の被測定試料中の透過距離Ltの幾何学的な算出方法について説明する。 Subsequently, a geometric calculation method of the transmission distance Lt of the output light in the sample to be measured will be described.
例えば、測定パルス光70を透過する試料セル23の内壁面の幅dが一定の場合、透過距離Ltは、試料セル23の幅dとそれぞれの反射角度θnとを用いて求めることができる。反射角度θnは、共振器20内での反射回数がn回目の測定パルス光70の第1の鏡21又は第2の鏡22における反射角度である。反射角度θnは、第1の鏡21と第2の鏡22との成す角度がθなので、共振器20内の反射回数が1回増加するとθだけ増加する。
For example, when the width d of the inner wall of the
また、例えば、被測定試料が共振器20に含まれる第1の鏡21と第2の鏡22との間に満たされている場合、次のように透過距離Ltを求めることができる。図2は、透過距離Ltの算出方法を説明するための図である。説明のために、XYZ直交座標系を設定する。共振器20内の測定パルス光70の光路を含む面をXY平面と平行な面とする。更に、第1の鏡21の反射面をYZ平面とすると、第2の鏡22はYZ平面からXY平面において反時計周りに角度θで傾いた面y=Bx+Cで表される。説明を簡単にするために、XY平面で考えると、第1の鏡21をY軸と平行な直線M1で表し、第2の鏡22は直線M2:y=Bx+Cで表すことができる。
For example, when the sample to be measured is filled between the
第1の鏡21へ垂直に入射した測定パルス光70の光路は、X軸と平行な直線k0で表すことができる。従って、第1の鏡21から入射して第2の鏡22に到達するまでの測定パルス光70の透過距離L0は、上記XY平面において直線k0の直線M1との交点から直線M2との交点までの距離である。
The optical path of the
共振器20内で1回目の反射を経た測定パルス光70は、直線k0と直線M2との交点を通り、直線k0から反時計回りに角度2θ傾いた直線k1で表される。共振器20内で1回目の反射を経てから第1の鏡21に再び到達するまでの測定パルス光70の透過距離L1は、直線k1の直線M2との交点から直線M1との交点までの距離である。
The
共振器20内で2回目の反射を経た測定パルス光70は、直線k1と直線M1との交点を通り、直線k1から時計回りに4θ傾いた直線k2で表される。共振器20内で2回目の反射を経てから第2の鏡21に再び到達するまでの測定パルス光70の透過距離L2は、直線k2の直線M1との交点から直線M2との交点までの距離である。
The
このようにして、次々に、n回目の反射を経てからn回目の反射面と対向する鏡までの透過距離Lnを求めると、出力光Pnの透過距離Ltは、透過距離L0からL2nまでの和として求めることができる。 In this way, when the transmission distance L n from the n-th reflection to the mirror facing the n-th reflection surface is obtained one after another, the transmission distance Lt of the output light P n is obtained from the transmission distances L 0 to L. It can be obtained as a sum up to 2n .
引き続いて、吸収計測装置1における効果について説明する。吸収計測装置1では、第1の鏡21と第2の鏡22との反射面が0より大きな角度を有して対向するように配置されているので、測定パルス光70の共振器20への入射角を任意に設定できる。つまり、測定パルス光70を第1の鏡の反射面へ垂直に入射させることが可能となる。
Then, the effect in the absorption measuring apparatus 1 is demonstrated. In the absorption measuring apparatus 1, the reflecting surfaces of the
また、吸収計測装置1では、第1の検出手段30において、第1の減衰器31によって光強度の強い第1の出力光71を減衰してから第1の検出器32で検出する。よって、第1の検出器32の測定可能な最大値が第1の出力光71の光強度より小さくても、第1の出力光71の光強度に合わせて第1の減衰器31の減衰率を選ぶことによって、光強度の強い第1の出力光71を検出することができる。更に、吸収計測装置1では、第1の検出器32の測定範囲に依存しない第2の検出器42によって、光強度の弱い第2の出力光72を検出する。よって、第2の検出器42は、第2の出力光72の光強度に合わせて選ぶことができる。従って、吸収計測装置1において、計測する出力光のダイナミックレンジが大きくても被測定試料の光吸収係数aを決定できる。
Further, in the absorption measuring apparatus 1, the
より具体的に、吸収計測装置1に含まれる第1の検出手段30と第2の検出手段40との構成による効果を説明する。従来のウォークオフ型CRDSにおいては、出力光の検出に1台のCCDカメラを用いている。このCCDカメラは、1枚の画像における測定可能なダイナミックレンジが3桁程度である。上記実施形態において、例えば、第1の検出手段30において、減衰率Ndが10−3の第1の減衰器31と、ダイナミックレンジが3桁程度の第1の検出器32とを備え、第2の検出器42の測定範囲が第1の検出器32と同じである場合について説明する。第1の減衰器31の減衰率Ndが10−3なので、第1の検出手段30の測定範囲は、第1の検出器32の測定範囲の103倍にシフトして、測定範囲の最大値は103倍となる。よって、第1の検出手段30で検出する最大値と第2の検出手段40で検出する最小値との比が6桁程度となる。
More specifically, the effect of the configuration of the first detection means 30 and the second detection means 40 included in the absorption measurement apparatus 1 will be described. In the conventional walk-off type CRDS, one CCD camera is used to detect output light. This CCD camera has a measurable dynamic range of about 3 digits in one image. In the above embodiment, for example, the first detection means 30 includes the
更に上記実施形態において、例えば、第1の検出手段30が、減衰率Ndが10−6の第1の減衰器31と、ダイナミックレンジが3桁程度の第1の検出器32とを備え、第2の検出器42の測定範囲が第1の検出器32と同じである場合について説明する。第1の減衰器31の減衰率Ndが10−6なので、第1の検出手段30の測定範囲は、第1の検出器32の測定範囲の106倍にシフトして、測定範囲の最大値は106倍となる。よって、第1の検出手段30で検出する最大値と第2の検出手段40で検出する最小値との比が9桁程度となる。このように、第1の減衰器31の減衰率Ndと、第1の検出器32と第2の検出器42とのダイナミックレンジとの組合せにより、吸収計測装置1において検出可能な最大値と最小値の比を所望の値に設定することができる。
Furthermore, in the above embodiment, for example, the first detection means 30 includes the
上記第1の実施形態において、以下のような工夫を施すことも好ましい。 In the first embodiment, it is also preferable to make the following devices.
上記第1の実施形態において、測定光として連続光を用いる場合は、時間コヒーレンスによって空間的に干渉縞が発生する。よって、干渉縞を発生させないように、吸収計測装置1に微小振動を与えることも好ましい。 In the first embodiment, when continuous light is used as measurement light, interference fringes are generated spatially due to temporal coherence. Therefore, it is also preferable to give a minute vibration to the absorption measuring device 1 so as not to generate interference fringes.
上記第1の実施形態において、第1の検出器32と第2の検出器42は、例えば光電管であるとしたが、フォトダイオードでもよい。
In the first embodiment, the
上記第1の実施形態において、演算回路によって反射回数の差2Δnを幾何学的に算出したが、パルス光を共振器20に入射し、第1の検出信号と第2の検出信号が差動増幅器51に到達する時間差によって反射回数の差2Δnを求めてもよい。
In the first embodiment, the difference 2Δn in the number of reflections is geometrically calculated by the arithmetic circuit, but the pulsed light is incident on the
上記第1の実施形態において、吸収計測装置1は、共振器20と第1及び第2の検出手段30、40との間に集光レンズを備えることも好ましい。図3は、第1の実施形態に係る吸収計測装置に含まれる集光レンズについて説明するための図である。集光レンズ81は、第1の出力光71と第2の出力光72とをそれぞれ第1の検出手段30と第2の検出手段40とに集光するレンズである。
In the first embodiment, it is also preferable that the absorption measurement apparatus 1 includes a condenser lens between the
測定パルス光70は、平行光である。従って、共振器20から出力される出力光は、それぞれが平行光である。一方で複数の出力光は互いに平行ではないので、集光レンズ81によって、出力光はそれぞれ別々の検出手段に集光することができる。このように、出力光をそれぞれの検出手段に集光するので、検出位置で隣合う出力光同士が重なることを防止して、より精度よく出力光の強度を検出することが可能となる。
The
上記第1の実施形態において、第1の検出手段30と第2の検出手段40との受光面の面積は、検出する光の受光面の位置での断面積と同等であることも好ましい。このような構成とすることによって、それぞれの検出手段が検出すべき出力光の隣の出力光まで受光することを防止して、より精度よく出力光の強度を検出することが可能となる。
In the first embodiment, the areas of the light receiving surfaces of the first detecting
上記第1の実施形態において、吸収計測装置1は、第1の鏡21と第2の鏡22とが成す角度θを計測する角度計測装置(角度計測手段)を備えることも好ましい。図4は、第1の実施形態に係る吸収計測装置に含まれる角度計測装置の構成を説明するための図である。
In the first embodiment, the absorption measurement device 1 preferably includes an angle measurement device (angle measurement means) that measures an angle θ formed by the
角度計測装置82は、角度計測用光源83とレンズ84と位置検出器85とを備える。角度計測用光源83は、第2の鏡22の反射面へ角度測定光を出力する半導体レーザである。レンズ84は、角度計測用光源83が出力した角度測定光を平行光にする。位置検出器85は、レンズ84を透過して第2の鏡22によって反射した角度測定光を入射して入射位置を測定する。第2の鏡22の角度が変化すると、位置検出器85における入射位置が変化するので、その入射位置の変化から第1の鏡21と第2の鏡22とが成す角度θを求めることができる。
The
角度θを上記のように計測することによって、角度に依存する光吸収係数をより精度よく決定することが可能となる。角度計測装置82では、第2の鏡22と位置検出器85との間に更に鏡を設置してもよい。角度測定光の反射回数が多いほど、角度θの変化に対する位置検出器85における入射位置の変化が大きくなるので、より精度よく角度θを計測することが可能となる。
By measuring the angle θ as described above, the light absorption coefficient depending on the angle can be determined more accurately. In the
上記第1の実施形態において、吸収計測装置1は、所定周波数で測定パルス光70を強度変調する変調器(変調手段)と、第1の検出信号と第2の検出信号と検出信号をそれぞれ入力し、入力した検出信号のうち所定周波数の信号成分のレベルを出力する第1のロックイン増幅器と第2のロックイン増幅器とを備えることも好ましい。
In the first embodiment, the absorption measurement apparatus 1 inputs a modulator (modulation means) that modulates the intensity of the
変調器は、所定周波数で測定パルス光70を強度変調する。変調器は、光源10と第1のロックイン増幅器と第2のロックイン増幅器とへ、所定周波数で時間的に強度が変化する同期信号を出力する。光源10は、変調器が出力する同期信号に基づいて、所定周波数で強度変調された測定パルス光70を出力する。
The modulator modulates the intensity of the
第1のロックイン増幅器は、第1の検出信号を入力し、その入力した信号のうち同期信号に基づく所定周波数の信号成分のレベルを出力する。第2のロックイン増幅器は、第2の検出信号を入力し、その入力した信号のうち同期信号に基づく所定周波数の信号成分のレベルを出力する。 The first lock-in amplifier receives the first detection signal and outputs a level of a signal component having a predetermined frequency based on the synchronization signal among the input signals. The second lock-in amplifier receives the second detection signal and outputs a level of a signal component having a predetermined frequency based on the synchronization signal among the input signals.
検出信号は、測定パルス光70に対する出力光の検出信号とノイズとを含むが、変調器が測定パルス光70を所定周波数で強度変調するので、所定周波数の信号が出力光の検出信号であることが判断できる。従って、第1および第2のロックイン増幅器によって、所定周波数以外の周波数のノイズを除去することができる。よって、より精度よく光吸収係数aを決定できる。
The detection signal includes an output light detection signal for the
上記第1の実施形態において、第1の減衰器31は、減衰率Ndを可変できる構成となっていることが好ましい。第1の減衰器31は、例えば、光が透過する箇所によって透過率が異なるフィルターを備えている。そのような第1の減衰器31を用いることによって、第1の出力光71の光強度や第1の検出器32のダイナミックレンジに応じて第1の減衰器31を移動して減衰率を最適化することができる。
In the said 1st Embodiment, it is preferable that the
続いて、本発明に係る第2の実施形態から第6の実施形態について説明する。 Subsequently, second to sixth embodiments according to the present invention will be described.
まず、第2の実施形態に係る吸収計測装置について説明する。図5は、第2の実施形態に係る吸収計測装置2の構成図である。吸収計測装置2は、吸収計測装置1の構成に加えて、角度可変装置24(角度可変手段)と、角度制御装置25とを備えている。
First, an absorption measurement apparatus according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a configuration diagram of the
角度可変装置24は、第1の鏡21と第2の鏡22との成す角度θを変更する。角度可変装置24は、角度制御装置25が出力する変更角度を指示する信号に基づいて、角度θを変更する。角度制御装置25は、角度可変装置24による角度θの変更を制御する。角度制御装置25は、角度変更装置24と解析装置52へ角度θの変更を指示する信号を出力する。解析装置52は、角度制御装置25が出力した入射角θの変更を指示する信号に基づいて角度θを算出し、変更した角度θに基づいて光吸収係数aを決定する。
The
角度θを変更することにより測定パルス光70の被測定試料中を透過する空間位置を変えて多点で計測することができる。よって角度θと光強度比ΔIとの関係を解析することによってより正確な被吸収係数aを決定することができる。
By changing the angle θ, the spatial position of the
上記第2の実施形態において、次のような方法で計測を行うことも好ましい。まず、吸収計測装置1の試料セル23に、被測定試料を導入せずに、ブランク試料に対して測定を行う。このブランク計測の際に、光強度比ΔIが1となるように角度θを調整する。つまり、第1の減衰光と第2の出力光72との光強度が同程度になるように、角度θを調整する。続いて、被測定試料を試料セル23へ導入して計測を行う。光吸収係数aは、光強度比ΔIの変化量に基づいて算出する。
In the second embodiment, it is also preferable to perform measurement by the following method. First, the blank sample is measured without introducing the sample to be measured into the
このような計測を行うことによって、第1の鏡21の反射率R1と第2の鏡22の反射率R2を予め測定する必要がなくなる。更に、上記のブランク計測では光吸収係数aが0の場合を測定して、それを基準とするので、より正確に測定することができる。
By performing such measurement, it is not necessary to previously measured reflectivity of the first mirror 21 R 1 and the reflectivity R 2 of the
上記第2の実施形態において、次のように計測を行うことも好ましい。被測定試料を試料セル23に導入した状態で光強度比ΔIの値が1になるように、角度θを調整する。つまり、第1の減衰光と第2の出力光72との光強度が同程度になるように、角度θを調整する。光強度比ΔIの値が1になったときの角度θを用いて光吸収係数aを求めることができる。
In the second embodiment, it is also preferable to perform measurement as follows. The angle θ is adjusted so that the value of the light intensity ratio ΔI becomes 1 with the sample to be measured introduced into the
更に、上記吸収計測装置2は、第1の鏡21の位置を移動する位置移動手段を備えることも好ましい。第1の鏡21は、移動しやすいように可動台に乗せる。第1の鏡21の位置を移動することによって、それぞれの出力光の被測定試料中の透過距離Ltを変化させることができる。位置移動手段によって透過距離Ltを変化させて第1の減衰光と第2の出力光72との光強度が同程度になるようにより微小な調整をすることが可能となる。
Furthermore, it is preferable that the
第3の実施形態に係る吸収計測装置について説明する。図6は、第3の実施形態に係る吸収計測装置3の構成図である。吸収計測装置3は、吸収計測装置1の構成に加えて、位置可変装置44(位置可変手段)と、位置制御装置45を備えている。
An absorption measurement apparatus according to the third embodiment will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of the absorption measurement apparatus 3 according to the third embodiment. In addition to the configuration of the absorption measurement device 1, the absorption measurement device 3 includes a position variable device 44 (position variable means) and a
位置可変装置44は、第1の検出手段30と第2の検出手段40との間の距離を変更する装置である。位置可変装置44は位置制御装置45が出力した移動を指示する信号に基づいて第2の検出手段40を移動する。第2の検出手段40は、移動しやすいように可動台に乗せる。
The position
位置制御装置45は、位置可変装置44による第2の検出手段40の移動を制御する。位置制御装置45は、位置可変装置44と解析装置52へ、第2の検出手段40の移動を指示する信号を出力する。
The
解析装置52は、位置制御装置45が出力した移動を指示する信号に基づいて、第1の出力光71の出力位置と第2の出力光72の出力位置との間の距離を算出して、出力光の透過距離の差ΔLと反射回数の差2Δnとを算出する。
The
第2の検出手段40の位置を変化させることによって、第2の出力光72の被測定試料中を透過する距離を変えて多点で計測することができる。よって、より正確な被吸収係数aを決定することができる。さらに、検出手段が検出する出力光の出力位置と光強度比ΔIとの関係を解析することによって被測定試料の空間分布を測定することができる。
By changing the position of the second detection means 40, the distance through which the
第4の実施形態に係る吸収計測装置について説明する。図7は、第4の実施形態に係る吸収計測装置4の構成図である。吸収計測装置4は、吸収計測装置2の構成に加えて、第3の検出手段90と第2の差動増幅器56とを備える。更に、吸収計測装置4では、吸収計測装置2における第2の検出手段40を第2の検出手段404に置き換えている。
An absorption measurement apparatus according to the fourth embodiment will be described. FIG. 7 is a configuration diagram of the absorption measurement apparatus 4 according to the fourth embodiment. In addition to the configuration of the
第3の検出手段90は、第2の検出手段40より感度が高く、第2の出力光72よりも共振器20内における反射回数の多い第3の出力光74を検出して第3の検出信号を出力する。第3の検出信号とは、第3の出力光74の光強度に応じて第3の検出手段90から決定装置50へ出力される信号である。第3の出力光74は、第2の出力光72よりも共振器20内での反射回数が多いので第2の出力光72よりも光強度が弱い。第3の出力光74は、第2の出力光72よりも強度が弱いが、第3の検出手段90は、第2の検出手段40よりも感度が高いので検出することができる。第3の検出手段90は、第3の検出器92と第3のアパーチャ93とを備える。
The third detection means 90 has a higher sensitivity than the second detection means 40 and detects the
第3のアパーチャ93は、第3の検出器92と共振器20との間の第3の出力光74の光路上に配置され、第3の出力光74のみを通す。第3のアパーチャ93は、第2の鏡22における第3の出力光74の出力位置周辺から出力される第3の出力光74以外の出力光を遮る。
The
第3の検出器92は、第3のアパーチャ93を通過した第3の出力光74を検出して、検出した光の強度に応じた第3の検出信号を決定装置50へ出力する。第3の検出器92の感度特性は、第1の検出器32と同じである。第3の検出器92は、例えば、第1の検出器32と同じ感度特性を持つ光電管である。
The
第2の検出手段404は、第2の検出器42(第2の減衰光検出手段)と第2のアパーチャ43とに加えて、第2の減衰器41を備える。第2の減衰器41は、検出する第2の出力光72を第1の減衰器31の減衰率よりも低い減衰率で減衰して第2の減衰光を出力する。第2の検出器42は、第2の減衰光を検出して第2の検出信号を出力する。
Second detecting means 40 4, the second detector 42 (second attenuating light detecting means) in addition to the
第1の検出手段30と第2の検出手段404との間の第1の鏡21に沿った距離と第1の検出手段30と第3の検出手段90との間の第1の鏡21に沿った距離との比は、第2の減衰器41の減衰率の対数をとった値と第1の減衰器31の減衰率の対数をとった値との比と同等である。
The
第2の差動増幅器56は、第2の検出信号と第3の検出信号を入力し、第2の出力光72を減衰した減衰光の光強度I2と第3の出力光74の光強度I3との第2の光強度比ΔI2を示す光強度比信号を解析装置52へ出力する。決定装置53は、光強度比ΔIと第2の光強度比ΔI2とに基づいて光吸収係数aを決定する。
The second differential amplifier 56 receives the second detection signal and the third detection signal, attenuates the
吸収計測装置4では、検出手段の検出する出力光の共振器20内での反射回数が第1の出力光71と比較して多いほど、その検出手段と第1の検出手段30との間の第1の鏡21に沿った距離が長くなる。また、出力光は、共振器20内での反射回数が多いほど光強度が指数関数的に小さくなる。従って、第1の検出手段30と第2の検出手段404との間の第1の鏡21に沿った距離と第1の検出手段30と第3の検出手段90との間の第1の鏡21に沿った距離との比が、第2の減衰手段31の減衰率の対数をとった値と第1の減衰手段41の減衰率の対数をとった値との比と同等であることによって、出力光の光強度が指数関数的に大きいほど、指数関数的に大きく減衰されてから検出されることとなる。よって、第1〜第3の検出手段30、404、90の検出範囲が同程度である場合でも、第1〜第3の出力光71、72、74を第1〜第3の検出手段30、404、90によってそれぞれ検出することが可能となる。また、決定手段53が、第1及び第2の検出信号に加えて第3の検出信号にも基づいて光吸収係数aを決定するので、より精度よく光吸収係数aを決定することができる。
In the absorption measurement device 4, the greater the number of reflections of the output light detected by the detection means in the
上記第4の実施形態において、次のように計測を行うことも好ましい。光強度比ΔIと第2の光強度比ΔI2との値が1になるように、角度θを調整する。つまり、第1の減衰光と第2の減衰光と第3の出力光との光強度が同程度になるように、角度θを調整する。光強度比ΔIと第2の光強度比ΔI2との値が1となる角度θに基づいて光吸収係数aを求めることができる。 In the fourth embodiment, it is also preferable to perform measurement as follows. The angle θ is adjusted so that the value of the light intensity ratio ΔI and the second light intensity ratio ΔI 2 is 1. That is, the angle θ is adjusted so that the light intensity of the first attenuated light, the second attenuated light, and the third output light are approximately the same. The light absorption coefficient a can be obtained based on the angle θ at which the value of the light intensity ratio ΔI and the second light intensity ratio ΔI 2 is 1.
第5の実施形態に係る吸収計測装置について説明する。図8は、第5の実施形態に係る吸収計測装置5の構成図である。吸収計測装置5は、吸収計測装置2の第1の検出手段30を第1の検出手段305に置き換えた装置である。更に、吸収計測装置5は、減衰器315(減衰手段)を備える。
An absorption measurement apparatus according to the fifth embodiment will be described. FIG. 8 is a configuration diagram of the absorption measurement apparatus 5 according to the fifth embodiment. Absorption measurement apparatus 5 is a first detection means 30 of the absorption measuring device 2 a device is replaced with a first detecting
第1の検出手段305は、上述の第1の検出器32(第1の減衰光検出手段)と第1のアパーチャ33とを備える。第2の検出手段40は、吸収計測装置2と同様に、第2の検出器40(第2の減衰光検出手段)と第2のアパーチャ43とを備える。
First detecting
減衰器315は、入射した出力光を入射した位置に応じて減衰して減衰光として出力する。第1の出力光71を第1の減衰光として出力し、第2の出力光72を第2の減衰光として出力する。減衰器315は、共振器内において反射回数の少ない出力光を入射する側から反射回数の多い出力光を入射する側へ減衰率が指数関数的に減少する減衰率分布を有する。
第1の出力光71の光強度は、第2の出力光72の光強度よりも指数関数的に大きいが、上記の構成によれば、第1の出力光71は、減衰器315によって第2の出力光72が減衰される減衰率よりも指数関数的に大きい減衰率で減衰される。従って、第1の検出器305と第2の光検器40との検出範囲が同程度であっても、第1の減衰光を第1の検出器305によって検出し、第2の減衰光を第2の光検器40によって検出することが可能となる。
Light intensity of the
上記第5の実施形態において、次のように計測を行うことも好ましい。光強度比ΔIが1になるように、角度θを調整する。つまり、第1の減衰光と第2の減衰光との光強度が同程度になるように、角度θを調整する。光強度比ΔIが1になったときの第1の出力光71と第2の出力光72とが減衰されたそれぞれの減衰率と、角度θと、を用いて光吸収係数aを決定することができる。
In the fifth embodiment, it is also preferable to perform measurement as follows. The angle θ is adjusted so that the light intensity ratio ΔI becomes 1. That is, the angle θ is adjusted so that the light intensity of the first attenuated light and the second attenuated light are approximately the same. The light absorption coefficient a is determined by using the attenuation rate and the angle θ of the attenuation of the
第6の実施形態に係る吸収計測装置について説明する。図9は、第6の実施形態に係る吸収計測装置6の構成図である。吸収計測装置6は、吸収計測装置1における第1の検出手段30と第2の検出手段40とをそれぞれ第1の検出手段306と第2の検出手段406とに置き換えた装置である。第1の検出手段306は、第1の検出器326と第1のアパーチャ33とを備える。第2の検出手段406は、第2の検出器426と第2のアパーチャ43とを備える。第1の検出器326がフォトダイオードであり、且つ、第2の検出器426がアバランシェフォトダイオードである。
An absorption measurement apparatus according to the sixth embodiment will be described. FIG. 9 is a configuration diagram of the absorption measurement apparatus 6 according to the sixth embodiment. Absorption measuring device 6 is a device obtained by replacing the first detection means 30 and the second detecting means 40 to the first detection means 30 6, respectively and the second detecting means 40 6 in the absorbent measuring apparatus 1. First detecting
第6の実施形態において、第1の出力光71をフォトダイオードで検出し、第1の出力光71よりも光強度の弱い第2の出力光72をフォトダイオードより感度が高いアバランシェフォトダイオードで検出することができる。
In the sixth embodiment, the
第6の実施形態において、第1の検出器326が光電管であり、且つ、第2の検出器426が光電子増倍管であってもよい。この場合、第1の出力光71を光電管で検出し、第1の出力光71よりも光強度の弱い第2の出力光72を光電管より感度が高い光電子増倍管で検出することができる。
In the sixth embodiment, the
上記第1〜第6の実施形態において、試料セル23を用いて被測定試料を共振器20内に配置したが、ダブプリズムを用いて被測定試料を共振器20内に配置してもよい。図10は、本発明に係る実施形態においてダブプリズムを用いた変形例について説明するための図である。説明のためにXYZ直交座標系を設定する。複数の出力光を含む面をXY平面と平行な面とし、測定パルス光70が光源10から出力される方向を+X軸方向とする。図10は、共振器20を−Y方向から見た図である。
In the first to sixth embodiments, the sample to be measured is arranged in the
ダブプリズム26は、共振器20内で多重反射する測定パルス光70の光路と平行な主面26aと、主面26aと0度より大きく90度より小さな角度を成す第1の側面26bと、第1の側面26bと対向して主面26aと第1の側面26bとの間の角度と同程度の角度を成す第2の側面26cと、を有する。主面26aは、XY平面と平行な面である。
The
共振器20内に入射した測定パルス光70は、第1の側面26bと第2の側面26cとのいずれか一方からダブプリズム26へ入射して主面26aにおいて全反射し入射した側面と対向する側面から出射して共振器20内で多重反射を繰返すと共に主面において全反射を繰返す。
The
被測定試料は、主面26a上の測定パルス光70が全反射する範囲を含んだ位置に設置される。
The sample to be measured is placed at a position including a range in which the
ダブプリズム26の主面26aで測定パルス光70が全反射すると、主面26aの被測定試料が設置されている側にエバネッセント光が染み出す。染み出したエバネッセント光は、被測定試料によって光を吸収されるために減衰する。従って、共振器20から出力される出力光も被測定試料のエバネッセント光の吸収によって減衰されている。
When the
よって、第1〜6の実施形態について上述したように出力光の光強度を計測することによって、被測定試料による測定光のエバネッセント光の吸収を計測して、光吸収係数を決定することができる。エバネッセント光は、全反射した面から波長程度の領域に染み出すので、大きさが例えば高分子程度の被測定試料の光吸収係数を決定することが可能となる。 Therefore, by measuring the light intensity of the output light as described above for the first to sixth embodiments, the absorption of the evanescent light of the measurement light by the sample to be measured can be measured and the light absorption coefficient can be determined. . Since the evanescent light oozes out from the totally reflected surface into a region of about the wavelength, it is possible to determine the light absorption coefficient of the sample to be measured whose size is, for example, about a polymer.
10…光源、20…共振器、21…第1の鏡、22…第2の鏡、23…試料セル、24…角度可変装置、25…角度制御装置、26…ダブプリズム、27…被測定試料、30…第1の検出手段、31…第1の減衰器、32…第1の検出器、33…第1のアパーチャ、40…第2の検出手段、41…広域減衰器、42…第2の検出器、43…第2のアパーチャ、44…位置可変装置、45…位置制御装置、50…決定装置、51…差動増幅器、52…解析装置、53…係数ルックアップテーブル、54…濃度決定装置、55…濃度ルックアップテーブル、60…表示装置、70…測定パルス光、71…第1の出力光、72…第2の出力光、73…減衰曲線、74…第2の出力光、75…第3の出力光、81…集光レンズ、82…角度計測装置、83…角度計測用光源、84…角度計測用レンズ、85…位置検出器、90…第2の検出手段、91…第2の減衰器、92…第2の検出器、93…第2のアパーチャ、95…第3の検出手段、97…第3の検出器、98…第3のアパーチャ。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
各々入射した前記測定光の一部を反射し残部を透過させる第1の鏡と第2の鏡とを有し、前記第1の鏡と前記第2の鏡との反射面が0より大きな角度を有して対向するように配置され、前記測定光を前記第1の鏡へ入射して前記第1の鏡を透過して前記共振器内において多重反射を繰返して前記第1の鏡と前記第2の鏡とのいずれか一方を透過して複数箇所からそれぞれ出力光として出力する共振器と、
前記共振器が出力する第1の出力光を検出して第1の検出信号を出力する第1の検出手段と、
前記第1の検出手段より感度が高く、前記第1の出力光よりも前記共振器内における反射回数の多い第2の出力光を検出して第2の検出信号を出力する第2の検出手段と、
前記第2の検出手段より感度が高く、前記第2の出力光よりも前記共振器内における反射回数の多い第3の出力光を検出して第3の検出信号を出力する第3の検出手段と、
前記第1の検出信号と前記第2の検出信号と前記第3の検出信号とに基づいて前記第1の鏡と前記第2の鏡との間に入れられた被測定試料の光吸収係数を決定する決定手段と
を備え、
前記第1の検出手段が、検出する前記第1の出力光を減衰して第1の減衰光を出力する第1の減衰手段と、前記第1の減衰手段が出力する前記第1の減衰光を検出する第1の減衰光検出手段と、を有し、
前記第2の検出手段が、検出する前記第2の出力光を前記第1の減衰手段の減衰率よりも低い減衰率で減衰して第2の減衰光を出力する第2の減衰手段と、前記第2の減衰手段が出力する前記第2の減衰光を検出する第2の減衰光検出手段と、を有し、
前記第1の検出手段と前記第2の検出手段との間の前記第1の鏡に沿った距離と前記第1の検出手段と前記第3の検出手段との間の前記第1の鏡に沿った距離との比が、前記第2の減衰手段の減衰率の対数をとった値と前記第1の減衰手段の減衰率の対数をとった値との比と同等である、
ことを特徴とする吸収計測装置。 A light source that outputs measurement light;
Each of the first mirror and the second mirror has a first mirror and a second mirror that reflect a part of the incident measurement light and transmit the remaining part, and an angle greater than 0 between the reflection surfaces of the first mirror and the second mirror The measurement light is incident on the first mirror, transmitted through the first mirror, and repeatedly subjected to multiple reflection in the resonator, and the first mirror and the A resonator that passes through one of the second mirrors and outputs as output light from a plurality of locations;
First detection means for detecting a first output light output from the resonator and outputting a first detection signal;
Second detection means for detecting second output light having higher sensitivity than the first detection means and having a higher number of reflections in the resonator than the first output light, and outputting a second detection signal. When,
Third detection means for detecting a third output light having a higher sensitivity than the second detection means and having a higher number of reflections in the resonator than the second output light, and outputting a third detection signal. When,
Based on the first detection signal, the second detection signal, and the third detection signal, the light absorption coefficient of the sample to be measured placed between the first mirror and the second mirror is calculated. Bei example and determination means for determining,
The first detection means attenuates the first output light detected and outputs first attenuation light, and the first attenuation light output by the first attenuation means. First attenuating light detecting means for detecting
A second attenuating means for attenuating the second output light detected by the second detecting means with an attenuation factor lower than the attenuation factor of the first attenuating means and outputting a second attenuating light; Second attenuating light detection means for detecting the second attenuating light output by the second attenuating means,
A distance along the first mirror between the first detection means and the second detection means and the first mirror between the first detection means and the third detection means; The ratio of the distance along the line is equal to the ratio of the logarithm of the attenuation factor of the second attenuation means and the logarithm of the attenuation factor of the first attenuation means;
Absorption measuring device characterized by that.
前記検出信号の少なくとも一つの信号を入力し、入力した前記信号のうち前記所定周波数の信号成分のレベルを出力するロックイン増幅器と
を備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の吸収計測装置。 Modulation means for intensity-modulating the measurement light at a predetermined frequency;
Enter at least one signal of the detection signal, any one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises a lock-in amplifier which outputs a level of the signal component of the predetermined frequency among the input the signal The absorption measuring device according to 1.
前記共振器内に入射した前記測定光が、前記第1の側面と前記第2の側面とのいずれか一方からダブプリズムへ入射して前記主面において全反射し入射した前記側面と対向する側面から出射して前記共振器内で多重反射を繰り返すと共に前記主面において全反射を繰返し、
前記被測定試料が、前記主面上の前記測定光が全反射する範囲を含んだ位置に設置される
ことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の吸収計測装置。
A main surface parallel to the optical path of the measurement light that is multiple-reflected in the resonator, a first side surface that forms an angle larger than 0 degrees and smaller than 90 degrees, and opposite to the first side surface. A dove prism disposed in the resonator, and having a second side surface having an angle similar to the angle between the main surface and the first side surface,
The measurement light incident on the resonator enters the Dove prism from one of the first side surface and the second side surface, is totally reflected on the main surface, and is opposed to the side surface that is incident. And repeating multiple reflections in the resonator and repeating total reflection on the main surface,
The sample to be measured, the absorption measuring apparatus according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the measuring beam on the main surface is disposed at a position including a range of total reflection.
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