JP7070557B2

JP7070557B2 - フーリエ変換型赤外分光光度計

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Publication number: JP7070557B2
Application number: JP2019513516A
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Inventors: 真也和久田
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Description

本発明は、フーリエ変換型赤外分光光度計に関する。

フーリエ変換型赤外分光光度計（以下「ＦＴ－ＩＲ」とよぶ）では、固定鏡及び移動鏡を含むマイケルソン型干渉計により時間的に振幅が変動する干渉赤外光を生成し、これを試料に照射してその透過光又は反射光を検出する。そして、その検出信号を記録したグラフ（インターフェログラム）をフーリエ変換することにより、横軸に波数、縦軸に強度（例えば吸光度）を取ったパワースペクトル（例えば吸収スペクトル）を得ることができる。

図１４に一般的なＦＴ－ＩＲの概略構成を示す。同図に示すようにＦＴ－ＩＲは、通常、主干渉計及びコントロール干渉計が収容された気密室３１０と、試料Ｓが収容される試料室３４０とを有している。

主干渉計は、赤外光源３１１、集光鏡３１２、コリメータ鏡３１３、ビームスプリッタ３１４、固定鏡３１５、移動鏡３１６等から構成され、スペクトル測定を行うための干渉赤外光を発生させる。すなわち、赤外光源３１１から出射された赤外光は、集光鏡３１２、コリメータ鏡３１３を介してビームスプリッタ３１４に照射され、ここで固定鏡３１５に向かう方向と移動鏡３１６に向かう方向の２方向に分割される。固定鏡３１５及び移動鏡３１６にてそれぞれ反射した光はビームスプリッタ３１４によって再び合一され、放物面鏡３１７へ向かう光路に送られる。このとき、移動鏡３１６は前後（ビームスプリッタ３１４に近づく方向と遠ざかる方向）に往復動しているため、合一された光は時間的に振幅が変動する干渉光となる。放物面鏡３１７にて集光された光は試料室３４０に導入され、試料室３４０に配置された試料Ｓを通過した後、楕円面鏡３１８により光検出器３１９に集光される。光検出器３１９で得られた受光信号は、アンプ３２０で増幅され、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）３２１にて所定のタイミングでサンプリングされた後にＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）３２２によりデジタルデータに変換される。データ処理部３２３では、このデータに対しフーリエ変換を実行してパワースペクトルを作成する。

ＦＴ－ＩＲにおいて移動鏡３１６の位置を変化させるための手段としては、例えば図１５に示すような、レール３６１及びスライダ３６２を備えたリニアガイド３６０とボイスコイルモータ３５０とを利用した移動鏡駆動機構が知られている（例えば特許文献１を参照）。なお、図１５は移動鏡駆動機構を上方から見た状態を示している。この移動鏡駆動機構では、スライダ３６２上に移動鏡３１６が載置され、この移動鏡３１６の裏面にボイスコイルモータ３５０の駆動軸３５１が連結されている。ここで、ボイスコイル３５２に電流が流れると電磁力が発生してボイスコイル３５２が移動し、それに伴って移動鏡３１６が直線上を往復動する。このときの移動鏡３１６の移動方向、すなわち移動鏡３１６が前方（ビームスプリッタ３１４に近づく方向）に移動するか、後方（ビームスプリッタ３１４から遠ざかる方向）に移動するかは、ボイスコイル３５２に印加する電圧の向き（正負）によって決まる。

但し、移動鏡３１６の移動範囲の両端、すなわち移動鏡３１６の往復動の折り返し位置付近においては、ボイスコイル３５２への印加電圧の向きと移動鏡３１６の移動方向とが一致しない場合がある。これは、前記折り返し位置付近で、移動鏡３１６の移動方向が例えば前方から後方に変化するように前記印加電圧の向きを切り替えたとしても、該移動方向は直ちに切り替わらず、暫くは慣性によって移動鏡３１６が前方に移動し、その後に後方に移動し始めるためである。従って、ボイスコイル３５２に印加する電圧の正負だけでは該移動鏡３１６の移動方向を正確に求めることはできない。そこで、従来のＦＴ－ＩＲでは、コントロール干渉計を利用したクアドラチャー・コントロールとよばれる手法により、移動鏡３１６の移動方向の特定や移動鏡３１６の駆動制御が行われている（例えば特許文献２を参照）。

コントロール干渉計は、Ｈｅ－Ｎｅレーザ等のレーザ光源３２５、ミラー３２６、及びλ／８板などの位相板３２７、並びに前記主干渉計と共通のビームスプリッタ３１４、固定鏡３１５、及び移動鏡３１６とを含んでおり、干渉縞信号を得るための干渉レーザ光を発生させる。レーザ光源３２５から出射され、非常に小さな径の光束となって進行するレーザ光は、ミラー３２６を介してビームスプリッタ３１４に照射され、上記赤外光と同様に固定鏡３１５及び移動鏡３１６を経て干渉光となって放物面鏡３１７の方向に送られる。このとき、ビームスプリッタ３１４から固定鏡３１５の方向に送られ、固定鏡３１５で反射されて再びビームスプリッタ３１４に戻るレーザ光は、ビームスプリッタ３１４と固定鏡３１５の間に配置された位相板３２７によって直線偏光から円偏光に変換される。また、ビームスプリッタ３１４によって合一させて放物面鏡３１７の方向に送られた干渉レーザ光は、その光路中に挿入されたミラー３２８により反射されて偏光ビームスプリッタ３２９に導入され、各偏光成分（平行成分であるｐ波と垂直成分であるｓ波）に分離される。分離されたｐ波とｓ波は、それぞれの別の光検出器（例えばフォトダイオード）３３０、３３１で検出される。両光検出器３３０、３３１からの検出信号はそれぞれ波形整形器３３２、３３３によってパルス信号に変えられ、得られた二つのパルス信号（信号ａ及び信号ｂ）はアップ／ダウン・カウンタ３３４へ送られる。

アップ／ダウン・カウンタ３３４は、入力された信号ａと信号ｂとの位相関係から移動鏡３１６の移動方向を特定する。具体的には、移動鏡３１６がビームスプリッタ３１４に近づく方向に移動している状態（これを「アップモード」とよぶ）では、一方のパルス信号（例えば信号ａ）の位相が他方のパルス信号（例えば信号ｂ）の位相に対して９０°進み、逆に移動鏡３１６がビームスプリッタから遠ざかる方向に移動している状態（これを「ダウンモード」とよぶ）では前記一方のパルス信号の位相が前記他方のパルス信号の位相に対して９０°遅れる。従って、こうした信号ａと信号ｂの位相関係から前記アップ／ダウンのモードを求めることができる。アップ／ダウン・カウンタ３３４は、更に入力信号（信号ａ、ｂ）のパルス数を計数し、前記アップ／ダウンのモードの情報と共にデータ処理部３２３に送出する。

データ処理部３２３では、前記アップ／ダウンのモードとパルス数の情報から移動鏡３１６の現在位置が特定される。データ処理部３２３で特定された移動鏡３１６の現在位置の情報はインターフェログラムの作成に利用されるほか、制御部３２４に送られ、移動鏡３１６の駆動制御などに利用される。

なお、波形整形器３３２からの信号（信号ａ）は、サンプルホールド回路３２１にも入力され、光検出器３１９で受光された干渉赤外光の受光信号をサンプリングする際のサンプリングタイミングの決定に利用される。

特開2007-114017号公報（[0003],図5(a)）特開平7-301561号公報

上記の通り、従来のＦＴ－ＩＲでは、干渉レーザ光を平行成分であるｐ波と垂直成分であるｓ波に分離し、両者の位相関係から移動鏡の進行方向を特定していた。しかしながら、こうした手法（クアドラチャー・コントロール）を実現するためには、位相板や偏光ビームスプリッタなどの比較的高価な光学部品が必要であった。また、無偏光（ランダム偏光）のレーザ光では平行成分と垂直成分に分離できないため、上記手法で使用できるレーザ光源は直線偏光で消光比の高いものに限られていた。

本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、比較的安価な部品を用いて移動鏡の進行方向を特定することができ、且つコントロール干渉計におけるレーザ光源として種々のものを適用可能なＦＴ－ＩＲを提供することにある。

上記課題を解決するために成された第１発明に係るフーリエ変換型赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）は、
a)移動鏡を直線的に往復動させる移動鏡駆動手段と、
b)受光面を有する光位置センサと、
c)前記受光面に対して光を照射する光源と、
d)前記移動鏡と共に移動し、その移動範囲の少なくとも一端において前記受光面と前記光源との間に進入する遮光部と、
e)前記遮光部の移動に伴う、前記受光面における前記光源からの入射光の重心位置の変化に基づいて前記移動鏡の移動方向を特定する移動方向特定手段と、
を有することを特徴としている。

光位置センサ（Position Sensitive Detector：ＰＳＤ）は、一定の面積を有する受光面を備え、該受光面における入射光の光量の重心位置を求めることのできるセンサである。前記受光面を構成する膜物質に光が入射すると、該光の入射位置において電圧が発生する。このとき前記膜物質の抵抗により、前記受光面の両端における電位は前記入射位置からの距離に応じて変化するため、該受光面の両端に接続された出力端子における電圧の比から前記受光面における光量の重心位置を求めることができる。

上記構成から成る本発明のフーリエ変換型赤外分光光度計では、前記移動鏡の移動に伴って前記遮光部が移動し、該遮光部が前記光位置センサの受光面と前記光源との間に進入することによって、該光源から該光位置センサの受光面へと向かう光の少なくとも一部が遮断される。これにより、該受光面における入射光の重心位置が移動するため、この重心位置の移動方向に基づいて前記移動鏡の移動方向を特定することができる。

光位置センサは比較的安価であるため、本発明に係るフーリエ変換型赤外分光光度計は、上記従来のクアドラチャー・コントロールを行うものに比べて低コストに製造することができる。更に、本発明によれば、前記クアドラチャー・コントロールのためにコントロール干渉計においてレーザ光を平行成分と垂直成分に分離する必要がないため、レーザ光源として直線偏光で消光比の高いものに限らず、種々のものを利用することが可能となる。

なお、光位置センサではアナログの電圧値を利用して測定を行うため、前記受光面における光の重心位置を高い分解能で求めることができる。上記本発明に係るフーリエ変換型赤外分光光度計において、該受光面における光の重心位置はそのときの遮光部の位置を反映しているため、該光位置センサを利用して移動鏡の位置を特定することも可能である。

すなわち、前記第１発明に係るフーリエ変換型赤外分光光度計は、更に、
f)前記受光面における前記光源からの入射光の重心位置に基づいて前記移動鏡の現在位置を特定する位置特定手段、
を有するものとすることもできる。

また、上記課題を解決するために成された第２発明に係るフーリエ変換型赤外分光光度計は、
a)移動鏡を直線的に往復動させる移動鏡駆動手段と、
b)前記移動鏡と共に移動する反射部と、
c)前記反射部に向けて光を照射する光源と、
d)受光面を有し、少なくとも前記移動鏡がその移動範囲の一端の所定の範囲に位置している状態において、前記光源から出射されて前記反射部で反射された光が前記受光面に入射するよう配置された光位置センサと、
e)前記反射部の移動に伴う、前記受光面における前記反射部からの反射光の重心位置の変化に基づいて前記移動鏡の移動方向を特定する移動方向特定手段と、
を有することを特徴としている。

上記構成から成る第２発明のフーリエ変換型赤外分光光度計では、前記移動鏡と共に前記反射部が移動し、少なくともその移動範囲の一端の所定の範囲において、前記光源から照射されて前記反射部で反射された光が前記光位置センサの前記受光面に入射する。このとき、該受光面における入射光の重心位置は前記反射部の位置に応じて変化するため、該重心位置の移動方向から前記移動鏡の移動方向を特定することができる。

なお、このような構成から成るフーリエ変換型赤外分光光度計においても、前記光位置センサを利用して移動鏡の位置を特定することが可能である。

すなわち、上記第２発明に係るフーリエ変換型赤外分光光度計は、更に、
f)前記受光面における前記反射部からの反射光の重心位置に基づいて前記移動鏡の現在位置を特定する位置特定手段、
を有するものとすることもできる。

以上の通り本発明によれば、比較的安価な部品を用いて移動鏡の進行方向を特定することができ、且つコントロール干渉計におけるレーザ光源として種々のものを適用可能なフーリエ変換型赤外分光光度計を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態によるＦＴ－ＩＲの概略構成図。同実施形態において移動鏡の周辺を上方から見た状態を示す模式図。同実施形態において移動鏡の周辺を側方から見た状態を示す模式図。同実施形態において移動鏡の周辺を前方から見た状態を示す模式図。同実施形態における検知部及び遮光部の別の例を示す模式図であって、移動鏡の周辺を前方から見た状態を示している。ＰＳＤの受光面における光量重心の移動を説明するための模式図であって、（ａ）は受光面が遮光部で覆われていない状態を示し、（ｂ）は受光面の一部が遮光部で覆われた状態を示している。同実施形態における移動方向検知機構の別の構成例を示す模式図であって、移動鏡の周辺を上方から見た状態を示している。同実施形態における移動方向検知機構の更に別の構成例を示す模式図であって、移動鏡の周辺を上方から見た状態を示している。本発明の第２実施形態において移動鏡の周辺を上方から見た状態を示す模式図。同実施形態において移動鏡の周辺を側方から見た状態を示す模式図。同実施形態におけるＰＳＤ及び反射部の配置の別の例を示す模式図であって、移動鏡の周辺を上方から見た状態を示している。同実施形態における移動方向検知機構の別の構成例を示す模式図であって、移動鏡の周辺を側方から見た状態を示している。同実施形態における移動方向検知機構の更に別の構成例を示す模式図であって、移動鏡の周辺を側方から見た状態を示している。従来のＦＴ－ＩＲの概略構成図。従来のＦＴ－ＩＲにおける移動鏡駆動機構の模式図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明の第１の実施形態によるフーリエ変換型赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）の概略構成図である。なお、既に図１４で示したものと同一又は対応する構成要素については下二桁が共通する符号を付し、適宜説明を省略する。

このＦＴ－ＩＲは、図１４で示したものと同じく、主干渉計及びコントロール干渉計が収容された気密室１１０と、試料Ｓが収容される試料室１４０とを有している。但し、本実施形態のＦＴ－ＩＲではクアドラチャー・コントロールを行わないため、図１４に示したような、レーザ光を直線偏光から円偏光に変換するための位相板３２７、干渉レーザ光をｐ波とｓ波に分離するための偏光ビームスプリッタ３２９、前記ｐ波とｓ波を検出するための二つの光検出器３３０、３３１、両光検出器３３０、３３１からの検出信号をパルス信号に変換する波形整形器３３２、３３３、及び前記ｐ波とｓ波に由来するパルス信号の位相関係から移動鏡３１６の移動方向を特定するアップ／ダウン・カウンタ３３４を有しておらず、これに代わり、１組の光検出器１３０及び波形整形器１３２と、移動鏡１１６の移動方向を検知するための移動方向検知機構１７０とを備えている。

この移動方向検知機構１７０について図２～図４を参照しつつ説明する。これらの図は本実施形態のＦＴ－ＩＲにおける移動鏡１１６の周辺部の構成を示す模式図であり、図２は該周辺部を上方から見た状態を示し、図３は側方から見た状態を、図４は前方（すなわちビームスプリッタ１１４の方向）から見た状態を示している。

移動鏡１１６を駆動させるための機構としては、従来のＦＴ－ＩＲで採用されているものと同様のリニアガイド１６０やボイスコイルモータ１５０を利用した駆動機構を用いることができる。なお、図２～図４ではボイスコイルモータ１５０のみを断面で示している。ボイスコイルモータ１５０は、磁石やヨーク（継鉄）を含んだ固定部１５３と、ボイスコイル１５２と、一端がボイスコイル１５２に固定された駆動軸１５１とから成り、該駆動軸１５１の他端は移動鏡１１６の裏面に連結される。リニアガイド１６０はレール１６１と該レール１６１に沿って摺動するスライダ１６２とを含んでおり、該スライダ１６２の上面には移動鏡１１６が固定される。このような構成において、ボイスコイル１５２に電流が流れると電磁力が発生してボイスコイル１５２及び駆動軸１５１が移動し、これに伴って移動鏡１１６がレール１６１に沿って移動する。

この移動鏡１１６の移動方向を検知するための移動方向検知機構１７０は、レール１６１の前端部（ビームスプリッタ１１４に近い側）と後端部（ビームスプリッタ１１４から遠い側）の側方にそれぞれ配置された検知部１７１ａ、１７１ｂと、スライダ１６２に固定された遮光部１７７とを含んでいる。

検知部１７１ａ、１７１ｂは、いずれも図４（但し同図では検知部１７１ａのみを図示している）に示すように、水平且つ上下に離間して設けられた２枚の板状の水平部１７２ａ、１７３ａ（検知部１７１ｂの場合、１７２ｂ、１７３ｂ）と該水平部１７２ａ、１７３ａ（１７２ｂ、１７３ｂ）を互いに連結する連結部１７４ａ（１７４ｂ）とから成る支持部材と、該支持部材の上側の水平部１７２ａ（１７２ｂ）の下面に取り付けられたＬＥＤ１７５ａ（１７５ｂ）と、下側の水平部１７３ａ（１７３ｂ）の上面に取り付けられたＰＳＤ１７６ａ（１７６ｂ）とを備えている。なお、ＬＥＤ１７５ａ（１７５ｂ）とＰＳＤ１７６ａ（１７６ｂ）の位置関係は上下逆であっても構わない。

一方、遮光部１７７は、スライダ１６２の側面に水平に取り付けられた遮光性の板であり、検知部１７１ａ、１７１ｂにおけるＬＥＤ１７５ａ、１７５ｂの高さ位置とＰＳＤ１７６ａ、１７６ｂの高さ位置の間に相当する高さに固定されている。

なお、本実施形態における移動方向検知機構１７０は、図２～図４に示した構成に限定されるものではなく、検知部１７１ａ、１７１ｂにおいてＬＥＤ１７５ａ、１７５ｂとＰＳＤ１７６ａ、１７６ｂとが対向配置され、遮光部１７７がＬＥＤ１７５ａ、１７５ｂとＰＳＤ１７６ａ、１７６ｂとの間の空間に進入可能に構成されていればよい。従って、検知部１７１ａ、１７１ｂを、例えば図５（但し同図では検知部１７１ａのみを図示している）に示すように、鉛直に立設され互いに離間して設けられた２枚の板状の鉛直部１７８ａ、１７９ａ（検知部１７１ｂの場合、１７８ｂ、１７９ｂ）を備えたものとし、鉛直方向に延びる板状の遮光部１７７を水平方向に延びる連結部材１８０を介してスライダ１６２に固定した構成としてもよい。

この移動方向検知機構１７０による移動鏡１１６の移動方向検知の原理について、図６を用いて説明する。なお、同図は図４のＡ－Ａ矢視断面図に相当する。移動方向検知機構１７０において、スライダ１６２がレール１６１の中間部に位置しているときには、図６（ａ）に示すように、遮光部１７７がＰＳＤ１７６ａから水平方向に離間した位置に存在するため、ＬＥＤ１７５ａから出射した光は遮光部１７７によって遮られることなくＰＳＤ１７６ａの受光面に入射する。このとき、ＰＳＤ１７６ａの受光面における光量の重心Ｃは該受光面の中心付近となる。一方、スライダ１６２がレール１６１の前端付近に移動してくると、遮光部１７７がＬＥＤ１７５ａとＰＳＤ１７６ａの間に進入する。これにより、図６（ｂ）に示すように、ＰＳＤ１７６ａの受光面の一部が遮光部１７７で覆われ、ＬＥＤ１７５ａから出射した光の一部が遮断されてＰＳＤ１７６ａに届かなくなる。その結果、ＰＳＤ１７６ａの受光面における光量の重心Ｃは、図６（ａ）の状態よりも前方（図中の矢頭方向）に移動する。このように、ＰＳＤ１７６ａの受光面における光量の重心Ｃの位置はスライダ１６２及び移動鏡１１６の位置を反映しているため、重心Ｃの位置の変化に基づいてレール１６１の前端付近における移動鏡１１６の移動方向を検知することができる。また、レール１６１の後端付近における移動鏡１１６の移動方向も、検知部１７１ｂのＰＳＤ１７６ｂにおける重心Ｃの位置変化に基づいて上記と同様の方法で求めることができる。

このような構成のＦＴ－ＩＲによって試料の測定を行う際には、制御部１２４の制御の下に、まず常法によりセンターバースト位置を決定する。センターバースト位置はインターフェログラムの強度が最大となるときの移動鏡１１６の位置であり、この位置が試料測定時におけるデータ収集の開始点となる。次にセンターバースト位置からユーザが指定した波長分解能を満たすために必要な距離Ｌが求められる。そして、試料室１４０に試料Ｓがセットされた状態で移動鏡１１６が前記センターバースト位置を基点として距離Ｌだけ往復動し、その間に光検出器１１９により受光された干渉赤外光の検出信号がアンプ１２０、サンプルホールド回路１２１、及びＡ／Ｄ変換部１２２を経てデータ処理部１２３に送られる。データ処理部１２３では、該検出信号に基づいて信号強度を縦軸に、移動鏡１１６の位置を横軸に取ったインターフェログラムが作成される。

ここで正確なインターフェログラムを作成するためには、上記試料測定の各時点における移動鏡１１６の位置を正確に求める必要がある。このとき、試料測定時における移動鏡１１６の移動範囲のうち中間部（すなわち両端の折り返し位置付近を除く範囲）については、ボイスコイルモータ１５０に印加する駆動電圧の正負から移動鏡１１６の移動方向を特定できる。また、波形整形器１３２から出力されるパルス信号（すなわちコントロール干渉計で生成された干渉レーザ光の検出信号）のカウント数に基づいて、所定の位置（例えばセンターバースト位置）からの移動鏡の移動距離を求めることもできる。従って、前記中間部では、該移動距離及び前記移動方向から移動鏡１１６の現在位置を特定することができる。

一方、移動鏡１１６の移動範囲の両端（折り返し位置付近）においては、上述したようにボイスコイルモータ１５０への印加電圧の正負から移動鏡１１６の移動方向を正しく求めるのは困難である。そこで、本実施形態におけるＦＴ－ＩＲでは、移動鏡１１６が前記移動範囲の両端付近に位置している間は、上記のＰＳＤ１７６ａ又はＰＳＤ１７６ｂからの出力信号に基づいて、データ処理部１２３にて移動鏡１１６の移動方向が特定される。なお、この場合も、移動鏡１１６の移動距離については前記パルス信号のカウント数から求めることができるため、該移動距離及び前記移動方向から移動鏡１１６の現在位置を特定することができる。

あるいは、前記パルス信号のカウント数を利用せず、ＰＳＤ１７６ａ又はＰＳＤ１７６ｂからの出力信号のみから前記移動範囲の両端付近における移動鏡１１６の移動方向と移動距離の両方を求めるようにしてもよい。この場合、移動鏡１１６が前記移動範囲の中間部から前端部（すなわちＰＳＤ１７６ａによる検出可能領域）又は後端部（すなわちＰＳＤ１７６ｂによる検出可能領域）に移行する際に、該中間部と前端部（又は前端部）との境界位置Ｘ_０におけるＰＳＤ１７６ａ（又は１７６ｂ）の出力電圧を基準値Ｖ_０として記憶しておく。そして、以降に得られるＰＳＤ１７６ａ（又は１７６ｂ）の出力電圧Ｖと前記基準値Ｖ_０との差（Ｖ_Δ＝Ｖ－Ｖ_０）の値をデータ処理部１２３で算出する。これにより、前記Ｖ_Δの正負に基づいて移動鏡１１６の移動方向を特定することができ、Ｖ_Δの絶対値に基づき前記境界位置Ｘ_０からの移動鏡１１６の移動距離を知ることができる。

なお、上記の例では、二つの検知部１７１ａ、１７１ｂを移動鏡１１６の移動範囲の両端に配置する構成としたが、これに限らず、例えば図７に示すように、該移動範囲の全域をカバーするように一つの検知部１７１を配置した構成としてもよい。この場合、該検知部１７１には前記移動範囲と同一又はそれ以上の長さを有するＰＳＤ１７６を取り付ける。これにより、前記移動範囲の全域においてＰＳＤ１７６による移動鏡の移動方向及び移動距離の検出が可能となる。

一方、試料測定において、前記移動範囲のうちセンターバースト位置から遠い領域で収集されたデータはパワースペクトルの作成には用いられないため、該領域については、移動鏡１１６の位置検出精度が多少低くても構わない。そこで、本実施形態に係るＦＴ－ＩＲは、図８に示すように移動鏡１１６の移動範囲の一端（センターバースト位置に近い側）のみに検知部１７１ａを配置した構成としてもよい。

［実施形態２］
続いて、本発明の第２の実施形態によるＦＴ－ＩＲについて説明する。図９及び図１０は本実施形態のＦＴ－ＩＲにおける移動鏡２１６の周辺部の構成を示す図であって、図９は該周辺部を上方から見た状態を示し、図１０は側方から見た状態を示している。なお、既に説明した図２～図４で示したものと同一又は対応する構成要素については下二桁が共通する符号を付し、適宜説明を省略する。また、本実施形態によるＦＴ－ＩＲでは、移動方向検知機構以外の構成は図１で示したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態における移動方向検知機構２７０は、リニアガイド２６０のスライダ２６２に固定された反射部２８３と、リニアガイド２６０のレール２６１の前方に固定され、反射部２８３に向けて光を照射するピンスポット光源（例えばレーザ光源）２８１と、受光面を上方に向けた状態でレール２６１の側方に配置された二つのＰＳＤ２８２ａ、２８２ｂとを含んでいる。反射部２８３は例えば平面鏡から成り、前方から入射した光を下方に反射するように反射面を傾斜させた状態でスライダ２６２に固定されている。また、ＰＳＤ２８２ａ、２８２ｂは該反射部２８３の移動範囲の前端部（ビームスプリッタ１１４に近い側）と後端部（ビームスプリッタ１１４から遠い側）に配置されている。

ピンスポット光源２８１から出射した光は常に反射部２８３に入射してその直下に反射される。スライダ２６２がレール２６１の中間部に位置している際は、この反射光はいずれのＰＳＤ２８２ａ、２８２ｂにも入射しないが、スライダ２６２がレール２６１の前端付近に移動してくると、反射部２８３からの反射光がＰＳＤ２８２ａに入射するようになり、スライダ２６２が更に前方に移動するにつれ、ＰＳＤ２８２ａの受光面上における光量重心の位置も前方に移動する。同様に、スライダ２６２がレール２６１の後端付近に移動してくると、反射部２８３からの反射光がＰＳＤ２８２ｂに入射するようになり、スライダ２６２が更に後方に移動するにつれ、ＰＳＤ２８２ｂの受光面上における光量重心の位置も後方に移動していく。このように、本実施形態における移動方向検知機構２７０においても、ＰＳＤ２８２ａ、２８２ｂの受光面における光量の重心位置は移動鏡２１６の位置を反映しているため、該ＰＳＤ２８２ａ、２８２ｂからの出力信号に基づいて移動鏡２１６の移動範囲の前端付近及び後端付近における移動鏡２１６の移動方向を検知することができる。

なお、本実施形態における移動方向検知機構２７０は、図９及び図１０に示した構成に限定されるものではなく、反射部２８３が移動鏡２１６と共に移動し、該反射部２８３の移動に伴ってＰＳＤ２８２ａ、２８２ｂに入射する光の重心位置が変化するように構成されていればよい。従って、例えば図１１（移動鏡２１６周辺部を上方から見た図）に示すように、前方から反射部２８３に入射した光が側方に向けて反射されるように該反射部２８３を傾斜させ、更に、ＰＳＤ２８２ａ、２８２ｂを、その受光面をリニアガイド２６０の方向に向けた状態で反射部２８３の移動範囲の前端及び後端に立設した構成としてもよい。

また、上記の例では、二つのＰＳＤ２８２ａ、２８２ｂを移動鏡２１６（及び反射部２８３）の移動範囲の両端に配置する構成としたが、これに限らず、例えば図１２に示すように、該移動範囲の全域をカバーするように一つのＰＳＤ２８２を配置した構成としてもよい。この場合、該ＰＳＤ２８２としては前記移動範囲と同一又はそれ以上の長さを有するものを使用する。これにより、前記移動範囲の全域においてＰＳＤ２８２による移動鏡２１６の移動方向及び移動距離の検出が可能となる。

一方、試料測定において、前記移動範囲のうちセンターバースト位置から遠い領域で収集されたデータはパワースペクトルの作成には用いられないため、該領域については、移動鏡２１６の位置検出が精度が多少低くても構わない。そこで、本実施形態に係るＦＴ－ＩＲは、図１３に示すように移動鏡２１６（及び反射部２８３）の移動範囲の一端（センターバースト位置に近い側）のみにＰＳＤ２８２ａを配置した構成としてもよい。

また、上記の例では、いずれもピンスポット光源２８１をレール２６１の前方に固定する構成としたが、ピンスポット光源２８１の位置はこれに限定されるものではない。例えば、ピンスポット光源２８１をレール２６１の後方に固定し、該ピンスポット光源２８１から反射部２８３に入射した光をＰＳＤに向けて反射させる構成としてもよい。

１１０…気密室３１０…気密室
１１１、３１１…赤外光源
１１４、３１４…ビームスプリッタ
１１５、３１５…固定鏡
１１６、２１６、３１６…移動鏡
１１９、１３０、３１９、３３０、３３１…光検出器
１２３、３２３…データ処理部
１２５、３２５…レーザ光源
１３２、３３２、３３３…波形整形器
１４０、３４０…試料室
１５０、２５０、３５０…ボイスコイルモータ
１５１、２５１、３５１…駆動軸
１５２、２５２、３５２…ボイスコイル
１６０、２６０、３６０…リニアガイド
１６１、２６１、３６１…レール
１６２、２６２、３６２…スライダ
１７０、２７０…移動方向検知機構
１７１、１７１ａ、１７１ｂ…検知部
１７５、１７５ａ、１７５ｂ…ＬＥＤ
１７６、１７６ａ、１７６ｂ、２８２、２８２ａ、２８２ｂ…ＰＳＤ
１７７…遮光部
２８１…ピンスポット光源
２８３…反射部
３２７…位相板
３２９…偏光ビームスプリッタ
３３４…アップ／ダウン・カウンタ

Claims

赤外光源、ビームスプリッタ、移動鏡、及び固定鏡を含み、前記赤外光源から発せられる赤外光の干渉光である干渉赤外光を生成する主干渉計と、レーザ光源、前記ビームスプリッタ、前記移動鏡、及び前記固定鏡を含み、前記レーザ光源から発せられるレーザ光の干渉光である干渉レーザ光を生成するコントロール干渉計と、を具備するフーリエ変換型赤外分光光度計であって、
印加電圧により前記移動鏡を直線的に往復動させる移動鏡駆動手段と、
受光面を有する光位置センサと、
前記受光面に対して光を照射する光源と、
前記移動鏡と共に移動し、その移動範囲の少なくとも一端において前記受光面と前記光源との間に進入する遮光部と、
前記移動鏡の移動範囲の端部において、前記遮光部の移動に伴う、前記受光面における前記光源からの入射光の重心位置の変化に基づいて前記移動鏡の移動方向を特定し、前記移動鏡の移動範囲の端部を除く範囲において、前記移動鏡駆動手段に印加する電圧の向きに基づき前記移動鏡の移動方向を特定する移動方向特定手段と、
前記干渉レーザ光を検出する光検出器と、
前記光検出器からの検出信号をパルス信号に変換する波形整形器と、
前記波形整形器から出力される前記パルス信号のカウント数に基づいて所定の位置からの前記移動鏡の移動距離を特定する移動距離特定手段と、
を有し、
前記移動方向及び前記移動距離から前記移動鏡の現在位置を特定することを特徴とするフーリエ変換型赤外分光光度計。