JP7275581B2 - フーリエ変換赤外分光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、フーリエ変換赤外分光装置（FTIR）に関する。
FTIRは一般に、多数の波長が重畳した赤外光を生成する多波長赤外光源、ビームスプリッタ、固定鏡及び移動鏡を含む干渉計を有する（例えば特許文献１）。光源で生成された赤外光はビームスプリッタで2つに分割され、一方が固定鏡で、他方が移動鏡で反射され、ビームスプリッタに戻り合成され、試料に照射される。試料に照射される赤外光の強度と移動鏡の位置の関係は、固定鏡で反射される赤外光と移動鏡で反射される赤外光の光路差が0のときに全ての波長で強度が最大（センターバースト）であって、そこから移動鏡が移動して光路差が変化するのに従って波長毎にピークの位置（間隔）が異なる正弦波を重ね合わせたものとなる。試料に照射された赤外光は、試料を透過した透過光、又は試料で反射された反射光となって検出器で検出され、それら透過光又は反射光の強度と光路差の関係を示すインターフェログラムが得られる。このインターフェログラムに対して高速フーリエ変換（FFT）を行うことにより、横軸に波数（又は波長）、縦軸に強度（吸光度、透過率等）をとったスペクトルが得られる。このスペクトルのピーク波数（波長）やピーク強度等から、試料の定性分析や定量分析が行われる。
FTIRによる測定を精度良く行うためには、移動鏡の位置を精度よく求める必要がある。そのために、FTIRは一般に、測定に用いる赤外光に対する干渉計（主干渉計）の他に、レーザ光（単色光）を用いたコントロール干渉計を備えている。コントロール干渉計は、レーザ光源と、レーザ光用のビームスプリッタ、固定鏡及び移動鏡等を有する。レーザ光は、ビームスプリッタに導入され、ビームスプリッタで2つに分割されて、一方が固定鏡で、他方が移動鏡で反射され、ビームスプリッタに戻り合成される。合成されたレーザ光は、主干渉計の検出器とは別の検出器で検出される。検出されるレーザ光は、光路差が該レーザ光の波長の整数倍のときに強度が最大となる干渉光となる。従って、レーザ光の干渉光の強度が最大となる毎に、コントロール干渉計の光路差が該レーザ光の1波長分だけ増加又は減少した、と特定することができる。ビームスプリッタ、固定鏡及び移動鏡は主干渉計とコントロール干渉計で共通であるため、コントロール干渉計で求めた光路差がそのまま、主干渉計の光路差となる。
コントロール干渉計のレーザ光源には、従来よりガスレーザであるHe-Ne（ヘリウム－ネオン）レーザが用いられているが、最近、装置を小型化するために、半導体レーザが用いられている。半導体レーザの発振波長には規格値が設定されていて、その規格値内で半導体レーザ毎の個体差及び経年変化により発振波長が異なる。上記のように主干渉計（及びコントロール干渉計）の光路差はレーザ光の波長に基づいて求められるため、主干渉計で測定されるインターフェログラム及びそれに対してFFTを行ったスペクトルを正確に求めるためにはこの光路差を正確に特定しなければならない。そのため、半導体レーザをコントロール干渉計の光源に使用するために、個体差を考慮して装置の導入時に発振波長の較正を行うと共に、経年変化を考慮して定期的に発振波長の較正を行う必要がある。この較正は従来、空気を透過した赤外光をFTIRで測定することにより行われていた。空気中には水蒸気が僅かに含まれるため、それに由来する吸収ピークが現れる。この水蒸気のピーク波数の測定値を本来の値（標準値）と比較することにより、半導体レーザの発振波長の較正を行う。
特開2016-142527号公報
本発明が解決しようとする課題は、発振波長を容易に較正することができるフーリエ変換赤外分光装置を提供することである。
上記課題を解決するために成された本発明に係るフーリエ変換赤外分光装置は、
多波長赤外光源、ビームスプリッタ、固定鏡及び移動鏡を含む主干渉計と、
半導体レーザ、前記ビームスプリッタ、前記固定鏡及び前記移動鏡を含むコントロール干渉計と、
前記主干渉計で生成され、試料を通過し又は試料で反射した赤外干渉光を検出する第１検出器と、
前記コントロール干渉計で生成される単色干渉光を検出する第２検出器と、
前記第２検出器で検出された単色干渉光の強度及び較正前の発振波長に基づいて、前記固定鏡を通る光路と前記移動鏡を通る光路の光路差を求め、前記第１検出器で検出された赤外干渉光の強度を該光路差による分布で示すインターフェログラムに対して高速フーリエ変換を行うことによりスペクトルを作成するスペクトル作成部と、
前記スペクトル作成部で作成されたスペクトル中のピークから二酸化炭素の吸収ピークを特定し、該吸収ピークの波数又は波長を二酸化炭素の本来の吸収波数又は波長と比較することにより、前記半導体レーザの較正後の発振波長を求める発振波長較正部と
を備えることを特徴とする。
本発明に係るフーリエ変換赤外分光装置では、コントロール干渉計の半導体レーザの発振波長を較正する際に、空気を試料として用い、主干渉計で生成される赤外干渉光を空気に照射することにより、スペクトル作成部がスペクトルを作成する。空気のスペクトルには、水蒸気の他に、二酸化炭素による吸収ピークが表れる。このうち水蒸気の吸収ピークは数cm-1～数十cm-1の波数間隔で多数観測されるのに対して、二酸化炭素の吸収ピークは波数667cm-1付近に1つ観測され、その周囲の±50cm-1に亘って（二酸化炭素や水蒸気等の）空気の成分による他の吸収ピークが観測されない。そのため、波数667cm-1付近の二酸化炭素の吸収ピークは、他の吸収ピークと容易に区別することができる。従って、本発明によれば、発振波長を容易に較正することができる。
半導体レーザの発振波長の精度は、安価なものでは最大で±20nm程度に達する。例えば、発振波長の規格値が850nmである安価な半導体レーザにおいて、実際の発振波長が規格値よりも20nm長い870nmであるならば、本来のピーク波数が1616.7cm-1である水蒸気の吸収ピークの測定値が1616.7×(850/870)=1579.5cm-1となり、本来の値と測定値の差は37.2cm-1となる。水蒸気の吸収ピークは1つのみではなく、数cm-1～数十cm-1の間隔で多数の波数で観測されるため、ピーク波数の本来の値と測定値の差が数十cm-1（前記の例では37.2cm-1）に達すると、測定したピークがどのピークであるのかを特定することができない。そのため、安価な半導体レーザを用いる場合には、従来のように水蒸気の吸収ピークを基準とすると発振波長を較正することができない。それに対して本発明では上記のように他の吸収ピークと容易に区別することができる二酸化炭素の吸収ピークを較正に用いるため、半導体レーザの発振波長の精度が低くとも容易に較正を行うことができる。
本発明に係るフーリエ変換赤外分光装置はさらに、前記発振波長較正部により得られた較正後の発振波長、前記第２検出器で検出された単色干渉光の強度及び前記第１検出器で検出された赤外干渉光の強度に基づいてスペクトルを作成し、該スペクトル中のピークから1又は複数の水蒸気の吸収ピークを特定し、該吸収ピークにおける波数又は波長を水蒸気の本来の吸収波数又は波長と比較することにより、発振波長の精密較正を行う発振波長精密較正部を備えることができる。
前記発振波長較正部による較正後の発振波長を用いて作成したスペクトルでは、較正前よりも発振波長の精度が高く、水蒸気の吸収ピークが多数観測されても各吸収ピークを他の吸収ピークと区別しやすくなる。また、空気を測定した場合に得られる二酸化炭素の吸収ピークは、667cm -1 付近に強い吸収をもつが、測定波数領域の広いFTIRにおいて、より高波数側の吸収ピークで較正する方が、誤差が少なくて済む。そのため、前記発振波長精密較正部を備えるフーリエ変換赤外分光装置により、水蒸気の吸収ピークに基づいて発振波長をより精密に較正することができる。
水蒸気の吸収ピークに基づく精密較正を行う場合には、水蒸気の吸収ピークのうち1つのみを用いてもよいが、2つ以上のピークを用いる方が、より精密に較正を行うことができる。この場合、前記精密較正において、複数の水蒸気の吸収ピークについてそれぞれ得られた波数又は波長と本来の吸収波数又は波長との差が最小になるように較正することができる。
本発明に係るフーリエ変換赤外分光装置はさらに、前記スペクトル作成部により作成されたスペクトルに対して、所定の基準に基づいて、空気のスペクトルが適正に測定されたものであるかを判定するスペクトル適正判定部を備えることが望ましい。空気のスペクトルが適正に測定されていないとスペクトル適正判定部が判定した場合には較正結果を採用しないことにより、他の物質の吸収等が重なることによって正確な吸収ピークが取れなくなることを防止することができる。例えば、作成されたスペクトルについて、異なる2つの波数範囲内でそれぞれバックグラウンドの最大値又は最小値を求め、それら2つの最大値又は最小値の比の値を、前記所定の基準として用いることができる。この比の値が通常の範囲内から外れている場合には、空気とは異なるものに起因する赤外光の吸収等によって、本来のものとは異なるバックグラウンドが重畳されている可能性がある。
本発明により、発振波長を容易に較正することができるフーリエ変換赤外分光装置を得ることができる。
本発明に係るフーリエ変換赤外分光装置の一実施形態を示す概略構成図。 本実施形態のフーリエ変換赤外分光装置の動作を示すフローチャートのうち、前半部。 本実施形態のフーリエ変換赤外分光装置の動作を示すフローチャートのうち、後半部。 空気を試料として測定した波数スペクトルの一例を示す図。
図１～図４を用いて、本発明に係るフーリエ変換赤外分光装置の実施形態を説明する。
(1) 本実施形態のフーリエ変換赤外分光装置の構成
図１に、本実施形態のフーリエ変換赤外分光装置（FTIR）１の構成を概略図で示す。このFTIR１は、多波長赤外光源１１、赤外光軸用第１集光ミラー１７１、ビームスプリッタ１２、固定鏡１３、移動鏡１４、試料室１５、第１検出器１６、赤外光軸用第２集光ミラー１７２、半導体レーザ２１、第２検出器２６及び制御部３０を有する。多波長赤外光源１１、赤外光軸用第１集光ミラー１７１、ビームスプリッタ１２、固定鏡１３及び移動鏡１４により主干渉計１０が構成される。また、半導体レーザ２１、ビームスプリッタ１２、固定鏡１３及び移動鏡１４によりコントロール干渉計２０が構成される。従って、ビームスプリッタ１２、固定鏡１３及び移動鏡１４は、主干渉計１０の構成要素とコントロール干渉計２０の構成要素を兼ねている。
多波長赤外光源１１は、多数の波長が重畳した赤外光を生成する光源である。ビームスプリッタ１２は、多波長赤外光源１１が発して赤外光軸用第１集光ミラー１７１が反射する赤外光が入射する位置に配置されており、入射した赤外光のうち、強度比で半分を透過して残り半分を反射するものである。本実施形態では、固定鏡１３は、ビームスプリッタ１２が反射した赤外光が入射する位置に配置され、移動鏡１４はビームスプリッタ１２を透過した赤外光が入射する位置に配置されている。なお、固定鏡１３と移動鏡１４の位置は互いに逆であってもよい。固定鏡１３及び移動鏡１４はいずれも、入射した赤外光を180°方向に反射させ、それにより該赤外光をビームスプリッタ１２に入射させる向きで配置されている。固定鏡１３は位置が固定されているのに対して、移動鏡１４は制御部３０による制御に従って、ビームスプリッタ１２との距離を変化させるように、光路に平行な方向に移動可能である。
固定鏡１３で反射された赤外光と移動鏡１４で反射された赤外光はビームスプリッタ１２に入射して重なり合い、それら2つの赤外光が干渉した干渉光が形成される。試料室１５は、ビームスプリッタ１２から出力されて赤外光軸用第２集光ミラー１７２で反射される干渉光が入射する位置に配置されている。試料室１５内には試料が収容される。
第１検出器１６は、試料室１５（及び該試料室１５内の試料）を通過した干渉光が入射する位置に配置されており、該干渉光の強度を検出するものである。
半導体レーザ２１は、単色（1波長）の光から成り、単色光であって多波長赤外光源１１で生成される赤外光よりも径が十分に小さいレーザビームを出射する。ここで、半導体レーザ２１が発振するレーザビームの発振波長には、標準値が定められている。本実施形態では、半導体レーザ２１には、発振波長の標準値が850nmであるものを用いる。但し、実際の発振波長は標準値から最大で±20nm程度ずれている可能性がある。本実施形態では、そのような発振波長のずれを後述のように較正する。
赤外光軸用第１集光ミラー１７１は半導体レーザ２１とビームスプリッタ１２の間に配置されており、中央部に穴が設けられている。レーザ２１から出射されたレーザ光は、この穴を通過してビームスプリッタ１２に入射し、ビームスプリッタ１２で2分割され、一方が固定鏡１３で反射され、他方が移動鏡１４で反射され、再びビームスプリッタ１２に入射して干渉する。ここで、固定鏡１３で反射されたレーザビームと移動鏡１４で反射されたレーザビームの光路差が、該レーザビームの波長の整数倍となったときに、レーザビームの干渉強度が最大となる。
赤外光軸用第２集光ミラー１７２はビームスプリッタ１２と第２検出器１６の間に配置されており、中央部に穴が設けられている。上記のように干渉したレーザビーム（単色干渉光）は赤外光軸用第２集光ミラー１７２の穴を通過して第２検出器１６に入射する。第２検出器１６は、干渉したレーザビームの強度を検出する。
なお、赤外光軸用第１集光ミラー１７１及び赤外光軸用第２集光ミラー１７２の中央部の穴は赤外光の径よりも十分に小さい。
図１では、網掛けが付された帯によって多波長赤外光の光路を表し、太破線によってレーザビームの光路を表している。
制御部３０は、ＣＰＵ（中央演算装置）等のハードウエア及び制御プログラム（ソフトウエア）により具現化されており、機能ブロックとして移動鏡制御部３１、スペクトル作成部３２、スペクトル適正判定部３３、発振波長較正部３４及び較正値確認部３５とを有する。
移動鏡制御部３１は、移動鏡を移動させる制御信号を移動鏡１４に送信するものであり、移動鏡の移動距離及び移動速度を制御することが可能である。
スペクトル作成部３２は、第２検出器２６で検出された単色干渉光の強度及び発振波長に基づいて、固定鏡１３を通る光路と移動鏡１４を通る光路の光路差を求めると共に、第１検出器１６で検出された赤外干渉光の強度を上記のように求めた光路差による分布で示すインターフェログラムに対して高速フーリエ変換を行うことにより、波長又は波数スペクトルを作成する処理を行うものである。この処理は、実際の試料を測定する際に行われると共に、半導体レーザ２１の発振波長を較正する際にも行われる。なお、半導体レーザ２１の発振波長を較正する際には、スペクトル作成部３２での処理の際に用いる発振波長には、較正前の値が用いられる。
スペクトル適正判定部３３は、スペクトル作成部３２で作成されたスペクトルに対して、所定の基準に基づいて、空気のスペクトルが適正に測定されたものであるかを判定するものである。本実施形態では、所定の基準として、異なる2つの波数範囲内でそれぞれ求めたスペクトルのバックグラウンドの最大値又は最小値の比を用いる。使用する波数範囲は、波長の較正を行う際に用いるピークの波数に応じて（但し、ピーク波数が当該波数範囲内に含まれるとは限らない）定める。波数範囲の例は後述する。
発振波長較正部３４は、スペクトル作成部３２で作成されたスペクトルからピークを抽出し、抽出されたピークから二酸化炭素の吸収ピークを特定したうえで、その吸収ピークの波数又は波長を求め、この波数又は波長と二酸化炭素の本来の吸収波数又は波長と比較することにより、半導体レーザ２１の発振波長の較正を行うものである。発振波長較正部３４の動作の詳細は後述する。
較正値確認部３５は、発振波長較正部３４で較正された発振波長の値が妥当であるかを確認する操作を行うものである。
(2) 本実施形態のフーリエ変換赤外分光装置における半導体レーザ２１の発振波長の較正の動作
次に、図２及び図３に示すフローチャートを用いて、本実施形態のフーリエ変換赤外分光装置１の動作を説明する。但し、通常の測定対象の試料を測定する際の動作は通常のFTIRの動作と同じであるため説明を省略し、以下では、半導体レーザ２１の発振波長を較正する際の動作を説明する。
まず、試料室１５内に空気のみが存在する状態で、1回目のFTIRの測定を実行する（ステップＳ１）。
この測定では、多波長赤外光源１１から赤外光を出射すると共に、半導体レーザ２１からレーザビーム（単色光）を出射する。この状態で、移動鏡制御部３１による制御で移動鏡１４を移動させつつ、第１検出器１６及び第２検出器２６でそれぞれ、入射した光の強度を検出する。第１検出器１６では時間毎の赤外干渉光の強度が検出され、第２検出器２６では時間毎の単色干渉光の強度が検出される。ここで単色干渉光の強度は、固定鏡１３で反射される光と移動鏡１４で反射される光の光路差が半導体レーザ２１の実際の発振波長の整数倍になったときに極大値となり、時間の経過（すなわち移動鏡の移動）に伴って極大値が周期的に出現する。但し、この段階では半導体レーザ２１の実際の発振波長は不明である。そこで、スペクトル作成部３２は、使用している半導体レーザ２１で定められている発振波長の規格値、又は以前に発振波長の較正を行っている場合にはその際の較正値を発振波長の値として、単色干渉光の強度が極大値となる毎に当該発振波長の1波長分だけ光路差が増加又は減少したと特定する。なお、移動鏡１４が移動する方向は移動鏡制御部３１による制御で定まるため、光路差の変化が増加と減少のいずれであるのかという点も特定することができる。スペクトル作成部３２は、こうして特定された光路差の時間変化を第１検出器１６で検出される時間毎の赤外干渉光の強度に適用し、赤外干渉光の強度を該光路差による分布で示すインターフェログラムを取得する。スペクトル作成部３２はさらに、このインターフェログラムに対して高速フーリエ変換を行うことにより、波数スペクトルを作成する。
なお、通常の試料の測定では、試料を透過又は反射した赤外干渉光のインターフェログラムをフーリエ変換したものを、バックグラウンド測定で得られるインターフェログラムをフーリエ変換したもので除することで得られるものを試料のスペクトルとする。しかし、ここでは、空気を測定していることからバックグラウンド測定を行っていることと同等であるため、そのような除算はできない。そのため、ここでは、上記のようにインターフェログラムをフーリエ変換したものをそのまま波数スペクトルとして用いる。この波数スペクトルでは、吸収ピークはバックグラウンドよりも下方に（すなわち小さい数値で）現れる。得られる波数スペクトルの一例を図４に示す。
こうして得られた波数スペクトルにつき、スペクトル適正判定部３３は、1880～2020cm-1の波数範囲内でのバックグラウンドの最大値が、1320～1480cm-1の波数範囲内でのバックグラウンドの最大値の50％以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定結果がNoである場合には、例えば測定済みの試料が試料室１５内に残存していることによって正常なバックグランドスペクトルとなっていないことが考えられる。そこで、この判定がNoの場合には、ステップＳ１４に進み、斜入射の影響を小さくするように光学系を設定することにより、干渉強度の調整を行う。この調整の後、ステップＳ１に戻って測定をやり直す。一方、判定結果がYESの場合には、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、スペクトル適正判定部３３は、645～690cm-1の波数範囲内でのスペクトルの強度の最小値が、645cm-1での強度の値の70％以下であるか否かを判定する。この判定の結果がNOである場合には、正しい吸収ピークが現れていないことが考えられるため、ステップＳ１４に進んで干渉強度の調整を行い、その後、ステップＳ１に戻って測定をやり直す。一方、判定結果がYESの場合には、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、発振波長較正部３４は、645～690cm-1の波数範囲内でスペクトルの強度が最小値を取るときの波数をピーク波数として、その値が667cm-1となるように、半導体レーザ２１の発振波長の較正を行う（1回目の較正）。ここで667cm-1という波数は、二酸化炭素の吸収ピークの波数である。図４に例示したように、空気の吸収スペクトルでは、この波数667cm-1での二酸化炭素の吸収ピークの周囲に他のピークが出現しないため、この吸収ピークは容易に特定することができる。発振波長の較正は、一般には、得られたスペクトル上でのピーク波数をk'cm-1、本来の吸収ピークの波数をkcm-1、較正前の半導体レーザの発振波長をλ0とすると、較正後の発振波長λ1をλ1=λ0×(k'/k)で求めることにより行う。このステップＳ４では、k=667cm-1であり、λ0は半導体レーザ２１の発振波長の標準値である850nmとし、較正後の発振波長λ1はλ1=850×(k'/667)で求められる。
ステップＳ４の操作の後、較正値確認部３５は、得られた較正後の発振波長λ1が825～875nm（半導体レーザ２１の発振波長の標準値である850nmから±25nm）の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。判定結果がNOの場合にはステップＳ１４に進んで干渉強度の調整を行い、その後、ステップＳ１に戻って測定をやり直す。一方、判定結果がYESの場合には、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、上記較正後の発振波長λ1を適用し、空気を試料として2回目のFTIRの測定を実行し、スペクトル作成部３２が波数スペクトルを作成する。測定方法の詳細は、光路差の特定に用いる発振波長の値を除いて、ステップＳ１で行う1回目のFTIRの測定と同様である。発振波長較正部３４は、この測定で得られた波数スペクトルより、1614～1618cm-1の波数範囲内でスペクトルの強度が最小値を取るときの波数を1616.711cm-1として、半導体レーザ２１の発振波長の較正（2回目）を行い、該較正後の発振波長λ2を求める（ステップＳ７）。発振波長の較正の方法は、1回目の較正（ステップＳ４）の場合と同様である。
ここで1616.711cm-1という波数は、水蒸気の吸収ピークの波数である。この波数1616.711cm-1の吸収ピークの近傍には波数1576.185cm-1や1662.809cm-1等にも水蒸気の吸収ピークが現れるため、仮に1回目の較正に1616.711cm-1の吸収ピークを用いようとすると、それら近傍にある他の吸収ピークを波数1616.711cm-1の吸収ピークと誤認するおそれがある。特に、規格値からの発振波長のずれが大きい安価な半導体レーザではそのような誤認が生じ易くなる。それに対して本実施形態では、1回目の較正後の発振波長を用いて2回目の較正用の波数スペクトルを作成することにより、吸収ピークの波数が本来の値からずれる大きさを小さくし、他の吸収ピークを波数1616.711cm-1の吸収ピークと誤認することを防ぐことができる。
また、本機の測定で得られる、二酸化炭素の吸収ピークよりも大きく且つ先鋭な水蒸気の吸収ピークを用いて2回目の較正を行うことにより、二酸化炭素の吸収ピークによる1回の較正のみを行う場合よりも精密に半導体レーザ２１の発振波長を較正することができる。
次に、2回目の較正後の発振波長λ2を適用して、空気を試料として3回目のFTIRの測定を実行し、スペクトル作成部３２が波数スペクトルを作成する。測定方法の詳細は、光路差の特定に用いる発振波長の値を除いて、1回目（ステップＳ１）及び2回目（ステップＳ６）のFTIRの測定と同様である。スペクトル適正判定部３３は、3700～3704cm-1の波数範囲内でスペクトルの強度が最小値を取るときの波数を求め、その値が(3702±1)cm-1の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ９）。3702cm-1という波数は、2回目の較正で用いたものとは異なる位置に現れる水蒸気の吸収ピークである。2回目の較正が正しく行われていれば当該最小値が(3702±1)cm-1の範囲内にあるはずである。それにも関わらずこの判定がNOの場合には、ステップＳ１４に進んで光学系を設定することにより干渉強度の調整を行ったうえで、ステップＳ１からの操作をやり直す。
一方、ステップＳ９の判定がYESの場合にはステップＳ１０に進み、較正値確認部３５は、2回目の較正後の発振波長λ2が825～875nmの範囲内にあるか否かを判定する。この判定がNOの場合にはステップＳ１４に進んで光学系を設定することにより干渉強度の調整を行ったうえで、ステップＳ１からの操作をやり直す。この判定がYESの場合にはステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、較正値確認部３５は、2回目の較正後の発振波長λ2と1回目の較正を行う前の発振波長λ0の差を求め、その絶対値が0.012nm以上（すなわち、+0.012nm以上、又は-0.012nm以下）であるか否かを判定する。この判定がYESの場合には、2回目の較正後の発振波長λ2を最終的な較正後の発振波長として採用し（ステップＳ１２）、一連の操作を終了する。一方、ステップＳ１１での判定がNOである場合は、1回目の較正を行う前の発振波長λ0の値も許容範囲であると考えられるため、この発振波長λ0の値を維持し（ステップＳ１３）、一連の操作を終了する。
本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、較正値確認部３５が行うステップＳ５、Ｓ１０及びＳ１１の判定の閾値は較正の精度に応じて変更してもよい。
さらに、2回目の較正を省略し、1回目の較正後の発振波長λ1を最終的な較正後の発振波長としてもよい。この場合、水蒸気の吸収ピークは用いずに、二酸化炭素の吸収ピークのみを用いて較正を行うこととなる。この方法を取るには二酸化炭素の吸収を分解できるだけの高分解測定ができることが望ましい。
上記実施形態では、水蒸気の吸収ピークは、ピーク波数が1616.711cm-1のもののみを発振波長の較正（ステップＳ７）に用いている（なお、ステップＳ９ではピーク波数が3702cm-1である水蒸気の吸収ピークを用いているが、当該ステップは得られたスペクトルが適正であるかを判定するのみであり、当該吸収ピークを発振波長の較正自体には用いていない）が、複数の水蒸気の吸収ピークを用いて発振波長の較正を行ってもよい。前述したλ1=λ0×(k'/k)との関係より、複数の水蒸気の吸収ピークのいずれにおいても、作成したスペクトルから得られるピーク波数k'と本来の吸収ピークの波数kの比k'/kが一定になることから、k=A×k'（Aは定数）の関係を満たすが、ピーク波数k'の値も誤差を有し得る。そこで、この関係をピーク波数k'を変数とする１次関数として、複数の吸収ピークから得られる該複数のピーク波数k'の値に基づいて最小二乗法により定数Aの値を求めるようにしてもよい。較正後の発振波長λ1は、λ1=λ0×(k'/k)=λ0×Aより求めることができる。水蒸気の吸収ピークは多数現れるが、隣接するピークとの波数の間隔が他のものよりも大きい、波数1447.952cm-1、1464.905cm-1、1576.185cm-1、1616.711cm-1、1662.809cm-1及び1756.819cm-1における6個の吸収ピークのうち2個～6個を選択して用いることが好ましい。
１…フーリエ変換赤外分光装置
１０…主干渉計
１１…多波長赤外光源
１２…ビームスプリッタ
１３…固定鏡
１４…移動鏡
１５…試料室
１６…第１検出器
１７１…赤外光軸用第１集光ミラー
１７２…赤外光軸用第２集光ミラー
２０…コントロール干渉計
２１…半導体レーザ
２６…第２検出器
３０…制御部
３１…移動鏡制御部
３２…スペクトル作成部
３３…スペクトル適正判定部
３４…発振波長較正部
３５…較正値確認部

Claims (4)

  1. 多波長赤外光源、ビームスプリッタ、固定鏡及び移動鏡を含む主干渉計と、
    半導体レーザ、前記ビームスプリッタ、前記固定鏡及び前記移動鏡を含むコントロール干渉計と、
    前記主干渉計で生成され、試料を通過し又は試料で反射した赤外干渉光を検出する第１検出器と、
    前記コントロール干渉計で生成される単色干渉光を検出する第２検出器と、
    前記第２検出器で検出された単色干渉光の強度及び前記半導体レーザの較正前の発振波長に基づいて、前記固定鏡を通る光路と前記移動鏡を通る光路の光路差を求め、前記第１検出器で検出された赤外干渉光の強度を該光路差による分布で示すインターフェログラムに対して高速フーリエ変換を行うことによりスペクトルを作成するスペクトル作成部と、
    前記スペクトル作成部で作成されたスペクトル中のピークから二酸化炭素の吸収ピークを特定し、該吸収ピークの波数又は波長を二酸化炭素の本来の吸収波数又は波長と比較することにより、前記半導体レーザの較正後の発振波長を求める発振波長較正部と、
    前記発振波長較正部により得られた較正後の発振波長、前記第２検出器で検出された単色干渉光の強度及び前記第１検出器で検出された赤外干渉光の強度に基づいてスペクトルを作成し、該スペクトル中のピークから1又は複数の水蒸気の吸収ピークを特定し、該吸収ピークにおける波数又は波長を水蒸気の本来の吸収波数又は波長と比較することにより、発振波長の精密較正を行う発振波長精密較正部と
    を備えることを特徴とするフーリエ変換赤外分光装置。
  2. 前記精密較正において、複数の水蒸気の吸収ピークについてそれぞれ得られた波数又は波長と本来の吸収波数又は波長との差が最小になるように較正することを特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換赤外分光装置。
  3. 前記複数の水蒸気の吸収ピークが、波数1447.952cm-1、1464.905cm-1、1576.185cm-1、1616.711cm-1、1662.809cm-1及び1756.819cm-1における6個の吸収ピークのうちの2個～6個であることを特徴とする請求項２に記載のフーリエ変換赤外分光装置。
  4. さらに、前記スペクトル作成部により作成されたスペクトルに対して、所定の基準に基づいて、前記スペクトルが適正に作成されたものであるかを判定するスペクトル適正判定部を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のフーリエ変換赤外分光装置。
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