JPH03202729A

JPH03202729A - 干渉分光光度計の移動鏡駆動制御装置

Info

Publication number: JPH03202729A
Application number: JP1342372A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yoshikawa; 治吉川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-04
Also published as: CA2033450A1; EP0436945A2; CA2033450C; CN1026442C; EP0436945A3; US5164788A; EP0436945B1; DE69023110D1; DE69023110T2; CN1053686A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ　ＩＲ）な
どの干渉分光光度計において、二光束干渉計の移動鏡の
摺動を駆動し制御するための装置に関するものである。

（従来の技術）二光束干渉計にはインターフェログラムを得るための主
干渉計の他に、移動鏡の摺動をモニタしたり、インター
フェログラムのサンプリングのためにコントロール干渉
計が備えられている。

ＦＴＩＲの検出器としてはＴＧＳやＬｉＴａ０゜などの
焦電型検出器、ＭＣＴやＩｎＳｂなどの量子型検出器、
ＰＡＳ　（光音響効果型）検出器などが用いられる。干
渉計における移動鏡の摺動速度は変調周波数を表わすも
のであるが、検出器の種類によらて最適変調周波数が異
なっている。また、ＰＡＳ検出器では摺動速度の違いに
よってサンプルの表面からの深さの異なる情報が得られ
る。

従来のＦＴＩＲにおいては、移動鏡の摺動速度が変えら
れるようになっているものもあるが、その摺動速度の種
類は高々数段階にすぎない。

（発明が解決しようとする課題）従来のＦＴＩＲでは、移動鏡の摺動速度を多段階に変え
ることができないため、摺動速度の違いにより異なる情
報を得ることのできるＰＡＳ検出器を用いた光音響フー
リエ変換分光法を有効に利用することができない。

また、干渉分光光度計を量産化するときに傭体間で異な
る最高ＳｌＮ比を得るような摺動速度に設定することが
できない。

そこで１本発明は移動鏡の摺動速度を容易に変更できる
ようにして最適条件で測定を行なうことのできる干渉分
光光度計を提供することを目的とするものである。

本発明はまた、移動鏡の摺動速度を多段階に変更できる
ようにして光音響フーリエ変換分光法を有効に利用する
ことのできる干渉分光光度計を提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段）本発明では、発振器からのパルス信号を分周して作成し
た信号とコントロール干渉計の干渉信号との比較により
誤差信号を作成して、移動鏡の摺動速度を制御する。

本発明ではまた、パルス信号の分周比を可変にすること
により、移動鏡の摺動速度を可変にする。

（作用）移動鏡の摺動速度が所望の速度になるように、パルス信
号の分周比を設定すると、コントロール干渉計の干渉信
号と、パルス信号が分周されて得られる信号との比較に
より誤差信号が発生し、移動鏡の摺動速度が設定された
速度になるように制御される。

パルス信号の分周比が例えばＣＰＵなどから任意に設定
できるようになっていると、使用者が移動鏡の摺動速度
を任意に変更して検出器にあった最適な条件で測定を行
なうことができる。

（実施例）第工図は本発明が適用されるＦＴＩＲの要部を示す。

２はビームスプリッタ及びコンペンセータ（以下単にビ
ームスプリッタという）、４は固定鏡、６は移動鏡であ
り、ビームスプリッタ２は固定鏡４の法線方向及び移動
［６の法線方向に対して６０度の傾きをもって配置され
ている。固定ｔＩ！Ｌ４は固定鏡支持ブロックに搭載さ
れている。移動鏡６は摺動機構８に支持され、摺動機構
８はリニアモータ１０によって移動ｆＩＡ６をビームス
プリッタ２に近づく方向と遠ざかる方向に移動させる。

ビームスプリッタ２．固定ｌＲ４及び移動鏡６とともに
主干渉計を構成して赤外分光測定計とするために、赤外
光源１２が設けられ、光源１２からの赤外光は集光鏡１
４、アパーチャ１６、コリメータ鏡１８を経てビームス
プリッタ２に入射され、この干渉計で変調された変調光
はミラー２０．集光＃Ｉ２２から試料室２４を通過した
後、楕円面鏡２６を経て赤外検出器２８で検出されて電
気信号に変換される。

ビームスプリッタ２、固定鏡４及び移動鏡６とともにコ
ントロール干渉計を構成するために、光源としてＨｅ−
Ｎｅレーザ３０が設けられている。

３２はレーザビームをビームスプリッタ２に入射させる
ミラーである。３４はこの干渉計で変調された干渉光を
取り出すハーフミラ−１３６はハーフミラ−３４からの
反射光を検出する受光素子である。３８は受光素子３６
の検出信号をパルス信号に変える波形整形器である。

４０は移動鏡の摺動機構８のリニアモータ１０への通電
を制御する移動鏡駆動制御装置であり。

数ＭＨｚ程度のパルス信号を発生する発振器４２からパ
ルス信号をマスタークロックとして入力し、ＣＰＵ４４
から分周比を入力してマスタークロック信号の分局信号
を作成し、それを波形整形されたコントロール干渉計の
干渉信号と比較してリニアモータ１０への通電を制御す
る。

第２図から第４図により移動鏡駆動制御袋ｗ４０の具体
例を説明する。

第２図において、５０はＤフリップフロップであり、波
形整形されたレーザ干渉信号■が入力され、マスターク
ロックとして発振器からのパルス信号のが入力されてい
る。フリップフロップ５０のＱ出力■とレーザ干渉信号
■がＡＮＤゲート５２にそれぞれ入力され、ＡＮＤゲー
ト５２の出力がＤフリップフロップ５４に入力されてい
る。フリップフロップ５４のクロック入力にはマスター
クロックのが入力され、フリップフロップ５４のＱ出力
Ｘ■はコントロールロジック回路５６に取り込まれる。

ＣＰＵ４４からの分周比Ｎはラッチ回路５８に保持され
、第１カウンタ６０に取り込まれる。カウンタ６０のカ
ウンタ部分にはコントロールロジック回路５６を経て信
号Ｘの反転信号Ｘ′が入力されている。カウンタ６０は
後で第３図により説明するプログラマブル・タイマーで
あり、設定された値Ｎに従って変わる幅をもつワンショ
ットパルスを出力する。

ＣＰＵ４４からの分周比Ｎはまた、ラッチ回路６２にも
保持される。６４は第２カウンタであり、設定値Ｎにと
もなって変わるパルストレインを出力する。カウンタ６
４は後で第４図により説明するプログラマブル・カウン
タである。６６はＤフリップフロップであり、Ｑ出力を
入力にフィードバックすることにより、カウンタ６４の
出力ＰＯ８ＣＬＫ■の倍の立上り間隔をもつデユーティ
サイクル５０％の信号ＰＯ８■を作成し、コントロール
ロジック回路５６へ送る。

６８は第１のＤＡ変換器であり、ＣＰＵ４４から摺動速
度に依存するゲインが与えられる。ＤＡ変換器６８の出
力は反転増幅器７０と非反転増幅器７２にそれぞれ入力
され、極性の異なる電圧が作成される。増幅器７０．７
２の出力端子はそれぞれスイッチ７４．７６に接続され
ている。

コントロールロジック回路５６はさらにコントロール干
渉計のレーザ干渉信号■を入力する。コントロールロジ
ック回路５６は種々のロジック回路を含んでいる。レー
ザ干渉信号■とカウンタ６０の出力であるＶＥＬ　　Ｓ
ＥＴ■との位相比較によりスイッチ７４．７６をオン・
オフ制御する信号［相］’、＠ｌ”を発生し、フリップ
フロップ６６の出力であるＰＯ８■からその立上りエツ
ジのみを抽出した信号ＰＯ８ＳＥＴ■を作成し、フリッ
プフロップ５４の出力であるＸ■の立上りエツジのみを
抽出した信号ｘｐｏｓ■を作成する。

スイッチ７４．７６のオン・オフにより作成される信号
ＶＥＬ　Ｃ０ＮＴ＠ｌはバッファ回路７８を経て速度誤
差電圧となる。

ＰＯ８ＳＥＴ信号■はアップ／ダウン・カウンタにてな
る位置カウンタ８０に印加される。８２は位置カウンタ
８０のカウント値に依存して変わる電圧を出力する第２
のＤ／Ａ変換器である。

Ｄ／Ａ変換器７２の出力は位置電圧となる。

ｘｐｏｓ信号■とＰＯ８ＳＥＴ信号■はアップ／ダウン
・カウンタにてなる位置誤差カウンタ８４に印加される
。位置誤差カウンタ８４はＸＰＯ３信号■が発生すると
−１、ＰＯ８ＳＥＴ信号■が発生すると＋１をカウント
し、ともに発生するとカウントしない。８６は位置誤差
カウンタ８４のカウント値に依存して変わる電圧を出力
する第３のＤ／Ａ変換器である。Ｄ／Ａ変換器８６の出
力は位置誤差電圧となる。

速度誤差電圧、位置電圧及び移送誤差電圧はパワーアン
プ８８に入力されて加算され、移動鏡の摺動機構のりニ
アモータ１６に通電される。

第３図に第１カウンタ６０の一例を示す。

これはプログラマブル・タイマーであり、出力信号のＶ
ＥＬ　　ＳＥＴ■のパルス幅が設定された分周比Ｎに従
って変化する。

第４図に第２カウンタ６４の一例を示す。

出力信号ＰＯ５ＣＬＫ’（信号ＰＯ５ＣＬＫの反転信号
）のパルストレインが設定された分周比Ｎに伴って変化
する。

次に、第２図と第５図を参照して本実施例の動作を説明
する。

ＣＰＵ４４によって分周比Ｎと速度フィードバックゲイ
ン（Ｄ、；’Ａ変換器６８の出力電圧）を設定しておく
。

レーザ干渉信号■はマスタークロック■と同期していな
い。フリップフロップ５０によってレーザ干渉信号■が
マスタークロックのに同期した信号Ｑ■が作成される。

ＡＮＤゲート５２とフリップフロップ５４によってＱ信
号■の立上りの間隔信号Ｘ■が作成される。したがって
、信号Ｘはレーザ干渉信号■の立上り間隔（＝現在速度
）を示すことになる。

信号Ｘ′が第１力、ウンタ６０に印加されて、設定され
たＮに対応したワンショットパルス信号ＶＥＬ　　ＳＥ
Ｔ■が作成される。コントロールロジック回路５６では
このＶＥＬ　ＳＥＴ信号信号−−ザ干渉信号■が位相比
較され、レーザ干渉信号■がローレベル、ＶＥＬ　　Ｓ
ＥＴ信号信号−イレベルであれば減速する信号、レーザ
干渉信号■がハイレベル、ＶＥＬ　　ＳＥＴ信号信号−
−レベルであれば加速する信号が出力され、それらの信
号［相］′、［相］″がスイッチ７４．７６に印加され
て速度誤差電圧ＶＥＬ　Ｃ０ＮＴ［相］が作成される。

第２カウンタ６４においては設定されたＮに従ってパル
ス信号ＰＯ８ＣＬＫ■が作成される。

この信号はフリップフロップ６６によって倍の立上り間
隔をもちデユーティサイクルが５０％である信号ＰＯ８
■となる。コントロールロジック回路５６はＰＯ８信号
■の立上りエツジのみを抽出したＰＯ３ＳＥＴ信号■を
作成する。ｐｏｓ　　ｓＥＴ信号信号値置カウンタ８０
に印加されてＤ／Ａ変換器８２を経て位置信号となる。

位置誤差カウンタ８４ではｘｐｏｓ信号■とＰ○５ＳＥ
−Ｔ信号■とを入力し、その出力はＤ／Ａ変換器８６を
経て位！誤差電圧となる。

移動鏡の動きは往復運動であるので、ＣＰＵ４４から方
向指示信号を印加すると、位置カウンタ８０にはＰＯ８
ＳＥＴ信号■又はその反転信号■′が印加され、位置カ
ウンタ８０はアップカウント又はダウンカウントをし１
両方向で速度制御するようになる。

実施例において１例えば発振器からのマスタークロック
を１．５ＭＨｚとし、カウンタ６０，６４に設定される
分周比ＮをｌＯ〜２５５の範囲で可変であるとすれば、
設定速度信号ＶＥＬ　　ＳＥＴ■の周期を６．７マイク
ロ秒〜３４０マイクロ秒の範囲でほぼ連続的に可変にす
ることができ。

これは摺動速度に換算すると４７．２２ｍｍ／秒〜０．
９３ｍｍ／秒に該当し、この範囲で使用者が任意に設定
することができる。

（発明の効果）本発明では発振器からのパルス信号を分周して作成した
信号とコントロール干渉計の干渉信号との比較により速
度誤差信号を作成し、移動鏡の摺動速度を制御するよう
にしたので、移動鏡の摺動速度を設定するのが容易にな
り、最適摺動速度の異なる種々の検出器に適用すること
が容易になる。

パルス信号の分周比を可変にして選択できるようにすれ
ば、測定時間を最少にする摺動速度と積算回数の設定を
ユーザが選択できるようになる。

特に、摺動速度の微妙な違いから試料の深さ方向の情報
を得ることのできる光音響フーリエ変換分光法による本
格的な測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるＦＴＩＲの要部を示す構成
図、第２図は一実施例を示すブロック図、第３図（Ａ）
は第２図における第１カウンタ６０の具体例を示すブロ
ック図、（Ｂ）はその動作タイミング図、第４図（Ａ）
は第２図における第２カウンタ６４の具体例を示すブロ
ック図、（Ｂ）はその動作タイミング図、第５図は第２
図の実施例の動作を示すタイミング図である。２・・・・・・ビームスプリッタ、４・・・・・・固定
鏡、６・移動鏡、８・・・・摺動機構、１０・・・・・
・リニアモータ、３０・・・・・・Ｈａ−Ｎｅレーザ、
３６・・・・・・受光素子、４ｏ・・・・・・移動＊Ｓ
ａ動制御装置、４２・・・・・・発振器、４４・・・・
・・ＣＰＵ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）干渉分光光度計に用いられる二光束干渉計の移動
鏡の摺動を駆動し制御する移動鏡駆動制御装置において
、発振器からのパルス信号を分周して作成した信号とコ
ントロール干渉計の干渉信号との比較により誤差信号を
作成し、移動鏡の摺動速度を制御することを特徴とする
干渉分光光度計の移動鏡駆動制御装置。
（２）前記パルス信号の分周比を可変にすることにより
、移動鏡の摺動速度を可変にした請求項１に記載の干渉
分光光度計の移動鏡駆動制御装置。