JPH03202750A - 積分球装置 - Google Patents

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、分光光度計の一般的な付属装置である積分球
装置にかかり、特にその光学系に関する。

［従来の技術］ 一般的なダブルビーム分光光度計を第３図に示し、その
試料室に取り付けられる従来の積分球装置を第４図に示
す。

分光器で分光された光束は、ダブルビーム分割部で試料
側（以下Ｓ側という）及び参照側（以下Ｒ側という）の
２本の光束に分けられて夫々試料室１内へと導入される
。試料室１内では、ミラー旧〜Ｍ３によって両光束が反
射集光され積分球２内に入射される。試料は各光束の入
射または出口窓部３．４に取り付けられ、夫々透過率ま
たは反射率が測定される。

ところで、一般に分光光度計では試料室１内のほぼ中心
に分光器出口スリットの横方向の像が結像され、その像
は縦長である。ミラーＭ１〜Ｍ３は積分球２の入射また
は出口窓部３．５または４．６に適当な断面形状の光束
を形成すると共に、夫々の窓部に試料を設置する十分な
スペースを確保するため、第４図のように光学設計され
ている。第４図において、ミラーＭ２は光路変更のため
の平面鏡で、ミラー旧、Ｍ３は積分球２の出口窓部４．
６に分光器のグレーティングの横または縦方向の縮小像
を結像するように曲率を決定した球面または非球面の凹
面鏡である。

［発明が解決しようとする課題１ 積分球装置による反射率測定においては、試料に入射す
る光束の寸法（断面形状）は測定の目的、すなわち大面
積測定、小面積測定、微小試料測定に応じて容易に調整
できることが望ましいが、従来の積分球装置の光学系で
は、積分球出口窓部の横、縦方向の共役点が試料室内に
存在せず、出口窓部における光束寸法を試料室内の絞り
によって調整することが困難であった。

したがって、光束寸法の調整にはレンズを使う必要があ
ったが、レンズには色収差のため波長によって光束寸法
が変化し、また表面反射の問題があって、これらが測定
誤差の原因となっていた。

本発明は、光束絞りによって容易に光束寸法を調整する
ことができる積分球装置を提供することを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の積分球装置におい
ては、光束を反射集光し積分球内へ入射させる凹面鏡の
曲率を、試料室のほぼ中心に結像される分光器出口スリ
ットの横方向の像を積分球出口窓近傍に結像させること
ができるように決定すると共に、凹面鏡による積分球出
口窓の縦方向の共役位置に光束絞りを設けたものである
。

［作　用］ 上記のように構成された積分球装置では、凹面鏡による
積分球出口窓の縦方向の共役点を試料室内に存在させ、
その共役位置に設けた光束絞りは光束の縦方向の寸法を
調整する。

なお、光束の横方向の寸法は分光器の出口スリット幅に
より調整される。

［実施例］ 実施例について図面を参照して説明すると、第１図にお
いて、基本的なミラーＭ１〜Ｍ３、積分球２の配置は第
４図の従来例と同様であるが、ミラーＭ１．　Ｍ３はそ
の曲率が、試料室１のほぼ中心に結像された分光器出口
スリットの横方向の像を積分球出口窓４．６に再結像す
るように決定された凹面鏡（球面鏡）である。

Ｓ側には光路変更のために平面鏡ミラーＭ２が設けられ
ているが、結像関係についてはＲ側と同一であるので、
以下Ｒ側の光学系について説明する。

試料室１の中心に分光器出口スリットの横方向の像が結
像しているとすると、分光器の出口スリットは一般に縦
長であるから、試料室１の中心にできる像もまた縦長で
、像の幅は出口スリット幅が可変である場合にはスリッ
ト幅に比例して変化する。

Ｒ側のミラーＭ１の曲率は、試料室１の中心、すなわち
出口スリットの横方向の像が出口窓４にできるよう次式
によって計算される。

１／ａ＋１／ｃ＝ｌ／ｆｍ、　ｆｍ＝ｃｏｓθからＲ＝
２／ｃｏｓ　　θ　ｘ　ａｃ／ａ＋ｃ　　　・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・　（１）ここに、ａ
は試料室中心とミラーＭ１のミラー面頂点との距離、Ｃ
は同頂点と積分球出口窓との距離、ｆｍは横方向焦点距
離、θはミラーＭ１の軸外し角、ＲはミラーＭ１の曲率
半径である。

このとき、倍率はＣ／　ａとなる。

一方、Ｒ側縦方向の光束絞り７は積分球出口窓４のミラ
ーＭ１による縦方向の共役点に位置する。

光束絞り７のミラーＭ１からの距離すは１／ｂ＋１／ｃ
＝１／ｆｓ、　ｆｓ＝Ｒ／２Ｘ　ｊ、／ｃｏｓ　θから
ｂ＝ｃｆｓ／ｃ−ｆｓ となる。

ここに、ｆｓはミラーＭ２の縦方向の焦点距離である。

このとき、光束絞り７の結像倍率はｃ　／　ｂである。

光束絞り７によって光束の縦方向を僅かに制限するか、
または全く制限しないことにより積分球出口窓４におい
て得られる光束断面は第２図ａに示すとおりである。通
常の反射率測定はこの光束寸法で可能である。さらに、
積分球出口窓４において幅方向のみ絞りたいときは（第
２図ｂ）、分光器の出口スリット幅を狭めることにより
実現でき、また縦方向の寸法のみ絞りたいときは（第２
図Ｃ）、光束絞り７で光束の縦方向を制限することによ
り実現でき、さらにまた縦および横方向ともに絞りたい
ときは（第２［ｆｆ１ｄ）　、出口スリット幅、光束絞
り７の両者を調整することにより実現でき、測定目的に
応じた光束形状を最小の光量ロスと鮮明な像によって達
成することができる。特に、第２図ｄのような光束によ
れば、従来困難であった微小試料または試料の微小領域
の反射率測定が可能となる。

なお、ミラーＭ１として試料室の中心の縦、横双方の共
役点を積分球出口窓に一致させるようにトロイダル鏡を
使用することも可能である。ただし、この場合の結像倍
率は縦、横ともＣ／　ａになり、前記縦方向倍率ｃ　／
　ｂよりも大きくなるため、縦長の出口スリット像がさ
らに縦長に拡大され、積分球出口窓における光束形状は
第２図ｅのようになるので、これに伴い窓自体も大きく
なって、積分球の開孔率を悪化させ、試料形状をも制約
されることになる。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、積
分球出口窓部における光束の断面形状を測定目的に応じ
て試料室内に設けた光束絞りによって容易に調整するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積分球装置の光学系を示す図、第２図
は同装置の出口窓部における光束断面形状を示す図、第
３図は一般的なダブルビーム分光光度計の概略構造を示
す図、第４図は従来の積分球装置の光学系を示す図であ
る。 １・・・試料室、２・・・積分球、３．５・・・積分球
入射窓部、４．６・・・積分球出口窓部、７・・・光束
絞りＭ１〜Ｍ３・・・ミラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、分光光度計の試料室に取り付けられる積分球装置で
   あって、試料室のほぼ中心に結像される分光器出口スリ
   ットの横方向の像を積分球出口窓近傍に結像させる凹面
   鏡を有し、この凹面鏡による積分球出口窓の縦方向の共
   役位置に光束絞りを設けたことを特徴とする積分球装置
   。