JPH03210435A - ２重単色光分光器 - 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、光路を画成しかつ第１分散手段を通って中間
スリットの平面内に描写される入口スリット、出口スリ
ット、前記中間スリットが前記出口スリットの平面内に
それを通って描写される第２分散手段、および放射方向
に見られるとき前記中間スリットの前方で前記光路内に
移動可能である第１偏光ミラーを含む２重単色光分光器
に関するものである。

［従来の技術］ ２重単色光分光器は、単一の単色光分光器によるより、
一定のスリット幅によるより高いスペクトル解像度を得
るのに役立つ。加えて、迷光は２重単色光分光器におい
て非常に減少される。

単一単色光分光器は光源および凹面ミラーを有する光源
ユニットからなり、それにより光源は適切な単色光分光
器の入口スリットに描写される。

種々の波長、例えば、持続波の光がかかる単一単色光分
光器において入口スリットに衝突する。この光は装置を
通る想像的な理論光路に沿ってのみ走行せず、それによ
り定義されたスペクトル帯域のみが出口スリットを通過
する。これに反して、入口スリットを通って侵入した光
の一定部分は、他の望ましくない波長の成分が出口スリ
ットで所望のスリット帯域の他に現れるように、スキャ
ツタリング等により他のルートによって出口スリットに
達する。実際には、この成分は多分かなり小さい。しか
し、有用な信号対干渉信号の比は走査された波長範囲の
縁部での急速に傾斜する側部を有する多くの光電受光器
の不都合なランプ感度特性により許容できない方法にお
いて低下することができる。

本質的に、所望の波長の光のみが２重単色光分光器の入
口側で単色光分光器の出口スリットを通過する。迷光は
、再びこの迷光の一定部分のみがスキャツタリング等に
より出口に達するように、出口側で第２の単色光分光器
内で新たな分散を受ける。しかしこの迷光の成分は２重
単色光分光器を通過した後非常に小さい。加えて、有用
な光の新たな分散は、単色光分光器のスペクトル解像度
が一定のスリット幅により改善されるように生じる。

１９８５年１０月３日に公告されたドイツ連邦共和国公
告特許出願第３，５１１，６７６号は第１分散手段によ
り中央スリットの平面内に描写される入口スリット、お
よび出口スリットならびにそれにより中央スリットが出
口スリットの平面内に描写される第２分散手段を含む２
重単色光分光器の４つの構造を記載している。この２重
単色光分光器はまた単一単色光分光器として作動される
ことができる。このため、第１分散手段は、２重単色光
分光器機能に関して、第１分散手段がかつ単一単色光分
光器機能に関して、ミラーがそれぞれ２重単色光分光器
の光路内で枢動されるような方法において、凹面ミラー
または平面ミラーにすることができるミラーと共同して
回転可能なベースに配置される。単一単色光分光器機能
の場合においてミラー放射方向に見られるとき中央スリ
ットの前方に配置される。

この公知の構造において、ミラーは単一単色光分光器機
能に関して光路内の第１分散手段にとって代わる。した
がって、偏光ミラーの枢動運動はまた分散手段を枢動し
かつ該分散手段を関連の波長駆動手段から外すことを要
求する。

１９８８年６月１日に公告されたドイツ連邦共和国公告
特許出願節３，６４０．０４４号は、例えば、調整可能
な赤外線レーザの光路に関連して単一の単色光分光器を
含んでいる単色光分光器装置に関する。光路は入口ダイ
アフラムおよび出口ダイアフラムを含んでいる偏光構体
ハウジングにたいして横方向に延在する。第１および第
２偏光ミラーはそれらの間に配置されかつ互いに垂直に
配置される。第２偏光ミラーは光路に関連して第１ミラ
ーから横方向にずれている。第１偏光ミラーが到来ビー
ムを単色光分光器に偏光し、該単色光分光器が出口ビー
ムを、検出器に至る光路に、第２偏光ミラーにおいて偏
光された出口ビームを通ずために出口ダイアフラムに続
いて配置されたさらに他の偏光ミラーに向ける。

ドイツ連邦共和国公告特許出願節３，４４３，７２７号
から、像および波長走査用単色光分光器が知られている
。その中で、測定ダイアフラムは、走査のために、検出
器に至りかつレンズを含んでいる光路に対して横方向に
移動可能である。光学偏光手段は光路内に挿入されるこ
とができかつ波長走査のために単一単色光分光器を通っ
て延在する光路上に到来光偏光するミラーを含むことが
できる。この装置は予め定めた光路から離してかつ単一
単色光分光器を通って光路上に戻して光を向けるために
２つの移動可能に配置された偏光ミラーを利用する。

１９７８年７月２５日に付与されたアメリカ合衆国特許
第４，１０２．５７６号は第１分散手段により中央スリ
ットの平面内に描写される入口スリット、および出口ス
リットならびにそれにより中央スリットが出口スリット
の平面内に描写される第２分散手段を含む２重単色光分
光器に関する。

スリットはクサビによって相対的に移動可能である２枚
のスリット板において形成されるそれぞれのスリットジ
ヨウによって画成される。この方［において、各々の２
重単色光分光器用の最適な出口帯域幅が調整されること
ができる。

１９７９年７月２６日に公告されたドイツ連邦共和国公
告特許出願節２，７３０，６１３号は屈折格子を含んで
いる人力単色光分光器および屈折格子を含んでいる主単
色光分光器を収容する２重単色光分光器に関する。入力
単色光分光器は主単色光分光器の入口スリットにおいて
光源を描写する。

フィルタ輪は光源と入力単色光分光器との間に配置され
る。屈折格子およびフィルタ輸は、とくに人力単色光分
光器の屈折格子が直線サーボ駆動装置によって駆動され
ることができるような方法において波長駆動装置に結合
される。

１９８３年１２月１日に公告されたドイツ連邦共和国公
告特許出願節３，１１３．９８４号に記載された開発に
おいては、第２光源が設けられかつフィルタ輪が、入力
単色光分光器の光路に、第２光源によって放出される反
射光用平面ミラーを収容するフィルタスライドとして構
成される。

１９８２ｆ、１月！２日に付与されたアメリカ合衆国特
許第４，３１０．２４４号はその第４図に関連して球状
ミラーと協働する２つの屈折格子を収容する単一単色光
分光器を記載している。２つの予め定めた位置を取るこ
とができるミラーは屈折格子の中間に配置される。ミラ
ーの第１位置において、球状ミラーから生じる光は第１
屈折格子に導かれかつミラーの第２位置においてこの光
は第２屈折格子に向けられる。ミラーの調節は単一単色
光分光器が波長範囲の制御に依存して第１または第２屈
折格子を選択的に使用して作動されるように波長駆動装
置と結合される。

２重単色光分光器の使用は迷光の量を減少しかつ単色光
分光器のスペクトル解像度を増大する。

しかし２重単色光分光器は光の損失を伴う。迷光の抑制
および単色光分光器のスペクトル解像度の増大が必須で
ある場合がある。しかしまた単色光分光器を通過する光
束の増加が高いスペクトル解像度を犠牲にすることによ
り十分な信号を発生するのに望まれる場合がある。

［発明の開示］ 本発明の目的は、簡単な方法においてかつスリット幅の
再調整なしに、任意に迷光の良好な抑制および比較的低
い光束を受容する高いスペクトル解像度により、または
より低い解像度を受容する増大された光束（最初に述べ
た作動モードに比して）により作動するような方法にお
いて上述した型式の２重単色光分光器を設計することに
ある。

本発明によれば、この目的は、　（ａ）第２偏光ミラー
が、第１および第２分散手段から独立して、放射方向に
見られるとき、第１偏光ミラーと共同してかつ出口スリ
ットに続いて光路内に移動可能であり、そして（ｂ）追
加のスリットが両偏光ミラー間に配置されることによっ
て達成される。

この方法において入口側第１分散手段を備えた装置は単
一単色光分光器として使用されることができる。

光路は中間スリットの前方で偏光されかつ通常出口スリ
ットから出る光ビームの方向に出口スリットの後ろで偏
光される。追加のスリットはこの単一単色光分光器の出
口スリットとして役立つ。

かくして、増大した光束はげんじられたスペクトル解像
度を結果として生じる。偏光ミラーが光路から移動され
るとき、装置は通常の方法において増大したスペクトル
範囲および増大した迷光の抑制を有するが減じられた光
束を有する２重単色光分光器として作動する。

本発明の好適な実施例において中間スリットおよび出口
スリットを通過する光ビームのビーム軸線が非平行であ
る。それはビーム軸線が幾何学的に平行であるが光ビー
ムの走行方向が互いに反対であることを意味する。光路
内で移動されることができる偏光ミラーの平面が直角を
形成する。それにより、光路内で移動されない偏光ミラ
ーにより、中間スリットに向けられる光ビームが出口ス
リットを通過する光ビームの軸線に沿って反射される。

好ましくは、光路に移動される偏光ミラーは光ビームの
ビーム軸線と４５°の角度を形成する。出口スリットの
後ろで光路内に移動される偏光ミラーは前記出口スリッ
トを通過する光ビームのビーム軸線と１３５°の角度を
形成する。偏光ミラーは、非平行光ビームの距離の半分
に等しい距離において、それぞれ中間スリットの前方で
または前記出口スリットの後ろで光路内に移動されるこ
とができる。追加のスリットは非平行光ビーム間の中心
に配置される。中間スリットの前方で光ビームは装置が
単一の単色光分光器として作動するとき９０°だけ偏光
される。光ビームは追加のスリットを通過する。この追
加のスリットでのビームジオメトリは中間スリットでの
ジオメトリと同一である。光ビームは再び第２偏光ミラ
ーによって９０’だけずらされる。その場合に光ビーム
は２重単色光分光器作動において出口スリットから出る
光ビームの軸線に沿って走行する。

第１および第２分散手段は同一の格子単色光分光器であ
る。これは追加のスリットを通過しかつ偏光ミラーから
ずれている光ビームのビームジオメトリが２重単色光分
光器作動において出口スリットから出る光ビームのビー
ムジオメトリと本質的に同一であることを保証する。

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づき詳細に説明
する。

［実施例］ 光ビーム１０は光源１２から出る。光ビーム１０は筒状
ミラー１６および球状ミラー１８を介して球状ミラー１
４によって入口スリット２０上に焦点合わせされる。入
口スリット２０を通過する光は光ビーム２２を形成する
。光ビーム２２は球状ミラー２４によって平行にされる
。その方法において得られた平行光ビーム２６は格子２
８に衝突する。該格子２８は公知の方法において分散を
行う。平行光ビームは格子２８に対して種々の角度でか
つ種々の波長で形成される。かかる平行光ビーム３０の
みが図面に示される。光ビーム３０は再び球状ミラー２
４に衝突する。球状ミラー２４は中間スリット３４上で
収束光ビーム３２において平行光ビームの光を焦点合わ
せする。球状ミラー２４および格子２８は、その出口が
中間スリットによって形成される第１格子単色光分光器
３６を形成する。この第１格子単色光分光器は上述され
た「第１分散手段」を示す。

中間スリット３４を通過する光ビーム３８は球状ミラー
４０に衝突する。球状ミラー４０は光ビーム３８を平行
にする。該光ビーム３８は平行光ビーム４２として第２
格子４４に衝突する。光の第２の球状分散が再び格子４
４において発生する。

ここで観察される平行光ビーム４６は再び球状ミラー４
０に衝突する。球状ミラー４０は、出口スリット５０に
焦点合わせされる収束光ビーム４８を発生ずる。中間ス
リット３４を貫通する光ビーム３２および３８、および
光ビーム４８のビーム軸線は５２または５４としてそれ
ぞれ示される。

ビーム軸線５２および５４は互いに非平行であり、すな
わち、両方のビーム軸線５２および５４は幾何学的に平
行であるが、両方のビーム軸線５２および５４に沿う光
の走行方向は互いに反対である。

人ロスリット２０．中間スリット３４および出口スリッ
ト５０はビーム３２．３８または４８のビーム軸線５２
および５４に対して垂直に延在する共通平面５６内に配
置される。

球状ミラー４０および格子４４は第２単色光分光器５８
を形成する。この第２格子単色光分光器は「第２分散手
段］を形成する。

出口スリット５０を通過する分散光ビーム５８は偏光ミ
ラー６０によって偏光されかつ分光光度計のサンプルお
よび検出器ユニットに通る。このサンプルおよび検出器
ユニットはそれ自体公知でありかつここでは詳細に例示
されない。サンプルおよび検出器ユニットは総括的に符
号６２を備えている。

これまで説明された装置は本質的には公知である。

本発明によれば中間スリット３４の前方の第１偏光ミラ
ー６４は光路内に移動、例えば枢動されることができる
。同様な方法において、出口スリット５０の後ろの第２
偏光ミラー６６が光路内に移動されることができる。偏
光ミラー６４は光ビーム３２のビーム軸線５２と４５°
の角度を形成する。それゆえ、光ビーム３２は中間スリ
ット３４の前方において直角に偏光される。次いで光ビ
ームは第２偏光ミラー６６に衝突する。第２偏光ミラー
６６は２重単色光分光器作動において出口スリット５０
を通過する光ビーム３８のビーム軸線５４と１３５°の
角度を形成する。それにより、偏光された光ビーム６８
は第２偏光ミラー６８により９０”だけ再び偏光される
。次いで光ビーム６８は光ビーム４８の軸線５４に沿っ
てこれと同一方向に走行する。この方法において光ビー
ム（よまた偏光ミラー６０により分光光度計のサンプル
および検出器ユニット６２に向けられる。追加のスリッ
ト７０が偏光ミラー６４および６６との間に配置される
。

第１偏光ミラー６４は非平行光ビーム３２または４８の
距離の半分に対応する距離において中間スリット３４の
前方で光路内に移動されることができる。第２偏光ミラ
ー６６は非平行光ビーム３２および４８の距離の半分に
対応する距離にお０て出口スリット５０の後ろで光路内
に移動されることができる。追加のスリット７０は非平
行光ビーム３２および４８間の中間に配置される。この
方法においてサンプルおよび検出器に向けられる光ビー
ムのジオメトリは本質的に単一単色光分光器作動におけ
ると同様に２重単色光分光器作動において同一である。

【図面の簡単な説明】

第１図は２重単色光分光器または単一単色光分光器とし
て任意に使用されることができる２重単色光分光器の光
路を、作動モード「２重単色光分光器」において示す説
明図、 第２図は作動モード「単一単色光分光器」において第１
図の光路の１部分を示す説明図である。 図中、符号２０は入口スリット、３２，３８゜４８．５
３は光ビーム、３４は中間スリット、３６゜５８は分散
手段（格子単色光分光器）、５０は出口スリット、５６
は平面、６４．６６は偏光ミラー７０は追加のスリット
である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光路を画成しかつ第１分散手段（３６）を通って
   中間スリット（３４）の平面（５６）内に描写される入
   口スリット（２０）、出口スリット（５０）、前記中間
   スリット（３４）が前記出口スリットの平面（５６）内
   にそれを通って描写される第２分散手段（５８）、およ
   び放射方向に見られるとき前記中間スリットの前方で前
   記光路内に移動可能である第１偏光ミラー（６４）を含
   む２重単色光分光器において、 （ａ）第２偏光ミラーが、前記第１および第２分散手段
   （３６、５８）から独立して、放射方向に見られるとき
   、前記第１偏光ミラー（６４）と共同してかつ前記出口
   スリット（５０）に続いて光路内に移動可能であり、 （ｂ）追加のスリット（７０）が前記両偏光ミラー（６
   ４、６６）間に配置されることを特徴とする２重単色光
   分光器。
2. （２）（ａ）前記中間スリット（３４）および出口スリ
   ット（５０）を通過する光ビーム（３２、３８、４８、
   ５３）のビーム軸線（５２、５４）が平行であり、（ｂ
   ）光路内で移動されることができる前記偏光ミラー（６
   ４、６６）の平面が、光路内で移動される前記偏光ミラ
   ー（６４、６６）により前記中間スリット（３４）に向
   けられる光ビーム（３４）が光路内で移動されない前記
   偏光ミラー（６４、６６）と前記出口スリット（５０）
   を通過する光ビーム（５３）の軸線（５４）に沿って反
   射されるように直角を形成することを特徴とする請求項
   １に記載の２重単色光分光器。
3. （３）（ａ）中間スリット（３４）の前方で光路に移動
   される前記偏光ミラー（６４）は光ビームのビーム軸線
   と４５°の角度を形成し、 （ｂ）前記出口スリット（５０）の後ろで光路内に移動
   される前記偏光ミラー（６６）は前記出口スリットを通
   過する光ビーム（５３）のビーム軸線（５４）と１３５
   °の角度を形成し、 （ｃ）前記偏光ミラー（６４、６６）は、非平行光ビー
   ム（３２、３８、４８、５３）の距離の半分に対応する
   距離において、それぞれ前記中間スリット（３４）の前
   方でまたは前記出口スリット（５０）の後ろで光路内に
   移動されることができ、 （ｄ）前記追加のスリット（７０）が前記非平行光ビー
   ム（３２、３８、４８、５３）間の中心に配置されるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の２重単色光分光器。
4. （４）前記中間スリット（３４）および前記出口スリッ
   ト（５０）はビーム軸線（５２、５４）に対して垂直な
   平面内に配置されることを特徴とする請求項３に記載の
   ２重単色光分光器。
5. （５）前記第１および第２分散手段は同一の格子単色光
   分光器（３６、５８）であることを特徴とする請求項３
   に記載の２重単色光分光器。