JPS5888640A - 干渉屈折率計 - 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】 と参照光強度の比と試相の屈折率との間にある一定の関
係を利用して測定を行なう干＃ル（折率計に関する。

従来試料の屈折率管求めるためさまざまな方法が用いら
れており、中でも精密な測定結果を与えるという点で、
干渉屈折率＠１がＩＩ視されているのは周知である。こ
うした干渉／ｉｌｌ伍率劃゛で側、試料の屈折ｅに従い
光路長が変化するのにともなって生じる千縞の移動から
その屈折率を求めるため各手段が講じられているが、そ
れぞれ一長一短があり、特に最近昼速クロマトグラフィ
ーの検出器として用いられる場合など、普速で尚精度な
測定が要求されるケースではいずれも充分な機能を果し
えてないのが均状である。

そこで、干渉光強度と参照光だけの強度の比と試料の屈
折率との間にあるー・定の関係を利用して測定を行なう
干渉屈折率計を発明し、既に特願昭５６−１３８３４号
として出願した。本発明は既に出願したこれらの干渉屈
折率計特願昭５６−１３８３４月の発明を更にす（死し
て電気的に処理することにより屈折率を求めることを提
供するものである。

又その干渉屈折率計゛１のダイナミックレンジを拡大し
実際の動作に即した装置を提供するものである。

すなわち、本発明による干渉屈折率計は、干渉光束の一
方にその光束を周期的に断続させ得るチョッパー等の変
調素子を設置し、両干渉光の金側強度（Ｉ＋）と参照光
だけの強度（Ｉｃ）を交互に取り出し、両強度の比（ｘ
ｉ／ｒｃ）を求め、該値に対応する角展全算出する一方
、干渉縞の移動数をＨ１数し、移動方間を識別し、角度
、干渉縞の移動数、移動方向と試料の屈折率との間にあ
る一足の関係より試料のノロ（折率を指ボ記録すること
をｌ特徴とするものである。

又ザンプルの注入時セルの中に気泡が発生したとき、あ
るいはノイズが発生じたとき干渉縞のフリンジがブ国び
、袖償板全１わしてＪｉ＋１伯率金求める方法において
は、干渉禍と七−ターの位相がすれ、モーターはバラン
スしなくなる欠点があるか、庫方式はそれらの欠点を克
服した方法全提供するもの°′Ｃある。以下に本発明側
ｗ）処理を説明する。ずなわち、本発明者は谷光束の強
ＩＷと試料の屈折率との間に成り立つ関係ｆ：柚青々検
討た結果、両干渉元の合ば十強度（ｒ■）と夢照尤だけ
の強度（Ｉｃ）の間に次のような関係が凌）ることを見
い出し山；に特願昭５６−１３８３４　′Ｐｊとしで出
願した。

Ｉ＋／Ｉｃ　−４部２φ　　　　　　　　・・・・・・
・・　（１）但１〜、φ＝　　［ｃｎｓ　−ｎｒ）ｄｏ
−Ｚｌ　ｄａ　ｄＯ＋２２１、　　　λ　＝　ｕＭ　艮
、ｎ８−試料のＪ＋ｆ（折率、ｎｒ−参照試料のＭｌ　
Ｄｒ　半、ｄａ＝ミニセルｄａ−佃償似浮、ｄｏ−補償
板の回転角、ｚｌ。

Ｚ２−５ｉ数である。すなわち、■■とＩＣの比を十爽
出すれば、その中に試料の通り１率（ｎ８）の情報が含
−まねているから、その検出信号ケ通切に処理すること
によす試不斗のＪ７１（七「率を氷めることができる。

（１）式において、流入する鍼Ｈの屈折率ｎｓが変化す
るにつれてＩＩ／４ＩＣσ匁、′φの曲勝を描き、その
１直りｎ８の谷値に光、した値となる。

今回２φの餉がｙの１直となった場合、に２φ−ｙを満
足する角をαｌ、α２．α３．・・・α２ｍ、α２ｍ　
＋１　＋・・・とじてボめると α２ｍ　””　Ｉｎπ−αｌ α２ｍ＋１　＝　ｍπ−α１ が満足する解であることか判る。。

今α２１ｎの場合を考えでみる。（（Ｘ２ｍ＋１の場合
は、以下の式でαｌｋ−α１と−きかえればよい、１）
φ−７（（ｎ８−　ｎｒ）　ｄｓ−Ｚｌｄａｄｏ＋Ｚ２
　）　＝α２□−ｍπ−αｌ　　　　　　　　　　　　
　・・・・・（２）１−きかえると （５） （ｎ８−　ｎ、）ｄｓ＝Ｚ１ｄａｄθ−Ｚ２＋（ｍπ−
（ｘｌ）λ　　　　　・・印・（３）ここで （１）試料セルと参照セルとが同じ物′Ｍ↓（空気ある
いは同じ電媒）の場合。

ｎＢ　　ｎｒ−０＋　ｄｏ−ｄ（’ｏ　（袖ｆｆｊ　＆
　ｋ人′ｉ′１ないなら０）であり、そのときの次数が
ｍＱであるとするとＺ２　”’　Ｚｌ　ｄａｄ（１’ｏ
十（ｍｏπ−αｌ）λ　　　　　　　　　・・印・（４
）（２）試料セルに試料を流した場合。

試料を流すと、−φの値が変わり、そのときの角度も変
化してα２となるから （ｎｓ　　ｎｒ）　ｄｓ＝Ｚ１ｄａｄθ−Ｚ２＋（ｎ＋
π−α２）λ　　　　・山・・　　（３）′（４）代金
利用（〜で（３）′式全書きかえると（ｎＢ　　ｎｒ）
ｄｓ　＝　Ｚｌｄａ（ｄｏ−ｄｉｌｏ）＋（ｍ−ｍｏ）
πλ−（α２−αｌ）λ　　　　　−■＝（５）補償イ
νがないならば、ｄ（／−ｄｉ１０＝０で（ｎ８−　ｎ
ｒ）ｄｓ　＝　（ｍ−ｍ（１）πλ−（α２−αｌ）λ
　　　−・−（６１（５）式、あるいは（６）式より、
低利のノ「ｊ（４）「率ｎ９け、参照セルの屈折率ｎｒ
が既知の場合（イと気あるいは参照セルの電媒の屈七ｆ
率）、試別全ｆＡｆ、す前と試料を流してから、あるい
は電媒と電媒に試料が入ってい（６） た場合の、干渉縞の次数の亥゛化（ｍ　ｍＯ）、及び干
渉光強度対参照光強度比１ｊ／４Ｉｃの之化に対応する
位相差（α２−α１）全氷めＪ′１．は得ることができ
る。

このため、ＩＩと■ｃの比か余弦関数のため、ＩＩどＩ
Ｃの比を渦足する角ｕｒ、干渉縞（フリンジ）が例卑動
いたか、フリンジの移動力向はどちらかであるかを・測
定し、（６）式」：り屈折率全求める。

これは、次の理由による。部２φの１１ｔ１が０あるい
は１となった後の出力は、フリンジのモード数が変わっ
た場合と、同じフリンジのモード数内での出力になった
場合がありそれを判別しなければならない。補償板で追
いかける場合（特願昭５６−１３８３４号）は、干渉光
の明”ｔｒ　％　ｊ！ｌＩちフリンジの１つのフリンジ
内の同じ場θ（が常に検出器に入るようにに料の屈折率
の変化Ｖこともなって、補償板を１わし、その補償板の
動きと屈す「率の比例関稀を利用して屈折率を丞める可
法である。

咋２φ−０，５＆ゴ、その亥（ｍ特性が一番面勝に近い
場所であるだめ、補償板子追従させやすい。

一般には、部２φの１１＋１が別な瞳でも追従できる。

補色板で追いかけ斤い本発明の場合ＶＣは、干渉縞のθ
ξ数の亥化奮釆めるためＶＣは、干渉縞の明るいところ
、あるい６：昭いとこる（邸２φ−１あるいはＯＶこ対
比、）の数と、フリンジのモードｂ″ｌ）−変ったのか
、あるいは同じフリンジ内にもどったのかのフリンジの
移動方向より七−ド（次数）の亥゛化ケ求める必妙があ
る。

即ち、補償板をイ多動させる方法ｅよ、補償＠を移ｊ＆
ＩＩ］させることにより、ＩＩ／４ＩＣｋ　　＞ｔにし
、ノＦｌ’ｒ　ＤＦ率の変ずしによる干渉縞の０７．４
（」Ａ手分１負１矛求めず、それに比例刃−る補償板の
移動量より屈折率ケ求める方法であり、−力木発明の′
也気的処坤万θくは、直接位相ル、七−ド叡の汲化を検
出して刑セ１率を求める方法である３、Ｃの方法は、ザ
ンプル注入時セル中に気削か発生し／？二とさ、大きな
ノイズが発生し）Ｃとき、袖１頁板杉動力θ；−Ｃは七
−ターか追従出来すバランスに：　＜−、ｒシてしなう
か、それが踏決ＩＨ米るＡ・１点もある。

以−ト本晃明の実施例［ヶ回向Ｋ　ｆｌ−”ｒ−＞て−
さ１に計昶１に説明覆る。

第１図は本発明による干渉屈折率計の一実施例を示すブ
ロック線図で、単色光源１から出た光は複光束干渉計２
　ｖｃ入り試料光束３と参照光束４Ｖこ分れる。り光束
干渉計２は、間隔を隔てて平行に配置された２枚のガラ
ス鏡５，６と両ガラス絣間の各光束中に配置された試別
セルフ、参照セル８から構成されている。複光束干渉￥
＋２”を出た元は再び同−光束となり検出器１０．１０
’へ専かれて電気信号へ変換される。

試料、参照両光束の木１である干渉光強度１．と参照光
だけの強度ＩＣを別々に１４１／り出すために、俵九束
干渉計２内の試料光束３全周期的に断続させ伶るチョソ
ノ平−，セクター等の亥晶周累子１１が自装置されてい
る。こうすれば、試料光束３は一定の周期で断続される
から、検出器１０．１０’には両光束のオ［」と参照光
束が父互に入射する。促って検知器■０からは、干渉強
ｉ（ＩＩ）と参照光強度ＣＩＣ）に比例した電気信号が
得られる。この両信号は、増＋ｉ］器１２で増巾された
佐、第１同期サンプルホールド回路１３で参照光分の４
ｉ号が取り出され、第（９） ２同期ザンブルホールド回Ｍ１４で干渉光分の信号が取
り出される。

取り出された２つの信号６、降讐器１５に入り、両信号
の比つ丑りＩＩ／ＩＣの佃が求められる。干渉の明ｌｌ
け暢（フリンジ）の移動力向の検出ヨ一段０１、検出器
に干渉縞の最大の明るいところ、賄いところが表われた
イ夛の出力は、フリンジが別のところに移ったか、逆に
同じフリンジ内にもどったのかを判別するものである。

実施例では、検出器１０゜１０′の２本を用いて、その
位相差を利用した方法で判別している 第２図に基４的なｍ埋金ボすための模式図全示す。２本
の検出器の位置をすらし、同時刻に入る明暗の位相舎す
らしておく（例えは１２０°異なる。）検出器１０．１
０’の出力は、１２　（１’異なる場合、干渉縞のｆ４
動方同によって図２の様になり、検出器１（Ｊ、［〕’
の出力ａｎｄをとり、その」−バ・ラップする部分の大
小により移動方向を判定することが可能である。

干渉の明暗縞（フリンジ）が例本動いたかを検（１０） 出する手段は、検出器の出力の最高出力あるいは最底出
力の回数を計数する周知技術の計数回路を用いた。

検出器１０．１０’の出力は、増［１〕器１２．２０に
よｐ増巾されて、フリンジ移動方向判別回路２１、に入
力し、移動方向全判別し、ガーター処理回路２３へ入力
する。検出器１０′の出力は、フリンジ移動回数庁を数
期路２２に人力し１、フリンジの移動回数を計数して、
データー処理回路２３へ入力する。

スリットは２個でも１個でも、２本の検出器に位相差が
与えられ、フリンジの移動方向が判別可能ならよい。フ
リンジ移動方向判別回路２１、スリン−）移動回数計数
回路２２によって、試料の屈折率ｎ８の変化によって干
渉縞が正確に何本移動したか、即ち干渉縞の次数の変化
（ｒｎ　−ｍｏ）を求めるため、干渉の細太の明るいと
ころが伺回検出され、そのうち何回次数が変らないかを
求めるものである。

図中２４はＲＯＭ等を用いた記憶装置で、ここに谷屈折
率ＶＣ応じ予めｇｔ獅された４匁、′φの値が記憶され
ている。屈折率が変化して、■Ｉ／Ｉｃの値が変わりそ
れに対応する角度が変化した用台、余弦関数全記憶させ
である記憶回路２４より、データー処理回路２３に的・
み出し、位相角の変化α２−α１を求める。

ブ″−ター処理回路２３は、ｃｐμ等から成り立ち、位
相角の変化α２−αｌ以伺ＶＣフスリノのイｆｌ動数ｍ
−ｒｌｌＱをフリンノ移動方向判別回路２１．フリンジ
移動回数計数回路２２より求め、（６）式の間係より屈
折率ｎ８を算出し、記録側１９に記録する。

以上述べたように、不発ゆ」によ７１．げ、Ｊ＋Ｉｌ折
率の変化が大きい試料でもその飴が精黒−良く旨速で求
められると共に、気泡や雑音があっても′−６に追従で
きるグイナミソクレインノの大きな干渉ノ１）（折率Ｈ
十を・イ静ることができる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明による干渉屈折重重の一実施例を示すブロ
ノク腺図、第２図は干渉縞の移動力向を判別する手段で
ある。 １・・・単色光源、２・・複光束干渉計、３・・・試料
光束、４・・参照光束、５．６・・鋭、７・・・試料セ
ル、８・・・標準セル、９・・・補償板、１０．１０’
・・・検出器、１ｌ・・・変調素子、ｌ２・・・増中器
、１３．１４・・・サンプルホールド回路、１５・・・
割算回路、１９・・・記録計、２１・・・フリンジ移動
判別回路、２２・・・フリンジ回数割数回路、２３・・
・データー処理回別、２４・・・記憶回路。 出願人　日本分光工業株式会社 代　理　人　　丸　　山　　幸　　雄 （ｌ３）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）単色光源、抜光束干渉口１、試料セル、補償セル
   、光電変換器、データー処理手段から成る干渉屈折率針
   ＶＣおいて、干渉光束の一方にその光束を周期的に断続
   させ得るチョッパー等の変調素子を設置し、可干渉光の
   合計＠度（ＩＩ）と参照光だけの強度（ＩＣ）を交互に
   取り出し、両強度の比（Ｉｚ／Ｉｃ）を求め、類比の値
   に対応する位相角を算出する手段、干渉縞（フリンジ）
   の明るい場所の最大出力（暗い場所の最小出力）の移動
   数をｌ赦す石手段、移動方向ｔｌ−判別する手段、デー
   ター処理装置により、試料の屈折率と位相角とフリンジ
   の移動数の間にある一定の関係より試料の屈折率を求め
   指示記録することを特徴とする干渉屈折率針。
2. （２）干渉縞の移動数を計数する手段は、干渉光出力の
   最大値あるいは最小値の回数を計数する回数を計数する
   回路よりなり、干渉縞の移動方向を判別する手段は、空
   間分解能を持つ光電変換器あるいは２個の光電変換器を
   用いて、空間的に異なる場所での干渉縞の出力の位相差
   を利用して求めることを特徴とする特許趙求範囲第１項
   に記載の干渉屈折率計。
3. （３）干渉光強度と参照光強度比よりそれに対応する位
   相角度を算出する手段は、記憶装置に記憶させてある余
   弦関数と両強度の比の値↓り算出する仁とを特徴とする
   特酌訂」求範記載１項に記載の干渉屈折率￥１−０