JPS61145421A - 旋光分散・円二色性同時測定装置 - 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 この発明は各種試料の旋光分散と円二色性を測定・する
装置に関し、特に旋光分散と円二色性を同一のシスムで
同時に測定する装置に関するものである。

従来の技術 媒質中を左円偏光と右円偏光とが異なった速度で伝播す
る結果、その合成された直線偏光は光の進行方向に対し
て垂直な面で回転する。この回転を旋光と称し、その角
度を旋光度として表わす。

この旋光度を波長の関数゛として測定する装置が旋光分
散計（ＯＲＤ装置）として従来から知られている。

従来の旋光分散計としては、例えば第５図に示すものが
代表的である。この旋光分散計は、特定波長の光の偏光
面をｆＨｚで振動させ、試料透過後の光に対応した検出
器からの出力中の２ｒＨ２の周波数成分の信号を一定に
保ちつつ、ｒｌ−Ｈｚの周波数成分の信号を同期整流し
、その電圧を測定することによって試料の旋光角を求め
るものであり、この方法については特公昭５８−２３５
７７号公報に開示されている。

第５図の旋光分散計についてざらに具体的に説明すると
、光１１ｉ１からの光をモノクロメータ２に入射させて
そのモノクロメータ２で特定波長の光。

を選び、さらにその特定波長の光（単色光）から偏光子
（ポーラライザ）３で直流偏光成分を選び出し、ファラ
デーセル４によって直線偏光の偏光面を、角度±δラジ
アンだけ周波数ｆＨｚのサイン波形で振動させる。１２
はファラデーセル４のコイルに、前記サイン波形の電流
を流すための駆動回路である。ファラデーセル４から出
た、偏光面が振動する直線偏光は、試料５を透過した後
、前記偏光子３に対して直交状態に配置された検光子（
アナライザ）６を経て光電子増倍管（フォトマルチプラ
イヤ）等の光検出器７に入射され、電気信号に変換され
る。光検出器７からの出力は前置増幅器８を経た後、２
ｆ　Ｈｚ成分だけが２ｆＨｚ用増幅器９で増幅され、そ
の信号が検出器電源制御回路１０に加えられて、２１　
Ｈｚ成分が一定となるように光検出器７の感度を自動的
に制御する一方、前記増幅器８の出力中のｆ　Ｈ，ｚ成
分は、ｆＨｚ用増幅器１１によって増幅され、次いで同
期整流回路１３で直流に変換し、この出力によって試料
の旋光角を求め、記録・表示器１４によって記録表示さ
れる。

また旋光分散計としては、試料の旋光角に応じて検光子
（アナライザ）を回転させる光学的零位法を適用した機
械的な方法による装置も知られて　。

いる。

一方、右円偏光と左円偏光とが異なった吸収を受ける場
合、合成された偏光は楕円偏光となり、その場合媒質を
円二色性を有するという。この円二色性と旋光性とは一
般には同時に生ずることが多い。

すなわち、右円偏光と左円偏光とが、媒質中を異なった
速度で伝播する上に、それぞれが異なった吸収を受ける
場合、合成された偏光は楕円となり、しかも楕円の偏光
の長軸が回転する。これは、吸収度合の相違（円二色性
）と左右円偏光の透過速度の相違（旋光性）が相重なっ
て起きていることによる。

一方円二色性の測定に関しては従来からいくつかの方法
が知られているが、現在実用化されている装置のほとん
どは、電気光学効果を利用して左右の円偏光を交互に得
る方法を用いている。

従来の円二色性測定装置（ＣＤ装置）の−例を第６図に
示す。この装置の基本は特公昭４１−２０７８号公報に
記載されているように、直線偏光された特定波長の光の
偏光状態を、右回りの円偏光から左回りの円偏光にそし
てその逆に周期的に変化させ、試料透過後の光に対応し
た検出器の出力中の直流成分を一定に保ちつつ、ｆＨ１
成分の信号を同期整流し、その電圧を測定することによ
り試料の円二色性を求めるものである。

さらに第６図の円二色性測定装置について具体的に説明
すると、この装置においては、光源１からの光をモノク
ロメータ２に入射させて特定波長の光を選び、さらにそ
の特定波長の光（単色光）を偏光子（ポーラライザ）３
で直線偏光とし、フォトエラスティック変調器１５によ
って前記直線偏光を所定の変調周波数ｒで交互に左回り
の円偏光と右回りの円偏光とに周期的に変化させる。１
６は上記フォトエラスティック変調器１５を駆動するた
めの駆動回路である。フォトエラスティック変調器１５
を通過した光は、試料５を透過し、試料によって左右の
円偏光の異なる吸収を受けてフォトマルチプライヤ等の
光検出器７に入射され、電気信号に変換される。光検出
器７からの出力は、前記増幅器８を経た後、直流成分（
ＤＣ成分）だけがＤＣ増幅器１７で増幅され、その信号
が検出器電源制御回路１０に加えられて、直流成分が一
定となるように光検出器７の感度を自動的に制御する。

一方前記光検出器７の出力中のｆＨｚ成分は、前記前置
増幅器８を経た後ｆＨｚ用増幅器１１によって増幅され
、次いで同期整流回路１３により直流電圧に変換され、
その出力によって試料の円二色性が求められて記録・表
示器１４によって記録・表示される。

ところで種々の波長に対する試料の旋光度、すなわち旋
光分散を求めれば、試料の吸収帯のところで旋光度の変
化すなわち異常分数（コツトン効率＝　Ｃｏｔｔｏｎ効
果）゛が起こる。この旋光分散のコツトン効果と円偏光
二色性とは相補的な関係にある。そして円偏光二色性は
狭い波長範囲で有意な値を持つため、コツトン効果がい
くつも重なった場合にこれらを良く分離できる長所があ
る。一方吸収帯付近での測定が不可能な場合、旋光分散
は長波長側の測定からコツトン効果の位置と大きさを推
測できる長所を持っている。

これらの理由から、旋光分散針と円二色性測定装置とは
、それぞれの長所と短所のためにそれぞれ別個独立の装
置として発展して来た。

また円二色性と旋光分散とは、クラマース＝クローニツ
ヒの変換式を用いることにより、相互に変換することが
可能であり、コンピュータを用いてこの変換を行なう試
みが行なわれている。しかしながら実際には他の活性遷
移による効果の見積りがむずかしく、未だ実用化できる
段階には至っていない。

発明が解決しようとする問題点 既に述べたように、実用化されている旋光分散針、円二
色性測定装置は、それぞれ別個の測定装置として発展を
とげている。そして従来のこれらの装置は、測定方法、
具体的手段も異なるため、両者を一つの装置に組込んだ
としても、光学系や電気系はそれぞれ旋光分散計用と円
二色性測定用の二つのシステムを必要とするため、大が
かりな装置となってしまう。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、従
来の旋光分散針、円二色性測定装置の設計思想とは異な
る新規な設計思想を適用して、一つの光学系で光測定を
行なって電気的に処理することにより、旋光分散と円二
色性の両者を同時に測定することができ、しかも簡単な
構成でこれらを測定することができるようにした装置を
提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明の旋光分散・円二色性同時測定装置は、単色光
束を直線偏光させる偏光子（ポーラライザ）と、その偏
光子を透過した、光の偏光状態を所定の変調周波数で、
右回りの円偏光、左回りの円偏光に交番的に変化させる
光学的偏光変調器と、その光学的偏光変調器から得られ
た光の光路に配置された試料室と、その試料室を透過し
た光が透過する検光子（アナライザ）と、その検光子を
透過した光が入射してその光の強度を検出する光検出器
と、その光検出器の出力を処理する信号処理部とを備え
、前記光検出器の出力信号のうち前記光学的偏光変調器
における変調周波数に相当する周波数成分、および変調
周波数の２倍の周波数成分に基いて試料の円二色性およ
び旋光度を求めることを特徴とするものである。そして
ここで偏光子の光軸に対し、光学的偏光変調器の光軸と
検光子の光軸が４５°の差を持つように各素子が配置さ
れる。

上述の装置構成において、例えば光源からの光をモノク
ロメータにより単色光束としてその単色光束を偏光子（
ポーラライザ）により直線偏光の光とし、さらにその直
線偏光の光を光学的偏光変調器により周波数ｆで左円偏
光、右円偏光に交互に変化させて、その変調された光を
試料、検光子（アナイザ）を透過させ、その透過光に対
応する光検出器の出力中の周波数「の信号成分および周
波数２ｆの信号成分を取出せば、周波数ｆの信号成分が
円二色性（ＣＤ　：　Ｃ１ｒｃｕｌａｒ　Ｑ　１ｃｈｒ
ｏｉｓａ＋）に対応し、周波数２ｆの信号成分が旋光分
散（ＯＲＤ）に対応し、したがって円二色性と旋光分散
を同時に求めることができる。

実施例 第１図にこの発明の一実施例の旋光分散・円二色性測定
装置を示す。

第１図において、光源１からの光をモノクロメータ２に
入射させて特定波長の光を選び、その単色光束を偏光子
（ポーラライザ）３に入射させて直線偏光させる。偏光
子３から出た直線偏光の光は、光学的偏光変調器１５、
例えばフォトエラスティック変調器に入射されて、所定
の変調周波数ｆＨｚで左回りの円偏光、右回りの円偏光
に交番的に変化せしめられ、その偏光変調された光が試
料室２０内の試料に照射される。試料を透過した光は検
光子（アナライザ）６を透過してフォトマルチプライヤ
等の光検出器７に入射され、電気信号に変換される。

ここで、前記光学的偏光変調器１５は、その先軸が偏光
子（ポーラライザ）３の光軸（直線偏光面）に対し４５
°の差をもって交叉するように配置される。すなわちＺ
軸を光の進行方向とし、それに直交する面をＸ−Ｙ面と
し、偏光子３の直線偏光面の方位角（アズミュス角）を
Ｘ軸から９０６とすれば、光学的偏光変調器１５の方位
角は４５゜となるように配置する。

また検光子（アナライザ）６の光軸は光学的偏光変調器
１５の光軸と同方向となるよう、すなわち偏光子３の光
軸に対し４５°の差で交叉するように配置する。すなわ
ち、偏光子３の方位角がＸ軸から９０゛とすれば、検光
子の方位角は４５゜となる。

前記光検出器７の出力は、前置増幅器８で増幅された後
、ｆＨｚ成分はｆＨ２用増幅器１１によって増幅され、
２ｆ　Ｈ２成分は２ｆｌ−１ｚ用増幅器９によって増幅
される。光学的偏光変調器１・５をｆＨｚで変調駆動す
る駆動回路１６には、変調周波数ｒｔ−＋ｚに同期する
ｆＨｚ同期信号発生器２１および変調周波数ｆＨｚの２
倍の周波数の信号に同期する２ｆ　Ｈ７同期信号発生器
２２が接続されており、これらの同期信号発生器２１．
２２からのｆＨｚ同期信号、２ｆ　Ｈｚ同期信号によっ
て、ｆＨ２同期信号整流器２３．２ｆ　Ｈｚ同期整流器
２４においてｒＨ２成分、２ｆＨｚ成分がそれぞれ同期
整流され、各成分の大きさに対応する電圧の直流信号に
変換される。

一方前置増幅器８の出力の直流成分は、直流増幅器２５
によって増幅される。そして前記各同期整流器２３．２
４のｆＨ２成分直流出力、２ｆ　Ｈｚ成分出力と、直流
増幅器２５の直流成分出力が演算・記録器２６に入力さ
れ、ｆＨｚ成分出力から円二色性が、また２ｒＨｚ成分
出力から旋光分散が求められて記録される。例えばｒＨ
ｚ成分出力電圧が直流成分出力電圧により割算されるこ
とにより規格化されて、円二色性を表わす値として記録
され、２ｆ　Ｈｚ成分出力電圧が直流成分出力電圧によ
り割算されることにより規格化されて、旋光分数を表わ
す値として記録される。

理論尚解析 この発明は、以下に述べるような回折結果に基づいてな
されたものである。

偏光を４個のパラメータを持つストークスベクトルで表
現し、偏光素子等の光学素子や試料を、入射偏光のスト
ークスベクトルを射出偏光のストークスベクトルに変換
する素子と考えて、４×４の行列すなわちミューラ行列
で表わし、各素子および試料のミューラ行列の積を求め
ることにより、光検出器に入射する光強度を求める（　
ｒ　Ａｔ）ｌ）ｌｉｅｄｓＤｅｃｔｒＯ８ｃＯｐｙ　Ｊ
　Ｖｏｌ、　３２．　Ｈａ　２．１９７８．　Ｐ　１９
２〜２００参照）。すなわち、偏光子（ポーラライザ）
をミューラ行列で表わすとともに、その他の光学素子に
ついても直線位相子（リニヤリターダ−）、内位相子（
サーキュラ−リターダ−）、部分偏光子（パーシャルポ
ーラライザー）としてミューラ行列で表現し、さらに円
二色性（ＣＤ　；　Ｃ１ｒｃｕｌａｒ　Ｑ　ｉｃｈｒｏ
ｉｓｍ）を持つ試料、直線二色性（ＬＤ　：Ｌ　１ｎｅ
ａｒ　Ｄ　１ｃｈｒｏｉｓｎ＋）を持つ試料を同じくミ
ュー９１行列で表現し、光検出器に入射する偏光のスト
−ゲスベクトル（より正確には、光検出器の部分偏光特
性も考慮して光検出器で検出される偏光のストークスベ
クトル）を求める。そのために、入射偏光のストークス
ベクトルと各光学素子および試料を表わす各ミューラ行
列の積を求めて、これを光検出器で検出される偏光のス
トークスベクトルとする。なおここで光学的偏光変調器
をｆＨ２で変調したとき、偏光変調器はその変調成分を
持つ直線位相子（リニヤリターダ）のミューラ行列と同
じこととなる。

このようにして求められた、検出器で検出される偏光の
強度のうち、光学的偏光変調成分を含まない直流成分、
光学的偏光変調と同じ周波数ｆＨｚを持つｆＨ２成分、
その倍の周波数２ｆＨｚ成分を導いた。このような解析
の結果、ｆＨｚ成分には円二色性についての信号（ＣＤ
信号）が、また２ｆ　Ｈｚ酸成分は旋光力故についての
信号（ＯＲＤ信号−ＣＢ倍信号が含まれていることが判
明した。　　。

以下にさらに詳細な分析結果を説明する。

偏光のスペークスペクトル、各光学素子のミューラ行列
を次の様に表わす。

■０：モノクロメーターを出た所の位置での単色光のス
トークスベクトル。

Ｐ（α）；偏光子（ポーラライザ）のミューラ行列。

但し、光の進行方向を２軸とし、Ｘ軸からの方位角（ア
ズミコス角）をαとする。

Ｍ（α、δ）：光学的偏光変調器（直線偏光の位相遅れ
変調の場合）のミューラ行列。

但し、Ｘ軸からのアズミュス角をα、リターデイション
（位相遅れ）をδとする。

ＭＲ−Ｆ；光学的偏光変調器（円偏光の位相遅れ変調の
場合）の右円偏光位相遅れについてのミューラ行列。

ＭＬ；光学的偏光変調器（円偏光の位相遅れ変調の場合
）の左円偏光位相遅れについてのミューラ行列。

ｐｐ：光検出器に偏光特性がある場合の部分偏光のミュ
ーラ行列。

Ｓ：試料の円偏光に対する複屈折（ＣＢ　ＳＣ１ｒｃｕ
ｌａｒ　Ｂ　ｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）のミューラ行
列。

すなわち円二色性（ＣＤ）を持つ試料は、必ず円偏光に
対する複屈折（ＣＢ）を持ち、このＣＢは旋光分散（Ｏ
ＲＤ）と同じもので、そのミューラ行列を表わす。また
試料が直線二色性（ｌ　Ｄ：　ｌ　１ｎｅａｒ　Ｄ　１
ｃｈｒｏｉｓｓ）を持つ場合、必ず直線偏光に対する複
屈折（ＬＢ：Ｌ　１ｎｅａｒ　Ｂ　１ｒｅｆｒｉｎｏｅ
ｎｃｅ）を持ち、そのミューラ行列も表わす。

Ａ；検光子（アナライザ）のミューラ行列。

１　（ｄ　’）　；光検出器における光強度。

光検出器における光強度成分は、上記の各ミューラ行列
を具体的に求め、そのミューラ行列の積を求めることに
よって得られる。

そこで上記の具体的表現を求めると、次のようになる。

・・・（３） 但し、ＰＬｘｓＰｙはＸ軸及びＹ軸の透過率、ａは方位
角（アズミュス角）である。

宙＝ｉｒ＜　ｅ−Ｈ・・・（７） ここで試料が円二色性（ＣＤ）と円偏光に対する複屈折
（ＣＢ）すなわち旋光分散（ＯＲＤ）とを持つ場合、Ｈ
は次式で与えられる。

なおここで、γＣは試料の平均吸収率、ＣＤは円二色性
、ＣＢは、円偏光に対する複屈折である。

また、試料が直線二色性（ＬＤ）と直線偏光に対する複
屈折（ＬＢ）を持つ場合、Ｈは次式となる。

以上のような各ミューラ行列を用いて従来の旋光分散測
定装置、円二色性測定装置、およびこの発明の装置にお
いての光強度を求める計算方法は、次のようなミューラ
行列の積となる。

（イ）従来の旋光分散測定装置（ＯＲＤ）装置−第５図
参照）： ファラデーセルを用いて偏光変調する場合は周期的な円
偏光変調であるから、ファラデーセルにおいて周波数ｆ
　（角速度ω）で変調する場合のミューラ行列Ｆは次式
で与えられる。

δ＝δｏＳｉｎωｔ これを用いて、光検出器の出力は、次式を゛計算するこ
とにより求められる。

１　（ｄ　）＝ｐｐ−Ａ−Ｆ−８−Ｐ−１ｏ　　　　　
−（１３）（１３）式の計算を行ない、光検出器の出力
の直流成分Ｖｖｃ、ｆＨｚ成分ｖｆ　、２ｆ　Ｈｚ成分
Ｖ２ｒを求め、Ｖｆ／Ｖｐｃより旋光分散（ＯＲＤ）が
求められる。

また光軸に対して垂直に切り出した結晶石英板を光幅光
変調器として用いた場合のミューラ行列も、ファラデー
セルと同じとなり、（１４）式の解析を行えば、出力を
計算できる。

さらにポーラライザを機械的に振動させて変調する場合
のミューラ行列は、（２）式を用いて次式となる。

δ＝ろｏｓｉｎωｔ この場合の光検出器の出力の計算は、次式で求められる
。

１　（ｄ　）−ｐｐ−Ａ−３−Ｐ−Ｉｏ　　　　　　・
・・（１５）（１５）　式（７）　ｉｔ　算ヲ行ナイ、
ＶＤ（：　、　Ｖｆ　、Ｖ２ｆ成分を求め、Ｖ　２ｆ／
　Ｖ　ｆより°ＯＲＤを求める。

（０）従来の円二色性測定装置（ＣＤ装置＝第６図参照
）： フォトエラスティック変調器のミューラ行列は、変調に
よって生ずる動的位相遅れについてのミューラ行列Ｍδ
および静的残留遅れについてのミューラ行列Ｍαがあり
、これらは変調器の光軸を偏光子（ポーラライザ）の光
軸に対し４５°の差を持たせているところから、前記（
３）式におけるアドミュス角−４５°として、次のよう
に表わせる。

ここで、δはフォトエラスティック変調器で誘起される
動的位相遅れ、αは静的残留遅れである。

光検出器からの出力は、次式を計算して求める。

△ハ△△ハハ １（ｄ）＝叩・Ｓ−Ｍα・Ｍδ・Ｐ−ＩＯ・・・（１８
）（１８）式を計算し、そのＤＣ成分ＶＤＣ−’成分Ｖ
ｆ、２ｆ成分Ｖ２ｆを求める。そしてＶ２ｆの大きさを
一定として、Ｖｆ／■ｐｃを記録すれば、円二色性信号
（ＣＤ信号）が得られる。

（ハ）本発明装置の場合（第１図）： この発明の構成の場合、すなわち偏光子（ポーラライザ
）、光学的偏光変調器、検光子（アナライザ）の各光軸
を既に述べたような一定の関係を保つように配置した場
合、試料を設置した状態での光検出器からの出力は、次
式を計算することによって求まる。

１　（ｄ　）−ｐｐ−Ａ−８−Ｍα・Ｍδ・Ｐ−１０・
・・（１９）次に、上式を具体的に求めてみる。

試料が、円二色性（ＣＤ）を持った場合、従って円偏光
に対する複屈折（ＣＢ）すなわち旋光分散（ＯＲＤ）を
同時に持つ場合、試料のミューラ行列Ｓとして（９）式
を用いることができる。また偏光子（ポーラライザ）の
ミューラ行列Ｐは、直線偏光によるＸ軸からのアズミュ
ス角９０°として、前記（２）式におけるαを９０°と
し、次のく２０）式で表わせる。

光学的偏光変調器（フォトエラスティック変調器）の光
軸は、前記（ロ）の場合と同様に偏光子（ポーラライザ
）の光軸と４５°で交叉させており、したがってアズミ
ュス角は４５°であり、そのミューラ行列としては（ロ
）の場合と同様に変調によって生じる動的位相遅れδに
ついてのミューラ行列Ｍδおよび静的残留遅れαについ
てのミューラ行列Ｍαがあり、これらは前記（ロ）の場
合の（１６）、（１７）式を用いて表わせる。また検光
子（アナライザ）のミューラ行列Ａは、検光子が偏光子
（ポーラライザ）の光軸に４５°で・交叉させていると
ころから、アズミュス角４５°として次の（２１）式で
表わせる。

したがってｐｐとして（６）式、Ａとして（２１）式、
Ｓとして（９）式、Ｍαとして（１１）式、Ｍδとして
（１Ｇ）式、Ｐとして（２０）式、Ｉｏとして（１）式
を用いて（１９）式の計算を行なえば、次の（２２）式
が得られる。

ここで、 効δ１１！湘（δ０苅ωｔ） 一２Ｊ＋（６ｏ）　ｓ＋ｎωｔ　＋２Ｊｓ（δｏ）　５
ｉｎ３（ｃＪｔ　−１−”　　　　　　＝　（２３）罵
δ−ｃｏｓ（δｏ　Ｓ！ｎωｔ） −Ｊｏ（δｏ）　＋２Ｊａ（δ、）ｃｏｓ２ωｊ　＋２
Ｊ４（３ｏ）　ｃｏｓ４ωｔ＋・・・　　・・・（２４
）したがって、 なお（２５）、（２Ｇ）式においてＪ。（δＧ）の項は
直流成分（ＣＤ成分）に相当する。

一方ロツクインアンプ（同期整流器）の利得に関係する
装置定数をｋとする。ロックインアンプはＥＳのＡＣ信
号を、ＥＤ＝ｊＥＳのＤＣ信号に変換する。又ω成分（
ｆ成分）を検出する場合のロックインアンプの２Ｇ成分
（２「成分）に対する応答をＲ（２ω）とし、その逆の
２Ｇ成分（２ｆ成分）を検出する場合のロックインアン
プのω成分（ｒ成分）に対する応答をＲ（ω）とする。

以上の関係を用いて（２２）式の出力を導く。

光強度１　（ｄ　）に比例した電気信号をＶ（ｄ）とす
ると、Ｖ（ｄ）はその直流成分Ｖｖｅ　、ｆ　ｌ−１Ｚ
成分ｖ（ω）、２ｆＨ２成分■（２ω）、および３ｆＨ
ｚ以上の高調波成分によって次のように表わせる。

Ｖ（ｄ）−Ｖ尻＋Ｖ（ω）＋Ｖ（２ω）＋（高調波頂）
　　　　　　・・・（２７）そして前述の関係から、Ｖ
ｐａ、■（ω）、■（２ω）は次のようにあられせる。

ＶＤ（！−（（ＰＸ’＋ＰＶ”）　＋　（Ｐｘ　−ＰＶ
　）Ｓｌｎ２ａ）ｘ　（ｃｏｓｈ　（ＣＤ）　＋５ｉｎ
ｈ　（ＣＤ）　Ｊｏ（δｏ）　ｓ＋ｎｃｒ＋ｓｍ　（Ｃ
Ｂ）　Ｊ（１（δｏ）ＷｓＵ　）　−（２８）＋ｍ　（
ＣＢ）　　（Ｊ２（δａ）Ｒ（２ω）αぺα−Ｊ、（ろ
ｏ）ｓｉｎα）］　　　　　　　　　　　　−（２９）
＋５ｉｎｈ　（ＣＤ＞　（Ｊ＋（δｏ）　Ｒ（ω）瀉α
＋Ｊ、（δｏ）Ｓｉｎα）］　・（３０）ここで、光学
的偏光変調器で動的に誘起される位相遅れろ０の値を、
次式を満足するようにセットする。

Ｊ、（δｏ）Ｒ（２ω）α４α＝Ｊ、（ろｏ）ｓｉｎα
　　　　　　　　　　　　　　　　・　　（３１）たと
えば、ロックインアンプとしてＲ（ω）、Ｒ（２ω）特
性が１０　のものを用い、光学的偏光変調器の残留静的
位相遅れ角α”　＝　０．０１以下とし、従ってＳＩｎ
α＝１０　　、魚α＝１とすれば、（３１）式を満足す
ることは、次式を満足することになる。

Ｊ、（δｏ）　＝Ｊ、（δ０）　　　　　　　・・・〈
３２）この（３１）式を満足するためにはろ、＝　２．
６３ラジアンにセットすれば良い。

以上のようにして装置及び光学素子の配列を選択して（
３１）、（３２）式を満足するものが得られたとすると
、（２８）、（２９）、（３０）式は次の様になる。

直流成分の大きさが常に一定になるように、光検出器の
印加電圧を制御したときの、ω成分、２ω成分を、（２
８−）、（２９−）、（３０−）式を用いて求めると次
の（３３）式、（３４）式となる。このようにすること
によってフォトマルチプライヤ等の光検出器の持つ部分
偏光子としての影響を取除くことができ、性能の向上が
もたらせられる。

Ｖ　（ω）　　　ｙｃ　　・ｔａｎｈ（ＣＤ）　・Ｊ＋
（δ０）Ｖ　ｐｌ：　　　　　　ｃｏｓｈ　（ＣＤ）＋
ｓｔｎ　（ＣＢ＞　　・Ｊｏ（ろｏ）　　　　　　　　
　　　　　　　　　・・・　（３３）ここでＣＤが充分
小さい、とすると、次のように展開できる。

したがって（３３）、（３４）式は次の式となる。

（３５）、（３６）式より本発明の構成を用いて、ω成
分、２ω成分を検出すると、同時にω成分より円二色性
が、２ω成分よりＣＢ即ち旋光度が求められることがわ
かる。

すなわち、（３５）式、（３６）式の右辺の分母は直流
成分に相当し、したがって直流成分の大きさが常に一定
になるように制御した場合の（３５）式によるω成分■
（ω）　／　Ｖｌ）ｄは、ＣＤに比例し、したがってω
成分すなわち光検出器の出力の周波数ｆＨ２の成分から
直接的にＣＤ（円二色性）が求めれる。同様に直流成分
の大きさが常に一定になるように制御した場合の（３６
）式による２ω成分Ｖ（２ω）　／　Ｖｎｃは、ＣＢに
比例し、したがって２ω成分すなわち光検出器の出力の
２ｆ　Ｈｚ酸成分ら直接的にＣＢ（円偏光に対する複屈
折率＝旋光度）が求められる。

また直流成分を常に一定となるように制御しない場合で
も、第１図の実施例で説明したようにＶｌ）、、Ｖ（ω
）　＝Ｖｆ　、　　Ｖ　（２ω）＝Ｖ２ｆを別々に求め
て、（３５）式、（３６）式に表わされているようにそ
れぞれ割算することによってＣＤ、ＣＢを求めることが
できる。

また試料が直線二色性（ＬＤ）および直線偏光に対する
複屈折（ＬＢ）を持つ場合も、試料のミューラ行列とし
て（７）式、（１１）式を用いれば、ＣＤ、ＣＢの場合
と同様に求まる。すなわち、から、前記同様にして Ｖ（ω）　−４’−５ｔｎ（ＬＢ＞　”Ｊ＋（δ０）Ｖ
ｌ）５　　　ｃｏｓｈ　（ＬＤ）　十５ｉｎｈ　（ＬＤ
）　・Ｊｏ（δｏ）　　　　　　　　　・・・（３８）
となる。したがって試料がＬＤ、１Ｂを持つ場合も、本
発明の構成を用いて、直流成分の大きさが常に一定にな
るように制御すれば、（３８）式のω成分Ｖ（ω）／Ｖ
ｐｅよりＬＢが求マリ、（３９）式の２ω成分Ｖ（２ω
）　／　ＶｎｃよりＬＤが求められる。ここで直流成分
の大きさを一定に１ｌＪＩＩＩＬない場合でも、ｖ’ｏ
ｅ、Ｖ　（ω）−Ｖｆ　、　Ｖ　（２ω）　＝Ｖ２ｆを
別々に求めて割算することにより、ＣＤ１０Ｂの場合と
同様にＬＤｌｌＢを求めることもできる。

測定実験例 第１図の実施例の装置を用いて実際に試料の旋光分散（
ＯＲＤ）と円二色性（ＣＢ）を同時に測定した結果を第
２図〜第４図に示す。第２図（Ａ）（８）は試料Ａの旋
光度測定結果を、第３図（Ａ）（Ｂ）は試料Ｂの旋光度
測定結果を示す、また第４図（Ａ＞は試料Ａの円二色性
測定結果を、第４図（Ｂ）は試料Ｂの円二色性測定結果
を示す。

なお試料Ａは、Ｆａｃ、　−（＋）、４６−トリス［Ｌ
−ロイシナト］クロム■であり、試料ＢはＦａｃ。

−（−）、、、−トリス［Ｌ−ロイシナト］りＯム■で
ある。またその濃度は４Ｘ１０’Ｍ１温度は２５℃であ
り、検光子（アナライザ）としてはグラントブソンプリ
ズムを用いた。

発明の効果 この発明によれば、偏光変調技術の解析手段として有効
なミューラマトリックス手法を取り入れることにより、
従来別々の装置として発展して来た旋光分散針と円二色
性測定装置を一つの装置とすることに成功し、しかも１
個の検出器の出力を電気的に処理することにより旋光分
散と円二色性とを同時に求めることが可能となった。

そしてこの発明の装置によれば旋光分散と円二色性を同
時に測定できるため、従来の如くこれらの装置を個別に
揃えておく必要がなく、しかも装置構成は従来の旋光分
散針や円二色性測定装置と比較してもさほど複雑とはな
っていないためコスト的にも有利となり、したがって旋
光分散および円二色性の測定の一層の普及が図られ、産
業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の旋光分散・円二色性測定装置の一実
施例を示すブロック図、第２図（Ａ）、（Ｂ）および第
３図（Ａ）、＜８＞はこの発明の実施例の装置を用いて
旋光分散を測定した例を示すグラフ、第４図（Ａ）、（
Ｂ）はこの発明の実施例の装置を用いて円二色性を測定
した例を示すグラフ、第５図は従来用いられている旋光
分散測定装置（ＯＲＤ装置）の１例を示すブロック図、
第６図は従来の円二色性測定装置（ＣＤ装置）の１例を
示すブロック図である。 １・・・光源、　２・・・モノクロメータ、　３・・・
偏光子（ポーラライザ）、　６・・・検光子（アナライ
ザ）、７・・・光検出器、　８・・・前置増幅器、９・
・・２ｆ　Ｈｚ用増幅器、　１１・・・ｆＨ１用増用型
幅器５・・・光学的漏光変調器（フォトエラスティック
変調器）、　１６・・・偏光変調駆動回路、　２０・・
・試料室、　２３・・・ｆＨｚ同期信号発生器、２４・
・・２ｆ　Ｈｚ同期整流器、　２６・・・演算・記録器
。 出願人　　日本分光工業株式会社 代理人　　弁理士　豊　１）武　久 （ほか１名） 腰 捷賂／ｌ（−・）ｉ″ ５　　）　　を　　七　　宅　圀 ト− 洗也虐（組°） 陥　　　　　　　　　　　　　翫− な　　８　５　５　　） 旋を虐Ｃ−・）　　　　　斜 丙；ｔｔｔｃ一つ 〜 １４Ｓ（ｂ　　　＼　　Ｎ ヨ Ｐ：にｌ・ｔヱ（藺°）　　　　晶 −＋　　　　奉

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）単色光束を直線偏光させる偏光子と、その偏光子
   を透過した光の偏光状態を所定の変調周波数で、右回り
   の円偏光、左回りの円偏光に交番的に変化させる光学的
   偏光変調器と、その光学的偏光変調器から得られた光の
   光路に配置された試料室と、その試料室を透過した光が
   透過する検光子と、その検光子を透過した光が入射して
   その光の強度を検出する光検出器と、その光検出器の出
   力を処理する信号処理部とを備え、前記光検出器の出力
   信号のうち前記光学的偏光変調器における変調周波数に
   相当する周波数成分、および変調周波数の２倍の周波数
   成分に基いて試料の円二色性および旋光度を求めること
   を特徴とする旋光分散・円二色性同時測定装置。
2. （２）前記偏光子による直線偏光面と、光学的偏光変調
   器の光軸とを４５°の差を持った配置とし、かつ前記直
   線偏光面と検出子とを４５°の差を持った配置とした特
   許請求の範囲第１項記載の旋光分散・円二色性同時測定
   装置。
3. （３）前記信号処理部が、前記光検出器の出力から、前
   記変調周波数に相当する信号成分を取出すための同期整
   流器と、前記光検出器の出力から前記変調周波数の２倍
   の周波数の信号成分を取出すための同期整流器とを備え
   た構成とし、各同期整流器の出力電圧から円二色性およ
   び旋光度を求めることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の旋光分散・円二色性測定装置。