JPS62226024A - 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、放射のパワースペクトルを計測したり、単色
光を得るのに用いる分光器に関するものである。

従来の技術 回折格子分光器は、装着する回折格子を交換するこｙに
より使用波長域を変えることができる。

しかし、回折格子を交換した場合、装着時の位置再現性
が分光器の設定波長精度に大きな影響を与える。すなわ
ち、分光器の波長指示値と、実際にその出射スリットか
ら得られる回折光の中心波長にずれを生ずる場合がある
。したがって回折格子を交換した際には、輝線光源など
を利用して波長校正を行なわなければならない。

発明が解決しようとする問題点 しかし、入手できる輝線の波長は限られており、また波
長校正も煩雑である。

また、紫外波長域や赤外波長域では輝線光源の入手が困
難な波長域があり、このため物質の吸収スペクトルなど
を利用する場合もあるが、スペクトル分解能を上げるた
め分光器のスリットを細くしていくと、分光器の出射ス
リットから得られる回折光の光量が小さくなるため十分
な波長設定精度を得ることは難しいという問題があった
。

本発明は上記問題点を解消し、回折格子の利用波長域に
依らずに分光器の波長校正を簡単にかつ精度よく行なう
ことができる分光器を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明の分光器は、分光しようとする放射を回折格子に
導く入射光学系と、導入された放射を波長によりスペク
トル分散する回折格子と、前記回折格子より分散された
回折光を出射スリットへ導く光学系と、前記回折格子よ
り得られる０次光の出射方向を検出する、受光器と結像
系から成る複数の光学系から構成される波長校正機構を
持つものである。

作　　用 上記構成において、回折格子分光器において回折格子よ
り出る０次光が、分光器のある設定波長に対して特定の
方向に得られることを利用し、この特定の波長における
０次光の得られる方向を分光器内で検出することにより
、回折格子の利用波長域に依らず分光器の波長校正を簡
単にかつ精度よく行なうことができる。

実施例 以下に本発明の一実施例として、可視波長域分光測定用
回折格子を使用した分光器の実施例を図面を使用して説
明する。

第１図に本発明の一実施例である分光器の光路系を示す
。図において、入射スリ、ト１から分光器内に導入した
放射を、第１の平面鏡２によってコリメータミラー３に
導く。このとき、コリメータミラー３は、入射スリット
１の像を回折格子４上に結像する。回折格子４より出た
回折光は、第１のフォーカシングミラー５および第２の
平面ミラー６によって出射スリット７に導かれ、回折光
でできた入射スリット１の像を、この出射スリットγ上
に結像する。

出射スリット７から波長λ１なる回折光が分光器の外に
出射するとき、回折格子４から出る０次光は、第２のフ
ォーカシングミラー８によシ第１のスリット９に導かれ
、前記第１のスリット９上に入射スリット１の像を結像
する。そして第１のスリット９を通っだ０次光は、第１
の受光器１０で検出される。次に前記出射スリット了か
ら波長λ２なる回折光が分光器の外に出射するとき、回
折格子４から出る０次光は、第３のフォーカシングミラ
ー１７により第２のスリット１２に導かれ、前記第２の
スリット１２上に入射スリット１の像を結像する。第２
のスリット１２を通った０次光は第２の受光器１３で検
出される。すなわち、分光器の波長送りを回して回折格
子を回転させていったとき、第１の受光器１ｏから得ら
れる出力が最大のとき分光器の出射スリット７から波長
λ１の回折光が得られ、また第２の受光器１３から得ら
れる出力が最大のとき分光器の出射スリット７からは波
長λ２の回折光が得られる。

第２図に回折格子の分光分散の光学モデルを示す。図に
おいて回折格子４の格子面の法線１４に対して入射光１
５が入射角αで入射する。このとき波長λの回折光１６
が、回折格子４の格子面の法線１４に対して回折角βで
出射する。回折格子４の刻線間隔をｄ、回折光１６の次
数をｍとすれば、波長λの光に対して入射角αと回折角
βの間には次の関係が成立する。

ｍλ＝　ｄ　・（ｓｌｎａ　＋　ｓｉｎβ）ｍ　＝：　
Ｏ、±１．±２・・・・・・　　　・・・・・・（１）
（１）式においてβ＝−αすなわち回折格子４の格子面
の法線１４に対して−αなる角度の方向に、ｍ　＝　Ｏ
なる分散されない光が出射する。これが０次光１７であ
る。本実施例の分光器は、回折格子４以外の光学系が固
定され、回折格子４を回転させ入射角αおよび回折角β
を変化させて波長を変えるもので、回折格子４が回転し
入射角αが変化するにしたがってＯ次光１７の出射角−
αも変化する。入射光１６と回折光１６のなす角と２γ
とすれば、 ２γ＝β−α　　　　　　　　・・・・・・（２）とな
り、これは、分光器内の光学系の配置によって決まる装
置固有の値である。本実施例の分光器は、２γ＝３００
　となるように光学系を配置した。

次に、先に述べだ０次光を検出する光学系について説明
する。なお、このとき分光器に装着した回折格子４は、
可視分光測定用で、刻線密度６００本／鵡である。０次
光１７と入射光１５のなす角が１５°で、０次光１７が
回折格子４の法線１４に対して回折光１６と同じ側に得
られるとき、すなわちαニー７．５°になるときの０次
光１７を、第２のフォーカシングミラー８によって第１
のスリット９に導き、０次光１７でできた入射スリット
１の像を、第１のスリット９上に結像し、第１の受光器
１０でこれを検出する。このとき、分光器の出射スリッ
ト７から得られる回折光１６の波長をλ１　とすれば、
ｍ　＝　１のとき、α λ１＝＝　−；　（ｓ＋ｎ　（−７，６°）＋５ｉｎ（
２２−６０）　）＝４２０．２６　（ｎｍ）　　　　　
　　　−−−−・−（３）となり、波長４２０．２６ｎ
ｍの回折光１６が得られるとき、第１の受光器１０の出
力が最大となる。

同様に、０次光１７と入射光１６のなす角が１５°で、
Ｑ次光１７が回折格子４の法線１４に対して回折光１６
と反対側に得られるとき、すなわちα＝　＋　７．５０
になるときのＱ次光１７を、第３のフォーカシングミラ
ー１１によって第２のスリット１２に導き、Ｑ次光１７
でできた入射スリット１の像を第２のスリット１２上に
結像し、第２の受光器１３でこれを検出する。このとき
分光器の出射スリット７から得られる回折光１６の波長
をλ２とすれば、ｍ　＝　１のとき、 ＝　１２３２．１６　（ｎｍ）　　　　　　　　　　・
・・・・・（４）となり波長１２３２．１５　ｎｍの回
折光が分光器の出射スリット７から得られるとき、第２
の受光器１３の出力が最大となる。波長校正を行なう場
合、第１の受光器１０と第２の受光器１３の分光感度分
布の範囲内に、その放射スペクトルを持つ光源を用意し
、その光源からの放射を入射スリット１を通して分光器
内に入射させる。そして分光器の波長設定ダイヤルを回
して波長を送ってゆき、第１の受光器１０の出力が最大
となる時の分光器の波長指示値を４２０＋２６（ｎｍ）
に、また第２の受光器１３の出力が最大となる時の分光
器の波長指示値を１２３２．１６（ｎｍ）に調整するこ
とにより波長校正ができる。

次に本発明の分光器において、回折格子４を赤外分光測
定用である刻線密度３００本／−の回折格子に変換した
場合の波長校正について説明する。

このとき、入射光１６と回折光１６のなす角２γは１分
光器の光学系の配置から決まる装置個有の定数ゆえ変わ
らないから、第１の受光器１０の出力が最大となるとき
分光器の出射スリット７から得られる回折光１６の波長
λ１は、（１）式より８４０．５２（ｎｍ）である。ま
た同様に、第２の受光器１３の出力が最大となるとき分
光器の出射スリット７から得られる回折光１６の波長λ
２は、０）式より２４６４．３（ｎｍ）である。したが
って、このときの波長校正は、先に述べた方法と同様に
行なう。すなわち第１の受光器１ｏの出力が最大となる
ときの分光器の波長指示値を８４０．５２（ｎｍ）に、
また第２の受光器１３の出力が最大となるときの分光器
の波長指示値２４６４．３（ｎｍ）に調整することによ
って達成される。

第１の受光器１ｏおよび第２の受光器１３が検出する０
次光は、分散されない放射すなわち入射スリット１から
導入した放射と同じスペクトル分布を持つものであるた
め、回折光を検出する場合に比べ受光器への入射光量は
十分大きくとれる。

また、第１の受光器１０および第２の受光器１３に、可
視波長域で感度のあるｓｉホトダイオードを使用するこ
とにより、赤外分光用回折格子や紫外分光用回折格子を
本発明の実施例である分光器に装着した場合でも、白熱
電球など可視波長域にスペクトルを持ち、比較的入手の
容易な光源を使って簡単に波長校正ができる。

発明の効果 本発明は、回折格子分光器において、ある特定の波長の
回折光が出射スリットから得られるときの回折格子から
出射する０次光の出射方向を検出する機能を持つ分光器
であり、以下に示す効果がある。

０）輝線光源など特殊な光源を用意することなく、白熱
電球など一般に入手の容易な光源によって分光器の波長
校正が、容易にかつ精度よく行なえる。

（２）回折光を検出して行なう波長校正と異なり、回折
格子から出る０次光の出射方向を検出する方法であるた
め、この０次光を検出する受光器が、波長校正に使用す
る光源に感度があれば波長校正が実現でき、たとえば可
視波長域にしかスペクトル分布を持たない光源を使って
、紫外波長域や赤外波長域に使用する回折格子を、本発
明の分光器に装着した場合でも、容易にかつ精度よく波
長校正ができる。

（３）波長分散されない０次回折光を検出する波長校正
であるため、検出する光量が回折光を検出する場合に比
べて十分大きくとれることから、入射スリットや０次光
検出のための受光器の前におくスリットを、小さくしぼ
ることができ、波長校正における波長設定精度を従来の
回折光を検出して行なう波長校正方法に比べて向上でき
る・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における分光器の光学系を示
す図、第２図は回折格子の分光分散の光学系統図である
。 １・・・・・・入射スリット、２・・・・・・第１の平
面ミラー、３・・・・・・コリメータミラー、４・・・
・・・回折格子、５・・・・・・第１のフォーカシング
ミラー、６・・・・・・第２の平面ミラー、７・・・・
・・出射スリット、８・・・・・・第２のフォーカシン
グミラー、９・・・・・・第１のスリット、１０・・・
・・・第１の受光器、１１・・・・・・第３のフォーカ
シングミラー、１２・・・・・・第２のスリット、１３
・・・・・・第２の受光器、１４・・・・・・回折格子
の格子面の法線、１５・・・・・・入射光、１６・・・
・・・回折光、１７・・・・・・０次光。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射光を波長によって分散する回折格子と、ある複数の
   波長設定のときに前記回折格子から得られる０次光を、
   それぞれ検出する複数の受光器と、前記０次光を前記受
   光素子にそれぞれ結像する複数の光学系から構成された
   波長校正機構を持つ分光器。