JPH0634438A - 高分解能分光装置 - Google Patents

高分解能分光装置

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JPH0634438A
JPH0634438A JP21240892A JP21240892A JPH0634438A JP H0634438 A JPH0634438 A JP H0634438A JP 21240892 A JP21240892 A JP 21240892A JP 21240892 A JP21240892 A JP 21240892A JP H0634438 A JPH0634438 A JP H0634438A
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JP
Japan
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interferometer
resolution
spectrum
fabry
measurement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP21240892A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Iwata
哲郎 岩田
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Jasco Corp
Original Assignee
Jasco Corp
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Publication of JPH0634438A publication Critical patent/JPH0634438A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高分解能で、かつ測定可能領域が広く、しか
も装置,制御等が簡単な高分解能分光装置を提供するこ
と。 【構成】 ファブリーペロー干渉計5の出射側にポリク
ロメータ9を配置し、そのポリクロメータの出射側には
マルチチャンネル検出器10を設けている。そして、そ
のファブリーペロー干渉計の自由スペクトル領域とマル
チチャンネル検出器の1エレメントの波数幅と等しくな
るように調整されている。この状態で自由スペクトル領
域をn分割し、それぞれに対して測定して得られたn回
分のスペクトルデータをメモリ14に一時格納し、n回
分の測定が終了したなら、全スペクトルデータを演算部
15に送り、そこにおいて合成し出力するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【0001】
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、高分解能分光装置に関
するものである。
【0003】
【0002】
【0004】
【従来の技術とその問題点】従来の高分解能分光装置と
しては、例えばファブリーペロー(以下、「FP」と称
する)干渉計を用いたものがある。これは分解能が10
6 程度と非常に高いが、測定可能なレンジ幅である自由
スペクトル領域(以下、「FSR」と称する)が非常に
狭く、広範囲な波長領域での測定はできない。
【0005】
【0003】これを改良するものとして、例えば「分光
研究 第34巻 第2号(1985)」の第96頁以降
に示された「FP干渉計とダブルモノクロメータの同期
掃引による高分解能分光システム」がある。この装置
は、その題名からも明らかなように、FP干渉計の出射
側にダブルモノクロメータを配置する。そして、周知の
ようにFP干渉計の分光透過率特性は図6(A)に示す
ごとく周期的構造をもっているため、ダブルモノクロメ
ータの透過ピークを同図(B)に示すようにFP干渉計
のピークの1つの一致させる。これにより、ダブルモノ
クロメータを透過するとFP干渉計のピークのうち上記
透過ピーク以外のピークは除去される。そしてこれら2
つの分光器の透過ピークを互いに一致させたまま両者を
同じ速さで同期掃引する。これにより同図(C)に示す
ように、周期構造のない鋭い分光特性が得られる。そし
て、掃引方法を鋸状のように工夫することにより、高分
解能かつ広い波長範囲での測定が可能となる。
【0006】
【0004】しかし、上記の例では、実際には同期をと
ることが非常に煩雑で、しかも掃引が一定でないため、
その同期制御の煩雑さはより顕著なものとなる。よっ
て、制御を非常に高精度に行わざるを得ず、仮に係る分
光装置が製造できたとしても、その組立精度や各部品間
の位置合わせ精度などに非常に高精度なものを要求され
るので、その作業が煩雑でかつ高価なものとなり、その
結果、実用に供し得ないものとなる。
【0007】
【0005】また、一般に通常の分光器でこれだけの分
解能を得ようとすると、1m以上もの回折格子を使用し
なければならず不可能である。そして仮にできたとして
も非常に暗くなる。またフーリエ分光器では干渉計の移
動鏡を1m以上も安定に動かさなければならず、高価で
かつ大型の装置となる。現時点ではFP干渉計の分解能
は得られていない。
【0008】
【0006】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、高分解能で、かつ測
定可能領域が広く、しかも装置,制御等が簡単でかつ小
型で明るい高分解能分光装置を提供することにある。
【0009】
【0007】
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る高分解能分光装置では、ファブリ
ーペロー干渉計と、そのファブリーペロー干渉計の出射
側に配置されたポリクロメータと、そのポリクロメータ
の出射側に配置され、前記ファブリーペロー干渉計の自
由スペクトル領域と略等しいスペクトル分解幅を与える
エレメント幅のマルチチャンネル検出器と、前記自由ス
ペクトル領域をn分割し、それぞれ掃引して得られたn
回分の検出結果を記憶する手段と、その記憶する手段に
格納されたn回分の検出結果を合成し出力する手段とを
備えた。
【0011】
【0008】
【0012】
【作用】FP干渉計のFSRをn分割し、ステップ掃引
して合計n回の測定を行う。すると1回目の測定では、
測定対象となるスペクトルデータ上の、FSR間隔ごと
のデータがMCDを介して取り出され、それを記憶する
手段に一時格納する。次いで、2回目の測定では、上記
1回目の測定で得られたスペクトルデータから(FSR
/n)分だけずれた位置のFSR間隔ごとのスペクトル
データが得られるため、やはりそれをMCDを介して取
り出すとともに記憶する手段に格納する。そして、以後
係る処理をn回目まで行う。すると、記憶する手段に
は、n種分のスペクトルデータが格納されることにな
り、n回の掃引処理が終了したなら、記憶したすべての
データを合成する。これにより合成して得られたスペク
トルデータは、測定対象となる元のスペクトルデータを
(FSR/n)のステップ幅の分解能で検出して得られ
たものとなり、測定すべき元のスペクトルの高分解スペ
クトルが作成される。そして、分解能はFP干渉計で決
定される高分解能が得られ、かつ、その測定領域はMC
Dで決定される広い波長(波数)領域となる。
【0013】
【0009】
【0014】
【実施例】以下本発明に係る高分解能分光装置について
添付図面を参照にして詳述する。図1は本発明に係る装
置の第1実施例を示している。同図に示すように、被測
定対象の光源1から出射された光が、収束レンズ2,ア
パーチャー3並びにコリメートレンズ4を介して平行光
束にされた後、FP干渉計5に光軸に平行に入射される
ようになっている。そして、本例では、FP干渉計5と
して、高い面精度と高い反射率をもつ2枚の半透明の平
面鏡(エタロン対)6a,6bを互いに平行になるよう
に配置したものを用い、一方の平面鏡6bにスキャンド
ライバー7を接続し、両平面鏡6a,6b間の距離dを
調整できるようになっている。なお、このスキャンドラ
イバー7は、一般的にはピエゾ素子から構成される。
【0015】
【0010】また、このFP干渉計5の出射側には、ポ
リクロメータとのカップリング用の収束レンズ8が配置
され、この収束レンズ8の焦点距離位置にマルチチャン
ネル検出用の分光器であるポリクロメータ9を配置し、
さらにポリクロメータ9の出口にマルチチャンネル検出
器(以下、「MCD」と称する。)10を設置してい
る。
【0016】
【0011】そして、このMCD10は、ドライバ11
を介してコントローラ12に接続されている。すなわ
ち、コントローラ12からの制御信号に基づいてドライ
バ11はMCD10を作動させ、MCD10にて検出さ
れたデータを読み込み、コントローラ12を介してコン
ピュータ13内の記憶手段たるメモリ14に格納するよ
うになっている。また、このコントローラ12は、上記
したFP干渉計5の平面鏡6bを掃引するスキャンドラ
イバー7にも接続され、コントローラ12から出力され
る制御信号によりその駆動が制御されている。
【0017】
【0012】さらに、上記コンピュータ13内には、メ
モリ14内に格納した検出データを合成する演算部15
も備えている。また、上記FP干渉計5のFSRとMC
Dの1エレメント当りの波数(波長分解)幅が等しくな
るように調節・設定されている。
【0018】
【0013】次に、上記した装置の作用について説明す
るが、その説明に先立ちFP干渉計の透過特性について
説明する。透過特性TF は、干渉計(一対の半透明鏡6
a,6b(エタロン))5を構成する半透明鏡の透過度
(強度)をT、反射度をRとすると、 TF =T2 /((1−R)2 +4Rsin 2 δ) となる。
【0019】
【0014】ここでδは、下記式で与えられる。
【0020】
【0015】
【0021】
【数1】δ=(π/λ)2ndcos i−φ 但し、 n:エタロン間のスペーサ物質の屈折率 d:エタロン間隔 i:入射角 φ:エタロン内部での反射による振幅の位相変化 λ:波長 これより、δ=mπのとき明るくなる。ここで、mは正
の整数であり干渉の次数を表す。よって、 2ndcos i=(m+(φ/π))λ が成り立つ。
【0022】
【0016】そして、φは定数と仮定してφ=0とお
き、さらに、上記したごとく本例ではエタロンに対して
真っ直ぐに光が入射されるため、i=0とおく。よっ
て、それらφ並びにiを上記式に代入すると、 2nd=mλ となる。したがってnまたはdを変化させると、一定の
m(次数)に対しては、λが変化する。そして、本例で
は、スキャンドライバー7によりdが変化し、nは空気
中で一定(n=1)であるため、 2d=mλ となる。よって、今dを固定して透過率を見るといろい
ろな次数(m)に対応した波長(λ)の光が透過するこ
とになり、図2に示すような特性となる。
【0023】
【0017】そして、本例ではFP干渉計5のFSRを
n分割し、dをd1,d2…dnと少しずつ変えながら
ステップ掃引し、n回の測定を行う。すると、例えば測
定すべきスペクトルが図3(A)に示すようになってい
るとすると、同図(B)に示すように、所定の位置d1
にて1回目の測定を行うと、FP干渉計5の各ピーク値
に対応する測定すべきスペクトルの部位(図中黒丸)が
MCD10により検出される。この時、同図(A),
(C)に示すようにFP干渉計の各FSRとMCD10
の各エレメントとが一致しているため、FP干渉計の透
過率特性の各ピークがMCDの各エレメント内のどこか
に1個だけ位置することになる。そしてそのMCD10
の各エレメントで検出されたスペクトルデータがメモリ
14に格納される。
【0024】
【0018】同様に位置d2にて2回目の測定を行うこ
とにより、測定すべきスペクトルのうち、黒三角で示さ
れたスペクトルデータがMCD10によって読取られ、
メモリ14に格納される。以下順に、n回目まで掃引を
繰り返し行い、各位置di(i=1〜n)のFP干渉計
5の設定に対してMCD10のスキャンを行い、合計n
種のスペクトルデータをメモリ14に格納する。
【0025】
【0019】この様にして、n回の測定が終了したな
ら、メモリ14に格納されたすべてのスペクトルデータ
を読み出すと共に、演算部15にてそれらを合成(編
集)する。これにより、測定すべき元のスペクトルに近
い高分解のスペクトルが作成される。そして、この例で
は、分解能はFP干渉計で決定される高分解能が得ら
れ、かつ、その測定領域はMCDで決定される広い波長
(波数)領域となる。
【0026】
【0020】そして、同一の分解能を有する回折格子分
光器が存在するとして比較した場合、FP干渉計を使用
しているので明るくかつ小型となる。またマルチチャン
ネル検出器を使用しているので、マルチチャンネルとア
ドバンテージによりSN比の向上が望める。また、同一
分解能のフーリエ分光器が存在するとして比較した場合
でも、小型化され測定データのSN比はむしろ良くなる
と考えられる。
【0027】
【0021】なお、上記した実施例では、FP干渉計5
の出射側に集光レンズ8を設けた例について説明した
が、本発明はこれに限ること無く、例えば図4に示すよ
うに、FP干渉計5の出射光を所定の分光器(ポリクロ
メータ(入射側にはコリメータレンズがないもの))
9′に入射させるようにしても良い。この様にすること
により、集光レンズ8並びにポリクロルメータ9内に通
常設置させるコリメートレンズ等の平行光束にする光学
系が不要となり、さらに装置の小型化が可能となる。
【0028】
【0022】また、上記した実施例並びに変形例では、
FP干渉計として、一対の半透明鏡から構成されたもの
について説明したが、本発明では、図5に示すように所
定の球面鏡対(コンフォーカル エタロン)からなる、
コンフォーカルFP干渉計5′を用いるようにしても良
い。係る干渉計を用いると、光学系の調整が平行平面F
P干渉計よりも容易になる。
【0029】
【0023】なおまた、掃引は、上記したごとく距離d
を変えるのではなく、エタロン間に高圧ガスを入れると
共に、そのガス圧を変化させることにより、屈折率を変
化させるようにしても良いのはもちろんである。
【0030】
【0024】
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る高分解能分
光装置では、分解能としてはFP干渉計の有する高分解
能を発揮しつつ、測定可能な波長領域は、MCDで規定
される広範囲の領域となり、高分解能分光装置となる。
しかも、FP干渉計の掃引の際にMCD側を同期させる
必要がないため、各種制御計も簡単で装置も簡略,小形
化され、安価なものとなる。
【0032】
【0025】そして、測定可能な領域は紫外領域から赤
外領域まであり、測定の汎用性が向上し、利用分野とし
ては、各種条件を適宜設定することにより、気体の吸収
測定,レーザのスペクトルプロフィル測定,赤外スペク
トル,ラマン散乱,ブリルアン散乱などの各種の測定が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高分解能分光装置の好適な一実施
例を示すブロック構成図である。
【図2】FP干渉計の透過特性を示す図である。
【図3】作用を説明するための図である。
【図4】本発明に係る高分解能分光装置の変形例を示す
ブロック構成図である。
【図5】本発明に係る高分解能分光装置のさらに他の変
形例を示すブロック構成図である。
【図6】従来の高分解能分光装置の動作原理を説明する
ための図である。
【符号の説明】
5 FP干渉計 7 スキャンドライバー 9 ポリクロメータ 10 MCD 14 メモリ(記憶する手段) 15 演算部(検出結果を合成し出力する手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファブリーペロー干渉計と、 そのファブリーペロー干渉計の出射側に配置されたポリ
    クロメータと、 そのポリクロメータの出射側に配置され、前記ファブリ
    ーペロー干渉計の自由スペクトル領域と略等しいスペク
    トル分解幅を与えるエレメント幅のマルチチャンネル検
    出器と、 前記自由スペクトル領域をn分割し、それぞれ掃引して
    得られたn回分の検出結果を記憶する手段と、 その記憶する手段に格納されたn回分の検出結果を合成
    し出力する手段とを備えた高分解能分光装置。
JP21240892A 1992-07-17 1992-07-17 高分解能分光装置 Withdrawn JPH0634438A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21240892A JPH0634438A (ja) 1992-07-17 1992-07-17 高分解能分光装置

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JP21240892A JPH0634438A (ja) 1992-07-17 1992-07-17 高分解能分光装置

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JPH0634438A true JPH0634438A (ja) 1994-02-08

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ID=16622097

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21240892A Withdrawn JPH0634438A (ja) 1992-07-17 1992-07-17 高分解能分光装置

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JP (1) JPH0634438A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6481748B1 (en) 1999-07-30 2002-11-19 Komatsu Ltd. Counterweight for construction vehicle
JP2005121574A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 近赤外分光装置
JP2020067344A (ja) * 2018-10-23 2020-04-30 国立大学法人埼玉大学 光学特性測定装置

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19991005