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JPS63212827A - Fourier transform spectrophotometer - Google Patents

Fourier transform spectrophotometer

Info

Publication number
JPS63212827A
JPS63212827A JP4707287A JP4707287A JPS63212827A JP S63212827 A JPS63212827 A JP S63212827A JP 4707287 A JP4707287 A JP 4707287A JP 4707287 A JP4707287 A JP 4707287A JP S63212827 A JPS63212827 A JP S63212827A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
digital
sample
analog
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4707287A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Yoshikawa
治 吉川
Yuji Matsui
松井 有二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP4707287A priority Critical patent/JPS63212827A/en
Publication of JPS63212827A publication Critical patent/JPS63212827A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、フーリエ変換により分光特性を測定する分光
光度計に間する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a spectrophotometer that measures spectral characteristics by Fourier transformation.

(従来技術) 分光光度計は、通常、分散型とフーリエ変換型の2fl
類に大きく分けられ、前者は光源から出た光を試料に照
射し、試料からの光をプリズムや干渉フィルタ等により
分光して波長毎の光強度を検出するものであり、また猜
者は光源からの光を二光東型光干渉計を介して試料に照
射し、干渉計の移動aを往復運動させてインターフェロ
グラムを得(第3図)、これをフーリエ変換により波長
毎の光強度に直して解析するものである。
(Prior Art) Spectrophotometers are usually 2fl of dispersion type and Fourier transform type.
The former is a method that irradiates the sample with light emitted from a light source, and the light from the sample is separated using a prism or interference filter to detect the light intensity of each wavelength. The sample is irradiated with light from a Niko East type optical interferometer, and the interferogram is reciprocated by moving the interferometer a back and forth (Fig. 3), which is then Fourier transformed to calculate the light intensity for each wavelength. It is then analyzed by converting it into .

このフーリエ変換型のものは、分光光学機構が不要とな
って光学系を極めて簡素化することができるばかりでな
く、測定回数を重ねることfこよって測定感度の向上を
図ることができるという大きな特徴を備えている。
The major feature of this Fourier transform type is that it not only simplifies the optical system by eliminating the need for a spectroscopic optical mechanism, but also improves measurement sensitivity by increasing the number of measurements. It is equipped with

しかしながら、測定感度を上げるべく多重回の測定作業
を行なうと、測定開始から時間が経過して三光束光干渉
計を構成している鏡の歪量や、光源の輝度特性が変化し
て測定結果に誤差を生じるという問題がある。
However, if you perform multiple measurements to increase measurement sensitivity, the amount of distortion of the mirrors that make up the three-beam optical interferometer and the brightness characteristics of the light source may change as time passes from the start of the measurement, resulting in changes in the measurement results. There is a problem in that errors occur.

(目的) 本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、その目的とするところは経時変化を補正して長時間安
定した測定を行なうことができる新規なフーリエ型分光
光度計を提供することにある。
(Purpose) The present invention was made in view of these problems, and its purpose is to provide a new Fourier spectrophotometer that can correct changes over time and perform stable measurements over a long period of time. It is about providing.

(発明の概要) Tなりち本発明が特徴とするところは、光干渉手段から
試料に至る光路上の光を検出して測定系よりも低い分解
能によりディジクル信号化してフーリエ変換することに
より、光源や光干渉系の経時変化の傾向を確実に検出し
て測定結果を補正するようにした点にある。
(Summary of the Invention) The feature of the present invention is that the light on the optical path from the optical interference means to the sample is detected, converted into a digital signal with a resolution lower than that of the measurement system, and subjected to Fourier transformation. The main feature is that the measurement results are corrected by reliably detecting the tendency of changes over time in the optical interference system.

(実施例) そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて
説明する。
(Example) The details of the present invention will be described below based on illustrated examples.

第1図は本発明の一実施例を示したものであって、図中
符号1は二光束型光干渉計で、光源2からの光ビームB
Oをビームスプリッタ1aにより分割し、一方を固定鏡
]bに、他方を光軸方向に往復運動する移動鏡1Cに入
射させ、各錘1b、1Cから反射してきた2つの光ビー
ムBL、B3を干渉させて出射させるように構成されて
いる。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which reference numeral 1 denotes a two-beam optical interferometer, which emits a light beam B from a light source 2.
O is split by a beam splitter 1a, one is made incident on a fixed mirror]b, and the other is made incident on a movable mirror 1C that reciprocates in the optical axis direction, and the two light beams BL and B3 reflected from each weight 1b and 1C are It is configured to interfere and emit light.

3は、第1光検出器で、干渉計1からの光ビームB4を
集光光学系4により集光して試料Sを透過した光を受る
一方、ハーフミラ−6を介して入射するヘリウム−ネオ
ンレーザ7からの光を受けるものである。この集光光学
系4の合焦点Fには、光ビームB3の一部分、例えば1
0%を反射させるメツシュ型ミラー8を配設し、これか
らの光を波長分解能が低い第2光検出器9に入射させる
ように構成されている。
3 is a first photodetector which collects the light beam B4 from the interferometer 1 using a condensing optical system 4 and receives the light transmitted through the sample S; It receives light from the neon laser 7. A portion of the light beam B3, for example 1
A mesh type mirror 8 that reflects 0% is disposed, and the light from this is configured to be incident on a second photodetector 9 having a low wavelength resolution.

10は、第1光検出器3からの信号を、例えば16ヒツ
トという高分解能でディジタル信号化するアナログ−デ
ィジタル変換回路、11は第2光検出器9からの信号を
低い分解能、例えば10ヒツトでディジタル信号化する
アナログ−ディジクル変換回路、12はレーザ光の干渉
縞信号を抽出するサンプリング信号発生回路で、干渉の
波数間隔で光検出器3、及び9からの信号をディジクル
信号化するように構成されている。14は高速フーリエ
変換回路で、切替スイッチ13を介して入力するアナロ
グ−ディジタル変換器10.11からの信号をパワース
ペクトルに変換するものである。15は、比スペクトル
演算回路で、高速フーリエ変換回路14から出力された
第1光検出器3と第2光検出器9の出力に基づくパワー
スペクトルの比を演算するものである。16は割算回路
で、基準比スペクトルを記憶する一方、試料測定時にお
ける比スペクトルとの割算を実行するように構成されて
いる。
10 is an analog-to-digital conversion circuit that converts the signal from the first photodetector 3 into a digital signal with a high resolution of, for example, 16 hits, and 11 converts the signal from the second photodetector 9 into a digital signal with a low resolution, such as 10 hits. An analog-to-digital conversion circuit for converting into digital signals; 12 is a sampling signal generation circuit for extracting interference fringe signals of laser light; the circuit is configured to convert signals from photodetectors 3 and 9 into digital signals at interference wave number intervals; has been done. 14 is a fast Fourier transform circuit that converts the signal from the analog-digital converter 10.11 input via the changeover switch 13 into a power spectrum. Reference numeral 15 denotes a ratio spectrum calculation circuit that calculates the ratio of power spectra based on the outputs of the first photodetector 3 and the second photodetector 9 output from the fast Fourier transform circuit 14. Reference numeral 16 denotes a division circuit, which is configured to store the reference ratio spectrum and execute division with the ratio spectrum at the time of sample measurement.

つぎに、このように構成した装置の動作について説明す
る。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained.

試料をセットすることなく装Mを作動させると、光源2
からの光ビームBtは三光束型光干渉1において光干渉
を受けた後、直接、第1光検出器3に入射する。同時に
光干渉計1を出た光B3の一部は、ミラー8により分割
されて第2光検出器9に入射する。
When the device M is activated without setting a sample, the light source 2
The light beam Bt from the three-beam optical interference 1 receives optical interference and then directly enters the first photodetector 3. At the same time, a portion of the light B3 exiting the optical interferometer 1 is split by a mirror 8 and enters a second photodetector 9.

一方、レーザ光B4は、同様に干渉計1において光干渉
を受けて第1光検出器3に入射する。このレーザ光に基
づく干渉縞信号は、サンプリング信号抽出回路12によ
りサンプリング信号に変換されてアナログ−ディジタル
変換回路10.11に入力して、ヘリウム−ネオンレー
ザ光の波長により定まる干渉縞の波長間隔(第3図)で
、第1、及び第2光検出器3.9からの信号をサンプリ
ングして高速フーリエ変換回路14に入力させる。高速
フーリエ演算回w!J14は、第1、及び第2光検出器
3.9からの信号1こ基づいてフーリエ変換を実行して
、各検出器の信号のパワースペクトルP*、Pz’l算
出する。これらパワースペクトルPi、P2は、比スペ
クトル演算回路15に入力して両者の比を演算されるが
、このときパワースペクトルPr2は、分解能の低い検
出信号に基づくものであるから、干渉系1からの光B3
の大まかな傾向だけを示しているから、この演算結果は
バックグランド比スペクトルPrを示すことになる(第
2図工)。
On the other hand, the laser beam B4 similarly receives optical interference in the interferometer 1 and enters the first photodetector 3. The interference fringe signal based on this laser beam is converted into a sampling signal by the sampling signal extraction circuit 12 and input to the analog-to-digital conversion circuit 10.11, and the wavelength interval of the interference fringe ( 3), the signals from the first and second photodetectors 3.9 are sampled and input to the fast Fourier transform circuit 14. Fast Fourier calculation time lol! J14 executes Fourier transform based on the signals from the first and second photodetectors 3.9 to calculate the power spectra P*, Pz'l of the signals from each detector. These power spectra Pi and P2 are input to the ratio spectrum calculation circuit 15 to calculate the ratio of the two, but at this time, the power spectrum Pr2 is based on a detection signal with low resolution, so the power spectrum Pr2 is light B3
Since only the rough tendency of is shown, this calculation result shows the background ratio spectrum Pr (Fig. 2).

つぎに、試料Sをセットして上述と同様の測定を行なう
と、これら2つ光検出器3.9からの信号は、それぞれ
高速フーリエ変換回路]4によりパワースペクトルP工
′、P2°を演yltすれ、ついで比スペクトル演算回
路15により両者の比スペクトルPr’が演算される(
第2図■)。
Next, when the sample S is set and the same measurement as described above is performed, the signals from these two photodetectors 3.9 are transformed into power spectra P′ and P2° by the fast Fourier transform circuit 4, respectively. ylt, and then the ratio spectrum Pr' of both is calculated by the ratio spectrum calculation circuit 15 (
Figure 2 ■).

ところで、この測定においては第1光検出器3に入射す
る光は、試料Sを透過したものであるから、このパワー
スペクトルp%は、試料Sの吸光特性だけでなく、基準
比スペクトルPrを検出した時点からの時間経過によっ
て生じた干渉計1の光学系変動成分を含むことになるが
、パワースペクトルP2’ は、基準比スペクトルPr
t検出した時点からの時間経過によって生じた干渉計1
の光学系変動のアライメント情報だけを反映するととも
に、分解能の低い検出信号に基づくものであるから、こ
れら両者の比を採った比スペクトルPr”は、干渉計1
のアライメント変動が相殺されることになる。したがっ
て、割算回路16より基準比スさクトルPrと測定時の
比スペクトルP’  rの比を演算することにより、干
渉系1のアライメント変動か除去された、試料Sの真の
透過率スペクトル、つまり試料Sの吸収特性を求めるこ
とができる。
By the way, in this measurement, the light incident on the first photodetector 3 is the one that has passed through the sample S, so this power spectrum p% detects not only the absorption characteristic of the sample S but also the reference ratio spectrum Pr. Although the power spectrum P2' includes a fluctuation component of the optical system of the interferometer 1 caused by the passage of time from the point in time, the power spectrum P2' is equal to the reference ratio spectrum Pr.
Interferometer 1 caused by the passage of time from the time of t detection
Since it reflects only the alignment information of optical system fluctuations and is based on a detection signal with low resolution, the ratio spectrum Pr'', which is the ratio of both,
alignment fluctuations will be canceled out. Therefore, by calculating the ratio between the reference ratio spectrum Pr and the measurement ratio spectrum P'r using the division circuit 16, the true transmittance spectrum of the sample S, in which alignment fluctuations of the interference system 1 have been removed, is obtained. In other words, the absorption characteristics of the sample S can be determined.

なお、上述の実施例においては、光学系の経時変化モニ
ター用の光を集束光学系から採るようにして0るが、光
干渉計1から試料Sに至る光路上での光を検出すれば同
様の作用を奏することは明らかである。
In the above embodiment, the light for monitoring changes over time in the optical system is taken from the focusing optical system, but the same can be done if the light on the optical path from the optical interferometer 1 to the sample S is detected. It is clear that this effect is achieved.

また、上述の実施例においでは、光学系の経時変化モニ
ター用の光を波長分解能が低い光検出器で受けるととも
に、低い分解能でアナログ−ディジクル変換するように
しているが、いずれか一方の分解能を低くするだけでも
アライメントスペクトルを求めることができる。
In addition, in the above embodiment, the light for monitoring changes over time in the optical system is received by a photodetector with a low wavelength resolution, and analog-to-digital conversion is performed at a low resolution. Alignment spectra can be obtained by simply lowering the value.

ざらに、上述の実施例においては、吸収スペクトルの測
定に例を採って説明したが試料からの反射スペクトルを
測定するものに対しても同様に適用できることは明らか
である。
Roughly speaking, in the above-mentioned embodiments, the explanation was given by taking an example of measuring an absorption spectrum, but it is clear that the present invention can be similarly applied to measuring a reflection spectrum from a sample.

(効果) 以上、述べたように本発明によれば、光干渉系から試料
に入射するまでの光路上の光を検出して、これを低い分
解能によりフーリエ変換し、これ(こ基づいて測定結果
を補正するようにしたので、試料に入射する光ビームの
経時変化傾向を確実に検出して測定結果を補正すること
ができて、精度の高いスペクトルを得ることができるば
かりでなく、測定用の演算手段の共用化と、補正用の検
出器や、アナログ−ディジタル変換器に分解能の低い安
価なものが使用可能とがあいまって可及的に低いコスト
により精度の高い装言ヲ実現することができる。
(Effects) As described above, according to the present invention, the light on the optical path from the optical interference system to the sample is detected, this is Fourier transformed with low resolution, and the measurement result is based on this. By correcting for The combination of sharing the calculation means and the possibility of using low-resolution, inexpensive correction detectors and analog-to-digital converters makes it possible to realize highly accurate inferences at the lowest possible cost. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す装置の構成図、第2図
は同上装置の動作を示す説明図、及び第3図はフーリエ
型分光光度計の原理を示す説明図である。 1・・・・二光束光干渉計   2・・・・光源3・・
・・第1光検出器    4・・・・集光光学系6・・
・・ハーフミラ−7・・・・レーザ光源8・・・・ハー
フミラ−9・・・・第2光検出器S・・・・試料
FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the same apparatus, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the principle of a Fourier spectrophotometer. 1...Two-beam optical interferometer 2...Light source 3...
...First photodetector 4...Condensing optical system 6...
... Half mirror 7 ... Laser light source 8 ... Half mirror 9 ... Second photodetector S ... Sample

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光干渉手段からの光を試料に照射し、これからの光を受
ける第1の受光手段と、該手段からの信号をディジタル
信号化する第1のディジタル−アナログ変換手段と、前
記光干渉手段から試料に至る光路上の光を受ける第2の
受光手段と、第2の受光手段からの信号を第1のアナロ
グ−ディジタル変換手段よりも低い分解能によりディジ
タル信号化する第2のアナログ−ディジタル変換手段と
、第1、及び第2のアナログ−ディジタル変換手段から
の信号をフーリエ変換してパワースペクトルを演算する
とともに、各パワースペクトルの比を演算する手段を備
えてなるフーリエ変換型分光光度計。
a first light receiving means that irradiates the sample with light from the light interference means and receives the light; a first digital-to-analog conversion means that converts the signal from the light interference means into a digital signal; a second light receiving means for receiving light on the optical path leading to the second light receiving means; and a second analog-to-digital converting means for converting the signal from the second light receiving means into a digital signal with a resolution lower than that of the first analog-to-digital converting means. , a Fourier transform type spectrophotometer comprising means for Fourier transforming signals from the first and second analog-to-digital converting means to calculate a power spectrum and calculating a ratio of each power spectrum.
JP4707287A 1987-03-02 1987-03-02 Fourier transform spectrophotometer Pending JPS63212827A (en)

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JP4707287A JPS63212827A (en) 1987-03-02 1987-03-02 Fourier transform spectrophotometer

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JP4707287A JPS63212827A (en) 1987-03-02 1987-03-02 Fourier transform spectrophotometer

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JPS63212827A true JPS63212827A (en) 1988-09-05

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JP4707287A Pending JPS63212827A (en) 1987-03-02 1987-03-02 Fourier transform spectrophotometer

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JP (1) JPS63212827A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008232820A (en) * 2007-03-20 2008-10-02 Otsuka Denshi Co Ltd Quantitative determination method and device for gas concentration

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008232820A (en) * 2007-03-20 2008-10-02 Otsuka Denshi Co Ltd Quantitative determination method and device for gas concentration

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