(57)【要約】  分光測定用ペレットは、例えば、平均粒径が３５μｍ以下であるポリエチレン粉末と、被分析体の粉末とを混合して圧縮形成することにより作成される。平均粒径が３５μｍ以下であるポリエチレン粉末のみを圧縮形成して作成したサンプルペレット（Ｂ）は、波数１０〜３４０ｃｍ−１の帯域で高い透過率を有する。本発明の分光測定用ペレットを用いる分光測定において、被分析物の波数１４０〜２５０ｃｍ−１の帯域におけるスペクトル波形の測定が行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光測定に用いられる錠剤型のペレットであって、
所定の材料の平均粒径が３５μｍ以下の粉末と被分析体の粉末とが混合されて圧縮形成されたことを特徴とする、分光測定用ペレット。
【請求項２】
前記所定の材料は高分子化合物である、請求項１に記載の分光測定用ペレット。
【請求項３】
前記所定の材料はポリエチレンである、請求項２に記載の分光測定用ペレット。
【請求項４】
請求項１に記載の分光測定用ペレットに光を照射して、透過された光の少なくとも３〜６３０ｃｍ−１の波数帯域を含む第１スペクトルデータを得る工程と、
前記所定の材料の粉末のみで圧縮形成されたペレットに光を照射して、透過された光の少なくとも３〜６３０ｃｍ−１の波数帯域を含む第２スペクトルデータを得る工程と、
前記第１スペクトルデータと前記第２スペクトルデータとから前記被分析体の少なくとも３〜６３０ｃｍ−１の波数帯域を含む透過率スペクトル波形を得る工程と、
を備えたことを特徴とする分光測定方法。
【請求項５】
所定の材料の平均粒径が３５μｍ以下の粉末と被分析体の粉末とを混合する工程と、
混合された粉末を所定の高圧力で圧縮して錠剤型のペレットを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする分光測定用ペレットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被分析体の分析における分光測定に用いられるペレットに関し、特に、テラヘルツ（ＴＨｚ）帯の分光測定を可能にするペレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被分析体の分析における分光測定には、例えばＦＴ−ＩＲ（fourier transform infrared spectrometer）といった、フーリエ変換を用いて赤外光の各波長における強度分布を計測する装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
分光測定では、ＦＴ−ＩＲの光源から出力された光が被分析体に照射され、被分析体を透過した光のスペクトルが検出される。この検出されたスペクトルの波形を、既知の物質のスペクトル波形と比較することにより、当該被分析体に含まれる物質を特定することができる。この分光測定において、被分析体の割合が高い場合、吸収ピークが強くなりすぎて正しいスペクトル波形が得られないので、希釈するなどの前処理が行われる。【０００４】
例えば、粉体の被分析体を分光測定する場合、この前処理としてＫＢｒ錠剤法が良く知られている。ＫＢｒ錠剤法は、希釈材としての臭化カリウム（ＫＢｒ）の粉末と被分析体の粉末とを混合し成形器に入れて加圧することにより、ＦＴ−ＩＲで分析するための試料としてのペレットを形成する方法である。ＫＢｒは波数が５００ｃｍ−１以上の赤外光を透過するので、この波数帯域に特徴のあるスペクトル波形を有する物質を特定する場合に有効である。また、波数２５０ｃｍ−１以上の領域まで測定する場合は、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）が希釈材として使用される。【０００５】
一方、波数が３〜１４０ｃｍ−１前後であるテラヘルツ帯域に特徴のあるスペクトル波形を有する物質を定性分析する場合、希釈材としてＫＢｒに代えてポリエチレンの粉末を使用したペレットが用いられている。【０００６】
しかしながら、従来使用されているポリエチレンの粉末を使用したペレットは波数が１４０ｃｍ−１以上の赤外光の透過率が悪く（図３のＤの波形参照）、波数が１４０ｃｍ−１以上の帯域のスペクトル波形を見ることができなかった。【０００７】
【特許文献１】特開平５−１８８２４号公報
【特許文献２】特開平５−２３２０１８号公報
【発明の開示】
【０００８】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、分光測定において被分析物の少なくとも１４０〜２５０ｃｍ−１の波数帯域のスペクトル波形を見ることができる分光測定用ペレット、このペレットの製造方法及びこのペレットを用いた分光測定方法を提供することを、その課題とする。
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本発明の第１の側面によって提供される分光測定用ペレットは、分光測定に用いられる錠剤型のペレットであって、所定の材料の平均粒径が３５μｍ以下の粉末と被分析体の粉末とが混合されて圧縮形成されたことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記所定の材料は高分子化合物である。
【００１２】
好ましくは、前記所定の材料はポリエチレンである。
【００１３】
本発明の第２の側面によって提供される分光測定方法は、上記第１の側面によって提供される分光測定用ペレットを利用する。具体的には、当該分光測定方法は、上記分光測定用ペレットに光を照射して、透過された光の少なくとも３〜６３０ｃｍ−１の波数帯域を含む第１スペクトルデータを得る工程と、前記所定の材料の粉末のみで圧縮形成されたペレットに光を照射して、透過された光の少なくとも３〜６３０ｃｍ−１の波数帯域を含む第２スペクトルデータを得る工程と、前記第１スペクトルデータと前記第２スペクトルデータとから前記被分析体の少なくとも３〜６３０ｃｍ−１の波数帯域を含む透過率スペクトル波形を得る工程と、を備える。
【００１４】
本発明の第３の側面によって提供される分光測定用ペレットの製造方法は、所定の材料の平均粒径が３５μｍ以下の粉末と被分析体の粉末とを混合する工程と、混合された粉末を所定の高圧力で圧縮して錠剤型のペレットを形成する工程とを備える。
【００１５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るペレットを用いて分光測定を行うためのＦＴ−ＩＲ１を示す構成図である。
【図２】本発明に係る錠剤型のペレットを示す斜視図である。
【図３】平均粒径の異なるポリエチレンの粉末から作成された各ペレットのテラヘルツ帯における透過率の特性を示す図である。
【図４】平均粒径７〜９μｍのポリエチレンペレットを用いてテラヘルツ帯の分光測定を行った測定結果の一例を示す図である。
【図５】平均粒径の異なるポリプロピレンの粉末から作成された各ペレットのテラヘルツ帯における透過率の特性を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。【００１８】
まず、分光測定方法について説明する。【００１９】
図１は、本発明に係るペレットを用いて分光測定を行うためのＦＴ−ＩＲ１を示す構成図である。ＦＴ−ＩＲ１は、光源２、干渉計３、試料室４、検出器５、Ａ／Ｄ変換器６、コンピュータ７、表示装置８を備えている。【００２０】
光源２は、少なくとも３〜６３０ｃｍ−１の波数帯域を含む光を照射する光源である。【００２１】
干渉計３は、光源２により照射された光から干渉光を作り、当該干渉光を試料室４に設置された試料４１（本発明に係るペレットに相当する。以下、「ペレット４１」という。）に照射する。干渉計３は、半透鏡３１、固定鏡３２、移動鏡３３、駆動装置３４を備えている。半透鏡３１は、光の一部を透過し、それ以外を反射する鏡である。固定鏡３２、移動鏡３３は光を全反射する鏡である。固定鏡３２は干渉計３内に固着され、移動鏡３３は光軸に対して平行（図１のＲ方向）に移動自在に設けられている。駆動装置３４は、コンピュータ７に制御されて移動鏡３３を移動させる。【００２２】
光源２から照射された光は、半透鏡３１により透過光と反射光とに分けられる。図１において、透過光は実線矢印で、反射光は破線矢印で表している。固定鏡３２で反射される透過光と移動鏡３３で反射される反射光とでは光路差があり、再度合成されるときに干渉が生じる。移動鏡３３が移動されることにより光路差が変更された干渉光が、干渉計３より試料室４に設置されたペレット４１に照射される。【００２３】
干渉計３から照射された干渉光は、ペレット４１を通過して検出器５で検出される。このとき、ペレット４１に含まれる成分により特定の波数の赤外光は、ペレット４１に吸収されるので、検出器５に到達する量が減少している。Ａ／Ｄ変換器６は、検出器５から出力される検出信号をデジタル信号に変換する。【００２４】
コンピュータ７は、このデジタル信号をフーリエ変換してスペクトルデータを算出する。このとき、ペレット４１に吸収された特定の波数の赤外光の強度は小さくなる。コンピュータ７は、この算出されたスペクトルデータを、予め算出されている被分析体を含まないペレット４１のスペクトルデータで除することにより、被分析体の透過率スペクトルを算出し、このスペクトル波形を表示装置８に表示させる。【００２５】
また、コンピュータ７は、図示しない記憶装置に様々な既知物質の透過率スペクトルをライブラリとして記憶している。コンピュータ７は、被分析体の透過率スペクトルをライブラリと波形照合させることにより、被分析体の成分を特定する。【００２６】
本発明の分光測定方法では、試料として錠剤型のペレットを使用する。ペレットは、被分析体の粉末と希釈材の粉末とを混合して所定の高圧力（数トンの高圧）で圧縮形成したもので、厚みの比較的薄い略円柱形状（例えば、１ｍｍ〜２ｍｍ程度）の試料である。【００２７】
以下に、本発明のペレットの製造方法について説明する。【００２８】
まず、被分析体をメノウ乳鉢で粉砕して粉末にする。次に、希釈材としての平均粒径が７〜９μｍのポリエチレンの粉末と被分析体の粉末とを、１００：３の割合で混合する。これにより、ポリエチレンに対し３％の被分析体を含有した粉末の試料ができる。なお、ポリエチレンと被分析体との混合比率はこれに限られるものではない。【００２９】
この試料を錠剤成形器を用いて加圧成形する。これにより、図２に示すように、ポリエチレン２００ｍｇに対し３％の被分析体４１ａが含有された、重量２０６ｍｇ、厚さ約１．６ｍｍの錠剤型のペレット４１が作製される。なお、ペレット４１の重量及び厚さはこれに限られるものではない。【００３０】
なお、本実施形態では、希釈材として平均粒径が７〜９μｍのポリエチレンの粉末を使用したが、粉末を圧縮形成してペレットとしたときに３〜６３０ｃｍ−１の波数帯域の光を透過する材料であれば、希釈材として用いることができる。【００３１】
以下に、本発明のペレットの希釈材として用いることができる材料を調べる実験について説明する。【００３２】
この実験では、上記ＦＴ−ＩＲ１を用いて、被分析体４１ａを含まない希釈材のみで作成されたペレットのスペクトルデータとペレットを用いないときのデータ（すなわち、空気のスペクトルデータ）とから希釈材の透過率スペクトルを算出した。【００３３】
希釈材として平均粒径がそれぞれ７〜９,３５，５０，５３〜７５μｍのポリエチレンの粉末を使用し、上記ペレットの製造方法と同様の方法で希釈材のみを用いて重量２００ｍｇ、厚さ１．６〜２．０ｍｍのペレットを作成した。ＦＴ−ＩＲ１での測定条件として、周波数分解能は２ｃｍ−１とし、積算回数はオート機能により自動的に決定したものを採用した。【００３４】
図３は、平均粒径の異なるポリエチレンの粉末から作成された各ペレットのテラヘルツ帯域における透過率の特性を示す図である。【００３５】
図３において、横軸は、波数（単位：ｃｍ−１）を示し、縦軸は、空気の透過率を１００％としたときの透過率（単位：％）である。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ平均粒径が７〜９μｍ，３５μｍ，５０μｍ，５３〜７５μｍのポリエチレンの粉末から作成されたペレットの透過率特性を示す波形である。なお、波数４６０ｃｍ−１付近にノイズが見られるが、これはＦＴ−ＩＲ１内部に組み込まれた光学素子の吸収に起因するものである。【００３６】
平均粒径５３〜７５μｍのポリエチレンの粉末から作成されたペレット（以下、「ポリエチレンペレット」という。）における透過率特性Ｄは、波数が５〜７０ｃｍ−１の帯域で８０％以上となるが、波数が５０〜１１０ｃｍ−１の帯域で急激に低下し、波数が１４０〜６３０ｃｍ−１の帯域で２０％以下となる。【００３７】
平均粒径５０μｍのポリエチレンペレットにおける透過率特性Ｃは、波数が１０〜８０ｃｍ−１の帯域で８０％以上となるが、波数が８０〜２００ｃｍ−１の帯域で急激に低下し、波数が１６０〜６３０ｃｍ−１の帯域で２０％以下となる。【００３８】
平均粒径３５μｍのポリエチレンペレットにおける透過率特性Ｂは、波数が１０〜１６０ｃｍ−１の帯域で８０％以上となるが、波数が１６０〜４４０ｃｍ−１の帯域で次第に低下し、波数が３８０〜６３０ｃｍ−１の帯域で２０％以下となる。【００３９】
平均粒径７〜９μｍのポリエチレンペレットにおける透過率特性Ａは、波数が３〜６３０ｃｍ−１の全帯域で７５％以上であり、ほとんどの帯域で８０％以上となる。なお、平均粒径４〜６μｍのポリエチレンペレットでも実験を行ったが、その透過率特性は全帯域で透過率特性Ａよりわずかに透過率が高い同様の波形となった。【００４０】
図３によれば、平均粒径が５３〜７５μｍのポリエチレンペレットは、波数１００ｃｍ−１前後で透過率が３０％程度に急激に低下し、波数１４０ｃｍ−１以上の帯域では透過率が２０％以下となり、透過性が低い特性を有する。従来、平均粒径５３〜７５μｍのポリエチレンペレットを用いた場合、波数１４０〜６３０ｃｍ−１の帯域では検出器５で赤外光が検出できず、分光測定ができないことが知られていたが、透過率特性Ｄは、そのことを裏付けるものである。【００４１】
また、透過率３０％以下では、検出器５の検出感度を数倍程度高めてもＳ／Ｎが悪いので、被分析体の十分なスペクトル波形が得にくい。したがって、平均粒径５３〜７５μｍのポリエチレンペレットを用いた場合、波数１４０〜６３０ｃｍ−１の帯域では実質的に分光測定ができなかった。図３によれば、希釈材の平均粒径を小さくするのに応じて、透過率が急激に３０％程度に低下する波数が高波数側（短波長側）に移動する傾向が分かる。しかも、透過率が低下する部分の傾きも平均粒径を小さくなるのに応じて緩やかになる。【００４２】
図３では、平均粒径のサンプルが離散的であるので、平均粒径が５０μｍ未満で３５μｍより長い場合、および３５μｍ未満で９μｍより長い場合の透過率特性を特定することはできない。しかし、平均粒径と透過率特性Ａ〜Ｄとの関係を見れば、平均粒径が５０〜３５μｍの透過率特性は透過率特性ＣとＢの間の特性を示し、平均粒径が３５〜９μｍの透過率特性は透過率特性ＢとＡの間の特性を示すことが十分に推定される。【００４３】
透過率特性Ｂによれば、波数１０〜３４０ｃｍ−１の領域において、透過率３０％程度以上を確保できる。したがって、透過率３０％以上であれば検出器５、Ａ／Ｄ変換器６、およびコンピュータ７における信号処理で測定可能なＳ／Ｎが得られるとすると、平均粒径３５μｍ以下のポリエチレン粉末を希釈材とした錠剤型のペレットを用いることにより、従来分光測定ができなかった波数１４０〜２５０ｃｍ−１の領域での測定が可能になると言える。【００４４】
従来分光測定ができなかった波数１４０ｃｍ−１以上の全てのテラヘルツ帯域についてスペクトル波形が得られないとしても、少なくとも平均粒径を３５μｍより小さい適当な粒径を選択することにより、波数１４０ｃｍ−１以上の高波数領域での分光測定を可能にすることは確かである。例えば、平均粒径３０μｍのポリエチレンペレットの透過率特性Ｅが図３の破線波形Ｅで示すように、透過率特性ＡとＢの間の特性を示したとすれば、平均粒径３０μｍのポリエチレン粉末を希釈材とした錠剤型のペレットを用いることにより、波数１４０〜４００ｃｍ−１の領域までの測定が可能になると推定できる。【００４５】
一方、平均粒径７〜９μｍのポリエチレンペレットでは、波数３〜６３０ｃｍ−１の帯域で透過率が７５％以上となる。したがって、平均粒径７〜９μｍのポリエチレン粉末を希釈材としてペレットを作成することにより、広い波数帯域で確実に正確な分光測定が可能となる。【００４６】
図４は、平均粒径７〜９μｍのポリエチレン粉末を希釈材としたペレットを用いてテラヘルツ帯の分光測定を行った測定結果の一例を示す図である。【００４７】
同図において、横軸は波数（単位：ｃｍ−１）を示し、縦軸は空気の透過率を１００％としたときの透過率（単位：％）を示す。Ｘは、平均粒径が７〜９μｍのポリエチレン粉末と被分析体であるメチルオレンジ（sodium 4'-dimethylaminoazobenzene-4-sulfonate）を１００：３の割合で混合して圧縮成形した錠剤型のペレットの測定結果である。なお、波数４６０ｃｍ−１付近にノイズが見られるが、図３と同様に、これはＦＴ−ＩＲ１内部に組み込まれた光学素子の吸収に起因するものである。【００４８】
同図に示すように、Ｘのペレットについて、従来測定ができなかった波数１４０〜６３０ｃｍ−１の帯域についても良好にスペクトル波形を得ることができている。【００４９】
このように、平均粒径９μｍ以下のポリエチレン粉末を希釈材として錠剤型のペレットを作成し、そのペレットを用いれば、粉体の被分析体の波数３〜６３０ｃｍ−１のテラヘルツ帯域における分光測定を１つのペレットで１度に、確実かつ正確に行うことができる。【００５０】
分光測定において、２００ｃｍ−１以下の波数帯域では主に分子間相互作用による特性が表れ、２００ｃｍ−１以上の波数帯域では主に分子内状態による特性が表れると言われている。したがって、１つのペレットで１度に３〜６３０ｃｍ−１の全帯域における分光測定を行うことができることにより、分子種を同定しながら分子間相互作用の測定を行うことができる。【００５１】
なお、図３は、ポリエチレンを希釈材とした場合の実験例であるが、ポリエチレンと分子構造が類似しているポリプロピレンやＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）なども同様の特性を有していると考えられる。【００５２】
図５は、平均粒径の異なるポリプロピレンの粉末から作成された各ペレットのテラヘルツ帯における透過率の特性を示す図である。【００５３】
同図においては、図３と同様に、横軸および縦軸は、それぞれ波数（単位：ｃｍ−１）および透過率（単位：％）を示している。Ｇ、Ｈ、Ｉ，Ｊは、それぞれ平均粒径が７μｍ，８．５μｍ，１２μｍ，２０μｍのポリプロピレンの粉末から作成されたペレットの透過率特性を示す波形である。なお、波数４６０ｃｍ−１付近のノイズは、図３と同様に、ＦＴ−ＩＲ１内部に組み込まれた光学素子の吸収に起因するものである。【００５４】
同図によれば、いずれのペレットにおいても、波数１０〜４００ｃｍ−１の領域において、透過率３０％程度以上を確保している。したがって、これらのペレットを用いることにより、従来分光測定ができなかった波数１４０〜２５０ｃｍ−１の領域での測定が可能になると言える。また、同図に示すように、Ｇが一番透過率が高く、Ｈ，Ｉ，Ｊの順に透過率が減少している。これは、平均粒径が小さくなる程透過率が高くなるというポリエチレンにおける平均粒径と透過率との関係と同様の関係を示している。【００５５】
以上のように、図３に示す特性は、ポリエチレンに特有のものではなく、ポリプロピレンやＰＴＦＥについても共通しており、これらの物質においても平均粒径が小さくなれば適用可能となる。もちろん、希釈材の化学組成により、実際に使用できる粒径の範囲は異なってくるが、平均粒径３５μｍ以下、特に１０μｍ以下であれば、より好ましく本発明のペレットの希釈材として用いることができる。また、本発明のペレットの希釈材として用いられる物質はこれに限られない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2008129959.tif 000009
2008129959.tif 000010
2008129959.tif 000011
2008129959.tif 000012