(57)【要約】【課題】本発明の目的は粉体試料においても円二色性を測定することが可能な円二色性測定装置を提供することにある。【解決手段】光照射手段１２から照射された光の偏光状態を周期的に変調する偏光変調手段１４と、試料２０の前段に配置された積分球１６と、該積分球１６を介して光を検出する検出手段１８と、を備え、前記変調された偏光状態の光を前記試料２０へ照射し、該試料２０からの拡散反射光を前記積分球１６によって受けて前記検出手段１８により検出することで前記試料２０の円二色性を測定することを特徴とする円二色性測定装置１０。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射手段から照射された光の偏光状態を周期的に変調する偏光変調手段と、
試料の前段に配置された積分球と、
該積分球を介して光を検出する検出手段と、を備え、
前記変調された偏光状態の光を前記試料へ照射し、該試料からの拡散反射光を前記積分球によって受けて前記検出手段により検出することで前記試料の円二色性を測定することを特徴とする円二色性測定装置。
【請求項２】
光照射手段から照射された光の偏光状態を周期的に変調する偏光変調手段と、
試料の後段に配置された積分球と、
該積分球を介して光を検出する検出手段と、を備え、
前記変調された偏光状態の光を前記試料へ照射し、該試料からの直線通過光および拡散通過光を前記積分球によって受けて前記検出手段により検出することで前記試料の円二色性を測定することを特徴とする円二色性測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の円二色性測定装置において、
水平方向に進行する光を鉛直方向に進路を変更するための光路変更手段を備え、該光路変更手段によって前記試料に鉛直方向から光を照射することを特徴とする円二色性測定装置。
【請求項４】
請求項３の円二色性測定装置において、
前記光路変更手段は全反射プリズムによって構成され、水平方向の光を全反射によって鉛直方向に曲げることを特徴とする円二色性測定装置。
【請求項５】
請求項３または４のいずれかに記載の円二色性測定装置において、
前記光路変更手段によって光の進路を鉛直方向に変えた後、前記偏光変調手段により光の偏光変調を行うことを特徴とする円二色性測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の円二色性測定装置において、
前記偏光変調手段は光弾性変調子を用いて構成されることを特徴とする円二色性測定装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の円二色性測定装置において、
波長走査を行うため、前記光照射手段は、光源と、分光器とを備え、前記光源からの光を前記分光器により単色光とすることを特徴とする円二色性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円二色性測定装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料が粉体である場合の円二色性（ＣＤ）の測定にはヌジョール法、ＫＢｒ錠剤法等が通常用いられている。ヌジョール法は、粉体試料を溶解させない溶媒に粉体試料を懸濁させたものを用い、透過光を測定することにより円二色性の測定を行うものである。ここで、溶媒は粉体試料と略同一な屈折率を有するものを用いる。また、ＫＢｒ錠剤法では、粉体試料をＫＢｒ等の透明体と混合し円板状に加工したものを用いて、試料の透過測定を行っていた。
その他の方法としては、特許文献１、２に溶液ではＣＤを示さないが結晶内の配置によりＣＤを示す試料の配置情報を固相で直接ＣＤを測定することが記されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１１６８４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１２２４７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヌジョール法においては試料の一部が溶解してしまうことがあり、粉体試料自身が有する円二色性を測定できないという問題があった。ＫＢｒ錠剤法においては、試料の調整が煩雑である等の問題がある。また、特許文献１、２に記された方法は、光を十分に透過させるために十分薄い試料を用いる必要があり、特に試料が微結晶としてしか得られない場合には測定が困難であった。
また、試料に濁りがある場合、直進透過光が十分な強度でないため、検知器であるＰＭＴ（光電子増倍管）を試料にできるだけ近接して配置する必要があった。さらに円二色性では生体高分子がその測定対象として重要であり、特に紫外域では試料による光散乱も無視できない。このため、光散乱を伴う試料についても精度良く円二色性を測定できる装置が望まれていた。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その第１の目的は粉体試料においても円二色性を測定することが可能な円二色性測定装置を提供することにある。また、第２の目的は光散乱を伴う液体試料においても十分な精度で円二色性を測定することが可能な円二色性測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明の円二色性測定装置は、光照射手段から照射された光の偏光状態を周期的に変調する偏光変調手段と、試料の前段に配置された積分球と、該積分球を介して光を検出する検出手段と、を備え、前記変調された偏光状態の光を前記試料へ照射し、該試料からの拡散反射光を前記積分球によって受けて前記検出手段により検出することで前記試料の円二色性を測定することを特徴とする。
【０００７】
また、上記第２の目的を達成するため、本発明の円二色性測定装置は、光照射手段から照射された光の偏光状態を周期的に変調する偏光変調手段と、試料の後段に配置された積分球と、該積分球を介して光を検出する検出手段と、を備え、前記変調された偏光状態の光を前記試料へ照射し、該試料からの直線通過光および拡散通過光を前記積分球によって受けて前記検出手段により検出することで前記試料の円二色性を測定することを特徴とする。
上記の円二色性測定装置において、水平方向に進行する光を鉛直方向に進路を変更するための光路変更手段を備え、該光路変更手段によって前記試料に鉛直方向から光を照射することが好適である。
【０００８】
また、上記の円二色性測定装置において、前記光路変更手段は全反射プリズムによって構成され、水平方向の光を全反射によって鉛直方向に曲げることが好適である。
さらに、上記の円二色性測定装置において、前記光路変更手段によって光の進路を鉛直方向に変えた後、前記偏光変調手段により光の偏光変調を行うことが好適である。
【０００９】
これらの円二色性測定装置において、前記偏光変調手段は光弾性変調子を用いて構成されることが好適である。
上記の円二色性測定装置において、波長走査を行うため、前記光照射手段は、光源と、分光器とを備え、前記光源からの光を前記分光器により単色光とすることが好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明にかかる円二色性測定装置について図面を参照して説明する。
図１は本発明の円二色性測定装置の第１の実施形態の概略構成図である。図１に示す円二色性測定装置１０は、光照射手段１２（光源２２、分光器２４）と、光照射手段１２からの光の偏光状態を周期的に変調するための偏光変調手段１４（偏光子２６、光弾性変調子（ＰＥＭ）２８）と、試料２０の前段に配置された積分球１６と、該積分球１６を介して光を検出する検出手段１８と、を備える。
【００１１】
ここで、光照射手段１２は、所定範囲の波長走査を行うために、光源２２と分光器２４とから構成され、光源２２から出射された光は分光器２４により単色光とされる。
また、偏光変調手段１４は、偏光子２６と光弾性変調子２８とで構成される。分光器２４から出射された単色光は、偏光子２６によって直線偏光にされる。偏光子２６の方位角は、ＰＥＭ２８の方位角に対して、所定角度（例えば４５°）に傾けられており、前記直線偏光は光弾性変調子２８を通ることにより、独立な方向の偏光成分に位相差を与えられ偏光状態が周期的に変調する。つまり、右円偏光から左円偏光へ、左円偏光から右円偏光へ交互に連続的に変化する光となる。この光弾性変調子２８は所定周波数（例えば５０ｋＨｚ）の駆動電圧が加えられ、この周波数に応じて偏光状態が周期的に変調される。
【００１２】
偏光変調手段１４から出射された光は、積分球１６を通り試料２０へと照射される。そして、照射された光は試料２０によって拡散反射され、この拡散反射光は積分球１６によって受けられ、検出手段１８にて検出される。ここで検出手段としては光電子増倍管（ＰＭＴ）等を用いればよい。
このように検出された拡散反射光の検出信号から試料の円二色性が測定される。検出信号から円二色性を算出する方法は従来と同様に行えばよい。つまり、検出信号のうち、ＰＥＭ２８の変調周波数と同一の周波数成分を用いて円二色性を求める。また、この測定を光の波長を変えて行うことによりＣＤスペクトルが得られる。
【００１３】
以上のように、積分球を用い試料からの拡散反射光を検出することで、試料が粉体であっても円二色性を測定することが可能となった。つまり、拡散反射光を利用することで、従来のものとは異なり、試料が紛体状のまま円二色性の測定が行えるようになった。
また、積分球を介して光を検出することにより検出器の受光面の偏光特性を緩和することができる。つまり、検出器の受光面には一般に感度ムラがあり、例えば光電子増倍管では場所により１０倍以上の差がある。そのため、積分球を通して検出を行うことで、光がスクランブルされて、受光面で一様に光を受光することができるようになるからである。
【００１４】
次に本発明の円二色性測定装置の第２の実施形態を説明する。ここでの円二色性測定装置は、試料からの直進透過光と拡散透過光を併せて利用するものである。図２がその実施形態の概略構成図である。図１と対応する部分には符号１００を加え説明を省略する。
図２の円二色性測定装置１１０は、光照射手段１１２（光源１２２、分光器１２４）と、光照射手段１１２から照射された光の偏光状態を周期的に変調する偏光変調手段１１４（偏光子１２６、光弾性変調子１２８）と、試料１２０の後段に配置された積分球１１６と、該積分球１１６を介して光を検出する検出手段１１８と、を備える。
【００１５】
図１での実施形態と同様に光源１２２から出た光は、分光器１２４を通り単色光とされ、さらに偏光子１２６、光弾性変調子１２８によって偏光状態を変調される。該偏光状態を変調された光は、試料１２０に照射され、試料１２０からの透過光を光電子増倍管等から構成された検出手段１１８によって検出される。試料からの透過光は直進透過光だけでなく、試料による光散乱のための拡散透過光も含まれる。この拡散透過光も併せて検知するために、積分球１１６が試料１２０の後段に近接して設置される。
【００１６】
図２に示すように積分球１１６の試料１２０の設置位置の対面側には標準拡散反射板１３０を設けている。よって、直進透過光および拡散透過光が、積分球１１６により捕らえられ、検出手段１１８により検出される。この結果、円二色性の測定に関して重要な情報を落とすことなく測定を行うことが可能になる。
このように、試料の後段に積分球を設置する構成とすることで、通常の直線透過光だけでなく、拡散透過光も合わせて検出することができる。その結果、透過光の検出光量が大きくなるため、特に光散乱を伴う試料においても、円二色性の測定を十分に精度よく行うことが可能となる。また、図１での実施形態と同様な理由から、積分球を介して光を検出することで検出器の受光面の偏光特性も緩和することができる。
【００１７】
次に本発明に係る円二色性測定装置の好適な一実施形態を説明する。
図３がその概略構成図であり、図３（ａ）が拡散反射によって円二色性を測定する場合の構成、図３（ｂ）が直進透過光及び拡散透過光によって円二色性を測定する構成を示している。図１と対応した部分には符号２００を加え説明を省略する。
図３（ａ）、（ｂ）のいずれ場合も円二色性測定装置２１０は、光照射手段２１２（光源２２２、分光器２２４）と、光の偏光状態を周期的に変調する偏光変調手段２１４（偏光子２２６、光弾性変調子２２８）と、積分球２１６と、該積分球２１６を介して光を検出する検出手段２１８と、を備える。さらに、試料２２０及び積分球２１６の前段に光路変更手段（全反射プリズム２３２）が設置されている。
【００１８】
そして、拡散反射によって測定を行う図３（ａ）の場合は、図１に示した構成と同様に照射光の進路に対して、試料２２０が積分球２１６の後段に設置される。また、透過測定を行う図３（ｂ）の場合には、図２の構成と同様に照射光の進路に対して、積分球２１６の前段に試料が設置され、さらに該積分球２１６の後段の窓側には標準拡散板２３０が設置される。
【００１９】
光照射手段２１２から出射された光は水平方向に進み、全反射プリズム２３２によって全反射され鉛直方向に進路を曲げられる。そして、該鉛直方向に進む光は、偏光変調手段２１４によって、偏光状態を周期的に変調される。図３（ａ）では、この鉛直方向に進む光は、積分球２１６を通り抜け、試料２２０に照射される。そして試料２２０からの拡散反射光を積分球２２０によって拾い、検出手段２１８にて検出される。同様に図３（ｂ）では、鉛直方向に進む光はまず試料２２０に入射する。そして、該試料２２０を透過した直進透過光及び拡散透過光が、積分球２１６を介して検出手段２１８で検出される。
【００２０】
本実施形態での特徴は、光路変更手段（全反射プリズム２３２）を用いたことにより、鉛直方向から試料に光を照射することが可能となることである。このため、試料を水平な状態で測定できる。つまり、従来は装置構成の制限から光を水平方向に照射するのが一般的であり、試料は垂直な状態で設置するしかなかった。
そこで、試料を垂直に設置する場合、特に粉体試料や液状の試料のとき、試料を保持するため容器に収納する必要がある。このとき測定光を透過させるために試料容器に窓板を設ける必要がある。窓板を容器にはめ込む際、そこにかかる応力によって、窓板にひずみが生じる。このひずみのため、窓板自体の光学的性質が変化してしまい、測定に悪影響を与えていた。
【００２１】
そこで、本実施形態のように試料を水平に設置できれば試料容器を密閉する必要がない。つまり、窓板を設ける必要がなく、該窓板による測定誤差を無くすことが可能となる。
また、本実施形態での光路変更手段としては、全反射プリズムに限らず、光ファイバ、ミラー等を用いてもよい。
【００２２】
さらに、光路変更手段と偏光変調手段との配置関係について述べる。図４は、光路変更手段と偏光変調手段との配置関係についての説明図である。図４（ａ）は、図３の実施形態と同じく、偏光子３２６とＰＥＭ３２８とを光路変更手段３３２の後段（検出器側）に置いた例である。この場合、光路変更手段３３２で光の進路を変えた後で光の偏光状態を変調させているため、光路変更手段３３２としては全反射プリズムに限らず、光ファイバ、ミラー等を用いてもよい。
【００２３】
しかし、図４（ｂ）のように、偏光子３２６とＰＥＭ３２８とを光路変更手段３３２の前（光源側）においた場合、光路変更手段３３２として用いる光学素子によって光の偏光状態に影響を与えてしまう。そのため、図４（ｂ）のようにＰＥＭ３２８を光路変更手段の前段に設置すると、光路変更手段を構成する光学素子の偏光特性が測定結果に出てしまい、良い測定データが得られない。
【００２４】
また、図４（ｃ）は、偏光子３２６を光路変更手段３３２の前段（光源側）に置き、ＰＥＭ３２８を光路変更手段３３２の後段（検出器側）に設置した場合を示す。図４（ｃ）の配置では、偏光子３２６によって光を直線偏光にした後で、光路変更手段によって光路が変更される。この場合であれば、光の進路を変更した後で、ＰＥＭ３２８によって光の偏光状態を周期的に変調させているので、図４（ｂ）の場合と異なり、測定データに悪い影響を与えない。このため、図４（ｃ）の場合には、光路変更手段としては、全反射プリズムの他に、鏡（ミラー）又は偏光保存タイプの光ファイバを用いることができる。ただし、偏光状態の変化が少ない光学素子が望ましい。
【００２５】
図５に本発明の円二色性測定装置を用いて、ベースライン測定を行った測定結果のグラフを示す。装置構成としては、図３（ｂ）と同様なものを用い、試料を設置せずに透過測定を行った。ただし、全反射プリズムの後段にＰＥＭを設置した場合（図４（ａ）参照）と、全反射プリズムの前段にＰＥＭを設置した場合（図４（ｂ）参照）と、で測定を行った。
【００２６】
図５の実線４００が、全反射プリズムの後段にＰＥＭを設置した場合の測定結果のベースラインであり、長い破線４１０が全反射プリズムの前段にＰＥＭを設置した場合のベースラインである。また、短い点線は０位置（グラフのｘ軸）を示している。このグラフからわかるように、光路変更手段の前段にＰＥＭを設置した場合、光路変更手段を構成する光学素子自身の偏光特性が測定データに出てしまい、ベースラインが乱れてしまう。
【００２７】
しかしながら、ＰＥＭを光路変更手段の後段に設置した場合、図５から分かるようにほとんど平坦となってグラフのｘ軸上に載っており、ベースラインは大きく改善されている。
したがって、ＰＥＭは光路変更手段の後段に配置することが最善であることが分かる。つまり、この配置により、光路変更手段を構成する光学素子による偏光特性の劣化が避けられ、偽信号が発生しなくなることが分かった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の円二色性測定装置によれば、試料の前段に積分球を設置することで、拡散反射光を利用した円二色性測定が可能となる。
また、本発明の円二色性測定装置によれば、試料の後段に積分球を設置することで、拡散透過光を利用した円二色性測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円二色性測定装置の概略構成図（拡散反射測定型）。
【図２】本発明の円二色性測定装置の概略構成図（透過測定型）。
【図３】本発明の円二色性測定装置の一実施形態の概略構成図。
【図４】光路変更手段と偏光変調手段との配置関係の説明図。
【図５】本発明の円二色性測定装置を用いたベースライン測定の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１０  円二色性測定装置
１２  光照射手段
１４  偏光変調手段
１６  積分球
１８  検出手段
２０  試料
【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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