(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光を発生する光源と、固定鏡及び移動鏡を含み、前記赤外光より干渉光を生成する干渉計と、該干渉光を検出する検出器と、該検出信号をフーリエ変換してスペクトルを得る処理部とを具備するフーリエ変換赤外分光光度計において、
a)当該装置で選択可能な最高の波数分解能で、試料を通さないブランク測定を実行して前記検出器で得られるインターフェログラムをデジタル化したデータを収集し、これを記憶手段に格納しておくブランク測定手段と、
b)目的試料の測定に際し、選択された波数分解能に応じて前記記憶手段からデータを選択する選択手段と、
c)該選択されたデータに基づいたバックグランドを用いて目的試料のスペクトルを算出するスペクトル作成手段と、
を備えることを特徴とするフーリエ変換赤外分光光度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフーリエ変換赤外分光光度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フーリエ変換赤外分光光度計（以下「ＦＴＩＲ」という）では、固定鏡及び移動鏡を含むマイケルソン型干渉計により時間的に振幅が変動する干渉波（インターフェログラム）を生成し、これを試料に照射してその透過光又は反射光を検出する。そして、この検出信号をフーリエ変換することにより、横軸に波数、縦軸に強度（吸光度）をとった吸収スペクトルを得ることができる。
【０００３】
このようなＦＴＩＲの透過測定にあっては、目的試料を測定して吸光スペクトルを作成するとともに、同一光学系で試料を装着しないブランク測定を行ってバックグランドスペクトルを作成し、その両者の差分を計算することにより試料の透過率スペクトルを算出する、という処理が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来よりＦＴＩＲでは、測定目的等に応じて波数分解能を外部から設定できるようになっている。上述のように透過率スペクトルを算出する際には、目的試料の吸光スペクトルとバックグランドスペクトルの波数分解能が同一でなければならないから、波数分解能を変更した場合には、変更後の波数分解能でのブランク測定を実行し、それに基づいたバックグランドスペクトルを作成する必要があった。一般に、ＦＴＩＲでは、ＳＮ比を向上させるために多数回の繰り返し測定を行い、その測定結果を積算するという演算処理が行われる。そのため、或る１つの試料の測定を実行してスペクトルを得るまでに、短くても数秒程度の時間を要し、ブランク測定でも同一回数の積算を行うため、全体の測定時間はかなり長いものとなる。このように、試料測定毎にブランク測定を行うことは、測定効率の向上の大きな妨げとなっていた。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、波数分解能の如何に拘わらず、試料測定の度に行われていたブランク測定を省略することにより測定効率を改善できるフーリエ変換赤外分光光度計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述したようなブランク測定は目的試料の測定と略同一条件の下で実行される必要があるが、一般に、ＦＴＩＲでは、不使用時にも常時通電する等、光学系を含む装置の安定化に注意が払われている。したがって、光源の発光強度の低下などといった長時間に亘る経時変化が無視できる程度の時間範囲内であれば、ブランク測定を目的試料の測定の直前又は直後に行わなくてもよい。そこで、本発明に係るフーリエ赤外分光光度計では、当該装置で選択可能な最高の波数分解能で予めブランク測定を行ってデータを取得し、これをバックグランドスペクトルの基本データとして保存しておく。そして、試料測定時に波数分解能が選択されると、その波数分解能で試料を測定するとともに、上記バックグランドスペクトルの基本データからその波数分解能に応じたデータのみを選択し、そのデータによりバックグランドスペクトルを作成する。これにより、試料測定時には実際にブランク測定を行う必要がなくなる。
【０００７】
すなわち、本発明に係るフーリエ変換赤外分光光度計は、赤外光を発生する光源と、固定鏡及び移動鏡を含み、前記赤外光より干渉光を生成する干渉計と、該干渉光を検出する検出器と、該検出信号をフーリエ変換してスペクトルを得る処理部とを具備するフーリエ変換赤外分光光度計において、
a)当該装置で選択可能な最高の波数分解能で、試料を通さないブランク測定を実行して前記検出器で得られるインターフェログラムをデジタル化したデータを収集し、これを記憶手段に格納しておくブランク測定手段と、
b)目的試料の測定に際し、選択された波数分解能に応じて前記記憶手段からデータを選択する選択手段と、
c)該選択されたデータに基づいたバックグランドを用いて目的試料のスペクトルを算出するスペクトル作成手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるＦＴＩＲについて図面を参照して説明する。図１は本ＦＴＩＲの要部の構成図、図２は図１中のデータ処理部２９における要部の機能ブロック図、図３は本ＦＴＩＲの動作を説明するための波形図である。
【０００９】
図１において、主干渉計は、赤外光源１１、集光鏡１２、コリメータ鏡１３、ビームスプリッタ１４、固定鏡１５、移動鏡１６等から構成され、スペクトル測定を行うための干渉赤外光を発生させる。すなわち、赤外光源１１から出射された赤外光は、集光鏡１２、コリメータ鏡１３を介してビームスプリッタ１４に照射され、ここで固定鏡１５及び移動鏡１６の二方向に分割される。固定鏡１５及び移動鏡１６にてそれぞれ反射した光はビームスプリッタ１４によって再び合一され、放物面鏡２１へ向かう光路に送られる。このとき、移動鏡１６は前後（図１中の矢印の方向）に往復動しているため、合一された光は時間的に振幅が変動する干渉光（インターフェログラム）となる。放物面鏡２１にて集光された光は試料室２２内に照射され、試料室２２に配置された試料２３を通過した光は楕円面鏡２４により光検出器２５へ集光される。
【００１０】
一方、コントロール干渉計は、レーザ光源１７、ミラー１８、ビームスプリッタ１４、固定鏡１５、移動鏡１６等から構成され、干渉縞信号を得るためのレーザ干渉光を発生させる。すなわち、レーザ光源１７から出射された光はミラー１８を介してビームスプリッタ１４に照射され、上記赤外光と同様に干渉光となって放物面鏡２１の方向へ送られる。このレーザ干渉光は非常に小さな径の光束となって進行するため、光路中に挿入されたミラー１９により反射されて光検出器２０に導入される。
【００１１】
なお、上記主干渉計を中心とする光学部品は気密室１０内に配置されており、気密室１０内は湿度がコントロールされている。これは、主として、潮解性を有するＫＢｒを基板とするビームスプリッタ１４を保護するためである。
【００１２】
光検出器２０の受光信号、つまりレーザ光干渉縞信号は信号生成部３０に入力され、ここで赤外干渉光に対する受光信号をサンプリングするためのパルス信号が生成される。光検出器２５で得られた受光信号はアンプ２６で増幅され、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）２７にて上記パルス信号によるタイミングでサンプリングされた後にＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）２８によりデジタルデータに変換される。データ処理部２９では、このデータに対しフーリエ変換を実行し吸収スペクトルを作成し、更に後述のようにバックグランドデータを用いて透過率スペクトルを作成する。なお、上記一連の測定動作は制御部３１の制御の下に実行される。
【００１３】
このＦＴＩＲでは、目的試料の測定を行う以前に、試料がない状態でのブランク測定が実行される。ブランク測定を行うための方法は各種考えられるが、最も単純には、試料室２２内に試料２３を配置せず、いわば試料室２２内を素通りした光を測定する。また、目的とする試料が液体試料等である場合には、液体試料を収容するセルを、試料を入れない状態のまま試料室２２内に配置し、該セルを通過する光を測定する。また、複数の試料を交換可能なサンプルチェンジャを試料室２２内に設置し、その一つをブランク試料としておき、これを選択して測定するようにしてもよい。
【００１４】
このブランク測定時には、本装置において最も分解能が高い波数分解能が選択される。このＦＴＩＲでは、赤外光源１１の大きさが理想状態であると看做せば、波数分解能は光路差に依存している。つまり、必要とされる光路差は波数分解能毎に相違する。例えば、本装置で、波数分解能は、０．５、１、２、４、８、１６ｃｍ−１の６種類であるとする。いま、最も分解能が高い波数分解能０．５ｃｍ−１ に対し２ｃｍの光路差が必要であるとすると、波数分解能１ｃｍ−１ に対しては半分の１ｃｍの光路差で充分である。更に低い波数分解能では、光路差はもっと短くて済む。
【００１５】
ブランク測定の結果、光検出器２５で得られるインターフェログラムが図３（ａ）に示す通りであるとすると、サンプルホールド回路２７及びＡ／Ｄ変換器２８によりデジタル化されたデータは図３（ｂ）に示すようになる。このようなインターフェログラムでは横軸は光路差（つまり移動鏡１６の移動距離）である。上述したように波数分解能は光路差に依存し、波数分解能が低くなるほど光路差は小さくなるから、最高の波数分解能を除く他の波数分解能に対する測定データは、この最高の波数分解能に対する測定データに全て包含されている。これが、ブランク測定時に最も高い波数分解能を選択する理由である。この図３（ｂ）に示すようなデータは、データ処理部２９に備えられたメモリに格納される。
【００１６】
なお、ブランク測定を行う場合に、次のようにすると好ましい。ＦＴＩＲでは、測定を複数回繰り返し、その結果得られたデータを積算することによりＳＮ比を向上できることが知られている。ブランク測定においても、このような積算を行うことが望ましい。この積算回数は多いほどよいが、通常の試料測定時では時間的制限がある。そこで、例えば、夜間、或いは、昼間であっても比較的長く装置を使用しない時間帯に、自動的に又は手動でブランク測定を多数回繰り返し行い、その結果を積算して最終的なデータを取得する。このようにすれば、多数回の積算を行っても試料測定の邪魔になることがなく、しかも、高いＳＮ比を達成することができる。
【００１７】
図２において、バックグランドデータ記憶部４０は上述したようなブランク測定の際に得られるデータが格納されるメモリである。積算処理が行われる場合には、格納されるデータは積算処理されたものである。
【００１８】
目的とする試料２３の測定時の本ＦＴＩＲの動作は次の通りである。オペレータにより図示しない操作部を介して、データ処理部２９に対し波数分解能が指示される。データ選択部４１は、指示された波数分解能に応じてバックグランドデータ記憶部４０からデータを選択して読み出す。例えば、最高波数分解能が指示された場合には、全てのデータを読み出す。また、それよりも波数分解能が低い場合には、上述したようにそれに対応する光路差に応じて数を減らしたデータを読み出す。バックグランドスペクトル作成部４２は、上記選択されたデータに対してフーリエ変換を行ってバックグランドスペクトルを作成する。
【００１９】
一方、試料室２２に配置された試料２３に対し上述したような測定が実行され、このとき取得されたデータが試料スペクトル作成部４３へと入力される。試料スペクトル作成部４３では、測定データに対しフーリエ変換を行い吸光スペクトルを作成する。差スペクトル演算部４４は両スペクトルの差分を計算し、試料に対する透過率スペクトルを算出する。
【００２０】
このＦＴＩＲでは、波数分解能が相違する試料測定が実行された際に、その波数分解能でのブランク測定を一々実行する必要はなく、既に格納されているバックグランドデータからその全て又は一部を選択しさえすればよい。したがって、試料測定時にブランク測定に時間を割く必要がなく、きわめて効率的に測定を進めることができる。更に、ブランク測定は充分に時間が確保できるときに行えばよいので、測定回数を非常に多くすることができ、データの積算回数が増してバックグランドスペクトル自体のＳＮ比が向上し、最終的な透過スペクトルのＳＮ比も改善される。
【００２１】
なお、上記実施形態は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜に修正や変更を行えることは明らかである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係るフーリエ変換赤外分光光度計によれば、試料測定の度毎に、その測定時の波数分解能に応じたブランク測定を行う必要はなく、試料測定のみを行うことによって、バックグランドの補正されたスペクトルを取得することができる。したがって、測定効率が大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態であるＦＴＩＲの要部の構成図。
【図２】  図１中のデータ処理部における要部の機能ブロック図。
【図３】  本実施形態によるＦＴＩＲの動作を説明するための波形図。
【符号の説明】
１０…気密室
１１…赤外光源
１２…集光鏡
１３…コリメータ鏡
１４…ビームスプリッタ
１５…固定鏡
１６…移動鏡
１７…レーザ光源
１８、１９…ミラー
２０、２５…光検出器
２１…放物面鏡
２２…試料室
２３…試料
２４…楕円面鏡
２６…アンプ
２７…サンプルホールド回路
２８…Ａ／Ｄ変換器
２９…データ処理部
３０…信号生成部
３１…制御部
４０…バックグランドデータ記憶部
４１…データ選択部（選択手段）
４２…バックグランドスペクトル作成部
４３…試料スペクトル作成部
４４…差スペクトル演算部
【図１】
0004206618.tif 000002
【図２】
0004206618.tif 000003
【図３】
0004206618.tif 000004