[go: up one dir, main page]

WO2016147271A1 - フーリエ変換型分光光度計 - Google Patents

フーリエ変換型分光光度計 Download PDF

Info

Publication number
WO2016147271A1
WO2016147271A1 PCT/JP2015/057584 JP2015057584W WO2016147271A1 WO 2016147271 A1 WO2016147271 A1 WO 2016147271A1 JP 2015057584 W JP2015057584 W JP 2015057584W WO 2016147271 A1 WO2016147271 A1 WO 2016147271A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
movable
movable part
speed
external force
moving
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/057584
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
惟史 上掛
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 CN201580077761.XA priority Critical patent/CN107407630B/zh
Priority to US15/558,165 priority patent/US10502626B2/en
Priority to JP2017505886A priority patent/JP6237953B2/ja
Priority to EP15885369.7A priority patent/EP3270142B1/en
Priority to PCT/JP2015/057584 priority patent/WO2016147271A1/ja
Publication of WO2016147271A1 publication Critical patent/WO2016147271A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/45—Interferometric spectrometry
    • G01J3/453—Interferometric spectrometry by correlation of the amplitudes
    • G01J3/4535—Devices with moving mirror
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0202—Mechanical elements; Supports for optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/027—Control of working procedures of a spectrometer; Failure detection; Bandwidth calculation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0275—Details making use of sensor-related data, e.g. for identification of sensor parts or optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0289—Field-of-view determination; Aiming or pointing of a spectrometer; Adjusting alignment; Encoding angular position; Size of measurement area; Position tracking
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/06—Scanning arrangements arrangements for order-selection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/06—Scanning arrangements arrangements for order-selection
    • G01J2003/064—Use of other elements for scan, e.g. mirror, fixed grating

Definitions

  • the present invention relates to a Fourier transform type spectrophotometer.
  • FTIR Fast Transform Infrared Spectroscope
  • the infrared light from the infrared light source is split into two by a beam splitter and one is irradiated to the fixed mirror and the other to the moving mirror. These reflected lights are again guided to the same optical path to cause interference.
  • This interference light is irradiated to the sample to be measured, the transmitted light or reflected light is detected and Fourier transformed to create a spectrum, and the qualitative analysis and quantitative analysis of the sample from the peak wavelength, peak intensity, etc. of this spectrum I do.
  • FTIR usually includes a control interference system as an optical system different from the above optical system for measuring light (infrared light) for irradiating a sample.
  • the control interference system shares the beam splitter, fixed mirror, and moving mirror with the measurement light optical system, and has a laser light source and a laser light detector for the control interference system. Interference light is generated by passing laser light. Based on the interference signal of the laser beam, the current position and speed of the movable mirror are calculated.
  • the movable mirror is fixed to a movable part that can reciprocate on the guide, and the movable part is driven by a driving motor.
  • a driving force is applied to the movable part from the drive motor, a force (movement resistance) that hinders movement due to a frictional force, a viscous resistance of a lubricant, or the like is generated at the sliding part of the movable part and the guide part. Therefore, by changing the voltage of the driving motor, the driving force to the movable part is changed and the moving speed is adjusted.
  • Patent Document 1 As a method for controlling the speed of such a moving mirror, feedback control may be used as in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 As shown in FIG. 6, light from a laser light source 551 is caused to interfere with a moving mirror 541 and a fixed mirror 544, and the intensity of the interference light is measured with a photodiode 552. Calculate the speed.
  • the control unit 530 applies a driving voltage to the driving motor 520 by feedback control based on PID control (Proportional-Integral-Derivative Control) based on the deviation between the measured speed and the target speed, and adjusts the speed of the movable mirror 541. ing.
  • PID control Proportional-Integral-Derivative Control
  • the speed of the moving mirror may change when a foreign substance such as fine dust enters the sliding portion.
  • a foreign object enters the sliding portion
  • the moving resistance increases when the movable part contacts and moves over the foreign object, and the speed of the movable mirror temporarily decreases.
  • the control device performing feedback control increases the drive voltage of the drive motor and tries to return the speed of the movable mirror to the target speed.
  • the movement resistance decreases, the force from the driving motor becomes larger than the movement resistance, and the moving mirror is accelerated.
  • the control device decreases the voltage of the drive motor to decelerate the movable mirror.
  • the feedback control cannot cope with such a speed change, there are problems such as a temporary stop of the movable mirror and a divergence of the control.
  • the moving speed of the moving mirror may be set to a low speed.
  • the drive motor is often operated at a low voltage. In such a case, even when a small foreign object enters the sliding portion, the amount of change in the voltage with respect to the original voltage becomes relatively large, and the above-described feedback control problem becomes particularly noticeable.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a Fourier transform spectrophotometer capable of stably controlling the speed of the moving mirror and performing high-precision measurement.
  • the Fourier transform spectrophotometer made to solve the above problems is a) a movable part with a fixed moving mirror; b) external force applying means for applying an external force larger than the moving resistance of the movable part to the movable part; c) a driving source for applying a positive or negative driving force along the moving direction of the movable part to the movable part; d) a speed measuring unit for measuring the moving speed of the movable part; e) a driving force control unit that controls the driving force of the driving source so that the movable unit moves in a predetermined manner based on the moving speed.
  • the movable part is applied with the movement resistance, the external force from the external force applying means, and the driving force from the driving source, and the resultant force moves the movable part.
  • the driving force control unit applies the controlled driving force to the resultant force of the moving resistance and the external force based on the measurement result of the speed measuring unit so that the movement of the movable unit becomes a predetermined mode.
  • the resultant force is made zero by applying a driving force in the direction opposite to the direction of the external force, and the movable portion is kept stationary or moved at a constant speed.
  • the movable part is shifted from the stationary state to the moving state by increasing or decreasing the driving force from the state where the resultant force is zero.
  • the driving force applied to the movable part may be the same as the moving direction of the movable part, or may be opposite.
  • the former case is a positive driving force
  • the latter case is a negative driving force.
  • the driving force necessary to move the movable part at a constant speed is due to the influence of external force compared to the driving force of the prior art in part or all of the moving range of the movable mirror. growing. Therefore, even if there is a sudden change in the moving speed of the movable part for some reason, the amount of change in the driving force due to the adjustment can be made relatively small.
  • Gravity can be used as the external force applying means. This is because the direction of movement of the movable part is set to be a direction that is up and down with respect to gravity, and the direction of the driving force applied by the drive source to the movable part is set to be a direction against gravity. Can be realized.
  • a Fourier transform spectrophotometer made to solve the above problems is a) A movable part with a movable mirror fixed and movable on the guide; b) Inclining means for inclining the guide so that a component force in a direction along the guide of gravity of the movable portion is larger than a movement resistance of the movable portion on the guide; c) a driving source for applying a positive or negative driving force along the moving direction of the movable part on the guide; d) a speed measuring unit for measuring the moving speed of the movable part; e) A driving force control unit that controls the driving force of the driving source so that the movable unit moves on the guide in a predetermined manner based on the moving speed.
  • the movable part since the movable part is movable on the guide and the guide is inclined, the movable part always has a component force in the direction along the guide of its own weight (gravity). It is given downward along the guide. This is the external force. Further, the external force applied to the movable part can be adjusted by changing the inclination angle of the guide.
  • an external force applying means a configuration in which the movable part or the movable part in the drive source is urged by an elastic member can be used.
  • the force applied from the elastic member to the movable part or the like becomes an external force.
  • the external force applied to the movable part or the like can be adjusted by appropriately selecting the elastic coefficient of the elastic member (for example, the spring constant of the spring to be used when a spring is used).
  • the driving force of the driving source is adjusted by applying an external force from the external force applying means to the movable part. Therefore, even when a speed fluctuation occurs due to the intrusion of foreign matter, feedback control is achieved by reducing the amount of change relative to the driving force before the speed fluctuation in part or all of the moving range of the movable mirror. Is also stable and can suppress the divergence of control. In addition, when the feedback control is stabilized, the speed change of the movable portion is reduced, so that the speed of the movable mirror can be easily kept constant, and the apparatus life is extended because there is no sudden speed change.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a Fourier transform infrared spectrophotometer according to the present invention. It is a figure which shows the structure of the movable mirror which concerns on 1st Example, and an external force provision means, (a) is a figure which shows the force by the dead weight of a movable mirror, (b) shows the state which the movable mirror is moving upwards.
  • FIG. 3C is a diagram showing a state where the movable mirror is moving downward.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a movable mirror and an external force applying unit according to a fourth embodiment, where (a) illustrates a state in which the movable mirror is at the movement center, and (b) illustrates a state in which the movable mirror has moved to the beam splitter side.
  • FIG. 9B is a diagram showing a state where the movable mirror has moved to the voice coil motor side.
  • FIG. 1 a first embodiment of the Fourier transform type spectrophotometer according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 the infrared light from the infrared light source 143 is divided into two by a beam splitter 142, and the fixed mirror 144 and the movable mirror 141 are irradiated. These reflected lights are again guided to the same optical path to cause interference.
  • the interference light is applied to the sample in the sample chamber 145, the transmitted light is detected by the infrared light detector 146, and a spectrum is created by Fourier-transforming the detected signal by the analyzer 147. From this spectrum data Analyze the sample.
  • the laser light emitted from the laser light source 151 becomes interference light in the same optical path as infrared light.
  • the interference light is detected by the laser light detector 152, and the moving speed and the current position of the movable mirror 141 are calculated by the speed measuring unit 132 of the control device 130 based on the detected data.
  • the calculated moving speed and current position are used for controlling the drive voltage of the voice coil motor 120 in the drive control unit 131 of the control device 130 and for creating spectrum data of the analysis device 147.
  • the linear motion mechanism 110 includes a linear guide 112 and a movable portion 111 that reciprocates on the linear guide 112.
  • the movable mirror 141 is fixed to the movable portion 111 and is moved by the voice coil motor 120.
  • FIG. 2 shows only the linear motion mechanism 110, the voice coil motor 120, and the inclination imparting unit 160. Since the other configuration is the same as that of the prior art, description of these operations will be omitted as appropriate.
  • the linear guide 112 is installed on the inclination imparting portion 160 and is inclined by 30 ° with respect to the horizontal direction. Accordingly, the movable portion 111 reciprocates upward and downward with respect to gravity on a surface inclined by 30 ° from the horizontal direction along the linear guide 112.
  • the inclination is set to 30 °.
  • the inclination ⁇ can be appropriately changed in a range from ⁇ 90 ° to 90 ° (excluding 0 °) according to the mass of the movable part 111 and the movable mirror 141. is there.
  • the force (gravity) Fg due to its own weight is applied to the movable mirror 141 and the movable portion 111 in the vertical direction, since the linear guide 112 is inclined and installed, the inclination ⁇ of the linear guide 112 is set in the moving direction of the movable mirror 141. Accordingly, the Fg component force Fg1 is always added to the voice coil motor 120.
  • the drive control unit 131 applies a voltage to the voice coil motor 120 and moves the movable mirror 141.
  • a voltage For example, when moving the movable mirror 141 upward with respect to the horizontal direction, as shown in FIG. 2 (b), an external force Fg1 and a movement resistance Ff are generated.
  • the drive voltage By adjusting the drive voltage to be equal to the sum of forces, the movable mirror 141 moves at a constant speed.
  • the movement resistance Ff is in the reverse direction as shown in FIG. 2C, so that the force Fm applied from the voice coil motor 120 is Fg1 and Ff.
  • the movable mirror 141 moves at a constant speed.
  • the driving force Fm of the voice coil motor is smaller than when the moving mirror moves upward. Therefore, in order to always increase the driving force Fm from the voice coil motor to a driving force Fm ′ necessary for moving at a constant speed in the conventional technique (when moving in the horizontal direction), the external force Fg1> 2 ⁇ Ff. It is preferable to provide such an inclination.
  • the speed measurement unit 132 calculates the current speed of the movable mirror 141 from the output signal of the laser interference system 150, and increases the drive voltage supplied to the voice coil motor 120 according to the difference from the target speed.
  • the amount of increase in the drive voltage at this time is the same as when the same foreign object enters when the linear guide 112 is installed in the horizontal direction as in the prior art.
  • the driving voltage of the voice coil motor 120 in a state where no foreign matter has entered (steady state) in this embodiment is larger than that in the conventional case. Therefore, the rate of voltage increase at the time of entry of a foreign object with respect to the steady-state drive voltage, that is, the fluctuation rate of the drive voltage is smaller than the conventional one.
  • the feedback control is more stable than before, and the movable mirror 141 can be moved at a constant speed.
  • the linear guide 112 By inclining the linear guide 112 in this way, an external force can be applied to the movable mirror 141 in advance, and the driving voltage of the voice coil motor 120 can be increased as compared with the conventional case. Therefore, even when a foreign object enters, feedback control is performed. Can be stabilized. Further, the external force Fg1 at this time can be adjusted by changing the inclination of the linear guide 112 or the mass of the movable portion 111 or the movable mirror 141.
  • the linear guide 212 is installed horizontally, and a coil spring 261 is inserted between the movable portion 211 and the elastic member fixing portion 270. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment described above, the last two digits of the reference numerals are given the same numbers as those of the above-described embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the coil spring 261 applies an external force Fs proportional to the spring constant and the extension of the spring to the movable portion 211. Therefore, as shown in FIG. 3A, the closer the movable portion 211 is to the beam splitter 242, the stronger the external force Fs due to the coil spring 261, and as the distance from the beam splitter 242 increases, the external force Fs becomes smaller as shown in FIG. become weak.
  • the external force by the coil spring 261 over the entire movable range of the movable mirror.
  • the coil spring 261 is preferably installed so that Fs> 2 ⁇ Ff.
  • the drive control unit 231 applies a voltage to the voice coil motor 220 and moves the movable mirror 241.
  • a voltage for example, when the movable mirror 241 is moved in a direction approaching the beam splitter 242, an external force Fs and a movement resistance Ff are generated as shown in FIG.
  • the movable mirror 241 moves at a constant speed.
  • a movement resistance Ff is generated in the direction shown in FIG. 3B, so that the force Fm applied from the voice coil motor 220 is the difference between Fs and Ff.
  • the drive voltage to be equal the movable mirror 241 moves at a constant speed.
  • the force applied from the voice coil motor 220 to the movable portion 211 needs to be continuously increased or decreased according to the fluctuation of the external force Fs. Since a rapid change does not occur, feedback control is easy. Further, at both ends of the movable range of the movable mirror 241, it is necessary to decelerate and accelerate to change the moving direction. However, since the voltage change amount is almost the same as in the conventional technique, Control is possible with feedback control.
  • the driving voltage of the voice coil motor 220 is higher than the conventional case due to the external force Fs of the coil spring 261. As in the first embodiment, stable feedback control is possible.
  • the external force applied to the movable portion 211 is determined by the spring constant of the coil spring 261, the external force is adjusted by replacing the coil spring 261, and the movable mirror 241 is moved at a constant speed.
  • the required drive voltage of the voice coil motor 220 can be adjusted.
  • the coil spring is provided so that an external force is applied to the voice coil motor side.
  • a coil spring may be provided so that an external force is applied to the beam splitter side.
  • the polarity of the driving voltage of the voice coil motor 220 is opposite to that of the present embodiment, but the magnitude thereof is not changed, and stable feedback control can be achieved by performing the control method in the same manner.
  • the coil spring is always extended, but the coil spring may be always compressed.
  • the direction of Fs is opposite to that shown in FIG. 3, the direction of the driving force by the voice coil motor is also opposite, and the magnitude thereof increases as the coil spring is compressed.
  • the driving force can be increased by applying the external force, so that the feedback control can be stabilized.
  • a configuration using both the extended state and the compressed state of the coil spring may be employed.
  • the coil spring when the movable force moves to the beam splitter side in the center of the movable range of the movable mirror so that the external force Fs by the coil spring becomes zero, the coil spring extends and the external force Fs Works on the coil motor side.
  • the movable part moves to the voice coil motor side, the coil spring is compressed and the external force Fs acts on the beam splitter side.
  • the external force Fs is small when the movable part is located near the center, but the external force Fs increases as it is closer to the end of the moving range, so that stable feedback control is possible as the movable part is closer to the end. It becomes.
  • coil spring in this embodiment, two or more coil springs may be used in series or in parallel.
  • the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • the first and second coil springs 361 and 362 have the same length and spring constant.
  • the first and second coil springs 361 and 362 are always extended in the entire range in which the movable mirror moves.
  • the first and second coil springs 361 and 362 are adjusted so that the external forces Fs1 and Fs2 applied to the movable portion 311 are equal.
  • the external force Fs2 from the second coil spring 362 increases as the moving mirror 341 approaches the beam splitter 342, and conversely, the external force Fs1 from the first coil spring 361 decreases. Needs to be gradually raised. Since changes in the external force Fs2 and the external force Fs1 gradually change according to the moving distance, stable control is possible by feedback control.
  • an external force can be applied to the movable mirror 341 in advance to increase the driving voltage of the voice coil motor. Therefore, it is possible to stabilize the feedback control even if foreign matter enters the sliding portion.
  • the first and second coil springs are always stretched, but may be always compressed.
  • the directions of the external forces Fs1 and Fs2 are opposite to those shown in FIG. 4, and the magnitude increases as the coil spring is compressed.
  • the feedback force can be stabilized because the driving force can be increased by applying the external force.
  • the length and the spring constant of the first and second coil springs are the same, but different ones may be used.
  • the required drive voltage differs depending on the direction in which the movable mirror moves.
  • the voltage continuously changes is the same as in the above-described embodiment, it is stable. Control is possible.
  • one coil spring is inserted on each side of the movable member, but two or more coil springs may be used.
  • a leaf spring 460 is inserted between the movable portion 411 and the elastic member fixing portion 470 as shown in FIG. Since the other configuration is the same as that of the third embodiment described above, the last two digits of the reference numerals are given the same numbers as those of the above-described embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the external force Fs from the leaf spring 460 gradually increases according to the moving distance from the center of the movable range of the movable mirror 441.
  • an external force Fs generated by the leaf spring 460 is generated in a direction opposite to the traveling direction, as shown in FIG.
  • the driving voltage of the voice coil motor 420 becomes larger than the configuration of the prior art. Therefore, it is possible to stabilize the feedback control even if foreign matter enters the sliding portion.
  • the drive voltage of the motor 420 can be adjusted.
  • a voice coil motor is used as a drive source for moving the movable mirror, but it can also be moved by other motors or hydraulic devices.
  • plate spring were used in the present Examples 2-4, the same effect is acquired even if it uses other elastic bodies, such as rubber
  • an infrared light source is used as the light source, a light source having a wavelength such as visible light or ultraviolet light may be used.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fourier-transform type infrared spectrophotometer 110, 510 ... Linear motion mechanism 111, 211, 311, 411 ... Movable part 112, 212, 312, 412 ... Linear guide 120, 220, 320, 420, 520 ... Voice coil motor 130, 230, 530 ... Control devices 131, 231 ... Drive control unit 132 ... Speed measurement unit 140 ... Main interferometers 141, 241, 341, 441, 541 ... Moving mirrors 142, 242, 342, 542 ... Beam splitters 143, 543 ... Infrared light source 144, 544 ... Fixed mirror 145 ... Sample chamber 146,546 ...
  • Infrared light detector 147 ... Analyzer 150 ... Laser interferometer 151,551 ... Laser light source 152,552 ... Laser light detector 160 ... Tilt imparting 261, 361, 362 ... coil spring 460 ... leaf springs 270, 370, 47 0 ... Elastic member fixing part

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

　移動鏡の速度を安定して制御できるフーリエ変換型分光光度計を提供する。本発明に係るフーリエ変換型分光光度計は、移動鏡１４１が固定された可動部１１１と、前記可動部１１１に、該可動部１１１の移動抵抗よりも大きい外力を加える外力付与手段１６０と、前記可動部１１１に、該可動部１１１の移動方向に沿った正又は負の駆動力を加える駆動源１２０と、前記可動部１１１の移動速度を測定する速度測定部１３２と、前記移動速度に基づき、前記可動部１１１が所定の態様で移動するように、前記駆動源１２０の駆動力を制御する駆動力制御部１３１とを備え、外力により駆動源１２０の駆動力が高い状態で運転することで駆動力の変動率を抑え、制御を安定させることを特徴とする。

Description

フーリエ変換型分光光度計
　本発明は、フーリエ変換型分光光度計に関する。
　ＦＴＩＲ（フーリエ変換型赤外分光光度計：Fourier Transform Infrared spectroscope）では、赤外光源からの赤外光をビームスプリッタで２つに分割して一方を固定鏡、もう一方を移動鏡に照射し、それら反射光を再び同一光路に導き、干渉させる。この干渉光を測定対象の試料に照射し、その透過光又は反射光を検出してフーリエ変換することによりスペクトルを作成し、このスペクトルのピーク波長、ピーク強度等から該試料の定性分析や定量分析を行う。
　ＦＴＩＲでは、通常、試料に照射するための測定光（赤外光）の上記光学系とは別の光学系としてコントロール干渉系を備える。コントロール干渉系は、ビームスプリッタ、固定鏡、移動鏡を測定光の光学系と共有し、コントロール干渉系のためのレーザ光源及びレーザ光用検出器を有しており、測定光と同じ干渉系にレーザ光を通過させることで干渉光を生成する。このレーザ光の干渉信号に基づき、移動鏡の現在位置及び速度を算出する。
　移動鏡は、ガイド上を往復運動可能な可動部に固定され、該可動部は駆動用モータにより駆動される。駆動用モータから可動部に駆動力を加えたとき、可動部とガイド部の摺動部分では摩擦力や潤滑剤の粘性抵抗等による、移動を妨げる力（移動抵抗）が生じる。従って、駆動用モータの電圧を変えることで可動部への駆動力を変え、その移動速度を調整する。
　このような移動鏡の速度の制御方法として、特許文献１のようにフィードバック制御を用いることがある。特許文献１では図６に示すように、レーザ光源５５１からの光を移動鏡５４１及び固定鏡５４４により干渉させ、その干渉光の強度をフォトダイオード５５２で測定して、移動鏡５４１の現在位置及び速度を算出する。そして制御部５３０が該測定速度と目標速度の偏差等を基にＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Derivative Control）によるフィードバック制御で駆動電圧を駆動用モータ５２０へ印加し、移動鏡５４１の速度調整を行っている。
　試料の分光特性を測定する場合において、精度の良い測定を行うためには正確なスペクトルデータを取得することが重要である。ＦＴＩＲではコントロール干渉系により移動鏡が特定の位置を通過する毎に出力信号が出力され、各出力位置の間、赤外干渉光の検出信号が検出器内に蓄積され、スペクトルデータとして取り出される。従って、移動鏡が一定速度で動作することにより、データ毎の蓄積時間が均等になり、安定したスペクトルデータが取得できるようになる。
特開2013-213721号公報
　移動鏡の速度は摺動部分に微小な埃などの異物が侵入することにより変化する場合がある。摺動部分に異物が侵入した場合、可動部が異物に接触して乗り越える際に移動抵抗が増加し、一時的に移動鏡の速度が低下する。すると、目標速度との差が大きくなるため、フィードバック制御を行っている制御装置は駆動用モータの駆動電圧を上昇させ、移動鏡の速度を目標速度に戻そうとする。一方、可動部が異物を乗り越えると移動抵抗が低下し、駆動用モータからの力が移動抵抗よりも大きくなって移動鏡が加速する。これにより移動鏡の速度が目標速度を超えると、制御装置は移動鏡を減速させるために駆動用モータの電圧を下げる。
　これらの間、フィードバック制御がこのような速度変化に対応しきれない場合には、一時的に移動鏡が停止したり、制御が発散するなどの問題があった。
　また、検出器における検出信号の蓄積時間を長くすると大きな信号データが得られ、Ｓ／Ｎ比の高いスペクトルデータが得られることから、移動鏡の移動速度を低速に設定することがある。この場合、潤滑剤の粘性抵抗が小さくなり可動部は小さな力で移動させることができるため、駆動用モータを低電圧で動作させることが多い。このような場合には、摺動部分に小さな異物が侵入した場合でも元の電圧に対する電圧の変化量が相対的に大きくなり、上述のフィードバック制御の問題が特に顕著に現れる。
　本発明が解決しようとする課題は、移動鏡の速度を安定して制御し、高精度の測定を行うことができるフーリエ変換型分光光度計を提供することである。
　上記課題を解決するために成された本発明に係るフーリエ変換型分光光度計は、
　a) 移動鏡が固定された可動部と、
　b) 前記可動部に、該可動部の移動抵抗よりも大きい外力を加える外力付与手段と、
　c) 前記可動部に、該可動部の移動方向に沿った正又は負の駆動力を加える駆動源と、
　d) 前記可動部の移動速度を測定する速度測定部と、
　e) 前記移動速度に基づき、前記可動部が所定の態様で移動するように、前記駆動源の駆動力を制御する駆動力制御部と
　を有することを特徴とする。
　本発明に係るフーリエ変換型分光光度計では、可動部には移動抵抗と外力付与手段からの外力と駆動源からの駆動力が付与され、これらの合力が可動部を移動させる。このうち、外力は移動抵抗よりも大きいため、駆動力が無い場合、可動部は常に外力により加速される。なお、従来のフーリエ変換型分光光度計では、可動部にはこのような外力が与えられていなかったため、常態では移動抵抗により可動部は停止している。
　駆動力制御部は、速度測定部の測定結果に基づき、その移動抵抗と外力の合力に対して制御した駆動力を加え、可動部の移動が所定の態様となるようにする。例えば、外力の方向と反対の方向の駆動力を付与することにより合力をゼロとし、可動部の静止状態を維持し、又は定速で移動させる。或いは、そのような合力ゼロの状態から、駆動力を強め又は弱めることにより、可動部を静止状態から移動状態に遷移させる。可動部が定速移動状態にあるときも同様に、駆動力を強め又は弱めることにより可動部を加速し又は減速して、例えば往復運動をさせるようにする。この場合に可動部に加えられる駆動力は、可動部の移動の方向と同じである場合もあり、反対である場合もある。前者の場合が正の駆動力であり、後者の場合が負の駆動力である。
　このような構成にすることで、可動部を定速で移動させるために必要な駆動力は、移動鏡の移動範囲の一部または全部で、従来技術の駆動力と比較して外力の影響により大きくなる。従って、何らかの原因で可動部が移動する速度に急な変動が生じても、該調整による駆動力の変化量を相対的に小さくすることができる。
　前記外力付与手段として、重力を用いることができる。これは、前記可動部の移動の方向を重力に関して上下となる方向にしておき、前記駆動源が前記可動部へ付与する駆動力の方向を重力に逆らう方向となるように構成しておくことにより実現することができる。従って、上記課題を解決するために成された本発明に係るフーリエ変換型分光光度計は、
　a) 移動鏡が固定された、ガイド上を移動可能な可動部と、
　b) 前記ガイドを、前記可動部の重力の該ガイドに沿う方向の分力が該可動部の該ガイド上での移動抵抗よりも大きくなるように傾斜させる傾斜手段と、
　c) 前記可動部の該ガイド上での移動方向に沿った正又は負の駆動力を加える駆動源と、
　d) 前記可動部の移動速度を測定する速度測定部と、
　e) 前記移動速度に基づき、前記可動部が前記ガイド上を所定の態様で移動するように、前記駆動源の駆動力を制御する駆動力制御部と
　を有する構成とすることができる。
　この構成では、前記可動部が前記ガイド上を移動可能となっており、その前記ガイドが傾斜しているため、前記可動部にはその自重（重力）の前記ガイドに沿う方向の分力が常にガイドに沿って下方に付与される。これが、前記外力となる。また、このガイドの傾斜角を変化させることにより、前記可動部に付与される前記外力を調整することができる。
　その他の外力付与手段として、可動部又は駆動源内の可動部分を弾性部材で付勢するという構成を用いることもできる。この構成では弾性部材から可動部等に付与される力が外力となる。ここで、弾性部材の弾性係数（例えばバネを用いた場合には使用するバネのバネ定数）を適切に選択することにより、可動部等に付与される外力を調整することができる。
　本発明に係るフーリエ変換型分光光度計では、可動部に外力付与手段からの外力を加えることにより駆動源の駆動力を調整する。従って、異物の侵入などによる速度変動が起きた場合でも、移動鏡の移動範囲の一部または全部で、速度変動前の駆動力に対する相対的な変化量を小さくすることで、フィードバック制御が従来よりも安定し、制御の発散を抑えることができる。また、フィードバック制御が安定することにより、可動部の速度変化が小さくなるため移動鏡の速度を一定に保つことが容易になるとともに、急激な速度変化がなくなるために装置寿命が長くなる。
本発明に係るフーリエ変換型赤外分光光度計の概略構成図。 第１の実施例に係る移動鏡と外力付与手段の構成を示す図で、(a)は移動鏡の自重による力を示す図、(b)は移動鏡が上方へ移動している状態を示す図、(c)は移動鏡が下方へ移動している状態を示す図。 第２の実施例に係る移動鏡と外力付与手段の構成を示す図で、(a)はコイルスプリングの伸びが大きい状態を示す図、(b)はコイルスプリングの伸びが小さい状態を示す図。 第３の実施例に係る移動鏡と外力付与手段の構成を示す図で、(a)は２つのコイルスプリングの力が釣り合った状態を示す図、(b)は第２コイルスプリングが伸びた状態を示す図、(c)は第１コイルスプリングが伸びた状態を示す図。 第４の実施例に係る移動鏡と外力付与手段を示す図で、(a)は移動鏡が移動中心にある状態を示す図、(b)は移動鏡がビームスプリッタ側へ移動した状態を示す図、 (c)は移動鏡がボイスコイルモータ側へ移動した状態を示す図。 従来技術におけるフーリエ変換型赤外分光光度計の概略構成図。
　以下、本発明に係るフーリエ変換型分光光度計の第１の実施例について、図１及び図２を参照して説明する。本実施例におけるフーリエ変換型分光光度計では図１に示すように、赤外光源１４３からの赤外光をビームスプリッタ１４２で2つに分割して、固定鏡１４４と移動鏡１４１に照射し、それらの反射光を再び同一光路に導き、干渉させる。この干渉光を試料室１４５で試料に照射し、その透過光を赤外光検出器１４６で検出して、検出した信号を分析装置１４７でフーリエ変換することによりスペクトルを作成し、このスペクトルデータから試料の分析を行う。また、レーザ光源１５１から照射されたレーザ光は赤外光と同一光路で干渉光となる。この干渉光をレーザ光検出器１５２で検出し、検出されたデータに基づいて制御装置１３０の速度測定部１３２で移動鏡１４１の移動速度及び現在位置を算出する。算出された移動速度及び現在位置は、制御装置１３０の駆動制御部１３１におけるボイスコイルモータ１２０の駆動電圧の制御と、分析装置１４７のスペクトルデータ作成に使用される。
　直動機構１１０はリニアガイド１１２と、該リニアガイド１１２上を往復運動する可動部１１１からなる。該可動部１１１には前記移動鏡１４１が固定されており、前記ボイスコイルモータ１２０により移動する。
　本実施例におけるフーリエ変換型分光光度計の動作について図２を参照しながら説明する。図２は直動機構１１０、ボイスコイルモータ１２０、傾斜付与部１６０のみを記載している。これ以外の構成については従来技術と同様であるため、これらの動作についての説明は適宜省略する。
　本実施例では図２(a)に示すように、前記リニアガイド１１２を傾斜付与部１６０の上に設置し、水平方向を基準に30°傾けた状態とする。従って、可動部１１１は前記リニアガイド１１２に沿って、水平方向から30°だけ傾斜した面の上を重力に関して上方及び下方に向かって往復運動を行う。なお、本実施例では傾きを30°としているが、可動部１１１及び移動鏡１４１の質量に応じて傾きθを-90°から90°までの範囲（0°を除く）で適宜変更が可能である。
　移動鏡１４１と可動部１１１には自重による力（重力）Ｆｇが鉛直方向にかかるが、リニアガイド１１２を傾けて設置しているため、移動鏡１４１の移動方向にはリニアガイド１１２の傾きθに応じて、ボイスコイルモータ１２０にＦｇの分力Ｆｇ１が常に付加される。
　試料の分光特性の測定が開始されると駆動制御部１３１はボイスコイルモータ１２０に電圧を加え、移動鏡１４１を移動させる。例えば、水平方向に対して上方に移動鏡１４１を移動させる場合、図２(b)に示すように、外力Ｆｇ１と移動抵抗Ｆｆが発生するため、ボイスコイルモータ１２０から加えられる力Ｆｍがこれらの力の和と等しくなるように駆動電圧を調整することで、移動鏡１４１が一定速度で動く。逆に水平方向に対して下方に移動鏡１４１を移動させる場合、図２(c)に示すように移動抵抗Ｆｆが逆方向になるため、ボイスコイルモータ１２０から加えられる力ＦｍがＦｇ１とＦｆの差と等しくなるように駆動電圧を調整することで、移動鏡１４１が一定速度で動く。この場合、ボイスコイルモータの駆動力Ｆｍは移動鏡が上方へ動く場合よりも小さくなる。従って、ボイスコイルモータからの駆動力Ｆｍを、従来技術（水平方向に移動する場合）において一定速度で移動するために必要な駆動力Ｆｍ’よりも常に大きくするために、外力Ｆｇ１＞２×Ｆｆとなるような傾斜を設けることが好ましい。
　摺動部分へ異物が侵入していない場合、ボイスコイルモータ１２０から可動部１１１へ加えられる力は一定であるため、フィードバック制御は容易である。また、移動鏡１４１の可動範囲の両端部では、移動方向の切り替えを行うための減速および加速が必要となるが、その電圧変化量は従来技術の場合と同じであるため、従来と同様なフィードバック制御で制御が可能である。
　一方、リニアガイド１１２と可動部１１１の間に異物が入ると、その部分の移動抵抗が増加するため、移動鏡１４１は一時的に減速する。速度測定部１３２はレーザ干渉系１５０の出力信号から移動鏡１４１の現在の速度を算出し、目標速度との差分に応じてボイスコイルモータ１２０へ供給する駆動電圧を増加させる。
　このときの駆動電圧の増加量は、従来のようにリニアガイド１１２を水平方向に設置して同じ異物が入った場合と同じである。一方で、本実施例における異物が侵入していない状態（定常状態）のボイスコイルモータ１２０の駆動電圧は、従来の場合と比較して大きい。従って、定常状態の駆動電圧に対する異物侵入時の電圧上昇の割合、つまり駆動電圧の変動率は従来よりも小さくなる。これによりフィードバック制御が従来よりも安定し、移動鏡１４１を一定速度で移動させることができる。
　このようにリニアガイド１１２を傾けて設置することにより、移動鏡１４１に予め外力を加え、ボイスコイルモータ１２０の駆動電圧を従来よりも上げておくことができるため、異物が侵入した場合でもフィードバック制御を安定させることが可能である。また、このときの外力Ｆｇ１はリニアガイド１１２の傾きや、可動部１１１又は移動鏡１４１の質量を変更することにより調整可能である。
　次に第２の実施例について図３を参照しながら説明する。本実施例では図３に示すように、リニアガイド２１２は水平に設置し、可動部２１１と弾性部材固定部２７０の間にコイルスプリング２６１を挿入している。その他の構成は上述の第１の実施例と同様であるため、符号の下二桁を上述の実施例と同じ番号を付与し、これらの説明については適宜省略する。
　本実施例におけるフーリエ変換型分光光度計の動作について図３を参照しながら説明する。コイルスプリング２６１はそのバネ定数とバネの伸びに比例する外力Ｆｓを可動部２１１へ付与する。従って、図３(a)に示すように、可動部２１１がビームスプリッタ２４２に近いほどコイルスプリング２６１による外力Ｆｓが強くなり、ビームスプリッタ２４２から遠くなると図３(b)に示すように外力Ｆｓが弱くなる。なお、従来技術において移動鏡を一定速度で移動させるために必要な駆動力Ｆｍ’と比較して、本発明における駆動力Ｆｍを大きくするために、移動鏡の可動範囲全体でコイルスプリング２６１による外力Ｆｓ＞２×Ｆｆとなるようにコイルスプリング２６１を設置することが好ましい。
　試料の分光特性の測定が開始されると駆動制御部２３１はボイスコイルモータ２２０に電圧を加え、移動鏡２４１を移動させる。例えば、ビームスプリッタ２４２へ近づく方向へ移動鏡２４１を移動させる場合、図３(a)に示すように、外力Ｆｓと移動抵抗Ｆｆが発生するため、ボイスコイルモータ２２０から加えられる力Ｆｍがこれらの力と等しくなるように電圧を調整することで、移動鏡２４１が一定速度で動く。逆にビームスプリッタ２４２から遠ざかる方向へ移動鏡２４１が移動する場合、図３(b)に示す方向に移動抵抗Ｆｆが発生するため、ボイスコイルモータ２２０から加えられる力ＦｍがＦｓとＦｆの差と等しくなるように駆動電圧を調整することで、移動鏡２４１が一定速度で動く。
　摺動部分へ異物が侵入していない場合、ボイスコイルモータ２２０から可動部２１１へ加えられる力は、外力Ｆｓの変動に応じて連続的に増減させることが必要であるが、異物侵入時のような急激な変化は起こらないため、フィードバック制御は容易である。また、移動鏡２４１の可動範囲の両端部では、移動方向の切り替えを行うための減速および加速が必要となるが、その電圧変化量は従来技術の場合とほぼ同じであるため、従来と同様なフィードバック制御で制御が可能である。
　また、リニアガイド２１２と可動部２１１の摺動部分に異物が侵入した場合でも、コイルスプリング２６１の外力Ｆｓによりボイスコイルモータ２２０の駆動電圧が従来の場合よりも上昇していることから、第１の実施例と同様に安定したフィードバック制御が可能である。
　このような構成とすることで、コイルスプリング２６１のバネ定数により可動部２１１へ付与する外力が決まるため、コイルスプリング２６１を取り替えることで外力を調整し、移動鏡２４１を一定速度で移動させるのに必要なボイスコイルモータ２２０の駆動電圧を調整することができる。
　また、本実施例ではボイスコイルモータ側に外力が付与されるようにコイルスプリングを設けたが、ビームスプリッタ側に外力が付与されるようにコイルスプリングを設けてもよい。この場合、ボイスコイルモータ２２０の駆動電圧の極性は本実施例とは逆になるが、その大きさは変わらず、制御方法も同様に行うことで安定したフィードバック制御とすることができる。
　上記実施例ではコイルスプリングが常に伸びた状態としたが、コイルスプリングが常に圧縮された状態で使用してもよい。この場合、Ｆｓの向きは図３に示したものとは逆方向となるため、ボイスコイルモータによる駆動力の向きも逆方向となり、その大きさもコイルスプリングが圧縮されるほど大きくなる。このように外力Ｆｓの方向や大きさは異なるが、外力が加わることにより駆動力を大きくできるため、フィードバック制御を安定させることができる。
　さらに、コイルスプリングが伸びた状態と圧縮された状態の両方を用いる構成としてもよい。例えば、図３の構成において、移動鏡の可動範囲の中央でコイルスプリングによる外力Ｆｓがゼロになるように配置した場合、可動部がビームスプリッタ側に移動すると、コイルスプリングが伸びて外力Ｆｓはボイスコイルモータ側に働く。逆に可動部がボイスコイルモータ側に移動すると、コイルスプリングが圧縮されて外力Ｆｓはビームスプリッタ側に働く。このような構成では可動部が中央付近に位置するときは外力Ｆｓが小さいが、移動範囲の端部に近いほど外力Ｆｓが大きくなるため、可動部が端部に近くなるほど安定したフィードバック制御が可能となる。
　また、本実施例では1つのコイルスプリングを使用したが、2つ以上のコイルスプリングを直列又は並列に並べて使用してもよい。
　次に本発明に係るフーリエ変換型分光光度計の第３の実施例について図４を参照して説明する。上述の第２の実施例では、可動部と弾性部材固定部の間にコイルスプリングを一つ挿入し、可動部に対して一方向にだけ外力が付与される構成としたが、本実施例のように2つのコイルスプリングを挿入し、可動部に対して二方向に外力が付与される構成とすることも可能である。コイルスプリングが2つあること以外は第２実施例と同じ構成であるため、その他の構成については符号の下二桁を上述の実施例と同じ番号を付与し、これらの説明については適宜省略する。
　本実施例の動作について図４を参照しながら説明する。第１及び第２コイルスプリング３６１、３６２は長さとバネ定数が同じものを用いる。また、第１及び第２コイルスプリング３６１、３６２は、移動鏡が移動する全ての範囲において常に伸びた状態とする。そして移動鏡３４１の位置が移動範囲の中央にあるときに第１及び第２コイルスプリング３６１、３６２がそれぞれ可動部３１１に与える外力Ｆｓ１とＦｓ２が等しくなるように調整する。
　移動鏡３４１がビームスプリッタ３４２に近づく方向に移動する際には、図４(b)に示すように第２コイルスプリング３６２の伸びが大きくなり、第１コイルスプリング３６１の伸びは小さくなるため、Ｆｓ１＜Ｆｓ２となる。従って、ボイスコイルモータ３２０による力ＦｍがＦｍ＝Ｆｓ２-Ｆｓ１＋Ｆｆとなるように駆動電圧を調整することで、移動鏡を一定速度で移動させることができる。このとき、第２コイルスプリング３６２からの外力Ｆｓ２は、移動鏡３４１がビームスプリッタ３４２に近づくほど大きくなり、逆に第１コイルスプリング３６１からの外力Ｆｓ１は小さくなるため、ボイスコイルモータ３２０の駆動電圧も徐々に上昇させる必要がある。これらの外力Ｆｓ２及び外力Ｆｓ１の変化は移動距離に応じて徐々に変化するものであるため、フィードバック制御で安定した制御は可能である。
　移動鏡３４１がビームスプリッタ３４２から遠ざかる方向に移動する際には上述とは逆に外力Ｆｓ１が徐々に大きくなる（図４(c))。従って、上述のビームスプリッタ３４１へ近づく場合と比較してその方向は異なるが、その変化量は同様であるため上述と同じ制御方法で容易に制御可能である。
　したがって、本実施例においても移動鏡３４１に予め外力を付与し、ボイスコイルモータの駆動電圧を上げておくことができる。従って、摺動部分に異物が侵入してもフィードバック制御を安定させることが可能である。
　本実施例では第１及び第２コイルスプリングが常に伸びた状態としたが、常に圧縮された状態としてもよい。この場合、外力Ｆｓ１及びＦｓ２の方向は図４とは反対方向となり、その大きさはコイルスプリングが圧縮されるほど大きくなる。このように外力Ｆｓ１及びＦｓ２の方向や大きさは異なるが、外力が加わることにより駆動力を大きくできるため、フィードバック制御を安定させることができる。
　また、コイルスプリングが伸びた状態と圧縮された状態の両方を用いる構成としてもよい。例えば、図４の構成において、移動鏡の可動範囲の中央で第１及び第２コイルスプリングによる外力Ｆｓ１及びＦｓ２がそれぞれゼロになるように配置した場合、可動部がボイスコイルモータ側に移動すると、外力Ｆｓ１及びＦｓ２は両方ともビームスプリッタ側に働く。逆に可動部がビームスプリッタ側に移動すると、外力Ｆｓ１及びＦｓ２は両方ともボイスコイルモータ側に働く。従って、可動部が中央付近に位置するときは外力Ｆｓが小さいが、移動範囲の端部に近いほどＦｓ１とＦｓ２の合力の大きさが大きくなり、安定したフィードバック制御が可能となる。
　さらに、本実施例では第１及び第２コイルスプリングの長さとバネ定数を同じものとしたが、別のものを使用してもよい。この場合は外力Ｆｓ１とＦｓ２の大きさが異なるため、移動鏡が動く方向によって必要な駆動電圧が異なるが、その電圧が連続的に変化することは上述の実施例と同じであるため、安定した制御は可能である。また、本実施例では可動部材の両側にコイルスプリングを1つずつ挿入したが、2つ以上コイルスプリングを用いてもよい。
　次に本発明に係るフーリエ変換型分光光度計の第４の実施例について図５を参照しながら説明する。本実施例では図５(a)に示すように可動部４１１と弾性部材固定部４７０の間に板バネ４６０を挿入している。その他の構成は上述の第３の実施例と同様であるため、符号の下二桁を上述の実施例と同じ番号を付与し、これらの説明については適宜省略する。
　本実施例では第３の実施例と同様に、移動鏡４４１の可動範囲の中心からの移動距離に応じて徐々に板バネ４６０からの外力Ｆｓが増加する。移動鏡がビームスプリッタへ近づく方向に移動すると、図５(b)に示すように、板バネ４６０による外力Ｆｓが進行方向とは逆の方向に発生する。また、ビームスプリッタ４４２から遠ざかる方向に移動鏡４４１が移動した場合にも進行方向とは逆の方向に板バネ４６０による外力Ｆｓが発生する（図５(c)）。従って、ボイスコイルモータ４２０から加えられる力Ｆｍ＝Ｆｓ＋Ｆｆとなるように駆動電圧を調整することにより、移動鏡４４１を一定速度で移動させることができる。
　本実施例では従来と比較して板バネ４６０による外力Ｆｓだけボイスコイルモータ４２０から大きな力が必要となるため、ボイスコイルモータ４２０の駆動電圧は従来技術の構成よりも大きくなる。従って、摺動部分に異物が侵入してもフィードバック制御を安定させることが可能である。
　本実施例では板バネ４６０のバネ定数により可動部４１１へ付加する外力が決まるため、板バネ４６０を取り替えることで外力Ｆｓを調整し、移動鏡４４１を一定速度で移動させるのに必要なボイスコイルモータ４２０の駆動電圧を調整することができる。
　なお、上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜変形や修正を行えることは明らかである。例えば、上記実施例では移動鏡を動かす駆動源としてボイスコイルモータを用いたが、これ以外のモータや油圧装置等により移動させることもできる。また、本実施例２から４ではコイルスプリング及び板バネを使用したが、ゴムなど他の弾性体を使用しても同様な効果が得られる。また光源として赤外光源を用いたが、可視光や紫外光などの波長の光源を使用することもできる。
１００…フーリエ変換型赤外分光光度計
１１０、５１０…直動機構
　１１１、２１１、３１１、４１１…可動部
　１１２、２１２、３１２、４１２…リニアガイド
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０…ボイスコイルモータ
１３０、２３０、５３０…制御装置
　１３１、２３１…駆動制御部
　１３２…速度測定部
１４０…主干渉計
　１４１、２４１、３４１、４４１、５４１…移動鏡
　１４２、２４２、３４２、５４２…ビームスプリッタ
　１４３、５４３…赤外光源
　１４４、５４４…固定鏡
　１４５…試料室
　１４６、５４６…赤外光検出器
　１４７…分析装置
１５０…レーザ干渉計
　１５１、５５１…レーザ光源
　１５２、５５２…レーザ光検出器
１６０…傾斜付与部
２６１、３６１、３６２…コイルスプリング
４６０…板バネ
２７０、３７０、４７０…弾性部材固定部

Claims (4)

  1. 　a) 移動鏡が固定された可動部と、
    　b) 前記可動部に、該可動部の移動抵抗よりも大きい外力を加える外力付与手段と、
    　c) 前記可動部に、該可動部の移動方向に沿った正又は負の駆動力を加える駆動源と、
    　d) 前記可動部の移動速度を測定する速度測定部と、
    　e) 前記移動速度に基づき、前記可動部が所定の態様で移動するように、前記駆動源の駆動力を制御する駆動力制御部と
    　を有することを特徴とするフーリエ変換型分光光度計。
  2. 　前記外力付与手段として重力を用いることを特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換型分光光度計。
  3. 　前記外力付与手段が、前記可動部を付勢する弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換型分光光度計。
  4. 　a) 移動鏡が固定された、ガイド上を移動可能な可動部と、
    　b) 前記ガイドを、前記可動部の重力の該ガイドに沿う方向の分力が該可動部の該ガイド上での移動抵抗よりも大きくなるように傾斜させる傾斜手段と、
    　c) 前記可動部の該ガイド上での移動方向に沿った正又は負の駆動力を加える駆動源と、
    　d) 前記可動部の移動速度を測定する速度測定部と、
    　e) 前記移動速度に基づき、前記可動部が前記ガイド上を所定の態様で移動するように、前記駆動源の駆動力を制御する駆動力制御部と
    　を有することを特徴とする請求項２に記載のフーリエ変換型分光光度計。
PCT/JP2015/057584 2015-03-13 2015-03-13 フーリエ変換型分光光度計 Ceased WO2016147271A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580077761.XA CN107407630B (zh) 2015-03-13 2015-03-13 傅里叶变换型分光光度计
US15/558,165 US10502626B2 (en) 2015-03-13 2015-03-13 Fourier transform type spectrophotometer to control a speed of a moving mirror
JP2017505886A JP6237953B2 (ja) 2015-03-13 2015-03-13 フーリエ変換型分光光度計
EP15885369.7A EP3270142B1 (en) 2015-03-13 2015-03-13 Fourier transform spectrophotometer
PCT/JP2015/057584 WO2016147271A1 (ja) 2015-03-13 2015-03-13 フーリエ変換型分光光度計

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/057584 WO2016147271A1 (ja) 2015-03-13 2015-03-13 フーリエ変換型分光光度計

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016147271A1 true WO2016147271A1 (ja) 2016-09-22

Family

ID=56919512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/057584 Ceased WO2016147271A1 (ja) 2015-03-13 2015-03-13 フーリエ変換型分光光度計

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10502626B2 (ja)
EP (1) EP3270142B1 (ja)
JP (1) JP6237953B2 (ja)
CN (1) CN107407630B (ja)
WO (1) WO2016147271A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3489643A1 (en) 2017-11-24 2019-05-29 Shimadzu Corporation Fourier transform spectrophotometer

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017011752A1 (en) * 2015-07-15 2017-01-19 Massachusetts Institute Of Technology Systems, apparatus, and methods for spectral imaging

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11211412A (ja) * 1998-01-28 1999-08-06 Jasco Corp 干渉計
JP2009139352A (ja) * 2007-12-11 2009-06-25 Shimadzu Corp フーリエ変換型赤外分光光度計
JP3171730U (ja) * 2011-06-28 2011-11-17 株式会社島津製作所 移動鏡ユニット及びそれを用いた干渉分光光度計
WO2012029453A1 (ja) * 2010-08-31 2012-03-08 コニカミノルタホールディングス株式会社 平行移動機構、マイケルソン干渉計、およびフーリエ変換分光分析装置
JP2013213721A (ja) * 2012-04-02 2013-10-17 Shimadzu Corp 対象物移動制御装置及びフーリエ変換型赤外分光光度計

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3936193A (en) * 1974-02-13 1976-02-03 Eocom Corporation Multiplex interferometer
JPS53106071A (en) * 1977-02-28 1978-09-14 Nippon Bunko Kogyo Kk Michelson interferometer
US4662730A (en) * 1984-10-18 1987-05-05 Kerascan, Inc. Scanning keratometers
US4991961A (en) * 1989-05-26 1991-02-12 Nicolet Instrument Corporation Moving mirror tilt adjust mechanism in an interferometer
US5094535A (en) * 1989-10-06 1992-03-10 Measurex Corporation Scanning sensor system including an FT-IR interferometer
US5400184A (en) * 1992-10-29 1995-03-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Kinematic high bandwidth mirror mount
JPH07209085A (ja) * 1994-01-19 1995-08-11 Yokogawa Electric Corp フーリエ分光器
EP0869340A3 (en) * 1994-03-07 1998-11-25 Kabushiki Kaisha Toshiba A device for supporting and linearly moving a movable member
US6845187B1 (en) * 2000-09-08 2005-01-18 Pts Corporation Linear optical beam translator for optical routing
EP1812772A4 (en) * 2004-11-18 2011-04-27 Morgan Res Corp MINIATURE SPECTROPHOTOMETER WITH FOURIER TRANSFORMATION
JP4830815B2 (ja) * 2006-11-28 2011-12-07 株式会社島津製作所 フーリエ変換型赤外分光光度計
AT505305B1 (de) * 2007-11-23 2008-12-15 Philipp Mag Jordan Antriebsvorrichtung für den beweglichen spiegel eines ftir-spektrometers
CN102103067A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 天津市拓普仪器有限公司 分光光度计光学系统
CN103180699B (zh) * 2010-10-25 2016-01-20 柯尼卡美能达株式会社 分光器中的倾斜修正方法
ES2879554T3 (es) * 2010-10-28 2021-11-22 Foss Analytical As Interferómetro y analizador espectroscópico de transformada de Fourier
US8947670B2 (en) * 2010-11-11 2015-02-03 Thermo Electron Scientific Instruments Inc. Flexure mounted moving mirror to reduce vibration noise
US9417130B2 (en) * 2014-01-07 2016-08-16 Shimadzu Corporation Interference spectrophotometer that corrects light intensity information using mirror velocity information
US9677941B2 (en) * 2014-09-19 2017-06-13 Shimadzu Corporation Object movement control device and fourier transform infrared spectrophotometer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11211412A (ja) * 1998-01-28 1999-08-06 Jasco Corp 干渉計
JP2009139352A (ja) * 2007-12-11 2009-06-25 Shimadzu Corp フーリエ変換型赤外分光光度計
WO2012029453A1 (ja) * 2010-08-31 2012-03-08 コニカミノルタホールディングス株式会社 平行移動機構、マイケルソン干渉計、およびフーリエ変換分光分析装置
JP3171730U (ja) * 2011-06-28 2011-11-17 株式会社島津製作所 移動鏡ユニット及びそれを用いた干渉分光光度計
JP2013213721A (ja) * 2012-04-02 2013-10-17 Shimadzu Corp 対象物移動制御装置及びフーリエ変換型赤外分光光度計

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3489643A1 (en) 2017-11-24 2019-05-29 Shimadzu Corporation Fourier transform spectrophotometer
US10837829B2 (en) 2017-11-24 2020-11-17 Shimadzu Corporation Fourier transform spectrophotometer

Also Published As

Publication number Publication date
CN107407630A (zh) 2017-11-28
JPWO2016147271A1 (ja) 2017-06-29
CN107407630B (zh) 2020-02-14
EP3270142B1 (en) 2019-06-26
EP3270142A4 (en) 2018-03-28
JP6237953B2 (ja) 2017-11-29
US10502626B2 (en) 2019-12-10
EP3270142A1 (en) 2018-01-17
US20180073927A1 (en) 2018-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104625423B (zh) 一种激光打标控制方法、激光打标头以及激光打标机
JP6237953B2 (ja) フーリエ変換型分光光度計
JP2009139352A (ja) フーリエ変換型赤外分光光度計
JP2016142527A (ja) フーリエ変換型分光光度計
CN101029964A (zh) 步进电机驱动型位移促动器的控制检测方法及其装置
JP5861546B2 (ja) 対象物移動制御装置及びフーリエ変換型赤外分光光度計
JP2013084345A (ja) 荷電粒子線装置のステージ装置
CN105157838A (zh) 一种干涉仪定镜动态自校正的装置
CN110756999A (zh) 一种激光打标设备
US9677941B2 (en) Object movement control device and fourier transform infrared spectrophotometer
JP5461392B2 (ja) 電子部品基板をスクライブするために使用されるレーザレンズの流体式釣合い装置
KR20130088585A (ko) 승하강이 조절되는 레이저간섭계를 이용한 두께측정장치
US7130026B2 (en) Stage control method, a stage control system, and a semiconductor manufacturing equipment
CN113917761B (zh) 一种基于角度无惯性反馈校正的光束稳定装置
JP7215562B2 (ja) マイケルソン干渉計およびそれを備えるフーリエ変換赤外分光装置
US12083621B2 (en) Apparatus and method for focus adjustment for a material processing device, and device for laser material processing
KR20130088587A (ko) 레이저 두께측정장치용 승하강조절기
CN114397017A (zh) 动镜扫描装置、迈克尔逊干涉仪和傅里叶红外光谱仪
WO2021005865A1 (ja) レーザ処理装置
JP3488842B2 (ja) 形状測定装置
KR101720574B1 (ko) 레이저 가공 장치 및 그 구동 방법
US10837829B2 (en) Fourier transform spectrophotometer
US6636466B1 (en) Method for track seeking of a reading head in an optic disk drive
JP2002280650A (ja) レーザ照射装置
JP2004144614A (ja) 干渉計

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15885369

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017505886

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15558165

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015885369

Country of ref document: EP