[发明专利]光谱测定方法、光谱测定装置以及宽波段脉冲光源单元

说明书

提供一种新的光谱测定技术，即使在被测定光仅存在非常短时间的情况下也能够进行测定。使被测定光(L0)与在脉冲内波长随时间连续地变化的宽波段脉冲光(L1)干涉，将对所发出的干涉光进行检测的检测器(5)的输出信号进行傅立叶转换，由此测定被测定光(L0)的每个波长的光强度。来自激光源(1)的激光(L2)通过非线性光学元件(2)而成为超连续光(L3)，通过脉冲伸长元件(3)使其脉冲伸长而生成宽波段脉冲光(L1)。

技术领域

本申请的发明涉及光谱测定的技术。

背景技术

对光的每个波长的强度进行测定的光谱测定的技术，在材料分析、各种研究中被广泛利用。典型的光谱测定装置是使用了衍射光栅那样的分散元件的装置。在使用了衍射光栅的光谱测定装置中，需要与要测定的波长相匹配地使衍射光栅的姿势变化。因此，光谱测定装置具备使衍射光栅围绕相对于光轴垂直的轴旋转的机构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-205390号公报

发明内容

发明要解决的课题

在某种光谱测定中，需要在非常短的时间内使测定结束。例如，有时需要得知发光时间非常短的发光物体的光谱发光特性。更具体地说，作为例子能够列举发动机的火花塞的发光现象的分析、非常短时间的爆炸中的发光现象的分析。

在对这样的非常短的发光进行分析的情况下，在使用分散元件的以往的光谱测定装置中，测定变得困难。其理由在于，在这样短的时间内难以或者不能使测定结束。例如，当要使用以往的光谱测定装置按照0.1nm对100纳米(nm)的带宽的光进行光谱测定时，即使在被测定光为足够的光量的情况下，也需要0.2秒程度。在被测定光较微弱的情况下，需要数十秒。在使用了衍射光栅的光谱测定装置中，为了提高SN比，而增多累计次数。在该情况下，测定进一步需要时间。

另一方面，作为高灵敏度且高速的光谱测定法，已知有利用了干涉计的被称为傅里叶光谱法的方法。代表的方法为，在有机物的成分分析等中使用的傅立叶转换红外光谱光度计(FT-IR)。

图10是作为以往的光谱测定装置的傅立叶转换红外光谱光度计的概略图。如图10所示那样，FT-IR使用迈克耳孙干涉计的构成。图10的例子成为对某种试料的光谱吸光度进行测定的例子。来自灯那样的宽波段的连续(非脉冲)光源91的光，由半透半反镜92分割。分割后的一方的光由固定镜93反射，另一方的光由移动镜94反射。两个光向相同的光路返回并干涉。干涉光在试料S中透射而由检测器95检测到。

当使移动镜94在光轴方向上移动的同时通过检测器95对干涉光的强度进行检测时，能够得到干涉图(干涉光强度曲线)。通过对该干涉图进行傅立叶转换，由此能够得到频谱波形。在该情况下，频谱波形是试料的光谱吸光度分布。

FT-IR与使用衍射光栅的光谱测定装置相比，具有计测时间短、高灵敏度、且高分辨率这样的优点。此外，还能够进行宽波段同时测定。然而，关于移动镜94的扫描(光轴方向的移动)的周期，即使是现存机种中较速的机种也为10Hz程度，通常进行数十次～数百次累计，因此测定需要数秒～数十秒。由此，在更短时间的发光的光谱测定中，该方法无法使用。

近年，在材料合成、燃烧过程等的研究中，需要非常短时间的光谱测定。然而，以往的光谱测定技术无法对应这样的需求。

本申请的发明是考虑了这样的以往技术的课题而进行的，其目的在于提供一种新的光谱测定技术，即使在被测定光仅存在非常短时间的情况下，也能够进行测定

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本申请的技术方案1记载的发明具有如下构成：使被测定光与在脉冲内波长随时间变化的宽波段脉冲光干涉，通过检测器检测所发出的干涉光的强度，基于检测结果得到被测定光的每个波长的光强度。