・赤外分光光度計(FT-IR)について教えてください。
 FT-IRで干渉図形(インターフェログラム)って
 ありますよね。FT-IRは干渉図形をフーリエ変換すること によって赤外吸収(透過)スペクトルに
 なるわけですよね。
 でも、単なる分光光度計(紫外・可視分光光度計)では、
 干渉図形なるものはないですよね?。
 なぜFT-IRだけ干渉図形なるものがあるのですか?
 (なぜ紫外可視分光光度計ではそれがないのか?)
 そもそも、FT-IRにはなぜ干渉系なる部分が存在するの  ですか?

・2つ目の質問として、FT-IRの
 インターフェログラムは
 生データといえるのでしょうか???

教えください、お願い致します。

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A 回答 (6件)

>赤外光でグレーティングを使えない理由はなんでしょうか?グレーティングで分光すると光量が弱くなるんですか?その理由をぜひとも教えてください。



グレーティング分光器の原理は、入射した光を一度非常に狭いスリットを通し、その後凹面鏡で平行光にしてグレーティングに入射します。(グレーティングから反射した光の角度差で分光するので、平行度を要求します)
このときに光量は大きくロスします。
また、グレーティング自体の反射率も高くありません。
更に、分光した後の光は当然波長毎に光が分かれているので、その分光量は落ちます。(元の光が単色光に近ければ、ロスも小さいのですが)

また、光→電気信号への変換を行う素子として、可視光ではシリコン系の光センサが使えますが、赤外線には反応しません。また反応するセンサでシリコン系に匹敵する感度の高い物がありません。

あと、赤外線はご存じの通り熱と関わりが深く、温度を持っている物質からは赤外線が絶えず出ているわけです。
そのため、可視光で出来る遮光にも限界があります。

フーリエ分光(赤外に限定しない場合は一般にはこう呼ばれています)は、絶えず入射した光量のほとんどを利用する点などから感度が非常に高く計測できます。

しかし、光路差を走査するステージへの要求精度などがきわめて高くなるため、一般には特に紫外光用になると、非常に大がかりな特殊な装置となります。

私の知っている限りでは、紫外光までカバーしているFT分光器は、イギリスの大学にあるFT分光研究グループが製作したFT分光器が唯一の装置になるでしょう。数千万円する大がかりな装置となります。世界でもこの大学以外ではNIST(アメリカの長さなどの単位の基準の管理を司る機関)などに数台(どれも上記グループが製作した物)あるだけです。


では。
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No2の方がすでにおっしゃっているのですが、移動鏡の移動で干渉波を作っている関係上、波長の短い光のほうが、移動鏡の精度は必用になりますよね(波長が短い分、移動量の誤差は相対的に大きくなります)だから、UV.VISにはないんじゃないでしょうか。

また、赤外に比べてUV.VISは光も強くて積算しなくてもきれいなスペクトルがとれるので、わざわざFTにする必用がないのかもしれません。ものすごい高精度な移動鏡ができれば実用化されるでしょうが、今の装置の価格や用途を考えるとおのずと限界があるかとおもいます。
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>質問が悪くて申し訳ありません。


私こそ、理解がわるくてごめんなさい。

>なぜ干渉系を使用することによって
>高精度かつ高速測定できるのか?
それは、干渉型(字が間違っていました、ごめんなさい)の中の移動鏡の動き(干渉波を作り出すための動き)をレーザー光でモニターしているため、FT-IRのスペクトルの横軸(波数)は極めて正確で、再現性が高い=精度が高いからです。
高速測定については、回折格子の場合測定する波数領域をスイープしていかなければならないのに対し、干渉型の場合は移動鏡を動かすだけ(移動量は分解能に比例)なので、スペクトル一回の測定が非常に速いのです。
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この回答へのお礼

>干渉型の場合は移動鏡を動かすだけ(移動量は分解能に比例)なので、スペクトル一回の測定が非常に速いのです。

なるほど!そうだったのですね。ありがとうございます。
とすれば、UV・VISでも干渉型を使用することにより
精度は上がるんでしょうか??
それとも何かデメリットがあるんでしょうか・・・?

お礼日時:2001/11/22 19:53

FT-IRだけが干渉系があるんじゃなくて、FT-IRだから干渉系があるんです。

FT-IRができるまえには、UVやVISのような単なる分光光度計もありましたよ(ていうか、いまもあるとおもいますが)。いわゆるIRです。IRを、干渉系をつかうことで、高精度かつ高速測定ができるようにしたのがFT-IRなんです。
(乱暴なたとえで言うと、馬と自動車の違いのような物で、馬はなんで排気がないの? 車にはなんでエンジンがついてるの?的質問内容です)

FT-IRは、フーリエ変換赤外分光分析の略で、干渉計を使ってつくった干渉波をサンプルにあて、でてきた干渉波をフーリエ変換して、スペクトルにしています。なので、干渉波(干渉図形)があるのです。厳密に言うと、インターフェログラム(干渉波型)はな生データではありますが、それからはなんら化学的な情報は得られません。

参考URL:http://www.jeol.co.jp/technical/ai/sp/sp-informa …

この回答への補足

>干渉系をつかうことで、高精度かつ高速測定ができるようにしたのがFT-IRなんです。

質問が悪くて申し訳ありません。
単純に質問すると、
「赤外光にはなぜ干渉系を使うのか?」
ということです。

なぜ干渉系を使用することによって
高精度かつ高速測定できるのか?
ということです。
回答お願い致します。

補足日時:2001/11/22 17:43
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>なぜFT-IRだけ干渉図形なるものがあるのですか?


普通の分光光度計とは測定法法が異なるからです。
普通の分光光度計は、グレーティングと呼ばれる回折格子で光を分光して、スリットでスキャン又はCCDなどで測定します。

FT-IRはグレーティングを使いません。マイケルソン干渉計を基本としたもので、入射した光を2分割して更に光路差をつけて合成したときに出来る干渉縞の強度を、光路差を横軸とした強度分布として測定します。
この強度分布をフーリエ変換するとスペクトルが得られます。
赤外光では十分な感度のあるセンサーがなく(分光すると非常に光量は弱くなる)、熱的な影響を受けやすいため、この方法でスペクトルを求めるのが一般的です。
この分光方法をフーリエ分光法といいますが(FT-IR は "赤外フーリエ分光"の略称です)、この方法だと被測定光の光量を無駄にすることが少ないため、微弱光の測定には可視光、紫外光でも用いられることがあります。
(ただし、短波長側は装置に対する要求精度が高くなり高価になります)

2つめの質問については、何とも答えられません。
測定したデータそのものという意味ならば、生データになりますが。
ただ、「普通FT-IRでの測定生データ」と言われてそのまま、スペクトルへの変換をしていないデータを出す人はいないと思いますけど。

では。

この回答への補足

>FT-IRはグレーティングを使いません。
赤外光でグレーティングを使えない理由はなんでしょうか?グレーティングで分光すると光量が弱くなるんですか?その理由をぜひとも教えてください。

>微弱光の測定には可視光、紫外光でも用いられることがあります。
(ただし、短波長側は装置に対する要求精度が高くなり高価になります)

これは近赤外用FT-IRのことでしょうか?
それとも分光光度計でそういったものがあるのでしょうか?

>赤外光では十分な感度のあるセンサーがなく(分光すると非常に光量は弱くなる)、熱的な影響を受けやすいため、この方法でスペクトルを求めるのが一般的です。

赤外光は熱に弱いんですか?その理由も教えていただきたいのですが・・・

質問が多くて済みません。。
回答お願い致します。

補足日時:2001/11/22 11:15
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> なぜFT-IRだけ干渉図形なるものがあるのですか?



赤外域は波長が長いので、駆動機構の簡単な干渉計のほうが作成しやすいし測定しやすいからだと思います。
もちろん赤外域の分光方法はFT-IRだけでなく、回折型のモノクロメータによる測定方法もあります。

逆に紫外・可視域は波長が短いので、干渉計における移動鏡のステップ精度、鏡の表面の加工精度、鏡の配置の精度
のいずれにおいても非常に高いものが求められ、干渉計でこの領域を測定することは現実的でありません。

> インターフェログラムは生データといえるのでしょうか???

ご質問の意図が良くわかりませんが、FT-IRで直接得られるのはインターフェログラムですから
生データではないですか?
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分光光度計って何をする時に使うものなのでしょうか。できれば、簡単な使用法と応用の仕方を教えていただきたいのですが。どなたか詳しい人は教えてください。

Aベストアンサー

液体の吸光度(どの波長で何%吸収があるか)を測定する装置です。原理は簡単で、液体をセルに入れ、入射波長を変えながら透過した光の強度を測定していきます。

機種によって使用法は違うと思うので詳しくはマニュアルを読まれたほうがいいと思いますが、簡単に言えば、例えば植物の葉のクロロフィルの吸収スペクトルを測定するには
1.葉をエタノールなどに漬けてクロロフィルを抽出。
2.抽出液を適切な濃度に薄めて10mm角セルに入れ分光光度計にセットする。
3.同じセルをもうひとつ用意し、エタノールだけを入れてリファレンスとしてセットする。
4.分光光度計に接続されている計測用パソコンで計測ソフトを立ち上げ、測定開始。
5.数分でスキャンが終了し、グラフがパソコン上に描かれるのでデータを保存。クロロフィルの吸収スペクトルが得られる。

サンプルのセルの透過強度とリファレンスのセルの透過強度の比がデータとして出てきます。これによりセルやエタノールによる反射などを取り除けます。

私の知っている範囲では、市販の分光光度計で測定できるのは液体の透過率(吸収率)だけです。反射率や散乱の測定とか、溶剤に溶けない固体の測定は出来ないと思います。
もっと広い意味でスペクトルの測定をする装置は、分光器といいます。

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Q可視光と近赤外光

ある参考書で近赤外光は可視光や赤外光に比べて物質を透過しやすいと書いてあったのですが、実際どの程度透過しやすいのでしょうか?
またその透過しやすさは他の波長の光と比べて明らかに違いがあるのでしょうか?
可視光など他の光と比べて教えてもらえるとありがたいです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

漠然と「物質を透過しやすい」と書かれていますが、私が思うに、この文章では暗に
「人体や動植物、食物(穀類・野菜・果物など)」を指しているのではないかと思います。
有機物の多くはそれなりの強さで「紫外吸収(λ=200nm台~可視域)」と「赤外吸収(λ=約3μm~)」
を示します。ところが近赤外域(分光学では一般に780~2500nmを指すことが多い)で観測
されるのは大抵の場合、「赤外吸収の倍音(ハーモニックス)」くらいです。倍音は基音に
比べて吸収係数が小さいので、大きな吸光度は示しません。さらに、上記生体組織は多量の
水分を含んでいますが、みずは赤外域で非常に大きな吸収係数を持つため不透明です。
近赤外域では可視域と同様にまだまだ透明体です。このような理由から、人体や動植物、
食物(穀類・野菜・果物など)」に対しては近赤外光は”透過しやすい”と言えます。
そのため脳の光トポグラフィに用いられるのでしょう。

QFT-IRの波数

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(基本操作を教えてくれるだけで、解析の指導はできません。)
昔、分解能によって波数が動くと聞いたことがあり、機器の確認を行うと「分解能: 4 cm-1」となっていました。

FT-IRで波数が合致しない場合、どのようなことが考えられるのでしょうか。
勿論、機器は正常で同一化合物の分析を行うことが前提です。

宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

>分析方法のどこに問題があるのでしょうか

分析法に問題はありません。
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正確に合わせたいなら「較正」して下さい。
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Q干渉計へのテレスコープの組み込みについて

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干渉計内でビーム径を広げる必要がありテレスコープを組み込もうとしたのですが、組み込むことによって円収差が出てしまい困っています。
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どなたか教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

レーザビームを広げるものは通常ビームエキスパンダと呼ばれ、専用品が色々市販されています。
十分収差のとれたものを使用すれば実用上は問題ないと思いますよ。

自作する場合は、片方が無限遠の顕微鏡対物レンズと焦点位置におくピンホール(スペイシャルフィルタと呼んでいます)、それと片側が平行光線ように設計されたアクロマートレンズでもきれいな平面波を作ることが出来ます。
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Q電流計と電圧計の違い

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Aベストアンサー

#3です。
私は電気科の高校を卒業したのだけど、いざ説明となると
難しいですね。

表示部の針を動かす仕組みが、
可動コイル形と可動鉄片形(磁石が動く)があります。
これは、電流計と電圧計それぞれありますので、
この部分の仕組みは同じです。

なので、電気を検出する部分の回路の構成が違うのです。


●電流計は測定レンジ(測定範囲)切り替えの為に
抵抗器がメータコイルと並列に入ります。
この抵抗器の名称が分流器です。

電池とランプの回路の電流の測定をする時は、
電流計をランプと直列に入れます。

この時、電流計のコイルに電気抵抗が大きければ、
ランプの回路の電流が、電流計で電圧降下して
正確なランプに流れる電流量が計れないのです。
それで、電流計自体の電気抵抗の理想抵抗値はゼロなのです。


●電圧計は測定レンジ切り替えの為に抵抗器が
メータコイルと直列に入ります。
この抵抗器の名称が倍率器です。

電池とランプの回路で電圧を測定する時は、
ランプと並列に電流計を入れます。

電流計の電気抵抗が小さければ、ランプに電気が流れずに、
メータコイルに電流がすべて流れショ-ト(短絡)してしまいます。

メータコイルに抵抗器を直列に入れることで、ランプに電流が流れて、
ランプに掛かる電圧が測定出来るのです。



ですから、
☆電流計は内部抵抗が小さい(理想は抵抗値ゼロ)です。

☆電圧計は内部抵抗が大きい(理想は抵抗値無限大)です。

しかし、メータコイルを動かす電流が流れる為に
極めて小さいですが、電気抵抗があります。

それと、測定範囲を切り替える必要がありますから、
電圧計では測定範囲に応じた抵抗値になります。

☆違いはメータコイルにつなぐ抵抗器が並列か直列かの
違いでしかありません。

#3です。
私は電気科の高校を卒業したのだけど、いざ説明となると
難しいですね。

表示部の針を動かす仕組みが、
可動コイル形と可動鉄片形(磁石が動く)があります。
これは、電流計と電圧計それぞれありますので、
この部分の仕組みは同じです。

なので、電気を検出する部分の回路の構成が違うのです。


●電流計は測定レンジ(測定範囲)切り替えの為に
抵抗器がメータコイルと並列に入ります。
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電池とランプの回路の電流の測定をする時は、
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