【アプリケーションノート】高性能 RockSolid 干渉計

Bruker Optics Application Note 高性能 RockSolidTM干渉計 はじめに ブルカー・オプティクスは 1974年に FT-IRの分野に参 入以来、真空光学系や超高分解分光計をはじめ、研究用 FT-IRにおける新たなスタンダードを創り続けています。 現在では、ルーチン分析に最適な A4サイズのコンパクト モデルから 0.001cm-1という世界最高の波数分解能を有す るハイエンドモデルまで、さまざまなタイプの FT-IRを提 供しつつ、顧客に対する技術サポートの充実と更なる技術 革新に努めています。FT-IR分光計の心臓部ともいえる干 渉計への取り組みもそのひとつであり、ブルカー・オプティ クスの分光計が優れた性能を発揮する理由も、独創的か つ理想的な干渉計のデザインにあります。ここでは、ブル カー・オプティクスのもつ数多くの革新的な技術の中から、 最新の FT-IR、FT-NIRならびに FT-Ramanに搭載され るRockSolidTM（ロックソリッド）干渉計について紹介し ます。 換処理することで、最終的に必要とされるスペクトルが得ら れますが、スペクトルの分解能、S/N、ベースラインの安定 性等は、インターフェログラムの精度に依存し、当然のこと マイケルソン干渉計 ながらその精度は干渉計の性能に大きく依存します。 現在市販されている数多くの FT-IRが採用する一般的な 最適な干渉状態を保つため、一般的には移動鏡に発生す マイケルソン干渉計は、図 1に示すように、2枚の平面鏡（M1 る振動や傾きに伴う光軸の揺らぎを補償するための機構を およびM2）と1枚の半透鏡（BS、ビームスプリッター：理 固定鏡側に付与する方式（オートアライメントやダイナミック 想的には入射光の 50%を反射し、残りの 50%を透過させ アライメントと呼ばれる機構）が採用されています。しかし る光学素子）で構成されます。干渉計に入射した光はビーム ながら、この方式では干渉状態は保てても、干渉計からの スプリッターにより分割され、2枚の平面鏡に向かいます。 出射光束に揺らぎが発生してしまうため、試料ならびに検出 2枚の平面鏡のうち、1枚は固定され、もう一方は光軸に沿っ 器の受光面に結ばれる焦点も揺らぐことになり、結果として て平行に移動するリニア走査機構を有します。固定鏡と移動 付加的なノイズや不安定性の原因となります。 鏡、それぞれで反射された二つの光束はビームスプリッター に戻り再び合成されます。このとき、移動鏡が光軸に対して TM 前後に往復運動することにより二つの光束の間に光路差が RockSolid 干渉計 連続的に変化し、これにより波長ごとに異なる周波数をもつ RockSolidTM干渉計は、シーソーの両端にキューブコー 変調光の重ね合わせである干渉光、いわゆるインターフェロ ナーリフレクターを一つずつ配置し、シーソーをピボット グラムが得られます。このインターフェログラムをフーリエ変 ベアリングで保持・搖動させるという独特な機構をもちま

RockSolidTM干渉計に採用されるキューブコーナーリフレ クターは、偏角 5秒以内という厳格な規格のもと製作され ており、これは 1 km離れた地点から発振された光を光源 の位置から半径 1 cmの範囲内に戻せるということを意味 します。これにより、RockSolidTM干渉計は一般的なマイ ケルソン干渉計が使うような特別なアライメント機構を一 切必要としません。また、RockSolidTM干渉計が採用する ピボットベアリングでは、機械的な摩擦抵抗が全く発生し ないためスムースな走査が可能です。さらに、ピボットベ アリングの支点とシーソーの重心を一致させることでベア リングへの余分な負荷を排除し、またすべての光学素子を ひとつの構造体の中に組み込むことで、振動や温度変化 等の環境変動による影響を受け難い、長期の安定性と耐 久性に優れる性能を実現しています。 特別なアライメントを必要とせず、高い安定性と耐震 図 1.  一般的なマイケルソン干渉計のレイアウトおよび代表的な 　　   アライメント機構の模式図 性、耐久性を有するRockSolid TM干渉計は、使用環境が A. 正常にアライメントがとれている状態 頻繁に変わる小型・可搬型のシステムや厳しい環境に設置 B. 移動鏡 M2 が傾き、移動鏡からの反射光軸が傾いた状態 C. 移動鏡の反射光軸の揺らぎに合わせて固定鏡 M1 の傾きを調整し干渉 されることが多いプロセスアナライザーにおいて、とくに大 状態を保つ 　 → ただし、検出器 D に対する光軸が揺らいでしまう（受光素子上で焦点が きなメリットをもたらします。また光学的スループットと走 揺らぐ） 査精度の点においても優れるRockSolidTM干渉計は、現 す（図 2）。キューブコーナーリフレクターは、3枚の平面 在では研究開発用の分光計にも採用され、Rapid-Scanや 鏡を直角に組み合わせた、ちょうど立方体の一角を切り出 Step-Scan等より高度な制御が求められる測定モードもサ したような構造をもち、多くのマイケルソン干渉計が採用 ポートしています。 する平面鏡と異なり、その傾きに関係なく常に入射光束 を元の方向へ反射させる「再帰性反射機能」を持ちます。 RockSolidTM干渉計を採用する装置群 FT-IR： ALPHA、Mobile-IR、LUMOS、 TENSORシリーズ、VERTEX 70/70v、EM 27 FT-NIR：MATRIXシリーズ、MPA、TANGOシリーズ FT-Raman：MultiRAM 図 2.  RockSolidTM干渉計の概略図 ブルカー・オプティクス株式会社 本社：〒104-0033 東京都中央区新川 1-4-1 住友不動産六甲ビル Phone：03-3523-6870 Fax: 03-3523-6871 大阪営業所：〒532-0004 大阪市淀川区西宮原 1-8-29 テラサキ第2ビル Phone：06-6394-8118 Fax: 06-6394-9003 www.bruker.jp marketing@bruker-optics.jp Application.Note.AN-JP.8