赤外分光光度計（FT-IR）について。

質問

・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。

回答No.6

noname#11476 · ベストアンサー

>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。

回答No.5

chill

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。

回答No.4

chill

＞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。

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・・・？

回答No.3

chill

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-information/ft-ir/theory/theory-j.html

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。

回答No.2

noname#11476

>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。

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。

回答No.1

nikorin

> 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？