分光器の応答について

質問

分光器を使い光の波長と強度を調べています。しかし、LEDで同じ光を入れているのに、光の強さがばらつきます。それほど大きくはないのですが、やはり気になります。どうして、ばらつきが出てしまうのでしょうか？

回答No.3

miran_2006

どこの分光計を使っているのか判りませんが・・・

バックグランドはどうされていますか？
暗室で計測されてますか？
適正な露光時間を設定されてますか？

使い方が悪いと測定値はばらつきます。

回答No.2

inara

LEDの元・開発エンジニアです。LEDのスペクトル測定もしたことがあります（分光器でも光スペアナでも）。
分光器への光入力は光ファイバでしょうか、スリットでしょうか。いずれにしても、ここに入ってくる光しか検出しないので、この位置での光強度が変わるとスペクトルの強度も変わります。

市販の砲弾型LEDは、樹脂レンズを使って、光強度分布が前方に集中するようになっています。この分布は同じ型番でもLEDが異なれば違いますが、全く同じLEDでも、LEDの位置合わせをちゃんとしないと分光器への光入力強度が変動してしまいます。特に、光強度分布の半値角の小さなLEDでは角度がわずかに変わっても光強度が大きく変わります。

同じLEDを使って、位置がずれないような治具にセットすれば、再現性はあるはずです（LEDを単にソケットに挿すだけではだめです）。LEDの発光効率は、同じ型番でもLEDが異なればかなり違いますが、全く同じLEDなら経時変化はほとんどありません。発光強度の温度係数もそれほど悪くはありません（エアコンの効いた実験室内ならまず問題ない）。LEDは電流駆動型の発光素子なので、駆動電圧が変わると光強度がかなり変わります。したがって駆動は定電圧源でなく定電流源を使ってください。

LEDの発光スペクトルの測定で注意しなければならないことがあります。LEDから出る光はLEDチップの裏面や側面から出て反射カップで反射した光も含まれているので、LEDから出た光の発光スペクトルの形状は出射角によって変わります。したがって、レンズやスリットを使って、正面方向のある立体角だけの光を測定するようにしたほうが余計な解析をしなくて済みます。そして、そうして絞られた光強度を光パワーメータ（ハンディータイプの安いものでＯＫ）で毎回確認（ずれていたら駆動電流を微調整）すれば分光器のスペクトル強度のずれはなくなると思います。いずれにしても、光学定盤などの上でちゃんと固定した光学系で実験してください。

追加質問があれば締め切らずに再度質問してください。shou117 さんはLEDの研究ですか？

回答No.1

chiezo2005

LEDを含めて,光源というのはそれほど強度安定性があるものではありません。
LEDの温度などが変わっても出力はすぐに変化してしまいます。

もちろんLEDのセットの仕方により分光器への光の入力にばらつきがでるのも要因としてありますが,かりにまったく同一条件でも安定な強度の光源というのは得るのが難しいものです。
出力の安定性という意味ではレーザーが一番安定だと思います。

お礼

回答ありがとうございます。
今度は安定性のあるといわれたレーザーで試してみたいと思います。
ありがとうございました。