D2光源から紫外線の特定波長だけを抜き出したいです

質問

190nm～450nmくらいまでの波長を発するD2光源から、
短波長の紫外線200nm～250nmを抜き出したいと考えております。

中心波長を変えたり、波長幅を変えたり（最大50nmくらい）
したいと考えておりますが、なにか方法はありますでしょうか。
たとえば、
中心波長 225nm 波長幅±25nm
中心波長 205nm 波長幅±5nm
中心波長 210nm 波長幅±10nmなどです。

目的は波長の違う紫外線で、蛍光反応を調べたいということです。

バンドパスフィルターなどを組み合わせることも考え、
組み合わせ次第で可変にも出来るかと思いましたが、
波長が短いこともあり、出来ませんでした。

また、申し訳ありませんが当方科学にそれほど詳しくなく、
的外れな質問をしてしまったかもしれません。
お詳しい方、教えていただければと思います。
どうぞよろしくお願いします。

回答No.2

nzw · ベストアンサー

回折格子の溝数が少なくf値が大きいモノクロメーターで、スリットをあければ数十nmの範囲の光をスリットから出す事はできるでしょう。これらは、回折格子の式で簡単に計算できますから、光学の教科書を読んで勉強してみてください。あるいは、照明学会が出している「光の計測マニュアル」のような実践的な本でも良いでしょう。通常、モノクロメーターは数個の回折格子を搭載し、切り替えて使用できるようになっていますので、波長幅にあわせて複数の溝数のものを使い分けるのがいいでしょう。

　モノクロメーターでどの程度の出力が得られるかは、回折格子の材質や溝形状により大きく異なります。適切なものを選べば70～80％は出るでしょうが、不適切な物を選べば10％以下に簡単になります。また、その波長域は、通常の光学実験で使用するAlやAgミラーが使えません。モノクロメーター内の凹面鏡も、紫外増強型を選択しておく必要があるでしょう。こういった事も含め、有る程度ご自分で勉強されてから、メーカーに相談すればいいでしょう。

　ところで、励起の中心波長をふるというのは理解できますが、幅をふる必然性がよく理解できません。私もPLE(Photoluminescence excitation)のような励起側をスキャンする発光測定をすることがあります。このような実験では、見たい準位に共鳴させるため、波長範囲を制限する必要があります。もちろん、スペクトルを先鋭化しすぎると通常は強度的に厳しくなるので、分解能を犠牲にして波長範囲をそこそこにすることはありますが。
　200nmと250nmでは1eV近くもエネルギーが違います。物性物理屋の感覚としては、非常に大きな差です。たぶん、特殊な実験で、そういったかなりエネルギーの異なる光を同時照射した場合のみ起こる現象をとらえられようとしているのだとは思います。が、特殊なスペックの装置の入手に苦労される前に、しかもそれなりのお金を使われる前に、本当にその波長幅が必要なのか今一度ご検討されてもいいかと思います。

お礼

nzw様、丁寧なご回答ありがとうございました。

モノクロメーターの、回折格子の溝数、f値を中心に探していきたいと思います。
（やはり少しばかりでも基礎知識を入れていこうと思います）

幅は出力を補うために考えておりました。
70%の出力としても単波長だと蛍光反応が弱すぎる場合、
いくらか近接する波長の紫外線も含めて、使ってみようと
考えておりました。

最終的に使いやすい物で複数機材を製作しようと考えておりまして、
その時にはフィルターと弱めの光源でできればと考えており、
波長の前後も拾えればと考えておりました。

いろいろありがとうございました。

回答No.1

nzw

中心波長と波長幅の双方を同時にふりたいなら、バンドパスではなくロングパスフィルターとショートパスフィルターの直列配置が装置的には簡単です。ただ、ぎりぎり真空紫外ではないとはいえ、扱いにくい波長域ですから市販のフィルターではなかなか対応できないでしょう。ラマン用などの高性能フィルターが得意なSemrockは、紫外フィルターをいくつか制作しています。ただ、特定の輝線やレーザーによる励起分光などを想定したものが多いので、5nm刻みといったものは入手しにくいと思います。

http://www.semrock.com/filters.aspx?id=21,722&page=1&so=0&recs=10

　特注でよければ、日本真空光学がこういった特殊フィルターの製造が得意です。下記ページのWタイプですと210nmからですが作成可能なようです。一度ご相談されてはと思います。

　広い波長幅の制御が不要であれば、回折格子を使ったモノクロメーターの方が楽でしょう。有る程度の範囲であれば、スリット幅をかえることで制御可能です。堀場ジョバイモンや島津あたりに相談すれば、適切な回折格子を装着したモノクロメーターを提案してくれると思います。
　複数波長の光を同時に照射した場合のみ生じる現象もなくはないのですが、狭い波長ごとに蛍光分光すれば十分です。なお、光源強度の波長依存性などを校正するために、その波長域に対応したパワーメーターをご準備されることをあわせてお勧めします。

参考URL：

http://www.ocj.co.jp/japanese/products/interference_f/interference_f.htm

補足

> nzw様

わかりやすいご回答ありがとうございました。

図々しくてすみませんが、追加で質問させてください。

フィルターを検討してみますが、日本真空光学様のものでも
200～230nmを通す物となると、透過率が20%ほどに
なってしまうようで、蛍光反応を見るには難しそうです。

回折格子を使ったモノクロメーターですが、
波長幅の広い物(10～20nm）のものは製品としてないのでしょうか、
原理的に出来ないものなのでしょうか。
また、その場合透過率はどのようになるのでしょうか。

今回の実験には、波長幅の広い物(10～20nm）のもので
波長が変えられるものが最もよいのですが、
教えていただけると助かります。
どうぞよろしくお願いします。