■開発経緯

近年、ラマン分光に使用されるエッジフィルターやノッチフィルターをはじめ、各種光学フィルターの性能は飛躍的に向上しています。
高い遮光性能や急峻な透過・遮断特性を持つフィルターが次々と開発される一方で、それらの性能を正確に評価できる測定装置は限られていました。そんな中、あるお客様からご相談をいただきました。

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「開発したフィルターの性能を評価したい。しかし、市販の分光光度計では測定に限界がある。」
従来の分光光度計で測定できる光学濃度（OD）は、多くの場合OD4～OD6程度です。
しかし、お客様が開発していたフィルターは、それを超える高い遮光性能を持っていました。

「本当にフィルターの性能を正しく測定できているのか。」
「測定装置の限界によって、本来の性能を過小評価していないだろうか。」

これが、お客様の抱えていた課題でした。

さらに、高性能フィルターを評価するには、高いODが測定できるだけでは十分ではありません。
エッジフィルターやノッチフィルターでは、遮断波長付近の急峻な透過・遮断特性を正確に評価するため、高い波長純度（狭いスペクトルバンド幅）が求められます。

ところが、波長純度を高めるためにスリット幅を狭くすると試料へ照射される光量が減少し、検出器へ届く光も極めて微弱になります。その結果、測定ノイズが増加し、高精度な測定が難しくなります。

つまり、
・高いODを測定したい
・高い波長分解能も実現したい

という二つの要求は、互いに相反する条件でもありました。

私たちは、この課題を市販装置の延長ではなく、一から測定システムを設計することで解決できないかと考えました。

■開発検討

まず、迷光を極限まで低減するため、ダブルモノクロメータ構成を採用しました。
さらに、微弱な光でも安定した測定を行うため、光量に応じてロックイン検出方式とフォトンカウンティング方式を自動で使い分ける検出システムを構築しました。

また、光電子増倍管のプリアンプゲイン切換、印加電圧制御、ロックインアンプレンジ切換を組み合わせることで、広いダイナミックレンジと高い測定精度を実現するようにしました。
これらの工夫により、高い波長純度と高OD測定を両立する専用システムが完成しました。

■装置説明

こうして開発したOD-10高濃度測定用分光光度計は、従来の分光光度計では困難だった光学濃度OD10までの分光透過率測定を可能にしました。
多層膜フィルター、エッジフィルター、ノッチフィルター、高濃度フィルター、遮光フィルム、高濃度溶液など、極めて透過率の低い試料を高精度に評価できます。

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測定波長範囲は350～700nm、測定対象は板状の光学素子です。
試料の前後に分光器を配置した独自の光学系を採用しているため、蛍光を発する試料でも蛍光の影響を抑えた透過率測定が可能です。
さらに、サンプルには擬似平行光を照射し、装置由来の干渉を低減することで、高い測定精度と再現性を実現しています。

透過率は、試料をセットしない状態で取得したバックグラウンドデータと試料測定データとの比から算出する方式を採用しています。測定レンジはOD0～8、表示・測定値はOD10まで対応しています。
約0.15nmという高い波長分解能を維持したまま、ロックイン検出方式ではOD8、フォトンカウンティング方式ではOD10まで測定できることを確認しました。
また、市販フィルターや開発中フィルターの評価においても、高遮光性能や急峻な透過特性を高い再現性で測定できることを実証しています。装置の制御、データ取得、解析は付属のパーソナルコンピュータで一括して行うことができ、研究開発から品質評価まで幅広い用途に対応します。

■まとめ

この装置は、「世界最高スペック」を目指して開発したものではありません。

私たちが目指したのは、
「お客様が開発したフィルターの本当の性能を、正しく測定できること。」
その一点です。

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そのため、市販装置を改良するのではなく、光源、分光器、光学系、検出器、制御システムまでを一から設計し、お客様の用途に最適な測定システムとして完成させました。
現在も、お客様の測定対象や評価条件に応じて、測定波長範囲、光源、分光器構成、検出方式などを自由に組み合わせたカスタムシステムをご提案しています。

市販品では解決できない測定課題があるなら、ぜひ一度ご相談ください。
私たちは、お客様の研究・開発・品質評価を支える「世界に一台」の分光測定システムをご提案いたします。