低コヒーレンス干渉計を用いたスペクトル測定システムの構築と散乱計測への応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750025
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 石井 勝弘 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (30311517)
• Keywords: 低コヒーレンス干渉法 / 動的光散乱 / 拡散波分光 / 粒径計測 / コヒーレンストモグラフィー

Research Abstract

初めに、低コヒーレンス干渉計を用いた動的散乱光スペクトル測定システムの構築を行った。干渉計としては、2×2光ファイバーカップラー用いたマイケルソン干渉計を採用した。光源には、スーパールミネッセントダイオード(中心波長811nm、コヒーレンス長30μm)を用いた。光検出器によって検出された光強度は、A/D変換器を通してコンピュータに取り込まれ、光強度のパワースペクトルが計算される。
本測定システムの動作確認実験として、回転粗面板からの散乱光スペクトルの測定を行い、本測定システムが光路長分解した散乱光振幅のパワースペクトルを測定可能であることを確認した。さらに、測定された散乱光振幅のパワースペクトルが、レーザー光を用いた従来の測定法より得られるパワースペクトルと一致することも確認した。
また、本測定システムを用いて検出される光強度のパワースペクトルの理論解析を行い、本測定システムが光路長分解した散乱光振幅のパワースペクトルを測定可能であることを理論的にも示した。
次に、本測定システムを体積濃度10%の高濃度単分散ポリスチレンラテックス懸濁液からの散乱光スペクトル測定に適用し、本測定システムを用いた高濃度媒質に対する動的光散乱計測の可能性について検討を行った。その結果、本測定システムにより測定された散乱光振幅パワースペクトルが、単散乱理論からの予測とよく一致した。さらに、測定された散乱光強度の光路長依存性も単散乱理論からの予測と一致した。したがって、本測定システムが、多重散乱光の影響を抑え、高濃度媒質からの多重散乱光から単散乱光成分のみを取り出し、スペクトル測定が可能であることが明らかになった。これにより、これまで測定が不可能であった高濃度媒質に対しても動的光散乱計測法が適用可能となることを示した。

Research Products

• [Publications] K.Ishii.T.Iwai: "Spectrum analysis of dynamic scattering light measured via a low-coherence interferometer"Proceedings of SPIE. 4829. 895-896 (2002)
• [Publications] K.Ishii, R.Yoshida, T.Iwai: "Spectrum measurement of dynamically scattered light using a low-coherence interferometer"Proceedings of Asian Symposium on Biomedical Optics and Photomedicine. 280-281 (2002)