2016 Fiscal Year Annual Research Report
Near-infrared / infrared spectroscopic birefringence imaging of polymeric materials
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15K21104
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
引間 悠太 京都大学, 工学研究科, 助教 (50721362)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 近赤外分光法 / 複屈折 / 偏光 / 高分子成形体 / 球晶 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，偏光近赤外分光スペクトルデータに含まれる化学情報と，光学異方性を表す物性値である複屈折の情報を分離し，数mm程度の厚みを有する高分子成形体へ応用可能な可視化分析法の検討を行った．
本年度は，近赤外吸収スペクトル内での透過光強度(ベースライン）変化を用いた複屈折の定量的評価手法の確立に取り組んだ．同一の1λ位相差フィルムを積層し，リタデーションを約550 ~ 約2750 nmの範囲で変化させた試料を作成した．偏光板2枚で試料を挟む光学系で測定した近赤外吸収スペクトル(S-p2)と，偏光板1枚のみの光学系で測定したスペクトル(S-p1)の比を計算した．S-p2とS-p1の比スペクトルからは，非常に強い吸収バンド以外のほとんどの吸収バンドが除去され，試料のリタデーションに依存した，透過光強度の三角関数的な湾曲を抽出できた．比スペクトルに対して，透過光強度とリタデーション，波長の関係を記述した式を最小二乗フィッティングすることで，試料のリタデーションを計算した．得られたリタデーションが積層枚数に対して良好な線形関係を示したことから，本手法の妥当性が確認された．
本手法を，ポリ乳酸球晶の可視化に応用し，球晶内のリタデーション分布を可視化することができた．また得られたリタデーション分布は吸収の二色性から得られた配向関数分布よりハイコントラストであった．これは本手法がリタデーションの変化に非常に鋭敏であることに由来していると考えられる．
一方で，偏光板1枚，２枚の２つの光学系に対して，それぞれイメージング測定を行うため，当初の想定より，測定に時間がかかってしまい，結晶化過程の解析を行うことはできなかった．また，リタデーションの値が小さい場合には感度が低く，偏光子特性の除去がより重要であることもわかった．吸収を持たない位相差板の使用などが，今後の改善点として考えられる．
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