ブックタイトル日本結晶学会誌Vol60No4

概要

日本結晶学会誌Vol60No4

凝集状態のキラリティーを測定できる分光計の開発3．凝集状態の全光学的性質が測定できる分光計UCSの開発3.1一般の凝集状態の測定が可能な分光計の開発2.2では，特殊な晶系の単結晶あるいは一般の結晶の粉末結晶のCDスペクトルを測定する方法を取り扱った．しかし，凝集状態には膜，ゲルなどの状態もあるし，CD以外のLB，LD，CBにも，有用な知見が含まれている．そこで，液体状態はもとより，凝集状態全般におけるCD，CB（円複屈折＝ORD：Optical Rotatory Dispersion，旋光分散），LD，LBのすべての光学的性質を測定できる分光計を設計・作製し，Universal Chiroptical Spectrophotometer，UCSと命名した．3）3.2測定装置UCS-1の概要3）,10）図2にわれわれの開発した装置，UCS-1のブロックダイアグラムを示す（装置は神藤福井大学教授（当時）と日本分光㈱との共同開発．国内特許取得）．市販の装置（a）からの代表的な改良点は，150 kHz，100 kHzの2つのロックインアンプを搭載し，両シグナルの同時測定が可能．2外部からの信号に基づき，任意の角度で試料を入射光路と直交する平面内で回転させてスペクトル取得が可能．そのための，試料回転ホルダーを作製．3試料ホルダーは，試料回転ホルダーに自在に着脱可能．試料の表面側と裏面側に光照射可能．4光変調器PEM（光弾性変調器）は，静的残留複屈折αが約0.1度の良質のものを選択．5検光子も回転可能．また，光路から離脱可能．6検出器の光電子増倍管（PM）は，偏光特性が小さいものを選択．である.3.2.1測定の原理偏光変調分光計のシグナルの解析や装置の性能評価に非常に有効なストークスベクトル1）とミューラー行2列）を用いた．ストークスベクトルS＝［S 0，S1，S2，S3］のパラメーターは，それぞれ，光の強度，45°方向優先度，右円偏光優先度，水平方向優先度を示し，以下のように表される．S 0＝P 1x2＋P 1y2＝Ix＋I yS 1＝2P 1x・P 1y・cosγS 2＝2P 1x・P 1y・sinγS 3＝P 1x2－P 1y2＝Ix－I yここで，P1，γは，光の振幅と位相を表す．われわれの（b）UCSで観測されるすべての偏光現象（LB，LD，CD，CB）は，サンプルの検出器で検出される光の強度IdとStage controllerDisplayMain body2-pen Recorderして，光電子増倍管D，サンプルS，光偏光変調器M，偏光子Pのミューラー行列の積として記述することができる．I 0は光源のストークスベクトルである.Cooling apparatus for lightsource（c）N2 Lock-in amplifiergas generator(SR830)lensesSample holderId＝D?・S?・M?・P?・I?0＝1/2I 0（P x2＋P y2）｛1＋1/2（LD′2＋LD 2）＋［CD＋1/2（LD′LB－LB′LD）］sin（δ＋α）＋（LD′sin2θ－LDcos2θ）cos（δ＋α）｝＋1/2I 0（P x2－P y2）sin2a｛－（LD′cos2θ－LDsin2θ）＋（LB′sin2θ－LBcos2θ）sin（δ＋α）＋［－CB＋1/2（LD 2＋LB 2－LD′2－LB′2）sin4θ＋（LD′LD＋LB′LB）cos4θ］cos（δ＋α）｝＋1/2I 0（P x2－P y2）cos2a｛（LD′sin2θ－LDcos2θ）＋（LB′cos2θ－LBsin2θ）sin（δ＋α）＋［1＋1/2（LD′2＋LB 2）sin 2 2θ＋1/2（LD 2＋LB′2）cos 2 2θ－2（LD′LD＋LB′LB）sin4θ］cos（δ＋α）｝（2）SamplerotationstageAnalyzer図2UCS-1の（a）ブロックダイアグラム．（b）装置概観．（c）試料室とサンプルホールダー．（（a）Blockdiagram,（b）outlook and（c）the sample housing/asample holder of UCS-1.）日本結晶学会誌第60巻第4号（2018）式（2）中に現れてくるcosδとsinδをフーリエ級数として展開し，さらにわれわれの装置のPEMは静的残留複屈折αが小さいためにsinαがかかっている項は無視できること，またPMの方位角aをcos2a≒0になるようにベースラインシフト調整でセットしているのでcos2aを含んで193