パワースペクトルの見方(1):測定領域

右下に示すスペクトルは，標準のパラメータで測定したパワースペクトルです。 パワースペクトルは，各波長における実際の信号強度分布を表示するために，このような名称で呼ばれています。 最終的に得られるサンプルの透過率スペクトルは，「サンプル測定」で得られたパワースペクトルを「バックグラウンド測定」で得られたパワースペクトルで割り算したものです。 信号強度の強い波数ほど，よりノイズの少ないデータが得られます。

このパワースペクトルの各波長での強度は，次のような要因により変化します。

それでは，個々の要因がスペクトルの強度にどのように影響するかを記載してみましょう。

RPrestige-21やFTIR-8400Sでは，赤外光源に高輝度セラミック光源を使用しています。 光源点灯回路は，印加電力制御方式により，常時輝度が一定になるように制御されており，また，セラミックによりヒーター部が封入されているために長寿命で，光源表面温度をおよそ1200℃と高温で安定な輝度を保持しています。
すべての光を放射する物体を黒体と呼びますが，当該光源はほぼ黒体と考えられる放射スペクトル分布を持ちます。 このような光源を擬似黒体と呼びます。 この光源によるスペクトル分布は，プランクの輻射則やプランクの（輻射）公式と呼ばれる次の式により決定されます。

中赤外領域の場合，ゲルマニウムがビームスプリッタとして使用されます。 しかし，ビームスプリッタの膜厚は数ミクロンと非常に薄いために赤外透過材料（臭化カリウムKBr）の上に蒸着して使用されます。
赤外透過材料は，それぞれの材質により，透過波長特性を持ちます。

干渉計内部には，湿度が高くなると潮解（結晶が水分を吸収して膨張し壊れていく現象）が起こり，測定に支障を来たす部品があります。 日本のような高温多湿の気候では，FTIR装置に対しては，特にこの潮解に対して十分対策を取っておく必要があります。 FTIR-8400SおよびIRPrestige-21では，干渉計密閉ケースから赤外線を出射する窓板に耐湿性能に優れたKRS-5を採用し，装置の湿度に対して安定な構造になっています。 このKRS-5窓板は次のような特性を持ちます。

この窓板により，スペクトル強度が3割程度低下しますが，湿度に対する信頼性向上をより重要な課題と考えて，当該装置に採用しております。

標準の赤外検出器はDLATGS焦電素子を搭載しております。 このDLATGS素子は，Deuterated L-Alanine Triglycine Sulphate （重水素化L－アラニンドープトリグリシン硫酸結晶）の略で，素子温度により特性が変化するために温調をおこなって安定な感度特性を保持させています。
また，DLATGS素子は，潮解性を持つために，KRS-5窓板を取り付けて外気から遮断した構造を取っております。
DLATGS素子は，入力する赤外光の信号が早く変化すると，出力信号の強度が低くなる性質（周波数依存性）があります。 したがって，ミラースピードを通常の2.8mm/sからより早い9.0mm/sに変更すると，信号出力も低下し，パワースペクトル強度も1/3程度まで低下してしまいます。
一方，オプションで取り付け可能なMCT量子型検出器の場合，周波数依存性があまり大きくないために，9.0 mm/sに設定しても信号出力の低下もほとんどなく，高感度の検出器として赤外顕微鏡による測定や高速性が求められる時間変化測定のアプリケーションに使用されます。
しかしながら，MCT検出器は液体窒素による冷却が必要な上，カットオフ周波数を持つために，700cm^-1付近で感度が低下し，それよりも長波長（低波数）側では感度はほぼゼロになります。

検出器から入力された赤外干渉信号を電気的に増幅する際の処理は重要です。 まず，低波数側（長波長側）の信号は，商用周波数（60Hzおよび50Hz）によるノイズを取り除くためにハイパスフィルターを，高波数側（短波長側）の信号は，サンプリング定理によるフォールディング（折り返し）を防ぐためにローパスフィルターを用いています。