【2022年版】分光器7選 / メーカー12社一覧
分光器についての概要、用途、原理などをご説明します。また、分光器のメーカー12社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。分光器関連企業の2022年4月注目ランキングは1位:株式会社島津製作所、2位:浜松ホトニクス株式会社、3位:分光計器株式会社となっています。
監修者
*文章部分
東北大学大学院理学研究科化学専攻(理学修士)
ディスプレイエンジニアとして、セイコーエプソン(株), ソニー(株), (株)ジャパンディスプレイなどに従事。
https://researchmap.jp/tanakachihiro
https://www.linkedin.com/in/chihiro-tanaka/
田中千浩のプロフィール
分光器とは
分光器とは、様々な波長の光が混在した合成光の中から、測定対象とする波長の光の強度のみを測定するために、光の成分を分離する装置です。
最近では分離した光の検出器を一体化したものも多く、光の分離から検出機構までをまとめて分光器と呼ばれることもあります。
分光器の使用用途
分光器は、反射光や透過光を問わず、また可視光のみならず電波から放射線に至るまで、原理的に様々な波長帯の光源(線源)を分光することができるため、あらゆる産業や研究場面で使用されます。
分析化学分野では、太陽光やプラズマ発光強度を測定するために用いられ、素材の反射率などの光学的性質を評価する場面でも用いられます。
また、レーザーなどの光源を使った製品検査ラインにおいて、反射光など任意の波長の検出をする品質管理ラインに意識せずとも組み込まれていることも多いです。
分光器の原理
一般に、光源を分光するには、まず光の整形が必要です。
スリットと呼ばれる隙間に光源を通すことで光の分解能を設定したのち、レンズやミラーで作られたコリメータにより光源を平行光化します。
この平行光を分光素子に入射させることで分光が可能です。分光素子には、光の回折現象を利用した回折格子型か、光の屈折現象を利用したプリズム型があります。
回折格子型では、分光素子表面に一定の間隔で刻んだ回折格子による光の反射を利用して分光するため、回折パターンを変更することで検出できる光の波長と分解能が変化します。
ここで、回折格子型分光器の原理について、図を用いて説明します。
回折格子には透過型と反射型がありますが、図1は、反射型の回折格子の概念図を表しています。さまざまな波長の光を含む光源(白色光)の平行光を回折格子に入射させると、複数のグレーティングすなわち格子状の構造部分(G1、G2．．．)のそれぞれの位置において、広い角度方向への反射光の回折が生じます。ここで光の干渉が起こり、各グレーティングに由来する反射光の光路差(dsinθ)が所定の条件(波長λの整数倍)を満たす角度(θ)方向に対して、特定の波長λのみが強められた単色光が出射します。
このようにして、回折格子によって、異なる波長が異なる角度に分散(虹状に分離)することになります(図2参照)。
さらに図2に示したスリットを用いることで、分散した反射光のうち特定波長の単色光のみを取り出すことができます。以上が回折格子型分光器の原理となります。なお、回折格子を回転させれば、取り出す光の波長を変化させることも可能です。
分光器の選び方
検出器一体型の分光器を使用する場合には、測定した光源の波長について適切なものを選定する必要があります。
例えば、紫外線から近赤外線までの範囲の光源であれば、CCDでいいですが、それを超える長波長光源を検出するのであれば、InGaAs型の検出器が必要です。
また、測定原理でも述べたように、回折格子型の分光器は回折パターンにより検出できる波長がきまるため、目的の波長に適したものを選ぶ必要があります。
プリズム型はプリズムの性質によって分解能は決まりますが、光の強度ロスがないという特長があるため、用途によって使い分けるとよいでしょう。
分光器の使い方
分光器を使用した分析機器の使い方は、一般的に以下の流れとなります。
- 測定する物質と、測定波長域を決めます。
- 測定したい波長に対応した分光器を選択します。
- 物質に光を当てて、目的の波長を分光します。
- 目的の光をセンサーに入れて信号を検出します。
- 得られた信号をスペクトルに変換します。
研究室で使用する高価なモノなら、マイケルソン干渉計と呼ばれる分光箇所で特定の光の波長を自動で検出します。持ち運び可能な小型機でも、物質を透過、反射した光を交換可能な分光器を通すことで、目的波長を検出できます。
得られた波長はセンサー（検出器）に入り、各波長ごとに信号として検出されます。この信号はスペクトルと呼ばれる波の波形に変換され、このスペクトルを解析することで、物質の状態を解析します。
分光器の実験例
分光器を使用した実験はいくつかありますが、測定する波長によって様々な例があります。
例えば短波長側から各波長域の実験例を見ていくと以下の通りとなります。
- X線分光器は、物質表面にX線を当て、その反射光を分光器に通すことで、表面の組成を特定します。
- 紫外・可視分光器は、物質に光を透過させることで、対象の成分や含まれる量を特定します。
- 赤外分光器は分子間の結合に光を当てることで、物質の構造が分かります。
このように、分光器の波長域によって得られる情報は異なってきます。
分光器から得られるスペクトル
分光器を使用する目的は、未知、もしくは既知の物質から情報を習得して、解析を行い物質の状態を特定することです。その解析に用いるのが、分光器から最終的に得られるスペクトルと呼ばれる波形図です。
分光器から得られるスペクトルには以下のような例があります。知りたい情報を最初に定義することで、適切な分光器を選択してスペクトルを習得することが重要になります。
- X線分光器は測定される特性X線のピークから原子を特定します。
- 紫外・可視分光器は光を試料に透過させたときに励起する電子のエネルギー差をスペクトルとして検出します。
- 赤外分光器は原子間を繋ぐ結合間の振動エネルギーをスペクトルとして検出します。
参考文献
https://www.klv.co.jp/technology/spectrometer.html
https://www.xrite.co.jp/colorknowledge-blog/color-expert-blog/536-blog-20180619.html
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcrsj1959/29/2/29_2_149/_pdf 井野正三
https://www.mst.or.jp/method/tabid/1222/Default.aspx
https://www.chem-station.com/blog/2020/06/xray1.html
https://www.jstage.jst.go.jp/article/johokanri/10/4/10_172/_pdf 佐伯慎之助
分光器のメーカー12社一覧
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
企業の並び替え
分光器のメーカーランキング
*一部商社などの取扱い企業なども含みます2022年4月の注目ランキングベスト10
| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 株式会社島津製作所 | 16.5% |
| 2 | 浜松ホトニクス株式会社 | 16.5% |
| 3 | 分光計器株式会社 | 15.3% |
| 4 | 株式会社堀場製作所 | 14.1% |
| 5 | Radiant Light S.L. | 8.2% |
| 6 | StellarNet, Inc. | 7.1% |
| 7 | PhotonTec Berlin GmbH | 5.9% |
| 8 | Bakman Technologies Inc. | 4.7% |
| 9 | ARcoptix S.A. | 4.7% |
| 10 | Ocean Insight | 3.5% |
注目ランキング導出方法について
注目ランキングは、2022年4月の分光器ページ内でのクリックシェアを基に算出しています。クリックシェアは、対象期間内の全企業の総クリック数を各企業のクリック数で割った値を指します。社員数の規模
- 1 株式会社島津製作所
- 2 株式会社堀場製作所
- 3 浜松ホトニクス株式会社
設立年の新しい会社
- 1 PhotonTec Berlin GmbH
- 2 Radiant Light S.L.
- 3 ARcoptix S.A.
歴史のある会社
- 1 株式会社島津製作所
- 2 株式会社堀場製作所
- 3 浜松ホトニクス株式会社
分光器7選
分光計器株式会社
Ｍ１０ モノクロメータ
画像出典:
分光計器株式会社公式サイト特徴
M10モノクロメータは、分解能、波長性能ともに分光器の中でも最高レベルを有しています。
測定原理は回折格子で分散させた光の中からある特定の波長の光のみをスリットで取り出します。
有効面積の広い回折格子を利用しているため、高い分解能が得られます。回折格子は交換可能で、交換取り付け再現性が高いです。
構造、操作がシンプルで堅牢なつくりをしており、ショック、振動に強く、かつ小型、軽量といった特徴も兼ね備えています。
分光計器株式会社の会社概要
- 会社所在地: 東京都八王子市高倉町4-8
- 会社サイト
- 創業: 1977年
- 従業員数: 36人
StellarNet, Inc.
Black-Comet UV-VIS Spectrometer
画像出典:
StellarNet, Inc.公式サイト特徴
BLACK-Comet UV- vis Spectrometerは、可視、紫外分光測定を行うために開発された分光器で、UV-vis測定に必要な波長範囲をカバーしています。
市場に出ているUV-vis測定用分光器の中で、最高レベルにコンパクトな構造で、手のひらに収まるサイズ感です。
本体は堅牢なつくりをしており、熱に対する耐性も備わっているので、実験室での測定、屋外調査、プロセス検査等あらゆる測定環境での使用に耐久性があります。
波長範囲やスリット分解能は、測定に合わせて調整が可能です。
StellarNet, Inc.の会社概要
- 会社所在地:
- 会社サイト
Radiant Light S.L.
PowerSense Optical Power Meter
画像出典:
Radiant Light S.L.公式サイト特徴
Power Sense Optical Power Meter は、発光ダイオードをベースに使用した光学パワーメーターで、コンパクトな構造かつミリ秒レベルの反応時間で高速な測定ができる点が特徴です。
また、1ナノワットから20ワットまでの広範囲のパワーを測定することができます。
USBケーブルが搭載されているので、パソコンと接続してリアルタイムで測定および解析が可能です。
また、本製品はNIST(米国国立標準技術研究所)の標準に準拠した校正がされているので、高品質が保証されています。
Radiant Light S.L.の会社概要
- 会社サイト
- 創業: 2005年
Radiant Light S.L.
SeaWave NIR Spectrometer
画像出典:
Radiant Light S.L.公式サイト特徴
Sea Wave NIR Spectrometerは、NIR（近赤外分光）分光器で、高速でコンパクトなモデルです。
浜松ホトニクスのInGaAsセンサを使用しているので、確かな品質が保証されており、信頼性の高い製品です。
データ吸収スピードが速い点、USBケーブル搭載で、パソコンへの接続が可能な点、デモ機の貸し出しが可能な点など、ユーザーに便利な特徴を複数備えています。
主な使用用途は科学技術の研究用ですが、食品、薬品生産ラインでの測定検査にも本製品の導入が可能です。
Radiant Light S.L.の会社概要
- 会社サイト
- 創業: 2005年
Headwall Photonics, Inc.
Imaging with Raman Spectroscopy
画像出典:
Headwall Photonics, Inc.公式サイト特徴
Headwell社のラマンスペクトル分光器は、高いS/N比と信号信号処理能力を有する点が特徴です。
搭載されてる回折格子は、Headwell社独自で開発、製作されているもので無菌状態にセッティングされたクリーンルームで生産されているので、品質と性能には高い信頼性が保証されています。
この独自に設計された回折格子が、高い回折効率を得ること、回折の不具合が全くない状態を作り出すことに成功しています。
主な使用用途は、薬品検査と、化学物質の同定です。
Headwall Photonics, Inc.の会社概要
- 会社サイト
- 創業: 2003年
ARcoptix S.A.
The FT-NIR
画像出典:
ARcoptix S.A.公式サイト特徴
AR Coptix FT-NIR Rocketは、NIR（近赤外分析）スペクトル測定用に開発された分光器です。
高分解能かつ高感度、広い波長範囲を有し、強度、波長ともに安定しているので、あらゆるシーンにおける高い精度の測定を可能にします。
コンパクトで堅牢なつくりをしているので、持ち運びが容易であり、ラボでの分析、生産プロセスでの分析など、様々な状況および測定場所で使用することが可能です。
多くの利点があるにも関わらず、価格が経済的な点も大きな特徴です。
ARcoptix S.A.の会社概要
- 会社所在地:
- 会社サイト
- 創業: 2005年
Andor Technology Ltd.
Kymera 328i
画像出典:
Andor Technology Ltd.公式サイト特徴
New Kymera 328 I は、ANDOR Oxford Instruments社が提供する，物理、化学、生命科学研究での測定用に開発された高機能マルチ仕様分光器です。
回折格子やレンズは自動制御が可能で、カメラの位置の設定に煩雑な手間がかかりません。
スペクトル分解能は、従来のものに比べて30%以上改善したため、より詳細な評価が可能となっています。
また、スペクトル分解能は、高レベル、中程度、低レベルの三段階が設定されており、測定する評価の状況に合わせて選択が可能です。
Andor Technology Ltd.の会社概要
分光器の66製品一覧
-
浜松ホトニクス株式会社のミニ分光器
- ミニ分光器一覧ページ
- C14214MA
- C10988MA-01
- C11708MA
- C12666MA
- C12880MA
- C13053MA
-
株式会社島津製作所の小形分光器 スペクトロメイト
- SPG-120UV-REV
- SPG-120S-REV
- SPG-120IR-REV
- SPG-120UV-REV
- SPG-120S
- SPG-120IR
-
株式会社堀場製作所のモノクロメータ(分光器)/検出器
- モノクロメータ(分光器)/検出器一覧ページ
- QExtra CCD検出器
- Syncerity CCD検出器
- Synapse CCD検出器
- Synapse IGA検出器
- Symphony CCD検出器
- Symphony IGA検出器
-
分光計器株式会社のモノクロメーター(分光器)
- モノクロメーター(分光器)一覧ページ
- Ｍ１０ モノクロメータ
- Ｍ２５ モノクロメータ
- Ｍ５０ モノクロメータ
- Ｍ１００ モノクロメータ
- Ｍ２５-D ダブルモノクロメータ
- ポリクロメータ（マルチチャンネル用分光器）一覧ページ
- MK-300 イメージング分光器
- EMDP-100 エシェル分光システム
- CLP-400 カメラレンズ分光器
- CLP-50 顕微鏡接続用イメージング分光器
- CLP-105UV 紫外用イメージング分光器
- MCI-135 多波長同時計測カメラ
-
StellarNet, Inc.の分光器
- 分光器一覧ページ
- Blue-Wave Miniature Spectrometer
- Black-Comet UV-VIS Spectrometer
- Black-Comet-SR Spectrometer
- Black-Comet-HR Spectrometer
- SILVER-Nova Super Range TE Cooled Spectrometers
- HR High Resolution Spectrometer
-
Radiant Light S.L.のIR 分光器
- IR 分光器一覧ページ
- PowerSense Optical Power Meter
- Origin Spectrophotometer
- SeaWave NIR Spectrometer
- BeamLine Laser Beam Stabiliser
-
PhotonTec Berlin GmbHの分光器
- 分光器一覧ページ
- High Resolution Serie - Aurora 4000
- High Sensitivity Serie - Sunshine
- Compact Size Serie - Firefly 4000
-
Ocean InsightのModular Spectrometer / Spectral sensor
- Modular Spectrometer / Spectral sensor一覧ページ
- Flame-NIR Spectrometer
- Flame Spectrometer Systems
- Flame Irradiance
- Flame Extended Range Spectrometers
- Flame VIS-NIR Spectrometers
- Custom Configured Flame Spectrometer
-
Headwall Photonics, Inc.のラマン分光器
- Imaging with Raman Spectroscopy
-
Bakman Technologies Inc.のTHz 分光器
- THz 分光器一覧ページ
- PB7220-2000-T Single-Channel Transmission System
- PB7220-2000-T/R Two-Channel Transmission-Reflection System
- PB7220-1500-PM Single-Channel System with Phase Control
- PB1319-Photomixer
- THz Systems and Components for OEM Applications
-
ARcoptix S.A.の分光器
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- The FT-NIR
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- The FTIR "Rocket" OEM Module
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- The ARCspectro VIS-NIR DR Spectrophotometer
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Andor Technology Ltd.の分光
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- Kymera 328i
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