分光器とは？分光の基本から簡単に解説

分光器（Spectrometer）とは、光の電磁波スペクトルを測定する光学機器全般を指します。また測定時には光を波長ごとに分光し、検出器で受けることで強度を計測します。

とはいえ「分光器」をよく知らない方にとっては、この数行すら難解で理解不能に思えるはずです。
実際にこの数行には分光器の全てが詰まっており、文字量に反して、相当の情報が含意されています。

そこで当ページでは、この数行で記されている内容を噛み砕いて解説することで、分光器について簡単に、わかりやすく説明していきます。

分光器って何？

そもそも分光器が何を測定しているのか？

それは「光」です。
正確には「光の電磁波スペクトル」を測定する機器ですが、やや難解なためまずは「光」であることを頭に入れておいてください。

分光器は光を測定している機械です。

問題はこの「光」をどうしているのか。
分光器を単純化すると、2つのことをする機械だと言えます。

それでは「分光」と「測定」について見ていきましょう！

分光とは？波長の基本から説明

分光とは、読んで字のごとく「光を分ける」ことを指します。

光を分けるというと、馴染みのないように思えますが、実は「虹」も光が分けられた状態です。
ポイントは、虹が元々「太陽光」であるということ。

このように太陽光の「白」は、様々な色の光が混ざっています。
そのため太陽光を「分光」すると、虹のような無数の色が現れるのです。

これが分光です。

ちなみに、太陽光や白色光は「さまざまな色を含んでいる光」ですが、これは「さまざまな波長を含んでいる光」であることを意味します。
つまり分光とは「光を波長ごとに分けること」を指します。

波長とは？

光は電磁波でもありますので、このような「波」が存在します。
波長の単位はnm（ナノメートル）やμm（マイクロメートル）で表されますが、これは「山から山までの長さ（距離）」がこれらの単位で表記されるからです。

プリズムは「白」を「無数の色」へと分光しているように見えますが、これは「複数の波長を含んだ白色光」を「波長」ごとに分光しているとも言えるのです。

分光する方法「分光素子」

分光器がどのように分光しているかというと「分光素子」が関わっています。

プリズムのように「入射した光を波長ごとに分光する物」を「分光素子」と言います。
分光素子には種類があります。

プリズムは波長ごとの「屈折率の違い」を利用して分光します。
回折格子は光の「回折と干渉」を利用して分光します。

光学フィルターは、特定の波長のみを通過するフィルターの役割を果たします。
フィルターによって光が選別され、結果的に「分光」されます。

光の測定とは？データから解説

分光器は光を分けるだけの機器ではなく、波長ごとに分けた光を「測定」する機械です。
とはいえ光を測定するといっても、想像できないかもしれません。

分光器は、光の何を測定しているか。
これは「測定データ」から読み解くことができます。

測定データ＝分光スペクトル

分光器が測定するのは「波長ごとに分光された光」です。
そのため「波長」が測定されます。測定する光によって「どの波長が含まれているか」が異なります。そのためまずは分光した波長を読み取ります。

さらに「波長」だけでなく「どんな波長がどの程度の強度を持つか」という「波長ごとの強度」も測定されます。

波長や強度は、分光された光をセンサーで測定することでわかります。
そしてセンサーで測定された情報はグラフとして配列されます。

このように、光を波長ごと分解して配列した情報がスペクトル（Spectrum）です。

つまりグラフを見ることで「どの波長がどの程度の強度を持つか」を詳細に知ることができます。

分光器まとめ

ここまでの流れで分光器が「何をしているか」が見えてきたのではないでしょうか。

1. 分光する→波長を「波長」と「強度」を併せて測定している。
2. 測定する→波長と強度を分光スペクトルデータにする。

この流れを理解することで初めて分光器が何か、その定義が判明します。

分光素子によって光を波長ごとに分光し、その強度を測定する。それが分光器です。

分光器の種類

分光器は様々な軸で分類されます。
ここでは「波長」と「測定方法」「アプリケーション」によって分類される例をご紹介します。

測定する波長から選ぶ

分光器は測定する波長によっていくつかの種類に分けられます。

分類	Ｘ線/紫外光電子分光 分析装置	可視分光器	近赤外分光器	中赤外分光器
波長	紫外線,Ｘ線 200～320nm	可視光線 360～830nm	近赤外線 780～2500nm	中赤外線 2500～25000nm
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波長と分光器の関係は「分光器選定ガイド - 波長で選ぶ」で解説しています。
関心のある方はご覧ください。

「測定方法」から選ぶ

波長による分類だけでなく「測定方法」で分類されることもあります。
ラマン分光法を用いた機器は「ラマン分光計」や「ラマン分光装置」と呼ばれます。またフーリエ変換赤外分光法（FTIR）を用いた機器は「フーリエ変換赤外分光光度計」と言います。

分光器の測定方法と製品例について詳しく知りたい方は「分光法の種類」をご覧ください。

「アプリケーション」から選ぶ

分光器は様々な用途で使われています。
例えば、分光器を用いることで、ガス中の二酸化炭素濃度や、液体中の酸素濃度などを割り出すことができます。

分光器の選び方

分光器の選び方コンテンツ

分光器は、前述した"波長"や"用途"などいろいろな確度から選択していく必要があります。
分光器の選び方の詳細を知りたい方は「分光器の選び方」や「分光器の仕様の見方」をご確認ください。
分光器の選び方を、波長や用途（アプリケーション別にまとめました。

また、特に色を測定する可視分光器に関しては、いろいろな特徴を持った製品があるので、用途毎に適した分光器の選び方を以下にまとめました。
→「これで分かる！色を測定する分光器の特長と選び方（ケイエルブイ編）」

分光器に関する知識ならこちらから

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製品情報

ここでは弊社（ケイエルブイ株式会社）取扱製品をいくつかご紹介いたします。

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