設置機器:大型スペクトログラフ


大型スペクトログラフ(OLS)とは

昭和54年度(1979年度)に設置された世界最大の超大型分光照射設備です。
※OLS :Okazaki Large Spectrograph

性能

・光源:30kW キセノンアークランプ
・分光方式:回折格子(90 ㎝平方)による分光(250-1000 nm)
・波長精度:±2 nm(一般的なLEDの約10倍)
・光強度:赤道直下南中時の太陽光と同程度(地球上の光を再現できる)
・同時に多波長での実験が可能 

特徴

・強い光強度が得られる(図1参照)。(減光フィルターにより調整可能)
・波長精度が高い。
・一度に多波長の実験が可能。
以上のことから、光の波長による効果の違いを精密に測定して、作用スペクトルを決定することが可能となります。その他にも、強力照射光源として、多様な研究への応用が可能です。 

図1. 大型スペクトログラフの光強度.

 

主な構成

主光源(図2のA1)は30キロワットの電極水冷型キセノン短アークランプ、光源部集光鏡(図2のA2)は口径約80センチで曲率半径1.2メートルの凹面鏡、分光部の配置はモンク・ギリーソン型、分光部集光鏡(図2のA7)は約1メートル角で曲率半径9メートル、F/7の凹面鏡、回折格子(図2のA8)は約15センチ角の、溝数1200本/ミリメートル、ブレーズ波長250ナノメートルと500ナノメートルとのダブルブレーズ平面回折格子を、計36枚モザイク型に配置して、約90センチ角です。回折格子中心より水平焦点面までの距離は約10メートルです。

図2. 大型スペクトログラフの構成.
A: 光源・分光室、B: 照射室、C: 実験室、D: 休憩室、E: 電源室、A1: 30kWキセノン短アークランプ、A2: 光源部集光鏡、A3: 光源部シャッター、A4: 熱線吸収フィルター、A5: 入射スリット、A6: 変向平面鏡、A7: 分光器部集光鏡、A8: 回折格子、A9: 迷光除去フィルター、B1: 焦点曲面台、C1: インキュベーター。(文献5の図を改変)

 

照射方法

直接照射する方法、ミラーで落射させて照射する方法、Threshold boxを使用する方法などがあります。詳しくは光学解析室までお尋ねください。

図3. ミラーで落射させて照射している様子.
ミラーの位置や高さを変えることにより、光強度の調節が可能です。

 

図4. Threshold box.
減光ミラーにより、光量を変えた照射実験を一度に行うことができます。さらに、減光フィルターを追加することも可能です。
 

 

施設紹介文献(PDFが必要な方はご連絡ください。)

1)内川珠樹、紫加田知幸、亀井保博『大型分光照射装置「岡崎大型スペクトログラフ」紹介とプランクトン研究の応用例』、日本プランクトン学会報 61 1-4 (2014.3)
2)渡辺正勝 (2001) 作用スペクトルの測定法と大型スペクトログラフ 細胞工学別冊 植物細胞工学シリーズ16
植物の光センシング pp. 171-175.
3)Watanabe, M. (1995) Action spectroscopy: photomovement and photomorphogenesis spectra. CRC Handbook of Organic Photochemistry and Photobiology (W. M. Horspool and P-S Song eds.) CRC Press, Boca Raton, pp.1276-1288.
4)渡辺正勝(1989)作用スペクトルと大型スペクトログラフ. 蛋白質核酸酵素. 34: 692-703
5)M. Watanabe, M. Furuya, Y. Miyoshi, Y. Inoue, I. Iwahashi and K. Matsumoto (1982) Design and performance of the Okazaki Large Spectrograph for photobiological research. Photochem. Photobiol. 36:491-498.

分光照射関連のその他装置類

OLSを効率的に運用するために、OLS照射実験前に必要な簡易型の単色光(波長精度は劣る)照射装置を是非ご利用ください。必要に応じて貸し出しできるものもあります。詳細は光学解析室にお問い合わせください。

A. 簡易単色光源

A1. ホロライト(パイフォトニクス)
10波長域のLEDの小型単色光照射装置。レンズ付きで、拡散・集光も可能。強度調節装置付き。(貸出可能。その他詳細は光学解析室にお問い合わせ下さい。)ホロライト簡易説明書
A2. LED照射アレイ
モデル植物研究支援室に9波長域の照射装置があります。事前の予約が可能です。
(貸出不可。その他詳細は光学解析室にお問い合わせ下さい。)

B. 光量子計

B1. 光量子計(モノテック光量子計 QTM-101)
紫外-可視-近赤外(200-1100nm)域の光量を、放射エネルギー値並びに光量子密度で表示可能。OLS照射室内での使用となります。
B2. 太陽分光放射計【ひだまりMini(相馬光学)】
モデル植物研究支援室にあります。300-1100nmの光源のスペクトル測定が可能です。
※その他簡易型のパワーメーター(顕微鏡用)もあります。

最近の主な成果論文

Aihara, Y., Maruyama, S., Baird, A. H., Iguchi, A., Takahashi, S. and Minagawa, J. (2019).
Green fluorescence from cnidarian hosts attracts symbiotic algae.
PNAS  116, :2118-2123  プレスリリース(基礎生物学研究所)
Kosugi, M., Maruo, F., Inoue, T., Kurosawa, N., Kawamata, A., Koike, H., Kamei, Y., Kudoh, S. and Imura, S. (2018)
A comparative study of wavelength-dependent photoinactivation in photosystem II of drought-tolerant photosynthetic organisms in Antarctica and the potential risks of photoinhibition in the habitat.
Ann Bot. 122, 1263-1278 
Matsuo, M., Yoriko Ando, Y., Kamei, Y. and Fukamachi, S. (2018).
A semi-automatic and quantitative method to evaluate behavioral photosensitivity in animals based on the optomotor response (OMR).
Biology Open  7, bio033175 
Petroutsos, D., Tokutsu, R., Maruyama, S., Flori, S., Greiner, A., Magneschi, L., Cusant, L., Kottke, T., Mittag, M., Hegemann, P., Finazzi, G. and Minagawa, J. (2016).
A blue-light photoreceptor mediates the feedback regulation of photosynthesis.
Nature 537, 563-566.  プレスリリース(基礎生物学研究所)
Ikehata, H., Higashi, S., Nakamura, S., Daigaku, Y., Furusawa, Y.,Kamei, Y.,  Watanabe, M., Yamamoto, K., Hieda, K., Munakata, N. and Ono, T.(2013)  
ActionSpectrum Analysis of UVR Genotoxicity for Skin: The Border Wavelengths between UVA and UVB Can Bring Serious Mutation Loads to Skin.
J. Invest. Dermatol. 133, 1850-1856.
Shikata, T., Matsunaga, S., Iseki, M., Nishide, H., Hhigashi,S-I., Kamei, Y., Yamaguchi, M., Jenkinson, I. R.and Watanabe, M. (2013)
Blue light regulates the rhythm of diurnal vertical migration in the raphidophyte red-tide alga Chattonella antiqua.
J. Plankton Res. 35, 542-52.
Karahara, I., Takaya, E., Fujibayashi, S., Inoue, H., Weller, J. L., Reid, J. B. and Sugai, M. (2011)
Development of the Casparian strip is delayed by blue light in pea stems.
Planta , 234, 1019-1030. 
Shikata, T., Iseki, M., Matsunaga, S., Higashi, S., Kamei, Y. and Watanabe, M. (2011)
Blue and Red Light-Induced Germination of Resting Spores in the Red-Tide Diatom Leptocylindrus danicus.
Photochem. Photobiol. 87, 590-597. 
Arimoto-Kobayashi, S., Sano, K., Machida, M., Kaji, K. and Yakushi, K.(2010)
UVA activation of N-dialkylnitrosamines releasing nitric oxide, producing strand breaks as well as oxidative damages in DNA, and inducing mutations in the Ames test.
Mutat.Res. 691, 47-54. 

お問い合わせ先:ols [at] nibb.ac.jp