DE102021125825A1

DE102021125825A1 - Mikroskop

Info

Publication number: DE102021125825A1
Application number: DE102021125825.1A
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Hirose
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2022-04-14
Also published as: US20220113530A1; JP2022064854A; CN114355602A

Abstract

Eine Analyse- und Beobachtungsvorrichtung umfasst Folgendes: ein optisches Beobachtungssystem mit einem Objektiv, das eine optische Beobachtungsachse aufweist und Licht von einer auf einem Verschiebetisch angeordneten Probe sammelt, und eine zweite Kamera, die ein Bild der Probe basierend auf dem durch das Objektiv von der Probe empfangenen Licht einfängt; einen Emitter für elektromagnetische Wellen, der eine elektromagnetische Welle aussendet; ein reflektierendes Objektiv, das eine optische Analyseachse parallel zur optischen Beobachtungsachse aufweist und eine elektromagnetische Welle sammelt, die Probe mit der gesammelten elektromagnetischen Welle bestrahlt und Licht von der Probe sammelt, und einen ersten und einen zweiten Detektor, die ein Intensitätsverteilungsspektrum auf der Grundlage der vom reflektierenden Objektiv gesammelten elektromagnetischen Welle erzeugen; und einen Horizontalantriebsmechanismus, der relative Positionen des optischen Beobachtungssystems und des optischen Analysesystems relativ zum Verschiebetisch in einer horizontalen Richtung ändert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die hier offengelegte Technologie bezieht sich auf ein Mikroskop.
2. Erörterung des Stands der Technik
Beispielhaft offenbart die JP 2020-101 441 A eine Vorrichtung, die eine Komponentenanalyse unter Verwendung der laserinduzierten Durchbruchsspektroskopie (LIBS, laser induced breakdown spectroscopy) durchführt. Insbesondere ist die in der JP 2020-101 441 A offengelegte Komponentenmessvorrichtung dazu aufgebaut, eine Komponentenanalyse eines Beobachtungsobjekts (einer Probe) durch Bestrahlung des Beobachtungsobjekts mit Laserlicht und Empfang von Licht (Plasmalicht), das im Beobachtungsobjekt erzeugt wird, durch einen Detektor zur Analyse durchzuführen.
Darüber hinaus ist die in der JP 2020-101 441 A gezeigte Komponentenmessvorrichtung so aufgebaut, dass ein optisches Beobachtungssystem in einem optischen Pfad bzw. Strahlengang vom Beobachtungsobjekt (der Probe) zum Detektor angeordnet ist, um Licht durch das optische Beobachtungssystem zum Detektor zu leiten.
In der Komponentenmessvorrichtung, die in der JP 2020-101 441 A offenbart wird, ist das optische Beobachtungssystem im Strahlengang vom Analyten (von der Probe) zum Detektor angeordnet.
Weil die sich optimale optische Konstruktion eines optischen Analysesystems von der eines optischen Beobachtungssystems unterscheidet, muss das optische Beobachtungssystem vereinfacht werden, wenn der Analysefähigkeit als Analysegerät Priorität eingeräumt wird.
Um einen Analyten bzw. etwas zu Analysierendes wie in einem Mikroskop genau zu beobachten oder eine Position des Analyten genau zu identifizieren, ist es vorteilhaft, dass ein Beobachtungsbild erfasst werden kann, das von einer geeigneten Beobachtungsoptik aufgenommen wird. Es ist auch denkbar, zwischen Analyse und Beobachtung umzuschalten, indem mit einem Revolver oder dergleichen zwischen einem Objektiv für die Analyse und einem Objektiv für die Beobachtung umgeschaltet wird. Bei einem solchen Aufbau ist jedoch ein mechanischer Mechanismus zum Umschalten zwischen einem optischen System für die Analyse und einem optischen System für die Beobachtung in einem Strahlengang erforderlich, die optische Konstruktion wird kompliziert, und es wird schwierig, sowohl eine ausreichende Analysefähigkeit als auch eine ausreichende Beobachtungsfähigkeit zu erzielen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Die hier offenbarte Technologie wurde in Anbetracht solcher Punkte entwickelt, und eine ihrer Aufgaben ist es, ein Mikroskop benutzerfreundlicher zu gestalten.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Mikroskop, das eine vergrößernde Beobachtung eines Beobachtungsobjekts durchführt. Das Mikroskop umfasst Folgendes: einen Verschiebetisch, auf dem ein Beobachtungsobjekt angeordnet wird; ein optisches Beobachtungssystem mit einem ersten Objektiv, das Licht vom auf dem Verschiebetisch platzierten Beobachtungsobjekt sammelt, und einer Kamera, die eine empfangene Lichtmenge des durch das erste Objektiv empfangenen Lichts vom Beobachtungsobjekt erfasst, um ein Bild des Beobachtungsobjekts aufzunehmen; ein optisches Analysesystem, das einen Emitter für elektromagnetische Wellen umfasst, der eine elektromagnetische Welle zum Analysieren des Beobachtungsobjekts aussendet, ein zweites Objektiv, das eine elektromagnetische Welle vom Beobachtungsobjekt als Reaktion auf die Bestrahlung durch die elektromagnetische Welle sammelt, und einen Detektor, der ein Intensitätsverteilungsspektrum erzeugt, das eine Intensitätsverteilung für jede Wellenlänge der elektromagnetischen Welle ist, die in dem Beobachtungsobjekt erzeugt und vom zweiten Objektiv gesammelt wird, und einen Horizontalantriebsmechanismus, der relative Positionen des optischen Beobachtungssystems und des optischen Analysesystems relativ zum Verschiebetisch in einer horizontalen Richtung derart bewegt bzw. ändert, dass das Erfassen des Beobachtungsobjekts durch das optische Beobachtungssystem und das Bestrahlen mit der elektromagnetischen Welle durch das optische Analysesystem an einem identischen Punkt im Beobachtungsobjekt ausführbar sind.
Hier umfasst der Begriff „Bewegung in der horizontalen Richtung“ nicht nur eine lineare Bewegung in einer Richtung nach vorn und hinten bzw. Längsrichtung, einer Richtung nach links und rechts bzw. Querrichtung und dergleichen, sondern auch eine gekrümmte Bewegung, wie z.B. eine Drehung in einer horizontalen Ebene.
Gemäß der einen Ausführungsform ändert das Mikroskop die relativen Positionen des optischen Beobachtungssystems und des optischen Analysesystems relativ zum Verschiebetisch, um die Erfassung des Beobachtungsobjekts durch das optische Beobachtungssystem und die Emission der elektromagnetischen Welle während der Erzeugung des Intensitätsverteilungsspektrums durch das optische Analysesystem an dem identischen Punkt im Beobachtungsobjekt durchzuführen. Dadurch ist es möglich, eine Abweichung zwischen einer Beobachtungsposition durch das optische Beobachtungssystem und einer Analyseposition durch das optische Analysesystem zu eliminieren, und somit ist es möglich, die Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen.
Gemäß der einen Ausführungsform sind das optische Beobachtungssystem und das optische Analysesystem außerdem als unabhängige optische Systeme aufgebaut, und somit kann jedes der optischen Systeme eine für die jeweilige Anwendung geeignete Spezifikation aufweisen. Auf diese Weise kann die Leistung jedes der optischen Systeme so weit wie möglich optimiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Mikroskop zudem eine Plattform bzw. ein Stativ umfassen, an dem der Verschiebetisch, das optische Beobachtungssystem und das optische Analysesystem anbringbar sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Mikroskop als ein All-in-One-Mikroskop ausgebildet sein und kann von der Beobachtung bis zur Analyse nur durch Anbringen der jeweiligen optischen Systeme an der Plattform realisiert werden. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die Verbesserung der Bedienbarkeit der Vorrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können eine optische Achse des ersten Objektivs und eine optische Achse des zweiten Objektivs so vorgesehen sein, dass sie parallel zueinander verlaufen, und das Erfassen des Beobachtungsobjekts durch das optische Beobachtungssystem und das Bestrahlen mit der elektromagnetischen Welle durch das optische Analysesystem können am selben Punkt aus einer identischen Richtung vor und nach einer Bewegung ausgeführt werden, wobei die Bewegung bzw. Änderung der Relativposition in der horizontalen Richtung durch den Horizontalantriebsmechanismus verursacht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Mikroskop ferner Folgendes umfassen: eine Beobachtungseinheit, die das optische Beobachtungssystem aufnimmt; und einen Objektivtubushalter, der die Beobachtungseinheit relativ zum optischen Analysesystem fixiert, um eine Relativposition einer optischen Achse des zweiten Objektivs relativ zu einer optischen Achse des ersten Objektivs zu fixieren.
Gemäß der weiteren Ausführungsform ist die relative Position der optischen Achse des zweiten Objektivs relativ zur optischen Achse des ersten Objektivs konstant, so dass es möglich ist, die Beobachtung und die Analyse am selben Punkt durchzuführen, indem das optische Beobachtungssystem und das optische Analysesystem um einen zur Relativposition passenden Abstand relativ zueinander bewegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die jeweiligen optischen Achsen des optischen Beobachtungssystems und des optischen Analysesystems nebeneinander in einer Richtung angeordnet sein, in der das optische Beobachtungssystem und das optische Analysesystem durch den Horizontalantriebsmechanismus relativ zum Verschiebetisch bewegbar sind, wenn der Objektivtubushalter die Beobachtungseinheit hält.
Gemäß der weiteren Ausführungsform ist die Anordnung der beiden optischen Achsen nebeneinander in einer Richtung der durch den Horizontalantriebsmechanismus verursachten Bewegung vorteilhaft im Hinblick auf die Durchführung von Beobachtung und Analyse am gleichen Punkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Mikroskop ein Analysegehäuse umfassen, das das optische Analysesystem aufnimmt, und der Objektivtubushalter kann in einem Zustand, in dem er die Beobachtungseinheit hält, außerhalb des Analysegehäuses angeordnet sein.
Gemäß der weiteren Ausführungsform können das optische Analysesystem und das optische Beobachtungssystem als vollständig unabhängige optische Einheiten ausgebildet sein, was im Hinblick auf die Festlegung der für die jeweilige Anwendung geeigneten Spezifikationen vorteilhaft ist.
Hier ist die Beobachtungseinheit über den Objektivtubushalter an einer Außenfläche des Analysegehäuses befestigt, wodurch es einfach wird, das gesamte optische Beobachtungssystem zusammen mit der Beobachtungseinheit auszutauschen, und gleichzeitig wird es sehr einfach, einen Teil des optischen Beobachtungssystems (z. B. ein Objektiv) manuell oder auf ähnliche Weise zu ersetzen. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Objektivtubushalter dazu aufgebaut sein, selektiv einen aus einer Vielzahl von Arten der Beobachtungseinheiten zu halten, die die voneinander verschiedenen optischen Beobachtungssysteme aufnehmen.
Gemäß der weiteren Ausführungsform ist es einfach, das optische Beobachtungssystem mit den gewünschten Eigenschaften, wie z.B. einer Vergrößerung des ersten Objektivs, zusammen mit der Beobachtungseinheit auszutauschen, was im Hinblick auf die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung vorteilhaft ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Mikroskop so aufgebaut sein, dass der Horizontalantriebsmechanismus derart betreibbar ist, dass er zwischen einem ersten Modus, in dem das erste Objektiv zum Beobachtungsobjekt zeigt, und einem zweiten Modus umschaltet, in dem das zweite Objektiv zum Beobachtungsobjekt zeigt, und dass die Bilderzeugung des Beobachtungsobjekts durch das optische Beobachtungssystem und die Bestrahlung mit der elektromagnetischen Welle durch das optische Analysesystem am selben Punkt aus einer identischen Richtung zu Zeitpunkten vor und nach dem Umschalten zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus durchführbar sind.
Gemäß der weiteren Ausführungsform können Beobachtung und Analyse des Beobachtungsobjekts aus demselben Winkel vor und nach der durch den horizontalen Bewegungsmechanismus verursachten Bewegung durchgeführt werden. Infolgedessen wird die Abweichung zwischen der Beobachtungsposition durch das optische Beobachtungssystem und der Analyseposition durch das optische Analysesystem weiter eliminiert, was im Hinblick auf die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung vorteilhafter ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Mikroskop außerdem eine Steuerung umfassen, die elektrisch mit dem optischen Beobachtungssystem und dem optischen Analysesystem verbunden ist, und die Steuerung kann so aufgebaut sein, dass sie dazu fähig ist, sowohl die Erzeugung von Bilddaten des Beobachtungsobjekts basierend auf der Menge des vom Beobachtungsobjekt empfangenen Lichts als auch die Analyse einer im Beobachtungsobjekt enthaltenen Substanz auf der Grundlage des Intensitätsverteilungsspektrums auszuführen.
Gemäß der weiteren Ausführungsform ist die Steuerung, die die Verarbeitung für das optische Beobachtungssystem durchführt, und die Steuerung, die die Verarbeitung für das optische Analysesystem durchführt, dieselbe. Daher ist es möglich, ein Steuerungssystem gemeinsam zu nutzen, während die beiden unabhängigen optischen Systeme bereitgestellt werden, und es ist möglich, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren und die Verarbeitung für die beiden optischen Systeme reibungslos auszuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Mikroskop zudem Folgendes umfassen: eine Vielzahl von Arten von Beobachtungseinheiten, die die optischen Beobachtungssysteme aufnehmen, die sich voneinander unterscheiden; und einen Objektivtubushalter, der irgendeine aus der Vielzahl von Arten von Beobachtungseinheiten relativ zum optischen Analysesystem fixiert, um eine relative Position einer optischen Achse des zweiten Objektivs relativ zu einer optische Achse des ersten Objektivs zu fixieren, und die Steuerung kann zumindest eine Art des ersten Objektivs aus den Arten des optischen Beobachtungssystems identifizieren, das zu der Beobachtungseinheit passt, die durch den Objektivtubushalter am optischen Analysesystem fixiert ist, und eine Verarbeitung zur Erfassung des Beobachtungsobjekts basierend auf dem Identifikationsergebnis ausführen.
Gemäß der weiteren Ausführungsform können verschiedene Abläufe abhängig vom Typ bzw. der Art des Objektivs automatisiert werden, was im Hinblick auf die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung von Vorteil ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Emitter für die elektromagnetische Welle eine Laserlichtquelle umfassen, die Laserlicht als die elektromagnetische Welle aussendet.
Gemäß der weiteren Ausführungsform kann die Komponentenanalyse basierend auf verschiedenen Verfahren, z. B. einer LIBS-Methode, durchgeführt werden, die Laserlicht nutzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das zweite Objektiv Plasma sammeln, das vom Beobachtungsobjekt als Reaktion auf die Bestrahlung mit dem von dem Emitter für elektromagnetische Wellen emittierten Laserlicht erzeugt wird, und der Detektor kann ein Intensitätsverteilungsspektrum erzeugen, das eine Intensitätsverteilung für jede Wellenlänge des im Beobachtungsobjekt erzeugten und vom zweiten Objektiv gesammelten Plasmas ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Mikroskop einen Kippmechanismus aufweisen, der das optische Analysesystem und das optische Beobachtungssystem zusammen relativ zu einer vorbestimmten Referenzachse kippt, die senkrecht zu einer oberen Fläche des Verschiebetischs ist.
Gemäß der weiteren Ausführungsform kippt der Kippmechanismus zumindest das optische Beobachtungssystem aus dem optischen Analysesystem und dem optischen Beobachtungssystem relativ zu einer vorab festgelegten Bezugsachse, die senkrecht auf einer Oberseite des Verschiebetischs steht. Da das kippbare optische Beobachtungssystem auf dem Mikroskop montiert ist, kann das Beobachtungsobjekt aus verschiedenen Winkeln wie einer schrägen Richtung beobachtet werden. Dadurch kann ein Benutzer die Beobachtungsposition des Beobachtungsobjekts leicht erfassen.
Wie vorstehend erläutert, kann die Benutzerfreundlichkeit des Mikroskops gemäß der vorliegenden Offenbarung verbessert werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Schaubild, das den allgemeinen Aufbau einer Analyse- und Beobachtungsvorrichtung zeigt;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine optische Systembaugruppe zeigt;
3 ist eine Seitenansicht, die die optische Systembaugruppe zeigt;
4 ist eine Vorderansicht, die die optische Systembaugruppe zeigt;
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die optische Systembaugruppe zeigt;
6 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen Aufbau der optischen Systembaugruppe zeigt;
7 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau einer Analyseeinheit zeigt;
8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau einer Gehäuseverbindung veranschaulicht;
9 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung des Anbringens und Abnehmens eines Objektivtubus;
10 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Aufbaus eines Umschaltmechanismus in der Draufsicht;
11A ist eine Ansicht zur Beschreibung einer horizontalen Bewegung eines Kopfes;
11B ist eine Ansicht zur Beschreibung der horizontalen Bewegung des Kopfes;
12A ist eine Ansicht zur Beschreibung des Betriebs eines Kippmechanismus;
12B ist eine Ansicht zur Beschreibung des Betriebs des Kippmechanismus;
13 ist ein Blockschaubild, das einen Aufbau eines Steuerhauptkörpers veranschaulicht;
14 ist ein Blockschaubild, das einen Aufbau einer Steuerung veranschaulicht;
15A ist ein Ablaufplan, der einen grundlegenden Betrieb der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung veranschaulicht;
15B ist ein Ablaufplan, der ein Suchverfahren für Analyten durch eine Beobachtungseinheit veranschaulicht;
15C ist ein Ablaufplan, der ein Probenanalyseverfahren durch die Analyseeinheit veranschaulicht;
16A ist eine Ansicht, die einen Anzeigebildschirm der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung zeigt;
16B ist eine Ansicht, die den Anzeigebildschirm der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung zeigt;
16C ist eine Ansicht, die den Anzeigebildschirm der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung zeigt;
16D ist eine Ansicht, die den Anzeigebildschirm der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung zeigt;
16E ist eine Ansicht, die den Anzeigebildschirm der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung zeigt;
16F ist eine Ansicht, die den Anzeigebildschirm der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung zeigt; und
16G ist eine Ansicht, die den Anzeigebildschirm der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung zeigt.

GENAUE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung anhand der Figuren beschrieben. Diese nachstehende Erläuterung ist lediglich beispielhaft.
<Gesamtaufbau der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A>
1 ist eine schematische Darstellung, die einen Gesamtaufbau einer Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A als Mikroskop gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Die in 1 dargestellte Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A kann eine vergrößernde Beobachtung einer Probe SP durchführen, die sowohl als Beobachtungsobjekt als auch als Analyt dient, und kann auch eine Komponentenanalyse der Probe SP durchführen.
Insbesondere kann zum Beispiel die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform nach einer Stelle suchen, an der eine Komponentenanalyse in der Probe SP durchgeführt werden soll, und eine Inspektion, Messung und dergleichen eines Erscheinungsbildes der Stelle durch Vergrößern und Erfassen eines Bildes der Probe SP einschließlich einer Probe wie eines Mikroobjekts, einer elektronischen Komponente, eines Werkstücks und dergleichen durchführen. Falls eine Beobachtungsfunktion hervorgehoben wird, kann die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A als eine vergrößernde Beobachtungsvorrichtung, einfach als ein Mikroskop oder als ein digitales Mikroskop bezeichnet werden.
Die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A kann auch ein Verfahren, das als laserinduzierte Durchbruchsspektroskopie (LIBS), laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIPS, laser induced plasma spectroscopy) bezeichnet wird, oder dergleichen bei der Komponentenanalyse der Probe SP einsetzen. Falls eine Analysefunktion hervorgehoben wird, kann die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A als eine Komponentenanalysevorrichtung, einfach als eine Analysevorrichtung oder als eine Spektroskopievorrichtung bezeichnet werden.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine optische Systembaugruppe 1, einen Steuerhauptkörper 2 und einen Bedienabschnitt 3 als Hauptbestandteile.
Unter diesen kann die optische Systembaugruppe 1 die Erfassung und Analyse der Probe SP durchführen und ein elektrisches Signal, das einem Erfassungsergebnis und einem Analyseergebnis entspricht, nach außen ausgeben.
Der Steuerhauptkörper 2 umfasst eine Steuerung 21, die dazu aufgebaut ist, verschiedene Komponenten zu steuern, die die optische Systemeinheitsgruppe 1 bilden, wie beispielsweise eine erste Kamera 81. Der Steuerhauptkörper 2 kann die optische Systembaugruppe 1 dazu veranlassen, die Probe SP unter Verwendung der Steuerung 21 zu beobachten und zu analysieren. Der Steuerhauptkörper 2 umfasst auch eine Anzeige 22, die verschiedene Arten von Information anzeigen kann. Die Anzeige 22 kann ein in der optischen Systembaugruppe 1 aufgenommenes Bild, Daten, die das Analyseergebnis der Probe SP anzeigen, und dergleichen anzeigen.
Der Bedienabschnitt 3 umfasst eine Maus 31, eine Konsole 32 und eine Tastatur 33, die eine Bedieneingabe durch einen Benutzer empfangen (die Tastatur 33 ist nur in 13 dargestellt). Die Konsole 32 kann dem Steuerhauptkörper 2 Anweisungen zur Erfassung von Bilddaten, zur Helligkeitseinstellung und zur Fokussierung der ersten Kamera 81 durch Betätigung einer Taste, eines Einstellknopfes und dergleichen geben.
Man bemerke, dass der Bedienabschnitt 3 nicht notwendigerweise alle drei Elemente Maus 31, Konsole 32 und Tastatur 33 umfassen muss, sondern auch nur eines oder zwei davon umfassen kann. Außerdem kann ein Touchpanel-Eingabegerät, ein Audio-Eingabegerät oder dergleichen zusätzlich zu oder anstelle der Maus 31, der Konsole 32 oder der Tastatur 33 verwendet werden. Im Fall des Touchpanel-Eingabegeräts kann jede beliebige Position auf einem auf der Anzeige 22 dargestellten Bildschirm erfasst werden.
<Einzelheiten der optischen Systembaugruppe 1>
Die 2 bis 4 sind eine perspektivische Ansicht, eine Seitenansicht und eine Vorderansicht, die jeweils die optische Systembaugruppe 1 veranschaulichen. Außerdem ist 5 eine perspektivische Explosionsansicht der optischen Systembaugruppe 1, und 6 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen Aufbau der optischen Systembaugruppe 1 veranschaulicht.
Wie in den 1 bis 6 dargestellt ist, umfasst die optische Systembaugruppe 1 eine Plattform 4, die dazu aufgebaut ist, verschiedene Geräte zu tragen, sowie einen Tisch 5 und einen Kopf 6, die an der Plattform 4 befestigt sind. Hier wird der Kopf 6 durch Anbringen einer Beobachtungseinheit 63, in der ein optisches Beobachtungssystem 9 untergebracht ist, an einer Analyseeinheit 62 gebildet, in der ein optisches Analysesystem 7 untergebracht ist. Das optische Analysesystem 7 ist hier ein optisches System, das zur Durchführung der Komponentenanalyse der Probe SP aufgebaut ist. Das optische Beobachtungssystem 9 ist ein optisches System, das für die vergrößernde Beobachtung der Probe SP ausgelegt ist. Der Kopf 6 ist als eine Baugruppe aufgebaut, die sowohl eine Analysefunktion als auch eine Funktion zur vergrößernden Beobachtung der Probe SP aufweist.
Man bemerke, dass die Richtung vor und zurück bzw. Längsrichtung und die Richtung nach links und rechts bzw. Querrichtung der optischen Systembaugruppe 1 so definiert sind, wie in den 1 bis 4 in der nachstehenden Beschreibung dargestellt. Das heißt, eine Seite, die dem Benutzer gegenüberliegt, ist eine Vorderseite der optischen Systembaugruppe 1, und eine ihr gegenüberliegende Seite ist eine Rückseite der optischen Systembaugruppe 1. Steht der Benutzer der optischen Systembaugruppe 1 gegenüber, ist eine vom Benutzer aus gesehen rechte Seite eine rechte Seite der optischen Systembaugruppe 1, und eine vom Benutzer aus gesehen linke Seite ist eine linke Seite der optischen Systembaugruppe 1. Man bemerke, dass die Definitionen der Längsrichtung und der Querrichtung dazu dienen, das Verständnis der Beschreibung zu erleichtern, und einen tatsächlichen Gebrauchszustand nicht einschränken. Jede Richtung kann als Vorderseite bzw. Richtung nach vorn verwendet werden.
In der nachstehenden Beschreibung wird die Querrichtung der optischen Systembaugruppe 1 als „X-Richtung“, die Längsrichtung der optischen Systembaugruppe 1 als „Y-Richtung“, eine vertikale Richtung der optischen Systembaugruppe 1 als „Z-Richtung“ und eine Richtung, die sich um eine Achse parallel zur Z-Achse dreht, als „φ-Richtung“ definiert. Die X-Richtung und die Y-Richtung liegen orthogonal zueinander in derselben horizontalen Ebene, und eine Richtung in der horizontalen Ebene wird als „horizontale Richtung“ bezeichnet. Die Z-Achse ist eine Richtung einer Normalen, die senkrecht zur horizontalen Ebene verläuft. Diese Definitionen können auch geeignet geändert werden.
Obwohl dies nicht genau beschrieben wird, kann sich der Kopf 6 entlang einer in den 2 bis 6 dargestellten Mittelachse Ac bewegen oder um die Mittelachse Ac schwingen. Wie in 6 und dergleichen dargestellt, erstreckt sich die Mittelachse Ac in der vorstehend erläuterten horizontalen Richtung, insbesondere der Längsrichtung.
(Plattform 4)
Die Plattform bzw. das Stativ 4 umfasst eine Basis 41, die auf einer Werkbank oder dergleichen platziert wird, und eine Strebe 42, die sich von einem hinteren Seitenabschnitt der Basis 41 nach oben erstreckt. Die Plattform 4 ist ein Element, das dazu aufgebaut ist, eine Positionsbeziehung zwischen dem Tisch 5 und dem Kopf 6 zu definieren, und so aufgebaut ist, dass zumindest der Verschiebetisch 51 des Tischs 5 und das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 des Kopfes 6 daran befestigbar sind.
Die Basis 41 bildet eine im Wesentlichen untere Hälfte der Plattform 4 und ist in einer Sockelform so ausgebildet, dass eine Abmessung in der Richtung von vorne nach hinten länger ist als eine Abmessung in der Richtung von links nach rechts, wie in 2 dargestellt. Der Tisch 5 ist an einem vorderen Teil der Basis 41 befestigt.
Außerdem sind ein erster Träger 41a und ein zweiter Träger 41b in einem Zustand vorgesehen, in dem sie nebeneinander in der Reihenfolge von vorn gesehen an einem hinteren Seitenabschnitt (insbesondere einem Abschnitt, der sich auf der Rückseite des Tischs 5 befindet) der Basis 41 angeordnet sind, wie in 6 und dergleichen dargestellt. Sowohl der erste als auch der zweite Träger 41a und 41b sind so vorgesehen, dass sie von der Basis 41 nach oben ragen. In den ersten und zweiten Trägern 41a und 41b sind (nicht gezeigte) kreisförmige Lagerlöcher ausgebildet, die konzentrisch zur Mittelachse Ac angeordnet sind.
Die Strebe 42 bildet im Wesentlichen die obere Hälfte der Plattform 4 und ist in einer Säulenform ausgebildet, die in der vertikalen Richtung verläuft, wie in den 2 3, 6 und dergleichen dargestellt. Der Kopf 6 ist über ein separates Montageteil 43 an einer vorderen Fläche eines oberen Teils der Strebe 42 befestigt.
Außerdem sind ein erster Anbringabschnitt 42a und ein zweiter Anbringabschnitt 42b in einem unteren Abschnitt der Strebe 42 in einem Zustand vorgesehen, in dem sie von vorn gesehen nebeneinander angeordnet sind, wie in 6 und dergleichen gezeigt. Die ersten und zweiten Anbringabschnitte 42a und 42b weisen Aufbauten auf, die zu den ersten und zweiten Trägern 41a bzw. 41b passen. Insbesondere sind der erste und der zweite Träger 41a und 41b und der erste und der zweite Anbringabschnitt 42a und 42b so angeordnet, dass der erste Träger 41a zwischen dem ersten Anbringabschnitt 42a und dem zweiten Anbringabschnitt 42b und der zweite Anbringabschnitt 42b zwischen dem ersten Träger 41a und dem zweiten Träger 41b liegt.
Außerdem sind im ersten und zweiten Träger 41a und 41b (nicht gezeigte) kreisförmige Lagerlöcher ausgebildet, die konzentrisch zu den im ersten und zweiten Anbringabschnitt 42a und 42b ausgebildeten Lagerlöchern sind und denselben Durchmesser wie diese aufweisen. In diese Lagerlöcher wird über ein (nicht gezeigtes) Lager, wie z. B. ein Kreuzrollenlager, ein Wellenelement 44 eingesetzt. Das Wellenelement 44 ist so angeordnet, dass seine Achse konzentrisch zur Mittelachse Ac ist. Die Basis 41 und die Strebe 42 sind so gekoppelt, dass sie durch Einsetzen des Wellenelements 44 gegeneinander verschwenkbar sind. Das Wellenelement 44 bildet in der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit dem ersten und zweiten Träger 41a und 41b und dem ersten und zweiten Anbringabschnitt 42a und 42b einen Kippmechanismus 45.
Da die Basis 41 und die Strebe 42 über den Kippmechanismus 45 gekoppelt sind, wird die Strebe 42 von der Basis 41 in dem Zustand gehalten, in dem sie um die Mittelachse Ac schwenkbar ist. Die Strebe 42 schwenkt um die Mittelachse Ac, um in der Richtung nach links und rechts relativ zu einer vorab festgelegten Bezugsachse As gekippt zu werden (siehe 12A und 12B). Die Bezugsachse As kann als eine Achse festgelegt werden, die sich senkrecht zu einer oberen Fläche (Ablagefläche 51a) des Tisches 5 in einem nicht gekippten Zustand erstreckt, wie in 4 und dergleichen gezeigt. Außerdem fungiert die Mittelachse Ac als Mittelachse (Rotationszentrum) des durch den Kippmechanismus 45 verursachten Schwenkens bzw. Kippens.
Insbesondere kann der Kippmechanismus 45 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Strebe 42 relativ zur Bezugsachse As um etwa 90° nach rechts oder um etwa 60° nach links kippen. Da der Kopf 6 wie vorstehend erläutert an der Strebe 42 befestigt ist, kann auch der Kopf 6 relativ zur Bezugsachse As in der Richtung nach links und rechts gekippt werden. Das Kippen des Kopfes 6 ist gleichbedeutend mit dem Kippen des optischen Analysesystems 7 und des optischen Beobachtungssystems 9 und schließlich mit dem Kippen einer optischen Analyseachse Aa und einer optischen Beobachtungsachse Ao, die später beschrieben werden.
Das Montageteil 43 umfasst Folgendes: eine Schiene 43a, die den Kopf 6 entlang einer Längsrichtung der Strebe 42 führt (die der vertikalen Richtung im nicht gekippten Zustand entspricht und im Folgenden als eine „im Wesentlichen vertikale Richtung“ bezeichnet wird); und einen Verriegelungshebel 43b, der dazu aufgebaut ist, eine Position des Kopfs 6 relativ zur Schiene 43a zu verriegeln. Ein hinterer Oberflächenabschnitt (insbesondere eine Anbringplatte 61) des Kopfs 6 wird in die Schiene 43a eingeführt und ist in der im Wesentlichen vertikalen Richtung bewegbar. Dann kann der Kopf 6 in einer gewünschten Position fixiert werden, indem der Verriegelungshebel 43b in einem Zustand betätigt wird, in dem der Kopf 6 in eine gewünschte Position gestellt ist. Außerdem kann die Position des Kopfes 6 auch durch Betätigung eines in den 2 und 3 dargestellten ersten Betätigungs- bzw. Einstellrades 46 eingestellt werden.
Außerdem weist die Plattform 4 oder der Kopf 6 einen Kopfantrieb 47 auf, der dazu dient, den Kopf 6 in der im Wesentlichen vertikalen Richtung zu bewegen. Der Kopfantrieb 47 umfasst ein (nicht gezeigtes) Stellglied (z. B. einen Schrittmotor), das vom Steuerhauptkörper 2 gesteuert wird, und einen Bewegungswandlermechanismus, der die Drehung einer Ausgangswelle des Schrittmotors in eine Linearbewegung in der im Wesentlichen vertikalen Richtung umwandelt und den Kopf 6 basierend auf einem vom Steuerhauptkörper 2 eingegebenen Antriebsimpuls bewegt. Bewegt der Kopfantrieb 47 den Kopf 6, sind der Kopf 6 und somit die optische Analyseachse Aa und die optische Beobachtungsachse Ao in der im Wesentlichen vertikalen Richtung bewegbar.
(Tisch 5)
Der Tisch 5 ist in der Längsrichtung vor der Mitte der Basis 41 angeordnet und ist an einer oberen Fläche der Basis 41 befestigt. Der Tisch 5 ist als ein elektrisch verschiebbarer Tisch aufgebaut und kann veranlassen, dass die auf der Ablagefläche 51a angeordnete Probe SP in der horizontalen Richtung bewegt wird, in der vertikalen Richtung auf und ab bewegt wird oder in der φ-Richtung bzw. um die φ-Achse gedreht wird.
Im Einzelnen umfasst der Tisch 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Folgendes: den Verschiebetisch 51 mit der Ablagefläche 51a, die zur Ablegen der Probe SP aufgebaut ist; einen Verschiebetisch-Träger 52, der zwischen der Basis 41 und dem Verschiebetisch 51 angeordnet ist und den Verschiebetisch 51 verschiebt; und einen in 10 dargestellten Verschiebetisch-Antrieb 53, der später erläutert wird.
Eine obere Fläche des Verschiebetischs 51 bildet die Ablagefläche 51a. Die Ablagefläche 51a ist eine im Wesentlichen horizontale Fläche. Die Probe SP wird auf der Ablagefläche 51a in einem gegenüber der Atmosphäre offenen Zustand abgelegt, also in einem Zustand, in dem sie nicht in einer Vakuumkammer oder dergleichen untergebracht ist.
Der Verschiebetisch-Träger 52 ist ein Element, das die Basis 41 mit dem Verschiebetisch 51 koppelt und im Wesentlichen in einer Säulenform gestaltet ist, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt. Der Verschiebetisch-Träger 52 kann den Verschiebetisch-Antrieb 53 aufnehmen.
Der Verschiebetisch-Antrieb 53 umfasst eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Stellgliedern (z.B. Schrittmotoren), die vom Steuerhauptkörper 2 steuerbar sind, und einen Bewegungswandlermechanismus, der die Drehung einer Ausgangswelle jedes Schrittmotors in eine lineare Bewegung umwandelt und den Verschiebetisch 51 auf der Grundlage eines vom Steuerhauptkörper 2 eingegebenen Antriebsimpulses bewegt.
Wird der Verschiebetisch 51 durch den Verschiebetisch-Antrieb 53 bewegt, ist der Verschiebetisch 51 und somit die auf der Ablagefläche 51a platzierte Probe SP in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung bewegbar.
In vergleichbarer Weise kann der Verschiebetisch-Antrieb 53 den Verschiebetisch 51 auch in der φ-Richtung basierend auf einem Antriebsimpuls drehen, der vom Steuerhauptkörper 2 eingegeben wird. Dreht der Verschiebetisch-Antrieb 53 den Verschiebetisch 51, kann die auf der Ablagefläche 51a abgelegte Probe SP in der φ-Richtung gedreht werden.
Außerdem kann der Verschiebetisch 51 manuell bewegt und gedreht werden, indem ein in 2 gezeigtes zweites Einstellrad 54 oder dergleichen betätigt wird. Einzelheiten zum zweiten Einstellrad 54 sind nicht dargestellt.
Wieder zurück zur Erläuterung der Plattform 4 ist ein erster Kippsensor Sw3 in die Basis 41 eingebaut. Der erste Kippsensor Sw3 kann eine Kippung der Bezugsachse As senkrecht zur Ablagefläche 51a relativ zur Richtung der Schwerkraft erfassen. Andererseits ist ein zweiter Kippsensor Sw4 an der Strebe 42 angebracht. Der zweite Kippsensor Sw4 kann eine Kippung des optischen Analysesystems 7 relativ zur Schwerkraftrichtung (genauer gesagt eine Kippung der optischen Analyseachse Aa relativ zur Schwerkraftrichtung) erfassen. Die Erfassungssignale des ersten Kippsensors Sw3 und des zweiten Kippsensors Sw4 werden beide in die Steuerung 21 eingegeben. Der erste Kippsensor Sw3 und der zweite Kippsensor Sw4 bilden in der vorliegenden Ausführungsform einen „Kippungsdetektor“.
(Kopf 6)
7 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau der Analyseeinheit 62 zeigt. Außerdem ist 8 eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau einer Gehäuseverbindung 64 zeigt, und 9 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung des Anbringens und Abnehmens der Beobachtungseinheit 63. Zudem ist 10 eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Aufbaus eines Baugruppenwechselmechanismus bzw. Modusumschaltmechanismus 65 von oben. Zudem sind die 11A und 11B Ansichten zur Erläuterung einer horizontalen Bewegung des Kopfes 6.
Der Kopf 6 umfasst die Anbringplatte 61, die Analyseeinheit 62, die Beobachtungseinheit 63, die Gehäuseverbindung 64 als einen Objektivtubushalter und den Baugruppenwechselmechanismus 65 als einen Horizontalantriebsmechanismus.
Die Anbringplatte 61 ist an der Rückseite des Kopfes 6 angeordnet und als plattenförmiges Element zum Anbringen des Kopfes 6 an der Plattform 4 ausgebildet. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Anbringplatte 61 am Montageteil 43 der Plattform 4 befestigt.
Die Anbringplatte 61 umfasst Folgendes: einen Plattenhauptkörper 61a, der im Wesentlichen parallel zu einer hinteren Fläche des Kopfs 6 verläuft; ein Abdeckteil 61b, das von einem unteren Ende des Plattenhauptkörpers 61a nach vorne vorsteht; und einen Verbinder 61c, der am Abdeckelement 61b befestigt ist. Einzelheiten des Abdeckteils 61b und des Verbinders 61c werden später erläutert.
Außerdem ist eine Führungsschiene 65a, die den Baugruppenwechselmechanismus 65 bildet, an einem linken Ende der Anbringplatte 61 angebracht, wie in 10 dargestellt wird. Die Führungsschiene 65a verbindet die Anbringplatte 61 mit anderen Elementen (insbesondere der Analyseeinheit 62, der Beobachtungseinheit 63 und der Gehäuseverbindung 64) im Kopf 6 derart, dass sie in horizontaler Richtung relativ zueinander verschiebbar sind.
Nachfolgend werden nacheinander Aufbauten der Analyseeinheit 62, der Beobachtungseinheit 63, der Gehäuseverbindung 64 und des Baugruppenwechselmechanismus 65 beschrieben.
-Analyseeinheit 62-
Die Analyseeinheit 62 umfasst ein optisches Analysesystem 7, das zur Analyse der Probe SP aufgebaut ist, und ein Analysegehäuse 70, das das optische Analysesystem 7 aufnimmt. Das optische Analysesystem 7 ist ein Satz von Komponenten, die für die Analyse der Probe SP als eines Analyten vorgesehen sind, und die jeweiligen Komponenten sind im Analysegehäuse 70 untergebracht. Das optische Analysesystem 7 kann die Analyse z. B. mit einem LIBS-Verfahren durchführen. Ein Kommunikationskabel C1, das so aufgebaut ist, dass es ein elektrisches Signal an den Steuerhauptkörper 2 sendet und von diesem empfängt, ist mit der Analyseeinheit 62 verbunden. Das Kommunikationskabel C1 ist nicht zwingend erforderlich, und die Analyseeinheit 62 und der Steuerhauptkörper 2 können durch drahtlose Kommunikation verbunden sein.
Man bemerke, dass der Begriff „optisches System“ hier in einem weiten Sinne verwendet wird. Das heißt, das optische Analysesystem 7 ist definiert als ein System, das eine Lichtquelle, ein Abbildungselement und dergleichen zusätzlich zu einem optischen Element wie einem Objektiv enthält. Das Gleiche gilt für das optische Beobachtungssystem 9 in der Beobachtungseinheit 63.
Genauer gesagt umfasst das optische Analysesystem 7, wie in 7 dargestellt ist, einen Emitter 71 für elektromagnetische Wellen, eine Leistungsanpassung bzw. einen Leistungsregler 72, einen halbdurchlässigen Spiegel 73, ein reflektierendes Objektiv 74, einen dichroitischen Spiegel 75, einen ersten Parabolspiegel 76A, einen ersten Detektor 77A, einen ersten Strahlteiler 78A, einen zweiten Parabolspiegel 76B, einen zweiten Detektor 77B, einen zweiten Strahlteiler 78B, eine LED-Lichtquelle 79, ein Abbildungsobjektiv 80, eine erste Kamera 81 und ein optisches Element 82. Das reflektierende Objektiv 74 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für ein „zweites Objektiv“. Außerdem sind der erste Detektor 77A und der zweite Detektor 77B in der vorliegenden Ausführungsform Beispiele für einen „Detektor“. Einige der Bestandteile des optischen Analysesystems 7 sind auch in 6 dargestellt.
Der Emitter 71 für elektromagnetische Wellen sendet eine elektromagnetische Welle zur Analyse der Probe SP aus. Insbesondere umfasst der Emitter 71 für elektromagnetische Wellen gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Laserlichtquelle, die Laserlicht als die elektromagnetische Welle aussendet.
Obwohl dies nicht im Einzelnen gezeigt ist, umfasst der Emitter 71 für elektromagnetische Wellen gemäß der vorliegenden Ausführungsform: eine Anregungslichtquelle, die unter Nutzung einer Laserdiode (LD) oder dergleichen aufgebaut ist; ein fokussierendes Objektiv, das das Laserlicht von der Anregungslichtquelle sammelt und das Laserlicht als Laseranregungslicht bzw. Laserpumplicht emittiert; ein Lasermedium, das eine Basiswelle basierend auf dem Laseranregungslicht erzeugt; einen Q-Schalter, der dazu aufgebaut ist, die Basiswelle pulsierend schwingen zu lassen; einen hinteren Spiegel und einen Abgabespiegel, die dazu aufgebaut sind, die Basiswelle zu verstärken; und ein Wellenlängenumwandlungselement, das eine Wellenlänge des vom Ausgangsspiegel ausgegebenen Laserlichts umwandelt.
Als Lasermedium wird hier vorzugsweise z.B. stabförmiges Nd:YAG verwendet, um eine hohe Energie pro Puls zu erhalten. Man bemerke, dass in der vorliegenden Ausführungsform eine Wellenlänge (die sogenannte fundamentale Wellenlänge) der vom Lasermedium durch stimulierte Emission emittierten Photonen auf 1064 nm im Infrarotbereich eingestellt ist.
Außerdem kann als der Q-Schalter ein passiver Q-Schalter genutzt werden, bei dem die Durchlässigkeit zunimmt, wenn die Intensität der fundamentalen Welle einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, anstelle eines sogenannten aktiven Q-Schalters, bei dem eine Dämpfungsrate von außen steuerbar ist. Der passive Q-Schalter wird z. B. mit einem übersättigten Absorber wie Cr:YAG aufgebaut. Da der passive Q-Schalter verwendet wird, ist es möglich, die Pulsoszillation automatisch zu einem Zeitpunkt durchzuführen, zu dem eine vorbestimmte Energiemenge oder mehr im Lasermedium akkumuliert ist.
Außerdem werden zwei nichtlineare optische Kristalle, wie z. B. LBO (LiB₃O₃), als das Wellenlängenumwandlungselement verwendet. Weil zwei Kristalle verwendet werden, kann eine dritte harmonische Welle aus der fundamentalen Welle erzeugt werden. Eine Wellenlänge der dritten harmonischen Welle ist in der vorliegenden Ausführungsform auf 355 nm im ultravioletten Bereich festgelegt.
Das heißt, der elektromagnetische Wellenemitter 71 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das aus ultravioletten Strahlen gebildete Laserlicht als die elektromagnetische Welle abgeben. Infolgedessen ist es möglich, die transparente Probe SP wie Glas durch LIBS optisch zu analysieren. Außerdem ist der Anteil des Laserlichts im ultravioletten Bereich, der eine menschliche Netzhaut erreicht, äußerst gering. Die Sicherheit des Geräts kann durch einen Aufbau erhöht werden, bei dem das Laserlicht kein Bild auf der Netzhaut erzeugt.
Die Leistungsanpassung 72 ist in einem optischen Pfad angeordnet, der den Emitter 71 für elektromagnetische Wellen und den halbdurchlässigen Spiegel 73 verbindet, und kann eine (im Folgenden auch als „Laserleistung“ bezeichnete) Leistung der elektromagnetischen Welle (des Laserlichts) einstellen. Genauer gesagt umfasst die Leistungsanpassung 72 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Halbwellenplatte bzw. λ/2-Platte 72a und einen ablenkenden Strahlteiler bzw. Polarisationsstrahlteiler 72b. Die Halbwellenplatte 72a ist dazu aufgebaut, sich relativ zum ablenkenden Strahlteiler 72b zu drehen, und die Lichtmenge, die durch den ablenkenden Strahlteiler 72b hindurchgeht, kann durch Steuern ihres Drehwinkels eingestellt werden.
Der halbdurchlässige Spiegel 73 ist so ausgelegt, dass er das von dem Emitter 71 für elektromagnetische Wellen ausgegebene und durch die Leistungsanpassung 72 hindurchtretende Laserlicht reflektiert und das Laserlicht über das reflektierende Objektiv 74 zur Probe SP leitet, und dass er Licht überträgt, das von der Probe SP als Reaktion auf das Laserlicht zurückkehrt (Licht, das von dem auf der Oberfläche der Probe SP erzeugten Plasma emittiert wird), und das Licht zum ersten Detektor 77A, zum zweiten Detektor 77B und zur ersten Kamera 81 leitet.
Das reflektierende Objektiv 74 sammelt die elektromagnetische Welle von der Probe SP, die der Bestrahlung der elektromagnetischen Welle (Laserlicht) entspricht. Insbesondere weist das reflektierende Objektiv 74 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die optische Analyseachse Aa auf, die sich entlang der im Wesentlichen vertikalen Richtung erstreckt, sammelt die elektromagnetische Welle, die vom Emitter 71 für elektromagnetische Wellen emittiert wird, um die Probe SP mit der gesammelten elektromagnetischen Welle zu bestrahlen, und sammelt das von der Probe SP zurückkehrende Plasmalicht (Licht, das aufgrund der Bildung des Plasmas emittiert wird, das auf der Oberfläche der Probe SP erzeugt wird), das der elektromagnetischen Welle (Laserlicht) entspricht, die auf die Probe SP wirkt. Die optische Analyseachse Aa ist so vorgesehen, dass sie parallel zur optischen Beobachtungsachse Ao eines Objektivs 92 der Beobachtungseinheit 63 verläuft. Die optische Analyseachse Aa ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für eine „optische Achse des zweiten Objektivs“.
Das reflektierende Objektiv 74 ist so aufgebaut, dass ein optisches System für den Lichtempfang durch die erste Kamera 81, ein optisches System für das Laserlicht, das vom Emitter 71 für elektromagnetische Wellen abgegeben und auf die Probe SP emittiert wird, und ein optisches System für das Licht, das von der Probe SP zurückkommt und den ersten und zweiten Detektor 77A und 77B erreicht, koaxial sind. Anders gesagt wird das reflektierende Objektiv 74 von den drei Arten von optischen Systemen gemeinsam genutzt.
Insbesondere ist das reflektierende Objektiv 74 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Schwarzschild-Objektiv mit zwei Spiegeln, die einen Primärspiegel 74a mit einer Ringform und einem relativ großen Durchmesser und einen Sekundärspiegel 74b mit einer Scheibenform und einem relativ kleinen Durchmesser umfasst.
Der Primärspiegel 74a lässt das Laserlicht durch eine in seiner Mitte vorgesehene Öffnung hindurch und reflektiert das von der Probe SP zurückkehrende Licht (elektromagnetische Wellen, die von Elektronen bei der Rückkehr von einem Plasmazustand in einen Gaszustand oder dergleichen emittiert werden) durch eine um die Öffnung herum vorgesehene Spiegelfläche. Das letztgenannte Reflexionslicht wird erneut von einer Spiegelfläche des Sekundärspiegels 74b reflektiert und geht in einem Zustand durch die Öffnung des Primärspiegels 74a, in dem es koaxial zum Laserlicht ist.
Der Sekundärspiegel 74b ist dazu aufgebaut, das Laserlicht durchzulassen und das vom Primärspiegel 74a reflektierte Licht zu sammeln und reflektieren. Das vorstehend erwähnte Laserlicht wirkt auf die Probe SP, aber das letztgenannte Reflexionslicht tritt durch die Öffnung des Primärspiegels 74a und erreicht, wie vorstehend erläutert wurde, den halbdurchlässigen Spiegel 73. Das reflektierte Licht, das den halbdurchlässigen Spiegel 73 erreicht hat, geht durch den halbdurchlässigen Spiegel 73 und erreicht den dichroitischen Spiegel 75.
Trifft Laserlicht auf das reflektierende Objektiv 74, tritt das Laserlicht durch den Sekundärspiegel 74b, der in der Mitte des reflektierenden Objektivs 74 angeordnet ist, und erreicht die Oberfläche der Probe SP. Wenn die Probe SP durch das Laserlicht lokal in ein Plasma umgewandelt wird, so dass Licht emittiert wird, tritt das Licht durch eine um den Sekundärspiegel 74b herum vorgesehene Öffnung und erreicht den Primärspiegel 74a. Das Licht, das den Primärspiegel 74a erreicht hat, wird von der Spiegeloberfläche reflektiert, um zum Sekundärspiegel 74b zu gehen, und wird vom Sekundärspiegel 74b reflektiert, um vom reflektierenden Objektiv 74 zum halbdurchlässigen Spiegel 73 zurückzukehren.
Der dichroitische Spiegel 75 leitet einen Teil des von der Probe SP zurückkehrenden Lichts zum ersten Detektor 77A, und leitet den anderen Teil zum zweiten Detektor 77B oder dergleichen. Insbesondere enthält das von der Probe SP zurückkehrende Licht neben der Wellenlänge des Laserlichts verschiedene Wellenlängenkomponenten. Daher reflektiert der dichroitische Spiegel 75 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Licht in einem kurzen Wellenlängenband aus dem von der Probe SP zurückkehrenden Licht und leitet das Licht zum ersten Detektor 77A. Der dichroitische Spiegel 75 lässt außerdem Licht in den anderen Bändern durch und leitet das Licht zum zweiten Detektor 77B.
Der erste Parabolspiegel 76A ist als ein sogenannter Parabolspiegel ausgebildet und ist zwischen dem dichroitischen Spiegel 75 und dem ersten Detektor 77A angeordnet. Der erste Parabolspiegel 76A sammelt das vom dichroitischen Spiegel 75 reflektierte Licht und bewirkt, dass das gesammelte Licht auf den ersten Detektor 77A fällt.
Der erste Detektor 77A erzeugt ein Intensitätsverteilungsspektrum, das eine Intensitätsverteilung für jede Wellenlänge der elektromagnetischen Welle (des von der Probe SP zurückkehrenden Lichts) darstellt, die in der Probe SP erzeugt und vom reflektierenden Objektiv 74 gesammelt wurde. Der erste Detektor 77A reflektiert Licht in einem für jede Wellenlänge unterschiedlichen Winkel, um das Licht zu trennen, und bewirkt, dass jeder Strahl des getrennten Lichts auf das Abbildungselement mit einer Vielzahl von Pixeln fällt. Infolgedessen kann jeder Pixel eine unterschiedliche Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle (Licht) empfangen, und eine Lichtempfangsintensität kann für jede Wellenlänge erfasst werden. Als erster Detektor 77A kann z. B. ein Detektor auf der Basis eines Czerny-Turner-Detektors verwendet werden. Ein Eintrittsspalt des ersten Detektors 77A ist auf eine Brennpunktposition des ersten Parabolspiegels 76A ausgerichtet. Das vom ersten Detektor 77A erzeugte Intensitätsverteilungsspektrum wird in die Steuerung 21 des Steuerhauptkörpers 2 eingegeben.
Der erste Strahlteiler 78A reflektiert einen Teil des durch den dichroitischen Spiegel 75 übertragenen Lichts, um ihn zum zweiten Detektor 77B zu leiten, und überträgt den anderen Teil, um ihn zum zweiten Strahlteiler 78B zu leiten.
Der zweite Parabolspiegel 76B ist ähnlich wie der erste Parabolspiegel 76A als ein Parabolspiegel ausgebildet und ist zwischen dem ersten Strahlteiler 78A und dem zweiten Detektor 77B angeordnet. Der zweite Parabolspiegel 76B sammelt das vom ersten Strahlteiler 78A reflektierte Licht und bewirkt, dass das gesammelte Licht auf den zweiten Detektor 77B fällt.
Der zweite Detektor 77B erzeugt ähnlich wie der erste Detektor 77A ein Intensitätsverteilungsspektrum, das eine Intensitätsverteilung für jede Wellenlänge der elektromagnetischen Welle (des von der Probe SP zurückkehrenden Lichts) ist, die in der Probe SP erzeugt und vom reflektierenden Objektiv 74 aufgefangen wird. Als der zweite Detektor 77B kann z. B. ein Detektor auf der Basis eines Czerny-Turner-Detektors genutzt werden. Ein Eintrittsspalt des zweiten Detektors 77B ist auf eine Brennpunktposition des zweiten Parabolspiegels 76B ausgerichtet. Das vom zweiten Detektor 77B erzeugte Intensitätsverteilungsspektrum wird ähnlich wie beim ersten Detektor 77A in die in 1 und dergleichen dargestellte Steuerung 21 eingegeben.
Der zweite Strahlteiler 78B überträgt zumindest einen Teil des durch den ersten Strahlteiler 78A übertragenen Lichts so, dass es über das Abbildungsobjektiv 80 auf die erste Kamera 81 fällt. Der zweite Strahlteiler 78B reflektiert auch Beleuchtungslicht, das von der LED-Lichtquelle 79 ausgestrahlt und durch das optische Element 82 geleitet wurde, damit es über den ersten Strahlteiler 78A, den dichroitischen Spiegel 75, den halbdurchlässigen Spiegel 73 und das reflektierende Objektiv 74 auf die Probe SP fällt.
Man bemerke, dass das von der LED-Lichtquelle 79 emittierte Beleuchtungslicht koaxial mit dem vom Emitter 71 für elektromagnetische Wellen ausgegebenen Laserlicht ist und auf die Probe SP emittiert wird und somit eine sogenannte „koaxiale Epi-Beleuchtung“ darstellt. Obwohl die LED-Lichtquelle 79 in dem in 7 dargestellten Beispiel ins Analysegehäuse 70 eingebaut ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann eine Lichtquelle außerhalb des Analysegehäuses 70 angeordnet sein, und die Lichtquelle und das optische Analysesystem 7 können über ein Glasfaserkabel mit dem optischen System gekoppelt sein.
Die erste Kamera 81 erfasst eine Lichtempfangsmenge des Lichts von der Probe SP, das durch das reflektierende Objektiv 74 empfangen wird, um ein Bild der Probe SP zu erfassen. Insbesondere wandelt die erste Kamera 81 gemäß der vorliegenden Ausführungsform fotoelektrisch Licht, das durch das Abbildungsobjektiv 80 einfällt, in einer Vielzahl von Pixeln um, die auf ihrer Lichtempfangsfläche angeordnet sind, und wandelt das Licht in ein elektrisches Signal um, das einem optischen Bild eines Objekts (der Probe SP) entspricht.
Die erste Kamera 81 kann eine Vielzahl von Lichtempfangselementen aufweisen, die auf der lichtempfindlichen Fläche angeordnet sind. In diesem Fall entspricht jedes der Lichtempfangselemente einem Pixel, so dass ein elektrisches Signal basierend auf der empfangenen Lichtmenge in jedem der Lichtempfangselemente erzeugt werden kann. Insbesondere ist die erste Kamera 81 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung eines Bildsensors mit einem komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS) aufgebaut, ist aber nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Als erste Kamera 81 kann beispielsweise auch ein Bildsensor mit einem charge-coupled device (CCD) bzw. einer ladungsgekoppelten Vorrichtung verwendet werden.
Dann erzeugt die erste Kamera 81 zum optischen Bild des Objekts passende Bilddaten basierend auf dem elektrischen Signal, das durch Erfassen der Lichtempfangsmenge in jedem der Lichtempfangselemente erzeugt wird, und gibt die Bilddaten an den Steuerhauptkörper 2 ab.
Man bemerke, dass das von der Probe SP zurückkehrende Licht beim Einfallen auf den ersten Detektor 77A, den zweiten Detektor 77B und die erste Kamera 81 aufgeteilt wird. Daher ist die Lichtempfangsmenge der ersten Kamera 81 kleiner als die einer zweiten Kamera 93, die später erläutert wird.
Die bisher erläuterten optischen Komponenten sind im Analysegehäuse 70 untergebracht. In einer unteren Fläche des Analysegehäuses 70 ist eine Durchgangsbohrung 70a vorgesehen. Das reflektierende Objektiv 74 liegt über die Durchgangsbohrung 70a der Ablagefläche 51a gegenüber.
Ein in 7 dargestelltes Abschirmelement 83 ist im Analysegehäuse 70 angeordnet. Das Abschirmelement 83 ist zwischen der Durchgangsbohrung 70a und dem reflektierenden Objektiv 74 angeordnet und kann basierend auf einem elektrischen Signal, das vom Steuerhauptkörper 2 stammt, in einen optischen Pfad des Laserlichts eingebracht werden (siehe die gestrichelte Linie in 7). Das Abschirmelement 83 ist dazu aufgebaut, zumindest das Laserlicht nicht durchzulassen.
Die Emission von Laserlicht aus dem Analysegehäuse 70 kann durch Einfügen des Abschirmelements 83 in den optischen Pfad eingeschränkt werden. Das Abschirmelement 83 kann zwischen dem Emitter 71 für elektromagnetische Wellen und der Leistungsanpassung 72 angeordnet sein.
Wie in 10 dargestellt ist, definiert das Analysegehäuse 70 zusätzlich zu einem Aufnahmeraum für das optischen Analysesystem 7 auch einen Aufnahmeraum für den Baugruppenwechselmechanismus 65. In diesem Sinne kann das Analysegehäuse 70 auch als ein Element des Baugruppenwechselmechanismus 65 betrachtet werden.
Genauer gesagt ist das Analysegehäuse 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einer Kastenform ausgestaltet, bei der eine Abmessung in der Längsrichtung kürzer ist als eine Abmessung in der Querrichtung. Zudem steht ein linker Seitenabschnitt einer vorderen Fläche 70b des Analysegehäuses 70 vor, um einen Bewegungsspielraum der Führungsschiene 65a in der Längsrichtung sicherzustellen. Im Folgenden wird solch ein vorstehender Abschnitt als ein „Vorsprung“ bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 70c gekennzeichnet. Der Vorsprung 70c ist in vertikaler Richtung an einer unteren Hälfte der vorderen Fläche 70b angeordnet (anders gesagt steht nur eine untere Hälfte des linken Seitenabschnitts der vorderen Fläche 70b vor).
-Grundlegendes Prinzip der Analyse durch die Analyseeinheit 62-
Die Steuerung 21 führt die Komponentenanalyse der Probe SP basierend auf den Intensitätsverteilungsspektren durch, die vom ersten Detektor 77A und vom zweiten Detektor 77B als den Detektoren eingegeben werden. Als spezifische Analysemethode kann das LIBS-Verfahren wie vorstehend erläutert verwendet werden. Das LIBS-Verfahren ist ein Verfahren zur Analyse eines in der Probe SP enthaltenen Bestandteils auf Elementebene (sogenanntes Elementenanalyse-Verfahren).
Im Allgemeinen wird bei der Einwirkung hoher Energie auf eine Substanz ein Elektron von einem Atomkern getrennt, so dass die Substanz in einen Plasmazustand überführt wird. Das vom Atomkern abgetrennte Elektron geht vorübergehend in einen energiereichen und instabilen Zustand über, verliert aber in diesem Zustand Energie und wird wieder vom Atomkern eingefangen, um in einen energiereduzierten und stabilen Zustand überzugehen (anders gesagt kehrt es vom Plasmazustand in einen Nicht-Plasmazustand zurück).
In diesem Fall wird die vom Elektron verlorene Energie vom Elektron als elektromagnetische Welle emittiert, aber die Größe der Energie der elektromagnetischen Welle ist durch ein Energieniveau definiert, das auf einer für jedes Element einzigartigen Schalenstruktur beruht. Das heißt, die Energie der elektromagnetischen Welle, die emittiert wird, wenn das Elektron aus dem Plasma in den Nicht-Plasma-Zustand zurückkehrt (genauer gesagt, eine Flugbahn des an den Atomkern gebundenen Elektrons), hat für jedes Element einen einzigartigen Wert. Die Größe der Energie einer elektromagnetischen Welle wird durch eine Wellenlänge der elektromagnetischen Welle definiert. Durch die Analyse der Wellenlängenverteilung der vom Elektron emittierten elektromagnetischen Welle, d. h. der Wellenlängenverteilung der von der Substanz zum Zeitpunkt des Plasmazustands emittierten elektromagnetischen Welle (des Lichts), können daher die in der Substanz enthaltenen Bestandteile auf der Ebene der Elemente analysiert werden. Ein solches Verfahren wird allgemein als Atomemissionsspektroskopie (AES)-Verfahren bezeichnet.
Das LIBS-Verfahren ist ein Analyseverfahren, das zum AES-Verfahren gehört. Genauer gesagt wird beim LIBS-Verfahren die Substanz (die Probe SP) mit einem Laser bestrahlt, um Energie auf die Substanz zu übertragen. Dabei wird eine mit dem Laser bestrahlte Stelle lokal in ein Plasma umgewandelt, so dass die Analyse der Bestandteile der Substanz durch Analyse des Intensitätsverteilungsspektrums des bei der Umwandlung in ein Plasma emittierten Lichts durchgeführt werden kann.
Das bedeutet, dass die Wellenlänge jedes Lichts (jeder elektromagnetischen Welle) wie vorstehend beschrieben den eindeutigen Wert für jedes Element aufweist, und somit wird ein Element, das einem Peak entspricht, ein Bestandteil bzw. eine Komponente der Probe SP, wenn das Intensitätsverteilungsspektrum den Peak bei einer bestimmten Wellenlänge bildet. Wenn das Intensitätsverteilungsspektrum dann eine Vielzahl von Peaks enthält, kann ein Verhältnis von Bestandteilen für jedes Element bzw. eine Zusammensetzung der Probe durch Vergleich der Intensität (Lichtempfangsmenge) der jeweiligen Peaks berechnet werden.
Beim LIBS-Verfahren ist das Erzeugen eines Vakuums nicht erforderlich, und die Komponentenanalyse kann im zur Atmosphäre offenen Zustand durchgeführt werden. Obwohl die Probe SP zerstörend geprüft wird, ist es außerdem nicht nötig, eine Behandlung wie das Auflösen der gesamten Probe SP durchzuführen, so dass die Positionsinformation der Probe SP erhalten bleibt (die Prüfung ist nur lokal zerstörend).
-Beobachtungseinheit 63-
Die Beobachtungseinheit 63 ist als ein röhrenförmiges Digitalmikroskop aufgebaut und umfasst das optische Beobachtungssystem 9, das zur Beobachtung der Probe SP aufgebaut ist, und einen Objektivtubus 90, der das optische Beobachtungssystem 9 aufnimmt. Das optische Beobachtungssystem 9 ist ein Satz von Komponenten, die zur Beobachtung der Probe SP gehören, und zumindest einige der jeweiligen Komponenten sind im Objektivtubus 90 untergebracht. Hier bezieht sich der Objektivtubus 90 auf ein röhrenförmiges Gehäuse an einem distalen Ende um das Objektiv 92 aus dem gesamten Gehäuse der Beobachtungseinheit 63. Der Objektivtubus 90 kann einzeln von der Beobachtungseinheit 63 abgenommen werden.
Ein Kommunikationskabel C2, das dazu aufgebaut ist, es ein elektrisches Signal an den Steuerhauptkörper 2 zu senden und von diesem zu empfangen, und ein Glasfaserkabel C3, das dazu aufgebaut ist, Beleuchtungslicht von außen zuzuführen, sind mit der Beobachtungseinheit 63 verbunden. Man bemerke, dass das Kommunikationskabel C2 nicht zwingend erforderlich ist und dass die Beobachtungseinheit 63 und der Steuerhauptkörper 2 durch drahtlose Kommunikation verbunden sein können.
Im Einzelnen umfasst das optische Beobachtungssystem 9 eine Spiegelgruppe 91, das Objektiv 92 und die zweite Kamera 93, wie in 6 dargestellt. Das Objektiv 92 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für ein „erstes Objektiv“. Außerdem ist die zweite Kamera 93 in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für eine „Kamera“.
Die Spiegelgruppe 91 reflektiert das Beleuchtungslicht, das vom Glasfaserkabel C3 über das Objektiv 92 auf die Oberfläche der Probe SP geleitet wird. Das Beleuchtungslicht ist koaxial zur optischen Beobachtungsachse Ao des Objektivs 92 und wirkt als sogenannte „koaxiale Epi-Beleuchtung“. Man bemerke, dass eine Lichtquelle in den Objektivtubus 90 eingebaut werden kann, statt das Beleuchtungslicht von außen durch das Glasfaserkabel C3 zu führen. In diesem Fall ist das Glasfaserkabel C3 unnötig.
Die Spiegelgruppe 91 überträgt auch Reflexionslicht von der Probe SP und leitet das Reflexionslicht zur zweiten Kamera 93. Die Spiegelgruppe 91 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann unter Verwendung eines Totalreflexionsspiegels, eines Halbspiegels oder dergleichen aufgebaut sein, wie in 6 dargestellt ist.
Das Objektiv 92 hat die optische Beobachtungsachse Ao, die sich in der im Wesentlichen vertikalen Richtung erstreckt, sammelt Beleuchtungslicht, das auf die auf dem Verschiebetisch 51 abgelegte Probe SP emittiert wird, und sammelt Licht (Reflexionslicht) von der Probe SP. Die optische Beobachtungsachse Ao ist so vorgesehen, dass sie parallel zur optischen Analyseachse Aa des reflektierenden Objektivs 74 der Beobachtungseinheit 63 verläuft. Die optische Beobachtungsachse Ao ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für eine „optische Achse des ersten Objektivs“.
Außerdem ist eine Ringbeleuchtung 92a a Objektiv 92 angebracht, und die Ringbeleuchtung 92a kann als Beleuchtungseinrichtung (nichtkoaxiale Epi-Beleuchtung) für die Beobachtung verwendet werden, wie es in 6 schematisch gezeigt ist, obwohl Einzelheiten weggelassen wurden.
Außerdem ist das Objektiv 92 abnehmbar am Objektivtubus 90 befestigt. Dadurch kann die Vergrößerung des optischen Beobachtungssystems 9 geändert werden, ohne dass die Beobachtungseinheit 63 zusammen mit dem Objektivtubus 90 ausgetauscht werden muss.
Die zweite Kamera 93 erfasst eine Lichtempfangsmenge des Lichts (Reflexionslichts) von der Probe SP, die durch das Objektiv 92 empfangen wurde, um ein Bild der Probe SP aufzunehmen. Genauer gesagt wandelt die zweite Kamera 93 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das von der Probe SP durch das Objektiv 92 einfallende Licht fotoelektrisch durch eine Vielzahl von Pixeln um, die auf ihrer Lichtempfangsfläche angeordnet sind, und wandelt das Licht in ein elektrisches Signal um, das zu einem optischen Bild des Gegenstands (der Probe SP) passt.
Die zweite Kamera 93 kann eine Vielzahl von Lichtempfangselementen aufweisen, die entlang bzw. auf der Lichtempfangsfläche angeordnet sind. In diesem Fall entspricht jedes der Lichtempfangselemente einem Pixel, so dass ein elektrisches Signal basierend auf der empfangenen Lichtmenge in jedem der Lichtempfangselemente erzeugt werden kann. Die zweite Kamera 93 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ähnlich wie die erste Kamera 81 einen Bildsensor mit einem CMOS, es kann aber auch ein Bildsensor mit einem CCD verwendet werden.
Dann erzeugt die zweite Kamera 93 zum optischen Bild des Objekts gehörige Bilddaten basierend auf dem elektrischen Signal, das durch Erfassen der Lichtempfangsmenge in jedem der Lichtempfangselemente erzeugt wird, und gibt die Bilddaten in den Steuerhauptkörper 2 ein.
Man bemerke, dass das von der Probe SP zurückkehrende Licht auf die zweite Kamera 93 fällt, ohne auf einen Detektor und dergleichen aufgeteilt zu werden. Daher ist die Lichtempfangsmenge für die zweite Kamera 93 größer als die Lichtempfangsmenge für die erste Kamera 81. Die zweite Kamera 93 kann ein Bild erzeugen, das heller ist als das der ersten Kamera 81.
Der Objektivtubus 90 ist im Wesentlichen zylindrisch geformt, wie in 3 und dergleichen dargestellt ist. Die Längsrichtung des Objektivtubus 90 fällt mit einer Richtung zusammen, in der die optische Beobachtungsachse Ao verläuft. Wie in 3 dargestellt wird, ist eine Abmessung des Objektivtubus 90 in der Längsrichtung kürzer als die Abmessung des Analysegehäuses 70 in der Längsrichtung. Außerdem ist eine Abmessung des Objektivtubus 90 in der Querrichtung kürzer als die Abmessung des Analysegehäuses 70 in der Querrichtung, wie in 4 dargestellt ist.
Somit ist der Objektivtubus 90 kompakter ausgebildet als das Analysegehäuse 70. Außerdem beherbergt das Analysegehäuse 70 auch optische Komponenten, die nicht im optischen Beobachtungssystem 9 enthalten sind, wie den ersten Detektor 77A und den zweiten Detektor 77B als die Detektoren. Aufgrund dieser Umstände ist die Beobachtungseinheit 63 weniger massiv gestaltet als die Analyseeinheit 62.
- Gehäuseverbindung 64 -
Die Gehäuseverbindung 64 ist ein Element, das dazu aufgebaut ist, die Beobachtungseinheit 63 mit der Analyseeinheit 62 zu koppeln. Die Gehäuseverbindung 64 koppelt die beiden Einheiten 62 und 63 so, dass sich das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 gemeinsam bewegen. Die Gehäuseverbindung 64 ist ein Beispiel für einen „Objektivtubushalter“ in der vorliegenden Ausführungsform.
Die Gehäuseverbindung 64 kann innerhalb und außerhalb des Analysegehäuses 70, also am Innern oder am Äußeren des Analysegehäuses 70, oder an der Plattform 4 angebracht sein. Insbesondere ist die Gehäuseverbindung 64 in der vorliegenden Ausführungsform an einer Außenfläche des Analysegehäuses 70 befestigt.
Genauer gesagt ist die Gehäuseverbindung 64 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dazu aufgebaut, am Vorsprung 70c des Analysegehäuses 70 befestigbar zu sein und den Objektivtubus 90 auf der rechten Seite des Vorsprungs 70c zu halten.
Insbesondere umfasst die Gehäuseverbindung 64 einen Anbringabschnitt 64a, der an einer oberen Fläche des Vorsprungs 70c befestigt ist, einen Arm 64b, der sich vom Anbringabschnitt 64a nach unten erstreckt, und einen Halter 64c, der sich vom Arm 64b nach rechts erstreckt und so aufgebaut ist, dass er dazu fähig ist, den Objektivtubus 90 zu halten, wie es in 8 dargestellt wird.
Aus diesen Elementen ist der Anbringabschnitt 64a in Form einer flachen Platte ausgebildet, die in horizontaler Richtung verläuft. Wenn ein (nicht gezeigtes) Montagewerkzeug von oben in einem Zustand eingeführt wird, in dem der Anbringabschnitt 64a in engem Kontakt mit der oberen Fläche des Vorsprungs 70c steht, ist es möglich, die Gehäuseverbindung 64 am Analysegehäuse 70 und letztendlich an der Analyseeinheit 62 zu befestigen.
Der Arm 64b ist in Form einer langen Platte ausgebildet, bei der eine Abmessung in vertikaler Richtung länger ist als eine Abmessung in der Richtung von vorne nach hinten. Da der Anbringabschnitt 64a am Vorsprung 70c befestigt ist, kommen eine linke Seitenfläche des Arms 64b und eine rechte Seitenfläche des Vorsprungs 70c miteinander in Kontakt, und der Objektivtubus 90 kann stabil positioniert werden, ohne zu wackeln, wie in 4 dargestellt.
Der Halter 64c ist in Form einer flachen Platte ausgebildet, die in horizontaler Richtung verläuft und ein Durchgangsloch 64d aufweist. Ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 64d passt im Wesentlichen zu einem Außendurchmesser des Objektivtubus 90. Eine Außenfläche des Halters 64c umfasst Folgendes: eine erste Schraube 64e, die dazu aufgebaut ist, einen Drehwinkel des Objektivtubus 90 um die optische Beobachtungsachse Ao einzustellen; eine zweite Schraube 64f und eine dritte Schraube 64g, die dazu aufgebaut sind, die Positionierung des Objektivtubus 90 in der horizontalen Richtung einstellen; und eine vierte Schraube 64h, die dazu aufgebaut ist, den Objektivtubus 90 nach der Einstellung des Drehwinkels und der Positionierung des Objektivtubus 90 am Halter 64c zu fixieren.
Außerdem steht eine vordere Fläche des Vorsprungs 70c von der Gehäuseverbindung 64 und einem vorderen Abschnitt des Objektivtubus 90 in einem Zustand nach vorne vor, in dem der Objektivtubus 90 und letztendlich die Beobachtungseinheit 63 von der Gehäuseverbindung 64 gehalten wird, wie in 3 dargestellt ist. Auf diese Weise sind der Objektivtubus 90 und zumindest ein Teil des Analysegehäuses 70 (in der vorliegenden Ausführungsform der Vorsprung 70c) so angeordnet, dass sie sich in dem Zustand von der Seite gesehen überlappen, in dem die Gehäuseverbindung 64 den Objektivtubus 90 in der vorliegenden Ausführungsform hält (wenn man sie aus einer Richtung betrachtet, die senkrecht zur Richtung der Bewegung des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 durch den Baugruppenwechselmechanismus 65 als dem Horizontalantriebsmechanismus ist).
Die Gehäuseverbindung 64 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Position der optischen Analyseachse Aa relativ zur optischen Beobachtungsachse Ao fixieren, indem sie den Objektivtubus 90 am optischen Analysesystem 7 fixiert.
Genauer gesagt hält die Gehäuseverbindung 64, die als der Objektivtubushalter dient, wie in 10 dargestellt ist, den Objektivtubus 90, so dass die optische Beobachtungsachse Ao und die optische Analyseachse Aa nebeneinander in der Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform in der Richtung nach vorn und hinten) angeordnet sind, in der sich das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 relativ zum Tisch 5 durch den Baugruppenwechselmechanismus 65 als Horizontalantriebsmechanismus bewegen. Insbesondere ist die optische Beobachtungsachse Ao im Vergleich zur optischen Analyseachse Aa bei der vorliegenden Ausführungsform weiter vorn angeordnet.
Wie in 10 dargestellt ist, sind außerdem die optische Beobachtungsachse Ao und die optische Analyseachse Aa so angeordnet, dass die Positionen in einer Nicht-Bewegungsrichtung (der Richtung nach links und rechts in der vorliegenden Ausführungsform), die eine Richtung ist, die sich entlang der horizontalen Richtung erstreckt und senkrecht zur Bewegungsrichtung (der Richtung vor und zurück in der vorliegenden Ausführungsform) ist, miteinander übereinstimmen, wenn die Gehäuseverbindung 64 den Objektivtubus 90 hält.
Außerdem kann die Beobachtungseinheit 63 geeignet durch die Analyseeinheit 62 ersetzt werden, wie in 9 dargestellt ist. Daher ist die Gehäuseverbindung 64 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dazu aufgebaut, selektiv einen aus einer Vielzahl von Arten von Objektivtuben 90, 90' und 90'' zu halten, die voneinander verschiedene optische Beobachtungssysteme 9, 9' und 9'' aufnehmen (alternativ jede aus einer Vielzahl von Arten von Beobachtungseinheiten 63, 63' und 63'', die voneinander verschiedene optische Beobachtungssysteme 9, 9' und 9" aufnehmen). Hier beziehen sich die verschiedenen optischen Beobachtungssysteme 9' und 9'' auf optische Systeme, bei denen sich die Vergrößerung des Objektivs 92, das Vorhandensein oder Fehlen der Ringbeleuchtung 92a und dergleichen unterscheiden.
Man bemerke, dass beim Austausch des Objektivtubus 90 der Objektivtubus 90 zusammen mit der Gehäuseverbindung 64 getauscht werden kann. Alternativ kann der Objektivtubus 90 von der Gehäuseverbindung 64 entfernt, und nur der Objektivtubus 90 durch einen anderen Objektivtubus 90' oder 90'' ersetzt werden. Beim Austausch des Objektivtubus 90 wird der Objektivtubus zusammen mit der Gehäuseverbindung 64 ausgetauscht, so dass ein Arbeitsabstand (WD) zwischen der Probe SP (Beobachtungsobjekt) und dem Objektiv 92 vor und nach dem Austausch des Objektivtubus 90 konsistent gemacht (der Arbeitsabstand konstant gehalten) werden kann.
Genauer gesagt ist die Gehäuseverbindung 64, an der der Objektivtubus 90 mit einem kurzen Arbeitsabstand (WD) befestigt ist, beispielsweise so ausgelegt, dass ein Abstand zwischen der Probe SP und dem Objektivtubus 90 durch Verlängern des Arms 64b kürzer wird.
Zudem ist die Gehäuseverbindung 64, an der der Objektivtubus 90 mit langem Arbeitsabstand (WD) befestigt ist, z.B. so ausgelegt, dass ein Abstand zwischen der Probe SP und dem Objektivtubus 90 durch Verkürzen des Arms 64b länger wird.
Wenn der Arbeitsabstand (WD) zwischen der Probe SP und des Objektivs 92 vor und nach dem Austausch des Objektivtubus 90 mittels der Länge des Arms 64b konsistent gemacht wird (wenn der Arbeitsabstand konstant gehalten wird), ist es in jedem Aufbau wünschenswert, einen Aufbau derart anzupassen, dass die Summe aus dem Arbeitsabstand (WD) des Objektivtubus 90 und der Länge des Arms 64b konstant ist.
Man bemerke, dass der Arbeitsabstand (WD) zwischen der Probe SP und dem Objektiv 92 vor und nach dem Austausch des Objektivtubus 90 konstant gehalten werden kann, indem die Abmessungen verschiedener Stellen, wie z. B. eine Dicke des Halters 64c, anstelle der Länge des Arms 64b angepasst werden.
Jeder der Objektivtuben 90, 90' und 90" ist dazu aufgebaut, in der Lage zu sein, zumindest einen Typ des Objektivs 92 zu identifizieren. Ein Objektivsensor Sw1, der zur Erkennung eines solchen Typs aufgebaut ist, ist an jedem der Objektivtuben 90, 90' und 90" angebracht. Wenn der Objektivtubus 90 am optischen Beobachtungssystem 9 angebracht ist, kann der Objektivsensor Sw1 mindestens eine Art des Objektivs 92 aus den Arten des optischen Beobachtungssystems 9 erfassen, die zum Objektivtubus 90 passen, der durch die Gehäuseverbindung 64 am optischen Analysesystem 7 befestigt ist. Ein Erfassungssignal des Objektivsensors Sw1 wird in den Steuerhauptkörper 2 eingegeben.
Man bemerke, dass ein in den Steuerhauptkörper 2 eingegebenes Signal nicht nur das Erfassungssignal des Objektivsensors Sw1 enthalten kann, sondern beispielsweise auch ein Signal, das die Vergrößerung des am optischen Beobachtungssystem 9 angebrachten Objektivtubus 90 anzeigt.
Da der Objektivtubus 90 am optischen Beobachtungssystem 9 angebracht ist, sind der Steuerhauptkörper 2 und der Objektivtubus 90 elektrisch verbunden. Durch diese Verbindung kann der Steuerhauptkörper 2 den Typ des Objektivs 92, die Vergrößerung des Objektivtubus 90 und dergleichen erfassen. Man bemerke, dass es auch möglich ist, einen Aufbau zu nutzen, in dem der Typ des optischen Beobachtungssystems 9, die Vergrößerung des Objektivtubus 90 und dergleichen manuell in den Steuerhauptkörper 2 über den Bedienabschnitt 3 und dergleichen eingegeben werden, statt den Objektivsensor Sw1 an der optischen Systembaugruppe 1 zu befestigen.
Zudem kann der Steuerhauptkörper 2 den Kopfantrieb 47 passend zum Typ des Objektivtubus 90 ansteuern, der am optischen Beobachtungssystem 9 angebracht ist, um den Kopf 6 in Richtung der Z-Achse zu bewegen. Der Steuerhauptkörper 2 kann den Typ des Objektivs 92 durch das Erfassungssignal des Objektivsensors Sw1 identifizieren, um beispielsweise den Arbeitsabstand (WD) des Objektivs 92 zu erfassen, das über die Gehäuseverbindung 64 angebracht ist, und den Kopfantrieb 47 so ansteuern, dass der Arbeitsabstand (WD) zwischen der Probe SP, die ein Beispiel für das Beobachtungsobjekt ist, und dem Objektiv 92 vor und nach dem Austausch des Objektivtubus 90 passend zum erfassten Arbeitsabstand (WD) konsistent ist.
Man bemerke, dass hier die Anbringung der verschiedenen Arten von Objektivtuben 90, 90' und 90" beschrieben wurde, die die voneinander verschiedenen optischen Beobachtungssysteme 9, 9' und 9'' aufnehmen, aber diese Beschreibung gilt allgemein nicht nur für die Objektivtuben 90, 90' und 90'', sondern auch für einen Fall, in dem die gesamte Beobachtungseinheit 63 gemeinsam angebracht wird.
In diesem Fall können die Begriffe „mehrere Arten von Objektivtuben 90, 90' und 90'''' und „Objektivtubus 90“ in der obigen Beschreibung als die Begriffe "mehrere Arten von Beobachtungseinheiten 63, 63' und 63'''' bzw. „Beobachtungseinheit 63“ gelesen werden (siehe auch 9). In diesem Fall ist die Gehäuseverbindung 64 im Zustand der Aufnahme der Beobachtungseinheit 63 außerhalb des Analysegehäuses 70 angeordnet, wie beispielsweise in 9 dargestellt.
-Baugruppenwechselmechanismus 65-
Der Baugruppenwechselmechanismus 65 ist dazu aufgebaut, die Positionen des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 relativ zum Verschiebetisch 51 in der horizontalen Richtung so zu verschieben, dass die Erfassung der Probe SP durch das optische Beobachtungssystem 9 und die Einstrahlung der elektromagnetischen Welle (des Laserlichts) (anders gesagt die Einstrahlung der elektromagnetischen Welle durch den Emitter 71 für elektromagnetische Wellen des optischen Analysesystems 7) im Falle der Erzeugung des Intensitätsverteilungsspektrums durch das optische Analysesystem 7 am selben Punkt der Probe SP als dem Beobachtungsobjekt durchführbar ist. Der Baugruppenwechselmechanismus 65 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für den „Horizontalantriebsmechanismus“.
Die Bewegungsrichtung der relativen Position durch den Baugruppenwechselmechanismus 65 kann eine Richtung sein, in der die optische Beobachtungsachse Ao und die optische Analyseachse As angeordnet sind. Wie in 10 dargestellt ist, bewegt der Baugruppenwechselmechanismus 65 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Positionen des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 relativ zum Verschiebetisch 51 in der Längsrichtung.
Der Baugruppenwechselmechanismus 65 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verschiebt das Analysegehäuse 70 relativ zur Plattform 4 und der Anbringplatte 61. Weil das Analysegehäuse 70 und der Objektivtubus 90 durch die Gehäuseverbindung 64 gekoppelt sind, wird auch der Objektivtubus 90 durch die Verschiebung des Analysegehäuses 70 mitverschoben.
Genauer gesagt umfasst der Baugruppenwechselmechanismus 65 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Führungsschiene 65a und ein Stellglied 65b, und die Führungsschiene 65a ist so ausgebildet, dass sie von einer vorderen Oberfläche der Anbringplatte 61 nach vorn vorsteht.
Insbesondere ist ein proximales Ende der Führungsschiene 65a an der Anbringplatte 61 befestigt. Andererseits wird ein distaler Seitenabschnitt der Führungsschiene 65a in einen im Analysegehäuse 70 definierten Aufnahmeraum eingeführt und ist in einem einführbaren und entfernbaren Zustand am Analysegehäuse 70 befestigt. Eine Einsetz- und Entnahmerichtung des Analysegehäuses 70 relativ zur Führungsschiene 65a entspricht einer Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform der Längsrichtung), in der die Anbringplatte 61 und das Analysegehäuse 70 voneinander getrennt oder aneinander angenähert werden.
Das Stellglied 65b kann z.B. als ein Linearmotor oder Schrittmotor ausgebildet sein, der basierend auf einem elektrischen Signal der Steuerung 100 arbeitet. Es ist möglich, das Analysegehäuse 70 und letztendlich das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 relativ zur Plattform 4 und zur Anbringplatte 61 durch den Antrieb des Stellglieds 65b zu verschieben. Wenn der Schrittmotor als das Stellglied 65b genutzt wird, ist außerdem ein Bewegungswandlermechanismus vorgesehen, der eine Drehbewegung einer Ausgangswelle des Schrittmotors in eine lineare Bewegung in der Längsrichtung umwandelt.
Der Baugruppenwechselmechanismus 65 umfasst außerdem einen Bewegungsbetragssensor Sw2, der dazu aufgebaut ist, jeden Bewegungsbetrag des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 zu erfassen. Der Bewegungsbetragssensor Sw2 kann beispielsweise unter Nutzung eines linearen Maßstabs (linearer Encoder) oder dergleichen aufgebaut werden.
Der Bewegungsbetragssensor Sw2 erfasst einen relativen Abstand zwischen dem Analysegehäuse 70 und der Anbringplatte 61 und gibt ein elektrisches Signal, das dem relativen Abstand entspricht, an den Steuerhauptkörper 2 ab. Der Steuerhauptkörper 2 berechnet den Betrag der Änderung des vom Bewegungsbetragssensor Sw2 eingegebenen relativen Abstands, um jeden Verschiebungsbetrag des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 zu bestimmen.
Wird der Baugruppenwechselmechanismus 65 als der Horizontalantriebsmechanismus betätigt, verschiebt sich der Kopf 6 in der horizontalen Richtung, und die Positionen des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 relativ zum Verschiebetisch 51 bewegen sich (horizontal), wie in den 11A und 11B dargestellt. Diese horizontale Bewegung bewirkt, dass der Kopf 6 zwischen einem ersten Modus, in dem das Objektiv 92 auf die Probe SP gerichtet ist, und einem zweiten Modus umschaltet, in dem das reflektierende Objektiv 74 auf die Probe SP gerichtet ist.
Wie in den 11A und 11B dargestellt ist, befindet sich der Kopf 6 in der ersten Betriebsart in einem relativ zurückgezogenen Zustand und in der zweiten Betriebsart in einem relativ ausgefahrenen Zustand. Der erste Modus ist ein Betriebsmodus zum Durchführen einer vergrössernden Beobachtung der Probe SP durch das optische Beobachtungssystem 9, und der zweite Modus ist ein Betriebsmodus zum Durchführen einer Komponentenanalyse der Probe SP durch das optische Analysesystem 7.
Insbesondere ist die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass ein Punkt, auf den das Objektiv 92 in der ersten Betriebsart gerichtet ist, und ein Punkt, auf den das reflektierende Objektiv 74 in der zweiten Betriebsart gerichtet ist, derselbe Punkt sind. Insbesondere ist die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A so aufgebaut, dass ein Punkt, an dem die optische Beobachtungsachse Ao die Probe SP im ersten Modus schneidet, und ein Punkt, an dem die optische Analyseachse Aa die Probe SP im zweiten Modus schneidet, derselbe sind (siehe 11B).
Um einen solchen Aufbau zu realisieren, wird ein Bewegungsbetrag D2 des Kopfes 6 so eingestellt, dass er gleich einem Abstand D1 zwischen der optischen Beobachtungsachse Ao und der optischen Analyseachse Ao ist (siehe 10 und 11A), wenn der Baugruppenwechselmechanismus 65 betätigt wird. Darüber hinaus ist die Anordnungsrichtung der optischen Beobachtungsachse Ao und der optischen Analyseachse Ao so eingestellt, dass sie parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kopfs 6 ist, wie in 10 dargestellt wird.
Mit dem vorstehend erläuterten Aufbau können die Bilderzeugung der Probe SP durch das optische Beobachtungssystem 9 und die Erzeugung des Intensitätsverteilungsspektrums durch das optische Analysesystem 7 (insbesondere die Bestrahlung der elektromagnetischen Welle durch das optische Analysesystem 7, wenn das Intensitätsverteilungsspektrum durch das optische Analysesystem 7 erzeugt wird) an demselben Punkt in der Probe SP aus derselben Richtung zu Zeitpunkten vor und nach der Durchführung des Umschaltens zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus ausgeführt werden.
Außerdem ist das Abdeckteil 61b in der Anbringplatte 61 so angeordnet, dass es das reflektierende Objektiv 74, das das optische Analysesystem 7 bildet, in der ersten Betriebsart abdeckt (abschirmender Zustand), in der sich der Kopf 6 im relativ zurückgezogenen Zustand befindet, und ist so angeordnet, dass es vom reflektierenden Objektiv 74 in der zweiten Betriebsart (im nicht abschirmenden Zustand) getrennt ist, in der sich der Kopf 6 wie in 11B gezeigt im relativ vorgeschobenen Zustand befindet.
Im vorstehend erläuterten abschirmenden Zustand kann das Laserlicht durch das Abdeckelement 61b abgeschirmt werden, selbst wenn das Laserlicht unbeabsichtigt emittiert wird. Dadurch kann die Sicherheit der Vorrichtung verbessert werden.
Außerdem ist der am Abdeckelement 61b angebrachte Stecker bzw. Verbinder 61c im ersten Modus (abschirmenden Zustand) elektrisch mit dem Analysegehäuse 70 verbunden und im zweiten Modus (im nicht abschirmenden Zustand) elektrisch vom Analysegehäuse 70 getrennt, wie in 11B gezeigt ist.
Der Verbinder 61c ist dazu aufgebaut, die Emission von Laserlicht aus dem Emitter 71 für elektromagnetische Wellen im Zustand der Verbindung mit dem Analysegehäuse 70 zuzulassen und die Emission von Laserlicht aus dem Emitter 71 für elektromagnetische Wellen entsprechend einem Betriebszustand des Kippmechanismus 45 im Zustand der Trennung vom Analysegehäuse 70 zuzulassen (anders gesagt wird die Emission des Laserlichts abhängig vom Betriebszustand des Kippmechanismus 45 eingeschränkt). Mit diesem Aufbau kann eine unbeabsichtigte Emission des Laserlichts unterdrückt und die Sicherheit der Vorrichtung weiter verbessert werden.
(Weitere Einzelheiten des Kippmechanismus 45)
12A und 12B sind Ansichten zur Erläuterung eines Betriebs des Kippmechanismus 45. Nachfolgend wird der Kippmechanismus 45, wie z.B. eine Beziehung zur Gehäuseverbindung 64, anhand der 12A und 12B weiter beschrieben.
Der Kippmechanismus 45 ist ein Mechanismus, der das vorstehend erläuterte Wellenelement 44 und dergleichen umfasst und entweder nur das optische Beobachtungssystem 9, oder sowohl das optische Beobachtungssystem 9 als auch das optischen Analysesystem 7 relativ zur Bezugsachse As senkrecht zur Ablagefläche 51a kippen kann.
Wie vorstehend beschrieben wurde, verbindet die Gehäuseverbindung 64 die Analyseeinheit 62 und die Beobachtungseinheit 63 miteinander derart, dass die relative Position der optischen Beobachtungsachse Ao relativ zur optischen Analyseachse Aa in der vorliegenden Ausführungsform beibehalten wird. Daher wird das optische Analysesystem 7 mit der optischen Analyseachse Aa integral mit dem optischen Beobachtungssystem 9 gekippt, wenn das optische Beobachtungssystem 9 mit der optischen Beobachtungsachse Ao gekippt wird, wie in den 12A und 12B dargestellt ist.
Auf diese Weise kippt der Kippmechanismus 45 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 gemeinsam, während die relative Position der optischen Beobachtungsachse Ao zur optischen Analyseachse Aa beibehalten wird.
Außerdem sind ein Betrieb des Baugruppenwechselmechanismus 65 als Horizontalantriebsmechanismus und ein Betrieb des Kippmechanismus 45 voneinander unabhängig, und eine Kombination der beiden Vorgänge ist zulässig. Daher kann der Baugruppenwechselmechanismus 65 als der Horizontalantriebsmechanismus die relativen Positionen des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 in einem Zustand bewegen, in dem zumindest das optische Beobachtungssystem 9 durch den Kippmechanismus 45 in einer gekippten Stellung gehalten wird. Das heißt, die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann den Kopf 6 in einem Zustand vor- und zurückschieben, in dem das optische Beobachtungssystem 9 gekippt ist, wie durch den Zweirichtungspfeil A1 in 12B angedeutet wird.
Insbesondere weil das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 in der vorliegenden Ausführungsform dazu aufgebaut sind, integral kippbar zu sein, verändert der Baugruppenwechselmechanismus 65 die relativen Positionen des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7, während der Zustand beibehalten wird, in dem sowohl das optische Beobachtungssystem 9 als auch das optische Analysesystem 7 durch den Kippmechanismus 45 gekippt sind.
Außerdem ist die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A dazu aufgebaut, eine euzentrische Beobachtung durchzuführen. Das heißt, in der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A ist ein vorrichtungsfestes dreidimensionales Koordinatensystem definiert, das durch drei Achsen parallel zur X-Richtung, zur Y-Richtung und zur Z-Richtung gebildet wird. Eine Speichervorrichtung 21b der Steuerung 21 speichert außerdem eine Koordinate einer später beschriebenen Schnittpunktposition im dreidimensionalen Koordinatensystem der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A. Die Koordinateninformation der Schnittpunktposition kann in der Speichervorrichtung 21b im Voraus zum Zeitpunkt des Versands der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A aus der Fabrik gespeichert werden. Außerdem können die Koordinateninformationen der Schnittpunktposition, die in der Speichervorrichtung 21b gespeichert sind, durch einen Nutzer der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A aktualisierbar sein.
Die optische Beobachtungsachse Ao, die die optische Achse des Objektivs 92 ist, schneidet die Mittelachse Ac. Wenn das Objektiv 92 um die Mittelachse Ac schwenkt, ändert sich ein Winkel (Kippung θ) der optischen Beobachtungsachse Ao relativ zur Bezugsachse As, während eine Schnittpunktposition zwischen der optischen Beobachtungsachse Ao und der Mittelachse Ac konstant gehalten wird. Auf diese Weise wird eine euzentrische Beziehung aufrechterhalten, in der sich ein Gesichtsfeldzentrum der zweiten Kamera 93 nicht vom selben beobachteten Objektabschnitt wegbewegt, wenn der Benutzer das Objektiv 92 durch den Kippmechanismus 45 um die Mittelachse Ac schwenkt, selbst wenn das Objektiv 92 gekippt ist, beispielsweise in einem Fall, in dem sich ein Beobachtungsobjektabschnitt der Probe SP an der vorstehend erläuterten Position des Schnittpunkts befindet. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass der beobachtete Objektabschnitt der Probe SP vom Gesichtsfeld der zweiten Kamera 93 (vom Gesichtsfeld des Objektivs 92) abweicht.
Insbesondere sind das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 in der vorliegenden Ausführungsform dazu aufgebaut, integral kippbar zu sein, und daher schneidet die optische Analyseachse Aa, die die optische Achse des reflektierenden Objektivs 74 ist, die Mittelachse Ac ähnlich wie die optische Beobachtungsachse Ao. Wenn das reflektierende Objektiv 74 um die Mittelachse Ac schwenkt, ändert sich ein Winkel (Kippung θ) der optischen Analyseachse Aa relativ zur Bezugsachse As, während eine Schnittpunktposition zwischen der optischen Analyseachse Ao und der Mittelachse Ac konstant gehalten wird.
Außerdem kann der Kippmechanismus 45 die Strebe 42 wie vorstehend erläutert um etwa 90° nach rechts oder um etwa 60° nach links relativ zur Bezugsachse As kippen. In dem Fall, in dem das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 dazu aufgebaut sind, integral kippbar zu sein, besteht jedoch die Möglichkeit, dass das vom optischen Analysesystem 7 emittierte Laserlicht zum Benutzer hin emittiert wird, wenn die Strebe 42 zu stark gekippt wird.
Unter der Annahme, dass die Kippung der optischen Beobachtungsachse Ao und der optischen Analyseachse Aa relativ zur Bezugsachse As gleich θ ist, ist es daher wünschenswert, dass die Kippung θ in einen Bereich fällt, der zumindest in einer Situation, in der Laserlicht emittiert werden kann, einen vorgegebenen Sicherheitsstandard erfüllt. Genauer gesagt kann die Kippung θ in der vorliegenden Ausführungsform in einem Bereich unterhalb eines vorab festgelegten ersten Schwellenwerts θmax eingestellt werden.
Um die Kippung θ unter dem ersten Schwellenwert θmax zu halten, kann dem Kippmechanismus 45 eine harte Beschränkung auferlegt werden, oder dem optischen Analysesystem 7 kann eine weiche Beschränkung auferlegt werden. Die erste Beschränkung kann durch die physische Einschränkung eines Betriebsbereichs des Kippmechanismus 45 durch Bereitstellung eines (nicht gezeigten) Bremsmechanismus bzw. Anschlags im Kippmechanismus 45 umgesetzt werden.
Wenn andererseits die letztgenannte Beschränkung auferlegt wird, kann die Steuerung 21 dazu aufgebaut sein, die Emission von Laserlicht aus dem Emitter 71 für elektromagnetische Wellen zuzulassen, der ein Laseroszillator ist, oder die Emission von Laserlicht passend zur Kippung θ des optischen Analysesystems 7 relativ zur Bezugsachse As zu beschränken. Eine Lasersteuerung 213 der Steuerung 21 steuert das Laserlicht abhängig von der Kippung.
(Andere Hardware-Aufbauten)
Die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A nach der vorliegenden Ausführungsform kann weiterhin eine abschirmende Abdeckung aufweisen, die am Objektiv 92 oder am Analysegehäuse 70 anbringbar ist. Die abschirmende Abdeckung kann zumindest das Objektiv 92, bei dem es sich um das erste Objektiv handelt, von der Seite her umhüllen und das Objektiv 92 abdecken. Die abschirmende Abdeckung kann Laserlicht in einem Zustand abschirmen, in dem die abschirmende Abdeckung am Objektiv 92 oder am Analysegehäuse 70 befestigt ist. Dadurch kann ein Austreten des Laserlichts unterdrückt werden.
Außerdem umfasst die abschirmende Abdeckung einen (nicht gezeigten) Verbinder. Dieser Verbinder ist dazu aufgebaut, elektrisch mit dem Objektiv 92 oder dem Analysegehäuse 70 in einem Zustand verbindbar zu sein, in dem die abschirmende Abdeckung am Objektiv 92 oder am Analysegehäuse 70 befestigt ist.
Die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist dazu aufgebaut, ein Signal zu erzeugen, das anzeigt, ob der Verbinder und das Objektiv 92 oder das Analysegehäuse 70 elektrisch verbunden sind oder nicht, und das Signal in die Steuerung 21 einzugeben. Die Steuerung 21, insbesondere die später erläuterte Lasersteuerung 213, kann basierend auf dem Signal ein Steuern durchführen, wie später erläutert wird.
<Einzelheiten des Steuerhauptkörpers 2 >
13 ist ein Blockschaubild, das einen Aufbau des Steuerhauptkörpers 2 zeigt. Außerdem ist 14 ein Blockschaubild, das einen Aufbau der Steuerung 21 veranschaulicht. In dem in 13 dargestellten Beispiel sind der Steuerhauptkörper 2 und die optische Systembaugruppe 1 separat aufgebaut, aber der Aufbau ist nicht darauf beschränkt. Zumindest ein Teil des Steuerhauptkörpers 2 kann in der optischen Systembaugruppe 1 vorgesehen sein.
Wie vorstehend erläutert wird, umfasst der Steuerhauptkörper 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuerung 21, die verschiedene Abläufe durchführt, und die Anzeige 22, die Informationen hinsichtlich der von der Steuerung 21 durchgeführten Abläufe zeigt. Die Steuerung 21 umfasst unter anderem: eine Verarbeitungsvorrichtung 21a, die eine CPU, eine System-LSI, einen DSP und dergleichen umfasst; die Speichervorrichtung 21b, die einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher und dergleichen umfasst; und einen Eingabe-/Ausgabebus 21c.
Die Steuerung 21 ist so aufgebaut, dass sie dazu fähig ist, sowohl die Erzeugung von Bilddaten der Probe SP basierend auf der Lichtempfangsmenge des Lichts von der Probe SP als auch die Analyse einer in der Probe SP enthaltenen Substanz basierend auf einem Intensitätsverteilungsspektrum durchzuführen.
Genauer gesagt ist die Steuerung 21 elektrisch zumindest mit der Maus 31, der Konsole 32, der Tastatur 33, dem Kopfantrieb 47, dem Verschiebetisch-Antrieb 53, dem Emitter 71 für elektromagnetische Wellen, der Leistungsanpassung 72, der LED-Lichtquelle 79, der ersten Kamera 81, dem Abschirmelement 83, der Ringbeleuchtung 92a, der zweiten Kamera 93, dem Stellglied 65b, dem Objektivsensor Sw1, dem Bewegungsbetragssensor Sw2, dem ersten Kippsensor Sw3 und dem zweiten Kippsensor Sw4 verbunden, wie in 13 gezeigt wird.
Die Steuerung 21 steuert elektrisch den Kopfantrieb 47, den Verschiebetisch-Antrieb 53, den Emitter 71 für elektromagnetische Wellen, die Leistungsanpassung 72, die LED-Lichtquelle 79, die erste Kamera 81, das Abschirmelement 83, die Ringbeleuchtung 92a, die zweite Kamera 93 und das Stellglied 65b.
Außerdem werden Ausgangssignale der ersten Kamera 81, der zweiten Kamera 93, des Objektivsensors Sw1, des Bewegungsgrößensensors Sw2, des ersten Kippsensors Sw3 und des zweiten Kippsensors Sw4 in die Steuerung 21 eingegeben. Die Steuerung 21 führt eine Berechnung oder dergleichen basierend auf dem Ein- / Ausgangssignal aus und führt eine Verarbeitung basierend auf einem Ergebnis der Berechnung durch.
Beispielsweise berechnet die Steuerung 21 die Kippung θ des optischen Analysesystems 7 relativ zur Bezugsachse As senkrecht zur Ablagefläche 51a basierend auf einem Erfassungssignal des ersten Kippsensors Sw3 und einem Erfassungssignal des zweiten Kippsensors Sw4. Wenn die Kippung einen vorab festgelegten Schwellenwert übersteigt, informiert die Steuerung 21 den Benutzer durch eine Warnung oder dgl.
Außerdem kann die Steuerung 21 zumindest einen Typ des Objektivs 92 aus den Typen bzw. Arten des optischen Beobachtungssystems 9 erkennen, die zum Objektivtubus 90 passen, der am optischen Analysesystem 7 über die Gehäuseverbindung 64 als Objektivtubushalter befestigt ist, und kann eine Verarbeitung hinsichtlich der Erfassung der Probe SP basierend auf einem Ergebnis der Erkennung ausführen. Hier kann der Typ des Objektivs 92 basierend auf einem Erfassungssignal des Objektivsensors Sw1 erkannt werden. Die Steuerung 21 kann z.B. die Anpassung der Belichtungszeit der zweiten Kamera 93, die Anpassung der Helligkeit des Beleuchtungslichts und dergleichen als die mit der Erfassung der Probe SP verbundene Verarbeitung ausführen.
Im Einzelnen umfasst die Steuerung 21 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 14 dargestellt ist, einen Kippbestimmungsabschnitt 211, eine Informationssteuerung 212, die Lasersteuerung 213, eine Modusumschaltung 214, eine Spektrumsaufnahme 215 und einen Spektrumanalysator 216. Diese Elemente können durch eine logische Schaltung implementiert werden oder durch die Ausführung von Software implementiert werden.
- Kippbestimmungsabschnitt 211 -
Der Kippbestimmungsabschnitt 211 ist elektrisch mit dem ersten Kippsensor Sw3 und dem zweiten Kippsensor Sw4 verbunden und empfängt Erfassungssignale von diesen Sensoren. Der Kippbestimmungsabschnitt 211 berechnet einen Unterschied zwischen einer Kippung der Bezugsachse As gegenüber der Richtung der Schwerkraft und einer Kippung des optischen Analysesystems 7 gegenüber der Richtung der Schwerkraft (genauer gesagt, eine Kippung der optischen Analyseachse Aa gegenüber der Richtung der Schwerkraft) basierend auf den von den jeweiligen Sensoren eingegebenen Erfassungssignale. Dieser Unterschied entspricht der Kippung θ des optischen Analysesystems 7 relativ zur Bezugsachse As.
Der Kippbestimmungsabschnitt 211 bestimmt basierend auf der berechneten Kippung θ, ob die Kippung θ den ersten Schwellenwert θmax übersteigt oder nicht. Ein Ergebnis der Bestimmung wird zusammen mit der Größe der Kippung θ in die Informationssteuerung 212 und die Lasersteuerung 213 eingegeben.
- Informationssteuerung 212 -
Die Informationssteuerung 212 benachrichtigt den Benutzer über die Emission von Laserlicht auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse des ersten Kippsensors Sw3 und des zweiten Kippsensors Sw4. Die Informationssteuerung 212 arbeitet in der vorliegenden Ausführungsform als ein „Melder“.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Informationssteuerung 212 dazu aufgebaut, das Display 22 als ein Benachrichtigungsmedium bzw. als Melder zu nutzen. Anstelle dieses Aufbaus kann auch eine (nicht gezeigte) Tonquelle einschließlich eines Summers oder dergleichen als das Benachrichtigungsmedium genutzt werden.
Insbesondere wechselt die Informationssteuerung 212 als der Melder einen Benachrichtigungsinhalt für den Benutzer basierend auf dem Bestimmungsergebnis durch den Kippbestimmungsabschnitt 211. Der Benachrichtigungsinhalt umfasst zumindest eine Nachricht, die anzeigt, dass die Emission von Laserlicht nicht empfohlen wird.
Insbesondere zeigt die Informationssteuerung 212 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Wert der Kippung θ, der durch den Kippbestimmungsabschnitt 211 berechnet wurde, auf der Anzeige 22 an und führt gleichzeitig die Benachrichtigung des Benutzers durch, indem sie einen Anzeigemodus auf der Anzeige 22 passend zur Größe der Kippung θ geeignet ändert.
Insbesondere wenn die erfasste Kippung gleich groß wie oder kleiner als der erste Schwellenwert θmax ist, zeigt die Informationssteuerung 212 auf der Anzeige 22 eine Zeichenkette, ein Symbol oder dergleichen an, das angibt, dass die Emission von Laserlicht zulässig ist. Außerdem kann ein Übergang in einen Zustand erfolgen, in dem eine Betriebseingabe zum Starten des Umschaltens vom ersten Modus zum zweiten Modus durch den Modusumschalter 214 empfangen werden kann, um einen Zustand zu erreichen, in dem Laserlicht emittiert werden kann, wenn sich der Kopf 6 im ersten Modus befindet.
Wenn die erfasste Kippung andererseits den ersten Schwellenwert θmax übersteigt, gibt die Informationssteuerung 212 auf der Anzeige 22 eine Zeichenfolge, ein Symbol oder dergleichen aus, um anzuzeigen, dass die Emission von Laserlicht nicht empfohlen wird. Außerdem kann, wenn der Kopf 6 auf den ersten Modus eingestellt ist, ein Übergang in einen Zustand erfolgen, in dem eine Betätigung zum Starten des Umschaltens vom ersten Modus zum zweiten Modus durch den Modusumschalter 214 nicht empfangen werden kann, um einen Zustand zu schaffen, in dem kein Laserlicht emittierbar ist. Man bemerke, dass es auch möglich ist, einen Aufbau vorzusehen, in dem Laserlicht zwangsweise aufgrund einer Betätigung durch den Benutzer emittiert wird, ohne den Zustand zu schaffen, in dem das Laserlicht nicht emittierbar ist.
Die Informationssteuerung 212 ist auch dazu aufgebaut, dazu fähig zu sein, eine Farbe der Zeichenkette, des Symbols oder dergleichen zu ändern, die auf der Anzeige 22 anzuzeigen ist, oder ein Blinken der Zeichenkette, des Symbols oder dergleichen passend zum Bestimmungsergebnis zu bewirken.
- Lasersteuerung 213 -
Die Lasersteuerung 213 steuert auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse des ersten Kippsensors Sw3 und des zweiten Kippsensors Sw4, ob Laserlicht vom optischen Analysesystem 7 nach außen abgegeben werden soll oder nicht.
Insbesondere wenn die vom ersten Kippsensor Sw3 und vom zweiten Kippsensor Sw4 als den Kippdetektoren erfasste Kippung θ den ersten Schwellenwert θmax überschreitet, schränkt die Lasersteuerung 213 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Emission von Laserlicht über das Abschirmelement 83 als eine Emissionsbegrenzung ein. In diesem Fall arbeitet das Abschirmelement 83 wie durch die gestrichelte Linie in 7 angedeutet, das Durchgangsloch 70a des Analysegehäuses 70 ist geschlossen, und die Emission von Laserlicht aus dem Analysegehäuse 70 heraus wird unterdrückt.
Hier erlaubt die Lasersteuerung 213 die Emission des Laserlichts unabhängig von der Kippung θ des optischen Analysesystems 7 relativ zur Bezugsachse As im abgeschirmten Zustand, in dem der Verbinder 61c und das Analysegehäuse 70 verbunden sind und das Abdeckelement 61b das reflektierende Objektiv 74 abdeckt. In diesem Fall ist die Sicherheit der Vorrichtung gewährleistet, ohne dass die Steuerung hinsichtlich θ durchgeführt wird.
Andererseits beschränkt die Lasersteuerung 213 die Emission von Laserlicht passend zur Kippung θ des optischen Analysesystems 7 relativ zur Bezugsachse As im nicht abschirmenden Zustand, in dem die Verbindung zwischen dem Verbinder 61c und dem Analysegehäuse 70 gelöst ist und das Abdeckelement 61b vom reflektierenden Objektiv 74 getrennt ist. Als ein Verfahren zur Beschränkung der Emission von Laserlicht kann das Abschirmelement 83 wie vorstehend beschrieben betrieben werden, oder der Emitter 71 für elektromagnetische Wellen kann ausgeschaltet werden.
Zudem kann die Lasersteuerung 213 auch eine Steuerung basierend auf einem Verbindungsstatus zwischen dem Verbinder der abschirmenden Abdeckung und dem Objektiv 92 oder dem Analysegehäuse 70 durchführen.
Genauer gesagt stellt die Lasersteuerung 213 fest, dass die abschirmende Abdeckung am Objektiv 92 oder am Analysegehäuse 70 angebracht ist, wenn der Verbinder elektrisch mit dem Objektiv 92 oder dem Analysegehäuse 70 verbunden ist, und stellt fest, dass die abschirmende Abdeckung nicht am Objektiv 92 oder am Analysegehäuse 70 angebracht ist, wenn der Stecker nicht elektrisch mit dem Objektiv 92 oder dem Analysegehäuse 70 verbunden ist.
Dann kann die Lasersteuerung 213 dazu aufgebaut sein, die Emission von Laserlicht aus dem Emitter 71 für elektromagnetische Wellen unabhängig von der Kippung des optischen Analysesystems 7 relativ zur Bezugsachse As zuzulassen, wenn bestimmt wird, dass die abschirmende Abdeckung am Objektiv 92 oder am Analysegehäuse 70 angebracht ist, und die Emission von Laserlicht aus dem Emitter 71 für elektromagnetische Wellen passend zur Kippung des optischen Analysesystems 7 relativ zur Bezugsachse As zu beschränken, wenn festgestellt wird, dass die abschirmende Abdeckung nicht am Objektiv 92 oder am Analysegehäuse 70 angebracht ist.
-Modusumschaltung 214-
Die Modusumschaltung 214 schaltet vom ersten Modus in den zweiten Modus um oder schaltet vom zweiten Modus in den ersten Modus um, indem sie das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 in der horizontalen Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform der Längsrichtung) vorschiebt und zurückzieht.
Genauer gesagt liest die Modusumschaltung 214 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorab den Abstand D1 zwischen der optischen Beobachtungsachse Ao und der optischen Analyseachse Aa, der vorab in der Speichervorrichtung 21b gespeichert wurde. Anschließend betätigt die Modusumschaltung 214 das Stellglied 65b, um das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 vorzuschieben und zurückzuziehen.
Hier vergleicht die Modusumschaltung 214 jeden vom Bewegungsgrößensensor Sw2 erfassten Verschiebungsbetrag des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 mit dem vorab gelesenen Abstand D1 und stellt fest, ob der vorgenannte Verschiebungsbetrag den erwähnten Abstand D1 erreicht oder nicht. Dann wird die Vor- und Rückwärtsbewegung des optischen Analysesystems 7 und des optischen Beobachtungssystems 9 zu einem Zeitpunkt gestoppt, zu dem der Verschiebungsbetrag den Abstand D1 erreicht. Man bemerke, dass der Abstand D1 vorab bestimmt werden kann, oder der Abstand D1 und der maximale Bewegungsbereich des Aktuators 65b so aufgebaut sein können, dass sie zueinander passen.
Man bemerke, dass der Kopf 6 auch gekippt werden kann, nachdem das Umschalten in den zweiten Modus durch die Modusumschaltung 214 erfolgt ist. In diesem Fall erfasst der Kippbestimmungsabschnitt 211 die Kippung θ, oder die Informationssteuerung 212 führt verschiedene Benachrichtigungen wie im Fall des ersten Modus in einem Zustand aus, in dem der Kopf 6 auf den zweiten Modus eingestellt ist. Auf diese Weise können das Neigen des Kopfes 6, die Bestimmung der Kippung θ und die auf der Bestimmung basierende Benachrichtigung mindestens in entweder dem ersten Modus oder dem zweiten Modus durchgeführt werden.
- Spektrumsaufnahme 215 -
Die Spektrumsaufnahme 215 sendet Laserlicht vom optischen Analysesystem 7 im zweiten Modus aus, um ein Intensitätsverteilungsspektrum zu erfassen. Genauer gesagt emittiert die Spektrumsaufnahme 215 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Laserlicht (ultraviolettes Laserlicht) als elektromagnetische Welle aus dem Emitter 71 für elektromagnetische Wellen und bestrahlt die Probe SP über das reflektierende Objektiv 74 mit dem Laserlicht. Wird die Probe SP mit dem Laserlicht bestrahlt, wird eine Oberfläche der Probe SP lokal in ein Plasma umgewandelt, und Licht (eine elektromagnetische Welle) mit einer Energie, die einem Abstand zwischen Energieniveaus entspricht, wird von einem Elektron emittiert, wenn es aus dem Plasmazustand in ein Gas oder dergleichen zurückfällt. Das auf diese Weise emittierte Licht kehrt durch das reflektierende Objektiv 74 zum optischen Analysesystem 7 zurück und erreicht die erste Kamera 81, den ersten Detektor 77A und den zweiten Detektor 77B.
Das zur ersten Kamera 81 zurückgekehrte Licht erzeugt Bilddaten, die man durch Erfassen des von der Probe SP zurückkehrenden Lichts erhält, und das zum ersten und zweiten Detektor 77A und 77B zurückgekehrte Licht erzeugt das Intensitätsverteilungsspektrum, wenn die Spektrumsaufnahme 215 die Lichtempfangsmenge für jede Wellenlänge aufspaltet. Das von der Spektrumsaufnahme 215 erzeugte Intensitätsverteilungsspektrum wird in den Spektrumanalysator 216 eingegeben.
Man bemerke, dass die Spektrumsaufnahme 215 die Lichtempfangszeitpunkte des ersten und zweiten Detektors 77A und 77B mit einem Emissionszeitpunkt des Laserlichts synchronisiert. So eingestellt kann die Spektrumsaufnahme 215 das Intensitätsverteilungsspektrum passend zum Emissionszeitpunkt des Laserlichts erfassen.
- Spektrumanalysator 216 -
Der Spektrumanalysator 216 führt die Komponentenanalyse der Probe SP basierend auf dem vom Spektrumanalysator 216 bzw. der Sepktrumsaufnahme 215 erzeugten Intensitätsverteilungsspektrum durch. Wie vorstehend erläutert wurde, wird beim LIBS-Verfahren die Oberfläche der Probe SP lokal in ein Plasma umgewandelt, und ein Peak bzw. eine Spitze aus den Wellenlängen des Lichts, das bei der Rückkehr aus dem Plasmazustand in ein Gas oder ähnliches emittiert wird (genauer gesagt die Elektronenbahn eines an einen Atomkern gebundenen Elektrons), weist für jedes Element einen eindeutigen Wert auf. Daher ist es möglich zu bestimmen, dass ein Element, das zu einer Peak-Position gehört, eine Komponente ist, die in der Probe SP enthalten ist, indem die Peak-Position im Intensitätsverteilungsspektrums identifiziert wird, und es ist auch möglich, Komponentenverhältnisse der jeweiligen Elemente zu bestimmen und die Zusammensetzung der Probe SP basierend auf den bestimmten Komponentenverhältnissen durch Vergleich der Größen der Peaks (Höhen der Peaks) zu schätzen.
Ein Analyseergebnis des Spektrumanalysators 216 kann auf dem Display 22 angezeigt oder in der Speichereinrichtung 21b in einem vorab festgelegten Format gespeichert werden.
-Bildverarbeitung 217-
Die Bildverarbeitung 217 kann einen Anzeigemodus auf der Anzeige 22 basierend auf Bilddaten (ersten Bilddaten I1, die später erläutert werden), die von der zweiten Kamera 93 im optischen Beobachtungssystem 9 erzeugt werden, Bilddaten (zweiten Bilddaten 12, die später erläutert werden), die von der ersten Kamera 81 im optischen Analysesystem 7 erzeugt werden, dem Analyseergebnis vom Spektrumanalysator 216 und dergleichen steuern.
Insbesondere bewirkt die Bildverarbeitung 217 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, dass ein von der zweiten Kamera 93 erfasster Bereich (z.B. eine Position in der Mitte des Bereichs) und ein von der ersten Kamera 81 erfasster Bereich (z.B. eine Position in der Mitte des Bereichs) vor und nach dem Umschalten zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus übereinstimmen, wie in den nachstehend erläuterten 16C und 16E dargestellt. Die Bildverarbeitung 217 kann die Anzeigemodi der ersten und zweiten Kamera 81 und 93, und letztendlich die ersten und zweiten Bilddaten I1 und 12, die von den Kameras 81 und 93 erzeugt werden, so einstellen, dass die jeweiligen Bereiche zusammenfallen.
Darüber hinaus kann die Bildverarbeitung 217 auch einen Index anzeigen, der eine Bestrahlungsposition für Laserlicht (allgemeiner gesagt, einen Bereich, der mit einer elektromagnetischen Welle bestrahlt wird) in einer überlagernden Weise auf den zweiten Bilddaten anzeigt.
<Spezielles Beispiel für den Ablauf der Steuerung>
15A ist ein Ablaufplan, der einen grundlegenden Betrieb der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A veranschaulicht. Außerdem ist 15B ein Ablaufplan, dwe einen Vorgang der Suche nach dem Analyten durch die Beobachtungseinheit 63 veranschaulicht, und 15C ist ein Ablaufplan, der einen Vorgang der Analyse der Probe SP durch die Analyseeinheit 62 veranschaulicht. 16A bis 16F sind Ansichten, die Anzeigebildschirme der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A darstellen.
Zunächst sucht die Beobachtungseinheit 63 im ersten Modus in Schritt S1 von 15A nach einem Analyten bzw. Beobachtungsobjekt. Die in Schritt S1 durchgeführte Verarbeitung ist in 15B dargestellt. Das heißt, der Schritt S1 in 15A umfasst die Schritte S11 bis S13 in 15B.
Hier wird vor dem Schritt S11 in 15B das Objektiv 92 mit einer gewünschten Vergrößerung ausgewählt, indem nur das Objektiv 92 durch ein Objektiv mit einer gewünschten Vergrößerung ersetzt wird oder der Objektivtubus 90 oder die Beobachtungseinheit 63 in einem Zustand ersetzt wird, in dem der Objektivtubus 90 von der Gehäuseverbindung 64 gehalten ist. Wird die gesamte Beobachtungseinheit 63 getauscht, kann die Beobachtungseinheit 63 zusammen mit der Gehäuseverbindung 64 getauscht werden, oder es kann nur die Beobachtungseinheit 63 getauscht werden, indem die Beobachtungseinheit 63 von der Gehäuseverbindung 64 abgenommen wird.
Dann sucht die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A, insbesondere die Steuerung 21 in dieser Vorrichtung, in Schritt S11 nach einem Abschnitt (dem Analyten) aus Abschnitten der Probe SP, der von der Analyseeinheit 62 analysiert werden soll, wobei Bedingungen wie die Belichtungszeit der zweiten Kamera 93 und die Helligkeit von (nachstehend auch als „erste Bilddaten 11“ bezeichneten) Bilddaten, die von der zweiten Kamera 93 erzeugt werden, wie Licht, das zur Belichtung durch das Glasfaserkabel C3 geführt wird, basierend auf einer Eingabe zur Betätigung durch den Benutzer eingestellt werden. Zu diesem Zeitpunkt speichert die Steuerung 21 die von der zweiten Kamera 93 erzeugten ersten Bilddaten I1 nach Bedarf.
Man bemerke, dass die Einstellung der Belichtungszeit der zweiten Kamera 93 und die Einstellung der Helligkeit des Lichts zur Beleuchtung bzw. Belichtung auch so aufgebaut sein können, dass sie automatisch von der Steuerung 21 basierend auf einem Erfassungssignal des Objektivsensors Sw1 ausgeführt werden, ohne dass eine Eingabe zur Ausführung durch den Benutzer erforderlich ist.
Außerdem wird während dieses Schritts S11 oder vor oder nach dem Schritt S11 das optische Beobachtungssystem 9 und letztendlich der gesamte Kopf 6 durch den Kippmechanismus 45 während der Suche nach dem Analyten gekippt, beispielsweise basierend auf einer manuellen Bedienung durch den Benutzer. Die Steuerung 21 erfasst die Größe der Kippung θ zu dieser Zeit. Die Größe der Kippung θ wird auf dem Display 22 zusammen mit den von der zweiten Kamera 93 erzeugten ersten Bilddaten I1 angezeigt.
16A zeigt den Anzeigebildschirm, wenn die Probe SP im ersten Modus direkt von oben (θ = ± 0°) aufgenommen wird. In diesem Fall kann ein Dialog T1, der die Größe der Kippung θ visuell anzeigt, zusammen mit den ersten Bilddaten 11, die zur Kippung θ passen, auf dem Bildschirm 22 angezeigt werden.
Währenddessen veranschaulicht 16C den Anzeigebildschirm, wenn die Probe SP im ersten Modus von schräg oben (θ = +XX°) aufgenommen wird. In diesem Beispiel entspricht ein Vorzeichen von θ einer Schwenkrichtung des Kopfs 6, und ein positives Vorzeichen wird für ein Verschwenken nach rechts und ein negatives Vorzeichen für ein Verschwenken nach links festgelegt. Natürlich sind die positiven und negativen Definitionen nur Beispiele und können nach Bedarf geändert werden.
Im anschließenden Schritt S12 bestimmt der Kippbestimmungsabschnitt 211 die Größe der Kippung θ. Der Ablauf geht zu Schritt S13 weiter, um den Benutzer zu warnen und die Laserbestrahlung zu beschränken, wenn die Kippung θ den ersten Schwellenwert θmax überschreitet, und überspringt Schritt S13 und kehrt zur vorherigen Verarbeitung zurück, wenn die Kippung θ gleich groß wie oder kleiner als der erste Schwellenwert θmax ist.
16B zeigt einen Bildschirm zur Benachrichtigung über das Bestimmungsergebnis passend zur 16A. In diesem Beispiel werden numerische Daten, die die Größe der Kippung θ angeben, und eine Zeichenkette, die das Bestimmungsergebnis angibt, in einem Dialog T2 angezeigt. Die genannte Zeichenkette gibt an, dass die Laserbestrahlung erlaubt ist (Emission OK), und wird in einem Zustand angezeigt, in dem sie auf eine vorbestimmte Anzeigefarbe eingestellt ist. Eine Schaltfläche B1 ist eine Schaltfläche zum Starten der Komponentenanalyse durch die Analyseeinheit 62, und die Schaltfläche B2 ist eine Schaltfläche zum Stoppen der Komponentenanalyse.
16D zeigt zudem einen Bildschirm zur Benachrichtigung über das Bestimmungsergebnis passend zur 16C. In diesem Beispiel zeigt der Dialog T2 an, dass die Laserbestrahlung nicht empfohlen bzw. nicht genehm ist (Emission NG), und wird in einem Zustand angezeigt, in dem eine andere Anzeigefarbe als in 16B vorgegeben ist. In diesem Fall kann die Laserbestrahlung eingeschränkt werden, indem die in 16B dargestellte Schaltfläche B1 ausgeblendet wird, oder es kann eine Schaltfläche B3 zum erzwungenen Starten der Komponentenanalyse auf dem Display 22 angezeigt werden, wie in 16D dargestellt. Wird beispielsweise die Schaltfläche B3 gedrückt, wird die Komponentenanalyse nach einer Warnung an den Benutzer gestartet.
In einem Fall, in dem die in Schritt S13 dargestellte Verarbeitung abgeschlossen ist, oder in einem Fall, in dem Schritt S13 übersprungen wird, bestätigt der Benutzer beispielsweise, ob es kein Problem mit dem Aussehen der Probe SP gibt, wie hinsichtlich der Helligkeit der ersten Bilddaten I1 und eines Winkels des optischen Beobachtungssystems 9. Ein Steuervorgang, der von der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A durchgeführt werden muss, kehrt zu Schritt S11 zurück, wenn ein Problem vorliegt, und der in 15B dargestellte Ablauf wird manuell oder automatisch beendet, wenn kein Problem vorliegt. Dadurch schließt der Steuervorgang den Schritt S1 in 15A ab.
Wenn dann zum Beispiel eine Analysestarttaste (siehe zum Beispiel die Taste B1 in 16B) vom Benutzer gedrückt wird, geht der Steuervorgang von Schritt S1 zu Schritt S2 weiter.
In Schritt S2 werden die ersten Bilddaten I1 zum Zeitpunkt des Drückens der Taste in der Speichervorrichtung 21b gespeichert, und die Modusumschaltung 214 betätigt den Baugruppenwechselmechanismus 65, um das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 gemeinsam so zu verschieben und zu bewegen, dass die Umschaltung vom ersten Modus in den zweiten Modus ausgeführt wird.
16E veranschaulicht einen Anzeigebildschirm, wenn die Probe SP im zweiten Modus von schräg oben (θ = +XX°) aufgenommen wird. Die in 16E dargestellten Bilddaten werden von der ersten Kamera 81 des optischen Analysesystems 7 erzeugt. Nachstehend werden diese auch als „zweite Bilddaten 12“ bezeichnet.
Wie aus dem Vergleich zwischen 16C und 16E ersichtlich ist, sind eine Position der Mitte und eine Kippung der Probe SP, die im zweiten Modus angezeigt werden, im Wesentlichen dieselben wie eine Position der Mitte und eine Kippung der Probe SP, die im ersten Modus angezeigt werden.
Anschließend wird in Schritt S3 der 15A im zweiten Modus eine Komponentenanalyse der Probe SP durch die Analyseeinheit 62 ausgeführt. Die in Schritt S3 durchgeführte Verarbeitung ist in 15C dargestellt. Das heißt, der Schritt S3 in 15A umfasst die Schritte S41 bis S46 in 15C.
In der vorliegenden Ausführungsform hat das reflektierende Objektiv 74 für die Komponentenanalyse während der Beobachtung eine geringere Objekttiefe bzw. Schärfentiefe als das Objektiv 92 für die Beobachtung. Daher führt die Steuerung 21 im Steuerhauptkörper 2 für jede Position in den zweiten Bilddaten I2 einen Autofokus aus, um in Schritt S41 in 15C ein Gesamtfokusbild zu erzeugen. Dadurch ist es möglich, im Wesentlichen die gesamten zweiten Bilddaten I2 in den Fokus zu nehmen. Gleichzeitig können die Aufnahmebedingungen, wie die Belichtungszeit der ersten Kamera 81 und die Lichtmenge des von der LED-Lichtquelle 79 emittierten Beleuchtungslichts, so nahe wie möglich an die Aufnahmebedingungen im ersten Modus gebracht werden.
Außerdem kann die vorstehend beschriebene Bildverarbeitung 217 in einem Fall, in dem die Vergrößerung des Objektivs 92 geringer ist als die des reflektierenden Objektivs 74, auf der Anzeige 22 nur die in Schritt S2 gespeicherten ersten Bilddaten I1 als ein Bild der Abbildung und jeden Punkt in dem Bild der Abbildung, der erfasst wurde, als die zweiten Bilddaten I2 anzeigen.
Im anschließenden Schritt S42 zeigt die Bildverarbeitung 217 eine Markierung P1, die eine Auftreffposition des Laserlichts (Laserbestrahlungspunkt) andeutet, in einer überlagerten Weise auf den zweiten Bilddaten I2 an. Die Markierung P1 zeigt die Ausrichtung des Laserlichts an. Der Benutzer kann durch Überprüfung der Position der Markierung P1 feststellen, ob ein Analyt geeignet platziert ist oder nicht. Die Bildverarbeitung 217 kann veranlassen, dass der Steuervorgang basierend auf einer Betätigungseingabe (z. B. einer manuellen Eingabe durch den Benutzer) fortgesetzt wird, die ein Ergebnis der Bestätigung anzeigt.
Wenn der Analyt in Schritt S42 nicht geeignet platziert ist, treibt der Kopf 6 den Verschiebetisch-Antrieb 53 an, um eine Position des Verschiebetisches 51 z.B. basierend auf einer Betätigungseingabe durch den Benutzer einzustellen. Im Ergebnis kann eine Position der Probe SP relativ zur Markierung P1 korrigiert werden.
Vor der Ausführung von Schritt S43 im Anschluss an Schritt S42 kann der Benutzer als Reaktion auf den Abschluss der Festlegung der Ausrichtung des Laserlichts eine Analysetaste B4 drücken, die in einem Dialogfeld T3 angezeigt wird.
Zu diesem Zeitpunkt kann der Benutzer bestätigen, ob das Beleuchtungslicht visuell erkennbar ist oder nicht, und die Emission von Laserlicht nur zulassen, wenn das Beleuchtungslicht visuell nicht erkennbar ist. Es ist zum Beispiel möglich, einen Aufbau einzusetzen, in dem eine Taste, die als „Beleuchtungslicht ist visuell nicht erkennbar“ angezeigt wird, auf dem Display 22 angezeigt wird, und die Analysetaste B4 wird auf dem Display 22 nur angezeigt, wenn eine solche Taste gedrückt wird.
Man bemerke, dass das Steuerung 21 auch die Kippung θ des Kopfes 6 im zweiten Modus bestimmen kann, wie in der Darstellung der Modusumschaltung 214 erläutert ist. In einem derartigen Aufbau kann die Steuerung 21 die gleiche Verarbeitung wie in den Schritten S12 und S13 in 15B zum Beispiel zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Drücken der Analysetaste B4 durchführen (dem Zeitpunkt nach dem Drücken und vor der Ausführung von Schritt S43).
Im anschließenden Schritt S43 speichert die Steuerung 21 die zweiten Bilddaten I2 unmittelbar vor der Bestrahlung mit dem Laserlicht in der Speichereinrichtung 21b. Im anschließenden Schritt S44 veranlasst die Steuerung 21 das optische Analysesystem 7 über die Lasersteuerung 213 dazu, das Laserlicht auf die Probe SP abzustrahlen.
In Schritt S44 empfangen der erste und der zweite Detektor 77A und 77B Licht, das aufgrund des auf der Probe SP auftretenden bzw. erzeugten Plasmas emittiert wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Zeitpunkte des Lichtempfangs des ersten und zweiten Detektors 77A und 77B so eingestellt, dass sie mit einem Emissionszeitpunkt des Laserlichts synchronisiert sind. Die Spektrumsaufnahme 215 erfasst ein Intensitätsverteilungsspektrum passend zum Emissionszeitpunkt des Laserlichts.
Im anschließenden Schritt S45 analysiert der Spektrumanalysator 216 das Intensitätsverteilungsspektrum, um eine Analyse der Komponenten und der Komponentenverhältnisse der in der Probe SP enthaltenen Elemente und eine Schätzung eines Materials auf der Grundlage der Komponentenverhältnisse durchzuführen (siehe Dialog T4 in 16F).
Im nachfolgenden Schritt S46 zeigt die Bildverarbeitung 217 das Analyseergebnis aus Schritt S45 auf der Anzeige 22 an, wie in einem Dialog T5 in 16G dargestellt. Danach beendet die Steuerung 21 den in 15C dargestellten Ablauf. Wenn dieser Ablauf endet, geht der Steuerablauf von Schritt S3 in 15A zu Schritt S4 in derselben Figur weiter.
In Schritt S4 wird festgestellt, ob die Komponentenanalyse der Probe SP abgeschlossen ist, und der Steuervorgang geht zu Schritt S5 weiter, wenn die Komponentenanalyse abgeschlossen ist (Schritt S4: JA). Diese Bestimmung wird von der Steuerung 21 z.B. basierend auf einer vom Benutzer eingegebenen Betätigung durchgeführt. In Schritt S5 erstellt die Steuerung 21 einen Bericht, in dem das Analyseergebnis beschrieben wird, und beendet den in 15A dargestellten Ablauf.
Andererseits fährt die Verarbeitung mit Schritt S6 fort, wenn die Komponentenanalyse nicht abgeschlossen ist (Schritt S4: NEIN), kehrt zu Schritt S1 zurück, wenn die Rückkehr zur Suche nach dem Analyten festgelegt ist (Schritt S6: JA), und kehrt zu Schritt S3 zurück, um die vorstehend erläuterte Verarbeitung erneut auszuführen, wenn die Festlegung vorgenommen wird, dass die Änderung des Analyten unnötig ist (Schritt S6: NEIN). Man bemerke, dass die Festlegung, die sich auf Schritt S6 bezieht, in geeigneter Weise aus der Speichervorrichtung 21b oder dergleichen gelesen werden kann, die vorab erstellt wurde, oder basierend auf einer Betätigungseingabe oder dergleichen durch den Benutzer bei jeder Betätigungseingabe erzeugbar ist.
<Hauptmerkmale der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A>
(Merkmal des Baugruppenwechselmechanismus 65)
Wie vorstehend erläutert wurde, verändert die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Positionen des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 relativ zum Verschiebetisch 51, um die Erfassung der Probe SP durch das optische Beobachtungssystem 9 und die Abstrahlung des Laserlichts zum Zeitpunkt der Erzeugung des Intensitätsverteilungsspektrums durch das optische Analysesystem 7 am identischen Punkt in der Probe SP auszuführen, wie in 11B und dergleichen dargestellt. Im Ergebnis ist es möglich, eine Abweichung zwischen einer Beobachtungsposition durch das optische Beobachtungssystem 9 und einer Analyseposition durch das optische Analysesystem 7 zu eliminieren, und letztendlich kann die Vorrichtung benutzerfreundlicher werden.
Außerdem sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 als unabhängige optische Systeme aufgebaut, und somit kann jedes der optischen Systeme eine für die jeweilige Anwendung geeignete Spezifikation aufweisen. Im Ergebnis kann die Leistung jedes der optischen Systeme so weit wie möglich optimiert werden.
Außerdem kann die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform als eine Vorrichtung vom All-in-One-Typ bzw. Komplettvorrichtung aufgebaut sein, wie in 11B und dergleichen dargestellt, und kann alle Schritte von der Beobachtung bis zur Analyse nur durch Anbringen der jeweiligen optischen Systeme an der Plattform 4 implementieren. Dies ist im Hinblick auf die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung vorteilhaft.
Außerdem hält die Gehäuseverbindung 64 den Objektivtubus 90 und letztendlich die Beobachtungseinheit 63 so, dass die Position der optischen Analyseachse Aa relativ zur optischen Beobachtungsachse Ao konstant wird, wie in 10 und dergleichen gezeigt. Daher ist es möglich, die Beobachtung und Analyse am gleichen Punkt durchzuführen, indem das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 um den Abstand D1 relativ bewegt werden, der zur relativen Position passt.
Außerdem sind die beiden optischen Achsen Ao und Aa in der Bewegungsrichtung der beiden optischen Systeme 7 und 9 durch den Baugruppenwechselmechanismus 65 angeordnet, wie in 10 und dergleichen gezeigt, was im Hinblick auf die Durchführung der Beobachtung und Analyse am identischen Punkt von Vorteil ist.
Außerdem ist die Gehäuseverbindung 64 an der Außenfläche (dem Vorsprung 70c) des Analysegehäuses 70 angebracht, wie in 2 und dergleichen dargestellt, und somit können das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 als abnehmbare und völlig unabhängige optische Einheiten aufgebaut sein, was zur Anpassung der für die jeweilige Anwendung geeigneten Spezifikation vorteilhaft ist.
Hier sind der Objektivtubus 90 und die Beobachtungseinheit 63 über die Gehäuseverbindung 64 an der Außenfläche des Analysegehäuses 70 befestigt, so dass es einfach ist, das optische Beobachtungssystem 9 zusammen mit dem Objektivtubus 90 oder der Beobachtungseinheit 63 auszutauschen, und gleichzeitig ist es äußerst einfach, einen Teil des optischen Beobachtungssystems 9 (z. B. das Objektiv 92) mittels manuellen Eingriffs oder dergleichen zu ersetzen. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung.
Außerdem ist die Gehäuseverbindung 64 dazu aufgebaut, selektiv eine aus den mehreren Arten von Objektivtuben 90, 90' und 90" oder den Beobachtungseinheiten 63, 63' und 63" zu halten, wie in 9 dargestellt ist, und somit wird es einfach, das optische Beobachtungssystem 9 mit den gewünschten Eigenschaften, wie z.B. der Vergrößerung des Objektivs 92, zusammen mit dem Objektivtubus 90 oder der Beobachtungseinheit 63 auszutauschen, was im Hinblick auf die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung vorteilhaft ist.
Außerdem kann die Beobachtung und Analyse der Probe SP aus dem gleichen Winkel vor und nach der Bewegung durch den in 11B und dergleichen dargestellten Baugruppenwechselmechanismus 65 durchgeführt werden. Infolgedessen wird die Abweichung zwischen der Beobachtungsposition durch das optische Beobachtungssystem 9 und der Analyseposition durch das optische Analysesystem 7 weiter eliminiert, was im Hinblick auf die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung noch vorteilhafter ist.
Des Weiteren ist die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass die Steuerung 21, die die Verarbeitung für das optische Beobachtungssystem 9 durchführt, und die Steuerung 21, die die Verarbeitung für das optische Analysesystem 7 durchführt, dieselbe ist, wie in 1 und dergleichen dargestellt. Im Ergebnis ist es möglich, die Steuerung 21 zu teilen, während die beiden unabhängigen optischen Systeme 7 und 9 bereitgestellt werden, und es ist möglich, die Anzahl der Komponenten zu verringern und die Verarbeitung für die beiden optischen Systeme 7 und 9 reibungslos durchzuführen.
Außerdem ist der Baugruppenwechselmechanismus 65 dazu aufgebaut, das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 anstelle des Verschiebetisches 51 zu bewegen, wenn die relativen Positionen des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 relativ zum Verschiebetisch 51 verändert werden, wie in 11B und dergleichen dargestellt. Mit diesem Aufbau ist es möglich, unabhängig von der Position, in der die Probe SP auf dem Tisch 5 angeordnet ist, denselben Punkt wie den Beobachtungspunkt zu analysieren.
(Merkmale des Kippmechanismus 45)
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kippt der Kippmechanismus 45 zumindest das optische Beobachtungssystem 9 zwischen dem optischen Analysesystem 7 und dem optischen Beobachtungssystem 9 relativ zur vorab festgelegten Bezugsachse As senkrecht zur Ablagefläche 51a, wie in 12B und dergleichen dargestellt. Die Probe SP kann aus verschiedenen Winkeln, wie z.B. einer schrägen Richtung, beobachtet werden, indem das kippbare optische Beobachtungssystem 9 an der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A angebracht wird. Im Ergebnis kann der Benutzer einfach die Beobachtungsposition der Probe SP erfassen.
Außerdem sind das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 integral in dem Zustand gekippt, in dem die relative Position der optischen Beobachtungsachse Ao relativ zur optischen Analyseachse Aa beibehalten wird, wie in 10, 12B und dergleichen dargestellt, und somit kann die Probe SP mit dem Laserlicht aus verschiedenen Richtungen, wie der schrägen Richtung, bestrahlt werden. Dadurch ist es möglich, eine Komponentenanalyse an den Proben SP durchzuführen, die verschiedene Formen aufweisen, wie z.B. an einer in vertikaler Richtung hochstehenden Struktur.
Wenn Laserlicht in einem Zustand emittiert wird, in dem das optische Analysesystem 7 zu stark gekippt ist, besteht im Allgemeinen eine Möglichkeit, dass das Laserlicht auf die Netzhaut eines Menschen oder dergleichen trifft. Daher kann die Sicherheit der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A verbessert werden, indem die Emission von Laserlicht passend zur Kippung θ beschränkt wird, wie in Schritt S13, Schritt S14 und dergleichen in 15B dargestellt.
Außerdem ist es möglich, die Emission von Laserlicht zuverlässiger zu unterdrücken, indem das Abschirmelement 83 verwendet wird, das im Analysegehäuse 70 angeordnet ist, wie in 7 dargestellt, was im Hinblick auf die Verbesserung der Sicherheit der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A von Vorteil ist.
Des Weiteren ist es möglich, den Benutzer über verschiedene Arten von Informationen, wie die Kippung θ des optischen Analysesystems 7, zu benachrichtigen, indem die Benachrichtigung auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse der ersten und zweiten Kippsensoren Sw3 und Sw4 durchgeführt wird, wie in 16D dargestellt ist. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die Erhöhung der Sicherheit der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A.
Außerdem ist es möglich, den Benutzer über Informationen zu benachrichtigen, die zur Haltung des optischen Analysesystems 7 passen, indem der Inhalt der Benachrichtigung in Abhängigkeit von der Größe der Kippung θ geändert wird, wie in den 16B und 16D dargestellt. Dies ist vorteilhaft, um die Sicherheit der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A zu erhöhen.
Außerdem ist die Benachrichtigung, dass die Emission von Laserlicht nicht empfohlen wird, in der Benachrichtigung enthalten, die durch die Informationssteuerung 212 realisierbar ist, wie in 16D dargestellt, und somit kann die Aufmerksamkeit des Benutzers beispielsweise im Vergleich mit einem Aufbau zuverlässiger erregt werden, in dem nur die Kippung des optischen Analysesystems 7 gemeldet wird. Dies ist hinsichtlich der Verbesserung der Sicherheit der Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A von Vorteil.
Außerdem wird die Steuerung gemäß der Kippung θ in dem abschirmenden Zustand nicht ausgeführt (die Emission von Laserlicht wird unabhängig von der Größe der Kippung θ erlaubt), in dem die Sicherheit durch das in 6 und dergleichen dargestellte Abdeckelement 61b gewährleistet ist, oder in dem Zustand, in dem die abschirmende Abdeckung am Objektiv 92 oder am Analysegehäuse 70 angebracht ist. Die Emission von Laserlicht wird nur in dem nicht abschirmenden Zustand eingeschränkt, in dem die Möglichkeit besteht, dass die Sicherheit nicht gewährleistet ist, oder in dem Zustand, in dem die abschirmende Abdeckung nicht am Objektiv 92 oder am Analysegehäuse 70 befestigt ist. Auf diese Weise kann die Emission von Laserlicht gesteuert werden, nachdem geeignet ein Zustand festgelegt wurde, in dem die Emission eingeschränkt werden muss.
Außerdem bewegt der Baugruppenwechselmechanismus 65 die relativen Positionen des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 in dem Zustand, in dem zumindest das optische Beobachtungssystem 9 durch den Kippmechanismus 45 in der gekippten Stellung gehalten wird, wie durch den Zweirichtungspfeil A1 in 12B angezeigt. Infolgedessen kann die Probe SP aus einem gewünschten Winkel durch das optische Beobachtungssystem 9 beobachtet werden, und die im Wesentlichen gleiche Position wie die Beobachtungsposition kann durch das optische Analysesystem 7 analysiert werden. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die Beseitigung der Abweichung zwischen der Beobachtungsposition durch das optische Beobachtungssystem 9 und der Analyseposition durch das optische Analysesystem 7, und verbessert die Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung.
(Weitere Merkmale)
Weiterhin ist die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 6 und dergleichen dargestellt ist, eine Analysevorrichtung, die Laserlicht sammelt, die Probe SP als einen Analyten mit dem Laserlicht bestrahlt und Komponenten, die in der Probe SP enthalten sind, auf der Grundlage eines Spektroskopiespektrums von Licht analysiert, das an der Probe SP erzeugt wird. Sie umfasst Folgendes: das Analysegehäuse 70, das das optische Analysesystem 7 aufnimmt; die Plattform 4, die das Analysegehäuse 70 hält; ein Beobachtungsgehäuse (Gehäuse der Beobachtungseinheit 63), das das optische Beobachtungssystem 9 aufnimmt; und die Gehäuseverbindung 64, die an der Plattform 4 oder dem Analysegehäuse 70 vorgesehen ist und als Halterung dient, die das Beobachtungsgehäuse hält.
Hier umfasst das optische Analysesystem 7 Folgendes: den Emitter 71 für elektromagnetische Wellen als den Laseroszillator, der eine elektromagnetische Welle (in der vorliegenden Ausführungsform insbesondere Laserlicht) auf die Probe SP emittiert; und den ersten und zweiten Detektor 77A und 77B als die Detektoren, die das in der Probe SP als Reaktion auf die elektromagnetische Welle erzeugte Licht aufspalten, wenn die Probe SP mit der vom Emitter 71 für elektromagnetische Wellen emittierten elektromagnetischen Welle (Laserlicht) bestrahlt wird.
Andererseits nimmt das optische Beobachtungssystem 9 das optische Beobachtungssystem 9 einschließlich des Objektivs 92 auf, das das Licht von der Probe SP sammelt, und die zweite Kamera 93 als die Kamera, die eine Lichtempfangsmenge des durch das Objektiv 92 empfangenen Lichts erfasst und eine Analyse der Probe SP durchführt.
Die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A umfasst außerdem Folgendes: die Steuerung 21, die eine Komponentenanalyse der Probe SP basierend auf dem Intensitätsverteilungsspektrum des von den ersten und zweiten Detektoren 77A und 77B empfangenen Lichts und die Erzeugung von Bilddaten der Probe SP basierend auf der von der zweiten Kamera 93 erfassten Lichtempfangsmenge durchführt.
Auf diese Weise ist die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass die Gehäuseverbindung 64 in der Plattform 4 oder dem Analysegehäuse 70 vorgesehen ist und das Beobachtungsgehäuse über die Gehäuseverbindung 64 angebracht ist. Dadurch können das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 als vollständig unabhängige Einheiten aufgebaut sein, und die Spezifikationen der jeweiligen Einheiten können getrennt optimiert werden.
Darüber hinaus wird es für das optische Analysesystem 7 einfach, denselben Punkt zu analysieren, der vom optischen Beobachtungssystem 9 beobachtet wird, indem eine horizontale Bewegung des optischen Analysesystems 7 und des optischen Beobachtungssystems 9 relativ zum Tisch 5 integral bzw. gemeinsam bewirkt wird, wie es in 11B und dergleichen dargestellt ist.
Außerdem ist es möglich, Arbeiten wie das Anbringen und Abnehmen des Objektivs 92 einfach durchzuführen, indem der Objektivtubus 90 an der Vorderseite des Analysegehäuses 70 angeordnet wird, wie in 6 und dergleichen dargestellt ist. Außerdem ist die Anordnung des optischen Beobachtungssystems 9, das leichter als das optische Analysesystem 7 ist, auf der Vorderseite vorteilhaft in Bezug auf die Verringerung einer auf die Führungsschiene 65a wirkenden Last (genauer gesagt, eines Moments einer auf das distale Ende der Führungsschiene 65a wirkenden Kraft), wenn das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 nach vorn geschoben werden, und in Bezug auf die Stabilisierung der Halterung der beiden optischen Systeme 7 und 9, ohne ein Klappern der beiden optischen Systeme 7 und 9 zu verursachen. Darüber hinaus erleichtert die Anordnung des optischen Beobachtungssystems 9 auf der Vorderseite das Anbringen und Abnehmen zum Zeitpunkt der Auswahl des optimalen optischen Beobachtungssystems 9.
<<Andere Ausführungsformen>>
(Modifikation hinsichtlich des Hardware-Aufbaus)
In der vorstehend erläuterten Ausführungsform ist das optische Analysesystem 7 dazu aufgebaut, zusammen mit dem optischen Beobachtungssystem 9 kippbar zu sein, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Es reicht aus, wenn der Kippmechanismus 45 zumindest das optische Beobachtungssystem 9 neigt. Bei einem Aufbau, bei der nur das optische Beobachtungssystem 9 gekippt wird, wird Laserlicht als eine elektromagnetische Welle von direkt oberhalb der Probe SP nach unten abgestrahlt.
In der vorstehend erläuterten Ausführungsform ist der Baugruppenwechselmechanismus 65 dazu aufgebaut, das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 anstelle des Verschiebetisches 51 zum Zeitpunkt der Änderung der relativen Positionen des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 relativ zum Verschiebetisch 51 zu bewegen. Mit einem derartigen Aufbau kann eine Vibration des Tisches 5 unterdrückt werden, und eine Positionsveränderung eines Beobachtungsobjekts, die durch die Bewegung des Tisches 5 verursacht wird, kann unterdrückt werden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Es ist auch möglich, einen Aufbau einzusetzen, in dem der Verschiebetisch 51 anstelle des optischen Beobachtungssystems 9 und des optischen Analysesystems 7 bewegt wird. Darüber hinaus kann ein Aufbau eingesetzt werden, in dem das optische Beobachtungssystem 9 und das optische Analysesystem 7 gemeinsam bewegt werden und auch der Verschiebetisch 51 so bewegt wird, dass der gleiche Punkt beobachtet und analysiert werden kann.
Obwohl die vorstehend erläuterte Ausführungsform so aufgebaut ist, dass die Plattform 4 das optische Analysesystem 7 von der Rückseite lagert und das optische Beobachtungssystem 9 an der Vorderseite des optischen Analysesystems 7 angeordnet ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Das optische Beobachtungssystem 9 kann zwischen der Plattform 4 und dem optischen Analysesystem 7 angeordnet sein.
Außerdem kann das optische Beobachtungssystem 9 auch im Analysegehäuse 70 angeordnet sein, statt das optische Beobachtungssystem 9 wie in der vorgenannten Ausführungsform außerhalb des Analysegehäuses 70 anzuordnen. In diesem Fall kann das optische Beobachtungssystem 9 im Analysegehäuse 70 in einem Zustand angeordnet sein, in dem es in einem Gehäuse der gesamten Beobachtungseinheit 63 einschließlich des Objektivtubus 90 untergebracht ist, oder Komponenten, die im optischen Beobachtungssystem 9 enthalten sind, also die Kamera für die Beobachtung, der Objektivtubus und dergleichen, können innerhalb des Analysegehäuses 70 in einem Zustand angeordnet sein, in dem sie nicht in einem solchen Gehäuse untergebracht sind.
Obwohl die vorstehend erläuterte Ausführungsform so aufgebaut ist, dass die Gehäuseverbindung 64 als Objektivtubushalter den Objektivtubus 90 und letztendlich die Beobachtungseinheit 63 am optischen Analysesystem 7 fixiert, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Die Position der optischen Analyseachse Aa relativ zur optischen Beobachtungsachse Ao kann auch durch Halten der zweiten Kamera 93 anstelle der Beobachtungseinheit 63 fixiert werden.
Außerdem ist die vorstehend erläuterte Ausführungsform so aufgebaut, dass die optische Beobachtungsachse Ao und die optische Analyseachse As parallel zueinander verlaufen, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 können auch so angeordnet sein, dass die optische Beobachtungsachse Ao und die optische Analyseachse As gegeneinander verdreht bzw. verkippt sind.
(Modifizierung hinsichtlich der Einschränkung des Emittierens von Laserlicht)
Obwohl die vorgenannte Ausführungsform dazu aufgebaut ist, die Emission von Laserlicht in Abhängigkeit von der Größe der Kippung θ zu erlauben oder einzuschränken, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt.
Genauer gesagt beschränkt das optische Analysesystem 7 gemäß einer Modifizierung der vorliegenden Offenbarung die Emission von Laserlicht unabhängig von der Kippung θ des optischen Analysesystems 7 relativ zur Bezugsachse As in einem Zustand, in dem das optische Analysesystem 7 und das optische Beobachtungssystem 9 integral bzw. gemeinsam gekippt sind.
Gemäß dieser Modifizierung ist die Emission von Laserlicht unabhängig von der Größe der Kippung θ in dem Zustand eingeschränkt, in dem das optische Analysesystem 7 gekippt ist. Dadurch ist es möglich, einen noch sichereren Aufbau zu realisieren.
(Modifizierung der Analysemethode)
Obwohl die Analyse- und Beobachtungsvorrichtung A gemäß der vorstehend erläuterten Ausführungsform dazu aufgebaut ist, die Komponentenanalyse unter Verwendung des LIBS-Verfahrens durchzuführen, indem sie den Emitter 71 für elektromagnetische Wellen veranlasst, das Laserlicht als elektromagnetische Welle auszusenden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf einen derartigen Aufbau beschränkt.
Beispielsweise kann Infrarotlicht als die elektromagnetische Welle genutzt werden, um eine Analyse durch Infrarotspektroskopie anstelle des LIBS-Verfahrens durchzuführen. Insbesondere kann eine chemische Struktur eines Moleküls, das in einem Beobachtungsobjekt enthalten ist, durch Bestrahlung des Beobachtungsobjekts mit Infrarotlicht und Messung des durchgelassenen oder reflektierten Lichts analysiert werden. Monochromatisches Licht kann als die elektromagnetische Welle verwendet werden, um eine Analyse durch Raman-Spektroskopie durchzuführen, bei der physikalische Eigenschaften, wie z. B. die Kristallinität eines Beobachtungsobjekts, unter Einsatz von Raman-Streulicht untersucht werden, das durch Bestrahlung des Beobachtungsobjekts mit monochromatischem Licht erzeugt wird. Außerdem kann Licht im ultravioletten Bereich, im sichtbaren Bereich und im Infrarotbereich von etwa 180 bis 3000 nm als elektromagnetische Welle verwendet werden, um eine Analyse mittels Spektroskopie im Ultravioletten, Sichtbaren und nahen Infrarot- durchzuführen. Insbesondere kann eine qualitative und quantitative Analyse einer in einem Beobachtungsobjekt enthaltenen Zielkomponente durchgeführt werden, indem das Beobachtungsobjekt mit der elektromagnetischen Welle bestrahlt und das durchgelassene oder reflektierte Licht gemessen wird. Darüber hinaus kann eine spektroskopische Analyse in einem Röntgenbereich durchgeführt werden, indem Röntgenstrahlen als elektromagnetische Welle genutzt werden. Insbesondere kann eine Röntgenfluoreszenzanalyse durchgeführt werden, bei der ein Beobachtungsobjekt (eine Probe) mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird und die Elemente des Beobachtungsobjekts anhand der Energie und Intensität fluoreszierender Röntgenstrahlen analysiert werden, die einzigartige Röntgenstrahlen sind, die durch die Bestrahlung erzeugt werden. Ein Elektronenstrahl kann anstelle der elektromagnetischen Welle verwendet werden, um eine Oberfläche eines Beobachtungsobjekts basierend auf der Energie und Intensität der reflektierten Elektronen zu analysieren, die durch die Bestrahlung des Beobachtungsobjekts mit dem Elektronenstrahl erzeugt werden. Der Aufbau gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auch für einen Fall der Durchführung von Spektroskopie in der vorstehend erläuterten Analyse einsetzbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020101441 A [0002, 0003, 0004]

Claims

Mikroskop zur vergrößernden Beobachtung eines Beobachtungsobjekts, wobei das Mikroskop Folgendes umfasst einen Verschiebetisch, auf dem das Beobachtungsobjekt platzierbar ist; ein optisches Beobachtungssystem mit einem ersten Objektiv, das Licht vom auf dem Verschiebetisch platzierten Beobachtungsobjekt sammelt, und einer Kamera, die eine Lichtempfangsmenge des durch das erste Objektiv empfangenen Lichts vom Beobachtungsobjekt erfasst, um ein Bild des Beobachtungsobjekts aufzunehmen; ein optisches Analysesystem, das einen Emitter für elektromagnetische Wellen umfasst, der eine elektromagnetische Welle zum Analysieren des Beobachtungsobjekts aussendet, ein zweites Objektiv, das eine elektromagnetische Welle vom Beobachtungsobjekt als Reaktion auf die Bestrahlung durch die elektromagnetische Welle sammelt, und einen Detektor, der ein Intensitätsverteilungsspektrum erzeugt, das eine Intensitätsverteilung für jede Wellenlänge der elektromagnetischen Welle ist, die im Beobachtungsobjekt erzeugt und vom zweiten Objektiv gesammelt wird; und einen Horizontalantriebsmechanismus, der relative Positionen des optischen Beobachtungssystems und des optischen Analysesystems relativ zum Verschiebetisch in einer horizontalen Richtung derart ändert, dass das Erfassen des Beobachtungsobjekts durch das optische Beobachtungssystem und das Bestrahlen mit der elektromagnetischen Welle durch das optische Analysesystem an einem identischen Punkt im Beobachtungsobjekt ausführbar sind.
Mikroskop nach Anspruch 1, weiter mit einer Plattform, an der der Aufstelltisch, das optische Beobachtungssystem und das optische Analysesystem anbringbar sind.
Mikroskop nach Anspruch 1, wobei eine optische Achse des ersten Objektivs und eine optische Achse des zweiten Objektivs so vorgesehen sind, dass sie parallel zueinander verlaufen, und die Erfassung des Beobachtungsobjekts durch das optische Beobachtungssystem und die Bestrahlung mit der elektromagnetischen Welle durch das optische Analysesystem am selben Punkt aus einer identischen Richtung vor und nach der Bewegung ausführbar sind, indem die Bewegung der Relativposition in der horizontalen Richtung durch den Horizontalantriebsmechanismus verursacht wird.
Mikroskop nach Anspruch 1, weiter mit einer Beobachtungseinheit, die das optische Beobachtungssystem aufnimmt; und einem Objektivtubushalter, der die Beobachtungseinheit relativ zum optischen Analysesystem fixiert, um eine Relativposition einer optischen Achse des zweiten Objektivs relativ zu einer optischen Achse des ersten Objektivs zu fixieren.
Mikroskop nach Anspruch 4, wobei die jeweiligen optischen Achsen des optischen Beobachtungssystems und des optischen Analysesystems in einer Richtung angeordnet sind, die die horizontale Richtung schneidet, wenn der Objektivtubushalter die Beobachtungseinheit hält.
Mikroskop nach Anspruch 4, weiter mit einem Analysegehäuse, das das optische Analysesystem aufnimmt, wobei der Objektivtubushalter in einem Zustand, in dem er die Beobachtungseinheit hält, außerhalb des Analysegehäuses angeordnet ist.
Mikroskop nach Anspruch 4, wobei der Objektivtubushalter dazu aufgebaut ist, selektiv einen aus einer Vielzahl von Arten der Beobachtungseinheiten zu halten, die die voneinander verschiedenen optischen Beobachtungssysteme aufnehmen.
Mikroskop nach Anspruch 1, wobei der Horizontalantriebsmechanismus derart betreibbar ist, dass er zwischen einem ersten Modus, in dem das erste Objektiv zum Beobachtungsobjekt zeigt, und einem zweiten Modus umschaltet, in dem das zweite Objektiv zum Beobachtungsobjekt zeigt, und die Bilderzeugung des Beobachtungsobjekts durch das optische Beobachtungssystem und die Bestrahlung mit der elektromagnetischen Welle durch das optische Analysesystem am selben Punkt aus einer identischen Richtung zu Zeitpunkten vor und nach dem Umschalten zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus durchführbar sind.
Mikroskop nach Anspruch 1, weiter mit einer Steuerung, die elektrisch mit dem optischen Beobachtungssystem und dem optischen Analysesystem verbunden ist, wobei die Steuerung so aufgebaut ist, dass sie dazu fähig ist, sowohl die Erzeugung von Bilddaten des Beobachtungsobjekts basierend auf einer Menge des vom Beobachtungsobjekt empfangenen Lichts als auch die Analyse einer im Beobachtungsobjekt enthaltenen Substanz auf der Grundlage des Intensitätsverteilungsspektrums auszuführen.
Mikroskop nach Anspruch 9, weiter mit: einer Beobachtungseinheit, die das optische Beobachtungssystem aufnimmt, das das erste Objektiv umfasst; und einem Objektivtubushalter, der die Beobachtungseinheit relativ zum optischen Analysesystem fixiert, um eine relative Position einer optischen Achse des zweiten Objektivs relativ zu einer optischen Achse des ersten Objektivs zu fixieren, wobei der Objektivtubushalter dazu aufgebaut ist, selektiv einen aus einer Vielzahl von Arten der Beobachtungseinheiten zu halten, die die voneinander verschiedenen optischen Beobachtungssysteme aufnehmen, und die Steuerung dazu aufgebaut ist, mindestens eine Art des ersten Objektivs zu identifizieren, das zur Beobachtungseinheit gehört, die durch den Objektivtubushalter am optischen Analysesystem befestigt ist, und eine Verarbeitung in Bezug auf das Erfassen des Beobachtungsobjekts basierend auf dem Identifikationsergebnis auszuführen.
Mikroskop nach Anspruch 1, wobei der Emitter für elektromagnetische Wellen eine Laserlichtquelle enthält, die Laserlicht als die elektromagnetische Welle aussendet.
Mikroskop nach Anspruch 11, wobei das zweite Objektiv Plasmalicht sammelt, das vom Beobachtungsobjekt als Reaktion auf die Bestrahlung mit dem von dem Emitter für elektromagnetische Wellen emittierten Laserlicht erzeugt wird, und der Detektor ein Intensitätsverteilungsspektrum erzeugt, das eine Intensitätsverteilung für jede Wellenlänge des auf dem Beobachtungsobjekt erzeugten und vom zweiten Objektiv gesammelten Plasmalichts ist.
Mikroskop nach Anspruch 1, weiter mit einem Kippmechanismus, der das optische Analysesystem und das optische Beobachtungssystem gemeinsam gegenüber einer vorbestimmten Bezugsachse kippt, die senkrecht zu einer oberen Fläche des Verschiebetisches verläuft.