JP2003042939A - 分光光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】微小試料、微小部位の透過、反射測定を行う際
に、容易に光束の大きさを変えることができる分光光度
計を提供することを目的とする。 【解決手段】光束絞り部Ａと透過測定部Ｂ、拡散反射測
定位置Ｃ、鏡面反射測定部Ｄとは光学的共役関係にあ
り、光束絞り部Ａの像は透過測定部Ｂ、拡散反射測定位
置Ｃ、鏡面反射測定部Ｄに結像する。すなわち、光束絞
り４の像が、透過測定部Ｂ、拡散反射測定位置Ｃ、鏡面
反射測定部Ｄに結像されるので、光束絞り４の開口部大
きさを小さくすると、比例して測定光束も小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外可視分光光度
計、紫外可視近赤外分光光度計に関し、特に固体試料の
透過、反射測定に利用される分光光度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ミラー、レンズ、プリズムな
どの光学素子、ガラスなどの光学的特性を問題とする材
料、蒸着あるいは塗布などによって形成された薄膜など
の固体試料の分光的な特性、例えば反射率、透過率を測
定する場合には、試料をセットしたときの試料に対する
光束の偏向の影響を抑えるために、一般に積分球が使用
される。積分球を使用することにより、試料によって反
射、透過された光は積分球内面でトラップされ、その積
分球の壁に配置された検出器により、トラップされた光
束の強度を精度良く測定できる。ここで、試料に入射す
る光束は、多くの場合小さいことと平行に近いことが望
まれるが、マスク等で光束を絞ると光量が損失し、また
平行光では光束は小さくできない。したがって、この両
者は光量の損失なしには原理的に両立しない。また、光
束が小さ過ぎると試料の場所むらが測定値に影響するた
め、最適な光束の大きさは測定の目的に依存する。

【０００３】従来の分光光度計では、測定部の光束の平
行性を大きく失わない程度に光束を小さくし、かつ分光
器から射出した単色光を損失なく検出器へ導くことに主
眼を置いて設計されている。また、光学素子として色収
差のない鏡を多用するため、非点収差（縦方向と横方向
で結像性が異なる）を容認する設計となっていた。この
ため、各測定部の結像関係について配慮された設計とは
なっていなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】試料に入射する光束の
最適な大きさは、測定目的に依存するが、従来の装置で
は簡単に光束寸法を変えることはできず、ユーザが個別
に測定目的に合わせて対応していた。通常の透過測定で
は、試料の直前に光束の大きさを制限する光束絞りを用
意することで対応できるが、反射測定の場合には、測定
部の光学的共役の位置に光束絞りが必要で、光束絞り部
があらかじめ用意されていないと対応が困難な場合が多
い。また非点収差がある場合には、縦方向と横方向の光
束絞り位置が異なり、一層対応が困難となる。透過測定
でも、試料を可動ステージに載せ、試料の測定部位を変
えながら測定しようとする場合等には、試料の直前に置
かれた光束絞り及びそのホルダが、可動ステージと干渉
するため、やはり透過測定部の光学的共役の位置に光束
絞りを設置する必要性がある。なお、測定法が限られた
場合（例えば積分球付属装置など）には、あらかじめ光
束絞りを用意しているものもあるが、多目的な測定に対
して容易に光束寸法を変えられるようにしてあるものは
ない。さらに、「試料へ入射する光束の入射角はθ以
内」というように光束の平行性を要求される場合もある
が、従来装置では簡単に実現できない。

【０００５】本発明は、上記に鑑みなされたもので、微
小試料、微小部位の透過、反射測定の際に容易に光束の
大きさを変えることができる分光光度計を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、光源からの光束を光束絞り部で制限した
後、透過測定部、鏡面反射測定部、拡散反射測定部のい
ずれかに照射して試料からの光を検出する分光光度計に
おいて、光束絞り部と透過測定部、鏡面反射測定部、拡
散反射測定部のいずれかとを光学的共役の関係に配置し
てなることを特徴とする分光光度計を提供する。本発明
は、上記構成により、あらかじめ用意した１ヶ所の光束
絞り位置に光束絞りを入れることにより透過測定部、鏡
面反射測定部、拡散反射測定部の光束の大きさを変える
ことができる。ここで、「光学的共役の関係」とは、１
点Ａから出た光束が反射、屈折をくりかえした後に別の
１点Ｂに交わる共心光線束となる関係をいう。本発明で
は、点Ａは光束絞り部で、点Ｂは透過測定部、鏡面反射
測定部、拡散反射測定部である。また、ＡとＢとを光学
的共役の関係にせしめる光学素子（光束絞り部、透過測
定部、鏡面反射測定部、拡散反射測定部）の焦点の位置
にさらに別の光束絞りを配置してもよい。これにより、
光束の平行度を変えることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明に係る分光光度計の概略
図を示す。図１の実線で示した構成は、試料を透過測定
する場合の構成である。図１中の１は白色光を発する光
源で、光源１の光軸上に設けられた分光器２を通り単色
光となる。分光器２を出た光は、光束絞り部Ａを通り、
反射鏡５で全反射した後、透過測定部Ｂに導かれる。反
射鏡５は光軸上に対して４５°の角度で設置されてお
り、分光器２からの単色光は直角方向に屈曲する。光束
絞り部Ａは、凹部を有する光束絞りホルダ３を備え、こ
の凹部に脱着・交換可能なように光束絞り４をセットす
る。光束絞り４は、中央に開口を有する板である。

【０００８】また、光束の平行度を変えるため、さらに
光束絞り部Ａの後段に光束絞り部Ｅを挿入してもよい。
光束絞り部Ｅは、凹部を有する光束絞りホルダ１６を備
え、この凹部に脱着・交換可能なように光束絞り１７を
セットする。光束絞り１７は、中央に開口を有する板で
ある。光束絞り部Ｅは、反射鏡５の焦点位置と一致さ
せ、光束絞り１７の開口部が小さいほど測定位置での光
束は平行に近くなるようにする。

【０００９】透過測定部Ｂは、図示しない透明な可動ス
テージ上に試料７が設置されており、試料７を移動させ
ながら試料各点の透過測定を行える。光束絞り部Ａと透
過測定部Ｂとは光学的共役関係にあり、光束絞り部Ａの
像は透過測定部Ｂに結像する。すなわち、光束絞り４の
像が透過測定部Ｂに結像されるので、光束絞り４の開口
部大きさを小さくすると、比例して測定光束も小さくな
る。試料７を移動させながら試料各点の透過測定を行う
ときに、試料に入射する光束を小さくしたい場合でも、
試料７の直前に光束絞りを入れる必要がないので、可動
ステージとの干渉を避けて、所望の大きさの光束を得る
ことができる。

【００１０】試料７を透過した光は、反射鏡８により積
分球１０に入射する。反射鏡８は試料透過光の光軸上に
対して４５°の角度で設置されており、透過光は直角方
向に屈曲する。積分球１０の拡散反射位置Ｃには反射鏡
が取付けられており、拡散反射測定時には拡散反射測定
位置Ｃに試料１１を設置する。拡散反射測定位置Ｃと透
過測定部Ｂは光学的共役関係があり（すなわちＡとも共
役）、Ｃの光束は光束絞り４の開口部の大きさと比例関
係がある。拡散反射測定では、試料の直前に光束絞りを
入れると、光束絞りに当たった光の反射光も検出される
ため、測定誤差を生じる。本発明では、光束絞り４を挿
入するだけで、容易に微小部分の反射測定が可能であ
る。なお、積分球１０で集められた光は、検出器１５で
検出される。

【００１１】鏡面反射測定をする場合は、図１の点線で
示す位置に鏡面反射測定用の光学系および試料保持部を
追加する。光学系は、反射鏡５で全反射した光をさらに
直角方向に屈曲させるための光軸上に対して４５°の角
度で設置された反射鏡６、反射鏡６で反射された光を鏡
面反射測定部Ｄに集光させる凹面鏡１２からなり、試料
１３で反射した光は、反射鏡１４、９により反射させて
積分球１０に入射させる。光束絞り部Ａと鏡面反射測定
部Ｄとは光学的共役関係にあり、光束絞り４の開口部を
小さくすると鏡面反射測定部Ｄの光束は小さくなる。

【００１２】以上のように、本発明ではＡとＢ、Ｃ、Ｄ
を光学的共役関係にしているので、光束絞り４を脱着、
交換するだけで、透過測定、鏡面反射測定、拡散反射測
定のいずれの場合にも、測定光束の大きさを制御するこ
とができ、容易に目的に合致した分光分析が実行でき
る。なお、以上の説明では、光束絞り部Ａの後段に光束
絞り部Ｅを挿入しているが、これは光束を平行光に近く
する必要がないときは不要である。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、光束絞りを脱着、交換するだ
けで、透過測定、鏡面反射測定、拡散反射測定のいずれ
の場合にも、測定光束の大きさを制御することができ
る。これにより、微小試料或いは微小部分の透過、反射
測定が容易に行え、また測定光束を大きくして、試料の
比較的大きい部分の平均化された透過・反射測定が容易
に行える。さらに光束絞り部Ａの後段に光束絞りを挿入
することにより測定光束が平行光束に近い状態での測定
が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分光光度計の概略図

【符号の説明】

１：光源 ２：分光器 １０：積分球 Ａ：光束絞り部 Ｂ：透過測定部 Ｃ：拡散反射測定位置 Ｄ：鏡面反射測定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G020 BA18 CB05 CB21 CC01 CD12 CD13 CD22 2G059 BB08 BB15 DD13 EE01 EE02 EE12 JJ01 JJ16 JJ30 KK01 LL10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの光束を光束絞り部で制限した
   後、透過測定部、鏡面反射測定部、拡散反射測定部のい
   ずれかに照射して試料からの光を検出する分光光度計に
   おいて、光束絞り部と透過測定部、鏡面反射測定部、拡
   散反射測定部のいずれかとを光学的共役の関係に配置し
   てなることを特徴とする分光光度計。
2. 【請求項２】請求項１の光束絞り部と透過測定部、鏡面
   反射測定部、拡散反射測定部とを光学的共役の関係にせ
   しめる光学素子の焦点の位置に別の光束絞り部を配置し
   てなる請求項１記載の分光光度計。