JP2003106997A - 顕微分光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は測定精度が改善された顕微分
光装置を提供することにある。 【解決手段】 光源１３２からのビーム光を測定光１４
２と参照光１４４に分割する光分割手段１３６と、各分
光波長ごとに前記測定光と参照光をパルス光に変換して
測定光パルス１５４と参照光パルス１５６とし、該測定
光パルスと参照光パルスを時間的に交互に後続する測定
部へ導入するパルス発生手段１３８と、を備えた光源部
１３０と、試料中の微小部位を通過した前記測定光パル
スと参照光パルスを検出する光検知手段と、前記光検知
手段により検出された各分光波長ごとの前記測定光パル
スと参照光パルスの信号から該分光波長における測定値
を演算する演算手段と、を備えた測定部と、を備えたこ
とを特徴とする顕微分光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は顕微分光装置、特に
測定精度の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来試料中の微小部位についての分光情
報を得る手段として顕微分光装置が用いられている。図
１には従来の顕微分光装置の概略構成が示されている。
同図に示す顕微分光装置１０の試料台１２上には測定試
料が設置されている。そして、該試料中のμｍオーダー
の微小部位に光源１４からの分光器１６で分光されたビ
ーム光１８をコンデンサレンズ２０で集光する。該微小
部位を透過した光は再びコンデンサレンズ２０で集光さ
れ、アパーチャー２２面上に結像する。アパーチャー２
２を通過した光は光検知器２４で検知される。そして測
定波長域にわたりビーム光１８をスキャンすることで前
記試料中の微小部位についてのスペクトルを測定する。

【０００３】続いて、あらかじめ試料を設置しない状態
で該測定波長域にわたり測定してある参照用のスペクト
ル（リファレンス）を用いて、コンピュータ等の演算手
段により演算処理を行い吸光度或いは透過率を導出して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにあ
らかじめ測定波長域にわたりリファレンスを測定してお
き、その後に試料の測定を行う従来の方法では、試料測
定とリファレンス測定の間に比較的長い時間差が生じて
しまうため、光源１４、光検知器２４及び電気系等のふ
らつきやドリフトによる測定誤差が発生してしまうとい
う問題があった。さらに、測定波長域及びアパーチャー
サイズ変更による感度切り替えの作業に手間を要すると
いう問題があった。本発明は前記従来技術の問題に鑑み
為されたものであり、その目的は測定精度が改善された
顕微分光装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の顕微分光装置は、光源からの光を分光して試
料中の微小部位に照射し、該微小部位における分光スペ
クトルを測定する顕微分光装置において、該光源からの
ビーム光を測定光と参照光に分割する光分割手段と、各
分光波長ごとに前記測定光と参照光をパルス光に変換し
て測定光パルスと参照光パルスとし、該測定光パルスと
参照光パルスを時間的に交互に後続する測定部へ導入す
るパルス発生手段と、を備えた光源部と、前記試料の微
小部位を通過した前記測定光パルスと参照光パルスを検
知する光検知手段と、前記光検知手段により検出された
各分光波長ごとの前記測定光パルスと参照光パルスの信
号から該分光波長における測定値を演算する演算手段
と、を備えた測定部と、を備えたことを特徴とする。

【０００６】また、前記装置において、前記測定光パル
スを前記光源部から前記測定部へ導入する固定導管及び
前記参照光パルスを前記光源部から前記測定部へ導入す
る光ファイバを備えることが好適である。

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図２には本発明の一実施形態にかか
る顕微分光装置の光源部の概略構成が示されている。同
図に示す光源部１３０は光源１３２と、分光器１３４
と、セクタ鏡１３６（光分割手段）と、チョッパー１３
８（パルス発生手段）を備えている。

【０００７】本実施形態では光源光として紫外〜近赤外
光を用いている。光源１３２からの紫外〜近赤外領域の
ビーム光１４０は、分光器１３４で分光された後セクタ
鏡１３６で２方向に分割される。このうち一方は測定光
１４２として、他方は参照光１４４として用いられる。

【０００８】２方向に分割された各ビーム光はチョッパ
ー１３８によりパルス光に変換される。チョッパー１３
８は図３に示すように円盤状であり、その円盤面が光を
透過するセクタ１５０と透過しないセクタ１５２の各セ
クタに分割されており、円盤面中心を軸として数十ヘル
ツ程度の速度で回転している。前記２方向に分割された
各ビーム光の光束位置は該円盤面を通過するように調整
されており、光を透過するセクタ１５０と各ビーム光の
通路が重なった時だけビーム光が細切れのパルス状とし
て通過し、測定光パルス１５４、参照光パルス１５６と
して後続の測定部へ導入される。

【０００９】したがって経時的には、光遮断−参照光パ
ルス１５４導入−光遮断−測定光パルス１５６導入−光
遮断、が繰り返されながら各パルス光が測定部へ導入さ
れることになる。また、参照光パルス導入と測定光パル
ス導入の一連の周期に同期して分光器における各測定波
長ごとのスキャンが行われる。

【００１０】図４には本発明の一実施形態にかかる顕微
分光装置の測定部の概略構成が示されている。ここで、
ミラー等の光学系は適宜必要に応じた構成が可能であ
り、詳細は省略している。また、前記従来技術と対応す
る部分については符号１００を加えて説明を省略する。
同図に示す測定部１７０の試料台１１２上には測定試料
が設置されている。そして、該試料中の測定位置である
微小部位に光源部１３０からの前記測定パルス光１５４
をコンデンサレンズ１２０で集光する。該微小部位を透
過した測定パルス光１５４は再びコンデンサレンズ１２
０で集光され、アパーチャー１２２面上に結像する。ア
パーチャー１２２を通過した光は光検知器１２４で検知
される。

【００１１】一方光源部１３０から導入された参照パル
ス光１５６はミラー及びビームスプリッタからなる光軸
調整手段１５８で測定光パルス１５４と同一光軸となる
ように調整された後、アパーチャー１２２を通過し、光
検知器１２４で検知される。

【００１２】このようにして光検知器１２４では、図５
に示すように各分光波長ごとに実質的に同一時間での測
定光パルス信号１５４及び参照パルス光信号１５６が検
知され、これらの各信号は光検知器と接続されている図
示しないコンピュータ（演算手段）において、測定光パ
ルス信号及び参照パルス光信号のペアごとに演算され、
吸光度や透過率を導出する。そして適宜必要な回数のス
キャンを行い積算処理が為される。なお、各信号はＡＤ
変換された後演算処理してもよい。

【００１３】このように本発明では測定光と参照光をパ
ルス状として交互に検出することとしたので、従来の装
置では試料測定とリファレンス測定との間に比較的長い
時間差を要するために生じていた光源、光検知器及び電
気系等のふらつきやドリフトによる測定誤差は実質的に
皆無とすることが可能である。また、図４の実施形態の
ように、紫外から近赤外領域までの波長領域を測定する
ために、光検知器として紫外側の検知器１２４ａ及び近
赤外側の検知器１２４ｂを用いる際に検知器を切り替え
る場合、或いはアパーチャーサイズ変更により感度を切
り替える場合にも、操作を自動で行うことが可能とな
る。

【００１４】なお、本実施形態では、他の光源１６０か
らの光を光源として、ＣＣＤカメラ１６２或いは二眼鏡
１６４による試料の観察、位置調整が可能である。ま
た、本実施形態では透過スペクトルを測定する場合が示
されているが、他の光学系等を適用することにより反射
スペクトル測定も可能である。

【００１５】図６には、本発明の他の一実施形態にかか
る顕微分光装置の概略構成が示されている。本実施形態
においては、光源部１３０から測定光パルスを測定部１
７０へ導入する固定導管１８０と、光源部１３０から参
照光パルスを測定部１７０へ導入する光ファイバ１８２
を用いている。

【００１６】本実施形態では、本発明のようなダブルビ
ームでの測定以外に、従来のシングルビームでの測定が
必要な測定系にも対応している。汎用されている通常の
シングルビーム型顕微分光装置の装置構成上、光源部１
３０から測定部１７０に至るまで測定光パルスを導入す
る固定された光学系は金属管等の固定導管１８０により
外部から保護されている。このような汎用のシングルビ
ーム型顕微分光装置の機能も利用でき、且つ本発明のよ
うにダブルビーム測定も行うことができるためには、別
個に試料測定位置上部へ直接導入する参照光パルスを導
入する光学系が必要である。

【００１７】しかし、ミラー等により光源部１３０から
光軸調整手段１５８へ参照光パルスを導入する光学系を
新たに作成する場合、容量的に場所をとってしまうとい
う問題や、難しい作業を要するという問題がある。特に
光軸調整手段１５８にまで至る正確な光学調整が非常に
難しく、光軸調整手段１５８では特に精密に測定光パル
スと参照光パルスの光軸を合わせなければならない一方
で、そこに至るまでの参照光パルス側の光学系をミラー
で作成する場合には複数のミラーにより導光しなければ
ならず、複数のミラー間のアライメントをそれぞれ調整
し、光軸調整手段１５８へ正確なアライメントで導光し
て測定光パルスの光軸と合わせるためには難しい操作が
要求される。

【００１８】そこで、本実施形態では光源部１３０から
の参照光を光ファイバ１８２で測定部１７０まで導光し
ている。このように導光手段として光ファイバを用いた
ことにより、光軸調整手段１５８に至るまでの光学系が
簡明な構成となり正確な光学調整が容易に可能となる。
また、汎用のシングルビーム型顕微分光装置から簡易な
変更により本発明のダブルビーム型顕微分光装置を得る
ことができ、必要に応じて従来及び本発明の機能を選択
して用いることができることから、コスト的にも効果が
大きい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の顕微分光装
置によれば、測定光と参照光をパルス状として交互に実
質的に同一時間で検出することとしたので、測定精度を
改善することが可能である。また、光源部から測定部へ
参照光パルスを導入する手段として光ファイバを用いた
ことにより、汎用のシングルビーム型顕微分光装置から
簡易な変更により本発明の顕微分光装置を得ることが可
能である。また、必要に応じて従来及び本発明の機能を
選択して用いることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の顕微分光装置の概略構成図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる顕微分光装置の光
源部の概略構成図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる顕微分光装置のパ
ルス発生手段の概略構成図である。

【図４】本発明の一実施形態にかかる顕微分光装置の測
定部の概略構成図である。

【図５】光検出器で検出される各信号と時間の関係の説
明図である。

【図６】本発明の一実施形態にかかる顕微分光装置の概
略構成図である。

【符号の説明】

１０：顕微分光装置、１２，１１２：試料台、１４：光
源、１６：分光器、１８：ビーム光、２０，１２０：コ
ンデンサレンズ、２２，１２２：アパーチャー、２４，
１２４ａ，１２４ｂ：光検知器、１３０：光源部、１３
２：光源、１３４：分光器、１３６：セクタ鏡、１３
８：チョッパー、１４０：ビーム光、１４２：測定光、
１４４：参照光、１５０：光を透過するセクタ、１５
２：光を透過しないセクタ、１５４：測定パルス光、１
５６：参照パルス光、１５８：光軸調整手段、１６０：
光源、１６２：ＣＣＤカメラ、１６４：二眼鏡、１７
０：測定部、１８０：固定導管、１８２：光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB08 EE01 EE02 EE12 FF08 GG08 GG10 HH01 HH02 HH03 JJ11 JJ13 JJ17 JJ22 JJ24 KK01 KK03 KK04 MM01 MM17

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を分光して試料中の微小部
   位に照射し、該微小部位における分光スペクトルを測定
   する顕微分光装置において、 該光源からのビーム光を測定光と参照光に分割する光分
   割手段と、 各分光波長ごとに前記測定光と参照光をパルス光に変換
   して測定光パルスと参照光パルスとし、該測定光パルス
   と参照光パルスを時間的に交互に後続する測定部へ導入
   するパルス発生手段と、を備えた光源部と、 前記試料の微小部位を通過した前記測定光パルスと参照
   光パルスを検出する光検知手段と、 前記光検知手段により検知された各分光波長ごとの前記
   測定光パルスと参照光パルスの信号から該分光波長にお
   ける測定値を演算する演算手段と、を備えた測定部と、
   を備えたことを特徴とする顕微分光装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記測定光パルスを前記光源部から前記測定部へ導入す
   る固定導管と、 前記参照光パルスを前記光源部から前記測定部へ導入す
   る光ファイバを備えたことを特徴とする顕微分光装置。