JP2003294618A - 赤外顕微分光装置及び近接場赤外顕微分光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は赤外光と可視光を合成、分離
する技術を応用した新たな赤外顕微分光装置及び近接場
赤外分光装置を提供することにある。 【解決手段】 ラマンスペクトルを測定するため又は試
料を目視観察するための可視光学系と、赤外光及び可視
光の一方を反射し他方を透過する反射／透過手段を備え
た赤外顕微分光装置及び近接場赤外顕微分光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は赤外顕微分光装置及
び近接場赤外顕微分光装置、特に可視光を利用する技術
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、試料中の微小部位の赤外情報を得
るために赤外顕微分光装置、近接場赤外顕微分光装置が
用いられている。図８には、従来の赤外顕微分光装置の
概略構成が示されている。同図の赤外顕微分光装置２
は、赤外光源４からの赤外光をステージ６上に載置され
た試料８の微小部位に照射し、該微小部位を透過した赤
外光を検出して赤外分光スペクトルを測定するための赤
外光学系を構成する干渉計５、反射鏡１０、集光鏡１
２、可視反射鏡１４、反射鏡１６、カセグレン鏡１８，
２０、反射鏡２２，２４、集光鏡２６を備えている。ま
た、赤外測定の前に可視光源２８からの可視光を試料に
照射し、該試料の拡大像を目視観察するための可視光学
系を構成する反射鏡１１、集光鏡１３、可視反射鏡１
４、反射鏡１６、カセグレン鏡１８，２０、可視反射鏡
２１を備えている。

【０００３】赤外顕微分光装置２による測定は次のよう
にして行われる。赤外分光スペクトルを測定するため
の、赤外光源４からの赤外光はＦＴＩＲの干渉計５で変
調され、反射鏡１０、集光鏡１２、反射鏡１６で反射さ
れた後カセグレン鏡１８へ導かれ試料８へ照射される。
試料８を透過した赤外光はカセグレン鏡２０で集光さ
れ、アパーチャ３０へ導かれる。アパーチャ３０を通過
した赤外光は反射鏡２２，２４、集光鏡２６で反射され
赤外検出器３２で検出される。赤外検出器３２で検出さ
れた信号はＡ／Ｄ変換された後コンピュータ３４へ送ら
れ、記憶される。このようにして試料８の微小部位の赤
外分光スペクトルが得られる。その後ステージ６をＸ−
Ｙ方向に移動して、試料８の他の微小部位での測定を同
様に行う。試料の各微小部位における赤外分光スペクト
ルを測定して得られた赤外マッピングデータはディスプ
レイ３８に画像として出力される。

【０００４】このように赤外光による測定を行う前に、
試料の測定部位を定め、赤外測定光がその測定する微小
部位に集光するように調節するため、可視光を試料に照
射して試料観察を行う。このため、可視光源２８からの
可視光をあらかじめ機械駆動により移動設置された可視
反射鏡１４で反射し、反射鏡１６で反射後カセグレン鏡
１８へ導き試料８へ照射する。試料を透過した可視光は
カセグレン鏡２０で集光され、アパーチャ３０へ導かれ
る。アパーチャ３０を通過後、あらかじめ機械駆動によ
り移動設置された可視反射鏡２１で反射して接眼レンズ
４０を介して試料の目視観察を行う。

【０００５】図９には従来の近接場赤外顕微分光装置の
概略構成が示されている。同図の近接場赤外顕微分光装
置５２はステージ５４上に載置された試料５６に赤外光
を照射して該試料表面にエバネッセント場を発生させる
ための赤外光源５８と、該エバネッセント場にその先端
を接触させ、該接触部位から赤外散乱光を発生させるた
めのプローブ６０と、該赤外散乱光を赤外検出器６４に
導くための赤外光学系を構成するカセグレン鏡６２と、
試料５６の拡大像を目視観察するために可視光源８２か
ら照射した可視光の反射光を集光して接眼レンズ７４に
導く可視光学系を構成するカセグレン鏡６２及び可視反
射鏡６３を備えている。

【０００６】この近接場赤外顕微分光装置５２により次
のようにして測定を行う。赤外光源５８から発した赤外
光は、ＦＴＩＲの干渉計５９で変調され、反射鏡６６，
６８を経てカセグレン鏡７０へ導かれ、試料５６上に照
射される。すると赤外光を照射された試料５６の表面か
ら光波長以下の微小領域には、エバネッセント場が生じ
る。このエバネッセント場が生じている試料表面の近傍
に、ステージ５４をＺ方向に駆動して金属製の先鋭状プ
ローブ６０先端を近づけていく。プローブ６０先端がエ
バネッセント場と接触するまで近づけると、該接触部位
から赤外散乱光が発生する。この赤外散乱光は、カセグ
レン鏡６２で集光され、赤外検出器６４で検出される。
検出信号はコンピュータ７２へ送られ記憶、解析され赤
外スペクトルが得られる。その後ステージ５４をＸ−Ｙ
方向に移動して、試料５６の他の微小部位での測定を同
様に行う。試料５６の各微小部位における赤外分光スペ
クトルを測定して得られた赤外マッピングデータはディ
スプレイ８６に出力される。

【０００７】このようにして測定が行われるが、測定を
行う前に、プローブと試料との位置調整を行う必要があ
る。このために、可視光源８２からの可視光を試料５６
に照射し、該試料表面からの可視反射光をカセグレン鏡
６２で集光し、あらかじめ機械駆動により光路中に移動
設置した可視反射鏡６３で反射し、接眼レンズ７４を介
して該試料の拡大像を目視観察しながらプローブと試料
との位置調整を行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】赤外光と可視光はおお
よそ７６０〜８３０ｎｍを境としてその波長領域が異な
り互いに干渉することがない。したがって、赤外測定光
と可視測定光を同一光路に合成し、また同一光路上のこ
れらを互いに分離する技術を利用できれば赤外顕微分光
装置に新たな応用が期待できる。

【０００９】また、前述した従来の赤外顕微分光装置、
近接場赤外顕微分光装置では、可視光による試料の目視
観察時に機械駆動で可視反射鏡を光路中に移動しなけれ
ばならず、また赤外測定時には可視反射鏡が赤外光を遮
断してしまうため光路外に移動しなければならなかっ
た。したがって精密な駆動機械を必要とし、コストを要
した。本発明は前記従来技術の課題に鑑み為されたもの
であり、その目的は赤外光と可視光を合成、分離する技
術を応用した新たな赤外顕微分光装置及び近接場赤外分
光装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の赤外顕微分光装置は、赤外光源からの赤外光
を試料の微小部位に照射して赤外分光スペクトルを測定
するするための赤外光学系を備えた赤外顕微分光装置に
おいて、可視光源からの可視光を前記微小部位に照射し
てラマンスペクトルを測定するための可視光学系と、前
記赤外光及び可視光の一方を反射し他方を透過する反射
／透過手段を備えたことを特徴とする。

【００１１】前記装置において、前記反射／透過手段は
前記赤外光学系及び可視光学系の光路の交差点に設置さ
れ、前記試料の同一の微小部位に前記赤外光及び可視光
が照射されるように、該反射／透過手段により前記赤外
光及び可視光が同一光路上に合成されて該試料に照射さ
れることが好適である。また、前記反射／透過手段は前
記赤外光学系及び可視光学系の同一光路上に設置され、
前記試料の同一の微小部位からの前記赤外光及び可視光
の光路を分離することが好適である。

【００１２】また、本発明の近接場赤外顕微分光装置
は、試料に赤外光を照射して該試料表面にエバネッセン
ト場を発生させるための赤外光源と、該エバネッセント
場にその先端を接触させて、該接触部位からの赤外散乱
光を発生させるためのプローブと、前記赤外散乱光を集
光して赤外検出器へ導くための赤外光学系を備えた近接
場赤外顕微分光装置において、前記プローブは、先鋭状
に加工されたガラスファイバの先端を遮光性膜で被覆
し、その突端のみ微小光学開口を設けて構成され、前記
ガラスファイバの先端と逆側から可視光を導光して前記
微小開口近傍にエバネッセント場を発生させ、該エバネ
ッセント場を前記試料表面に接触させて可視散乱光を発
生させるための可視光源と、該接触部位からの可視散乱
光を集光して可視検出器へ導きラマンスペクトルを測定
するための可視光学系を備えたことを特徴とする。

【００１３】前記装置において、前記赤外光学系と可視
光学系の同一光路上に前記赤外散乱光及び可視散乱光の
一方を反射し他方を透過する反射／透過手段を備えるこ
とが好適である。

【００１４】また、本発明の赤外顕微分光装置は、赤外
光源からの赤外光を試料の微小部位に照射して赤外分光
スペクトルを測定するするための赤外光学系と、可視光
源からの可視光を試料に照射し、該試料の拡大像を目視
観察するための可視光学系を備えた赤外顕微分光装置に
おいて、前記赤外光及び可視光の一方を反射し他方を透
過する反射／透過手段を備えたことを特徴とする。

【００１５】前記装置において、前記反射／透過手段は
前記赤外光学系及び可視光学系の光路の交差点に設置さ
れ、前記試料の同一の微小部位に前記赤外光及び可視光
が照射されるように、該反射／透過手段により前記赤外
光及び可視光が同一光路上に合成されて該試料に照射さ
れることが好適である。また、前記反射／透過手段は前
記赤外光学系及び可視光学系の同一光路上に設置され、
前記試料の同一の微小部位からの前記赤外光及び可視光
の光路を分離することが好適である。

【００１６】また、本発明の近接場赤外顕微分光装置
は、試料に赤外光を照射して該試料表面にエバネッセン
ト場を発生させるための赤外光源と、該エバネッセント
場にその先端を接触させて、該接触部位からの赤外散乱
光を発生させるためのプローブと、前記赤外散乱光を集
光して赤外検出器へ導くための赤外光学系と、試料に可
視光を照射して該試料の拡大像を目視観察するための可
視光源と、前記試料に照射した可視光を集光して目視観
察位置へ導くための可視光学系を備えた近接場赤外顕微
分光装置において、前記赤外光学系と可視光学系の同一
光路上に前記赤外散乱光及び可視光の一方を反射し他方
を透過する反射／透過手段を備えたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】ラマンスペクトルの同時測定 赤外顕微分光装置では試料の透過、反射測定により赤外
分光スペクトルを得、試料中の分子振動に関する情報が
得られる。一方ラマンスペクトルも同様に試料中の分子
振動に関する情報を与えるが、光を照射された分子の振
動モードの活性が前記透過、反射測定の場合とは異なる
のでこれら両方のスペクトルを測定することで相補的な
情報を得ることができる。以下に説明する本発明の赤外
顕微分光装置では、試料の同一の微小部位において赤外
分光スペクトルだけでなくラマンスペクトルも測定する
ことができる。

【００１８】図１には本発明の赤外顕微分光装置の概略
構成が示されている。同図の赤外顕微分光装置１０２
は、赤外光源１０４からの赤外光をステージ１０６上に
載置された試料１０８の微小部位に照射し、該微小部位
からの赤外透過光を検出して赤外分光スペクトルを測定
するための赤外光学系を構成する干渉計１０５、反射鏡
１１０、集光鏡１１２、赤外透過／可視反射鏡１１４、
反射鏡１１６、カセグレン鏡１１８，１２０、反射鏡１
２２，１２４、集光鏡１２６を備えている。そして、可
視光源１２８からの可視光を前記と同一の微小部位に照
射し、該微小部位からの可視散乱光を検出してラマンス
ペクトルを測定するための可視光学系を構成する反射鏡
１１１、集光鏡１１３、赤外透過／可視反射鏡１１４、
反射鏡１１６、カセグレン鏡１１８、赤外透過／可視反
射鏡１２１を備えている。

【００１９】赤外顕微分光装置１０２による測定は次の
ようにして行われる。赤外分光スペクトルを測定するた
めの、赤外光源１０４からの赤外光はＦＴＩＲの干渉計
１０５で変調され、反射鏡１１０、集光鏡１１２で反射
され、赤外透過／可視反射鏡１１４を透過して反射鏡１
１６で反射された後カセグレン鏡１１８へ導かれ試料１
０８へ照射される。試料１０８を透過した赤外光はカセ
グレン鏡１２０で集光され、アパーチャ１３０へ導かれ
る。アパーチャ１３０を通過後反射鏡１２２，１２４、
集光鏡１２６で反射され赤外検出器１３２で検出され
る。赤外検出器１３２で検出された信号はＡ／Ｄ変換さ
れた後コンピュータ１３４へ送られ記憶、解析され、試
料の微小部位の赤外分光スペクトルが得られる。

【００２０】そして、ラマンスペクトルを測定するため
の、可視光源１２８からの可視光は反射鏡１１１、集光
鏡１１３、赤外透過／可視反射鏡１１４で反射され、反
射鏡１１６で反射された後カセグレン鏡１１８へ導かれ
試料１０８の微小部位へ照射される。該微小部位からの
可視散乱光は赤外透過／可視反射鏡１２１で反射され、
分光器１３５で分光された後、可視検出器１３６で検出
される。可視検出器１３６で検出された信号はＡ／Ｄ変
換された後コンピュータ１３４へ送られ、記憶、解析さ
れる。このようにして試料の微小部位のラマンスペクト
ルが得られる。その後ステージ１０６をＸ−Ｙ方向に移
動して、試料１０８の他の微小部位での測定を同様に行
う。試料１０８の各微小部位における赤外分光スペクト
ル及びラマンスペクトルを測定して得られた赤外マッピ
ングデータ及びラマンマッピングデータはディスプレイ
１３８に出力される。

【００２１】本実施形態では、赤外測定光と可視測定光
を同一光路上に合成する手段として、赤外光学系と可視
光学系の光路の交差点に赤外光と可視光の一方を透過し
て他方を反射する反射／透過手段（赤外透過／可視反射
鏡１１４）を設置している。このような反射／透過手段
として図２に示した、赤外透過性のＺｎＳｅ基板１４０
上にＢａＦ_２，ＺｎＳ，ＹＦ_２層を積層した多層膜層１
４２を形成したものを使用している。この透過スペクト
ルは図３に示すように赤外光を高い透過率で透過し、可
視光をほとんど透過しないで反射する。したがって、透
過赤外光と反射可視光を合成して同一光路上に合成する
ことができる。なお、基板、多層膜層の構成材料はこれ
に限らず、赤外光、可視光の一方を反射し他方を透過す
るように選択することができる。

【００２２】このような構成の赤外顕微分光装置１０２
は、試料の同一の微小部位において赤外分光スペクトル
だけでなくラマンスペクトルも測定することができる。
したがって、赤外顕微分光装置で試料の赤外分光スペク
トルを測定後にラマンスペクトル測定装置に試料を移動
してラマンスペクトルを測定する必要もない。さらに、
赤外光源及び可視光源を共に試料に照射した状態で、赤
外分光スペクトルとラマンスペクトルを同時間で測定す
ることもでき、或いは各微小部位で交互にほぼ同時間で
の測定が可能である。

【００２３】また、上述の実施形態では透過スペクトル
を測定する場合を示したが、反射スペクトルを測定する
場合でも同様に、赤外光学系と可視光学系の光路の交差
点に赤外光と可視光の一方を透過して他方を反射する反
射／透過手段を設置し、赤外測定光と可視測定光を同一
光路上に合成した後試料に照射することで、試料の同一
微小部位における赤外分光スペクトル及びラマンスペク
トルを測定することができる。

【００２４】次に、ラマンスペクトルが測定可能な本発
明の近接場赤外顕微分光装置について説明する。図４に
は本発明の近接場赤外顕微分光装置の概略構成が示され
ている。同図の近接場赤外顕微分光装置１５２はステー
ジ１５４上に載置された試料１５６に赤外光を照射して
該試料表面にエバネッセント場を発生させるための赤外
光源１５８と、該エバネッセント場にその先端を接触さ
せ、該接触部位から赤外散乱光を発生させるためのプロ
ーブ１６０と、該赤外散乱光を検出するためのカセグレ
ン鏡１６２と赤外検出器１６４を備えている。

【００２５】この近接場赤外顕微分光装置１５２による
測定は次のようにして行われる。赤外光源１５８からの
赤外光は、ＦＴＩＲの干渉計１５９で変調され、反射鏡
１６６，１６８を経てカセグレン鏡１７０へ導かれ、試
料１５６上に照射される。すると赤外光を照射された試
料１５６の表面から光波長以下の微小領域には、エバネ
ッセント場が生じる。このエバネッセント場が生じてい
る試料表面の近傍に、ステージ１５４をＺ方向に駆動し
て先鋭状プローブ１６０の先端を近づけていく。プロー
ブ１６０先端がエバネッセント場と接触するまで近づけ
ると、該接触部位からから赤外散乱光が発生する。この
赤外散乱光は、カセグレン鏡１６２で集光され、赤外検
出器１６４で検出される。検出信号はコンピュータ１７
２へ送られ記憶、解析され、赤外分光スペクトルが得ら
れる。

【００２６】ここで、プローブ１６０はガラスファイバ
の先端を先鋭状に加工したものが使用される。図５には
プローブ１６０先端の軸方向断面図が示されている。化
学エッチングによりクラッド１７４から突出させた先鋭
状コア部１７６には、金属膜等の遮光性膜１７８が被覆
されており、その突端のみ光波長以下の微小光学開口１
８０が形成されている。

【００２７】このプローブ内に、ファイバの前記先端と
逆側からラマン測定用の可視光源１８２からの可視光を
導入し、先端側まで導光すると、先端側まで導光された
可視光は前記微小開口からプローブ外へしみだしてエバ
ネッセント場を発生させる。そして試料表面をこのエバ
ネッセント場が生じているプローブ先端に、ステージ１
５４をＺ方向に駆動して近づけていく。試料表面がエバ
ネッセント場と接触するまで近づけると、該接触部位か
ら可視散乱光が発生する。カセグレン鏡１６２と赤外検
出器１６４の間には図２に示した赤外透過／可視反射鏡
１６３が設置されており、可視散乱光はここで反射さ
れ、分光器１８３で分光され可視検出器１８４で検出さ
れる。検出信号はコンピュータ１７２へ送られ記憶、解
析され、ラマンスペクトルが得られる。なお、赤外散乱
光と可視散乱光の集光系は本実施形態のようにカセグレ
ン鏡２６２で共用せず別個に構成してもよい。その後ス
テージ１５４をＸ−Ｙ方向に移動して、試料１５６の他
の微小部位での測定を同様に行う。試料１５６の各微小
部位における赤外分光スペクトル及びラマンスペクトル
を測定して得られた赤外マッピングデータ及びラマンマ
ッピングデータはディスプレイ１８６に出力される。

【００２８】このような構成の近接場赤外顕微分光装置
１５２は、試料の同一の微小部位において赤外分光スペ
クトルだけでなくラマンスペクトルも測定することがで
きる。さらに、赤外光源及び可視光源を共に試料に照射
した状態で、赤外分光スペクトルとラマンスペクトルを
同時間で測定することもでき、或いは各微小部位で交互
にほぼ同時間での測定が可能である。

【００２９】可視光による目視観察 図６には、前述の反射／透過手段を目視観察用の可視光
学系に適用した、本発明の赤外顕微分光装置の概略構成
が示されている。同図の赤外顕微分光装置２０２は、赤
外光源２０４からの赤外光をステージ２０６上に載置さ
れた試料２０８の微小部位に照射し、該微小部位からの
赤外光を検出して赤外分光スペクトルを測定するための
赤外光学系を構成する干渉計２０５、反射鏡２１０、集
光鏡２１２、赤外透過／可視反射鏡２１４、反射鏡２１
６、カセグレン鏡２１８，２２０、赤外透過／可視反射
鏡２２１、反射鏡２２２，２２４、集光鏡２２６を備え
ている。また、可視光源２２８からの可視光を試料に照
射し、該試料の拡大像を目視観察するための可視光学系
を構成する反射鏡２１１、集光鏡２１３、赤外透過／可
視反射鏡２１４、反射鏡２１６、カセグレン鏡２１８，
２２０、赤外透過／可視反射鏡２２１を備えている。

【００３０】赤外顕微分光装置２０２による測定は次の
ようにして行われる。赤外分光スペクトルを測定するた
めの、赤外光源２０４からの赤外光はＦＴＩＲの干渉計
２０５で変調された後、反射鏡２１０、集光鏡２１２で
反射され、赤外透過／可視反射鏡２１４を透過して反射
鏡２１６で反射された後カセグレン鏡２１８へ導かれ試
料２０８へ照射される。試料２０８を通過した赤外光は
カセグレン鏡２２０で集光され、アパーチャ２３０へ導
かれる。アパーチャ２３０を通過した赤外光は、赤外透
過／可視反射鏡２２１を透過して反射鏡２２２，２２
４、集光鏡２２６で反射され赤外検出器２３２で検出さ
れる。赤外検出器２３２で検出された信号はＡ／Ｄ変換
された後コンピュータ２３４へ送られ、記憶、解析され
る。このようにして試料２０８の微小部位の赤外分光ス
ペクトルが得られる。その後ステージ２０６をＸ−Ｙ方
向に移動して、試料２０８の他の微小部位での測定を同
様に行う。試料の各微小部位における赤外分光スペクト
ルを測定して得られた赤外マッピングデータはディスプ
レイ２３８に出力される。

【００３１】このように赤外光による測定を行う前に、
試料の測定部位を定め、赤外測定光がその測定する微小
部位に集光するように調節するため、可視光を試料に照
射して試料観察を行う。このため、可視光源２２８から
の可視光を反射鏡２１１、集光鏡２１３、赤外透過／可
視反射鏡２１４、反射鏡２１６で反射しカセグレン鏡２
１８へ導き試料２０８へ照射する。試料を透過した可視
光はカセグレン鏡２２０で集光され、アパーチャ２３０
へ導かれる。アパーチャ２３０を通過後赤外透過／可視
反射鏡２２１で反射して接眼レンズ２４０を介して試料
の目視観察を行う。

【００３２】本実施形態では、赤外測定光と試料観察の
ための可視光を合成、分離する手段として赤外透過／可
視反射鏡２１４，２２１を設置している。従来は図８に
示したように、試料の測定部位を定めるために可視光に
より試料観察を行った後、赤外光学系の光路上に設置し
た、可視光を反射する反射鏡を該光路外に移動したり、
或いは赤外光を反射する反射鏡を該光路内へ導入しなけ
ればならなかった。このため、反射鏡を精密に移動する
ための駆動装置が必要でありコストを要した。しかし、
本発明では赤外光と可視光の一方を反射し、他方を透過
する反射／透過手段を設置することとしたので、可視光
による試料観察後反射鏡を移動することなくそのまま測
定に入ることができる。このような反射／透過手段とし
て、本実施形態では図２に示した、赤外透過性のＺｎＳ
ｅ基板上にＢａＦ_２，ＺｎＳ，ＹＦ_２層を積層した多層
膜層を形成したものを使用している。

【００３３】また、本実施形態では透過スペクトルを測
定する場合を示したが、反射スペクトルを測定する場合
でも同様に、光路上の適切な位置に反射／透過手段を設
置することで、可視光による試料観察後反射鏡を移動す
ることなくそのまま測定を行うことができる。

【００３４】次に、上述の技術を近接場赤外顕微分光装
置に適用した例を説明する。図７には本発明の近接場赤
外顕微分光装置の概略構成が示されている。同図の近接
場赤外顕微分光装置２５２はステージ２５４上に載置さ
れた試料２５６に赤外光を照射して該試料表面にエバネ
ッセント場を発生させるための赤外光源２５８と、該エ
バネッセント場にその先端を接触させ、該接触部位から
赤外散乱光を発生させるためのプローブ２６０と、該赤
外散乱光を赤外検出器２６４に導くためのカセグレン鏡
２６２、赤外透過／可視反射鏡２６３（赤外光学系）
と、試料２５６の拡大像を目視観察するために可視光源
２８２から照射した可視光の反射光を集光して接眼レン
ズ２７４に導く可視光学系を構成するカセグレン鏡２６
２及び赤外透過／可視反射鏡２６３を備えている。

【００３５】この近接場赤外顕微分光装置２５２により
次のようにして測定を行う。赤外光源２５８から発した
赤外光は、ＦＴＩＲの干渉計２５９で変調され、反射鏡
２６６，２６８を経てカセグレン鏡２７０へ導かれ、試
料２５６上に照射される。すると赤外光を照射された試
料２５６の表面から光波長以下の微小領域には、エバネ
ッセント場が生じる。このエバネッセント場が生じてい
る試料表面の近傍に、ステージ２５４をＺ方向に駆動し
て金属製の先鋭状プローブ２６０先端を近づけていく。
プローブ２６０先端がエバネッセント場と接触するまで
近づけると、該接触部位から赤外散乱光が発生する。こ
の赤外散乱光は、カセグレン鏡２６２で集光され、赤外
検出器２６４で検出される。検出信号はコンピュータ２
７２へ送られ記憶、解析され赤外スペクトルが得られ
る。その後ステージ２５４をＸ−Ｙ方向に移動して、試
料２５６の他の微小部位での測定を同様に行う。試料２
５６の各微小部位における赤外分光スペクトルを測定し
て得られた赤外マッピングデータはディスプレイ２８６
に出力される。

【００３６】このようにして測定が行われるが、測定を
行う前に、プローブと試料との位置調整を行う必要があ
る。このために、可視光源２８２からの可視光を試料２
５６に照射し、該試料表面からの可視反射光をカセグレ
ン鏡２６２で集光し、赤外反射／可視透過鏡２６３で反
射し、接眼レンズ２７４を介して該試料の拡大像を目視
観察しながらプローブと試料との位置調整を行う。

【００３７】このように赤外反射／可視透過鏡２６３を
備えたことで、従来のように可視光による位置調整時に
可視反射鏡を機械駆動により移動設置して接眼レンズ２
７４へ可視光を導き、さらに測定の前に可視反射鏡を赤
外光学系外へ移動させる必要なくそのまま測定を行うこ
とができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の赤外顕微分
光装置及び近接場赤外顕微分光装置によれば、第一に試
料の同一の微小部位において赤外分光スペクトルだけで
なくラマンスペクトルも測定することができる。さら
に、赤外光源及び可視光源を共に試料に照射した状態
で、赤外分光スペクトルとラマンスペクトルを同時間で
測定することもでき、或いは各微小部位で交互にほぼ同
時間での測定が可能である。第二に、赤外測定光と試料
観察のための可視光を合成、分離する手段として反射／
透過手段を用いることとしたので、可視光を反射する反
射鏡を駆動する装置を要することなく該手段を設置した
まま測定に入ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の赤外顕微分光装置の概略構成図であ
る。

【図２】 赤外透過／可視反射鏡の概略構成図である。

【図３】 赤外透過／可視反射鏡の透過スペクトルであ
る。

【図４】 本発明の近接場赤外顕微分光装置の概略構成
図である。

【図５】 プローブ先端の軸方向断面図である。

【図６】 本発明の赤外顕微分光装置の概略構成図であ
る。

【図７】 本発明の近接場赤外顕微分光装置の概略構成
図である。

【図８】 従来の赤外顕微分光装置の概略構成図であ
る。

【図９】 従来の近接場赤外顕微分光装置の概略構成図
である。

【符号の説明】

４，１０４，２０４：赤外光源、５，１０５，２０５：
干渉計、８，１０８，２０８：試料、１４，２１：可視
反射鏡、１１４，２１４，２２１：赤外透過／可視反射
鏡、２８，１２８，２２８：可視光源、３２，１３２，
２３２：赤外検出器、１３５：分光器、１３６：可視検
出器、４０，２４０：接眼レンズ５６，１５６，２５
６：試料、５８，１５８，２５８：赤外光源、５９，１
５９，２５９：干渉計、６３：可視反射鏡、１６３，２
６３：赤外透過／可視反射鏡、６４，１６４，２６４：
赤外検出器、７４，２７４：接眼レンズ、８２，１８
２，２８２：可視光源、１８３：分光器、１８４：可視
検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉城 泰信 東京都八王子市石川町2967番地の５ 日本 分光株式会社内 Ｆターム(参考） 2G043 EA03 FA01 FA02 GA02 GA04 GB01 HA02 HA03 HA05 HA09 HA15 JA01 KA01 KA02 NA01 NA06 2G059 AA02 EE01 EE02 EE03 EE10 EE12 FF01 FF03 HH01 HH02 JJ01 JJ02 JJ13 JJ14 JJ17 JJ22 KK01 KK07 LL01 MM01 MM09 MM10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外光源からの赤外光を試料の微小部位
   に照射して赤外分光スペクトルを測定するするための赤
   外光学系を備えた赤外顕微分光装置において、 可視光源からの可視光を前記微小部位に照射してラマン
   スペクトルを測定するための可視光学系と、 前記赤外光及び可視光の一方を反射し他方を透過する反
   射／透過手段を備えたことを特徴とする赤外顕微分光装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記反射
   ／透過手段は前記赤外光学系及び可視光学系の光路の交
   差点に設置され、前記試料の同一の微小部位に前記赤外
   光及び可視光が照射されるように、該反射／透過手段に
   より前記赤外光及び可視光が同一光路上に合成されて該
   試料に照射されることを特徴とする赤外顕微分光装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記反射
   ／透過手段は前記赤外光学系及び可視光学系の同一光路
   上に設置され、前記試料の同一の微小部位からの前記赤
   外光及び可視光の光路を分離することを特徴とする近接
   場赤外顕微分光装置。
4. 【請求項４】 試料に赤外光を照射して該試料表面にエ
   バネッセント場を発生させるための赤外光源と、 該エバネッセント場にその先端を接触させて、該接触部
   位からの赤外散乱光を発生させるためのプローブと、 前記赤外散乱光を集光して赤外検出器へ導くための赤外
   光学系を備えた近接場赤外顕微分光装置において、 前記プローブは、先鋭状に加工されたガラスファイバの
   先端を遮光性膜で被覆し、その突端のみ微小光学開口を
   設けて構成され、 前記ガラスファイバの先端と逆側から可視光を導光して
   前記微小開口近傍にエバネッセント場を発生させ、該エ
   バネッセント場を前記試料表面に接触させて可視散乱光
   を発生させるための可視光源と、 該接触部位からの可視散乱光を集光して可視検出器へ導
   きラマンスペクトルを測定するための可視光学系を備え
   たことを特徴とする近接場赤外顕微分光装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の装置において、前記赤外
   光学系と可視光学系の同一光路上に前記赤外散乱光及び
   可視散乱光の一方を反射し他方を透過する反射／透過手
   段を備えたことを特徴とする近接場赤外顕微分光装置。
6. 【請求項６】 赤外光源からの赤外光を試料の微小部位
   に照射して赤外分光スペクトルを測定するするための赤
   外光学系と、 可視光源からの可視光を試料に照射し、該試料の拡大像
   を目視観察するための可視光学系を備えた赤外顕微分光
   装置において、 前記赤外光及び可視光の一方を反射し他方を透過する反
   射／透過手段を備えたことを特徴とする赤外顕微分光装
   置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の装置において、前記反射
   ／透過手段は前記赤外光学系及び可視光学系の光路の交
   差点に設置され、前記試料の同一の微小部位に前記赤外
   光及び可視光が照射されるように、該反射／透過手段に
   より前記赤外光及び可視光が同一光路上に合成されて該
   試料に照射されることを特徴とする赤外顕微分光装置。
8. 【請求項８】 請求項６記載の装置において、前記反射
   ／透過手段は前記赤外光学系及び可視光学系の同一光路
   上に設置され、前記試料の同一の微小部位からの前記赤
   外光及び可視光の光路を分離することを特徴とする近接
   場赤外顕微分光装置。
9. 【請求項９】 試料に赤外光を照射して該試料表面にエ
   バネッセント場を発生させるための赤外光源と、 該エバネッセント場にその先端を接触させて、該接触部
   位からの赤外散乱光を発生させるためのプローブと、 前記赤外散乱光を集光して赤外検出器へ導くための赤外
   光学系と、 試料に可視光を照射して該試料の拡大像を目視観察する
   ための可視光源と、 前記試料に照射した可視光を集光して目視観察位置へ導
   くための可視光学系を備えた近接場赤外顕微分光装置に
   おいて、 前記赤外光学系と可視光学系の同一光路上に前記赤外散
   乱光及び可視光の一方を反射し他方を透過する反射／透
   過手段を備えたことを特徴とする赤外顕微分光装置。