JP2008076110A - 希ガス光源及び光電子システム - Google Patents

Abstract

【課題】強度が高い単色光を放つ希ガス光源及びその希ガス光源を用いた光電子システムを提供する。
【解決手段】開口部(4)を有する容器(2)と、容器(2)内に配置されておりかつ希ガスを導入することによって発光する希ガス発光体(3)とを含み、単色光を放つ希ガス光源(1)であって、開口部(4)を閉口する窓部(5)と、希ガス発光体(3)と窓部(4)との間に配置されたイオン結晶フィルター(6a,6b,6c)とを含み、イオン結晶フィルター(6a,6b,6c)が、希ガス発光体(3)の放つ光のうち単色光を透過することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、希ガス光源、及びこれを用いた光電子システムに関する。

希ガス光源は、化学分析等で研究に幅広く利用されている。例えば、固体の電子的・物理的性質を決定しているのは、主にフェルミ準位近傍にある電子状態であり、前記希ガス発光体を用いて、この固体の電子状態を分析することは、機能性物質の開発に欠かせない。

従来、希ガス光源としては、水素、重水素、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅ光源がある。特に、高効率の（入射するマイクロ波のエネルギーに対して出力される光の強度が高い）希ガス光源としては、マイクロキャビティを用いたマイクロ波励起型光源がある。マイクロ波励起型光源は、希ガス圧を低くできる上、マイクロキャビティに閉じ込められた発光ガス気体部の長さを短くできるので、自己吸収を抑制することができる（例えば、特許文献１等）。希ガス光源から放たれる発光線のエネルギーは、希ガスの種類によって相違する。また、１種類の希ガスからは、複数の発光線が放たれるが、これらの発光線を分離することによって、自己吸収による強度の低下が少なく、分解能の高い光を放つ希ガス光源となる。例えば、希ガスがＨｅであれば、発光線ＨｅI（２１．２ｅＶ）と発光線ＨｅII（４０．８ｅＶ）とが放たれる。マイクロキャビティを用いたＨｅ光源は、これらの発光線を分離することによって、最低エネルギー発光線である発光線ＨｅIだけを１ｍｅＶ未満の分解能で取り出すことができる。同様に、希ガスがＡｒ、Ｋｒ及びＸｅであれば、最低エネルギー発光線は１１．６２ｅＶ、１０．０３ｅＶ及び８．４４ｅＶである。発光線の分離には、回折格子、例えば反射型回折格子分光器等を用いることによって発光線を分離できる。
特開平８−１６１９１１号公報

しかしながら、希ガス光源は、発光線の分離に回折格子を用いると、発光線の強度の一部しか利用できないので、放出される光の強度が低下するという課題があった。また、希ガス光源は、希ガスを入れ替えることによって２種類以上の単色光を放つ装置となるが、回折格子を用いると、希ガスの種類によって回折格子への光の入射角度を微調整しなければならない上、劣化した回折格子を新しい回折格子に取り換える度に調整しなければならないという課題もあった。

本発明は、強度が高い単色光を放つ希ガス光源及びその希ガス光源を用いた光電子システムを提供する。

本発明の希ガス光源は、開口部を有する容器と、前記容器内に配置されておりかつ希ガスを導入することによって発光する希ガス発光体とを含み、単色光を放つ希ガス光源であって、
前記開口部を閉口する窓部と、前記希ガス発光体と前記窓部との間に配置されたイオン結晶フィルターとを含み、
前記イオン結晶フィルターは、前記希ガス発光体の放つ光のうち前記単色光を透過することを特徴とする。

本発明の光電子システムは、本発明の希ガス光源と、開口部を有し、かつ測定試料が配置される密封容器とを含む光電子システムであって、
前記開口部を閉口する窓部を含み、
前記窓部は、前記希ガス光源から放たれる単色光を透過することを特徴とする。

本発明の希ガス光源によれば、強度の高い単色光を放つことができる。

また、本発明の光電子システムによれば、希ガス光源の放つ強度の高い単色光を用いて、光電子分光分析をすることができる。

本発明の希ガス光源は、開口部を有する容器と、前記容器内に配置された希ガス発光体とを含み、単色光を放つ光源である。前記希ガス発光体は、前記容器内に希ガスを導入することによって発光する。前記開口部は、窓部によって閉口されている。前記希ガス発光体と前記窓部との間には、前記希ガス発光体の放つ光のうち前記単色光を透過するイオン結晶フィルターが配置されている。このような構成にすることによって、前記単色光は、まず希ガス発光体から放出されて、イオン結晶フィルターを透過して、開口部及び窓部を通って容器外へ放出される。

本発明の希ガス光源によれば、イオン結晶フィルターが配置されていることによって、希ガスの放つ発光線から強度の高い単色光を取り出して容器外へ放つことができる。また、イオン結晶フィルターは、従来の希ガス光源で用いられている回折格子に比べて小さいので、本発明の希ガス光源は、従来の希ガス光源よりも小型化できるという効果もある。さらに、イオン結晶フィルターは、前記回折格子に比べて安価なので、本発明の希ガス光源を安価に提供できるという効果もある。本発明の希ガス光源は、例えば、マイクロ波励起型光源、高圧放電管光源等であり、好ましくは５ｅＶ以上１２ｅＶ以下の光を放つ光源、特に６ｅＶ以上の紫外光を放つ光源である。６ｅＶ以上の紫外光を放つ光源であれば、極低エネルギー光電子分光（Extremely low energy photoelectron spectroscopy:ＥＬＥＰＥＳ）分析ができる光電子システムに用いることができる。

なお、本明細書において単色光とは、希ガス発光体の放つ光に含まれる複数の発光線の中で最もエネルギーの低い発光線を含み、かつ、１ｍｅＶ未満の分解能の光である。また、前記単色光は、希ガス発光体の放つ光に含まれる複数の発光線の一部なので、好ましくはエネルギーが６ｅＶ以上１２ｅＶ以下の範囲、より好ましくは８．４ｅＶ以上１１．７ｅＶ以下の範囲である。

前記希ガス発光体は、希ガスを導入することによって発光する発光体であれは特に限定されないが、例えば、マイクロキャビティ、高圧放電管等であり、好ましくは、ＲＦ（radio frequency）放電型マイクロキャビティ、マイクロ波励起マイクロキャビティ等である。ＲＦ放電型マイクロキャビティの放つ光は、２００μｅＶ未満の高い分解能を示すので、ＲＦ放電型マイクロキャビティを用いると、本発明の希ガス光源が放つ単色光の分解能も高くなる。強度が高くて分解能が２００μｅＶ未満の希ガス光源は、光電子分光分析に用いる光源に適用できる。

前記イオン結晶フィルターとしては、イオン結晶からなり、希ガス発光体から放射される光の中から前記単色光のみを透過するフィルターを使用できる。その形状やイオン結晶の種類等については特に限定されない。例えば、半径５ｍｍ以上１００ｍｍ以下、厚さ０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の略円柱、好ましくは半径２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、厚さ０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の略円柱であればよい。イオン結晶フィルターの半径が前記範囲内であれば、前記容器内において容易に駆動できる。また、イオン結晶フィルターの厚さが前記範囲内であれば、シャープな吸収端を実現できる。また、イオン結晶フィルターは１つでもよいが、２以上組み合わせたイオン結晶フィルターユニットを用いてもよい。イオン結晶フィルターユニットを用いることによって、前記単色光のエネルギーに合ったイオン結晶フィルターを交換できる。導入する希ガスの種類によって、希ガス発光体の放つ光も、イオン結晶フィルターで透過させる単色光も変化する。

前記イオン結晶フィルターを構成するイオン結晶は、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＭｇＦ₂、ＣａＦ₂、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）等の単結晶であればよい。また、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＭｇＦ₂、ＣａＦ₂等を含む混晶、例えば、ＬｉＦ−ＮａＦ−ＫＦ混晶系、ＭｇＦ₂−ＣａＦ₂混晶系等であってもよい。混晶の製造方法としては、例えば、各イオン結晶を所望の比率に計量して、石英ガラス等のるつぼに封入して、結晶成長炉で生成すればよい。前記イオン結晶の純度は、特に限定されないが、例えば９９％以上、好ましくは９９．９％以上である。純度が高いイオン結晶は、劣化し難いので、長期間にわたって高い透光率を維持できるからである。

前記イオン結晶は、材料と温度によって決まった透過エネルギーをもつ。よって、前記イオン結晶を含む前記イオン結晶フィルターは、希ガス発光体から放射される光のうち、前記イオン結晶の透過エネルギーの上限値よりもエネルギーの高い光を遮断して、透過エネルギーの上限値以下の発光線を透過させることができる。従って、前記イオン結晶フィルターは、希ガス発光体の放つ光に含まれる複数の発光線のうち、最低エネルギーの発光線のみ含む単色光を透過できるように、イオン結晶の種類と温度とを適宜選択すればよい。なお、イオン結晶が混晶の場合、材料及び温度だけでなく、含有する各イオン結晶の比率の違いによって、固有の透過エネルギーの上限値をもつこととなる。

前記イオン結晶の透過エネルギーの上限値は、例えば、室温（２５℃）において、ＬｉＦ：１１．８ｅＶ、ＮａＦ：１１．５〜１１．７ｅＶ、ＫＦ：１０．８〜１０．９ｅＶ、ＲｂＦ：１０．３〜１０．４ｅＶ、ＭｇＦ₂：１０．８ｅＶ、ＣａＦ₂：１０．１ｅＶ、ＮａＣｌ：８．５〜８．６ｅＶ、ＫＣｌ：８．５〜８．７ｅＶ、サファイア：８．５ｅＶである。ＮａＦ等の透過エネルギーの上限値に範囲があるのは、イオン結晶の厚さ等によっても透過エネルギーの上限値が変わるからである。例えば、イオン結晶が厚いほど透過エネルギーは小さくなる。室温において、希ガス発光体に導入する希ガスがＡｒであれば、最低エネルギーの発光線は１１．６２ｅＶなので、イオン結晶フィルターはＬｉＦ又はＮａＦからなることが好ましい。前記希ガスがＫｒであれば、最低エネルギーの発光線は１０．０３ｅＶなので、イオン結晶フィルターはＫＦ、ＲｂＦ、ＭｇＦ₂及びＣａＦ₂から選ばれる１つのイオン結晶からなることが好ましい。前記希ガスがＡｒであれば、最低エネルギーの発光線は８．４４ｅＶなので、イオン結晶フィルターはＬｉＦ又はＮａＦからなることが好ましい。また、イオン結晶フィルターが混晶からなる場合に、透過エネルギーの上限値を最適条件で実現できることもある。

前記容器は、開口部を有し、希ガスを導入できる構造であれば、その形状、材料等によって特に限定されない。前記容器は、例えば、ステンレス鋼、チタン鋼、無酸素銅等であればよい。前記容器の大きさは、前記イオン結晶フィルターを前記容器内で十分に移動させることができる大きさであれば、より小型であることが好ましい。使用時の減圧が容易だからである。前記容器の大きさは、例えば、直径１０ｃｍ〜４０ｃｍ、長さ１０ｃｍ〜３０ｃｍ、好ましくは、直径１０ｃｍ〜２０ｃｍ、長さ１０ｃｍ〜２０ｃｍであればよい。また、前記開口部は、前記イオン結晶フィルターを透過した単色光が通過できる大きさであれば、特に限定されないが、例えば半径１０ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜４０ｍｍであればよい。

前記窓部は、特に限定されず、前記イオン結晶フィルターを透過した単色光を透過する透光性材料からなればよい。前記透光性材料は、イオン結晶、ガラス、透明樹脂等であればよい。前記窓部は、好ましくはイオン結晶からなり、より好ましくはＬｉＦからなる。イオン結晶は透光率が高いので、希ガス発光体から放たれる単色光の強度を下げることなく透過させて、容器外に放射できる。特に、ＬｉＦは、導入する希ガスの種類によらず希ガス発光体の放つ単色光を高い透光率で透過させることができるため好ましい。

前記イオン結晶フィルターは、前記容器から着脱可能に配置されていることが好ましい。光が照射されるとイオン結晶は次第に劣化するので、前記単色光の透光率が低下することとなるが、このような構成にすることによって、イオン結晶フィルターを容易に交換できる。前記着脱可能に配置するには、例えば、イオン結晶フィルターを備えた部材を、フランジ等を設けた開閉可能な前記容器の中に配置して、前記部材を取り出せるようにすればよい。または、前記窓部と前記開口部との間に弾性体を配置して、前記窓部を取り外すことによって前記イオン結晶フィルターを交換できるようにしてもよい。

本発明の希ガス光源において、前記イオン結晶フィルターは、前記容器内において移動可能に配置されていることが好ましい。イオン結晶フィルターは、光が照射された範囲だけが次第に劣化するが、このような構成にすることによって、イオン結晶フィルターの光が照射される範囲を照射面全体に分散させることができるので、イオン結晶フィルターの寿命が長くなる。

本発明の希ガス光源において、前記イオン結晶フィルターの温度を制御する制御部をさらに含むことが好ましい。イオン結晶フィルターの透過エネルギーの上限値を変化させることができるからである。前記制御部は、熱電対による温度測定によって温度制御できればよく、例えば、サーモスタット、液体窒素を導入することによって冷却する部材及び加熱ヒーターを組み合わせた制御部等であればよい。

本発明の希ガス光源において、前記開口部と前記窓部との間に配置された弾性体をさらに含むことが好ましい。弾性体が配置されていることによって、前記容器内の気密性を保持できる上、前記窓部の着脱が容易となるからである。

本発明の光電子システムは、上述した希ガス光源と、開口部を有し、かつ測定試料が配置される密封容器とを含む光電子システムである。

前記密封容器は、前記開口部が窓部によって閉口されている。前記窓部は、前記希ガス光源から放たれる単色光を透過する。

本発明の光電子システムによれば、希ガス光源の放つ強度の高い単色光を用いて、光電子分光分析をすることができる。特に、分解能が２００μｅＶ未満の単色光を放つ希ガス光源を用いることによって、極低エネルギー光電子分析（ＥＬＥＰＥＳ分析）をすることができる。

前記密封容器は、開口部を有し、その内部に測定試料を配置できる構造であれば、その形状等によって特に限定されない。前記密封容器は、超真空に耐えることのできる材料からなるものであれば特に限定されず、例えば、ステンレス鋼、チタン鋼等からなるものであればよい。また、前記密封容器の内側には、内部へのもれ磁場を軽減するために、ミューメタルシールド等の磁気遮蔽材を設けることが好ましい。前記密封容器の大きさは、例えば、直径１５０ｍｍ〜３００ｍｍ、好ましくは、直径１５０ｍｍ〜２００ｍｍであればよい。市販の電子エネルギー分析器を取り付けることができるからである。また、前記開口部は、前記希ガス光源から放たれる単色光が通過できる大きさであれば、特に限定されないが、例えば半径２０ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ〜３５ｍｍであればよい。市販の超高真空コンフラットフランジを取り付けることができるからである。

前記窓部は、透光性材料からなり、前記希ガス光源から放たれる単色光を透過させるものであれば特に限定されない。前記透光性材料としては、ガラス、光学樹脂、イオン結晶等であればよい。特に、イオン結晶が好ましく、ＬｉＦからなることがより好ましい。イオン結晶であれば、透光率がより高く、ＬｉＦであれば、前記希ガス光源から放たれる単色光を９５％以上透過させることができるからである。

また、前記窓部は、前記単色光の光軸に対し移動可能に配置されていることが好ましい。窓部は、単色光が照射された範囲が次第に劣化するが、このような構成にすることによって、単色光が照射される範囲を変えることができるので、窓部の寿命が長くなる。

本発明の光電子システムは、前記窓部の前記密封容器側及び前記窓部の前記密封容器とは反対側の少なくとも一方に配置された複数の鏡を更に含むことが好ましい。上述のように、窓部は単色光が照射された範囲が次第に劣化するが、このような構成にすることによって、窓部の光が照射される範囲を照射面全体に分散させることができるので、窓部の寿命が長くなる。

本発明の光電子システムでは、前記密封容器内に配置された、レンズと前記測定試料が設置される設置部とをさらに含み、前記レンズは、前記設置部と前記窓部との間に配置されていることが好ましい。前記レンズにより前記単色光を集光して、前記測定試料に照射できるからである。前記レンズは、前記窓部と同様にイオン結晶であることが好ましく、ＬｉＦからなることがより好ましい。

以下、本発明の実施形態の一例について、図面を用いて説明する。なお、同一の部分には同一の記号を付して、重複する説明を省略する場合がある。

（実施形態１）
図１に、本発明の希ガス光源の一例の断面図を示す。また、図２に、図１のI−I矢視方向から見た断面図を示す。

本実施形態の希ガス光源１は、容器２と、容器２内に配置された希ガス発光体３と、容器２内に配置されたイオン結晶フィルターユニット６と、窓部５と、発光体容器１１と、光学調整窓１２とを含む。

容器２は、開口部４を有し、開口部４は、窓部５によって閉口されている。希ガス発光体３は、希ガスを導入することによって発光するものであり、発光体容器１１内に配置されている。イオン結晶フィルターユニット６は、容器２内の希ガス発光体３と窓部５との間に配置され、光学調整窓１２は、容器２の開口部４とは反対面に配置されている。つまり、光学調整窓１２、希ガス発光体３、イオン結晶フィルターユニット６、開口部４及び窓部５は、この順に一直線上に配置されている。

また、容器２内は、希ガス発光体３とイオン結晶フィルターユニット６との間に、希ガス発光体３の放つ発光線が通る穴を備えたステンレス鋼製の壁２ｄが配置され、希ガス発光体３が配置された分室２ｅ及びイオン結晶フィルターユニット６が配置された分室２ｆに区切られている。分室２ｅは、マイクロ波導入口２ａと、希ガス導入口２ｂとを含み、分室２ｆは、ガス排気口２ｃを含む。また、分室２ｆには、イオン結晶フィルターユニット６を交換するためのコンフラットフランジ７と、イオン結晶フィルターユニット６を図中上下方向に移動させるための溶接ベローズ８が配置されている。溶接ベローズ８の図中上面には、動力伝達部９（後述する）が接続されている。

分室２ｅ，２ｆは、使用時には減圧されている。この減圧条件は、例えば、分子軸流ポンプによる排気により、希ガスを導入していない状態で１×１０^-7〜１×１０^-5Ｐａ、希ガスを導入した状態で１×１０^-4〜１×１０^-2Ｐａであればよい。

希ガス発光体３は、マイクロキャビティであり、マイクロ波導入口２ａから分室２ｅ内にマイクロ波を導入し、希ガス導入口２ｂから分室２ｅ内に希ガスを導入することによって発光線を放つ。希ガス発光体３は発光体容器１１に収容されているので、放電が発光体容器１１内で起こるように放電領域を限定できる。

前記希ガスは、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれかであり、希ガス発光体３を発光させる際に、排気速度に応じた最適流量で、分室２ｅ内に導入すればよい。なお、導入された希ガスは、希ガス発光体３の発光に利用された後、ガス排気口２ｃから排気される。

前記マイクロ波は、１０ＧＨｚ帯のものを使用すればよい。

窓部５は、ＬｉＦのイオン結晶からなり、Ｏリング等の弾性体１０を介して開口部４を着脱可能に閉口している。そのため、イオン結晶の劣化に伴う窓部５の交換が容易である。

イオン結晶フィルターユニット６は、図２に示すように、イオン結晶フィルター６ａ〜６ｃからなる。イオン結晶フィルター６ａ〜６ｃは、銅板１４にはめ込まれ、金属爪１５で留められている。銅板１４には、イオン結晶フィルターユニット６の温度を測定するための熱電対１８が配置されている。銅板１４の外側には、液体窒素溜１６が配置され、液体窒素溜１６内には、加熱ヒーター１７が配置されている。

イオン結晶フィルター６ａは、ＬｉＦ又はＮａＦからなり、前記希ガスとしてＡｒを導入したときに希ガス発光体３が放つ発光線のうち、最低エネルギー発光線である１１．６２ｅＶの単色光を透過させ、他の発光線を透過させない。この単色光の強度は、希ガス発光体３が例えばＲＦ放電型マイクロキャビティであるときに放出された最低エネルギーの発光線の強度の５０％以上である。イオン結晶フィルター６ｂは、ＫＦ、ＲｂＦ、ＭｇＦ₂及びＣａＦ₂から選ばれるいずれか１つからなり、前記希ガスとしてＫｒを導入したときに希ガス発光体３が放つ発光線のうち、最低エネルギー発光線である１０．０３ｅＶの単色光を透過させ、他の発光線を透過させない。この単色光の強度は、希ガス発光体３が例えばＲＦ放電型マイクロキャビティであるときに放出された最低エネルギーの発光線の強度の５０％以上である。イオン結晶フィルター６ｃは、ＮａＣｌ、ＫＣｌ及びサファイアから選ばれるいずれか１つからなり、前記希ガスとしてＸｅを導入したときに希ガス発光体３が放つ発光線のうち、最低エネルギー発光線である８．４４ｅＶの単色光を透過させ、他の発光線を透過させない。この単色光の強度は、希ガス発光体３が例えばＲＦ放電型マイクロキャビティであるときに放出された最低エネルギーの発光線の強度の５０％以上である。つまり、イオン結晶フィルターの換わりに回折格子を用いた従来の希ガス光源の放つ単色光よりも、強度が５倍以上の単色光を放つ。なお、最低エネルギー発光線とは、希ガス発光体３の放つ複数の発光線を、ｘ軸をエネルギー、ｙ軸を強度としてグラフに表したときに、高い強度（発光ピーク）を示す発光線のうち、エネルギーの最も低い発光線のことである。

イオン結晶フィルター６ａ〜６ｃの配置形態は、特に限定されず、イオン結晶フィルター６ａ〜６ｃの順序をかえて配置してもよいし、イオン結晶フィルター６ａ〜６ｃを容器２の幅方向に配置してもよい。

イオン結晶フィルターユニット６は、銅板１４の周囲に配置された液体窒素溜１６内に、液体窒素を導入することによって冷却でき、加熱ヒーター１７を用いることによって加熱できる。このような構成にすることによって、イオン結晶フィルターユニット６は、−１９６〜１００℃の温度制御が可能となる。可能な限り室温付近で最高性能を出せるイオン結晶混晶を使用すると、±１００ｍｅＶ程度の範囲で高エネルギーカットオフのエネルギー制御を行うことができるため好ましい。

図２に示すように、銅板１４には、動力伝達部９に接続された液体窒素容器１３が接続されている。動力伝達部９は、ステッピングモーター１９に接続された軸２２とかみ合っており、ステッピングモーター１９を回転させることによって、図中左右方向に移動するようになっている。また、軸２２は、ステッピングモーター２０に接続された軸２３とかみ合っており、ステッピングモーター２０を回転させることによって、図中上下方向に移動するようになっている。軸２２が図中上下方向に移動することによって、動力伝達部９は回転することなく図中上下に移動するようになっている。上述のように動力伝達部９を図中上下左右に移動させることによって、銅板１４及び銅板１４にはめ込まれたイオン結晶フィルターユニット６も、容器２内で図中上下左右に移動させることができる。イオン結晶フィルターユニット６の移動範囲は、例えば左右に±１５ｍｍ、上下に±４０ｍｍとすればよい。このような構成によって、イオン結晶フィルターユニット６を移動させることができるので、希ガス発光体３の放つ光が照射されたことによって劣化したイオン結晶フィルターユニット６の劣化部分を希ガス発光体３からの光の光路上から外して、イオン結晶フィルターユニット６の劣化していない部分を前記光路上に配置ことができる。また、希ガスの種類に合ったイオン結晶フィルター６ａ〜６ｃを前記光路上に配置することができる。なお、軸２１は、軸２２を支える支柱である。

容器２は、溶接ベローズ８の接続部分の下に、１対のフランジ片からなるコンフラットフランジ７を備える。そのためイオン結晶の劣化に伴うイオン結晶フィルターユニット６の交換を容易に行うことができる。

本実施形態の希ガス光源１は、希ガス発光体３の放つ発光線をイオン結晶フィルターユニット６で透過させて強度の高い単色光を取り出し、放つことができる。

（実施形態２）
図３に、本発明の光電子システムの一例の断面図を示す。

本実施形態の光電子システム３０は、実施形態１で説明した単色光を放つ希ガス光源１と、測定試料を配置するための密封容器３１とを備える。密封容器３１にはフランジ３２が配置されている。

フランジ３２は、イオン結晶からなる窓部３２ａと、開口部を含むフランジ片３２ｂとが係合した構造であるため、窓部３２ａを容易に交換することができる。なお、フランジ片３２ｂの開口部は、窓部３２ａで閉口されている。

密封容器３１内は、キャピラリ−３４、レンズ３５、及び測定試料が設置される設置部３６が配置され、使用時には減圧されている。この減圧条件は、１×１０^-9〜１×１０^-7Ｐａである。キャピラリー３４は、ガラス製の中空管であり、前記単色光をその内壁に反射させることによって、前記単色光が外に広がるのを防ぐことができる。レンズ３５は、ＬｉＦからなる集光レンズであり、キャピラリ−３４を通った前記単色光を集光して、設置部３６に設置される測定試料に照射できる。

密封容器３１には、動力伝達部３８が接続された溶接ベローズ３７が配置されており、窓部３２ａを通った前記単色光が、溶接ベローズ３７中を通ってキャピラリ-３４に入るようになっている。動力伝達部３８は、ステッピングモーター４０に接続された軸３９とかみ合っており、ステッピングモーター４０を回転させることによって、図中上下方向に移動するようになっている。また、動力伝達部３８は、ステッピングモーター４１に接続された図３の紙面に垂直方向の軸（図示せず）とかみ合っており、ステッピングモーター４１を回転させることによって、図３の紙面に垂直方向に移動するようになっている。上述のように動力伝達部３８を移動させることによって、窓部３２ａも図中上下方向及び紙面に垂直方向に移動させることができる。窓部３２ａは、希ガス光源１からの光の光路上の部分が次第に劣化して透光率が低下するが、このような構成にすることによって窓部３２ａを移動させることにより、窓部３２ａの照射面全体を有効に利用できる。なお、移動範囲は図中上下方向に±３０ｍｍ、紙面垂直方向に±３０ｍｍ程度とすればよい。

本実施形態の光電子システム３０は、希ガス光源１の放つ強度の高い単色光でＥＬＥＰＥＳ分析をすることができる。

（実施形態３）
図４に、本発明の光電子システムの他の一例の断面図を示す。

本実施形態の光電子システム５０は、実施形態２の光電子システム３０と比較して、ステッピングモーター４０，４１、軸３９、動力伝達部３８及び溶接ベローズ３７の代わりに密封容器内に鏡４２ａ，４２ｂが配置されていることのみ異なるものである。

鏡４２ａ，４２ｂは、キャピラリー３４の窓部３２ａ側に配置されている。鏡４２ａ，４２ｂの単色光Ｌに対する角度を調節することによって、希ガス光源１から放たれた単色光Ｌは、窓部３２ａを透過し、鏡４２ａで反射し、さらに鏡４２ｂで反射した後、キャピラリ−３４に入射するようになっている。このような構成にすることによって、窓部３２ａを移動させずに、希ガス光源１を移動させることにより、窓部３２ａの単色光Ｌが透過する部分を移動させることができる。

（実施形態４）
図５に、本発明の光電子システムの他の一例の断面図を示す。

本実施形態の光電子システム６０は、実施形態３の光電子システム５０と比較して、窓部３２ａの希ガス光源１側に鏡４２ｃ，４２ｄがさらに配置されていることのみ異なるものである。

鏡４２ａ〜４２ｄは、いずれも３６０度回転可能である。鏡４２ａ〜４２ｄの単色光Ｌに対する角度を調節することによって、希ガス光源１から放たれた単色光Ｌは、まず鏡４２ｄで反射した後、鏡４２ｃで反射して、窓部３２ａを透過する。そして、窓部３２ａを透過した単色光Ｌは、鏡４２ａで反射し、さらに鏡４２ｂで反射して、キャピラリ−３４に入射するようになっている。よって、窓部３２ａの単色光Ｌが透過する部分は、鏡４２ａ〜４２ｄの単色光Ｌに対する角度を調節することによって、移動させることができる。このような構成にすることによって、希ガス光源１及び窓部３２ａを移動させずに、窓部３２ａの単色光Ｌが透過する部分を移動させることができる。

本発明は、強度の高い単色光を放つ希ガス光源を提供できる。この希ガス光源は、マイクロキャビティを用いることによって、高い分解能を示す単色光を放つ。

また、本発明は、希ガス光源の放つ強度の高い単色光を用いた光電子分光分析が可能な光電子システムを提供できる。本発明の光電子システムは、分解能の高い希ガス光源を用いることによって、極めて高価なレーザー光源を用いることなく、ＥＬＥＰＥＳ分析ができるので、バルク敏感特性を利用した化学分析等に利用できる。

本発明の実施形態１に係る希ガス光源を示す断面図である。 図１のI−I矢視方向から見た断面図である。 本発明の実施形態２に係る光電子システムを示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る光電子システムを示す断面図である。 本発明の実施形態４に係る光電子システムを示す断面図である。

符号の説明

１ 希ガス光源
２ 容器
３ 希ガス発光体
４ 開口部
５，３２ａ 窓部
６ イオン結晶フィルターユニット
６ａ，６ｂ，６ｃ イオン結晶フィルター
７ コンフラットフランジ
８，３７ 溶接ベローズ
９，３８ 動力伝達部
１０ 弾性体
１１ 発光体容器
１２ 光学調整窓
１３ 液体窒素容器
１４ 銅板
１５ 金属爪
１６ 液体窒素溜
１７ 加熱ヒーター
１８ 熱電対
１９，２０，４０，４１ ステッピングモーター
２１，２２，２３，３９ 軸
３０，５０，６０ 光電子システム
３１ 密封容器
３２ フランジ
３２ｂ フランジ片
３４ キャピラリ−
３５ レンズ
３６ 設置部
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ 鏡

Claims (16)

1. 開口部を有する容器と、前記容器内に配置されておりかつ希ガスを導入することによって発光する希ガス発光体とを含み、単色光を放つ希ガス光源であって、
   前記開口部を閉口する窓部と、前記希ガス発光体と前記窓部との間に配置されたイオン結晶フィルターとを含み、
   前記イオン結晶フィルターは、前記希ガス発光体の放つ光のうち前記単色光を透過することを特徴とする希ガス光源。
2. 前記イオン結晶フィルターは、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣａＦ₂、ＮａＣｌ、ＫＣｌ及びサファイアから選ばれる少なくとも１つを含む請求項１に記載の希ガス光源。
3. 前記イオン結晶フィルターは、前記容器から着脱可能に配置されている請求項１に記載の希ガス光源。
4. 前記イオン結晶フィルターは、前記容器内において移動可能に配置されている請求項１に記載の希ガス光源。
5. 前記窓部は、イオン結晶からなる請求項１に記載の希ガス光源。
6. 前記イオン結晶は、ＬｉＦからなる請求項５に記載の希ガス光源。
7. 前記イオン結晶フィルターの温度を制御する制御部をさらに含む請求項１に記載の希ガス光源。
8. 前記開口部と前記窓部との間に配置された弾性体をさらに含む請求項１に記載の希ガス光源。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載された希ガス光源と、開口部を有し、かつ測定試料が配置される密封容器とを含む光電子システムであって、
   前記開口部を閉口する窓部を含み、
   前記窓部は、前記希ガス光源から放たれる単色光を透過することを特徴とする光電子システム。
10. 前記窓部は、イオン結晶からなる請求項９に記載の光電子システム。
11. 前記イオン結晶は、ＬｉＦからなる請求項１０に記載の光電子システム。
12. 前記窓部は、前記単色光の光軸に対し移動可能に配置されている請求項９に記載の光電子システム。
13. 前記窓部の前記密封容器側及び前記窓部の前記密封容器とは反対側の少なくとも一方に配置された複数の鏡をさらに含む請求項９に記載の光電子システム。
14. 前記密封容器内に配置された、レンズと前記測定試料が設置される設置部とをさらに含み、
    前記レンズは、前記設置部と前記窓部との間に配置されている請求項９に記載の光電子システム。
15. 前記レンズは、イオン結晶からなる請求項１４に記載の光電子システム。
16. 前記イオン結晶は、ＬｉＦからなる請求項１５に記載の光電子システム。

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