JP2022170902A - レーザ誘起ブレークダウン分光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ誘起ブレークダウン分光装置において、その安全性を従来よりもさらに向上させる。【解決手段】分析観察装置Ａは、紫外レーザ光を発振するレーザ発振器７１と、紫外レーザ光を平行光として導光する導光光学系７ａと、紫外レーザ光を所定の焦点距離Ｄｆで収束させるとともに該所定の焦点距離Ｄｆ以上離れるにつれて円錐状に拡散させる反射型対物レンズ７４と、反射型対物レンズ７４が一端に組み込まれた分析筐体７０と、強度分布スペクトルを生成する第１および第２検出器７７Ａ，７７Ｂと、強度分布スペクトルに基づいて成分分析を行うスペクトル解析部２１３と、を備える。反射型対物レンズ７４は、分析筐体７０の一端に組み込まれることで該分析筐体７０の一部として構成されるとともに、所定の焦点距離Ｄｆ以上離れるにつれて紫外レーザ光のエネルギー密度を漸減させることで紫外レーザ光を拡散させる。【選択図】図９

Description

ここに開示する技術は、レーザ誘起ブレークダウン分光装置に関する。

例えば非特許文献１には、レーザ誘起ブレークダウン分光法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy：ＬＩＢＳ）を用いたＬＩＢＳ分析装置（以下、単に「ＬＩＢＳ」装置と記載）が開示されている。具体的に、非特許文献１に開示されているＬＩＢＳ装置は、５３２ｎｍの波長を有するレーザ光を試料表面に照射するとともに、そのレーザ光によって生成されるプラズマから放出される光を収集し、その光に基づいて試料を分析するように構成されている。

すなわち、非特許文献１に開示されているＬＩＢＳ装置は、試料表面に対し、可視光域における緑色領域のレーザ光を試料表面に照射することになる。

近藤裕之、他３名「レーザ誘起プラズマ分光法を用いた鉄鋼の欠陥原因の迅速評価」、新日鉄技報、２０１０年、第３９０号、ｐ．７６～８１

ところで、前記非特許文献１に開示されているような可視光域に属するレーザ光は、より短波長のレーザ光と比較して各種材料への吸収率が低い。また、可視光域に属するレーザ光は、より短波長のレーザ光と比較してスポット径が太くなるため、エネルギー密度が相対的に低くなる。そのため、可視光域に属するレーザ光を用いる場合は、吸収率およびエネルギー密度の低さを補うためにレーザーパワーを高める必要がある。レーザーパワーを過度に高めてしまうと、サンプルの照射点周囲に熱損傷を招く可能性がある。

そこで、可視光域に属するレーザ光に代えて、紫外領域のレーザ光を用いることが考えられるが、紫外領域の光は、ユーザの目で視認することができない。したがって、紫外領域の光を用いた場合、光刺激による瞬目反射等の拒否反応が起こらない。そのため、より長時間にわたってレーザ光がユーザの眼球に至る可能性がある。

また、一般的な対物レンズは、レボルバ等を介して着脱可能な構成となっている。そうした対物レンズをＬＩＢＳ装置に用いた場合、対物レンズが取り外された際に、レーザ光源からの平行光がそのまま外界に出射されてしまう。この場合、前述したように拒否反応が起こらないことに起因して、エネルギー密度の高いレーザ光を長時間目視してしまう可能性がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザ誘起ブレークダウン分光装置において、その安全性を従来よりもさらに向上させることにある。

本開示の第１の態様は、レーザ誘起ブレークダウン分光法を用いることにより、開放空間に設けられた載置台に載置された分析対象物の成分分析を行うレーザ誘起ブレークダウン分光装置に係る。このレーザ誘起ブレークダウン分光装置は、励起光を出射する励起光源と、該励起光源によって出射された励起光に基づいてレーザ光を生成する共振器と、を有し、該レーザ光としての紫外レーザ光を生成するレーザ発振器と、前記レーザ発振器により生成された前記紫外レーザ光を平行光として導光する導光光学系と、前記導光光学系によって平行光として導光された前記紫外レーザ光を所定の焦点距離で収束させるとともに、該所定の焦点距離以上離れるにつれて前記紫外レーザ光を円錐状に拡散させる対物レンズと、前記レーザ発振器および前記導光光学系を内部に収容するとともに、前記対物レンズが一端に組み込まれた筐体と、前記紫外レーザ光が前記分析対象物に照射されることによって該分析対象物において発生したプラズマ光の波長ごとの強度分布である強度分布スペクトルを生成する検出器と、前記検出器により生成された強度分布スペクトルに基づいて、前記分析対象物の成分分析を行う成分分析部と、を備える。

そして、本開示の第１の態様によると、前記対物レンズは、前記筐体の一端に組み込まれることで前記筐体の一部として構成されるとともに、前記所定の焦点距離以上離れるにつれて前記紫外レーザ光のエネルギー密度を漸減させることで、前記紫外レーザ光を拡散させるように構成されている。

ここで、「プラズマ光」の語は、プラズマ状態にある物質から発せられる光を指す。

また、「対物レンズが、筐体の一端に組み込まれる」の語は、対物レンズと筐体とを別体に形成した上で双方を締結等によって接続した構成と、対物レンズと筐体とを一体的に形成した構成と、の両方の意味を含む。

例えば、ユーザによって交換可能な着脱式の対物レンズを用いた場合、その対物レンズの脱落時には、よりエネルギー密度の高い平行光が開放空間に漏れ出すことになる。

それに対し、前記第１の態様によれば、対物レンズを筐体の一端に組み込むことで、導光光学系から対物レンズにかけて一体的に構成されることになる。これにより、開放空間には拡散光のみが出射されるようになる。エネルギー密度が漸減する拡散光のみを出射させることで、仮に、ユーザが紫外レーザ光を目視したとしても、その影響を可能な限り低く抑えることができる。これにより、従来よりもさらに安全性を向上させることができる。

また、本開示の第２の態様によると、前記対物レンズは、径方向の中央部に設けられた開口部と、該開口部の周囲に配置されかつ前記紫外レーザ光の出射に対応して前記分析対象物において発生したプラズマを反射する１次反射面と、が設けられた１次ミラー、および、前記１次反射面によって反射されたプラズマを受光してさらに反射させる２次反射面が設けられた２次ミラーを有し、前記１次ミラーおよび前記２次ミラーによって前記プラズマを集光して前記開口部に導く反射型対物レンズとして構成される、としてもよい。

ここで、「開口部」の語は、開口そのものではなく、開口を有する部材を指す。

前記第２の態様によれば、対物レンズとして反射型対物レンズを用いることで、ＬＩＢＳ法による成分分析における分析精度を向上させることができる。

また、本開示の第３の態様によると、前記レーザ誘起ブレークダウン分光装置は、前記筐体に収容され、前記反射型対物レンズを通じて前記分析対象物から戻る光の受光量を検出することで、前記分析対象物を撮像するカメラを備える、としてもよい。

前記第３の態様によれば、反射型対物レンズを用いることで、筐体内に収容されたカメラであっても、分析前後の撮像画像を良好に取得することができるようになる。

また、本開示の第４の態様によると、前記レーザ誘起ブレークダウン分光装置は、前記励起光源に励起光を生成させる指令を生成する指令生成部と、前記レーザ発振器からの前記紫外レーザ光を受光するとともに、該紫外レーザ光を受光したことを示す受光信号を生成するモニタ受光部と、前記モニタ受光部によって生成された前記受光信号に基づいて、前記励起光源による励起光の生成の可否を判定するとともに、該判定結果に応じて前記励起光の生成を制御するレーザ制御部と、を備え、前記励起光源は、前記指令生成部によって前記指令が生成され、かつ、前記レーザ制御部によって前記励起光の出射が可能と判定された場合に前記励起光を出射する、としてもよい。

前記第４の態様によれば、励起光源は、レーザ制御部によって励起光の生成可能と判定されたことを条件に、励起光を出射する。このように構成することで、レーザ誘起ブレークダウン分光装置の安全性を、従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

また、本開示の第５の態様によると、前記レーザ制御部は、前記モニタ受光部によって生成された前記受光信号に基づいて、所定期間内に前記受光信号が生成された回数であるレーザ出射回数をカウントし、前記レーザ制御部は、前記レーザ出射回数と予め設定された所定回数とを比較するとともに、前記レーザ出射回数が前記所定回数を下まわる場合に、前記励起光の生成が可能であると判定する、としてもよい。

前記第５の態様によれば、レーザ制御部は、紫外レーザ光が出射された回数を累積してなるレーザ出射回数に基づいて、励起光の生成の可否を判定する。このように判定することで、長期にわたってＬＩＢＳ法を実施した場合における安全性を向上させる上で有利になる。

また、本開示の第６の態様によると、前記レーザ制御部は、前記レーザ出射回数と前記所定回数との比較を、前記所定期間内における複数の期間に対して実行し、前記所定回数は、前記所定期間のうち現在時刻から見て直近の第１期間においては一定に設定され、前記所定期間のうち前記第１期間以降の第２期間においては、時間を遡るにつれて大きくなるように設定される、としてもよい。

前記第６の態様によれば、現在時刻から過去に遡るにつれて所定回数を変化させることで、レーザ制御部による判定をより適切に行うことができる。これにより、レーザ誘起ブレークダウン分光装置の安全性を従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

また、本開示の第７の態様によると、前記所定期間は、複数の部分期間に分割され、前記レーザ制御部は、前記部分期間ごとに前記レーザ出射回数を集計し、前記レーザ制御部は、前記部分期間ごとに前記レーザ出射回数と前記所定回数とを比較するとともに、全ての前記部分期間において前記レーザ出射回数が前記所定回数を下まわる場合に、前記励起光の生成が可能であると判定する、としてもよい。

前記第７の態様によれば、リアルタイムで計測された時刻とレーザ出射回数を関連付ける代わりに、離散的に分割された部分期間とレーザ出射回数を関連付けることになる。これにより、時刻の記憶に割くメモリを抑制することができる。

また、本開示の第８の態様によると、前記レーザ誘起ブレークダウン分光装置は、前記筐体を取付可能に構成され、かつ前記載置台に対して前記筐体を位置決めするステージと、前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記筐体が前記ステージに取り付けられていることを示す信号を出力する取付センサと、を備え、前記レーザ制御部は、前記取付センサから出力された信号に基づいて前記筐体が前記ステージに取り付けられているか否かを判定するとともに、前記筐体が前記ステージに取り付けられていると判定されかつ前記レーザ出射回数が前記所定回数を下まわる場合に、前記励起光の生成が可能であると判定する、としてもよい。

前記第８の態様によると、レーザ制御部は、筐体がステージに取り付けられている場合、すなわち、分析対象物の分析に適した状態にあることを条件に、励起光の生成が可能であると判定する。このように構成することで、レーザ誘起ブレークダウン分光装置の安全性を従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

また、本開示の第９の態様によると、前記レーザ誘起ブレークダウン分光装置は、前記筐体に取り付けられ、前記対物レンズを覆う保護カバーと、前記筐体を取付可能に構成され、かつ前記載置台に対して前記筐体を位置決めするステージと、前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記ステージに対する前記筐体の位置を検出する第１位置検出センサと、前記第１位置検出センサとは独立した状態で前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記ステージに対する前記筐体の位置を示す検出信号を出力する第２位置検出センサと、を備え、前記レーザ制御部は、前記第１および第２位置検出センサの双方から出力された前記検出信号に基づいて、前記筐体の位置が、前記保護カバーにより前記対物レンズが覆われている状態に対応した位置にあるか否かを判定し、該位置にあると判定された場合には、前記レーザ出射回数を非カウントとする、としてもよい。

前記第９の態様によれば、保護カバーによって対物レンズが覆われた状態、すなわち、紫外レーザ光の漏洩が懸念されない場合、レーザ制御部は、レーザ出射回数をカウントしない。これにより、励起光の生成の可否に係る判定を、より適切に行うことができるようになる。

また、本開示の第１０の態様によると、前記レーザ誘起ブレークダウン分光装置は、前記対物レンズまたは前記筐体に取付可能であり、該対物レンズを覆う保護カバーと、前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記保護カバーが取り付けられていることを示す検出信号を出力する第１カバー取付センサと、前記第１カバー取付センサとは独立した状態で前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記保護カバーが取り付けられていることを示す検出信号を出力する第２カバー取付センサと、を備え、前記レーザ制御部は、前記第１および第２カバー取付センサの双方から検出信号が入力された場合には、前記レーザ出射回数を非カウントとする、としてもよい。

前記第１０の態様によれば、保護カバーによって対物レンズが覆われた状態、すなわち、紫外レーザ光の漏洩が懸念されない場合、レーザ制御部は、レーザ出射回数をカウントしない。これにより、励起光の生成の可否に係る判定を、より適切に行うことができるようになる。

また、本開示の第１１の態様によると、前記レーザ誘起ブレークダウン分光装置は、前記載置台の上面に垂直な所定の基準軸に対し、前記導光光学系および前記対物レンズを一体的に傾斜させる傾斜機構と、前記基準軸に対する前記導光光学系および前記対物レンズの傾きを検出する傾斜センサと、を備え、前記レーザ制御部は、前記傾斜センサにより検出された傾きが所定の第１閾値を超える場合、前記励起光源による前記励起光の生成を不許可と判定する、としてもよい。

対物レンズを過度に傾斜させた場合、紫外レーザ光の開放空間への漏洩が懸念させる。これに対し、前記第１１の態様によれば、レーザ制御部は、対物レンズの傾きが第１閾値を超える場合、励起光源による励起光の生成を不許可と判定し、紫外レーザ光の出射を制限する。このように構成することで、レーザ誘起ブレークダウン分光装置の安全性を従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

また、本開示の第１２の態様によると、前記レーザ制御部は、前記指令生成部によって生成された前記指令と、前記モニタ受光部によって生成された受光信号と、の対応関係を判定し、１つの前記指令に対して複数の前記受光信号が生成された場合には、前記励起光源による前記励起光の生成を不許可と判定する、としてもよい。

指令の数と受光信号の数が一致しない場合、紫外レーザ光が意図せずに出射されたり、紫外レーザ光が指令通りに出射されなかったり等、各種機器の動作異常、故障等が懸念される。これに対し、前記第１２の態様によれば、レーザ制御部は、動作異常、故障等が懸念される場合、励起光源による励起光の生成を不許可と判定し、紫外レーザ光の出射を制限する。このように構成することで、レーザ誘起ブレークダウン分光装置の安全性を従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

また、本開示の第１３の態様によると、前記レーザ誘起ブレークダウン分光装置は、ベースと、前記ベースと接続され、該ベースに対して垂直な第１方向に延びるスタンドと、を備え、前記載置台は、前記ベースまたは前記スタンドによって支持され、前記筐体は、前記スタンドに接続される、としてもよい。

以上説明したように、本開示によれば、レーザ誘起ブレークダウン分光装置において、その安全性を従来よりもさらに向上させることができる。

図１は、分析観察装置の全体構成を例示する模式図である。 図２は、光学系アセンブリを例示する斜視図である。 図３は、光学系アセンブリを例示する側面図である。 図４は、光学系アセンブリを例示する正面図である。 図５は、光学系アセンブリを例示する分解斜視図である。 図６は、光学系アセンブリの構成を模式化して示す側面図である。 図７は、分析光学系の構成を例示する模式図である。 図８は、モニタ受光部について説明するための背面図である。 図９は、反射型対物レンズの構成を例示する縦断面図である。 図１０は、反射型対物レンズの構成を例示する底面図である。 図１１は、第１および第２検出器の取付構造について説明する図である。 図１２は、スライド機構の構成について説明する模式図である。 図１３Ａは、ヘッド部の水平移動について説明するための図である。 図１３Ｂは、ヘッド部の水平移動について説明するための図である。 図１４Ａは、傾斜機構の動作について説明するための図である。 図１４Ｂは、傾斜機構の動作について説明するための図である。 図１５Ａは、分析観察装置の制御系を例示するブロック図である。 図１５Ｂは、ヘッド部における制御系を例示するブロック図である。 図１５Ｃは、第１制御部および第２制御部における機能ブロックを例示する図である。 図１６は、レーザ制御部のハードウェア構成を例示するブロック図である。 図１７は、レーザ出射回数の判定について説明するためのグラフである。 図１８は、部分期間について説明するための図である。 図１９は、出射指令とレーザパルスとの関係について説明する図である。 図２０は、励起光の生成可否の判定に係る第１処理を例示するフローチャートである。 図２１Ａは、励起光の生成可否の判定に係る第２処理を例示するフローチャートである。 図２１Ｂは、励起光の生成可否の判定に係る第２処理を例示するフローチャートである。 図２２は、起動時エラーの判定について例示するフローチャートである。 図２３は、指令回数およびパルス数に係る判定について例示するフローチャートである。 図２４は、遮蔽カバーについて説明するための斜視図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。

＜分析観察装置Ａの全体構成＞
図１は、本開示の実施形態に係るレーザ誘起ブレークダウン分光装置としての分析観察装置Ａの全体構成を例示する模式図である。図１に例示される分析観察装置Ａは、載置台５に載置された観察対象物および分析対象物としてのサンプルＳＰの拡大観察を行うとともに、該サンプルＳＰの成分分析を行うことができる。特に本実施形態に係る載置台５は、開放空間に設けられるように構成されており、大気開放状態でサンプルＳＰの成分分析等を行うことができる。

詳しくは、本実施形態に係る分析観察装置Ａは、例えば微少物体等の試料、電子部品、被加工物等からなるサンプルＳＰを拡大して撮像することで、そのサンプルＳＰにおいて成分分析が行われるべき部位を探索したり、その外観の検査、計測等を行ったりすることができる。分析観察装置Ａは、その観察機能に着目した場合、拡大観察装置と呼称したり、単に顕微鏡と呼称したり、あるいは、デジタルマイクロスコープと呼称したりすることができる。

分析観察装置Ａはまた、サンプルＳＰの成分分析に際し、レーザ誘起ブレークダウン法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy：ＬＩＢＳ）、レーザ誘起プラズマ分光法（Laser Induced Plasma Spectroscopy：ＬＩＰＳ）等と呼称される手法を実施することができる。分析観察装置Ａは、その分析機能に着目した場合、成分分析装置と呼称したり、単に分析装置と呼称したり、あるいは、分光装置と呼称したりすることもできる。

図１に示すように、本実施形態に係る分析観察装置Ａは、主要な構成要素として、光学系アセンブリ（光学系本体）１と、コントローラ本体２と、操作部３と、を備える。

このうち、光学系アセンブリ１は、サンプルＳＰの撮像および分析を行うとともに、その撮像結果および分析結果に対応した電気信号を外部に出力することができる。

コントローラ本体２は、第１カメラ８１等、光学系アセンブリ１を構成する種々の部品を制御するための第１制御部２１を有する。コントローラ本体２は、第１制御部２１を介して、光学系アセンブリ１にサンプルＳＰの観察および分析を行わせることができる。コントローラ本体２はまた、種々の情報を表示可能な表示部２２を有する。この表示部２２には、光学系アセンブリ１において撮像された画像、サンプルＳＰの分析結果を示すデータ等を表示することができる。

操作部３は、ユーザによる操作入力を受け付けるマウス３１、コンソール３２およびキーボード３３を有する（キーボード３３は、図１５Ａにのみ図示）。コンソール３２は、ボタン、調整ツマミ等を操作することで、コントローラ本体２に画像データの取込、明るさ調整、第１カメラ８１のピント合わせ等を指示することができる。

なお、操作部３は、マウス３１、コンソール３２およびキーボード３３を３つとも有する必要はなく、任意の１つまたは２つを有していてもよい。また、マウス３１、コンソール３２およびキーボード３３に加えてまたは代えて、タッチパネル式の入力装置、音声式の入力装置等を用いてもよい。タッチパネル式の入力装置の場合、表示部２２に表示されている画面上の任意の位置を検出可能に構成することができる。

＜光学系アセンブリ１の詳細＞
図２～図４は、それぞれ、光学系アセンブリ１を例示する斜視図、側面図および正面図である。また、図５は光学系アセンブリ１の分解斜視図であり、図６は光学系アセンブリ１の構成を模式化して示す側面図である。

図１～図６に示すように、光学系アセンブリ１は、各種機器を支持するとともにサンプルＳＰが載置されるステージ４と、このステージ４に取り付けられるヘッド部６と、を備える。ここで、ヘッド部６は、分析光学系７が収容された分析筐体７０に、観察光学系９が収容された観察筐体９０を装着してなる。ここで、分析光学系７はサンプルＳＰの成分分析を行うための光学系である。観察光学系９はサンプルＳＰの拡大観察を行うための光学系である。ヘッド部６は、サンプルＳＰの分析機能と拡大観察機能とを兼ね備えた装置群として構成されている。

なお、以下の説明では、図１～図４に示すように光学系アセンブリ１の前後方向および左右方向が定義される。すなわち、ユーザと対面する一側が光学系アセンブリ１の前側であり、これと反対側が光学系アセンブリ１の後側であり、ユーザと光学系アセンブリ１とが対面したときに、そのユーザから見て右側が光学系アセンブリ１の右側であり、ユーザから見て左側が光学系アセンブリ１の左側である。なお、前後方向および左右方向の定義は、説明の理解を助けるためのものであり、実際の使用状態を限定するものではない。いずれの方向が前となるように使用してもよい。

また、以下の説明では、光学系アセンブリ１の左右方向を「Ｘ方向」とし、光学系アセンブリ１の前後方向を「Ｙ方向」とし、光学系アセンブリ１の上下方向を「Ｚ方向」とし、このＺ軸に平行な軸を中心に回転する方向を「φ方向」と定義する。Ｘ方向とＹ方向とは同一水平面上で互いに直交しており、その水平面に沿った方向を「水平方向」と定義する。Ｚ軸は、その水平面に対して直交する法線の方向である。これらの定義についても、適宜変更することが可能である。Ｚ方向（上下方向）は、鉛直方向に沿って延びる方向であり、本実施形態における「第１方向」の例示である。

また詳細は後述するが、ヘッド部６は、図２～図６に示す中心軸Ａｃに沿って移動したり、この中心軸Ａｃまわりに揺動したりすることができる。この中心軸Ａｃは、図６等に示すように、前述の水平方向、特に前後方向に沿って延びるように構成される。

（ステージ４）
ステージ４は、作業台等に設置されるベース４１と、ベース４１に接続されたスタンド４２と、ベース４１またはスタンド４２によって支持された載置台５と、を有する。このステージ４は、載置台５およびヘッド部６の相対的な位置関係を規定するための部材であり、少なくとも、ヘッド部６の観察光学系９および分析光学系７を取付可能に構成される。

ベース４１は、ステージ４の略下半部を構成しており、図２に示すように、左右方向の寸法に比して、前後方向の寸法が長い台座状に形成される。ベース４１は、作業台等に設置される底面を有する。ベース４１の前側部分には、載置台５が取り付けられる。

また、図６等に示すように、ベース４１の後側部分（特に、載置台５よりも後側に位置する部分）には、第１支持部４１ａと第２支持部４１ｂが、前側から順番に並んだ状態で設けられる。第１および第２支持部４１ａ，４１ｂは、双方ともベース４１から上方へ突出するように設けられる。第１および第２支持部４１ａ，４１ｂには、前記中心軸Ａｃと同心になるように配置される円形の軸受孔（不図示）が形成される。

スタンド４２は、ステージ４の上半部を構成しており、図２～図３、図６等に示すように、ベース４１（特にベース４１の底面）に対して垂直な上下方向に延びる柱状に形成される。スタンド４２における上側部分の前面には、別体の装着具４３を介してヘッド部６が取り付けられる。

また、図６等に示すように、スタンド４２の下側部分には、第１取付部４２ａと第２取付部４２ｂが、前側から順番に並んだ状態で設けられる。第１および第２取付部４２ａ，４２ｂは、前述の第１および第２支持部４１ａ，４１ｂに対応した構成とされている。具体的に、第１および第２支持部４１ａ，４１ｂならびに第１および第２取付部４２ａ，４２ｂは、第１取付部４２ａと第２取付部４２ｂによって第１支持部４１ａを挟み込むとともに、第１支持部４１ａと第２支持部４１ｂによって第２取付部４２ｂを挟み込むようにレイアウトされる。

また、第１および第２取付部４２ａ，４２ｂには、第１および第２支持部４１ａ，４１ｂに形成された軸受孔と同心かつ同径に構成された円形の軸受孔（不図示）が形成される。これら軸受孔に対し、クロスローラベアリング等のベアリング（不図示）を介して軸部材４４が挿入される。この軸部材４４は、その軸心が前述の中心軸Ａｃと同心になるように配置される。軸部材４４を挿入することで、ベース４１とスタンド４２は、相対的に揺動可能に連結される。軸部材４４は、第１および第２支持部４１ａ，４１ｂならびに第１および第２取付部４２ａ，４２ｂとともに、本実施形態における傾斜機構４５を構成する。

傾斜機構４５を介してベース４１とスタンド４２を連結することで、スタンド４２は、中心軸Ａｃまわりに揺動可能な状態で、ベース４１によって支持されることになる。スタンド４２は、中心軸Ａｃまわりに揺動することで、所定の基準軸Ａｓに対して左右方向に傾斜することになる（図１４Ａおよび図１４Ｂを参照）。この基準軸Ａｓは、図４等に示す非傾斜状態においては、載置台５の上面（載置面５１ａ）に垂直に延びる軸とすることができる。また、中心軸Ａｃは、傾斜機構４５による揺動の中心軸（回転中心）として機能することになる。

具体的に、本実施形態に係る傾斜機構４５は、スタンド４２を基準軸Ａｓに対して右側に９０°程度傾斜させたり、基準軸Ａｓに対して左側に６０°程度傾斜させたりすることができるようになっている。前述のように、スタンド４２にはヘッド部６が取り付けられることになるため、このヘッド部６もまた、基準軸Ａｓに対して左右方向に傾斜させることができる。ヘッド部６を傾斜させることは、分析光学系７および観察光学系９を傾斜させること、ひいては、後述の分析光軸Ａａおよび観察光軸Ａｏを傾斜させることに等しい。

装着具４３は、スタンド４２の長手方向に沿ってヘッド部６を案内するレール部４３ａと、レール部４３ａに対するヘッド部６の相対位置をロックするためのロックレバー４３ｂと、を有する。ここで、スタンド４２の長手方向は、非傾斜状態では上下方向（第１方向）に一致するとともに、分析光軸Ａａ、観察光軸Ａｏおよび基準軸Ａｓに沿って延びる方向に一致する。スタンド４２の長手方向は、傾斜状態では上下方向および基準軸Ａｓに沿って延びる方向とは不一致になるものの、分析光軸Ａａおよび観察光軸Ａｏに沿って延びる方向とは依然として一致する。スタンド４２の長手方向は、以下の記載では「略上下方向」とも呼称される。

レール部４３ａにはヘッド部６の後面部分（具体的にはヘッド取付部材６１）が挿入される。レール部４３ａは、その後面部分を略上下方向に沿って移動させることができる。そして、ヘッド部６を所望位置に設定した状態でロックレバー４３ｂを操作することで、ヘッド部６を所望位置に固定することができる。また、図２～図３に示される第１操作ダイヤル４６を操作することで、ヘッド部６の位置調整を行うこともできる。

さらに、ステージ４またはヘッド部６には、該ヘッド部６を略上下方向に移動させるためのヘッド駆動部４７が内蔵される。このヘッド駆動部４７は、コントローラ本体２によって制御される不図示のアクチュエータ（例えば、ステッピングモータ）と、そのステッピングモータの出力軸の回転を略上下方向の直線運動に変換する運動変換機構とを含んでおり、コントローラ本体２から入力される駆動パルスに基づいてヘッド部６を移動させる。ヘッド駆動部４７がヘッド部６を移動させることで、このヘッド部６、ひいては分析光軸Ａａおよび観察光軸Ａｏを略上下方向に沿って移動させることができる。

載置台５は、ベース４１の前後方向中央部よりも前側に配置されており、このベース４１の上面に取り付けられている。載置台５は、開放空間に設けられた電動式の載置台として構成されており、その載置面５１ａ上に載置されたサンプルＳＰを水平方向に沿って移動させたり、上下方向に沿って昇降させたり、φ方向に沿って回動させたりすることができる。載置台５を開放空間に設けることで、載置面５１ａ付近の空間は、カバー等の部材によって覆われていない非遮蔽空間となる。これにより、載置面５１ａ上に載置されたサンプルＳＰに対し外部からアクセスすることが可能となり、サンプルＳＰの位置調整等を手作業または工具を用いて行うことができるようになる。さらに、載置面５１ａ付近の空間が非遮蔽空間となることで、載置面５１ａ上の空間を有効に活用し、比較的大きなサンプルＳＰを載置することもできるようになる。

具体的に、本実施形態に係る載置台５は、図２～図４に示すように、サンプルＳＰを載置するための載置面５１ａを有する載置台本体５１と、ベース４１および載置台本体５１の間に配置されかつ載置台本体５１を変位させる載置台支持部５２と、後述の図１５Ｂに示す載置台駆動部５３と、を有する。

載置台本体５１は、いわゆるＸＹステージとして構成されている。載置台本体５１の上面は、サンプルＳＰが載置される載置面５１ａを構成している。この載置面５１ａは、略水平方向に沿って延びるように形成される。載置面５１ａには、大気開放状態、すなわち真空室等に収容されない状態でサンプルＳＰが載置される。

載置台支持部５２は、ベース４１と載置台本体５１とを連結する部材であり、上下方向に沿って延びる略円柱状に形成される。載置台支持部５２には、載置台駆動部５３を収容することができる。

載置台駆動部５３は、コントローラ本体２によって制御される不図示かつ複数のアクチュエータ（例えば、ステッピングモータ）と、そのステッピングモータの出力軸の回転を直線運動に変換する運動変換機構とを含んでおり、コントローラ本体２から入力される駆動パルスに基づいて載置台本体５１を移動させる。載置台駆動部５３が載置台本体５１を移動させることで、この載置台本体５１、ひいては、その載置面５１ａに載置されたサンプルＳＰを、水平方向および上下方向に沿って移動させることができる。

同様に、載置台駆動部５３は、コントローラ本体２から入力される駆動パルスに基づいて、載置台本体５１を所定の回転軸まわりにφ方向に沿って回転させることもできる。載置台駆動部５３が載置台本体５１を回転させることで、載置面５１ａに載置されたサンプルＳＰを、φ方向に回動させることもできる。なお、載置台駆動部５３を備えた構成は必須ではない。載置台本体５１を手動で回転させるように構成してもよい。

特に、本実施形態に係る載置面５１ａは、前記回転軸として、図６等に示した基準軸Ａｓまわりに回転可能に構成されている。つまり、本実施形態では、傾斜の基準となる基準軸Ａｓと、載置面５１ａの回転軸とが同軸化されている。

また、図２に例示される第２操作ダイヤル５４等を操作することで、載置台本体５１を手動で移動および回転させることもできる。第２操作ダイヤル５４の詳細は省略する。

なお、ベース４１およびスタンド４２の説明に戻ると、前述したベース４１には、第１傾斜センサＳｗ３が内蔵されている。この第１傾斜センサＳｗ３は、重力方向に対する、載置面５１ａに垂直な基準軸Ａｓの傾きを検出することができる。一方、スタンド４２には、第２傾斜センサＳｗ４が取り付けられている。この第２傾斜センサＳｗ４は、重力方向に対する分析光学系７の傾き（より詳細には、重力方向に対する分析光軸Ａａの傾き）を検出することができる。第１傾斜センサＳｗ３と第２傾斜センサＳｗ４の検出信号は、双方とも第２制御部１００に入力される。第１傾斜センサＳｗ３および第２傾斜センサＳｗ４は、それぞれ、本実施形態における「傾斜センサ」の例示である。

（ヘッド部６）
ヘッド部６は、分析筐体７０に収容された分析光学系７と、観察筐体９０に収容された観察光学系９と、ヘッド取付部材６１と、筐体連結具６４と、スライド機構（水平駆動機構）６５と、を有する。ヘッド取付部材６１は、分析筐体７０をスタンド４２に接続するための部材である。筐体連結具６４は、観察筐体９０を分析筐体７０に接続するための部材である。スライド機構６５は、スタンド４２に対して分析筐体７０をスライド移動させるための機構である。

ヘッド部６はまた、各種処理を実行する第２制御部１００を備える（図１５Ａを参照）。第２制御部１００は、無線または有線によって第１制御部２１と電気的に接続される。

詳しくは、本実施形態に係るヘッド取付部材６１は、ヘッド部６の後側に配置されており、スタンド４２にヘッド部６を取り付けるための板状部材として構成される。前述のように、ヘッド取付部材６１は、スタンド４２の装着具４３に固定される。

ヘッド取付部材６１は、ヘッド部６の後面と略平行に延びるプレート本体６１ａと、プレート本体６１ａの下端部から前方に突出するカバー部材６１ｂと、を有する。プレート本体６１ａは、サンプルＳＰに反射型対物レンズ７４を向かい合わせた後述の第１モードにおいては、前後方向においてヘッド部６の後面から離間する。プレート本体６１ａは、サンプルＳＰに対物レンズ９２を向かい合わせた後述の第２モードにおいては、ヘッド部６の後面と密着または近接する。

また、図１４に示すように、ヘッド取付部材６１の左端部には、スライド機構６５を構成するガイドレール６５ａが取り付けられている。ガイドレール６５ａは、ヘッド取付部材６１と、ヘッド部６における他の要素（具体的には、分析光学系７、観察光学系９および筐体連結具６４）と、を水平方向に相対変位可能に連結する。

以下、分析光学系７および分析筐体７０、観察光学系９および観察筐体９０、筐体連結具６４、ならびに、スライド機構６５の構成について順番に説明する。

－分析光学系７－
図７は、分析光学系７の構成を例示する模式図である。図８は、モニタ受光部８８について説明するための背面図である。図９は、反射型対物レンズ７４の構成を例示する縦断面図である。図１０は、反射型対物レンズ７４の構成を例示する底面図であり、図１１は、第１および第２検出器７７Ａ，７７Ｂの取付構造について説明する図である。

分析光学系７は、分析対象物としてのサンプルＳＰの分析を行うための部品の集合であり、各部品が分析筐体７０に収容されるようになっている。分析光学系７を構成する部品は、レーザ発振器７１と、反射型対物レンズ７４によって構成される収集ヘッドと、第１検出器７７Ａおよび第２検出器７７Ｂによって構成される検出器と、が含まれる。分析筐体７０には、少なくともこれらの部品が収容されている。また、サンプルＳＰの分析を行うための要素には、処理部としての第１制御部２１も含まれる。分析筐体７０は、本実施形態における「筐体」の例示である。

分析光学系７は、例えばＬＩＢＳ法を用いた分析を行うことができる。この分析光学系７には、コントローラ本体２との間で電気信号を送受するための通信ケーブルＣ１が接続される。この通信ケーブルＣ１は必須ではなく、分析光学系７とコントローラ本体２とを無線通信によって接続してもよい。

なお、ここでいう「光学系」の語は、広義で用いる。すなわち、分析光学系７は、レンズ等の光学素子に加え、光源、撮像素子等を包括したシステムとして定義される。観察光学系９についても同様である。

図７に示すように、本実施形態に係る分析光学系７は、レーザ発振器７１と、出力調整手段７２と、偏向素子７３と、収集ヘッドとしての反射型対物レンズ７４と、分光素子７５と、第１パラボリックミラー７６Ａと、第１検出器７７Ａと、第１ビームスプリッター７８Ａと、第２パラボリックミラー７６Ｂと、第２検出器７７Ｂと、第２ビームスプリッター７８Ｂと、同軸照明７９と、結像レンズ８０と、第１カメラ８１と、側射照明８４と、第３ビームスプリッター８６と、反射ミラー群８７と、モニタ受光部８８と、を含んでなる。分析光学系７の構成要素のうちの一部は、図６および図８にも示す。また、側射照明８４は、図９および図１０にのみ示す（図７では図示省略）。

レーザ発振器７１は、励起光を生成して出射する励起光源７１ａを有し、レーザ光としての紫外レーザ光を生成して発振するように構成されている。励起光源７１ａは、例えばレーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）等で構成される。

レーザ発振器７１はさらに、励起光源７１ａから出力されたレーザを集光してレーザ励起光として出射するフォーカシングレンズ（不図示）と、そのレーザ励起光に基づいて基本波を生成するレーザ媒質７１ｃと、基本波をパルス発振するためのＱスイッチ（不図示）と、基本波を共振させるためのリアミラーおよび出力ミラーからなりかつ励起光源７１ａによって生成された励起光に基づいてレーザ光を生成する共振器７１ｂと、出力ミラーから出力されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子７１ｄと、を有する。

ここで、レーザ媒質７１ｃとしては、１パルスあたりのエネルギーを高くとるべく、例えばロッド状のＮｄ：ＹＡＧを用いることが好ましい。なお、本実施形態では、誘導放出によってレーザ媒質７１ｃから放出される光子の波長（いわゆる基本波長）は、本実施形態では赤外域の１０６４ｎｍに設定されている。

また、Ｑスイッチとしては、基本波の強度が所定の閾値を超えると透過率が増大するパッシブＱスイッチを用いることができる。パッシブＱスイッチは、例えばＣｒ：ＹＡＧ等の過飽和吸収体によって構成される。パッシブＱスイッチを用いることで、レーザ媒質に所定以上のエネルギーが蓄積されたタイミングで自動的にパルス発振することが可能になる。また、減衰率を外部から制御可能ないわゆるアクティブＱスイッチを用いることもできる。

また、波長変換素子７１ｄとしては、ＬＢＯ（ＬｉＢ_３Ｏ_３）等の非線形光学結晶を２つ用いた構成とされている。２つの結晶を用いることで、基本波から３次高調波を生成することができる。３次高調波の波長は、本実施形態では紫外域の３５５ｎｍに設定されている。

すなわち、本実施形態に係るレーザ発振器７１は、紫外線からなるレーザ光を出力することができる。これにより、ガラスの様に光学的に透明なサンプルＳＰに対してもＬＩＢＳ法による分析を行うことができる。加えて、紫外域にあるレーザ光は、人間の網膜に到達する割合が非常に少ない。網膜上でレーザ光が結像しないように構成することで、装置の安全性を高めることができる。

レーザ発振器７１の構成要素のうち、励起光源７１ａおよび共振器７１ｂは、それぞれ、図１５Ｂに示す第１温度制御部７１ｅによって、独立に温度調整することができる。第１温度制御部７１ｅは、例えばペルチェ素子を用いて構成することができ、第１制御部２１または第２制御部１００によって制御することができる。

また、波長変換素子７１ｄを構成する２つの結晶のうち、基本波から２次高調波を生成するための結晶（ＳＨＧ用の結晶）と、２次高調波から３次高調波を生成するための結晶（ＴＨＧ用の結晶）は、それぞれ、図１５Ｂに示す第２温度制御部７１ｆによって、独立に温度調整することができる。第２温度制御部７１ｆは、例えばペルチェ素子を用いて構成することができ、第１制御部２１または第２制御部１００によって制御することができる。

波長変換素子７１ｄから出力された紫外レーザ光は、第３ビームスプリッター８６に入射する。第３ビームスプリッター８６に入射した紫外レーザ光のうちの一部は、該第３ビームスプリッター８６によって反射され、その後、反射ミラー群８７によって反射されて光学ベース７００内に進入する（図８のＬ４を参照）。第３ビームスプリッター８６に入射した紫外レーザ光のうちの他部は、該第３ビームスプリッター８６を透過して出力調整手段７２に至る（図８のＬ３を参照）。

モニタ受光部８８は、レーザ発振器７１からの紫外レーザ光を受光して、その受光量に応じた受光信号（紫外レーザ光を受光したことを示す受光信号）を生成することができる。モニタ受光部８８によって生成された受光信号は、第２制御部１００における後述のレーザ制御部１０５に入力される。

詳しくは、モニタ受光部８８は、第３ビームスプリッター８６を通過した紫外レーザ光を受光する受光素子８８ａと、受光素子８８ａと電気的に接続されたパルスストレッチ回路８８ｂと、を有する。

受光素子８８ａは、例えばフォトダイオード（Photo Diode：ＰＤ）によって構成され、紫外レーザ光の受光量に応じた受光信号として、パルス信号を生成する。受光素子８８ａによって生成されたパルス信号は、パルスストレッチ回路８８ｂに入力される。

パルスストレッチ回路８８ｂは、受光素子８８ａから入力されたパルス信号に対して信号処理を実行し、該パルス信号のパルス幅を拡大する。パルスストレッチ回路８８ｂによって信号処理が施されたパルス信号は、レーザ制御部１０５のカウンタ１０５ａに入力される。

出力調整手段７２は、第３ビームスプリッター８６と偏向素子７３を結ぶ光路上に配置されており、紫外レーザ光の出力を調整することができる。具体的に、本実施形態に係る出力調整手段７２は、１／２波長板７２ａと、偏光ビームスプリッター７２ｂと、を有する。１／２波長板７２ａは、偏光ビームスプリッター７２ｂに対して相対的に回転するように構成されており、その回転角度を制御することで、偏光ビームスプリッター７２ｂを通過する光量を調整することができる。

図７に示すように、光学ベース７００は、分析筐体７０の内部に配置されており、分析光学系７を構成する光学素子の収容スペースを区画している。具体的に、本実施形態に係る光学ベース７００には、偏向素子７３と、分光素子７５と、第１パラボリックミラー７６Ａと、第１ビームスプリッター７８Ａと、第２パラボリックミラー７６Ｂと、第２ビームスプリッター７８Ｂと、同軸照明７９を構成する光学素子７９ｂと、結像レンズ８０と、が収容される。また、光学ベース７００は、分析筐体７０の内部空間において、レーザ発振器７１と隣接して配置される。光学ベース７００は、分析筐体７０の内部に設けられた「第２の筐体」に相当する。

分析光学系７の構成要素のうち、光学べース７００に収容される光学素子を、以下の記載では、導光光学系７ａと呼称する。導光光学系７ａは、レーザ発振器７１により生成された紫外レーザ光を平行光として導光し、これを反射型対物レンズ７４に導くことができる。なお、導光光学系７ａは、該導光光学系７ａが形成する光路の全域で紫外レーザ光を平行光として導光する必要はなく、当該光路の少なくとも一部（特に、反射型対物レンズ７４との接続部近傍）において紫外レーザ光を平行光として導光すればよい。

導光光学系７ａを構成する光学素子のうち、偏向素子７３は、レーザ発振器７１から出射されて光学ベース７００に進入した紫外レーザ光が入射するとともに、この紫外レーザ光を反射型対物レンズ７４の光軸方向（分析光軸Ａａに沿った方向）に偏向させる。

詳しくは、偏向素子７３は、レーザ発振器７１から出力されて出力調整手段７２を通過した紫外レーザ光を反射させ、反射型対物レンズ７４を介してサンプルＳＰに導く一方、この紫外レーザ光に対応してサンプルＳＰにおいて発生した光（サンプルＳＰの表面で生じるプラズマ化に伴って発せられる光であり、以下、「プラズマ光」と呼称する）を通過させ、これを第１検出器７７Ａ、第２検出器７７Ｂに導くようにレイアウトされている。偏向素子７３はまた、撮像用に集光した可視光を通過させ、当該可視光を第１カメラ８１に導くようにレイアウトされている。

偏向素子７３によって反射された紫外レーザ光は、平行光として分析光軸Ａａに沿って伝搬し、反射型対物レンズ７４に至る。

反射型対物レンズ７４は、導光光学系によって平行光として導光された紫外レーザ光を所定の焦点距離Ｄｆで収束させるとともに、該所定の焦点距離Ｄｆ以上離れるにつれて紫外レーザ光を円錐状に拡散させる。

特に、本実施形態に係る反射型対物レンズ７４は、紫外レーザ光を集光してサンプルＳＰに照射するとともに、サンプルＳＰに照射された紫外レーザ光に対応してサンプルＳＰにおいて発生したプラズマ光を収集するように構成されている。この場合、サンプルＳＰにおいて発生するプラズマ光とは、サンプルＳＰの表面で生じるプラズマ化に伴って発せられる電磁波に相当する。

反射型対物レンズ７４は、同軸照明７９からの照明光の出射およびレーザ発振器７１からの紫外レーザ光出射に係る光学系と、第１カメラ８１での反射光の受光ならびに第１および第２検出器７７Ａ，７７Ｂでのプラズマ光の受光に係る光学系と、を同軸化するように構成されている。言い換えると、反射型対物レンズ７４は、２種類の光学系で共有化されている。

反射型対物レンズ７４は、前述の略上下方向に沿って延びる分析光軸Ａａを有する。分析光軸Ａａは、観察光学系９の対物レンズ９２が有する観察光軸Ａｏと平行になるように設けられる。以下の説明における「径方向」とは、分析光軸Ａａに沿って延びる単位ベクトルに直交し、かつ、該分析光軸Ａａから放射状に延びる方向を指す。同様に、「周方向」とは、分析光軸Ａａに沿って延びる単位ベクトルおよび前記径方向に直交し、かつ、分析光軸Ａａを周回する方向を指す。また、分析光学系７に係る「光軸方向」とは、分析光軸Ａａに沿って延びる方向を指す。

詳しくは、本実施形態に係る反射型対物レンズ７４は、２枚のミラーからなるシュヴァルツシルト型の対物レンズである。この反射型対物レンズ７４は、図７および図９に示すように、分析筐体７０に装着される接続部材７４ａと、接続部材７４ａを介して分析筐体７０に接続されるミラー筐体７４ｂと、円環状かつ相対的に大径の１次ミラー１１と、円板状かつ相対的に小径の２次ミラー１２と、を有する。

接続部材７４ａは、分析光軸Ａａと同軸の貫通孔が設けられた台座状に形成される。接続部材７４ａは、周方向に固定された状態（回転不能な状態）で、光学ベース７００の下端に締結される。この締結によって、反射型対物レンズ７４の角度位置が固定されるようになっている。また、接続部材７４ａは、該接続部材７４ａの貫通孔と、光学ベース７００の下端に設けられた貫通孔と、が相互に連通するように配置される。

詳しくは、図９および図１０に例示するように、接続部材７４ａの上端部（前記貫通孔の開口端付近の部位）には、径方向に突出した複数（図例では４つ）の鍔状部材７４ｃが設けられている。各鍔状部材７４ｃには、ネジ等の締結部材を締結するための締結孔が設けられており、各鍔状部材７４ｃを光学ベース７００の下面に接触させた状態で下方から締結部材を締結することで、光学ベース７００に接続部材７４ａ、ひいては反射型対物レンズ７４を組み付けることができる。この組付によって、反射型対物レンズ７４を分析筐体７０に組み込むができる。

また、図１０に例示するように、各鍔状部材７４ｃは、分析筐体７０の底面を区画する壁部７０ｄによって覆われるようになっており非露出状態とされている。反射型対物レンズ７４は、例えば顕微鏡に用いられるような着脱式の対物レンズとは異なり、ユーザによる着脱を抑制するように構成されている。このように構成することで、反射型対物レンズ７４と、導光光学系７ａとの相対的な位置関係を一定に保つことができる。

なお、本実施形態では、分析筐体７０に反射型対物レンズ７４を組み込む例を説明したが、本開示はこれに限定されない。分析筐体７０の内部に設けられた第２の筐体に反射型対物レンズ７４を組み込んでもよい。この場合においても、ユーザによる脱着を抑制することができ、ひいては反射型対物レンズ７４と、導光光学系７ａとの相対的な位置関係を一定に保つことができる。

また、分析筐体７０または第２の筐体に反射型対物レンズ７４が組み込まれることにより、導光光学系７ａから対物レンズとしての反射型対物レンズ７４にかけて一体的な構成となる。これにより、前述した開放空間には、拡散光のみが出射されるようになる。これにより、エネルギー密度が漸減する拡散光のみが出射されるため、安全性の更なる向上を図ることができる。

ミラー筐体７４ｂは、下方に向かうにしたがってテーパ状に縮径した円筒状に形成される。ミラー筐体７４ｂは、周方向に固定された状態で、接続部材７４ａの下面に固定されるようになっている。ミラー筐体７４ｂの内周面は、１次ミラー１１と２次ミラー１２とをそれぞれ支持する。

１次ミラー１１と２次ミラー１２は、双方とも、分析光軸Ａａまわりに回転対称となるように形成される。反射型対物レンズ７４は、１次ミラー１１および２次ミラー１２によってプラズマ光を集光し、集光したプラズマ光を１次ミラー１１の開口部１１ａに導くように構成されている。

１次ミラー１１は、分析光軸Ａａと同軸化された中心軸を有し、かつ径方向の中央部に貫通孔が設けられた円筒状の部材によって構成されている。図９に示すように、１次ミラー１１の貫通孔は、紫外レーザ光およびプラズマ光を通過させるための開口部１１ａに設けられる。１次ミラー１１における下側の端面には鏡面加工が施されており、１次反射面１１ｂを構成する。

詳しくは、１次ミラー１１には、径方向の中央部に設けられた開口部１１ａと、該開口部１１ａの周囲に配置されかつ紫外レーザ光の出射に対応してサンプルＳＰにおいて発生したプラズマ光を反射する１次反射面１１ｂと、が設けられる。

２次ミラー１２は、分析光軸Ａａと同軸化された光軸を有するレンズと、このレンズを支持する構造体と、によって構成されている。図９に示すように、２次ミラー１２を構成するレンズには、その上側の端面に鏡面加工を施してなる２次反射面１２ｂと、鏡面加工を施さずに１次電磁波を透過させるように構成した透過領域１２ａと、が設けられている。また、２次ミラー１２においてレンズを支持する構造体は、２次電磁波を通過させるための中空のスペースを区画する。２次ミラー１２は、ミラー筐体７４ｂによって支持される。

詳しくは、２次ミラー１２には、１次ミラー１１の１次反射面１１ｂによって反射されたプラズマ光を受光してさらに反射させる２次反射面１２ｂと、２次ミラー１２における２次反射面１２ｂの中央部に配置され、紫外レーザ光が透過する透過領域１２ａと、が設けられる。

２次ミラー１２を構成するレンズとしては、その凸面を上方に向けてかつ凹面を下方に向けた凹メニスカスレンズを用いることができる。２次反射面１２ｂは、２次ミラー１２を構成するレンズの周縁に設けられており、その鏡面を略上方に向けた環状に形成される。

透過領域１２ａは、前記レンズ（例えば凹メニスカスレンズ）の径方向中央部に設けられる。透過領域１２ａを透過する紫外レーザ光は、そのビーム径を拡大しながら伝搬することになる。

また、略上下方向における透過領域１２ａと載置面５１ａとの間には、３次レンズ１３が配置されている。この３次レンズ１３は、透過領域１２ａを透過した紫外レーザ光をさらに透過させ、これを集光する。

３次レンズ１３は、レンズ本体１３ａと、光学薄膜１３ｂと、を有する。３次レンズ１３は、１次ミラー１１および２次ミラー１２と同軸になるように配置される。

レンズ本体１３ａは、２次ミラー１２を構成する凹メニスカスレンズ全体の外径よりは小径かつ、該凹メニスカスレンズにおける透過領域１２ａ単体の外径よりは大径の両凸レンズによって構成してもよい。レンズ本体１３ａを透過する紫外レーザ光は、径方向に集光しながら伝搬することになる。

透過領域１２ａとレンズ本体１３ａとによって構成される光学系の焦点位置は、１次ミラー１１と２次ミラー１２とによって構成される光学系の焦点位置に一致する（図９の黒点ｆを参照）。

光学薄膜１３ｂは、レンズ本体１３ａの下面に設けられており、透過領域１２ａと、載置面５１ａと、の間に介在する。光学薄膜１３ｂは、サンプルＳＰによって反射された可視光等の反射光を遮断する。なお、光学薄膜１３ｂは、２次ミラー１２を構成する凹メニスカスレンズにおいて、透過領域１２ａの反対側に位置する凹面に設けてもよい。光学薄膜１３ｂは、光軸方向において、透過領域１２ａと載置面５１ａとの間に配置すればよい。なお、３次レンズ１３に光学薄膜１３ｂを設ける代わりに、あるいは、この光学薄膜１３ｂに加えて、偏向素子７３と第１カメラ８１とを結ぶ光路中に、可視光を遮断する遮光部材を設けてもよい。

前述のように構成された反射型対物レンズ７４において、１次ミラー１１は、その開口部１１ａを介して紫外レーザ光を通過させる。開口部１１ａを通過した紫外レーザ光は、２次ミラー１２の透過領域１２ａと、３次レンズ１３のレンズ本体１３ａと、を順番に透過してサンプルＳＰに照射される（図９の光路Ｌ１を参照）。

その際、２次ミラー１２は、その透過領域１２ａを透過する紫外レーザ光のビーム径を拡大させ、３次レンズ１３は、透過領域１２ａによって拡径（拡大）された紫外レーザ光を所定の焦点位置ｆに集光する。３次レンズ１３によって集光された紫外レーザ光は、前記焦点位置ｆに対応した焦点距離Ｄｆで収束する。この紫外レーザ光は、該所定の焦点距離Ｄｆ以上離れるにつれて円錐状に拡散する。仮に、反射型対物レンズ７４が光学ベース７００に締結されていない場合、紫外レーザ光は、図９の光路Ｌ１に示す平行光のまま、収束することなく伝搬することになる。

なお、３次レンズ１３は必須ではない。３次レンズ１３を設ける代わりに、２次ミラー１２を凸レンズによって構成してもよい。

サンプルＳＰに紫外レーザ光が照射されると、その紫外レーザ光に対応したプラズマ光が発生し、反射型対物レンズ７４によって収集される。反射型対物レンズ７４によって収集されたプラズマ光は、１次ミラー１１に導かれる。

１次ミラー１１は、その１次反射面１１ｂによって、サンプルＳＰにおいて発生したプラズマ光を反射する。１次反射面１１ｂによって反射されたプラズマ光は、２次ミラー１２の２次反射面１２ｂに導かれる。

２次ミラー１２は、１次反射面１１ｂによって反射されたプラズマ光を２次反射面１２ｂによって受光して、これを略上方に向けて出射する。２次反射面１２ｂによって反射されたプラズマ光は、円筒状（中空円柱状）の光路に沿って伝搬する。その際、プラズマ光が形成する光路は、図９に示すように、円柱状に伝搬する紫外レーザ光の光路を包囲するように構成される。言い換えると、紫外レーザ光は、プラズマ光の光路がなす円筒の中空部分を、該プラズマ光と同軸になるように伝搬することになる。

そして、円筒状の光路に沿って伝搬するプラズマ光は、紫外レーザ光と同軸化された状態で１次ミラー１１の開口部１１ａから出射する。開口部１１ａから出射されたプラズマ光は、前述の偏向素子７３に導かれる（図７の光路Ｌ２を参照）。偏向素子７３に導かれたプラズマ光は、該偏向素子７３を通過して分光素子７５に至る。

分光素子７５は、反射型対物レンズ７４の光軸方向において偏向素子７３と第１ビームスプリッター７８Ａとの間に配置されており、サンプルＳＰで発生したプラズマ光のうちの一部を第１検出器７７Ａに導く一方、他部を第２検出器７７Ｂ等へ導く。後者のプラズマ光は、その大部分が第２検出器７７Ｂに導かれるものの、その残りは第１カメラ８１に至る。

詳しくは、サンプルＳＰから戻るプラズマ光には、紫外レーザ光に対応した波長以外にも種々の波長成分が含まれる。そこで、本実施形態に係る分光素子７５は、サンプルＳＰから戻るプラズマ光のうち短い波長帯域の電磁波を反射させ、それを第１検出器７７Ａに導く。分光素子７５はまた、それ以外の帯域の電磁波を透過させ、それを第２検出器７７Ｂに導く。

さらに詳しくは、分光素子７５は、所定波長未満の波長領域に属する紫外側の第１成分に比して、該所定波長以上の波長領域に属する赤外側の第２成分の透過率が大きい材料を主体として構成されている。そうした材料には、ガラス材料、合成樹脂等が含まれる。

例えばガラス材料を用いた場合、ガラス自体は紫外側の波長の反射率が低いため、ガラス表面に前記第１成分に属する電磁波を反射する光学薄膜を蒸着させることで紫外側の波長領域に属する電磁波を反射させ、それを第１検出器７７Ａに導くように構成することができる。

そして、本実施形態に係る分光素子７５は、反射型対物レンズ７４によって集光されたプラズマ光を入射させる。この分光素子７５は、いわゆるダイクロイックミラーであり、入射したプラズマ光のうち、紫外側の第１成分に対応したプラズマ光を反射させる一方、赤外側の第２成分に対応したプラズマ光を透過させる。前述のように、分光素子７５の主体となる材料は、第１成分の透過率が相対的に小さく、第２成分の透過率が相対的に大きい。そのため、分光素子７５は、紫外側の第１成分を透過させた場合に比して、ガラス等の材料への吸収に起因した、プラズマ光全体のロスを最小限に押さえ込むことができる。

第１パラボリックミラー７６Ａは、いわゆる放物面鏡であり、分光素子７５と第１検出器７７Ａとの間に配置される。第１パラボリックミラー７６Ａは、分光素子７５によって反射されたプラズマ光を集光し、集光されたプラズマ光を第１検出器７７Ａに入射させる。

詳しくは、第１パラボリックミラー７６Ａは、反射型対物レンズ７４によって集光されて偏向素子７３を通過した後に、分光素子７５によって反射された可視光帯域を含む紫外側のプラズマ光を反射する。この第１パラボリックミラー７６Ａは、該第１パラボリックミラー７６Ａによって反射したプラズマ光を第１検出器７７Ａ上に集光するように構成される。

ここで、第１検出器７７Ａは、筐体としての分析筐体７０から載置台５に載置されたサンプルＳＰに対して紫外レーザ光が照射された場合に、該サンプルＳＰにおいて発生したプラズマ光の波長ごとの強度分布である強度分布スペクトルを生成する。特に、この第１検出器７７Ａは、分光素子７５によって反射された紫外側の２次電磁波が入射するように構成されており、２次電磁波を受光するための入射スリット７７ａを有している。

なお、第１パラボリックミラー７６Ａの焦点位置は、入射スリット７７ａと一致するように配置してもよいし、入射スリット７７ａと不一致になるように配置してもよい。後者の配置は、ジャストフォーカスからずらしたレイアウトに相当する。このレイアウトは、レーザの反射光のエネルギーが強く、入射スリット７７ａにダメージを与え得るケースにおいて有効である。

また、第１検出器７７Ａは、図７および図１１に示す第１プレート７０１によって支持されている。この第１プレート７０１は、光学ベース７００の上面に接続されている。第１検出器７７Ａは、第１プレート７０１を介して光学ベース７００に接続されることになる。これの接続によって、第１パラボリックミラー７６Ａ等、導光光学系７ａに対する入射スリット７７ａの位置決めを安定させることができる。

また、第１検出器７７Ａ付近には、該第１プレート７０１に対する第１検出器７７Ａの相対位置を調整する第１調整機構７７１が設けられる。この第１調整機構７７１を用いることで、導光光学系７ａに対する入射スリット７７ａの相対位置を調整することができる。

なお、第１プレート７０１を光学ベース７００に接続する構成は、必須ではない。例えば、第１プレート７０１を分析筐体７０の内壁部に接続するように構成してもよい。そのように構成した場合、第１調整機構７７１は、該分析筐体７０に対する第１検出器７７Ａの相対位置を調整することになる。

第１検出器７７Ａは、サンプルＳＰにおいて発生しかつ反射型対物レンズ７４によって集光されたプラズマ光を受光し、該プラズマ光の波長毎の強度分布である強度分布スペクトルを生成する。第１検出器７７Ａは、反射型対物レンズ７４を始点としたプラズマ光の光路において、第２検出器７７Ｂよりも上流側で分光されたプラズマ光を受光するように構成されている。サンプルＳＰにおいて発生したプラズマ光のうち、紫外側の第１成分は、レンズ等の透過を伴うことなく、複数回反射されることによって第１検出器７７Ａへ導かれる。すなわち、紫外側の第１成分は、屈折光学系を経由することなく、反射型対物レンズ７４および第１パラボリックミラー７６Ａ等の反射光学系を介して第１検出器７７Ａへと導かれる。色収差が生じないため、分析精度を向上させることができる。

特に、本実施形態のように、紫外レーザ光の照射に対応して発生したプラズマ光を収集するように構成した場合、第１検出器７７Ａは、波長毎に異なる角度にプラズマ光を反射させることでプラズマ光を分離し、分離させた各々を複数の画素を有する撮像素子に入射させる。これにより、各画素によって受光されるプラズマ光の波長を相違させるとともに、波長毎に受光強度を取得することができる。

第１検出器７７Ａとしては、例えばツェルニターナー型の検出器をベースしたものを用いることができる。第１検出器７７Ａによって生成された強度分布スペクトルは、コントローラ本体２の第１制御部２１に入力される。

第１ビームスプリッター７８Ａは、分光素子７５を透過したプラズマ光のうちの一部（可視光帯域を含む赤外側の２次電磁波）を反射して第２検出器７７Ｂに導く一方、他部（可視光帯域の一部）を透過して第２ビームスプリッター７８Ｂに導く。可視光帯域に属するプラズマ光のうち、相対的に多量のプラズマ光が第２検出器７７Ｂに導かれ、相対的に少量のプラズマ光が第１カメラ８１に導かれる。

第２パラボリックミラー７６Ｂは、いわゆる放物面鏡であり、第１ビームスプリッター７８Ａと第２検出器７７Ｂとの間に配置される。第２パラボリックミラー７６Ｂは、第１ビームスプリッター７８Ａによって反射されたプラズマ光を集光し、集光されたプラズマ光を第２検出器７７Ｂに入射させる。

詳しくは、第２パラボリックミラー７６Ｂは、偏向素子７３および分光素子７５を通過した後に、第１ビームスプリッター７８Ａによって反射された可視光帯域を含む赤外側のプラズマ光を反射する。この第２パラボリックミラー７６Ｂは、該第２パラボリックミラー７６Ｂによって反射したプラズマ光を第２検出器７７Ｂ上に集光するように構成される。

ここで、第２検出器７７Ｂは、第１検出器７７Ａと同様に、筐体としての分析筐体７０から載置台５に載置されたサンプルＳＰに対して紫外レーザ光が照射された場合に、該サンプルＳＰにおいて発生したプラズマ光の波長ごとの強度分布である強度分布スペクトルを生成する。特に、この第２検出器７７Ｂは、分光素子７５を透過した赤外側のプラズマ光が入射するように構成されており、プラズマ光を受光するための入射スリット７７ａを有している。

なお、第２パラボリックミラー７６Ｂの焦点位置は、第２検出器７７Ｂの入射スリット７７ａと一致するように配置してもよいし、入射スリット７７ａと不一致になるように配置してもよい。後者の配置は、ジャストフォーカスからずらしたレイアウトに相当する。このレイアウトは、紫外レーザ光の反射光のエネルギーが強く、入射スリット７７ａにダメージを与え得るケースにおいて有効である。

また、第２検出器７７Ｂは、図７および図１１に示す第２プレート７０２によって支持されている。この第２プレート７０２は、光学ベース７００の上面に接続されている。第２検出器７７Ｂは、第２プレート７０２を介して光学ベース７００に接続されることになる。これの接続によって、第２パラボリックミラー７６Ｂ等、導光光学系７ａに対する入射スリット７７ａの位置決めを安定させることができる。

また、第２検出器７７Ｂ付近には、該第２プレート７０２に対する第２検出器７７Ｂの相対位置を調整する第２調整機構７７２が設けられる。この第２調整機構７７２を用いることで、導光光学系７ａに対する入射スリット７７ａの相対位置を調整することができる。

なお、第２プレート７０２を光学ベース７００に接続する構成は、必須ではない。例えば、第２プレート７０２を分析筐体７０の内壁部に接続するように構成してもよい。そのように構成した場合、第２調整機構７７２は、該分析筐体７０に対する第２検出器７７Ｂの相対位置を調整することになる。

第２検出器７７Ｂは、サンプルＳＰにおいて発生しかつ反射型対物レンズ７４によって集光されたプラズマ光を受光し、該プラズマ光の波長毎の強度分布である強度分布スペクトルを生成する。第２検出器７７Ｂは、反射型対物レンズ７４を始点としたプラズマ光の光路において、第１検出器７７Ａよりも下流側で分光されたプラズマ光を受光するように構成されている。サンプルＳＰにおいて発生したプラズマ光のうち、赤外側の第２成分は、分光素子７５を透過する以外は、複数回の反射を通じて第２検出器７７Ｂへ導かれる。すなわち、赤外側の第２成分は、反射型対物レンズ７４および第１パラボリックミラー７６Ａ等の反射光学系を介して第２検出器７７Ｂへと導かれる。色収差の発生を最小限に抑えられるため、分析精度を向上させることができる。

特に、本実施形態のように、紫外レーザ光の照射に対応して発生したプラズマ光を収集するように構成した場合、第２検出器７７Ｂは、波長毎に異なる角度にプラズマ光を反射させることでプラズマ光を分離し、分離させた各々を複数の画素を有する撮像素子に入射させる。これにより、各画素によって受光されるプラズマ光の波長を相違させるとともに、波長毎に受光強度を取得することができる。

第２検出器７７Ｂとしては、例えばツェルニターナー型の検出器をベースしたものを用いることができる。第２検出器７７Ｂによって生成された強度分布スペクトルは、第１検出器７７Ａによって生成された強度分布スペクトルと同様に、コントローラ本体２の第１制御部２１に入力される。

第１制御部２１には、第１検出器７７Ａによって生成された紫外側の強度分布スペクトルと、第２検出器７７Ｂによって生成された赤外側の強度分布スペクトルと、が入力される。第１制御部２１は、それらの強度分布スペクトルに基づいて、後述の基本原理を用いてサンプルＳＰの成分分析を行う。第１制御部２１は、紫外側の強度分布スペクトルと、赤外側の強度分布スペクトルとを組合わせて用いることで、より広い周波数域を利用した成分分析を行うことができる。

第２ビームスプリッター７８Ｂは、ＬＥＤ光源７９ａから発せられて光学素子７９ｂを通過した照明光（可視光）を反射して、これを第１ビームスプリッター７８Ａ、分光素子７５、偏向素子７３および反射型対物レンズ７４を介してサンプルＳＰに照射する。サンプルＳＰで反射された反射光（可視光）は、反射型対物レンズ７４を介して分析光学系７に戻る。

第２ビームスプリッター７８Ｂは、分析光学系７に戻った反射光のうち、第１ビームスプリッター７８Ａを透過した反射光をさらに透過させ、結像レンズ８０を介して第１カメラ８１に入射させる。

同軸照明７９は、照明光を発するＬＥＤ光源７９ａと、ＬＥＤ光源７９ａから発せられた照明光が通過する光学素子７９ｂと、を有する。同軸照明７９は、いわゆる「同軸落射照明」として機能する。ＬＥＤ光源７９ａから照射される照明光は、レーザ発振器７１から出力されてサンプルＳＰに照射される紫外レーザ光、および、サンプルＳＰから戻るプラズマ光と同軸に伝搬する。

詳しくは、同軸照明７９は、レーザ発振器７１から出射される紫外レーザ光と同軸化された光路を介して照明光を照射する。具体的に、照明光の光路のうち偏向素子７３と反射型対物レンズ７４とを結ぶ部分が、紫外レーザ光の光路と同軸化されている。また、照明光の光路のうち第１ビームスプリッター７８Ａと反射型対物レンズ７４とを結ぶ部分が、プラズマ光の光路と同軸化されている。

同軸照明７９は、図７に示す例では分析筐体７０に内蔵されているが、本開示は、そうした構成には限定されない。例えば、分析筐体７０の外部に光源をレイアウトし、その光源と分析光学系７とを光ファイバーケーブルを介して光学系に結合してもよい。

側射照明８４は、収集ヘッドとしての反射型対物レンズ７４を取り囲むように配置される。側射照明８４は、サンプルＳＰの側方（言い換えると、分析光軸Ａａに対して傾斜した方向）から照明光を照射する。

詳しくは、側射照明８４は、反射型対物レンズ７４の外周を囲うように配置される。さらに詳しくは、側射照明８４は、反射型対物レンズ７４を環状に囲ってなる環状照明によって構成されている。側射照明８４に対応した円環の中心軸（側射照明８４をリングとみなした場合における中心軸）は、分析光軸Ａａと同軸になるように配置されている。

第１カメラ８１は、分析筐体７０に収容されており、反射型対物レンズ７４を通じて受光したサンプルＳＰから戻る反射光（可視光）の受光量を検出することで、サンプルＳＰを撮像する。第１カメラ８１の光軸は、紫外レーザ光およびプラズマ光と同軸化されている。

詳しくは、第１カメラ８１は、収集ヘッドとしての反射型対物レンズ７４によって収集された反射光を受光する。ここで、第１カメラ８１は、反射型対物レンズ７４によって集光されるプラズマ光と共通の光路を介して反射光を収集する。ここで、共通の光路は、反射光の光路のうち、反射型対物レンズ７４と分光素子７５を結ぶ光路に相当する。この光路は、分光素子７５によって分光される。

つまり、本実施形態に係る分光素子７５は、プラズマ光と反射光とを共通の光路を介して受光するとともに、第１光路を介してプラズマ光を検出器（第１検出器７７Ａ）へ導く一方、第２光路を介して反射光を撮像部（第１カメラ８１）へ導くように前記共通の光路を分光することができる。ここで、第１光路は、分光素子７５と、第１パラボリックミラー７６Ａと、入射スリット７７ａと、を結ぶ光路に相当する。第２光路は、分光素子７５と、第１カメラ８１と、を結ぶ光路に相当する。

このように、反射光の光路のうち第１ビームスプリッター７８Ａと反射型対物レンズ７４とを結ぶ部分は、プラズマ光の光路と同軸化されている。また、反射光の光路のうち偏向素子７３と反射型対物レンズ７４とを結ぶ部分は、紫外レーザ光の光路と同軸化されている。また、反射光の光路のうち第２ビームスプリッター７８Ｂと反射型対物レンズ７４とを結ぶ部分は、照明光の光路と同軸化されている。

本実施形態に係る第１カメラ８１は、その受光面に配置された複数の画素によって結像レンズ８０を通じて入射した光を光電変換し、被写体（サンプルＳＰ）の光学像に対応した電気信号に変換する。

第１カメラ８１は、受光面に沿って複数の受光素子を並べたものとすればよい。この場合、各受光素子が画素に対応することになり、各受光素子での受光量に基づいた電気信号を生成することができるようになる。具体的に、本実施形態に係る第１カメラ８１は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）からなるイメージセンサによって構成されているが、この構成には限定されない。第１カメラ８１としては、例えばＣＣＤ（Charged-Coupled Device）からなるイメージセンサを使用することもできる。

そして、第１カメラ８１は、各受光素子での受光量を検出することで生成される電気信号をコントローラ本体２の第１制御部２１に入力する。第１制御部２１は、入力された電気信号に基づいて、被写体の光学像に対応した画像データを生成する。

なお、サンプルＳＰから戻る光は、第１検出器７７Ａと、第２検出器７７Ｂと、第１カメラ８１と、に分割されて入射する。そのため、第１カメラ８１における受光量は、観察光学系９における後述の第２カメラ９３に比して小さくなる。これにより、第１カメラ８１から入力される電気信号に基づいた画像データは、第２カメラ９３から入力される電気信号に基づいた画像データに比して暗くなる傾向にある。そこで、第１カメラ８１では、その露光時間を調整することで、第２カメラ９３によって生成される画像データと同様の明るさを確保するようになっている。

ここまでに説明した光学部品は、前述の分析筐体７０に収容される。この分析筐体７０は、少なくともレーザ発振器７１および導光光学系７ａを内部に収容する。また、分析筐体７０内には第２の筐体としての光学ベース７００が収容されており、その光学ベース７００の下端には、前述のように反射型対物レンズ７４が締結されている。この締結によって、分析筐体７０の一端（下端）に反射型対物レンズ７４が組み込まれることになる。この組み込みによって、反射型対物レンズ７４は、分析筐体７０の一部（下端部）を構成することになる。反射型対物レンズ７４は、分析筐体７０に組み込まれてその一部となることで、導光光学系７ａとの相対位置を一定に保つことができる。

このように、本実施形態に係る分析筐体７０は、光学ベース７００を介して間接的に反射型対物レンズ７４が組み込まれるように構成されているが、本開示は、そうした構成には限定されない。光学ベース７００を介さずに、分析筐体７０に反射型対物レンズ７４を直に組み込んでもよい。

分析筐体７０内には、図７に示す遮蔽部材８３が配置されていてもよい。この遮蔽部材８３は、例えば図７に示すように、反射型対物レンズ７４と偏向素子７３との間に配置されており、コントローラ本体２から入力される電気信号に基づいて、レーザ光の光路上に挿入することができる（図７の点線部を参照）。遮蔽部材８３は、少なくともレーザ光を透過不能に構成されている。

光路上に遮蔽部材８３を挿入することで、分析筐体７０からのレーザ光の出射を制限することができる。遮蔽部材８３は、レーザ発振器７１と出力調整手段７２との間に配置してもよい。

図１４に示すように、分析筐体７０は、分析光学系７の収容スペースに加え、スライド機構６５の収容スペースも区画している。その意味では、分析筐体７０をスライド機構６５の一要素とみなすこともできる。

具体的に、本実施形態に係る分析筐体７０は、左右方向の寸法に比して前後方向の寸法が短い箱状に形成されている。そして、分析筐体７０の前面７０ｂの左側部分は、前後方向におけるガイドレール６５ａの移動代を確保するべく、前方に向かって突出している。以下、この突出した部分を「突出部」と呼称し、これに符号７０ｃを付す。この突出部７０ｃは、上下方向においては、前記前面７０ｂの下半部に配置される（言い換えると、前面７０ｂの左側部分の下半部のみが突出するようになっている）。

また、分析筐体７０には、スタンド４２に対する分析筐体７０の取付を検知するヘッド取付センサ（取付センサ）Ｓｗ５が内蔵されている。ヘッド取付センサＳｗ５は、第２制御部１００と電気的に接続されており、分析筐体７０がスタンド４２に取り付けられていることを示す信号を第２制御部１００に出力することができる。

－光路同士の関係について－
分析光学系７は、出力調整手段７２、偏向素子７３、１次ミラー１１の開口部１１ａ、および、２次ミラー１２の透過領域１２ａを介してサンプルＳＰに紫外レーザ光を入射させる。ここで、図１３に示すように、偏向素子７３と、開口部１１ａと、透過領域１２ａとは、分析光軸Ａａに沿って順番に並んでいる。そのため、本実施形態に係る透過領域１２ａは、レーザ発振器７１から出射されて開口部１１ａを通過した紫外レーザ光を透過させることで、該紫外レーザ光を分析光軸Ａａに沿って出射させることができる。

分析光軸Ａａに沿って出射された紫外レーザ光は、サンプルＳＰに照射されて散乱する。サンプルＳＰでは、紫外レーザ光の照射によりプラズマ光が発生する。発生したプラズマ光は、反射型対物レンズ７４によって収集されて分析光学系７に戻る。一般に、そうして収集されたプラズマ光には、種々の波長が含まれることになる。

そこで、分析光学系７は、１次ミラー１１の１次反射面１１ｂ、２次ミラー１２の２次反射面１２ｂ、１次ミラー１１の開口部１１ａ、偏向素子７３、分光素子７５、および、第１パラボリックミラー７６Ａを介して紫外側のプラズマ光を第１検出器７７Ａに入射させる。

分析光学系７はまた、１次ミラー１１の１次反射面１１ｂ、２次ミラー１２の２次反射面１２ｂ、１次ミラー１１の開口部１１ａ、偏向素子７３、分光素子７５、第１ビームスプリッター７８Ａ、および、第２パラボリックミラー７６Ｂを介して赤外側のプラズマ光を第２検出器７７Ｂに入射させる。

このように、分析光学系７は、光ファイバの非介在下でプラズマ光を検出器７７Ａ，７７Ｂに入射させる。言い換えると、本実施形態に係る分析光学系７は、光ファイバを通過させることなくプラズマ光を検出器７７Ａ、７７Ｂまで導く。分析光学系７は、プラズマ光の光路に関しては、いわゆるファイバレスの構成とされている。

また、本実施形態に係る分析光学系７は、ガラス材料を透過させることなく、電磁波の反射のみを利用して、紫外側のプラズマ光を第１検出器７７Ａまで導く。分析光学系７は、紫外側の２次電磁波の光路に関しては、ファイバレス、かつ、オール反射系（電磁波の反射のみを利用した光学系）の構成とされている。

分析光学系７はまた、赤外側のプラズマ光を第２検出器７７Ｂまで導く際には、分光素子７５のみを透過させる。分析光学系７は、赤外側のプラズマ光の光路に関しては、ファイバレス、かつ、透過に伴う減衰を可能な限り抑制した構成とされている。

このように、プラズマ光は、複数回の反射を経て伝搬されるようになっている。プラズマ光の光路は、複数回の反射に起因した折り返しを有する分だけ、例えば紫外レーザ光のようにストレートに伝搬させた場合に比して、その光路長が長くなる。

また、前述のように２次ミラー１２として凹メニスカスレンズを用いるとともに３次レンズ１３として凸レンズを用いた場合、または、３次レンズ１３を用いることなく２次ミラー１２として凸レンズを用いた場合、反射型対物レンズ７４に入射した紫外レーザ光は、いずれかの凸レンズによって集光されて、所定の焦点距離Ｄｆで焦点を迎えることになる。いずれの構成においても、反射型対物レンズ７４は、焦点距離Ｄｆ以上離れるつれて紫外レーザ光のエネルギー密度を漸減させることで、該紫外レーザ光を円錐状に拡散させることができる。

－分析光学系７による分析の基本原理－
第１制御部２１、特に後述のスペクトル解析部２１３は、検出器としての第１検出器７７Ａおよび第２検出器７７Ｂから入力された強度分布スペクトルに基づいて、サンプルＳＰの成分分析を実行する。具体的な分析手法としては、前述のようにＬＩＢＳ法を用いることができる。ＬＩＢＳ法は、サンプルＳＰに含まれる成分を元素レベルで分析する手法（いわゆる元素分析法）である。

一般に、物質に高いエネルギーを付与すると、原子核から電子が分離することで、その物質はプラズマ状態となる。原子核から分離した電子は、一時的に高エネルギーかつ不安定な状態となるものの、その状態からエネルギーを失うことで、再び原子核によって捕捉されて低エネルギーかつ安定な状態に遷移する（換言すれば、プラズマ状態から非プラズマ状態に戻る）ことになる。

ここで、電子から失われるエネルギーは、電磁波として電子から放出されるものの、その電磁波のエネルギーの大きさは、各元素に固有の殻構造に基づいたエネルギー準位によって規定されることになる。つまり、プラズマから非プラズマ状態に電子が戻る際に放出される電磁波のエネルギーは、元素（より正確には、原子核に束縛された電子の軌道）毎に固有の値を持つ。電磁波のエネルギーの大きさは、その電磁波の波長によって規定される。ゆえに、電子から放出される電磁波の波長分布、すなわちプラズマ化に際して物質から放出される光（プラズマ光）の波長分布を解析することで、その物質に含まれる成分を元素レベルで解析することができるようになる。このような手法は、一般に原子発光分光（Atomic Emission Spectroscopy：ＡＥＳ）法と呼称される。

ＬＩＢＳ法は、このＡＥＳ法に属する分析手法である。具体的に、ＬＩＢＳ法では、物質（サンプルＳＰ）に対してレーザ光を照射することで、その物質にエネルギーを付与することになる。ここで、レーザ光の照射部位が局所的にプラズマ化されるため、そのプラズマ化に伴い発せられる光（プラズマ光）の強度分布スペクトルを解析することで、物質の成分分析を行うことができるようになっている。

すなわち、上記のように、各プラズマ光の波長は、元素毎に固有の値を持つため、強度分布スペクトルが特定の波長においてピークを形成する場合、そのピークに対応した元素がサンプルＳＰの成分となる。そして、強度分布スペクトルに複数のピークが含まれる場合、各ピークの強度（受光量）を比較することで、各元素の成分比を算出することができる。

ＬＩＢＳ法によれば、真空引きが不要であり、大気開放状態で成分分析を行うことができる。また、サンプルＳＰの破壊試験ではあるものの、サンプルＳＰ全体を溶解させるなどの処理は不要であり、サンプルＳＰの位置情報が残存する（局所的な破壊試験にすぎない）。

また一般に、サンプルＳＰにレーザ光を照射することで発生するプラズマ光には、幅広い波長領域にわたった電磁波が含まれる。ここで、プラズマ光に含まれる電磁波のうち、紫外領域に属する電磁波は、ガラス材料に吸収されやすく、分析精度を向上するためには工夫が求められる。そこで、前述したように、紫外側の第１成分については反射のみで構成された光学系を通じて第１検出器７７Ａへ導くように構成することで、紫外側の第１成分が光路中の光学部材により吸収されることを防止できる。これにより、紫外側の第１成分も成分分析に活用することができるため、より高精度な成分分析を行うことができる。

－観察光学系９－
観察光学系９は、観察対象物としてのサンプルＳＰの観察を行うための部品の集合であり、各部品が観察筐体９０に収容されるようになっている。観察光学系９を構成する部品には、対物レンズ９２と、第２カメラ９３とが含まれる。観察筐体９０には、少なくともこれらの部品が収容されている。また、サンプルＳＰの観察を行うための要素には、処理部としての第１制御部２１も含まれる。

観察光学系９は、対物レンズ９２を有する観察ユニット９ａを備える。この観察ユニット９ａは、図３等に示すように、観察筐体９０の下端側に配置された筒状のレンズ鏡筒に相当する。観察ユニット９ａは、分析筐体７０によって保持される。観察ユニット９ａは、観察筐体９０から単体で取り外すことができる。

観察筐体９０には、コントローラ本体２との間で電気信号を送受するための通信ケーブルＣ２と、外部から照明光を導光するための光ファイバーケーブルＣ３と、が接続される。なお、通信ケーブルＣ２は必須ではなく、観察筐体９０とコントローラ本体２とを無線通信によって接続してもよい。

具体的に、観察光学系９は、図６に示すように、ミラー群９１と、対物レンズ９２と、第２カメラ９３と、第２の同軸照明９４と、第２の側射照明９５と、を含んでなる。

対物レンズ９２は、略上下方向に沿って延びる観察光軸Ａｏを有し、照明光を集光して載置台本体５１に載置されたサンプルＳＰに照射するとともに、そのサンプルＳＰからの光（反射光）を集光する。観察光軸Ａｏは、分析光学系７の反射型対物レンズ７４が有する分析光軸Ａａと平行になるように設けられる。対物レンズ９２によって収集された反射光は、第２カメラ９３によって受光される。

ミラー群９１は、対物レンズ９２によって収集された反射光を透過させ、これを第２カメラ９３に導く。本実施形態に係るミラー群９１は、図６に例示されるように全反射ミラーとビームスプリッター等を用いて構成することができる。ミラー群９１はまた、第２の同軸照明９４から照射された照明光を反射して、これを対物レンズ９２に導く。

第２カメラ９３は、対物レンズ９２によって集光された反射光を収集するとともに、収集された反射光の受光量を検出することでサンプルＳＰを撮像する。具体的に、本実施形態に係る第２カメラ９３は、その受光面に配置された複数の画素によってサンプルＳＰから対物レンズ９２を通じて入射した光を光電変換し、被写体（サンプルＳＰ）の光学像に対応した電気信号に変換する。

第２カメラ９３は、受光面に沿って複数の受光素子を並べたものとすればよい。この場合、各受光素子が画素に対応することになり、各受光素子での受光量に基づいた電気信号を生成することができるようになる。本実施形態に係る第２カメラ９３は、第１カメラ８１と同様にＣＭＯＳからなるイメージセンサによって構成されているが、ＣＣＤからなるイメージセンサを使用することもできる。

そして、第２カメラ９３は、各受光素子での受光量を検出することで生成される電気信号をコントローラ本体２の第１制御部２１に入力する。第１制御部２１は、入力された電気信号に基づいて、被写体の光学像に対応した画像データを生成する。

第２の同軸照明９４は、光ファイバーケーブルＣ３から導光された照明光を出射する。第２の同軸照明９４は、対物レンズ９２を介して集光される反射光と共通の光路を介して照明光を照射する。つまり、第２の同軸照明９４は、対物レンズ９２の観察光軸Ａｏと同軸化された「同軸落射照明」として機能することになる。なお、光ファイバーケーブルＣ３を介して外部から照明光を導光する代わりに、観察ユニット９ａの内部に光源を内蔵してもよい。その場合、光ファイバーケーブルＣ３は不要となる。

第２の側射照明９５は、図６に模式的に例示したように、対物レンズ９２を取り囲むように配置されたリング照明によって構成される。第２の側射照明９５は、分析光学系７における側射照明８４と同様に、サンプルＳＰの斜め上方から照明光を照射する。詳細な図示は省略するが、第２の側射照明９５を円環とみなしたときの中心軸は、観察光軸Ａｏに一致する。

－筐体連結具６４－
筐体連結具６４は、分析筐体７０に観察筐体９０を連結するための部材である。筐体連結具６４が両筐体７０，９０を連結することで、分析光学系７と、観察光学系９とが一体的に移動するようになる。

筐体連結具６４は、分析筐体７０の内外、すなわち分析筐体７０の内部もしくは外部、または、スタンド４２に取り付けることができる。特に本実施形態では、筐体連結具６４は、分析筐体７０の外面に取り付けられるようになっている。

具体的に、本実施形態に係る筐体連結具６４は、分析筐体７０における前述の突出部７０ｃに取付可能に構成されており、突出部７０ｃよりも右側に観察筐体９０を保持するようになっている。

また、図３に示すように、筐体連結具６４によって分析筐体７０に観察筐体９０が連結された状態では、突出部７０ｃの前面が、筐体連結具６４および観察筐体９０の前側部分よりも前方に突出するようになっている。このように、本実施形態では、筐体連結具６４が観察筐体９０を保持した状態では、側方視したとき（スライド機構６５による観察光学系９および分析光学系７の移動方向に対して直交する方向から見たとき）に、観察筐体９０と、分析筐体７０のうちの少なくとも一部（本実施形態では突出部７０ｃ）と、が重なり合うようにレイアウトされている。

本実施形態に係る筐体連結具６４は、分析筐体７０に対して観察筐体９０を固定することで、観察光軸Ａｏに対する分析光軸Ａａの相対位置を固定することができる。

具体的には、図１４に示すように、筐体連結具６４が観察筐体９０を保持することで、観察光軸Ａｏと分析光軸Ａａは、スライド機構６５によって載置台５に対して観察光学系９および分析光学系７が相対的に移動する方向である第２方向（本実施形態では前後方向）に沿って並ぶように配置される。特に本実施形態では、観察光軸Ａｏは、分析光軸Ａａに比して前側に配置されるようになっている。

また、図１４に示すように、筐体連結具６４が観察筐体９０を保持することで、観察光軸Ａｏと分析光軸Ａａは、第１方向および第２方向に直交する方向である第３方向（本実施形態では左右方向）における位置が一致するように配置される。

－スライド機構６５－
図１２は、スライド機構６５の構成について説明する模式図である。また、図１３Ａおよび図１４Ｂは、ヘッド部６の水平移動について説明するための図である。

スライド機構６５は、観察光学系９によるサンプルＳＰの撮像と、分析光学系７によって強度分布スペクトルを生成する場合における紫外レーザ光の照射（換言すれば、分析光学系７のレーザ発振器７１による紫外レーザ光の照射）と、を観察対象物としてのサンプルＳＰにおける同一箇所に対して実行可能となるように、載置台本体５１に対する観察光学系９および分析光学系７の相対位置を水平方向に沿って移動させるよう構成されている。

スライド機構６５による相対位置の移動方向は、観察光軸Ａｏおよび分析光軸Ａａの並び方向とすることができる。図１４に示すように、本実施形態に係るスライド機構６５は、載置台本体５１に対する観察光学系９および分析光学系７の相対位置を前後方向に沿って移動させる。

本実施形態に係るスライド機構６５は、スタンド４２およびヘッド取付部材６１に対し、分析筐体７０を相対的に変位させるものである。分析筐体７０と観察筐体９０とは筐体連結具６４によって連結されているため、分析筐体７０を変位させることで、観察筐体９０も一体的に変位することになる。

具体的に、本実施形態に係るスライド機構６５は、前記ガイドレール６５ａと、アクチュエータ６５ｂと、を有する。このうち、ガイドレール６５ａは、ヘッド取付部材６１の前面から前方に突出するように構成されている。

詳しくは、ガイドレール６５ａの基端部は、ヘッド取付部材６１に固定されている。一方、ガイドレール６５ａの先端側部分は、分析筐体７０内に区画された収容スペースに挿入されており、分析筐体７０に対して挿抜可能な状態で取り付けられている。ガイドレール６５ａに対する分析筐体７０の挿抜方向は、ヘッド取付部材６１と分析筐体７０とを離間または接近させる方向（第２方向）に等しい。

アクチュエータ６５ｂは、例えば第１制御部２１からの電気信号に基づいて作動するリニアモータまたはステッピングモータとすることができる。このアクチュエータ６５ｂを駆動させることで、スタンド４２およびヘッド取付部材６１に対し、分析筐体７０ひいては観察光学系９および分析光学系７を相対的に変位させることができる。アクチュエータ６５ｂとしてステッピングモータを用いる場合、そのステッピングモータにおける出力軸の回転運動を、前後方向の直線運動に変換する運動変換機構がさらに設けられることになる。

スライド機構６５はさらに、観察光学系９および分析光学系７の移動量を検出するための移動量センサＳｗ２を有する。移動量センサＳｗ２は、例えばリニアスケール（リニアエンコーダ）やフォトインタラプタ等で構成することができる。

移動量センサＳｗ２は、分析筐体７０とヘッド取付部材６１との間の相対距離を検出し、その相対距離に対応した電気信号をコントローラ本体２に入力する。コントローラ本体２は、移動量センサＳｗ２から入力された相対距離の変化量を算出することで、観察光学系９および分析光学系７の変位量を決定するようになっている。

図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、スライド機構６５が作動することで、ヘッド部６が水平方向に沿ってスライドし、載置台５に対する観察光学系９および分析光学系７の相対位置が移動（水平移動）することになる。この水平移動によって、ヘッド部６は、反射型対物レンズ７４をサンプルＳＰに対峙させた第１モードと、対物レンズ９２をサンプルＳＰに対峙させた第２モードと、の間で切り替わるようになっている。スライド機構６５は、第１モードと第２モードとの間で、分析筐体７０および観察筐体９０をスライドさせることができる。

図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、第１モードにおいては、ヘッド部６は相対的に前進した状態にあり、第２モードにおいては、ヘッド部６は相対的に後退した状態にある。第１モードは、分析光学系７によってサンプルＳＰの成分分析を行うための動作モードであり、第２モードは、観察光学系９によってサンプルＳＰの拡大観察を行うための動作モードである。

特に、本実施形態に係る分析観察装置Ａは、第１モードにおいて反射型対物レンズ７４が指向する箇所と、第２モードにおいて対物レンズ９２が指向する箇所と、が同一箇所となるように構成されている。具体的に、分析観察装置Ａは、第１モードにおいて分析光軸ＡａとサンプルＳＰとが交わる箇所と、第２モードにおいて観察光軸ＡｏとサンプルＳＰとが交わる箇所と、が同一になるように構成されている（図１４Ｂを参照）。

そうした構成を実現するために、スライド機構６５が作動したときのヘッド部６の移動量Ｄ２は、観察光軸Ａｏと分析光軸Ａａとの間の距離Ｄ１と同一となるように設定されている（図１２を参照）。加えて、観察光軸Ａｏと分析光軸Ａａとの並び方向は、図１２に示すように、ヘッド部６の移動方向と平行になるように設定されている。

また、本実施形態では、略上下方向における筐体連結具６４の寸法を調整することで、第１モードにおけるサンプルＳＰおよび反射型対物レンズ７４の距離と、第２モードにおけるサンプルＳＰおよび対物レンズ９２の距離と、が一致するように設定されている。

以上のように構成することで、第１モードと第２モードとの切替を行う前後のタイミングにおいて、観察光学系９によるサンプルＳＰの画像生成と、分析光学系７による強度分布スペクトルの生成（具体的には、分析光学系７によって強度分布スペクトルが生成される場合における、分析光学系７による紫外レーザ光の照射）と、をサンプルＳＰ中の同一箇所に対して同一方向から実行することができるようになる。

（傾斜機構４５の詳細）
図１４Ａおよび図１４Ｂは、傾斜機構４５の動作について説明するための図である。以下、図１４Ａおよび図１４Ｂを参照しつつ、筐体連結具６４との関係等、傾斜機構４５についてさらに説明する。

傾斜機構４５は、前述の軸部材４４等によって構成される機構であり、載置面５１ａに垂直な基準軸Ａｓに対し、分析光学系７および観察光学系９のうち少なくとも観察光学系９を傾斜させることができる。

前述のように、本実施形態では、筐体連結具６４が分析筐体７０と観察筐体９０とを一体的に連結することで、分析光軸Ａａに対する観察光軸Ａｏの相対位置が保持されるようになっている。したがって、観察光軸Ａｏを有する観察光学系９を傾斜させると、分析光軸Ａａを有する分析光学系７は、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、観察光学系９と一体的に傾斜することになる。

このように、本実施形態に係る傾斜機構４５は、分析光軸Ａａに対する観察光軸Ａｏの相対位置を保持した状態で、分析光学系７および観察光学系９を一体的に傾斜させるようになっている。

また、スライド機構６５の動作と、傾斜機構４５の動作と、は互いに独立しており、両動作の組み合わせが許容されている。したがって、スライド機構６５は、傾斜機構４５によって少なくとも観察光学系９を傾斜させた姿勢を保持した状態で、観察光学系９および分析光学系７の相対位置を移動させることができる。すなわち、本実施形態に係る分析観察装置Ａは、図１４Ｂの両矢印Ａ１に示すように、観察光学系９を傾斜させたままの状態で、ヘッド部６を前後にスライド可能とされている。

特に本実施形態では、分析光学系７と観察光学系９とが一体的に傾斜するように構成さされているため、スライド機構６５は、傾斜機構４５によって観察光学系９および分析光学系７を双方とも傾斜させた状態を保持しつつ、観察光学系９および分析光学系７の相対位置を移動させるようになっている。

また、分析観察装置Ａは、ユーセントリック観察が行えるように構成されている。すなわち、分析観察装置Ａにおいては、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向にそれぞれ平行な３つの軸で形成される装置固有の三次元座標系が定義されている。第１制御部２１の記憶装置２１ｂには、分析観察装置Ａの三次元座標系における後述する交差位置の座標がさらに記憶されている。交差位置の座標情報は、分析観察装置Ａの工場出荷時に予め記憶装置２１ｂに記憶されていてもよい。また、記憶装置２１ｂに記憶される交差位置の座標情報は、分析観察装置Ａの使用者により更新可能としてもよい。

図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、基準軸Ａｓに対する分析光軸Ａａの角度を「傾きθ」と呼称すると、分析観察装置Ａは、傾きθが例えば所定の第１閾値θｍａｘを下回る場合に、レーザ光の出射を許容するように構成されている。傾きθを第１閾値θｍａｘ未満に収めるために、傾斜機構４５にハード的な制約を課すことができる。例えば傾斜機構４５に不図示のブレーキ機構を設けることで、傾斜機構４５の動作範囲を物理的に制限してもよい。

対物レンズ９２の光軸である観察光軸Ａｏは、中心軸Ａｃに交差している。対物レンズ９２が中心軸Ａｃを中心として揺動する場合、観察光軸Ａｏと中心軸Ａｃとの交差位置が一定に維持されつつ、基準軸Ａｓに対する観察光軸Ａｏの角度（傾きθ）が変化する。このように、ユーザは、対物レンズ９２を傾斜機構４５によって中心軸Ａｃを中心として揺動させた際、例えば、サンプルＳＰの観察対象部分が上記の交差位置にある場合には、対物レンズ９２が傾斜した状態になったとしても、第２カメラ９３の視野中心が同じ観察対象部分から移動しないユーセントリック関係が維持される。したがって、サンプルＳＰの観察対象部分が第２カメラ９３の視野（対物レンズ９２の視野）から外れることを防止することができる。

特に本実施形態では、分析光学系７と観察光学系９とが一体的に傾斜するように構成さされているため、反射型対物レンズ７４の光軸である分析光軸Ａａは、観察光軸Ａｏと同様に中心軸Ａｃに交差している。反射型対物レンズ７４が中心軸Ａｃを中心として揺動する場合、分析光軸Ａａと中心軸Ａｃとの交差位置が一定に維持されつつ、基準軸Ａｓに対する分析光軸Ａａの角度（傾きθ）が変化する。

また前述のように、傾斜機構４５は、スタンド４２を基準軸Ａｓに対して右側に９０°程度傾斜させたり、基準軸Ａｓに対して左側に６０°程度傾斜させたりすることができるようになっている。ところが、分析光学系７と観察光学系９とが一体的に傾斜するように構成した場合、スタンド４２を過度に傾けてしまっては、分析光学系７から出射されるレーザ光が、ユーザに向かって照射されてしまう可能性がある。

そこで、基準軸Ａｓに対する観察光軸Ａｏおよび分析光軸Ａａの傾きをθとすると、傾きθは、少なくともレーザ光が出射され得る状況下においては、所定の安全基準を満足する範囲内に収めることが望ましい。具体的に、本実施形態に係る傾きθは、前述のように、所定の第１閾値θｍａｘを下回る範囲内で調整可能とされている。

（レーザからの保護に係る構成）
また、前述のカバー部材６１ｂは、ヘッド取付部材６１を介して分析筐体７０に取付可能となっている。このカバー部材６１ｂは、反射型対物レンズ７４を覆うことができる。カバー部材６１ｂは、本実施形態における「保護カバー」の例示である。

具体的に、本実施形態に係るカバー部材６１ｂは、図１３Ｂに示すように、ヘッド部６を相対的に後退させた状態である第２モードにおいては、分析光学系７をなす反射型対物レンズ７４を覆う（遮蔽状態）ように配置され、ヘッド部６を相対的に前進させた状態である第１モードにおいては、反射型対物レンズ７４から離間する（非遮蔽状態）ように配置される。

前者の遮蔽状態では、レーザ光が意図せずして出射されたとしても、該レーザ光をカバー部材６１ｂによって遮蔽することが可能となる。そのことで、装置の安全性を向上させることができる。

本実施形態に係るヘッド部６は、カバー部材６１ｂによって反射型対物レンズ７４が覆われていることを示す検出信号を出力する第１位置検出センサ（第１位置センサ）Ｓｗ６を備える（図１５Ａを参照）。言い換えると、第１位置検出センサＳｗ６は、ヘッド部６を相対的に後退させた第２モードにあることを検出することができる。第１位置検出センサＳｗ６は、制御部としての第２制御部１００と電気的に接続されている。第１位置検出センサＳｗ６の検出信号は、制御部としての第２制御部１００に入力される。

本実施形態に係るヘッド部６はまた、第１位置検出センサＳｗ６とは独立した状態で第２制御部１００と電気的に接続された、第２位置検出センサ（第２位置センサ）Ｓｗ７を備える（図１５Ａを参照）。第２位置検出センサＳｗ７は、第１位置検出センサＳｗ６と同様に、カバー部材６１ｂによって反射型対物レンズ７４が覆われていること（言い換えると、ヘッド部６を相対的に後退させた第２モードにあること）を示す検出信号を出力する。第２位置検出センサＳｗ７の検出信号は、制御部としての第２制御部１００に入力される。第１位置検出センサＳｗ６と、第２位置検出センサＳｗ７とは、ヘッド部６において互いに離間した箇所に配置することが好ましい。

なお、本開示に係る保護カバーは、前記カバー部材６１ｂには限定されない。図２４に例示するように、載置台５全体を覆う遮蔽カバー１０を用いてもよい。

図２４に示すように、本実施形態に係る光学系アセンブリ１は、反射型対物レンズ７４、分析筐体７０、ヘッド部６、スタンド４２等、光学系アセンブリ１の構成要素の少なくとも１つに取付可能な遮蔽カバー１０をさらに備えている。この遮蔽カバー１０は、少なくとも、反射型対物レンズ７４を側方から取り囲み、カバー部材６１ｂと同様に、反射型対物レンズ７４を覆うことができる。この遮蔽カバー１０は、カバー部材６１ｂと同様に、紫外レーザ光を遮蔽することができる。これにより、レーザ光の漏れを抑制することができる。遮蔽カバー１０は、本実施形態における「保護カバー」の別例である。

本実施形態に係る光学系アセンブリ１は、遮蔽カバー１０によって反射型対物レンズ７４が覆われていること、言い換えると、光学系アセンブリ１に遮蔽カバー１０が取り付けられていることを示す検出信号を出力するカバー取付センサＳｗ８を備える。カバー取付センサＳｗ８の検出信号は、制御部としての第２制御部１００に入力される。カバー取付センサＳｗ８は、２つ１組のセンサとして構成してもよい。その場合、２つのカバー取付センサＳｗ８のうちの一方である第１カバー取付センサＳｗ８と他方である第２カバー取付センサＳｗ８は、双方ともレーザ制御部１０５と電気的に接続される。さらにその場合、第２カバー取付センサＳｗ８は、第１カバー取付センサＳｗ８とは独立した状態で、レーザ制御部１０５と電気的に接続することができる。

＜制御系の詳細＞
図１５Ａは、分析観察装置Ａの制御系を例示するブロック図である。また、図１５Ｂは、ヘッド部６における制御系を例示するブロック図であり、図１５Ｃは、第１制御部２１および第２制御部１００における機能ブロックを例示する図である。また、図１６は、レーザ制御部１０５のハードウェア構成を例示するブロック図である。

前述のように、本実施形態に係るコントローラ本体２は、種々の処理を行う第１制御部２１と、第１制御部２１が行う処理に係る情報を表示する表示部２２と、を備える。このうちの第１制御部２１は、ＣＰＵ、システムＬＳＩ、ＤＳＰ等からなる処理装置２１ａと、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどからなる記憶装置２１ｂと、入出力バス２１ｃと、を有する。

一方、ヘッド部６は、種々の処理を行う第２制御部１００を備える。第２制御部１００は、前記第１制御部２１と同様に、ＣＰＵ、システムＬＳＩ、ＤＳＰ等からなる処理装置１００ａと、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどからなる記憶装置１００ｂと、入出力バス１００ｃと、を有する。

第２制御部１００は、第１制御部２１と電気的に接続されており、第１制御部２１から入力される制御信号にしたがって種々の動作、演算等を実行したり、第１制御部２１に対して各種センサの検知信号を入力したりすることができる。なお、第２制御部１００と第１制御部２１とを一体化した制御ユニットを用いてもよい。そうした制御ユニットは、コントローラ本体２に設けてもよいし、ヘッド部６、ステージ４等に内蔵してもよい。

第１制御部２１および第２制御部１００は、互いに信号を送受することで、サンプルＳＰからの光の受光量に基づいたサンプルＳＰの画像データの生成と、強度分布スペクトルに基づいたサンプルＳＰの含有物質の分析と、を双方とも実行可能に構成されている。

詳しくは、図１５Ａに例示されるように、第１制御部２１には、表示部２２、マウス３１、コンソール３２およびキーボード３３が電気的に接続されている。これらの要素のうちの少なくとも一部、例えば表示部２２をヘッド部６に接続してもよい。

一方、第２制御部１００には、図１５Ｂに例示されるように、ヘッド駆動部４７、載置台駆動部５３、レーザ発振器７１、出力調整手段７２、ＬＥＤ光源７９ａ、第１カメラ８１、遮蔽部材８３、側射照明８４、第２カメラ９３、第２の同軸照明（第２同軸照明）９４、第２の側射照明（第２側射照明）９５、アクチュエータ６５ｂ、レンズセンサＳｗ１、移動量センサＳｗ２、第１傾斜センサＳｗ３、第２傾斜センサＳｗ４、ヘッド取付センサＳｗ５、第１位置検出センサＳｗ６、第２位置検出センサＳｗ７およびカバー取付センサＳｗ８が電気的に接続されている。

第１カメラ８１、第２カメラ９３、レンズセンサＳｗ１、移動量センサＳｗ２、第１傾斜センサＳｗ３および第２傾斜センサＳｗ４、ヘッド取付センサＳｗ５、第１位置検出センサＳｗ６、第２位置検出センサＳｗ７およびカバー取付センサＳｗ８の出力信号は、第２制御部１００を介して第１制御部２１に入力される。第１制御部２１は、入力された出力信号に基づいた演算等を実行し、その演算結果に基づいた処理を実行する。これにより、サンプルＳＰを撮像してなる画像データを生成したり、ヘッド駆動部４７等を作動させるための制御信号を生成したりする。

第１制御部２１によって生成された制御信号は、第２制御部１００を介してヘッド駆動部４７等に入力される。そうして入力された制御信号にしたがって、ヘッド駆動部４７、載置台駆動部５３、レーザ発振器７１を構成する励起光源７１ａ、第１温度制御部７１ｅおよび第２温度制御部７１ｆ、出力調整手段７２、ＬＥＤ光源７９ａ、第１カメラ８１、遮蔽部材８３、ＬＥＤ光源８４ｂ、第２カメラ９３、第２同軸照明９４、第２側射照明９５ならびにアクチュエータ６５ｂが電気的に制御される。

例えば、第１制御部２１は、筐体連結具６４によって分析光学系７に固定されている観察ユニット９ａに対応した観察光学系９の種類のうち、少なくとも対物レンズ９２の種類を識別するとともに、その識別結果に基づいてサンプルＳＰの撮像に係る処理を実行することができる。ここで、対物レンズ９２の種類の識別は、レンズセンサＳｗ１の検出信号に基づいて行うことができる。第１制御部２１は、サンプルＳＰの撮像に係る処理として、例えば、第２カメラ９３の露光時間の調整および照明光の明るさの調整等を実行することができる。

また、第２制御部１００における指令生成部１０１は、コントローラ本体２に対する操作入力等に基づいて、励起光源７１ａに励起光を生成させる指令を生成する。そうした指令が生成される度に、図１９の上段に示すようなパルス信号（ＬＤ電流）が励起光源７１ａに入力される。１つのパルス信号は、１回分の指令に対応する。指令の生成は、第１制御部２１における処理装置２１ａが行ってもよい。

具体的に、本実施形態に係る第１制御部２１は、図１５Ｃに示すように、モード切替部２１１と、スペクトル取得部２１２と、スペクトル解析部２１３と、画像処理部２１４と、を有する。これらの要素は、論理回路によって実現されてもよいし、ソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。また、これらの要素は、第２制御部１００によって実現してもよい。

一方、本実施形態に係る第２制御部１００は、図１５Ｃに示すように、指令生成部１０１と、取付判定部１０２と、傾き判定部１０３と、メンテナンス制御部１０４と、レーザ制御部１０５と、を有する。これらの要素は、論理回路によって実現されてもよいし、ソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。また、これらの要素は、第１制御部２１によって実現してもよい。

－モード切替部２１１－
モード切替部２１１は、水平方向（本実施形態では第２方向）に沿って分析光学系７および観察光学系９を進退させることで、第１モードから第２モードへと切り替えたり、第２モードから第１モードに切り替えたりする。

具体的に、本実施形態に係るモード切替部２１１は、予め記憶装置２１ｂに記憶されている観察光軸Ａｏと分析光軸Ａａとの間の距離を事前に読み込む。次いで、モード切替部２１１は、スライド機構６５のアクチュエータ６５ｂを作動させることで、分析光学系７および観察光学系９を進退させる。

ここで、モード切替部２１１は、移動量センサＳｗ２によって検出された観察光学系９および分析光学系７の変位量と、事前に読み込んだ距離とを比較して、前者の変位量が後者の距離に達したか否かを判定する。そして、変位量が所定距離に達したタイミングで、分析光学系７および観察光学系９の進退を停止する。なお、所定距離は予め定められていてもよく、また所定距離とアクチュエータ６５ｂによる最大可動範囲とが一致するように構成されていてもよい。

なお、モード切替部２１１によって第２モードから第１モードへと切り替えた後に、ヘッド部６を傾斜させることもできる。また、第２モードにおいては、観察光学系９によるサンプルＳＰの観察に加え、メンテナンス制御部１０４による紫外レーザ光のメンテナンス制御を行うこともできる。第２モードには、サンプルＳＰの観察を行う通常モードと、メンテナンス制御を行うメンテナンスモードと、が含まれる。メンテナンスモードの詳細は後述する。

－スペクトル取得部２１２－
スペクトル取得部２１２は、第１モードにおいて分析光学系７からレーザ光を出射させることで、強度分布スペクトルを取得する。具体的に、本実施形態に係るスペクトル取得部２１２は、レーザ発振器７１から紫外レーザ光を出射させ、これを、反射型対物レンズ７４を介してサンプルＳＰに照射する。サンプルＳＰにレーザ光を照射すると、サンプルＳＰの表面が局所的にプラズマ化するとともに、プラズマ状態から気体等に戻るときに、エネルギー準位間の幅に対応したエネルギーを有する光（プラズマ光）が電子から放出される。そうして放出されたプラズマ光は、反射型対物レンズ７４を通じて分析光学系７に戻り、第１検出器７７Ａおよび第２検出器７７Ｂに到達する。

第１および第２検出器７７Ａ，７７Ｂに戻ったプラズマ光に基づいて、スペクトル取得部２１２が受光量を波長毎に分光して強度分布スペクトルを生成する。スペクトル取得部２１２によって生成された強度分布スペクトルは、スペクトル解析部２１３に入力される。

なお、スペクトル取得部２１２は、第１および第２検出器７７Ａ，７７Ｂによる受光タイミングを、レーザ光の出射タイミングと同期させる。このように設定することで、スペクトル取得部２１２は、レーザ光の出射タイミングに合わせて強度分布スペクトルを取得することができる。

－スペクトル解析部２１３－
スペクトル解析部２１３は、スペクトル取得部２１２によって生成された強度分布スペクトルに基づいて、サンプルＳＰの成分分析を実行する。既に説明したように、ＬＩＢＳ法を用いた場合、サンプルＳＰの表面が局所的にプラズマ化され、プラズマ状態から気体等に戻るときに放出される光のピーク波長は、元素（より正確には、原子核に束縛された電子の電子軌道）毎に固有の値を持つ。したがって、強度分布スペクトルのピーク位置を特定することで、そのピーク位置に対応した元素がサンプルＳＰに含まれている成分であると判定することができ、また、ピーク同士の大きさ（ピークの高さ）を比較することで、各元素の成分比を決定するとともに、決定された成分比に基づいて、サンプルＳＰの組成を推定することもできる。スペクトル解析部２１３は、本実施形態における「成分分析部」の例示である。

スペクトル解析部２１３による分析結果は、表示部２２上に表示したり、所定のフォーマットで記憶装置２１ｂに記憶したりすることができる。

－画像処理部２１４－
画像処理部２１４は、観察光学系９における第２カメラ９３によって生成される画像データ（第２画像データ）、分析光学系７における第１カメラ８１によって生成される画像データ（第１画像データ）、およびスペクトル解析部２１３による分析結果等に基づいて、表示部２２上の表示態様を制御することができる。

特に、本実施形態に係る画像処理部２１４は、第２カメラ９３によって撮像される領域（例えば、領域の中心位置）と、第１カメラ８１によって撮像される領域（例えば、領域の中心位置）と、を第１モードと第２モードとの切替前後で一致させる。画像処理部２１４は、各領域を一致させるように、第１および第２カメラ８１，９３、ひいては、各カメラ８１，９３によって生成される第１および第２画像データの表示態様を調整することができる。

その他、画像処理部２１４は、第２画像データ上に、紫外レーザ光の照射位置を示す指標を重ねて表示することもできる。

－取付判定部１０２－
取付判定部１０２は、ヘッド取付センサＳｗ５からの検出信号に基づいて、分析筐体７０がスタンド４２に取り付けられているか否かを判定する。その判定結果は、レーザ制御部１０５に入力される。この判定結果は、紫外レーザ光の出射を許可する際に参照される第１の条件として機能する。

－傾き判定部１０３－
傾き判定部１０３は、第１傾斜センサＳｗ３および第２傾斜センサＳｗ４からの検出信号に基づいて、重力方向に対する基準軸Ａｓの傾きと、重力方向に対する分析光学系７の傾き（より詳細には、重力方向に対する分析光軸Ａａの傾き）と、の差分を算出する。この差分は、基準軸Ａｓに対する分析光学系７の傾きθに相当する。

傾き判定部１０３は、算出された傾きθに基づいて、その傾きθが前記第１閾値θｍａｘを超えるか否かを判定する。その判定結果は、レーザ制御部１０５に入力される。この判定結果は、紫外レーザ光の出射を許可する際に参照される第２の条件として機能する。

－レーザ制御部１０５－
１．レーザ制御部１０５の基本概念
まず、レーザ制御部１０５が行う種々の処理の基本概念について説明する。

レーザ制御部１０５は、モニタ受光部８８によって生成された受光信号に基づいて、励起光源７１ａによる励起光の生成の可否を判定するとともに、その判定結果に応じて励起光の生成を制御する。

詳しくは、レーザ制御部１０５は、モニタ受光部８８によって生成された受光信号に基づいて、所定期間内に受光信号が生成された回数であるレーザ出射回数をカウントする。ここで、所定期間は、現在時刻から見て過去に遡った一定の期間に相当する。所定期間の長さ（時間幅）は、事前に設定されるようになっている。

レーザ制御部１０５は、そうしてカウントされたレーザ出射回数と、予め設定された所定回数とを比較するとともに、レーザ出射回数が所定回数を下まわる場合に、前記励起光の生成を許可する。一方、レーザ制御部１０５は、レーザ出射回数が所定回数以上の場合には、励起光の生成を不許可とする。レーザ出射回数が過度に多い場合には励起光の生成を不許可とすることで、従来よりも安全性をさらに向上させることができる。

導光光学系７ａは、指令生成部１０１によって指令が生成され、かつ、レーザ制御部１０５によって励起光の出射が可能と判定された場合（励起光の生成が許可された場合）に励起光を出射するとともに、レーザ発振器７１により生成された紫外レーザ光を平行光として導光する。そうして導光された紫外レーザ光は、反射型対物レンズ７４によって集光されて所定の焦点距離Ｄｆで収束することになる。

図１７は、レーザ出射回数の判定について説明するためのグラフである。また、図１８は、部分期間について説明するための図であり、図１９は、出射指令とレーザパルスとの関係について説明する図である。図１７のグラフＧ０は、前述した所定回数（以下、「制限値」ともいう）と、レーザ出射回数を累積するために遡った時間と、の関係を例示するグラフである。また、グラフＧ１は、基準時間である時刻ｔ０から所定時間遡ってレーザ出射回数を累積してなるレーザ累積出射回数を例示するグラフである。すなわち、過去のある時刻ｔ１におけるレーザ累積出射回数は、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて累積されたレーザ出射回数であり、過去のある時刻ｔ２におけるレーザ累積出射回数は、時刻ｔ０から時刻ｔ２にかけて累積されたレーザ出射回数である。グラフＧ１は、時間を遡るにつれて単調増加のグラフとなっている。グラフＧ２は、グラフＧ１が生成された時刻からグラフＧ２が生成された時刻までのΔｔの間に紫外レーザ光が出射されなかったと仮定した場合における、基準時間からのレーザ出射回数を累積した結果を（レーザ累積出射回数）例示するグラフである（Δｔ＞０）。

図１７の縦軸は、レーザ出射回数の大きさ、または、そのレーザ出射回数と比較される制限値の大きさを示しており、図１７の横軸は、現在から過去に向かってどれだけ遡るかを示している。例えば、グラフＧ１が生成された時刻からΔｔの間レーザ出射回数が増加しなかった場合、グラフＧ１とグラフＧ２との比較によって示されるように、レーザ出射回数は、過去に向かってΔｔ分だけシフトすることになる。また、レーザ出射回数は累積値になるため、過去に遡るほど増加することになる。

ここで、レーザ制御部１０５は、レーザ出射回数と制限値との比較を、前記所定期間Ｔ内における複数の期間に対して実行する。その際、レーザ制御部１０５は、前記比較を行う期間が、所定期間Ｔ内のどの期間に相当するのか（現在時刻からどれほど遡った期間なのか）に応じて、比較対象としての制限値の大きさを異ならせるように構成されている。

具体的に、制限値は、図１７のグラフＧ０に示すように、所定期間Ｔのうち、現在時刻から見て直近の第１期間Ｔ１においては一定に設定され、第１期間Ｔ１以降の第２期間Ｔ２（第１期間Ｔ１からさらに遡った期間）においては、時間を遡るにつれて大きくなるように設定される。

図１７の例では、第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との境界付近のタイミング（囲み部Ｃ１を参照）において、レーザ出射回数を示すグラフＧ１と、制限値を示すグラフＧ０とが一致するようになっている。この場合、他のタイミングにおいてはレーザ出射回数＜制限値の関係が仮に成立していたとしても、励起光の生成は不許可と判定される。一方、グラフＧ１に示した状態から時間Δｔ経過した状態を示すグラフＧ２の大きさは、図に示す全期間において、グラフＧ０の大きさ未満となっている。この場合は、励起光の生成が許可される。

また、時間を遡るにつれて制限値を変化させるように構成した場合、どのタイミングにおける制限値をレーザ出射回数と比較するかを設定する必要がある。本実施形態では、レーザ制御部１０５は、所定期間Ｔを複数の部分期間に分割し、部分期間ごとにレーザ出射回数を集計する。この分割は、例えば等分割とすることができる。等分割とした場合、各部分期間の長さ（時間幅）は、互いに一定となる。言い換えると、レーザ制御部１０５は、レーザ出射回数がカウントアップされた実時刻と、レーザ出射回数のカウント値とを直に関連付けるのではなく、レーザ出射回数がカウントアップされた時刻を１０秒ごと、３０秒ごと、６０秒ごと、１００秒ごと等、離散的に変化させつつ、離散化された時間に対してレーザ出射回数のカウント値を関連付けるように構成されている。この場合、レーザ出射回数は、図１７のグラフＧ１，Ｇ２のように連続的に増加するのではなく、ヒストグラム状に離散的に増加することになる。

そして、レーザ制御部１０５は、部分期間ごとにレーザ出射回数と制限値とを比較するとともに、全ての部分期間においてレーザ出射回数が制限値を下まわる場合に、励起光の生成が可能であると判定する。この場合、複数の部分期間のうち、現在時刻から見て直近の部分期間において参照される制限値は、当該直近の部分期間よりも過去に遡った部分期間において参照される制限値以下の値に設定されることになる。つまり、制限値の大きさは、部分期間ごとに各々一定に設定されている。しかしながら、部分期間同士を比較した場合、現在時刻に近い部分期間（現在時刻との時間差が小さい部分期間）における制限値は、現在時刻から遠い部分期間（現在時刻との時間差が大きい部分期間）における制限値以下の値に設定されるようになっている。

図１８に示すように、所定期間ＴをＮ個の部分期間Ｔ_ｎに分割された場合、部分期間毎に集計されるレーザ出射回数（累積出射回数）は、Ｎ個の部分期間の各々に関連付いた第１～第Ｎの累積出射回数としてカウントされることになる。ここで、ｎが小さいほど直近の部分期間に対応するとみなした上で、ｎ番目の部分期間における累積出射回数をＰ_ｎ（ｎ＝０，１，２，…，Ｎ）とし、ｎ番目の部分期間まで遡った場合における前記制限値をＬｉ_ｎと設定すると、０≦ｎ≦Ｎの全てにおいて下式が満足された場合に、励起光の生成が許可されるようになっている。なおＰ_０とは、現在時刻から１番目の部分期間までの、部分期間に満たない期間の累積出射回数である。

Ｐ_０＋Ｐ_１＋Ｐ_２＋…＋Ｐ_ｎ＜Ｌｉ_ｎ…（１）

上式において、制限値Ｌｉ_ｎの大きさは、ｎ番目の部分期間Ｔ_ｎに関連づいた制限値となるように設定される。例えば、ｎ番目の部分期間Ｔ_ｎが９分前～１０分前の期間に相当する場合、制限値Ｌｉ_ｎは、過去１０分間の累積出射回数に対応した制限値として設定されることになる。

例えば、上述の励起光の生成を許可するか否かの判定は、現在～過去６時間までといった所定期間のみ行ってもよい。また、部分期間Ｔ_ｎはそれぞれ時刻０秒～５９秒の１分間であってもよい。ここでは、直近の６時間分の所定期間Ｔを３６０個の部分期間Ｔ_ｎに等間隔で分割して判定を行う場合を説明する（つまり、Ｎ＝３６０）。また、説明のために現在の時刻は12:00:25とし、１番目～１０番目の部分期間における累積出射回数Ｐ_ｎに対応した制限値Ｌｉ_ｎは１０回、１１番目以降の各部分期間における累積出射回数Ｐ_ｎに対応した制限値Ｌｉ_ｎはｎ回とする。

この例の場合、Ｔ_０は12:00:00～12:00:25の２６秒間、Ｔ_１は11:59:00～11:59:59の６０秒間、Ｔ_２は、11:58:00～11:58:59の６０秒間であり、Ｔ_３６０は06:00:00～06:00:59の６０秒間となる。上述のように、Ｔ_０は部分期間の６０秒に満たない２６秒の期間である。レーザ制御部１０５は、１０番目の部分期間Ｔ_１０までの各部分期間において、現在時刻から各部分期間までの出射回数の累計がそれぞれ１０回未満であるかどうかを判定する。すなわち、１０番目の部分期間までにおいては、Ｐ_０＋Ｐ_１、Ｐ_０＋Ｐ_１＋Ｐ_２、・・・、Ｐ_０＋Ｐ_１+・・・＋Ｐ_１０のそれぞれが１０回未満である場合に、励起光の生成が可能であると判定する。また、レーザ制御部１０５は、１１番目以降の部分期間において、現在時刻から各部分期間までの出射回数の累計がそれぞれｎ回未満であるかどうかを判定する。すなわち、Ｐ_０＋Ｐ_１＋・・・＋Ｐ_１１、Ｐ_０＋Ｐ_１＋・・・＋Ｐ_１２、・・・、Ｐ_０＋Ｐ_１＋・・・＋Ｐ_３６０のそれぞれがｎ未満である場合に励起光の生成が可能であると判定する。これらの判定を行い、全てのｎにおいて式（１）を満たす場合に励起光の生成が許可される。

なお、本実施形態においては、離散的に分割された部分期間とレーザ出射回数を関連付けることで、レーザ出射回数の記録に割くメモリを抑制することができる。そのため、各部分期間は、現在時刻に応じてリアルタイムに変動するものではなく、例えば毎分０秒から毎分５９秒を１つの部分期間Ｔ_ｎとするといったように予め定められたものである。そのため、上述の例のように、現在時刻が12:00:25の場合は、部分期間Ｔ０は、12:00:00～12:00:25までの２６秒間となる。

ここで述べたレーザ出射回数の記録方法は一例であり、本開示はこれに限定されない。また、レーザ出射回数の記録に多くのメモリを割り当てることが可能な場合は、所定期間を部分期間に分割せずに、レーザが出射された時刻を逐次記憶し、レーザ出射指令が生成されたタイミングで所定期間のレーザ出射回数を累積し、励起光の生成可否または、レーザ光出射の可否を判定してもよい。

また、後述のメンテナンスモードにおいては、紫外レーザ光がカバー部材６１ｂによって終端されることになるため、紫外レーザ光が外部に出射される虞はない。そのため、レーザ制御部１０５は、メンテナンスモードへの移行時（より詳細には、第１位置検出センサＳｗ６および第２位置検出センサＳｗ７の双方から検出信号が入力された場合）には、レーザ出射回数をカウントしない。この場合、レーザ出射回数に関係なく励起光の生成を許可し、ひいてはメンテナンスモードを構成する各工程を実行することができるようになる。具体的に、レーザ制御部１０５は、第１および第２位置検出センサＳｗ６，Ｓｗ７の双方から出力された検出信号に基づいて、筐体としての分析筐体７０の位置が、カバー部材６１ｂにより反射型対物レンズ７４が覆われている状態に対応した位置にあるか否かを判定する。レーザ制御部１０５は、分析筐体７０の位置が、該位置（カバー部材６１ｂにより反射型対物レンズ７４が覆われている状態に対応した位置）にあると判定された場合には、レーザ出射回数を非カウントとする。

レーザ制御部１０５は、カバー部材６１ｂに代えて、またはカバー部材６１ｂに加えて、遮蔽カバー１０によって反射型対物レンズ７４が覆われている場合もレーザ出射回数をカウントしない。具体的に、レーザ制御部１０５は、前述した第１および第２カバー取付センサＳｗ８の双方から検出信号が入力された場合には、レーザ出射回数を非カウントとする。

また、レーザ制御部１０５は、レーザ出射回数に係る条件とは別に、前述の第１および第２の条件を判定することで、励起光の生成を許可または不許可と判定するように構成されている。

すなわち、レーザ制御部１０５は、取付判定部１０２による判定結果に基づいて励起光の生成の可否を判定することができる。具体的に、レーザ制御部１０５は、分析筐体７０がステージ４に取り付けられていてかつレーザ出射回数が制限値（所定回数）を下まわる場合に、励起光の生成が可能であると判定する。

レーザ制御部１０５はまた、傾き判定部１０３による判定結果に基づいて励起光の生成の可否を判定することもできる。具体的に、レーザ制御部１０５は、傾きθが第１閾値θｍａｘを超える場合には、励起光源７１ａによる励起光の生成を不許可と判定する。

また一般に、図１９の左側に示すように、励起光源７１ａの正常時（励起光が正常に生成される場合）には、ＬＤ電流によって表される１つの出射指令に対し、１つのレーザパルスが出射されることになる。それに対し、図１９の右側に示すように、励起光源７１ａの異常時（励起光の生成に以上を来した場合）には、１つの出射指令に対し、２つ以上のレーザパルスが出射されることになる。

そこで、レーザ制御部１０５は、指令生成部１０１によって生成された指令（ＬＤ電流に対応したパルス信号）と、モニタ受光部８８によって生成された受光信号と、の対応関係を判定し、１つの指令に対して複数の受光信号が生成された場合には、励起光源７１ａによる励起光の生成を、その判定が実施された時刻以降、不許可と判定する。これにより、レーザ発振器７１の安全性能を従来よりもさらに向上させることができる。

２．レーザ制御部１０５の具体例
以下、レーザ制御部１０５のハードウェア構成について、図１６を参照して説明する。

図１６に示すように、指令生成部１０１は、レーザ発振器７１に入力されるべきパルス信号を生成する指令生成器１０１ａと、パルス信号に対して信号処理を行うＡＮＤ回路１０１ｂと、を有する。指令生成器１０１ａは、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を用いて構成することができる。

一方、レーザ制御部１０５は、カウンタ１０５ａと、第１制御ユニット１０５ｂと、第２制御ユニット１０５ｃと、第１記憶部１０５ｄと、第２記憶部１０５ｅと、第１タイマ１０５ｆと、第２タイマ１０５ｇと、電池１０５ｈと、を有する。このうち、カウンタ１０５ａは、例えばＦＰＧＡを用いて構成することができる。第１および第２制御ユニット１０５ｂ，１０５ｃは、例えばＭＣＵ（Micro Control Unit）を用いて構成することができる。第１および第２記憶部１０５ｄ，１０５ｅは、例えばＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）等の不揮発性メモリを用いて構成することができる。第１および第２タイマ１０５ｆ，１０５ｇは、例えばＲＴＣ（Real-Time Clock）等の集積回路によって構成することができる。

なお、電池１０５ｈは、第１タイマ１０５ｆと第２タイマ１０５ｇの各々について、個別に設けることもできる（各タイマに専用の電池を設けることができる）。例えば、電池の故障等により複数のタイマに同様の故障が略同時に発生し、タイマの時刻の比較だけではあたかも正常と判断される可能性が考えられる。各タイマに専用の電池を設ける構成は、そうした誤判断を抑制できるという点で有効である。

ここで、例えば、レーザ発振器７１によって生成された紫外レーザ光のうちの一部が、第３ビームスプリッター８６を透過してモニタ受光部８８によって受光されると、受光素子８８ａがパルス信号としての受光信号を生成し、それをパルスストレッチ回路８８ｂに入力する。パルスストレッチ回路８８ｂは、入力されたパルス信号のパルス幅を拡大した上で、それをレーザ制御部１０５のカウンタ１０５ａに入力する。

カウンタ１０５ａは、パルス信号が入力されるたびに、パルス信号が入力された回数をカウントアップする。このカウント数は、モニタ受光部８８が紫外レーザ光を受光した回数に相当し、前述したレーザ出射回数の値に相当する。カウンタ１０５ａによってカウントアップされたレーザ出射回数は、第１制御ユニット１０５ｂおよび第２制御ユニット１０５ｃによって読み出される。

一方、第１タイマ１０５ｆは、現在時刻をカウントする。第１タイマ１０５ｆによるカウントは、分析観察装置Ａの電源ＯＦＦ時にも継続される。第１タイマ１０５ｆは、電源ＯＦＦ時には電池１０５ｈから給電されて作動する。第１タイマ１０５ｆによってカウントされた現在時刻は、第１制御ユニット１０５ｂおよび第２制御ユニット１０５ｃの双方によって読み出される。

同様に、第２タイマ１０５ｇは、第１タイマ１０５ｆと同様に現在時刻をカウントする。第２タイマ１０５ｇによるカウントは、分析観察装置Ａの電源ＯＦＦ時にも継続される。第２タイマ１０５ｇは、電源ＯＦＦ時には電池１０５ｈから給電されて作動する。第２タイマ１０５ｇによってカウントされた現在時刻は、第１制御ユニット１０５ｂおよび第２制御ユニット１０５ｃの双方によって読み出される。
る。

つまり、図例に示す構成では、現在時刻のカウントは、第１タイマ１０５ｆと第２タイマ１０５ｇとによって２重化されており、水晶のクロック停止、現在時刻のカウントエラー、データ化け等が仮に生じたとしても、現在時刻のカウントに支障を来さないように構成されている。

第１制御ユニット１０５ｂは、第１タイマ１０５ｆおよび第２タイマ１０５ｇのそれぞれによってカウントされた現在時刻を一定時間ごとに比較することで、２つのタイマにズレが生じているか否かを定期的に判定することができる。

第２制御ユニット１０５ｃは、第１制御ユニット１０５ｂと同様に、第１タイマ１０５ｆおよび第２タイマ１０５ｇのそれぞれによってカウントされた現在時刻を一定時間ごとに比較することで、２つのタイマにズレが生じているか否かを定期的に判定することができる。

第１制御ユニット１０５ｂは、カウンタ１０５ａから読み出したレーザ出射回数と、第１および第２タイマ１０５ｆ，１０５ｇから読み出した現在時刻と、を関連付けて、第１記憶部１０５ｄに記憶させる。現在時刻については、前述のように、所定の時間幅ごとに離散的に変化させる（３０秒おき、６０秒おき等、一定時間毎に変化させる）ことで、実時刻ではなく部分期間をレーザ出射回数と関連付けて記憶させる。

第１制御ユニット１０５ｂは、第１記憶部１０５ｄに記憶された制限値と、レーザ出射回数とを比較して、全ての部分期間においてレーザ出射回数が制限値を下まわる場合に限り、ＡＮＤ回路１０１ｂに対して出射許可を示す信号（許可信号）を入力する。

第２制御ユニット１０５ｃは、カウンタ１０５ａから読み出したレーザ出射回数と、第１および第２タイマ１０５ｆ，１０５ｇから読み出した現在時刻と、を関連付けて、第２記憶部１０５ｅに記憶させる。現在時刻については、前述のように、所定の時間幅ごとに離散的に変化させる（３０秒おき、６０秒おき等、一定時間毎に変化させる）ことで、実時刻ではなく部分期間をレーザ出射回数と関連付けて記憶させる。

第２制御ユニット１０５ｃは、第２記憶部１０５ｅに記憶された制限値と、レーザ出射回数とを比較して、全ての部分期間においてレーザ出射回数が制限値を下まわる場合に限り、ＡＮＤ回路１０１ｂに対して出射許可を示す信号（許可信号）を入力する。

そして、ＡＮＤ回路１０１ｂは、第１制御ユニット１０５ｂと第２制御ユニット１０５ｃの双方から許可信号が入力された場合には、指令生成器１０１ａによって生成された指令を通過させてレーザ発振器７１に入力させる。この場合、励起光源７１ａによる励起光の生成が許可されることになる。ここで、ＡＮＤ回路１０１ｂを通過した指令は、第１制御ユニット１０５ｂと第２制御ユニット１０５ｃとに入力される。第１制御ユニット１０５ｂおよび第２制御ユニット１０５ｃは、それぞれ、入力された指令と、その指令に応じて受光素子８８ａによって生成された受光信号と、の対応関係を比較して、指令の数と受光信号の数とに不整合があれば、許可信号の入力を停止して励起光の生成を不許可とする。

一方、ＡＮＤ回路１０１ｂは、第１制御ユニット１０５ｂと第２制御ユニット１０５ｃの少なくとも一方から許可信号が入力されなかった場合には、指令生成器１０１ａによって生成された指令を遮断する。この場合、励起光源７１ａによる励起光の生成は不許可となる（紫外レーザ光の出射が制限される）。

このように、各種処理を行う要素を第１制御ユニット１０５ｂと第２制御ユニット１０５ｃとに２重化したことで、何らかのノイズによって一方のユニットが誤動作した場合であっても、他方のユニットが正常に動作することで、紫外レーザ光の出射制限をより確実に行うことができるようになる。

また、各種情報を記憶する要素を第１記憶部１０５ｄと第２記憶部１０５ｅとに２重化したことで、データ化け等が仮に生じたとしても、各種情報の読出に支障を来さないように構成されている。

－メンテナンス制御部１０４－
メンテナンス制御部１０４は、ヘッド部６を後退させた第２の状態において実行されるメンテナンスモードにおいて、レーザーパワーの調整を実行する。具体的に、メンテナンス制御部１０４は、前述した第１温度制御部７１ｅおよび第２温度制御部７１ｆを介してレーザ発振器７１の各部の温度を変更しながら、紫外レーザ光を生成する。

例えば、メンテナンス制御部１０４は、第２温度制御部７１ｆを制御することで、波長変換素子７１ｄを構成する２つの結晶のうち、ＳＨＧ用の結晶の温度を事前に設定された初期温度から一定温度ずつ変化させ、そうして変化させた各温度でレーザーパワーを取得するとともに、レーザーパワーが最大となる温度を探索する（工程１）。その際、レーザーパワーは、モニタ受光部８８において生成される応じた受光信号に基づいて取得される。

同様に、メンテンナンス制御部２１７は、第２温度制御部７１ｆを制御することで、波長変換素子７１ｄを構成するＴＨＧ用の結晶の温度を事前に設定された初期温度から一定温度ずつ変化させ、そうして変化させた各温度でレーザーパワーを取得するとともに、レーザーパワーが最大となる温度を探索する（工程２）。レーザーパワーは、前記工程１と同様にモニタ受光部８８を用いて取得される。

メンテナンス制御部１０４は、前記工程１と工程２を繰り返し実行する。その際、各結晶の温度の変化幅を変更しながら各工程を繰り返すことで、より精密な調整を実行する。

メンテナンス制御部１０４は、第１温度制御部７１ｅについても同様の工程を繰り返し実行し、励起光源７１ａおよび共振器７１ｂの温度を最適化する。

ここで、メンテナンスモードでは、カバー部材６１ｂによって反射型対物レンズ７４が物理的に覆われることになるため、紫外レーザ光の外部への出射を防止することができる。言い換えると、紫外レーザ光の意図しない漏洩を抑制するために、本実施形態に係るメンテナンス制御部１０４は、カバー部材６１ｂによって反射型対物レンズ７４が覆われていることを条件に、メンテナンスモードへの移行を許可するように構成されている。

詳しくは、メンテナンス制御部１０４は、第１位置検出センサＳｗ６および第２位置検出センサＳｗ７の双方から検出信号（カバー部材６１ｂによって反射型対物レンズ７４が覆われていることを示す信号）が入力されたことを条件に、メンテナンスモードへ移行する。第１位置検出センサＳｗ６および第２位置検出センサＳｗ７の一方から検出信号が入力されなかった場合は、メンテナンスモードへの移行を不許可とする。センサによる検出を２重化したことで、安全性を従来よりもさらに向上させることができる。

こうしたメンテナンスモードにおいては、レーザ制御部１０５は、レーザ出射回数のカウントを実施しない（非カウントとする）。そのため、メンテナンスモードでは、励起光源７１ａによる励起光の生成は許可されるとともに、紫外レーザ光の出射は制限されない。

＜各種処理の具体例＞
図２０は、励起光の生成可否の判定に係る第１処理を例示するフローチャートである。また、図２１Ａおよび図２１Ｂは、励起光の生成可否の判定に係る第２処理を例示するフローチャートであり、図２２は、起動時エラーの判定について例示するフローチャートであり、図２３は、指令回数およびパルス数に係る判定について例示するフローチャートである。

以下、励起光の生成可否の判定に係る処理を第１処理と第２処理とに区分して説明するが、この区分は便宜上のものに過ぎない。例えば、第１処理を構成するステップの間に第２処理を構成する各ステップを挿入することで、第１処理に第２処理を統合した１つの処理と見なすことができる。

（第１処理）
まず、図２０のステップＳ１において、第２制御部１００は、第１傾斜センサＳｗ３、第２傾斜センサＳｗ４およびヘッド取付センサＳｗ５等、各種センサの検出信号を読み込む。

続くステップＳ２において、取付判定部１０２が、ヘッド部６がスタンド４２に取り付けられているか否かを判定する。ここで、取付判定部１０２による判定がＹＥＳの場合はステップＳ３に進む一方、ＮＯの場合はステップＳ５に進む。ステップＳ５に進んだ場合、レーザ制御部１０５は、励起光の生成を不許可と判定する。この場合、紫外レーザ光の出射はＮＧと判定され、その出射が制限されることになる。

ステップＳ３において、傾き判定部１０３が、重力方向に対する基準軸Ａｓの傾きθが、第１閾値θｍａｘを超えるか否かを判定する。ここで、傾き判定部１０３による判定がＹＥＳの場合はステップＳ４に進む一方、ＮＯの場合はステップＳ５に進む。ステップＳ４に進んだ場合、レーザ制御部１０５は、励起光の生成が可能であると判定する（励起光の生成を許可する）。この場合、紫外レーザ光の出射はＯＫと判定され、その出射が許容されることになる。

（第２処理）
一方、第２処理においては、まず図２１ＡのステップＳ１１で起動時エラーが判定される。このステップＳ１１は、分析観察装置Ａの起動時に実行される処理であり、図２２に示すフローが実行されるようになっている。

具体的に、まず、図２２のステップＳ１０１において、第２制御部１００は、第１記憶部１０５ｄおよび第２記憶部１０５ｅにアクセスする。具体的に、このステップＳ１０１では、第１制御ユニット１０５ｂが第１記憶部１０５ｄにアクセスし、第２制御ユニット１０５ｃが第２記憶部１０５ｅにアクセスする。

続くステップＳ１０２において、第２制御部１００は、第１および第２記憶部１０５ｄ，１０５ｅ各々のチェックサムを確認し、チェックサムエラーの有無を判定する。この判定がＮＯの場合、制御ステップはステップＳ１０９に進む。この場合、第１および第２記憶部１０５ｄ，１０５ｅのいずれかに起動時エラーがあるものと判定され、図２２に示すフローを終了する。一方、ステップＳ１０２の判定がＹＥＳの場合、第１および第２記憶部１０５ｄ，１０５ｅの双方が正常であると判定され、制御プロセスはステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、第２制御部１００は、第１タイマ１０５ｆにアクセスする。具体的に、このステップＳ１０４では、第１および第２制御ユニット１０５ｂ，１０５ｃの双方が第１タイマ１０５ｆにアクセスする。図示は省略したが、ステップＳ１０３において、第２制御部１００は、第１および第２制御ユニット１０５ｂ，１０５ｃの各々と、第１タイマ１０５ｆとの間に通信エラーがあるか否かを判定し、通信エラーが存在しない場合は制御プロセスをステップＳ１０４に進める一方、通信エラーが存在する場合は制御プロセスをステップＳ１０９に進める。後者の場合、第１タイマ１０５ｆに異常があるものと判定され、図２２に示すフローを終了する。

ステップＳ１０４において、第２制御部１００は、第１タイマ１０５ｆのステータスレジスタをチェックし、第１タイマ１０５ｆにおける異常の有無を検知する。第１タイマ１０５ｆの異常が検知されなかった場合、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ１０５に進める一方、異常が検知された場合、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ１０９に進める。後者の場合、第１タイマ１０５ｆに異常があるものと判定され、図２２に示すフローを終了する。

ステップＳ１０５において、第２制御部１００は、第２タイマ１０５ｇにアクセスする。具体的に、このステップＳ１０５では、第１および第２制御ユニット１０５ｂ，１０５ｃの双方が第２タイマ１０５ｇにアクセスする。図示は省略したが、ステップＳ１０５において、第２制御部１００は、第１および第２制御ユニット１０５ｂ，１０５ｃの各々と、第２タイマ１０５ｇとの間に通信エラーがあるか否かを判定し、通信エラーが存在しない場合は制御プロセスをステップＳ１０６に進める一方、通信エラーが存在する場合は制御プロセスをステップＳ１０９に進める。後者の場合、第２タイマ１０５ｇに異常があるものと判定され、図２２に示すフローを終了する。

ステップＳ１０６において、第２制御部１００は、第２タイマ１０５ｇのステータスレジスタをチェックし、第２タイマ１０５ｇにおける異常の有無を検知する。第２タイマ１０５ｇの異常が検知されなかった場合、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ１０７に進める一方、異常が検知された場合、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ１０９に進める。後者の場合、第２タイマ１０５ｇに異常があるものと判定され、図２２に示すフローを終了する。

ステップＳ１０７において、第２制御部は、第１タイマ１０５ｆによってカウントされた現在時刻と、第２タイマ１０５ｇによってカウントされた現在時刻と、の差分を算出し、その差分が所定の許容範囲に収まっているか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ１０８へ進める。この場合、レーザ制御部１０５を構成する各ハードウェアに起動時エラーがないものと判定され、図２２に示すフローを終了する。ステップＳ１０７の判定がＮＯの場合、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ１０９に進める。この場合、第１タイマ１０５ｆおよび第２タイマ１０５ｇの少なくとも一方に異常があるものと判定され、図２２に示すフローを終了する。

図２２に示すフローを終了すると、制御プロセスは、図２１ＡのステップＳ１１からステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、第２制御部１００は、ステップＳ１１にて起動時エラーが検出されたか否かを判定し、起動時エラーが検出されなかった場合は制御プロセスをステップＳ１３へ進める一方、起動時エラーが検出された場合は制御プロセスをステップＳ２２に進める。ステップＳ２２に進んだ場合、レーザ制御部１０５は、励起光の生成を不許可と判定する。この場合、紫外レーザ光の出射はＮＧと判定され、その出射が制限されることになる。

ステップＳ１３において、第２制御部１００は、第１タイマ１０５ｆおよび第２タイマ１０５ｇから現在時刻を読み出すとともに、カウンタ１０５ａからパルス数（現在のレーザ出射回数）を読み出す。

ステップＳ１４において、第２制御部１００は、パルス数の増加数を算出する。この算出は、第２処理を前回実行した際に読み出されたパルス数と、今回読み出されたパルス数との差分を算出することで実行可能である。

ステップＳ１５において、第２制御部１００は、指令生成器１０１ａから出射指令が発行されたか否かを判定する。この判定は、第１制御ユニット１０５ｂおよび第２制御ユニット１０５ｃがそれぞれ独自に行うように構成されている。この判定がＹＥＳの場合、第２制御部１００は、ステップＳ１６において出射指令が発行された回数（指令回数）を更新し、制御プロセスをステップＳ１７へ進める。一方、ステップＳ１５の判定がＮＯの場合、制御プロセスは、ステップＳ１６をスキップしてステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７は、指令回数とパルス数とを照合するための処理であり、図２３に示すフローが実行されるようになっている。この処理は、第１制御ユニット１０５ｂおよび第２制御ユニット１０５ｃがそれぞれ独自に行うように構成されている。

具体的に、まず、図２３のステップＳ２０１において、第２制御部１００は、指令回数が増えたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、第２制御部１００は、制御プロセスをステップＳ２０２へ進める。一方、前記判定がＮＯの場合、第２制御部１００は、制御プロセスをステップＳ２０６へ進める。

ステップＳ２０６において、第２制御部１００は、所定時間内にパルス数が増えたか否かを判定する。なお、所定時間とは、一例として指令が生成されてから紫外レーザを十分受光し得るタイムアウト時間があげられる。この判定がＹＥＳの場合、指令生成器１０１ａから出射指令が発行されていないにもかかわらず、モニタ受光部８８が紫外レーザ光を受光したことを意味する。この場合、ハードウェアになんらかの異常が生じているものと判断され、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ２０５へ進める。ステップＳ２０５において、レーザ制御部１０５は、「指令回数≠パルス数」と判定し、図２３に示すフローを終了する。一方、ステップＳ２０６の判定がＮＯの場合、指令回数とパルス数との間で整合性が取れていると判断されるため、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ２０４へ進める。ステップＳ２０４において、レーザ制御部１０５は、「指令回数＝パルス数」と判定し、図２３に示すフローを終了する。

ステップＳ２０２において、第２制御部１００は、所定時間内にパルス数が増えたか否かを判定する。この判定がＮＯの場合、指令生成器１０１ａから出射指令が発行されているにもかかわらず、モニタ受光部８８が紫外レーザ光を受光していないことを意味する。この場合、ハードウェアになんらかの異常が生じているものと判断され、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ２０５へ進める。一方、ステップＳ２０２の判定がＹＥＳの場合、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ２０３へ進める。

ステップＳ２０３において、第２制御部１００は、パルス数が１発だけ増えたか否かを判定する。この判定がＮＯの場合、１つの出射指令に対し、モニタ受光部８８が２発以上の紫外レーザ光を受光したことを意味する。この場合、指令回数とパルス数との間で整合性が取れていないと判断されるため、第２制御部１００は制御プロセスをＳ２０５へ進める。一方、ステップＳ２０３の判定がＹＥＳの場合、第２制御部１００は制御プロセスをステップＳ２０４へ進める。前述のように、このステップＳ２０４において、レーザ制御部１０５は、「指令回数＝パルス数」と判定し、図２３に示すフローを終了する。

ステップＳ２０４またはステップＳ２０５に係る処理が完了すると、図２３に示すフローが終了し、制御プロセスは、図２１ＡのステップＳ１７からステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、第２制御部１００は、指令回数とパルス数とが一致しているか否かを判定する。図２３に示すフローにおいてステップＳ２０４に進んだ場合、ステップＳ１８の判定はＹＥＳとなり、制御プロセスはステップＳ１９に進む。一方、図２３に示すフローにおいてステップＳ２０５に進んだ場合、ステップＳ１８の判定はＮＯとなり、制御プロセスはステップＳ２２に進む。

ステップＳ１９において、第２制御部１００におけるレーザ制御部１０５が、Ｎ個の部分期間（ブロック）の各々において、レーザ出射回数（パルス数）と制限値とを比較する。そして、続くステップＳ２０において、レーザ制御部１０５は、全部分期間において前記（１）の関係が成立するか否かを判定する。

ステップＳ２０の判定がＹＥＳの場合、第２制御部１００は、制御プロセスをステップＳ２１へ進め、レーザ制御部１０５は、励起光の生成が可能であると判定する（励起光の生成を許可する）。この場合、紫外レーザ光の出射はＯＫと判定され、その出射が許容されることになる。

一方、ステップＳ２０の判定がＮＯの場合、レーザ制御部１０５は、励起光の生成を不許可と判定する。この場合、紫外レーザ光の出射はＮＧと判定され、その出射が制限されることになる。

＜安全性のさらなる向上に関して＞
例えば、ユーザによって交換可能な着脱式の対物レンズを用いた場合、その対物レンズの脱落時には、よりエネルギー密度の高い平行光が開放空間に漏れ出すことになる。

それに対し、図７および図９に例示したように、反射型対物レンズ７４を分析筐体７０の一端に組み込むことで、導光光学系７ａから反射型対物レンズ７４にかけて一体的に構成されることになる。これにより、開放空間には拡散光のみが出射されるようになる。エネルギー密度が漸減する拡散光のみを出射させることで、仮に、ユーザが紫外レーザ光を目視したとしても、その影響を可能な限り低く抑えることができる。これにより、従来よりもさらに安全性を向上させることができる。

一般に、対物レンズを用いて紫外レーザ光を集光させる場合、対物レンズ次第で焦点距離が変わるため、サンプルＳＰの表面上で紫外レーザ光が収束せず、所望のエネルギー密度が実現されない可能性がある。

それに対し、前記実施形態のように分析筐体７０の一端に反射型対物レンズ７４を組み込むことで、焦点位置を一定に保つことができる。これにより、サンプルＳＰの表面上で紫外レーザ光を収束させ、所望のエネルギー密度を容易に実現することができるようになる。

また、前述のように交換可能な着脱式の対物レンズを用いた場合、対物レンズの交換が必要な場合は、取付位置次第で、最適な観察位置、導光光学系７ａの取付位置から変動し得る。対物レンズの倍率に応じてそれらの位置を調整するのは手間がかかり、また、位置調整を正確に行うのは容易ではない。

それに対し、前記実施形態のように、反射型対物レンズ７４が分析筐体７０の一部を構成することで、導光光学系７ａに対する反射型対物レンズ７４の相対位置等を一定に保つことができる。これにより、様々な位置調整の手間を省くと同時に、位置ずれに起因した分析精度の低下を抑制することができる。

また、交換可能な着脱式の対物レンズを用いた場合、交換のタイミング次第では、分析筐体７０、光学ベース７００等の内部に埃等の異物の侵入し易くなる。そうした異物にレーザ光が照射されると蛍光が発生することがある。そうして発生した蛍光は、ＬＩＢＳ法による成分分析においてはノイズとなり、分析精度の低下を招く可能性がある。

それに対し、前記実施形態のように、ユーザによる交換を想定しない組み込み式の反射型対物レンズ７４を用いて構成したことで、異物が侵入する機会を最小限に留めることができ、ひいては分析精度の低下を抑制することができる。

また、図９に例示したように、成分分析用の対物レンズとして反射型対物レンズ７４を用いることで、ＬＩＢＳ法による成分分析における分析精度を向上させることができる。また、反射型対物レンズ７４を用いることで、図７に例示したように分析筐体７０内に収容されたカメラ（第１カメラ８１）であっても、分析前後の撮像画像を良好に取得することができるようになる。

また、導光光学系７ａは、レーザ制御部１０５によって励起光の生成可能と判定されたことを条件に、紫外レーザ光を導光する。このように構成することで、分析観察装置Ａの安全性を、従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

また、図１７等を用いて説明したように、レーザ制御部１０５は、紫外レーザ光が出射された回数を累積してなるレーザ出射回数に基づいて、励起光の生成の可否を判定する。このように判定することで、長期にわたってＬＩＢＳ法を実施した場合における安全性を向上させる上で有利になる。

また、図１７のグラフＧ０に示すように、現在時刻から過去に遡るにつれて所定回数としての制限値を変化させることで、レーザ制御部１０５による判定をより適切に行うことができる。これにより、分析観察装置Ａの安全性を、従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

また、図１８を用いて説明したように、リアルタイムで計測された時刻とレーザ出射回数を関連付ける代わりに、離散的に分割された部分期間とレーザ出射回数を関連付けることで、時刻の記録に割くメモリを抑制することができる。

また、図２０のステップＳ２に例示したように、レーザ制御部１０５は、分析筐体７０、ひいてはヘッド部６がステージ４に取り付けられている場合、すなわち、サンプルＳＰの分析に適した状態にあることを条件に、励起光の生成が可能であると判定する。このように構成することで、分析観察装置Ａの安全性を、従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

また、図１３Ｂおよび図２４等に例示したように、保護カバーとしてのカバー部材６１ｂまたは遮蔽カバー１０によって反射型対物レンズ７４が覆われた状態、すなわち、紫外レーザ光の漏洩が懸念されない場合、レーザ制御部１０５は、レーザ出射回数をカウントしない。これにより、励起光の生成の可否に係る判定を、より適切に行うことができるようになる。

また、反射型対物レンズ７４を過度に傾斜させた場合、紫外レーザ光の開放空間への漏洩が懸念させる。これに対し、図２０のステップＳ３に例示したように、本実施形態に係るレーザ制御部１０５は、反射型対物レンズ７４の傾きが第１閾値θｍａｘを超える場合、励起光源７１ａによる励起光の生成を不許可と判定し、紫外レーザ光の出射を制限する。このように構成することで、分析観察装置Ａの安全性を、従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

また、図１９を用いて説明したように、指令の数と受光信号の数が一致しない場合、紫外レーザ光が意図せずに出射されたり、紫外レーザ光が指令通りに出射されなかったり等、各種機器の動作異常、故障等が懸念される。これに対し、本実施形態に係るレーザ制御部１０５は、図２３に例示したように、動作異常、故障等が懸念される場合、励起光源７１ａによる励起光の生成を不許可と判定し、紫外レーザ光の出射を制限する。このように構成することで、分析観察装置Ａの安全性を、従来よりもさらに向上させる上で有利になる。

《他の実施形態》
前記実施形態では、レーザ発振器７１は、分析筐体７０の内部空間において光学ベース７００と隣接して配置されていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。例えば、光学ベース７００内にレーザ発振器７１を収容してもよい。

また、前記実施形態では、光学ベース７００の下端に反射型対物レンズ７４が締結されるように構成されていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。締結以外の方法によって反射型対物レンズ７４を光学ベース７００または分析筐体７０に接続してもよいし、反射型対物レンズ７４と光学ベース７００または分析筐体７０とを一体的に形成してもよい。

また、前記実施形態では、分析筐体７０の外面によって観察筐体９０を支持するように構成されていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。観察筐体９０または観察ユニット９ａを分析筐体７０の内面によって支持するように構成してもよい。この場合、観察筐体９０または観察ユニット９ａは、分析光学系７と同様に、分析筐体７０に収容されることになる。

また前記実施形態では、観察光軸Ａｏおよび分析光軸Ａａは、互いに平行になるように構成されていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。観察光軸Ａｏと分析光軸Ａａとがねじれの位置になるように、分析光学系７および観察光学系９を配置することもできる。

また、分析筐体７０等の筐体に組み込まれるべき対物レンズは、前記実施形態のような反射型対物レンズ７４には限定されない。観察光学系９が具備する対物レンズ９２のように、非反射型の対物レンズを筐体に組み込んでもよい。

Ａ 分析観察装置（レーザ誘起ブレークダウン分光装置）
１ 光学系アセンブリ
２ コントローラ本体
２１ 第１制御部
２１３ スペクトル解析部（成分分析部）
４ ステージ
４１ ベース
４２ スタンド
４５ 傾斜機構
５ 載置台
６１ｂ カバー部材（保護カバー）
１０ 遮蔽カバー（保護カバー）
７ 分析光学系
７ａ 導光光学系
７０ 分析筐体（筐体）
７００ 光学ベース
７１ レーザ発振器
７１ａ 励起光源
７１ｂ 共振器
７４ 反射型対物レンズ（対物レンズ）
１１ １次ミラー
１１ａ 開口部
１１ｂ １次反射面
１２ ２次ミラー
１２ａ 透過領域
１２ｂ ２次反射面
７７Ａ 第１検出器（検出器）
７７Ｂ 第２検出器（検出器）
８１ 第１カメラ（カメラ）
８８ モニタ受光部
９ 観察光学系
９０ 観察筐体
９２ 対物レンズ
１００ 第２制御部
１０１ 指令生成部
１０５ レーザ制御部
Ｓｗ３ 第１傾斜センサ（傾斜センサ）
Ｓｗ４ 第２傾斜センサ（傾斜センサ）
Ｓｗ５ ヘッド取付センサ（取付センサ）
Ｓｗ６ 第１位置検出センサ
Ｓｗ７ 第２位置検出センサ
Ｓｗ８ カバー取付センサ（第１カバー取付センサ、第２カバー取付センサ）
Ｄｆ 焦点距離
ＳＰ サンプル（分析対象物）
Ｔ１ 第１期間
Ｔ２ 第２期間

Claims (13)

1. レーザ誘起ブレークダウン分光法を用いることにより、開放空間に設けられた載置台に載置された分析対象物の成分分析を行うレーザ誘起ブレークダウン分光装置であって、
   励起光を出射する励起光源と、該励起光源によって出射された励起光に基づいてレーザ光を生成する共振器と、を有し、該レーザ光としての紫外レーザ光を生成するレーザ発振器と、
   前記レーザ発振器により生成された前記紫外レーザ光を平行光として導光する導光光学系と、
   前記導光光学系によって平行光として導光された前記紫外レーザ光を所定の焦点距離で収束させるとともに、該所定の焦点距離以上離れるにつれて前記紫外レーザ光を円錐状に拡散させる対物レンズと、
   前記レーザ発振器および前記導光光学系を内部に収容するとともに、前記対物レンズが一端に組み込まれた筐体と、
   前記紫外レーザ光が前記分析対象物に照射されることによって該分析対象物において発生したプラズマ光の波長ごとの強度分布である強度分布スペクトルを生成する検出器と、
   前記検出器により生成された強度分布スペクトルに基づいて、前記分析対象物の成分分析を行う成分分析部と、を備え、
   前記対物レンズは、前記筐体の一端に組み込まれることで前記筐体の一部として構成されるとともに、前記所定の焦点距離以上離れるにつれて前記紫外レーザ光のエネルギー密度を漸減させることで、前記紫外レーザ光を拡散させるように構成されている
   ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
2. 請求項１に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
   前記対物レンズは、径方向の中央部に設けられた開口部と、該開口部の周囲に配置されかつ前記紫外レーザ光の出射に対応して前記分析対象物において発生したプラズマを反射する１次反射面と、が設けられた１次ミラー、および、前記１次反射面によって反射されたプラズマを受光してさらに反射させる２次反射面が設けられた２次ミラーを有し、前記１次ミラーおよび前記２次ミラーによって前記プラズマを集光して前記開口部に導く反射型対物レンズとして構成される
   ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
3. 請求項２に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
   前記筐体に収容され、前記反射型対物レンズを通じて前記分析対象物から戻る光の受光量を検出することで、前記分析対象物を撮像するカメラを備える
   ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
   前記励起光源に励起光を生成させる指令を生成する指令生成部と、
   前記レーザ発振器からの前記紫外レーザ光を受光するとともに、該紫外レーザ光を受光したことを示す受光信号を生成するモニタ受光部と、
   前記モニタ受光部によって生成された前記受光信号に基づいて、前記励起光源による励起光の生成の可否を判定するとともに、該判定結果に応じて前記励起光の生成を制御するレーザ制御部と、を備え、
   前記励起光源は、前記指令生成部によって前記指令が生成され、かつ、前記レーザ制御部によって前記励起光の出射が可能と判定された場合に前記励起光を出射する
   ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
5. 請求項４に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
   前記レーザ制御部は、前記モニタ受光部によって生成された前記受光信号に基づいて、所定期間内に前記受光信号が生成された回数であるレーザ出射回数をカウントし、
   前記レーザ制御部は、前記レーザ出射回数と予め設定された所定回数とを比較するとともに、前記レーザ出射回数が前記所定回数を下まわる場合に、前記励起光の生成が可能であると判定する
   ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
6. 請求項５に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
   前記レーザ制御部は、前記レーザ出射回数と前記所定回数との比較を、前記所定期間内における複数の期間に対して実行し、
   前記所定回数は、
   前記所定期間のうち現在時刻から見て直近の第１期間においては一定に設定され、
   前記所定期間のうち前記第１期間以降の第２期間においては、時間を遡るにつれて大きくなるように設定される
   ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
7. 請求項６に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
   前記所定期間は、複数の部分期間に分割され、
   前記レーザ制御部は、前記部分期間ごとに前記レーザ出射回数を集計し、
   前記レーザ制御部は、前記部分期間ごとに前記レーザ出射回数と前記所定回数とを比較するとともに、全ての前記部分期間において前記レーザ出射回数が前記所定回数を下まわる場合に、前記励起光の生成が可能であると判定する
   ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
   前記筐体を取付可能に構成され、かつ前記載置台に対して前記筐体を位置決めするステージと、
   前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記筐体が前記ステージに取り付けられていることを示す信号を出力する取付センサと、を備え、
   前記レーザ制御部は、前記取付センサから出力された信号に基づいて前記筐体が前記ステージに取り付けられているか否かを判定するとともに、前記筐体が前記ステージに取り付けられていると判定されかつ前記レーザ出射回数が前記所定回数を下まわる場合に、前記励起光の生成が可能であると判定する
   ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
9. 請求項５から８のいずれか１項に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
   前記筐体に取り付けられ、前記対物レンズを覆う保護カバーと、
   前記筐体を取付可能に構成され、かつ前記載置台に対して前記筐体を位置決めするステージと、
   前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記ステージに対する前記筐体の位置を検出する第１位置検出センサと、
   前記第１位置検出センサとは独立した状態で前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記ステージに対する前記筐体の位置を示す検出信号を出力する第２位置検出センサと、を備え、
   前記レーザ制御部は、前記第１および第２位置検出センサの双方から出力された前記検出信号に基づいて、前記筐体の位置が、前記保護カバーにより前記対物レンズが覆われている状態に対応した位置にあるか否かを判定し、該位置にあると判定された場合には、前記レーザ出射回数を非カウントとする
   ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
10. 請求項５から８のいずれか１項に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
    前記対物レンズまたは前記筐体に取付可能であり、該対物レンズを覆う保護カバーと、
    前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記保護カバーが取り付けられていることを示す検出信号を出力する第１カバー取付センサと、
    前記第１カバー取付センサとは独立した状態で前記レーザ制御部と電気的に接続され、前記保護カバーが取り付けられていることを示す検出信号を出力する第２カバー取付センサと、を備え、
    前記レーザ制御部は、前記第１および第２カバー取付センサの双方から検出信号が入力された場合には、前記レーザ出射回数を非カウントとする
    ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
11. 請求項４から１０のいずれか１項に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
    前記載置台の上面に垂直な所定の基準軸に対し、前記導光光学系および前記対物レンズを一体的に傾斜させる傾斜機構と、
    前記基準軸に対する前記導光光学系および前記対物レンズの傾きを検出する傾斜センサと、を備え、
    前記レーザ制御部は、前記傾斜センサにより検出された傾きが所定の第１閾値を超える場合、前記励起光源による前記励起光の生成を不許可と判定する
    ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
12. 請求項４から１１のいずれか１項に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
    前記レーザ制御部は、前記指令生成部によって生成された前記指令と、前記モニタ受光部によって生成された受光信号と、の対応関係を判定し、１つの前記指令に対して複数の前記受光信号が生成された場合には、前記励起光源による前記励起光の生成を不許可と判定する
    ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載されたレーザ誘起ブレークダウン分光装置において、
    ベースと、
    前記ベースと接続され、該ベースに対して垂直な第１方向に延びるスタンドと、を備え、
    前記載置台は、前記ベースまたは前記スタンドによって支持され、
    前記筐体は、前記スタンドに接続される
    ことを特徴とするレーザ誘起ブレークダウン分光装置。

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