JP2550651B2 - ダブルモノクロメータ - Google Patents
ダブルモノクロメータInfo
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- JP2550651B2 JP2550651B2 JP63075167A JP7516788A JP2550651B2 JP 2550651 B2 JP2550651 B2 JP 2550651B2 JP 63075167 A JP63075167 A JP 63075167A JP 7516788 A JP7516788 A JP 7516788A JP 2550651 B2 JP2550651 B2 JP 2550651B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は広波長域をカバーできるダブルモノクロメー
タに関する。
タに関する。
（従来の技術） ダブルモノクロメータはモノクロメータを２段に接続
したもので、第１のモノクロメータで分光選出された波
長の光を第２のモノクロメータで再度分光するようにな
っており、シングルモノクロメータに比し、迷光レベル
が低く、選出された光の波長純度が高いと云う特徴があ
るが、総合的な回折効率が個々のシングルモノクロメー
タの回折格子の回折効率の積であるため、総合回折効率
が低く、特に両方の回折格子の回折効率が共に低くなる
波長域では総合回折効率は著しく低くなり、測定上S/N
比が悪くなる。
したもので、第１のモノクロメータで分光選出された波
長の光を第２のモノクロメータで再度分光するようにな
っており、シングルモノクロメータに比し、迷光レベル
が低く、選出された光の波長純度が高いと云う特徴があ
るが、総合的な回折効率が個々のシングルモノクロメー
タの回折格子の回折効率の積であるため、総合回折効率
が低く、特に両方の回折格子の回折効率が共に低くなる
波長域では総合回折効率は著しく低くなり、測定上S/N
比が悪くなる。
回折効率の向上を計るためブレーズ波長をもつ回折格
子が用いられるが、この場合でも比較的高い回折効率が
得られるのはブレーズ波長の両側の或る波長範囲に限ら
れるから、長い波長範囲をカバーしたい場合は、ブレー
ズ波長の異なる複数種の回折格子を切換えて使うと云う
方法が採られている。
子が用いられるが、この場合でも比較的高い回折効率が
得られるのはブレーズ波長の両側の或る波長範囲に限ら
れるから、長い波長範囲をカバーしたい場合は、ブレー
ズ波長の異なる複数種の回折格子を切換えて使うと云う
方法が採られている。
（発明が解決しようとする課題） ブレーズ波長の異なる複数種の回折格子を用いる型の
ダブルモノクロメータでは前段後段夫々のモノクロメー
タに夫々複数の回折格子を要し、回折格子が高価である
上、切換え機構が必要であるから装置が高価になる。ま
たシングルモノクロメータにおいては回折格子を切換え
る代わりに次数の異なる回折光を利用する型があるが、
不要次数の回折光を除去するのに特殊なフィルタを必要
とする。一次回折光だけを利用するモノクロメータでは
高次光だけを除去するローパスフィルタだけがあればよ
いが、例えば一次回折光と二次回折光とを切換えて使う
場合にはローパスフィルタの他に二次回折光を使うとき
一次回折光を除去するハイパスフィルタが複数種必要と
なってフィルタと共にフィルタの切換え機構も必要とな
って装置が高価になる。例えば一次回折光が300〜900nm
の範囲にある場合、二次回折光は150〜450nmの範囲にあ
り、一次回折光で450〜900nmの範囲をカバーすることに
すれば450nm以下の光をカットするローパスフィルタを
用いればよいが、二次回折光で150〜45nmをカバーする
ためには一次光の450nm以上をカットするハイパスフィ
ルタだけでは一次光の300〜450nmの光が二次光の150〜2
25nmの範囲に重なって来るから別に300nm以上の一次光
をカットするフィルタも必要になるのである。ダブルモ
ノクロメータにこの方式を応用しようとすると、二つの
モノクロメータに同じ回折格子を用いる限り、上述した
問題はそのまゝ残存することになる。
ダブルモノクロメータでは前段後段夫々のモノクロメー
タに夫々複数の回折格子を要し、回折格子が高価である
上、切換え機構が必要であるから装置が高価になる。ま
たシングルモノクロメータにおいては回折格子を切換え
る代わりに次数の異なる回折光を利用する型があるが、
不要次数の回折光を除去するのに特殊なフィルタを必要
とする。一次回折光だけを利用するモノクロメータでは
高次光だけを除去するローパスフィルタだけがあればよ
いが、例えば一次回折光と二次回折光とを切換えて使う
場合にはローパスフィルタの他に二次回折光を使うとき
一次回折光を除去するハイパスフィルタが複数種必要と
なってフィルタと共にフィルタの切換え機構も必要とな
って装置が高価になる。例えば一次回折光が300〜900nm
の範囲にある場合、二次回折光は150〜450nmの範囲にあ
り、一次回折光で450〜900nmの範囲をカバーすることに
すれば450nm以下の光をカットするローパスフィルタを
用いればよいが、二次回折光で150〜45nmをカバーする
ためには一次光の450nm以上をカットするハイパスフィ
ルタだけでは一次光の300〜450nmの光が二次光の150〜2
25nmの範囲に重なって来るから別に300nm以上の一次光
をカットするフィルタも必要になるのである。ダブルモ
ノクロメータにこの方式を応用しようとすると、二つの
モノクロメータに同じ回折格子を用いる限り、上述した
問題はそのまゝ残存することになる。
このように何れの方式を取るにしても、回折格子とか
フィルタを余分に必要とし切換機構も必要になって装置
が複雑高価になると云う問題がある。本発明はこのよう
な問題を解消して、前段後段何れのモノクロメータも単
一の回折格子を用い、特別なフィルタやその切換機構も
不要なダブルモノクロメータを提供しようとするもので
ある。
フィルタを余分に必要とし切換機構も必要になって装置
が複雑高価になると云う問題がある。本発明はこのよう
な問題を解消して、前段後段何れのモノクロメータも単
一の回折格子を用い、特別なフィルタやその切換機構も
不要なダブルモノクロメータを提供しようとするもので
ある。
（課題を解決するための手段） 前段モノクロメータと後段モノクロメータとで一次回
折光のブレーズ波長が互いに異なる回折格子を用い、両
モノクロメータを通る光路上にフィルタを挿脱し得るよ
うにし、このダブルモノクロメータの全測定波長範囲を
短波長域と長波長域に分け、ブレーズ波長が長い方の回
折格子を用いたモノクロメータでは長波長域では一次回
折光を短波長域では二次回折光を用いるようにし、長波
長域の測定の際上記フィルタを光路上に進出させるよう
にし、このフィルタを上記したブレーズ波長が長い方の
回折格子における二次回折光の波長範囲をカットするロ
ーパスフィルタとした。
折光のブレーズ波長が互いに異なる回折格子を用い、両
モノクロメータを通る光路上にフィルタを挿脱し得るよ
うにし、このダブルモノクロメータの全測定波長範囲を
短波長域と長波長域に分け、ブレーズ波長が長い方の回
折格子を用いたモノクロメータでは長波長域では一次回
折光を短波長域では二次回折光を用いるようにし、長波
長域の測定の際上記フィルタを光路上に進出させるよう
にし、このフィルタを上記したブレーズ波長が長い方の
回折格子における二次回折光の波長範囲をカットするロ
ーパスフィルタとした。
（作用） 本発明ダブルモノクロメータの全測定範囲をλ０〜λ
２とし、短波長域をλ０からλ１とし、長波長域をλ１
からλ２とする。全測定波長範囲がλ０〜λ２であるか
ら各モノクロメータは一次回折光としてλ０からλ２ま
での光を出射し得、二次回折光としてλ0/2からλ2/2の
範囲の光を出射し得る。短波長域の測定ではブレーズ波
長が長い方の回折格子を用いたモノクロメータが二次回
折光で目的波長の光を出射するようにし、他方のモノク
ロメータは一次回折光で目的波長の光が出射するように
するので、ブレーズ波長が長い回折格子を用いたモノク
ロメータは全測定波長範囲の短波長域では二次回折光
を、長波長域では一次回折光を使うことになり、この使
い分けにフィルタが用いられていることになる。ブレー
ズ波長が短い回折格子を用いたモノクロメータは全測定
波長範囲を一次回折光でカバーするものとなる。そこで
例えば前段モノクロメータを上述したブレーズ波長が長
い方の回折格子を用いたものとし、一次，二次両回折光
を使い分けるものとして、測定に当り、波長λ１からλ
２までを一次回折光で測定し、ブレーズ波長をこの中間
のλｂとすると、この波長範囲の二次回折光はλ1/2か
らλ2/2で二次回折光のブレーズ波長はその中間のλb/2
であって、λ１以下の波長の光をカットするフィルタを
用いることによって一次の回折光の選択ができる。この
ような前段モノクロメータで二次回折光を用いる為上記
フィルタを除くと、後段モノクロメータには一次，二次
両回折光の光が入射する。これらの光の波長をλおよび
λ/2とする。今の場合目的の波長はλ/2の方であり、後
段モノクロメータは一次回折光でλ/2の波長に合わせて
あるので、前段モノクロメータにおける一次回折光の波
長λの光は後段モノクロメータの回折格子では全く異っ
た方向に回折されて後段モノクロメータからは出射せ
ず、前段モノクロメータの出射光を更に分光して純度を
高める作用と共に前段モノクロメータのハイパスフィル
ターの作用も兼ねることになり、多種のフィルターの交
換の必要がなくなり、回折格子の切換えの必要もない。
回折効率を考えると、前段モノクロメータでは回折格子
はλ1/2からλ２の波長範囲にλb/2とλｂの二つのブレ
ーズ波長を持っているのと同じであり、上記波長範囲の
全体にわたって全般的に回折効率が高い。後段モノクロ
メータでは上記λ1/2〜λ２の波長範囲を一つの回折格
子の一次回折光だけでカバーしているので、ブレーズ波
長は一つだけであり、上記波長範囲の端の方では前段モ
ノクロメータの回折格子に比し回折効率が低い。しかし
総合的な回折効果は両方のモノクロメータの回折格子の
回折効果の積であるから、前段後段とも後段の回折格子
と同じものを用い、一次回折光のみを扱うのに比し、波
長範囲の両端付近でも回折効率が高く、全波長域で回折
効率を実用範囲に納めることができる。上述説明では前
段のモノクロメータを一次，二次両回折光用としてが、
後段を一次，二次両回折光用としてもよく、どの場所で
フィルタを出入させてもよいことは云うまでもない。
２とし、短波長域をλ０からλ１とし、長波長域をλ１
からλ２とする。全測定波長範囲がλ０〜λ２であるか
ら各モノクロメータは一次回折光としてλ０からλ２ま
での光を出射し得、二次回折光としてλ0/2からλ2/2の
範囲の光を出射し得る。短波長域の測定ではブレーズ波
長が長い方の回折格子を用いたモノクロメータが二次回
折光で目的波長の光を出射するようにし、他方のモノク
ロメータは一次回折光で目的波長の光が出射するように
するので、ブレーズ波長が長い回折格子を用いたモノク
ロメータは全測定波長範囲の短波長域では二次回折光
を、長波長域では一次回折光を使うことになり、この使
い分けにフィルタが用いられていることになる。ブレー
ズ波長が短い回折格子を用いたモノクロメータは全測定
波長範囲を一次回折光でカバーするものとなる。そこで
例えば前段モノクロメータを上述したブレーズ波長が長
い方の回折格子を用いたものとし、一次，二次両回折光
を使い分けるものとして、測定に当り、波長λ１からλ
２までを一次回折光で測定し、ブレーズ波長をこの中間
のλｂとすると、この波長範囲の二次回折光はλ1/2か
らλ2/2で二次回折光のブレーズ波長はその中間のλb/2
であって、λ１以下の波長の光をカットするフィルタを
用いることによって一次の回折光の選択ができる。この
ような前段モノクロメータで二次回折光を用いる為上記
フィルタを除くと、後段モノクロメータには一次，二次
両回折光の光が入射する。これらの光の波長をλおよび
λ/2とする。今の場合目的の波長はλ/2の方であり、後
段モノクロメータは一次回折光でλ/2の波長に合わせて
あるので、前段モノクロメータにおける一次回折光の波
長λの光は後段モノクロメータの回折格子では全く異っ
た方向に回折されて後段モノクロメータからは出射せ
ず、前段モノクロメータの出射光を更に分光して純度を
高める作用と共に前段モノクロメータのハイパスフィル
ターの作用も兼ねることになり、多種のフィルターの交
換の必要がなくなり、回折格子の切換えの必要もない。
回折効率を考えると、前段モノクロメータでは回折格子
はλ1/2からλ２の波長範囲にλb/2とλｂの二つのブレ
ーズ波長を持っているのと同じであり、上記波長範囲の
全体にわたって全般的に回折効率が高い。後段モノクロ
メータでは上記λ1/2〜λ２の波長範囲を一つの回折格
子の一次回折光だけでカバーしているので、ブレーズ波
長は一つだけであり、上記波長範囲の端の方では前段モ
ノクロメータの回折格子に比し回折効率が低い。しかし
総合的な回折効果は両方のモノクロメータの回折格子の
回折効果の積であるから、前段後段とも後段の回折格子
と同じものを用い、一次回折光のみを扱うのに比し、波
長範囲の両端付近でも回折効率が高く、全波長域で回折
効率を実用範囲に納めることができる。上述説明では前
段のモノクロメータを一次，二次両回折光用としてが、
後段を一次，二次両回折光用としてもよく、どの場所で
フィルタを出入させてもよいことは云うまでもない。
（実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す。１は前段モノクロ
メータ、２は後段モノクロメータで、３はこのダブルモ
ノクロメータの入口スリットでこれは前段モノクロメー
タの入口スリットに相当する。４は前段モノクロメータ
の出口スリットで同時に後段モノクロメータの入口スリ
ットでもある。５はダブルモノクロメータの出口スリッ
トで後段モノクロメータの出口スリットでもある。G1,G
2は前段および後段の回折格子であり、６はスリット４
の前段分光器領域側で同スリットに近接して光路上に出
入自在に配置されたフィルタである。
メータ、２は後段モノクロメータで、３はこのダブルモ
ノクロメータの入口スリットでこれは前段モノクロメー
タの入口スリットに相当する。４は前段モノクロメータ
の出口スリットで同時に後段モノクロメータの入口スリ
ットでもある。５はダブルモノクロメータの出口スリッ
トで後段モノクロメータの出口スリットでもある。G1,G
2は前段および後段の回折格子であり、６はスリット４
の前段分光器領域側で同スリットに近接して光路上に出
入自在に配置されたフィルタである。
第２図は前段モノクロメータ１の回折格子G1の回折効
率波長特性を示す。一次回折光の500nmにブレーズ波長
を有し、一次回折光で400〜900nmの範囲をカバーし、二
次回折光で190〜400nmの波長範囲をカバーするもので、
何れの場合でも回折効率は第２図の形をしている。第３
図は後段モノクロメータの回折効率波長特性を示し、25
0nm付近にブレーズ波長を有し、一つで一次回折光によ
り190〜900nmの範囲をカバーするようになっていて、総
合回折効率は第２図の特性と第３図の特性の同じ波長位
置における夫々の回折効率の積になる。
率波長特性を示す。一次回折光の500nmにブレーズ波長
を有し、一次回折光で400〜900nmの範囲をカバーし、二
次回折光で190〜400nmの波長範囲をカバーするもので、
何れの場合でも回折効率は第２図の形をしている。第３
図は後段モノクロメータの回折効率波長特性を示し、25
0nm付近にブレーズ波長を有し、一つで一次回折光によ
り190〜900nmの範囲をカバーするようになっていて、総
合回折効率は第２図の特性と第３図の特性の同じ波長位
置における夫々の回折効率の積になる。
上述ダブルモノクロメータで450〜900nmの範囲ではフ
ィルタ６を光路上に進出させる。フィルタ６は波長450n
m以下をカットするシャープカットのローパスフィルタ
である。190〜450nmの波長範囲ではフィルタ６を光路か
ら後退させる。このとき後段モノクロメータには前段モ
ノクロメータの190〜450nmの範囲内の一波長の二次回折
光と共に380nm以上の所にある一波長の一次回折光が入
射しているが、後段モノクロメータでは190〜450nmの範
囲の一波長の光が選択されているので、380nm以上の所
にある不要な一次回折光は後段モノクロメータでは出口
スリット５から離れた所に回折されており、出口スリッ
ト５からは出射されない。ローパスフィルタのカット特
性のシャープなものは高価であるから、カット特性が余
りシャープでないフィルタを用いる場合、例えば透過率
が500nmから下り始めて450nm以下は完全にカットするフ
ィルタを用いる場合、500〜900nm範囲で前段モノクロメ
ータは一次回折光を用いるようにすればよい。
ィルタ６を光路上に進出させる。フィルタ６は波長450n
m以下をカットするシャープカットのローパスフィルタ
である。190〜450nmの波長範囲ではフィルタ６を光路か
ら後退させる。このとき後段モノクロメータには前段モ
ノクロメータの190〜450nmの範囲内の一波長の二次回折
光と共に380nm以上の所にある一波長の一次回折光が入
射しているが、後段モノクロメータでは190〜450nmの範
囲の一波長の光が選択されているので、380nm以上の所
にある不要な一次回折光は後段モノクロメータでは出口
スリット５から離れた所に回折されており、出口スリッ
ト５からは出射されない。ローパスフィルタのカット特
性のシャープなものは高価であるから、カット特性が余
りシャープでないフィルタを用いる場合、例えば透過率
が500nmから下り始めて450nm以下は完全にカットするフ
ィルタを用いる場合、500〜900nm範囲で前段モノクロメ
ータは一次回折光を用いるようにすればよい。
（発明の効果） 本発明によれば前段後段各モノクロメータで回折格子
は一つでよく格子切換え機構が不要であり、例えば前段
モノクロメータで出射される二次回折光の波長範囲を遮
断するフィルタを出入させるだけで、これは従来のダブ
ルモノクロメータでも必要な装置で本発明において付加
されたものではなく、課題の項で述べたような従来のシ
ングルモノクロメータの構成をダブルモノクロメータに
持込んだ場合を考えてみても、低次回折光カットフィル
タが不要であるから、従来の何れの型のダブルモノクロ
メータよりも構造が簡単で回折格子とかフィルタの必要
数も少なく、二つの異なるブレーズ波長を用いているの
で効率良く広い波長範囲をカバーできるダブルモノクロ
メータが安価に出来、しかも短波長側では前段モノクロ
メータは二次回折光を用いているので、波長分解能が向
上すると云う効果もある。
は一つでよく格子切換え機構が不要であり、例えば前段
モノクロメータで出射される二次回折光の波長範囲を遮
断するフィルタを出入させるだけで、これは従来のダブ
ルモノクロメータでも必要な装置で本発明において付加
されたものではなく、課題の項で述べたような従来のシ
ングルモノクロメータの構成をダブルモノクロメータに
持込んだ場合を考えてみても、低次回折光カットフィル
タが不要であるから、従来の何れの型のダブルモノクロ
メータよりも構造が簡単で回折格子とかフィルタの必要
数も少なく、二つの異なるブレーズ波長を用いているの
で効率良く広い波長範囲をカバーできるダブルモノクロ
メータが安価に出来、しかも短波長側では前段モノクロ
メータは二次回折光を用いているので、波長分解能が向
上すると云う効果もある。
第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は上記実施
例における前段モノクロメータの回折格子の特性グラ
フ、第３図は同実施例の後段モノクロメータの回折格子
の特性グラフである。 １……前段モノクロメータ、２……後段モノクロメー
タ、３……入口スリット、４……前段モノクロメータの
出口スリット、５……出口スリット、６……フィルタ、
G1,G2……回折格子。
例における前段モノクロメータの回折格子の特性グラ
フ、第３図は同実施例の後段モノクロメータの回折格子
の特性グラフである。 １……前段モノクロメータ、２……後段モノクロメー
タ、３……入口スリット、４……前段モノクロメータの
出口スリット、５……出口スリット、６……フィルタ、
G1,G2……回折格子。
Claims (1)
- 【請求項１】一次回折光のブレーズ波長が互いに異なる
回折格子を用いた前段モノクロメータと後段モノクロメ
ータとよりなり、全測定波長範囲を短波長域と長波長域
とに分けて、上記ブレーズ波長が長い方の回折格子を用
いたモノクロメータでは長波長域の測定においてはその
波長範囲の一次回折光が出射し、短波長域の測定ではそ
の波長範囲の二次回折光が出射するように回折格子を駆
動させ、長波長域の測定を行う場合両モノクロメータを
通る光路上に進出せしめ、短波長域の測定を行う場合光
路から退避せしめられるフィルタを設け、このフィルタ
を上記ブレーズ波長が長い方の回折格子における二次回
折光の波長範囲をカットするローパスフィルタとしたこ
とを特徴とするダブルモノクロメータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075167A JP2550651B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ダブルモノクロメータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075167A JP2550651B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ダブルモノクロメータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01245124A JPH01245124A (ja) | 1989-09-29 |
| JP2550651B2 true JP2550651B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=13568373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63075167A Expired - Fee Related JP2550651B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | ダブルモノクロメータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550651B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018034908A1 (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-22 | Kla-Tencor Corporation | System and method for generating multi-channel tunable illumination from a broadband source |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4149021B2 (ja) * | 1998-01-14 | 2008-09-10 | オリンパス株式会社 | 光学系 |
| AU2003900563A0 (en) * | 2003-02-10 | 2003-02-20 | Varian Australia Pty Ltd | Monochromator and spectrophotometer |
| JP4908838B2 (ja) * | 2005-12-13 | 2012-04-04 | 富士通株式会社 | 多波長分光装置 |
-
1988
- 1988-03-28 JP JP63075167A patent/JP2550651B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018034908A1 (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-22 | Kla-Tencor Corporation | System and method for generating multi-channel tunable illumination from a broadband source |
| US10371626B2 (en) | 2016-08-17 | 2019-08-06 | Kla-Tencor Corporation | System and method for generating multi-channel tunable illumination from a broadband source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01245124A (ja) | 1989-09-29 |
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