JP3246825B2 - 試料分析装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に分光分析を行
なうために試料を収容し又は試料と接触するために用い
られる複合赤外線透過材料（ＩＴＭ）に関するものであ
り、特に試料の赤外線分析用の複合内部反射素子（ＩＲ
Ｅ）、複合透過セル及び複合放出セルに関するものであ
る。
なうために試料を収容し又は試料と接触するために用い
られる複合赤外線透過材料（ＩＴＭ）に関するものであ
り、特に試料の赤外線分析用の複合内部反射素子（ＩＲ
Ｅ）、複合透過セル及び複合放出セルに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】赤外線分光技術（輻射技術）は、固体、
液体及び気体の分析技術として用いられている。一般的
に、試料の赤外線吸収スペクトル分析には、分析内の放
射を放出する赤外線源と、検出器又は分析器、及び赤外
線源からの分析用の放射を試料に入射させる（放射の一
部を反射又は吸収する）と共に試料からの反射し又は吸
収されなかった部分を検出器に入射させる光透過性手段
とが含まれている。或いは、赤外線放射分光分析では、
試料自身が分析用の放射源として用いられている。この
技術において、戻り又は放出放射ビーム及び特にビーム
の吸収パターンを分析することにより、試料のある吸収
（又は放射）特性が決定される。
液体及び気体の分析技術として用いられている。一般的
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射を放出する赤外線源と、検出器又は分析器、及び赤外
線源からの分析用の放射を試料に入射させる（放射の一
部を反射又は吸収する）と共に試料からの反射し又は吸
収されなかった部分を検出器に入射させる光透過性手段
とが含まれている。或いは、赤外線放射分光分析では、
試料自身が分析用の放射源として用いられている。この
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【０００３】赤外線分光分析を行なうためには、通常Ｉ
ＴＭを用いて試料を収容又は境界付け（透過及び／又は
放射実験を行なう場合）或いは試料と接触（内部反射分
光実験を行なう場合）させる必要がある。ＩＴＭは、典
型的には試料と物理的に接触するので、ＩＴＭの光学特
性が検出器によって受光される放射に影響を及ぼす。Ｉ
ＴＭが特定の波長域のエネルギーを透過しない場合、こ
の波長域においてＩＴＭは不透明であるといわれる。分
光分析を行なう場合ＩＴＭが試料を収容し、境界付け又
は接触する場合、ＩＴＭの不透明領域においては、試料
に関する分光情報が得られない。ＩＴＭを用いて分光情
報を得るためには、ＩＴＭは特定の波長域に亘って充分
な放射エネルギーを透過させ、放射源からの放射エネル
ギーを試料に入射させその放射エネルギー（試料による
吸収情報が含まれている）を透過させて、検出器に入射
させなければならない。
ＴＭを用いて試料を収容又は境界付け（透過及び／又は
放射実験を行なう場合）或いは試料と接触（内部反射分
光実験を行なう場合）させる必要がある。ＩＴＭは、典
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性が検出器によって受光される放射に影響を及ぼす。Ｉ
ＴＭが特定の波長域のエネルギーを透過しない場合、こ
の波長域においてＩＴＭは不透明であるといわれる。分
光分析を行なう場合ＩＴＭが試料を収容し、境界付け又
は接触する場合、ＩＴＭの不透明領域においては、試料
に関する分光情報が得られない。ＩＴＭを用いて分光情
報を得るためには、ＩＴＭは特定の波長域に亘って充分
な放射エネルギーを透過させ、放射源からの放射エネル
ギーを試料に入射させその放射エネルギー（試料による
吸収情報が含まれている）を透過させて、検出器に入射
させなければならない。
【０００４】多くのＩＴＭは試料と物理的に接触するの
で、ＩＴＭは、分析中試料及びＩＴＭの両方に作用する
加圧条件、温度条件及び流速条件のもとで試料に対して
光学的に不活性でなければならない。例えば、ＩＴＭは
分析中試料からはく離、引っかき、腐食及び応力作用に
対して耐久性を有する必要がある。さらに、ＩＴＭの表
面特性及び品質も重要である。試料がＩＴＭと相互作用
すると、試料がＩＴＭの表面に許容できない沈澱物を形
成したり薄膜を形成するおそれがある。
で、ＩＴＭは、分析中試料及びＩＴＭの両方に作用する
加圧条件、温度条件及び流速条件のもとで試料に対して
光学的に不活性でなければならない。例えば、ＩＴＭは
分析中試料からはく離、引っかき、腐食及び応力作用に
対して耐久性を有する必要がある。さらに、ＩＴＭの表
面特性及び品質も重要である。試料がＩＴＭと相互作用
すると、試料がＩＴＭの表面に許容できない沈澱物を形
成したり薄膜を形成するおそれがある。
【０００５】各ＩＴＭはそれぞれ異なる化学的及び機械
的特性を有している。典型的には、ＩＴＭの化学的及び
機械的特性を分析される試料又は試料の種類の特性に適
合させ必要がある。一方、ＩＴＭに対して全ての所望の
特性を呈する材料は全く存在しないものと信じられてい
る。例えば、ジンクセレナイド（ＺｎＳｅ）は、内部反
射分光分析（ＩＲＳ）用に広く用いられているＩＴＭで
ある。このＺｎＳｅは、比較的広い光透過特性〔２００
０〜５００ｃｍ-1（０．５〜２０μｍ）を有し、ＩＲＳ
について所望の屈折率を有し、分析研究所で通常使用さ
れる大量の溶剤及び製品を分析する場合価格的に適切で
ある。さらに、標準の研究所の実務で処理する場合許容
できる寿命を有している。
的特性を有している。典型的には、ＩＴＭの化学的及び
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る。例えば、ジンクセレナイド（ＺｎＳｅ）は、内部反
射分光分析（ＩＲＳ）用に広く用いられているＩＴＭで
ある。このＺｎＳｅは、比較的広い光透過特性〔２００
０〜５００ｃｍ-1（０．５〜２０μｍ）を有し、ＩＲＳ
について所望の屈折率を有し、分析研究所で通常使用さ
れる大量の溶剤及び製品を分析する場合価格的に適切で
ある。さらに、標準の研究所の実務で処理する場合許容
できる寿命を有している。
【０００６】しかしながら、ＺｎＳｅは、研究所のガラ
ス器具ような材料に比べて硬度が低くく、より硬度の高
い材料と接触して用いられると容易にすり減ってしま
い、しかも高温高圧下で多くの溶剤の作用を受けたり、
強酸及び強塩基の作用を受けると容易に劣化してしま
う。
ス器具ような材料に比べて硬度が低くく、より硬度の高
い材料と接触して用いられると容易にすり減ってしま
い、しかも高温高圧下で多くの溶剤の作用を受けたり、
強酸及び強塩基の作用を受けると容易に劣化してしま
う。
【０００７】別の広く用いられているＩＴＭとしてＫＲ
Ｓ−５（ＴｌＢ−ＴｌＩ）がある。同様に、このＩＴＭ
材料も極めて好ましい光学特性を有しているが、極めて
軟かであり通常の使用下において容易に損傷を受け劣化
してしまう。
Ｓ−５（ＴｌＢ−ＴｌＩ）がある。同様に、このＩＴＭ
材料も極めて好ましい光学特性を有しているが、極めて
軟かであり通常の使用下において容易に損傷を受け劣化
してしまう。
【０００８】これに対して、ダイアモンドは極めて望ま
しい機械的特性及び化学的耐久性を有する材料である。
しかしながら、ダイアモンドは高価であり大きさ及び形
状について制約が課されている。
しい機械的特性及び化学的耐久性を有する材料である。
しかしながら、ダイアモンドは高価であり大きさ及び形
状について制約が課されている。
【０００９】ＩＴＭに用いられている他の材料には、ア
ンタ（Amtir)（ガラス）、砒素改質セレニウムガラス
（ＳｅＡｓ）、カドミウムサルファイド（ＣｄＳ）、カ
ドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）、セシウムイオダイド
（ＣｓＩ）、ダイヤモンド（Ｃ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、シリコン
（Ｓｉ）、サファイヤ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、シルバブロマイ
ド（ＡｇＢｒ）、シルバクロライド（ＡｇＣｌ）、サル
ブァ（Ｓ）、サルブァセレニウムガラス（ＳｘＳｅ
ｙ）、タリウムブロマイド（ＴｌＢｒ）、タリウムクロ
ライド（ＴｌＣｌ）、ジンクサルファイド（ＺｎＳ）、
ジルコニア（ＺｒＯ2 、立方体）、ソーダクロライド
（ＮａＣｌ）、ポタンシウムブロマイド（ＮＢｒ）、及
びポタシウムクロライド（ＫＣｌ）等が含まれる。一
方、許容できるコストで広い使用範囲について要求され
る全ての品質を満たＩＴＭは何んら知られていない。
ンタ（Amtir)（ガラス）、砒素改質セレニウムガラス
（ＳｅＡｓ）、カドミウムサルファイド（ＣｄＳ）、カ
ドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）、セシウムイオダイド
（ＣｓＩ）、ダイヤモンド（Ｃ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、シリコン
（Ｓｉ）、サファイヤ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、シルバブロマイ
ド（ＡｇＢｒ）、シルバクロライド（ＡｇＣｌ）、サル
ブァ（Ｓ）、サルブァセレニウムガラス（ＳｘＳｅ
ｙ）、タリウムブロマイド（ＴｌＢｒ）、タリウムクロ
ライド（ＴｌＣｌ）、ジンクサルファイド（ＺｎＳ）、
ジルコニア（ＺｒＯ2 、立方体）、ソーダクロライド
（ＮａＣｌ）、ポタンシウムブロマイド（ＮＢｒ）、及
びポタシウムクロライド（ＫＣｌ）等が含まれる。一
方、許容できるコストで広い使用範囲について要求され
る全ての品質を満たＩＴＭは何んら知られていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】近年、ダイヤモンド状
のコーティング（ＤＬＣ）の分野において成功例が報告
されている（技術雑誌及び経済の文献の両方におい
て）。ＺｎＳｅ又はＺｎＳのような材料上へＤＬＣを堆
積することによりが達成されている。一方、商業的に許
容できる複合ＩＴＭを提供するためには、現在の技術
（発明者の知り得る範囲で）では不適切であると信じら
れており、特にＤＬＣはＩＴＭに通常作用する化学的及
び機械的作用に耐久性に欠けていると信じられており、
またＤＬＣはある状況下においてひび割れたり溶出した
りする傾向にあると信じられている。これらの課題は、
ＩＴＭに用いられる２以上の材料の熱膨張係数の機械的
特性の差及びコーティング不完全に大部分起因してい
る。
のコーティング（ＤＬＣ）の分野において成功例が報告
されている（技術雑誌及び経済の文献の両方におい
て）。ＺｎＳｅ又はＺｎＳのような材料上へＤＬＣを堆
積することによりが達成されている。一方、商業的に許
容できる複合ＩＴＭを提供するためには、現在の技術
（発明者の知り得る範囲で）では不適切であると信じら
れており、特にＤＬＣはＩＴＭに通常作用する化学的及
び機械的作用に耐久性に欠けていると信じられており、
またＤＬＣはある状況下においてひび割れたり溶出した
りする傾向にあると信じられている。これらの課題は、
ＩＴＭに用いられる２以上の材料の熱膨張係数の機械的
特性の差及びコーティング不完全に大部分起因してい
る。
【００１１】数年前、化学気相堆積又は他の技術を用い
て２個又はそれ以上の材料を結合することによって新し
い、複合ＩＴＭを開発する試みがなされた。ある用途の
複合ＩＴＭの開発においてあしる程度、成功したと信じ
られているが、現在広い用途において許容し得る複合Ｉ
ＴＭは存在しない。
て２個又はそれ以上の材料を結合することによって新し
い、複合ＩＴＭを開発する試みがなされた。ある用途の
複合ＩＴＭの開発においてあしる程度、成功したと信じ
られているが、現在広い用途において許容し得る複合Ｉ
ＴＭは存在しない。
【００１２】現在のところ、分光分析に用いる場合広い
範囲（又は選択された波長域）の光透過域、試料に対す
る化学的耐久性、適切な強度及び許容できる程度の価格
の全てを満足し得るＩＴＭを提供するには何んらかの欠
点がある。
範囲（又は選択された波長域）の光透過域、試料に対す
る化学的耐久性、適切な強度及び許容できる程度の価格
の全てを満足し得るＩＴＭを提供するには何んらかの欠
点がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、分光分析（又
は輻射分析）の試料を収容し又は試料と接触するために
用いられる新規な複合赤外線透過材料、特に複合ＩＲ
Ｅ、複合透過セル、複合放出セルを提供することにあ
る。本発明の複合赤外線透過セルは、広い（又は選択さ
れた）透過波長域、試料に対する化学的耐久性、適切な
機械的強度及び比較的安価な価格を有する。
は輻射分析）の試料を収容し又は試料と接触するために
用いられる新規な複合赤外線透過材料、特に複合ＩＲ
Ｅ、複合透過セル、複合放出セルを提供することにあ
る。本発明の複合赤外線透過セルは、広い（又は選択さ
れた）透過波長域、試料に対する化学的耐久性、適切な
機械的強度及び比較的安価な価格を有する。
【００１４】本発明の複合ＩＴＭは、第１及び第２の光
透過材料体を含む。分光分析用の複合ＩＴＭを形成する
場合、光学的な接触が第１の光透過性材料体と第１の光
透過性材料との間に形成される。第１の材料体と第２の
材料体とを光学的に接触せることにより、これら材料体
の界面においてエネルギー損失は最小になる。
透過材料体を含む。分光分析用の複合ＩＴＭを形成する
場合、光学的な接触が第１の光透過性材料体と第１の光
透過性材料との間に形成される。第１の材料体と第２の
材料体とを光学的に接触せることにより、これら材料体
の界面においてエネルギー損失は最小になる。
【００１５】本発明の一実施例において、複合ＩＴＭは
複合内部反射素子（ＩＲＥ）で構成する。好ましくは、
この複合ＩＲＥは多重反射又は単一反射ＩＲＥ或いは多
重又は単一反射減衰全反射素子（ＡＴＲ）とする。複合
ＩＲＥは、選択され光透過域に亘って赤外線放射が透過
し得る内部光透過特性及び屈折率特性を有するＩＲＥを
含む。このＩＲＥは許容できる低いコストでもある。一
方、このＩＲＥは、分光分析（輻分析中）試料と接触し
た場合、化学的及び機械的劣化してしまう。
複合内部反射素子（ＩＲＥ）で構成する。好ましくは、
この複合ＩＲＥは多重反射又は単一反射ＩＲＥ或いは多
重又は単一反射減衰全反射素子（ＡＴＲ）とする。複合
ＩＲＥは、選択され光透過域に亘って赤外線放射が透過
し得る内部光透過特性及び屈折率特性を有するＩＲＥを
含む。このＩＲＥは許容できる低いコストでもある。一
方、このＩＲＥは、分光分析（輻分析中）試料と接触し
た場合、化学的及び機械的劣化してしまう。
【００１６】複合ＩＲＥ内の第２光透過性材料は、ＩＲ
Ｅと試料との間に配置されて分光分析又は輻射分析中に
試料が第１の材料体と接触するのを阻止するように設計
する。第２の光透過性材料体は、（ａ）試料に対して強
い化学的耐久性を有し、（ｂ）分光分析中又は輻射分析
中試料が第２の光透過性材料体と接触する際、第１の光
透過性材料体が劣化するのを素子する機械的特性を有
し、（ｃ）分光分析又は輻射分析中に、最小の透過損失
又は反射損失で前記第１の光透過性材料体から第２の光
透過性材料体へ又は第２の光透過性材料体から第１の光
透過性材料体へ放射を透過させ得る選択された光透過特
性及び屈折率特性を有する。好ましくは、第２の光透過
性材料体は、ＩＲＥに対してオプティカルコンタクトを
形成するウェファ又は薄いシートとする。
Ｅと試料との間に配置されて分光分析又は輻射分析中に
試料が第１の材料体と接触するのを阻止するように設計
する。第２の光透過性材料体は、（ａ）試料に対して強
い化学的耐久性を有し、（ｂ）分光分析中又は輻射分析
中試料が第２の光透過性材料体と接触する際、第１の光
透過性材料体が劣化するのを素子する機械的特性を有
し、（ｃ）分光分析又は輻射分析中に、最小の透過損失
又は反射損失で前記第１の光透過性材料体から第２の光
透過性材料体へ又は第２の光透過性材料体から第１の光
透過性材料体へ放射を透過させ得る選択された光透過特
性及び屈折率特性を有する。好ましくは、第２の光透過
性材料体は、ＩＲＥに対してオプティカルコンタクトを
形成するウェファ又は薄いシートとする。
【００１７】本発明の一実施例において、複合ＩＴＭは
複合放出セル又は複合透過セルを有する。これら複合放
出セル及び複合透過セルも、選択された光透過域に亘っ
て赤外線放射が透過できる選択された内部光透過性能及
び屈折率性能を有するＩＲ透過性材料を含んでいる。複
合透過セル及び放射セルのＩＲ透過材料も比較的安価で
ある。一方、この透過性材料は、分光分析中（又は輻射
分析）中に試料と接触すると、通常化学的に劣化し及び
機械的に劣化する材料であ。
複合放出セル又は複合透過セルを有する。これら複合放
出セル及び複合透過セルも、選択された光透過域に亘っ
て赤外線放射が透過できる選択された内部光透過性能及
び屈折率性能を有するＩＲ透過性材料を含んでいる。複
合透過セル及び放射セルのＩＲ透過材料も比較的安価で
ある。一方、この透過性材料は、分光分析中（又は輻射
分析）中に試料と接触すると、通常化学的に劣化し及び
機械的に劣化する材料であ。
【００１８】これら他の実施例において、複合透過セル
及び複合放出セル用の第２の光透過性材料も同様に、Ｉ
Ｒ透過性材料と試料との間に位置して分光又は輻射分析
期間中に試料がＩＲ透過性材料と接触するのを防止する
ように設計する。この第２の光透過性材料は、（ａ）試
料に対して強い化学的耐久性を有し、（ｂ）分光分析中
又は輻射分析中試料が第２の光透過性材料体と接触する
際、第１の光透過性材料体が劣化するのを素子する機械
的特性を有し、（ｃ）分光分析又は輻射分析中に、最小
の透過損失又は反射損失で前記第１の光透過性材料体か
ら第２の光透過性材料体へ又は第２の光透過性材料体か
ら第１の光透過性材料体へ放射を透過させ得る選択され
た光透過特性及び屈折率特性を有する。好ましくは、第
２の光透過性材料体は、ＩＲＥに対してオプティカルコ
ンタクトを形成するウェファ又は薄いシートとする。
及び複合放出セル用の第２の光透過性材料も同様に、Ｉ
Ｒ透過性材料と試料との間に位置して分光又は輻射分析
期間中に試料がＩＲ透過性材料と接触するのを防止する
ように設計する。この第２の光透過性材料は、（ａ）試
料に対して強い化学的耐久性を有し、（ｂ）分光分析中
又は輻射分析中試料が第２の光透過性材料体と接触する
際、第１の光透過性材料体が劣化するのを素子する機械
的特性を有し、（ｃ）分光分析又は輻射分析中に、最小
の透過損失又は反射損失で前記第１の光透過性材料体か
ら第２の光透過性材料体へ又は第２の光透過性材料体か
ら第１の光透過性材料体へ放射を透過させ得る選択され
た光透過特性及び屈折率特性を有する。好ましくは、第
２の光透過性材料体は、ＩＲＥに対してオプティカルコ
ンタクトを形成するウェファ又は薄いシートとする。
【００１９】上述したいかなる実施例の複合ＩＴＭは分
光又は輻射分析装置に組み込むことができる。この装置
は、複合ＩＴＭを経て試料に入射する分析用の放射を発
生する放射源を有する。この装置は、試料からの分析用
の放射を受光して試料の吸収特性を決定する検出器又は
分析装置を含む。或いは、放出実験の場合、検出又は分
析装置は試料からの放射を直接受光する。
光又は輻射分析装置に組み込むことができる。この装置
は、複合ＩＴＭを経て試料に入射する分析用の放射を発
生する放射源を有する。この装置は、試料からの分析用
の放射を受光して試料の吸収特性を決定する検出器又は
分析装置を含む。或いは、放出実験の場合、検出又は分
析装置は試料からの放射を直接受光する。
【００２０】従って、本発明の目的は、広い（又は選択
された）光透過波長域試料に対する化学的耐久性、適切
な機械的強度、及び比較的安いコストを有する複合ＩＴ
Ｍを提供することにある。さらに、本発明の別の目的
は、以下に述べる実施例の詳細な説明、特許請求の範囲
及び添付図面から明かになる。
された）光透過波長域試料に対する化学的耐久性、適切
な機械的強度、及び比較的安いコストを有する複合ＩＴ
Ｍを提供することにある。さらに、本発明の別の目的
は、以下に述べる実施例の詳細な説明、特許請求の範囲
及び添付図面から明かになる。
【００２１】
【実施例】図１を参照するに、ある型式の複合赤外線透
過性材料（ＩＴＭ）を一般的に符号１０で示す。本発明
の一実施例では、複合ＩＴＭは複合内部反射素子（ＩＲ
Ｅ）を具える。この複合内部反射素子は符号で示すＩＲ
Ｅ及び赤外線（ＩＲ）透過性の薄いウエファ又はシート
（以後「ウエファ」と称する）を具える。詳細に説明す
るように、ウエファはＩＲＥを化学的劣化及び機械的損
傷から保護する。複合ＩＴＭは比較的低コストの材料で
構成できるので、分光装置や輻射装置の全体のコストを
下げることができる。
過性材料（ＩＴＭ）を一般的に符号１０で示す。本発明
の一実施例では、複合ＩＴＭは複合内部反射素子（ＩＲ
Ｅ）を具える。この複合内部反射素子は符号で示すＩＲ
Ｅ及び赤外線（ＩＲ）透過性の薄いウエファ又はシート
（以後「ウエファ」と称する）を具える。詳細に説明す
るように、ウエファはＩＲＥを化学的劣化及び機械的損
傷から保護する。複合ＩＴＭは比較的低コストの材料で
構成できるので、分光装置や輻射装置の全体のコストを
下げることができる。
【００２２】好ましくは、ＩＲＥ１１は下側面、上側面
並びに第１及び第２の傾斜端部１５，１７を有する。こ
のＩＲＥの下側及び上側面１３，１４は光学的に平坦な
面とすることができ、又は球面、非球面又は円筒面のよ
うな他の形状の面とすることができる。図１に示すＩＲ
Ｅ１１は、一般的に多重反射型減衰全反射素子（ＡＴ
Ｒ）と称せられている。このＩＲＥは米国特許第４７３
０８８２号明細書に詳細に記載されている。円筒形状の
同様なＩＲＥは米国特許第４５９５８３３号明細書に記
載されている。これらの参考文献に記載されているいず
れのＩＲＥ形態も本発明に適用することができる。これ
ら参考文献は共にＩＲＥが用いられている分光装置の別
の素子についても記述している。
並びに第１及び第２の傾斜端部１５，１７を有する。こ
のＩＲＥの下側及び上側面１３，１４は光学的に平坦な
面とすることができ、又は球面、非球面又は円筒面のよ
うな他の形状の面とすることができる。図１に示すＩＲ
Ｅ１１は、一般的に多重反射型減衰全反射素子（ＡＴ
Ｒ）と称せられている。このＩＲＥは米国特許第４７３
０８８２号明細書に詳細に記載されている。円筒形状の
同様なＩＲＥは米国特許第４５９５８３３号明細書に記
載されている。これらの参考文献に記載されているいず
れのＩＲＥ形態も本発明に適用することができる。これ
ら参考文献は共にＩＲＥが用いられている分光装置の別
の素子についても記述している。
【００２３】複合ＩＲＥは、ＩＲＥの技術分野において
知られているいかなる光透過材料でも構成することがで
きる。例えば、Ａmtir（ガラス）、セレニウムガラス
（ＳｅＡｓ）、カドミウムサルファイド（ＣｄＳ）、カ
ドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）、セシウムイオダイド
（ＣｓＩ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウムアンチ
モン（ＩｎＳｂ）、ＫＲＳ−５（ＴｌＢｒ−ＴｌＩ）、
シリコン（Ｓｉ）、シルバブロマイド（ＡｇＢｒ）、シ
ルバクロライド（ＡｇＣｅ）、サムファ（Ｓ）、サイフ
ァ−セレニウムガラス（ＳｘＳｅｙ）、タリウムブロマ
イド（ＴｌＢｒ）、タリウムクロライド（ＴｌＣｌ）、
ジンクセレナイド（ＺｎＳｅ）、ジンクサムファイド
（ＺｎＳ）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ，立方体）等で構成
することができる。
知られているいかなる光透過材料でも構成することがで
きる。例えば、Ａmtir（ガラス）、セレニウムガラス
（ＳｅＡｓ）、カドミウムサルファイド（ＣｄＳ）、カ
ドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）、セシウムイオダイド
（ＣｓＩ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウムアンチ
モン（ＩｎＳｂ）、ＫＲＳ−５（ＴｌＢｒ−ＴｌＩ）、
シリコン（Ｓｉ）、シルバブロマイド（ＡｇＢｒ）、シ
ルバクロライド（ＡｇＣｅ）、サムファ（Ｓ）、サイフ
ァ−セレニウムガラス（ＳｘＳｅｙ）、タリウムブロマ
イド（ＴｌＢｒ）、タリウムクロライド（ＴｌＣｌ）、
ジンクセレナイド（ＺｎＳｅ）、ジンクサムファイド
（ＺｎＳ）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ，立方体）等で構成
することができる。
【００２４】一方、後述するように、本発明はいかなる
個々のＩＲＥの形状又は材料に限定されず、分光分析及
び輻射分析用の既知の全てのＩＲＥ形状及び材料につい
て適用することができる。実際には、後述するように、
本発明は放射セル及び透過セルのようなサンプル接触又
は収容用の他の型式の赤外線透過材料にも適用され、或
いは分析のために用いられる他のいかなる型式のＩＴＭ
にも適用される。
個々のＩＲＥの形状又は材料に限定されず、分光分析及
び輻射分析用の既知の全てのＩＲＥ形状及び材料につい
て適用することができる。実際には、後述するように、
本発明は放射セル及び透過セルのようなサンプル接触又
は収容用の他の型式の赤外線透過材料にも適用され、或
いは分析のために用いられる他のいかなる型式のＩＴＭ
にも適用される。
【００２５】上述した材料は広範囲な又は選択された光
透過特性及び上記材料を分光分析又は輻射分析用に好適
なものとする適切な屈折率特性を有している。すなわ
ち、これらの材料のＩＲ透過レベルは精密な分光分析及
び輻射分析に適切なものとして利用することができる。
一方、これらの材料はある試料材料に対して化学的耐久
性及び機械的耐久性が比較的低い。
透過特性及び上記材料を分光分析又は輻射分析用に好適
なものとする適切な屈折率特性を有している。すなわ
ち、これらの材料のＩＲ透過レベルは精密な分光分析及
び輻射分析に適切なものとして利用することができる。
一方、これらの材料はある試料材料に対して化学的耐久
性及び機械的耐久性が比較的低い。
【００２６】分光又は輻射分析中、ＩＲＥがサンプル試
料と接触してＩＲＥの劣化（化学的及び機械的）を防止
するため、サンプルとＩＲＥとの間にウエファを配置
し、このウエファによりサンプルとＩＲＥとの間に物理
的障壁を形成する。ウエファにはサンプルがＩＲＥ１１
と接触するのを防止し、ＩＲＥが機械的及び化学的に劣
化するのを防止する。後述するように、ＩＲＥの材料と
して光透過特性がほとんど低下することなく一層安価な
材料を用いることができ、この結果分光分析装置又は輻
射分析装置の全体のコストが低減される。
料と接触してＩＲＥの劣化（化学的及び機械的）を防止
するため、サンプルとＩＲＥとの間にウエファを配置
し、このウエファによりサンプルとＩＲＥとの間に物理
的障壁を形成する。ウエファにはサンプルがＩＲＥ１１
と接触するのを防止し、ＩＲＥが機械的及び化学的に劣
化するのを防止する。後述するように、ＩＲＥの材料と
して光透過特性がほとんど低下することなく一層安価な
材料を用いることができ、この結果分光分析装置又は輻
射分析装置の全体のコストが低減される。
【００２７】典型的な場合ウエファ１２はＩＲＥ１１の
全露出表面領域をカバーするが、ＩＲＥの上側表面領域
のうち、ＩＲＥの全上側表面領域よりもわずかに小さい
サンプルに物理的に接触する表面領域だけをウエファが
おおうことも可能である。つまり、サンプルが複合ＩＲ
Ｅと接触した際、ウエファ１２がサンプルとＩＲＥ１１
との間で物理的障壁として作用する。
全露出表面領域をカバーするが、ＩＲＥの上側表面領域
のうち、ＩＲＥの全上側表面領域よりもわずかに小さい
サンプルに物理的に接触する表面領域だけをウエファが
おおうことも可能である。つまり、サンプルが複合ＩＲ
Ｅと接触した際、ウエファ１２がサンプルとＩＲＥ１１
との間で物理的障壁として作用する。
【００２８】複合ＩＲＥ用のウエファには、上側面１９
及び下側面２０を有する。これら上側及び下側面１９，
２０は光学的に平坦な面とすることができ、或いは一方
の面をＩＲＥの形状に応じて湾曲（例えば、凹状に）さ
せることができる。ウエファ１２の下側面２０はＩＲＥ
１１の上側面１４と対向するように位置する。特に、ウ
エファ１２は、ウエファとＩＲＥとの間に“光学的結
合”が形成されるように（すなわち、２個の材料の界面
間に最小の反射損失又は透過損失で光透過性が形成され
るように）ＩＲＥにできるだけ近接するように配置す
る。ウエファはＩＲＥからの距離が２μｍ以内となるよ
うに配置するのが好ましい。しかしながら、この距離
は、当業者に知られているように、放射ビームの波長及
び分析中の許容可能な透過／反射損失に応じて変えるこ
とができる。
及び下側面２０を有する。これら上側及び下側面１９，
２０は光学的に平坦な面とすることができ、或いは一方
の面をＩＲＥの形状に応じて湾曲（例えば、凹状に）さ
せることができる。ウエファ１２の下側面２０はＩＲＥ
１１の上側面１４と対向するように位置する。特に、ウ
エファ１２は、ウエファとＩＲＥとの間に“光学的結
合”が形成されるように（すなわち、２個の材料の界面
間に最小の反射損失又は透過損失で光透過性が形成され
るように）ＩＲＥにできるだけ近接するように配置す
る。ウエファはＩＲＥからの距離が２μｍ以内となるよ
うに配置するのが好ましい。しかしながら、この距離
は、当業者に知られているように、放射ビームの波長及
び分析中の許容可能な透過／反射損失に応じて変えるこ
とができる。
【００２９】上述した光学的結合は、光学的な“補正
面”と機械的に接触させることにより、又は光学的に適
合し得る液体又はゲルを用いて結合することにより行う
ことができる。ここで、“光学的に補正された表面”と
は、理論的に補正された形状（例えば、平坦、球面又は
非球面）から１μｍ以下に規制された形状として規定す
る。
面”と機械的に接触させることにより、又は光学的に適
合し得る液体又はゲルを用いて結合することにより行う
ことができる。ここで、“光学的に補正された表面”と
は、理論的に補正された形状（例えば、平坦、球面又は
非球面）から１μｍ以下に規制された形状として規定す
る。
【００３０】さらに、ＩＲＥ１１とウエファ１２との間
に、光透過性材料からなる液状又はゲル状の薄い層２１
を配置することができる。この層２１はＩＲＥ１１に対
するウエファ１２の光学的結合性を促進させるものであ
り、ＩＲＥとウエファとの間の光透過損失及び反射損失
が最小になるような光透過特性及び屈折率特性を有する
ことができる。一般的に、ＩＲＥとウエファとの間に第
三の光透過層を形成することにより、ＩＲＥ及びウエフ
ァにおけるいかなる表面不規則性を補償することがで
き、表面公差を緩和することができる。この中間層に好
適な材料には、ＫＲＳ−５、タリウムボロマイド、セシ
ウムイオダイド、サルファ、セリニウム、タリウムイオ
ダイド、シルバクロライド及びシルバボロマイドが含ま
れる。
に、光透過性材料からなる液状又はゲル状の薄い層２１
を配置することができる。この層２１はＩＲＥ１１に対
するウエファ１２の光学的結合性を促進させるものであ
り、ＩＲＥとウエファとの間の光透過損失及び反射損失
が最小になるような光透過特性及び屈折率特性を有する
ことができる。一般的に、ＩＲＥとウエファとの間に第
三の光透過層を形成することにより、ＩＲＥ及びウエフ
ァにおけるいかなる表面不規則性を補償することがで
き、表面公差を緩和することができる。この中間層に好
適な材料には、ＫＲＳ−５、タリウムボロマイド、セシ
ウムイオダイド、サルファ、セリニウム、タリウムイオ
ダイド、シルバクロライド及びシルバボロマイドが含ま
れる。
【００３１】上述した方法によりウエファをＩＲＥに対
して光学的に結合することにより、ウエファを下側のＩ
ＲＥに対して“浮動”又は“滑動”させることができ、
従ってサンプルの分光分析又は輻射分析中に複合ＩＲＥ
が膨張し又は応力若しくは衝撃が作用してもウエファ又
は内側のＩＲＥが損傷を受けることはない。
して光学的に結合することにより、ウエファを下側のＩ
ＲＥに対して“浮動”又は“滑動”させることができ、
従ってサンプルの分光分析又は輻射分析中に複合ＩＲＥ
が膨張し又は応力若しくは衝撃が作用してもウエファ又
は内側のＩＲＥが損傷を受けることはない。
【００３２】ウエファ１２は、下側のＩＲＥの光透過特
性及び屈折率特性と適合する（すなわち、同様な特性を
有する）材料で構成する（例えば、研摩又は高精度研
摩）ことが好ましい。ウエファとＩＲＥとを互いに光学
的に結合（中間層を用いて、又は用いることなく）する
と、これら材料の界面に生ずる透過損失又は反射損失は
最小になる。一般に、界面での反射は、非吸収性スペク
トル領域における屈折率の差を屈折率の和で割った値の
２乗に従って増加する（Ｒ＝｛（Ｒ1 −Ｒ2 ）／（（Ｒ
1 ＋Ｒ2 ）｝2 。ウエファ及びＩＲＥ材料の選択は、こ
れら材料の適切な屈折率及び光透過特性を知っている当
業者であれば容易に選択することができる。
性及び屈折率特性と適合する（すなわち、同様な特性を
有する）材料で構成する（例えば、研摩又は高精度研
摩）ことが好ましい。ウエファとＩＲＥとを互いに光学
的に結合（中間層を用いて、又は用いることなく）する
と、これら材料の界面に生ずる透過損失又は反射損失は
最小になる。一般に、界面での反射は、非吸収性スペク
トル領域における屈折率の差を屈折率の和で割った値の
２乗に従って増加する（Ｒ＝｛（Ｒ1 −Ｒ2 ）／（（Ｒ
1 ＋Ｒ2 ）｝2 。ウエファ及びＩＲＥ材料の選択は、こ
れら材料の適切な屈折率及び光透過特性を知っている当
業者であれば容易に選択することができる。
【００３３】さらに、本発明の原理よれば、ウエファ
は、サンプルに対して強い化学的及び機械的耐久性を有
する材料で構成する。例えば、サンプルが水の場合、ウ
エファは水に対して化学的及び機械的耐久性を有する
（不活性な）材料で構成する。ウエファとして好適な材
料は、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ3 ）、カドミウ
ムサルファイド（ＣｄＳ）、カドミウムテルライド（Ｃ
ｄＴｅ）、ダイアモンド（Ｃ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、インジウムアンチモナイド（ＩｎＳｂ）、サファ
イヤ、シリコン（Ｓｉ）、シルバブロマイド（ＡｇＢ
ｒ）、シルバクロライド（ＡｇＣｌ）、ストロンチウム
チタネート（ＳｒＴｉＯ3 ）、サルファ（Ｓ）、タリウ
ムブロマイド（ＴｌＢｒ）、タリウムクロライド（Ｔｌ
Ｃｌ）、チタニウムデオキサイド（ＴｉＯ2 ）、ジンク
セレナイド（ＺｎＳｅ）、ジンクサルファイド（Ｚｎ
Ｓ）、及びジルコニア（ＺｒＯ2 ，立方体）等が含まれ
る。一方、当業者にとって明らかなように、ウエファ材
料が上述した光透過性、屈折率並びに化学的及び機械的
特性を有している限り上記材料以外の他の材料もウエフ
ァ材料として適切である。
は、サンプルに対して強い化学的及び機械的耐久性を有
する材料で構成する。例えば、サンプルが水の場合、ウ
エファは水に対して化学的及び機械的耐久性を有する
（不活性な）材料で構成する。ウエファとして好適な材
料は、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ3 ）、カドミウ
ムサルファイド（ＣｄＳ）、カドミウムテルライド（Ｃ
ｄＴｅ）、ダイアモンド（Ｃ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、インジウムアンチモナイド（ＩｎＳｂ）、サファ
イヤ、シリコン（Ｓｉ）、シルバブロマイド（ＡｇＢ
ｒ）、シルバクロライド（ＡｇＣｌ）、ストロンチウム
チタネート（ＳｒＴｉＯ3 ）、サルファ（Ｓ）、タリウ
ムブロマイド（ＴｌＢｒ）、タリウムクロライド（Ｔｌ
Ｃｌ）、チタニウムデオキサイド（ＴｉＯ2 ）、ジンク
セレナイド（ＺｎＳｅ）、ジンクサルファイド（Ｚｎ
Ｓ）、及びジルコニア（ＺｒＯ2 ，立方体）等が含まれ
る。一方、当業者にとって明らかなように、ウエファ材
料が上述した光透過性、屈折率並びに化学的及び機械的
特性を有している限り上記材料以外の他の材料もウエフ
ァ材料として適切である。
【００３４】ウエファ１２の厚さはウエファとして用い
られる材料及び分析される個々のサンプルに応じて変化
する。一方、一般的にウエファがサンプルと接触した場
合、摩損、圧力、温度変化及び割れに対して耐久性が得
られるように、十分な化学的及び機械的耐久性が得られ
る厚さとする必要がある。一方、ウエファ１２は、吸収
性及びコストが最小になるように十分に薄くする必要が
ある。一般的に、吸光度は材料の吸収率（選択された波
長における）に依存し、材料の厚さに従って増大し、材
料の濃度に従って増大する。従って、ウエファの厚さを
最小にすることにより、ウエファ材料による吸収性も同
様に最小になる。
られる材料及び分析される個々のサンプルに応じて変化
する。一方、一般的にウエファがサンプルと接触した場
合、摩損、圧力、温度変化及び割れに対して耐久性が得
られるように、十分な化学的及び機械的耐久性が得られ
る厚さとする必要がある。一方、ウエファ１２は、吸収
性及びコストが最小になるように十分に薄くする必要が
ある。一般的に、吸光度は材料の吸収率（選択された波
長における）に依存し、材料の厚さに従って増大し、材
料の濃度に従って増大する。従って、ウエファの厚さを
最小にすることにより、ウエファ材料による吸収性も同
様に最小になる。
【００３５】上述した見地より、ウエファは上述したウ
エファ材料の大部分の材料について約１００μｍと１ｍ
ｍとの間の厚さを有する必要がある。一方、ある高圧の
用途においては、２又は３ｍｍの厚さのウエファ材料が
必要になる。
エファ材料の大部分の材料について約１００μｍと１ｍ
ｍとの間の厚さを有する必要がある。一方、ある高圧の
用途においては、２又は３ｍｍの厚さのウエファ材料が
必要になる。
【００３６】一例として、セシウムイオダイドで構成し
たＩＲＥの場合、水を分光分析するためのサファイヤで
構成されるウエファを用いることができる。好ましく
は、水は厚さが約１００μｍとして複合ＩＲＥの化学的
及び機械的劣化を防止する必要がある。当業者にとって
明らかなように、本例のＩＲＥ（セシウムイオダイド）
は水に対して化学的影響を受け易く、分光又は輻射分析
中に劣化し易いので、保護ウエファは水に対して化学的
（及び機械的）耐久性のある材料（サファイヤ）で構成
する。つまり、複合ＩＲＥに対して十分な化学的及び機
械的耐久性を与えるためには薄いウエファを設けるだけ
で十分である。薄いサファイヤのウエファを有しセシウ
ムイオダイドで構成された複合ＩＲＥはＩＲＥ全体をサ
ファイヤで構成する場合よりも一層安価である。従っ
て、複合ＩＲＥの全体のコストつまり分光又は輻射装置
の全体のコストが低減される。
たＩＲＥの場合、水を分光分析するためのサファイヤで
構成されるウエファを用いることができる。好ましく
は、水は厚さが約１００μｍとして複合ＩＲＥの化学的
及び機械的劣化を防止する必要がある。当業者にとって
明らかなように、本例のＩＲＥ（セシウムイオダイド）
は水に対して化学的影響を受け易く、分光又は輻射分析
中に劣化し易いので、保護ウエファは水に対して化学的
（及び機械的）耐久性のある材料（サファイヤ）で構成
する。つまり、複合ＩＲＥに対して十分な化学的及び機
械的耐久性を与えるためには薄いウエファを設けるだけ
で十分である。薄いサファイヤのウエファを有しセシウ
ムイオダイドで構成された複合ＩＲＥはＩＲＥ全体をサ
ファイヤで構成する場合よりも一層安価である。従っ
て、複合ＩＲＥの全体のコストつまり分光又は輻射装置
の全体のコストが低減される。
【００３７】ここで説明する複合ＩＲＥは、当業者にと
って既知の分光分析装置又は輻射分析装置に用いられる
ように設計されている。例えば、吸収測定の場合、複合
ＩＲＥ構造体を一対のミラー２２，２３と共に用いてＩ
Ｒ放射源（符号２６で示す）からの放射（ＩＲ）エネル
ギーを検出器または分析器（符号２８で示す）に入射さ
せることができる。或いは、米国特許第４７３０８８２
号明細書に記載されているように、一対の光パイプ（図
示せず）を用いて複合ＩＲＥを赤外線分光装置の試料セ
ルと光学的に関連させることができる。前述したよう
に、本発明に好適な分光装置は米国特許第４５９５８３
３号に記載されている。
って既知の分光分析装置又は輻射分析装置に用いられる
ように設計されている。例えば、吸収測定の場合、複合
ＩＲＥ構造体を一対のミラー２２，２３と共に用いてＩ
Ｒ放射源（符号２６で示す）からの放射（ＩＲ）エネル
ギーを検出器または分析器（符号２８で示す）に入射さ
せることができる。或いは、米国特許第４７３０８８２
号明細書に記載されているように、一対の光パイプ（図
示せず）を用いて複合ＩＲＥを赤外線分光装置の試料セ
ルと光学的に関連させることができる。前述したよう
に、本発明に好適な分光装置は米国特許第４５９５８３
３号に記載されている。
【００３８】第１の実施例の複合ＩＲＥにおいて、放射
エネルギーはミラー２２で反射し、ＩＲＥ１１の底面１
３と隣接する入射面３０に垂直に入射する。入射した放
射エネルギーは第１の傾斜端部１５から底面１３に向け
て反射し、この底面１３から上側面１４に向けて反射す
る。放射エネルギーはＩＲＥの上側１４及びウエファ１
２の下側面２０を通過し（最小の透過損失又は反射損失
で）ウエファの上側表面（サンプル表面）１９に入射す
る。そして、放射エネルギーはウエファの上側のサンプ
ルと接触する表面とＩＲＥの下側表面との間で多重内部
反射を繰り返す。
エネルギーはミラー２２で反射し、ＩＲＥ１１の底面１
３と隣接する入射面３０に垂直に入射する。入射した放
射エネルギーは第１の傾斜端部１５から底面１３に向け
て反射し、この底面１３から上側面１４に向けて反射す
る。放射エネルギーはＩＲＥの上側１４及びウエファ１
２の下側面２０を通過し（最小の透過損失又は反射損失
で）ウエファの上側表面（サンプル表面）１９に入射す
る。そして、放射エネルギーはウエファの上側のサンプ
ルと接触する表面とＩＲＥの下側表面との間で多重内部
反射を繰り返す。
【００３９】予め定めた回数の内部反射の後、放射エネ
ルギーは第２の傾斜端部１７で反射し、ＩＲＥの底面１
３と隣接する出射間３２に垂直にＩＲＥから出射しミラ
ー２３に入射する。第１及び第２の傾斜端部１５及び１
７には反射コーティングを形成することが好ましい。サ
ンプル（液体、固体又は気体）はウエファ１２の上側の
サンプル表面１９に接触するように配置されるので、放
射エネルギーがサンプル表面１９で反射する毎に放射エ
ネルギーの一部がサンプルによって吸収され、この結果
サンプルの吸収特性を決定することができる。
ルギーは第２の傾斜端部１７で反射し、ＩＲＥの底面１
３と隣接する出射間３２に垂直にＩＲＥから出射しミラ
ー２３に入射する。第１及び第２の傾斜端部１５及び１
７には反射コーティングを形成することが好ましい。サ
ンプル（液体、固体又は気体）はウエファ１２の上側の
サンプル表面１９に接触するように配置されるので、放
射エネルギーがサンプル表面１９で反射する毎に放射エ
ネルギーの一部がサンプルによって吸収され、この結果
サンプルの吸収特性を決定することができる。
【００４０】図２を参照するに、本発明の別の見地によ
れば、符号５０で示す複合ＩＲＥは、円柱体のような前
述した形状とは異なる形状を有するＩＲＥ５１と、プリ
ズム状の底部部分とを有するＩＲＥ５１を含むことがで
きる。この概念によれば、一対の薄いウエファ５２，５
３が、前述したようにサンプルによる化学的及び機械的
劣化からＩＲＥを保護する。
れば、符号５０で示す複合ＩＲＥは、円柱体のような前
述した形状とは異なる形状を有するＩＲＥ５１と、プリ
ズム状の底部部分とを有するＩＲＥ５１を含むことがで
きる。この概念によれば、一対の薄いウエファ５２，５
３が、前述したようにサンプルによる化学的及び機械的
劣化からＩＲＥを保護する。
【００４１】複合ＩＲＥ５０のためのウエファ５２，５
３は傾斜端部５９，６０にそれぞれ近接して配置され、
前述した方法と同様な方法で（すなわち、機械的接触に
より、又は光学的に適合する液体を用いることにより）
傾斜面に光学的に結合する。ウエファは、傾斜端部５
９，６０の光学的にフラットな表面に隣接して位置する
光学的にフラットな表面を有している。ウエファ５２，
５３は、前述したものと同一寸法の化学的耐久性、及び
同一の透過特性並びに屈折率を有する同一の材料で構成
することができる。
３は傾斜端部５９，６０にそれぞれ近接して配置され、
前述した方法と同様な方法で（すなわち、機械的接触に
より、又は光学的に適合する液体を用いることにより）
傾斜面に光学的に結合する。ウエファは、傾斜端部５
９，６０の光学的にフラットな表面に隣接して位置する
光学的にフラットな表面を有している。ウエファ５２，
５３は、前述したものと同一寸法の化学的耐久性、及び
同一の透過特性並びに屈折率を有する同一の材料で構成
することができる。
【００４２】ＩＲ放射源（図示せず）からの入射ＩＲビ
ーム６６はＩＲＥ５１の端面５８に入射し、第１の傾斜
端部５９に入射する。このビームは第１の傾斜端部５９
を通過して第１のウエファ５２に入射する（最小の透過
損失及び反射損失で入射する）。このビームは第１のウ
エファの外側のサンプル表面７２で反射し、第１の傾斜
端部５９を経て第２の傾斜端部６０に入射する。
ーム６６はＩＲＥ５１の端面５８に入射し、第１の傾斜
端部５９に入射する。このビームは第１の傾斜端部５９
を通過して第１のウエファ５２に入射する（最小の透過
損失及び反射損失で入射する）。このビームは第１のウ
エファの外側のサンプル表面７２で反射し、第１の傾斜
端部５９を経て第２の傾斜端部６０に入射する。
【００４３】次に、放射ビームは第２の傾斜端部６０を
経て第２のウエファ５３に最小の透過損失及び反射損失
で入射する。そして、第２のウエファ５３の外側のサン
プル表面７４で反射し第２の傾斜端部を経てＩＲＥの端
面５８に戻る。ＩＲＥを出射した放射ビーム７６は分析
間の検出器又は分析装置に入射する。ウエファはＩＲＥ
に光学的に結合されているので、ウエファ／ＩＲＥ界面
間において透過損失又は反射損失は最小になる。
経て第２のウエファ５３に最小の透過損失及び反射損失
で入射する。そして、第２のウエファ５３の外側のサン
プル表面７４で反射し第２の傾斜端部を経てＩＲＥの端
面５８に戻る。ＩＲＥを出射した放射ビーム７６は分析
間の検出器又は分析装置に入射する。ウエファはＩＲＥ
に光学的に結合されているので、ウエファ／ＩＲＥ界面
間において透過損失又は反射損失は最小になる。
【００４４】分光分析又は輻射分析中に、サンプル（液
体、固体又は気体）はウエファ５２，５３の外側のサン
プル表面と接触するように配置されるので、放射ビーム
がウエファの外側のサンプル表面で反射する際一部の放
射エネルギーがサンプルによって吸収される。
体、固体又は気体）はウエファ５２，５３の外側のサン
プル表面と接触するように配置されるので、放射ビーム
がウエファの外側のサンプル表面で反射する際一部の放
射エネルギーがサンプルによって吸収される。
【００４５】従って、第２実施例のウエファ５２，５３
はＩＲＥ５１をサンプル接触から保護し、従ってＩＲＥ
の機械的又は化学的劣化を防止する。ＩＲＥは比較的安
価な材料で構成して複合ＩＲＥのコストを低減すること
ができ、従って分光分析装置又は輻射分析装置の全体の
コストを低減することができる。
はＩＲＥ５１をサンプル接触から保護し、従ってＩＲＥ
の機械的又は化学的劣化を防止する。ＩＲＥは比較的安
価な材料で構成して複合ＩＲＥのコストを低減すること
ができ、従って分光分析装置又は輻射分析装置の全体の
コストを低減することができる。
【００４６】上述した原理は、米国特許第５１７２１８
２号に開示されているＩＲＥのような他の赤外線透過材
料にも適用することができる。上記参考文献に記載され
ているＩＲＥは凸状のサンプル接触面を有している。本
発明の原理によれば、凸状の内側表面を有する薄いウエ
ファをＩＲＥのサンプル接触面に光学的に結合してＩＲ
Ｅを機械的及び化学的に保護することができる。
２号に開示されているＩＲＥのような他の赤外線透過材
料にも適用することができる。上記参考文献に記載され
ているＩＲＥは凸状のサンプル接触面を有している。本
発明の原理によれば、凸状の内側表面を有する薄いウエ
ファをＩＲＥのサンプル接触面に光学的に結合してＩＲ
Ｅを機械的及び化学的に保護することができる。
【００４７】前記の参考文献に記載されている別のＩＲ
ＥはＩＲＥからサンプルまで延在するファイバ光導波路
を有している。この形態において、ウエファをファイバ
光導波路の端部に光学的に結合してファイバ光学系を試
料による劣化から化学的及び機械的に保護することがで
きる。従って、前述した実施例から明らかなように、本
発明の原理は分光分析及び輻射分析用に市販されている
ＩＲＥの広い範囲に亘って適用することができる。
ＥはＩＲＥからサンプルまで延在するファイバ光導波路
を有している。この形態において、ウエファをファイバ
光導波路の端部に光学的に結合してファイバ光学系を試
料による劣化から化学的及び機械的に保護することがで
きる。従って、前述した実施例から明らかなように、本
発明の原理は分光分析及び輻射分析用に市販されている
ＩＲＥの広い範囲に亘って適用することができる。
【００４８】さらに、本発明の別の実施例では、本発明
の原理を複合放射セル（図３）又は複合透過セル（図
４）のような別の型式の複合ＩＴＭにも適用することが
できる。これら実施例の何れにおいても、少なくとも１
個のウエファを用いて下側に位置する光学的透過性材料
を機械的及び化学的に保護する。従って、複合ＩＴＭの
光学的透過性材料は一層安価な材料で構成することがで
き、装置全体のコストを低減することができる。
の原理を複合放射セル（図３）又は複合透過セル（図
４）のような別の型式の複合ＩＴＭにも適用することが
できる。これら実施例の何れにおいても、少なくとも１
個のウエファを用いて下側に位置する光学的透過性材料
を機械的及び化学的に保護する。従って、複合ＩＴＭの
光学的透過性材料は一層安価な材料で構成することがで
き、装置全体のコストを低減することができる。
【００４９】例えば図３に示すように、符号９０で示す
複合放出セルは光学的透過性材料１００を有し、この透
過性材料により試料１０２から放出された放射エネルギ
ーを遠く離れた検出器又は分析器（図示せず）に導く。
試料は容器又はるつぼ１０４内に収容又は封入されヒー
タ（符号１０６として線図的に示す）により加熱され
る。反応ガスを開口すなわちポート１０８を経て放出セ
ル内に導入することができる。分光分析は、加熱された
試料から放出された放射エネルギーも検出することによ
り行われる。光学的透過性材料を試料との接触（及び／
又は反応ガスとの接触）から保護するため、ウエファ１
１０を光学的透過性材料の内側表面と光学的に接触する
ように配置して試料が光学的透過性材料又はセルのガス
体と接触する。
複合放出セルは光学的透過性材料１００を有し、この透
過性材料により試料１０２から放出された放射エネルギ
ーを遠く離れた検出器又は分析器（図示せず）に導く。
試料は容器又はるつぼ１０４内に収容又は封入されヒー
タ（符号１０６として線図的に示す）により加熱され
る。反応ガスを開口すなわちポート１０８を経て放出セ
ル内に導入することができる。分光分析は、加熱された
試料から放出された放射エネルギーも検出することによ
り行われる。光学的透過性材料を試料との接触（及び／
又は反応ガスとの接触）から保護するため、ウエファ１
１０を光学的透過性材料の内側表面と光学的に接触する
ように配置して試料が光学的透過性材料又はセルのガス
体と接触する。
【００５０】複合放出セル中の光学的透過性材料１００
は第１の実施例のＩＲＥと関連して説明した材料及びソ
ーダクロライド（ＮａＣｌ）、ポタシウムブロマイド
（ＫＢｒ）及びポタシウムクロライド（ＫＣｅ）で構成
することができ、前述した透過率及び屈折率特性と同一
の特性を有することができる。
は第１の実施例のＩＲＥと関連して説明した材料及びソ
ーダクロライド（ＮａＣｌ）、ポタシウムブロマイド
（ＫＢｒ）及びポタシウムクロライド（ＫＣｅ）で構成
することができ、前述した透過率及び屈折率特性と同一
の特性を有することができる。
【００５１】この型式のＩＴＭの保護ウエファは前述し
た材料でも構成され、第１の実施例に記載されたものと
同一の光学的透過性及び屈折率特性、化学的及び物理的
耐久性、並びに寸法を有している。従って、ウエファは
複合放出セルの光学的透過性材料を保護し、この材料の
化学的及び機械的劣化を防止する。
た材料でも構成され、第１の実施例に記載されたものと
同一の光学的透過性及び屈折率特性、化学的及び物理的
耐久性、並びに寸法を有している。従って、ウエファは
複合放出セルの光学的透過性材料を保護し、この材料の
化学的及び機械的劣化を防止する。
【００５２】さらに、図４に示すように、本発明の原理
は符号１１６で示す複合透過セルにも適用することがで
きる。この複合透過セルは互いに予め定めた距離だけ離
間した第１及び第２の光透過性材料体１２０，１２２を
含んでいる。試料は典型的には２個の光透過性材料間の
キャビティ１２３内に導入され（例えば、封止又は固定
し）、分光分析は分析用の放射を放射源（図示せず）か
ら第１の光透過性材料体１２０及び試料を経て投射する
ことにより行う。放射エネルギーは第２の光透過性材料
体１２２を透過し検出器に入射する。図示のように、試
料マスク／スペーサ１２４も光透過性材料体１２０，１
２２間に配置して試料を位置決め（及び／又は支持す
る）。赤外線透過材料体及びマスク／スペーサは、必要
な場合固定部材に支持することができる。光透過性材料
体１２０，１２２を保護するため、ウエファ１３０，１
３２を光透過性材料体１２０，１２２の内側表面に互い
に対向接触するようにそれぞれ配置して試料が光透過性
材料と接触するのを防止する。
は符号１１６で示す複合透過セルにも適用することがで
きる。この複合透過セルは互いに予め定めた距離だけ離
間した第１及び第２の光透過性材料体１２０，１２２を
含んでいる。試料は典型的には２個の光透過性材料間の
キャビティ１２３内に導入され（例えば、封止又は固定
し）、分光分析は分析用の放射を放射源（図示せず）か
ら第１の光透過性材料体１２０及び試料を経て投射する
ことにより行う。放射エネルギーは第２の光透過性材料
体１２２を透過し検出器に入射する。図示のように、試
料マスク／スペーサ１２４も光透過性材料体１２０，１
２２間に配置して試料を位置決め（及び／又は支持す
る）。赤外線透過材料体及びマスク／スペーサは、必要
な場合固定部材に支持することができる。光透過性材料
体１２０，１２２を保護するため、ウエファ１３０，１
３２を光透過性材料体１２０，１２２の内側表面に互い
に対向接触するようにそれぞれ配置して試料が光透過性
材料と接触するのを防止する。
【００５３】この複合透過セルの光透過性材料は、複合
放出セルに関して説明した材料で構成することができ、
同一の透過特性及び屈折率特性を有することができる。
この型式のＩＴＭ用のウエファも前述した材料で構成で
き、第１実施例で述べたものと同一の光透過特性、屈折
率特性、化学的及び機械的耐久性及び寸法を有してい
る。従って、ウエファは複合透過セルの光透過性材料を
保護し、この材料の化学的及び機械的劣化を防止する。
放出セルに関して説明した材料で構成することができ、
同一の透過特性及び屈折率特性を有することができる。
この型式のＩＴＭ用のウエファも前述した材料で構成で
き、第１実施例で述べたものと同一の光透過特性、屈折
率特性、化学的及び機械的耐久性及び寸法を有してい
る。従って、ウエファは複合透過セルの光透過性材料を
保護し、この材料の化学的及び機械的劣化を防止する。
【００５４】上述したように本発明は、広範な（又は選
択された）光透過域、試料に対する化学的耐久性、十分
な機械的強度及び許容できる程度の低いコストの固体、
液体又は気体試料の分光分析及び輻射分析用の新規な複
合赤外線透過材料を提供する。この材料を用いることに
より、複合ＩＴＭのコストが低減され、従って分光分析
装置又は輻射分析装置の全体のコストを低減することが
できる。本発明は上述した実施例だけに限定されず、種
々の変形や変更が可能である。
択された）光透過域、試料に対する化学的耐久性、十分
な機械的強度及び許容できる程度の低いコストの固体、
液体又は気体試料の分光分析及び輻射分析用の新規な複
合赤外線透過材料を提供する。この材料を用いることに
より、複合ＩＴＭのコストが低減され、従って分光分析
装置又は輻射分析装置の全体のコストを低減することが
できる。本発明は上述した実施例だけに限定されず、種
々の変形や変更が可能である。
【図１】試料と接触するＩＲ透過性ウエファ又は薄いシ
ートを有する本発明による複合内部反射素子の一例の構
成を示す線図である。
ートを有する本発明による複合内部反射素子の一例の構
成を示す線図である。
【図２】本発明による複合ＩＲＥの別の実施例を示す線
図である。
図である。
【図３】試料と接触するＩＲ透過性ウエファ又は薄いシ
ートを有する本発明による複合放出セルの実施例を示す
線図である。
ートを有する本発明による複合放出セルの実施例を示す
線図である。
【図４】試料と接触するＩＲ透過性ウエファ又は薄いシ
ートを有する本発明による複合放出セルの実施例を示す
線図である。
ートを有する本発明による複合放出セルの実施例を示す
線図である。
１０ ＩＴＭ １１ ＩＲＥ １２ ウエファ １３ 下側表面 １４ 上側表面 １５，１７ 傾斜端部 １１，２３ ミラー ２６ 放射源 ２８ 検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミラン ミロセヴィク アメリカ合衆国 ニューヨーク州 12524 フィッシュキル アルデン コ ート 10 (72)発明者 ドナルド ダブリュー スティング アメリカ合衆国 コネチカット州 06840 ニューキャナン タートルバッ ク ロード 358 (56)参考文献 特開 平６−214102（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−84738（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−142142（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−506298（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−503148（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/61 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (13)
- 【請求項１】 第１及び第２の表面を有する第１の光透
過性材料体（１１）と、第１及び第２の表面を有する第
２の光透過性材料体（１２）とを具え、前記第１の光透
過性材料体がＡＴＲプリズムを構成する試料分析装置で
あって、 前記第２の光透過性材料体を分析すべき試料に対して耐
久性を有する材料で構成すると共に、この第２の光透過
性材料体の第２の表面を分析すべき試料が配置される表
面とし、 前記第２の光透過性材料体の第１の表面を前記第１の光
透過性材料体の第２の表面に光学的に結合し、 前記第２の光透過性材料体を、アンタ（Antir)（ガラ
ス）、砒素改質セレニウムガラス（ＳｅＡｓ）、バリウ
ムチタネイト（ＢａＴｉＯ3 ）、カドシウムサルファイ
ド（ＣｄＳ）、カドミウムテレライド（ＣｄＴｅ）、ダ
イヤモンド（Ｃ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム
アンチモン（ＩｎＳｂ）、サファイヤ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、
シリコン（Ｓｉ）、シルバブロマイド（ＡｇＢｒ）、シ
ルバクロライド（ＡｇＣｌ）、ストロンチウムチタネー
ト（ＳＡｒＴｉＯ3 ）、サルファ（Ｓ）、タリウムブロ
マイド（ＴｌＢｒ）、タリウムクロライド（ＴｌＣ
ｌ）、チタニウムダイオキサイド（ＴｉＯ2 ）、ジンク
セレナイド（ＺｎＳｅ）、ジンクサルファイド（Ｚｎ
Ｓ）、及びジルコニア（ＺｒＯ2 、立方体）から成る群
から選択し、 分析中に、分析ビームが、前記第１の光透過性材料体の
第１の表面と第２の光透過性材料体の第２の表面との間
で複数回内部全反射しながら前記第１及び第２の光透過
性材料体を伝搬するように構成したことを特徴とする試
料分析装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、前記第
２の光透過性材料体（１２）を、前記第１の光透過性材
料体とオプティカルコンタクトを形成するウェファの形
態としたことを特徴とする装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、前記第
２の光透過性材料体（１２）が、赤外線放射が第２の材
料体を透過する際に最小の吸収が生ずる厚さを有するこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の装置において、前記第
２の光透過性材料体（１２）の厚さを、約１００μｍと
１ｍｍとの間の厚さとしたことを特徴とする装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の装置において、前記第
１の光透過性材料体（１１）を、アンタ（Amtir)（ガラ
ス）、砒素改質セレニウムガラス（ＳｅＡｓ）、カドミ
ウムサルファイド（ＣｄＳ）、カドミウムテルライド
（ＣｄＴｅ）、セシウムイオダイド（ＣｓＩ）、ゲルマ
ニウム（Ｇｅ）、インジウムアンチモン（ＩｎＳｄ）、
ＫＲＳ−（ＴｌＢｒ−ＴｌＩ）、シリコン（Ｓｉ）、シ
ルバブロマイド（ＡｇＢｒ）、シルバクロライド（Ａｇ
Ｃｌ）、サルファ−セレニウムガラス（ＳｘＳｅｙ）、
タリウムブロマイド（ＴｌＢｒ）、タリウムクロライド
（ＴｌＣｌ）、ジンクセレナイド（ＺｘＳｅ）、ジンク
サルファイド（ＺｎＳ）、ジルコニア（ＺｅＯ2 、立方
体）、ソーダクロライド（ＮａＣｌ）、ポリシウムブロ
マイド（ＫＢｒ）、及びポタシウムクロライド（ＫＣ
ｌ）から成る群から選択したことを特徴とする装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の装置において、前記第
１及び第２の光透過性材料体（１１，１２）が複合内部
反射素子を構成することを特徴とする装置。 - 【請求項７】 請求項５に記載の装置において、前記第
１及び第２の光透過性材料体（１１，１２）が、複合透
過セルを構成することを特徴とする装置。 - 【請求項８】 請求項５に記載の装置において、前記第
１及び第２の光透過性材料体（１１，１２）が、複合放
射セルを構成することを特徴とする装置。 - 【請求項９】 請求項２に記載の装置において、前記第
１及び第２の光透過性材料体（１１，１２）が、互いに
光学的に接触し２．０μｍ以上互いに離間せず光学補正
を行なう互いに対向する表面（１４，２０）を有するこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の装置において、前記
第１及び第２の光透過性材料体（１１，１２）の互いに
対向する表面（１４，２０）をオプティカルフラットと
したことを特徴とする装置。 - 【請求項１１】 請求項１に記載の装置において、前記
第１の光透過性材料体（１１）と第２の光透過性材料体
（１２）との間に配置した少なくとも１個の別の光透過
性材料体（２１）を含み、この少なくとも１個の光透過
性材料体が、分光分析又は輻射分析中に最小の透過損失
及び反射損失が生ずるように前記第１及び第２の光透過
性材料体と適合し得る光透過特性及び屈折率特性を有す
ることを特徴とする装置。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の装置において、前
記少なくとも１個の別の光透過性材料（２１）を液状又
はゲル状の層としたことを特徴とする装置。 - 【請求項１３】 請求項１に記載の装置において、さら
に、 i ) 分光分析又は輻射分析すべき試料と、 ii) 前記試料に分析用の赤外線放射ビームを放出する放
射源（２６）と、 iii)前記試料から出射した赤外線放射ビームを検出する
検出手段（２８）と、 iv) 前記放射源（２６）から放出された赤外線放射ビー
ムを試料に入射させるための手段（２２）と、 v ) 前記試料から出射した赤外線放射ビームを前記検出
器手段に入射させる手段（２８）とを具えることを特徴
とする装置。
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