JP3311927B2 - 光−磁気光学効果測定装置 - Google Patents
光−磁気光学効果測定装置Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファラデ−効果お
よび／またはカ−効果の測定技術に関する。
よび／またはカ−効果の測定技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏ
ｌ．３２（１９９３）ｐｐ．９８９−９９５に、今日知
られている最も新しい光−磁気光学効果測定装置が紹介
されている。この装置では、光源からの光を分光器に入
射して必要な波長の光をとりだす。とりだされた光は第
１の偏光子によって直線偏光にされたあと試料に照射さ
れる。ここで試料には電磁石によって磁場が印加され
る。ファラデ−効果を測定する場合には試料を透過した
光を観察し、カ−効果を測定する場合には試料で反射し
た光を観察する。いづれの場合にも試料を透過ないし試
料で反射した光は、第２の偏光子を通過したあとにその
強度が検出される。上記の測定手法は、クロス−ニコル
法、ファラデ−セル法、回転検光子法、円偏光変調法の
場合に共通である。
ｌ．３２（１９９３）ｐｐ．９８９−９９５に、今日知
られている最も新しい光−磁気光学効果測定装置が紹介
されている。この装置では、光源からの光を分光器に入
射して必要な波長の光をとりだす。とりだされた光は第
１の偏光子によって直線偏光にされたあと試料に照射さ
れる。ここで試料には電磁石によって磁場が印加され
る。ファラデ−効果を測定する場合には試料を透過した
光を観察し、カ−効果を測定する場合には試料で反射し
た光を観察する。いづれの場合にも試料を透過ないし試
料で反射した光は、第２の偏光子を通過したあとにその
強度が検出される。上記の測定手法は、クロス−ニコル
法、ファラデ−セル法、回転検光子法、円偏光変調法の
場合に共通である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年の光−磁気光学効
果を利用した超高密度記憶技術では、その記憶密度を向
上させるために、ますます短波長の光が利用される傾向
にあり、極短波長帯域での光−磁気光学効果の測定技術
の実現が望まれている。
果を利用した超高密度記憶技術では、その記憶密度を向
上させるために、ますます短波長の光が利用される傾向
にあり、極短波長帯域での光−磁気光学効果の測定技術
の実現が望まれている。
【０００４】前記論文に記載の装置の場合においても、
短波長光での測定が可能となるように改良されており、
波長２１０ｎｍ前後までの測定を可能としている。しか
しながら、前記論文の装置でも、波長２００ｎｍ以下で
の測定は不可能である。
短波長光での測定が可能となるように改良されており、
波長２１０ｎｍ前後までの測定を可能としている。しか
しながら、前記論文の装置でも、波長２００ｎｍ以下で
の測定は不可能である。
【０００５】その理由は、光源としてキセノンランプを
用いるためである。キセノンランプは２００ｎｍ以下で
の光強度が著しく弱く、キセノンランプを利用するかぎ
り２００ｎｍ以下での測定ができない。それならば、よ
り短波長側に発光波長帯域をもつ重水素ランプを利用す
ることが考えられる。しかるに重水素ランプを光源とす
る測定装置はいまだ実現されていない。
用いるためである。キセノンランプは２００ｎｍ以下で
の光強度が著しく弱く、キセノンランプを利用するかぎ
り２００ｎｍ以下での測定ができない。それならば、よ
り短波長側に発光波長帯域をもつ重水素ランプを利用す
ることが考えられる。しかるに重水素ランプを光源とす
る測定装置はいまだ実現されていない。
【０００６】重水素ランプは２００ｎｍ以下に発光波長
帯域を有するものの、その光強度が弱く、よほどうまく
工夫しないと必要なＳ／Ｎ比が確保できずに信頼できる
測定が実現されない。また２００ｎｍ以下の光は大気中
又はレンズ等での減衰が著しく、これもまた測定を困難
とする。すなわち波長２００ｎｍ以下での測定を可能と
するためには単に重水素ランプを用いればよいというも
のでなく、必要なＳ／Ｎ比を得ることができるためのブ
レ−クスル−を必要とする。本発明は、そのブレ−クス
ル−を実現し、はじめて重水素ランプで必要なＳ／Ｎ比
を確保することのできる装置を実現したものである。
帯域を有するものの、その光強度が弱く、よほどうまく
工夫しないと必要なＳ／Ｎ比が確保できずに信頼できる
測定が実現されない。また２００ｎｍ以下の光は大気中
又はレンズ等での減衰が著しく、これもまた測定を困難
とする。すなわち波長２００ｎｍ以下での測定を可能と
するためには単に重水素ランプを用いればよいというも
のでなく、必要なＳ／Ｎ比を得ることができるためのブ
レ−クスル−を必要とする。本発明は、そのブレ−クス
ル−を実現し、はじめて重水素ランプで必要なＳ／Ｎ比
を確保することのできる装置を実現したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる光−磁気
光学効果測定装置は、光源と、その光源からの光を分光
して必要な波長の光をとりだす分光器と、その分光器で
とりだされた光を偏光する第１の偏光子と、試料に磁場
を印加する手段と、その試料を透過ないしその試料で反
射した光を通す第２の偏光子と、その第２の偏光子を通
過した光の強度を検出する光検出器とを備えた従来の光
−磁気光学効果測定装置において、その光源は重水素ラ
ンプを含み、その分光器はレンズおよび／またはプリズ
ムを含まず、かつ、その光源からその光検出器に至る光
路が容器内に収容され、かつその容器内が酸素を含まな
い気体に置換されていることを特徴とする。さらに、
(1)試料に磁場を印加し、(2)第2偏光子を所定方向に回
転させて停止し、(3)測定し、(4)第2偏光子を反対方向
に回転させて停止し、(5)測定し、(6)反転した磁場を印
加し、(7)測定し、(8)波長を変更し、(9)前記(3)に戻す
処理を繰返し実行するコンピュータ制御手段を備えて試
料が磁場に飽和したときの光−磁気光学効果を測定する
ことを特徴とする。
光学効果測定装置は、光源と、その光源からの光を分光
して必要な波長の光をとりだす分光器と、その分光器で
とりだされた光を偏光する第１の偏光子と、試料に磁場
を印加する手段と、その試料を透過ないしその試料で反
射した光を通す第２の偏光子と、その第２の偏光子を通
過した光の強度を検出する光検出器とを備えた従来の光
−磁気光学効果測定装置において、その光源は重水素ラ
ンプを含み、その分光器はレンズおよび／またはプリズ
ムを含まず、かつ、その光源からその光検出器に至る光
路が容器内に収容され、かつその容器内が酸素を含まな
い気体に置換されていることを特徴とする。さらに、
(1)試料に磁場を印加し、(2)第2偏光子を所定方向に回
転させて停止し、(3)測定し、(4)第2偏光子を反対方向
に回転させて停止し、(5)測定し、(6)反転した磁場を印
加し、(7)測定し、(8)波長を変更し、(9)前記(3)に戻す
処理を繰返し実行するコンピュータ制御手段を備えて試
料が磁場に飽和したときの光−磁気光学効果を測定する
ことを特徴とする。
【０００８】本装置の場合、分光器にプリズム、レンズ
等の短波長光を強く減衰させる光学素子が利用されてお
らず、短波長光をさほど減衰させずにとりだすことがで
きる。また光路が酸素を含まない気体の中に確保されて
おり、短波長光がさほど減衰しない。通常２００ｎｍ以
下の短波長光は真空紫外光と称されるように真空中でな
いと伝搬しにくいと考えられていたところ、本発明者ら
は大気自体の存在を排除する必要はなく酸素さえ除去す
れば減衰することなく伝搬されることに気付いてこの装
置を実現した。この装置によると、装置を真空容器内に
収容する必要がなく、装置構成が著しく簡単化される。
さらに、(1)試料に磁場を印加し、(2)第2偏光子を所定
方向に回転させて停止し、(3)測定し、(4)第2偏光子を
反対方向に回転させて停止し、(5)測定し、(6)反転した
磁場を印加し、(7)測定し、(8)波長を変更し、(9)前記
(3)に戻す処理を繰返し実行するコンピュータ制御手段
を備えているために、磁場の逆転回数を最小に押さえな
がら試料が磁場に飽和したときの光−磁気光学効果を迅
速に測定することができる。
等の短波長光を強く減衰させる光学素子が利用されてお
らず、短波長光をさほど減衰させずにとりだすことがで
きる。また光路が酸素を含まない気体の中に確保されて
おり、短波長光がさほど減衰しない。通常２００ｎｍ以
下の短波長光は真空紫外光と称されるように真空中でな
いと伝搬しにくいと考えられていたところ、本発明者ら
は大気自体の存在を排除する必要はなく酸素さえ除去す
れば減衰することなく伝搬されることに気付いてこの装
置を実現した。この装置によると、装置を真空容器内に
収容する必要がなく、装置構成が著しく簡単化される。
さらに、(1)試料に磁場を印加し、(2)第2偏光子を所定
方向に回転させて停止し、(3)測定し、(4)第2偏光子を
反対方向に回転させて停止し、(5)測定し、(6)反転した
磁場を印加し、(7)測定し、(8)波長を変更し、(9)前記
(3)に戻す処理を繰返し実行するコンピュータ制御手段
を備えているために、磁場の逆転回数を最小に押さえな
がら試料が磁場に飽和したときの光−磁気光学効果を迅
速に測定することができる。
【０００９】
【好ましい手段】本発明に係わる装置では、試料に照射
される光を所定の周波数で変調する変調手段と、その光
検出器の検出値から、直流成分、変調周波数成分、その
２倍の周波数成分別の強度を得る手段を備えていること
が好ましい。この装置によると、円偏光変調法によっ
て、光−磁気光学効果回転角（旋光角ともいう）と楕円
率の同時測定が可能となる。
される光を所定の周波数で変調する変調手段と、その光
検出器の検出値から、直流成分、変調周波数成分、その
２倍の周波数成分別の強度を得る手段を備えていること
が好ましい。この装置によると、円偏光変調法によっ
て、光−磁気光学効果回転角（旋光角ともいう）と楕円
率の同時測定が可能となる。
【００１０】また、光源に、重水素ランプの発光波長帯
域よりも長波長側に発光波長帯域を有する第２のランプ
が付加されており、前記分光器が入射するランプを選択
可能となっていることが好ましい。この装置によると、
短波長帯域から長波長帯域までの広い帯域にわたる測定
が１つの装置で可能となる。
域よりも長波長側に発光波長帯域を有する第２のランプ
が付加されており、前記分光器が入射するランプを選択
可能となっていることが好ましい。この装置によると、
短波長帯域から長波長帯域までの広い帯域にわたる測定
が１つの装置で可能となる。
【００１１】また、光の集光光学系がレンズを含まずに
反射鏡で構成されていることが好ましい。
反射鏡で構成されていることが好ましい。
【００１２】この装置によると、短波長光の集光時に強
度が著しく減衰されることがなく、必要なＳ／Ｎ比を確
保しやすくなる。
度が著しく減衰されることがなく、必要なＳ／Ｎ比を確
保しやすくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明の一つの実施の形態を
図を参照しつつ説明する。図１はこの形態に係わる光−
磁気光学効果測定装置の全体レイアウトを平面視した図
である。図中１０２は重水素ランプであり、２００ｎｍ
以下の短波長光を含む光を放射する。放射された短波長
光は凹面反射鏡１０４で反射集光されて分光器１２０の
第１入射スリット１２１に入射される。凹面反射鏡１０
４は石英（これに代えてＳｉＣとしてもよい）の表面を
研磨し、研磨面にＰｔ（これに代えてＡｕとしてもよ
い）をコ−トし、さらにこのうえにＡｌ−ＭｇＦ2 をコ
−トして製作されており、ランプ強度の低い１６０ｎｍ
において最もよく反射する特性とされている。１６０ｎ
ｍにおける反射率は８４〜８６％である。なお後記の各
反射鏡および凹面反射鏡にも同様の表面処理がほどこさ
れており、短波長光を高効率で反射する。重水素ランプ
１０２と凹面反射鏡１０４と第１入射スリット１２１の
全体は容器１０６内に収容されており、その容器１０６
内は１気圧の窒素に置換されている。重水素ランプ１０
２から第１入射スリット１２１までの光路は酸素を含ま
ない雰囲気中に確保されており、重水素ランプ１０２か
ら発生する２００ｎｍ以下の短波長光があまり減衰する
ことなく分光器１２０に入射される。微量の窒素が容器
１０６内に常時おくりこまれているために、容器１０６
は高い気密性を必要としない。容器１０６内は減圧する
必要がないために簡単な構造のカバ−で足りる。
図を参照しつつ説明する。図１はこの形態に係わる光−
磁気光学効果測定装置の全体レイアウトを平面視した図
である。図中１０２は重水素ランプであり、２００ｎｍ
以下の短波長光を含む光を放射する。放射された短波長
光は凹面反射鏡１０４で反射集光されて分光器１２０の
第１入射スリット１２１に入射される。凹面反射鏡１０
４は石英（これに代えてＳｉＣとしてもよい）の表面を
研磨し、研磨面にＰｔ（これに代えてＡｕとしてもよ
い）をコ−トし、さらにこのうえにＡｌ−ＭｇＦ2 をコ
−トして製作されており、ランプ強度の低い１６０ｎｍ
において最もよく反射する特性とされている。１６０ｎ
ｍにおける反射率は８４〜８６％である。なお後記の各
反射鏡および凹面反射鏡にも同様の表面処理がほどこさ
れており、短波長光を高効率で反射する。重水素ランプ
１０２と凹面反射鏡１０４と第１入射スリット１２１の
全体は容器１０６内に収容されており、その容器１０６
内は１気圧の窒素に置換されている。重水素ランプ１０
２から第１入射スリット１２１までの光路は酸素を含ま
ない雰囲気中に確保されており、重水素ランプ１０２か
ら発生する２００ｎｍ以下の短波長光があまり減衰する
ことなく分光器１２０に入射される。微量の窒素が容器
１０６内に常時おくりこまれているために、容器１０６
は高い気密性を必要としない。容器１０６内は減圧する
必要がないために簡単な構造のカバ−で足りる。
【００１４】図中１０８はキセノンランプであり、重水
素ランプよりも長波長側に発光波長帯域を有している。
キセノンランプ１０８と重水素ランプ１０２の発光波長
帯域はオ−パ−ラップし、波長３００ｎｍ以下では重水
素ランプ１０２が用いられ、波長３００ｎｍ以上ではキ
セノンランプ１０８が用いられる。波長３００ｎｍ以上
の光は酸素で減衰しにくいために、キセノンランプ１０
８は大気中で用いられる。キセノンランプ１０８からの
光は、凹面反射鏡１１０と反射鏡１１２によって集光、
反射されて分光器１２０の第２入射スリット１２２に入
射される。
素ランプよりも長波長側に発光波長帯域を有している。
キセノンランプ１０８と重水素ランプ１０２の発光波長
帯域はオ−パ−ラップし、波長３００ｎｍ以下では重水
素ランプ１０２が用いられ、波長３００ｎｍ以上ではキ
セノンランプ１０８が用いられる。波長３００ｎｍ以上
の光は酸素で減衰しにくいために、キセノンランプ１０
８は大気中で用いられる。キセノンランプ１０８からの
光は、凹面反射鏡１１０と反射鏡１１２によって集光、
反射されて分光器１２０の第２入射スリット１２２に入
射される。
【００１５】分光器１２０は、第１入射スリット１２１
と第２入射スリット１２２の内側近傍に切換ミラ−１２
３を備えており、いづれか一方の入射スリットからの光
を凹面反射鏡１２６に導く。なお図中（ｍ）の記号は、
ステップモ−タ（ｍ）によって可動な素子を示し、例え
ば切換ミラ−１２３はステップモ−タ１２３ｍによって
切換えられる。各ステップモ−タは、コンピュ−タ１９
２で制御される。なお切換ミラ−１２３はハンドル１２
３ａによって手動でも切換可能となっている（図２参
照）。
と第２入射スリット１２２の内側近傍に切換ミラ−１２
３を備えており、いづれか一方の入射スリットからの光
を凹面反射鏡１２６に導く。なお図中（ｍ）の記号は、
ステップモ−タ（ｍ）によって可動な素子を示し、例え
ば切換ミラ−１２３はステップモ−タ１２３ｍによって
切換えられる。各ステップモ−タは、コンピュ−タ１９
２で制御される。なお切換ミラ−１２３はハンドル１２
３ａによって手動でも切換可能となっている（図２参
照）。
【００１６】図２に良く示されているように、分光器１
２０は全体がケ−ス１４２に収容され、内部が１気圧の
窒素に置換されている。第１入射スリット１２１、第２
入射スリット１２２のいづれかから入射された光は、切
換ミラ−１２３で反射されたあと、凹面反射鏡１２６で
反射されて回析格子１３０、１３２、１３４のうちのい
づれかに入射される。３枚の回折格子１３０、１３２、
１３４は回転台１２８のうえに平面視で三角形をなすよ
うにおかれ、回転台１２８は図中矢印に示すように回転
していづれか１枚の回折格子を選択的に使用することが
できるようになっている。図２は回折格子１３４が使用
位置に置かれている状態を示す。回転台１２８は、ステ
ップモ−タ１２８ｍとウォ−ムギヤ１２９で回転され
る。回折格子１３０は最も格子間距離が短く、波長４０
０ｎｍ以下の分光に用いられる。回折格子１３４は最も
格子間距離が長く、波長８００ｎｍ以上の分光に用いら
れる。回折格子１３２は中間の格子間距離を有し、波長
４００ｎｍ〜８００ｎｍの分光に用いられる。ステップ
モ−タ１２８ｍは使用する回折格子を選択する他、選択
された回折格子の反射角度を微調整して凹面反射鏡１３
６に向けて反射される光の波長を切換えるようにも用い
られる。いづれか一つの回折格子の角度調製によって選
ばれた波長の光は凹面反射鏡１３６と反射鏡１３８で反
射されて出射スリット１４０に集光される。このように
して分光器１２０からは測定に必要な波長の光がとりだ
される。
２０は全体がケ−ス１４２に収容され、内部が１気圧の
窒素に置換されている。第１入射スリット１２１、第２
入射スリット１２２のいづれかから入射された光は、切
換ミラ−１２３で反射されたあと、凹面反射鏡１２６で
反射されて回析格子１３０、１３２、１３４のうちのい
づれかに入射される。３枚の回折格子１３０、１３２、
１３４は回転台１２８のうえに平面視で三角形をなすよ
うにおかれ、回転台１２８は図中矢印に示すように回転
していづれか１枚の回折格子を選択的に使用することが
できるようになっている。図２は回折格子１３４が使用
位置に置かれている状態を示す。回転台１２８は、ステ
ップモ−タ１２８ｍとウォ−ムギヤ１２９で回転され
る。回折格子１３０は最も格子間距離が短く、波長４０
０ｎｍ以下の分光に用いられる。回折格子１３４は最も
格子間距離が長く、波長８００ｎｍ以上の分光に用いら
れる。回折格子１３２は中間の格子間距離を有し、波長
４００ｎｍ〜８００ｎｍの分光に用いられる。ステップ
モ−タ１２８ｍは使用する回折格子を選択する他、選択
された回折格子の反射角度を微調整して凹面反射鏡１３
６に向けて反射される光の波長を切換えるようにも用い
られる。いづれか一つの回折格子の角度調製によって選
ばれた波長の光は凹面反射鏡１３６と反射鏡１３８で反
射されて出射スリット１４０に集光される。このように
して分光器１２０からは測定に必要な波長の光がとりだ
される。
【００１７】出射スリット１４０の直後には、回折格子
から同一角度に反射される光のうち、高次の次数を持つ
回折光を除去するためのフィルタ１４４が設置されてい
る。フィルタ１４４は図２（Ｂ）によく示されているよ
うに、軸１４４ｘを中心に回転する円板に６個の貫通孔
が設けられ、うち５個の貫通孔に特定波長をカットする
フィルタ板が組込まれている。各フィルタ板のカットす
る波長帯域特性は相互に異っており、使用する波長にあ
わせて使用するフィルタ板が切換えられる。貫通孔１４
４ａにはフィルタ板が組込まれておらず、光は素通りす
る。貫通孔１４４ａないしフィルタ板１４４ｂ〜１４４
ｆはフィルタ用モ−タ１４４ｍとその回転軸１４５によ
って、切換えられる。
から同一角度に反射される光のうち、高次の次数を持つ
回折光を除去するためのフィルタ１４４が設置されてい
る。フィルタ１４４は図２（Ｂ）によく示されているよ
うに、軸１４４ｘを中心に回転する円板に６個の貫通孔
が設けられ、うち５個の貫通孔に特定波長をカットする
フィルタ板が組込まれている。各フィルタ板のカットす
る波長帯域特性は相互に異っており、使用する波長にあ
わせて使用するフィルタ板が切換えられる。貫通孔１４
４ａにはフィルタ板が組込まれておらず、光は素通りす
る。貫通孔１４４ａないしフィルタ板１４４ｂ〜１４４
ｆはフィルタ用モ−タ１４４ｍとその回転軸１４５によ
って、切換えられる。
【００１８】分光器１２０と高次の回折光をカットする
フィルタ１４４で選ばれた特定波長の光は、図１に示さ
れているように、凹面反射鏡１４６と、反射鏡１４８で
集光、反射されて試料１７６に向けられる。凹面反射鏡
１４６は光を試料１７６の表面に集光する。反射鏡１４
８は、水平軸と垂直軸のまわりに回転可能となってお
り、試料１７６からの反射光が後記の凹面反射鏡１５８
に入射されるように角度が調整される。このために反射
鏡１４８には水平モ−タ１４８ｍ１と垂直モ−タ１４８
ｍ２がとりつけられている。
フィルタ１４４で選ばれた特定波長の光は、図１に示さ
れているように、凹面反射鏡１４６と、反射鏡１４８で
集光、反射されて試料１７６に向けられる。凹面反射鏡
１４６は光を試料１７６の表面に集光する。反射鏡１４
８は、水平軸と垂直軸のまわりに回転可能となってお
り、試料１７６からの反射光が後記の凹面反射鏡１５８
に入射されるように角度が調整される。このために反射
鏡１４８には水平モ−タ１４８ｍ１と垂直モ−タ１４８
ｍ２がとりつけられている。
【００１９】図１中の参照番号１５０は第１の偏光子を
示し、図３に示すように、通過した光を直線偏光された
状態とする。直線偏光波は光弾性変調器１５２を通過す
る。光弾性変調器１５２は、この場合、５０ＫＨｚの周
波数で振動するピエゾ素子を内蔵しており、その振動方
向は直線偏光波に対して反時計方向に４５°傾けられて
いる。
示し、図３に示すように、通過した光を直線偏光された
状態とする。直線偏光波は光弾性変調器１５２を通過す
る。光弾性変調器１５２は、この場合、５０ＫＨｚの周
波数で振動するピエゾ素子を内蔵しており、その振動方
向は直線偏光波に対して反時計方向に４５°傾けられて
いる。
【００２０】図３に示すように、直線偏光波は、それか
ら時計方向に４５°傾いた面内の波と（図中白抜きで表
示される）と、反時計方向に４５°傾いた波（図中黒い
波で表示される）との合成であると考えられ、光弾性変
調器１５２は、振動方向の波（黒色の波）の位相をか
え、それに直角方向の波（白抜きの波）の位相をかえな
い。ここで位相の変化は振動数（５０ＫＨｚ）に等しい
周波数で遅れたり進んだりする。すなわち光弾性変調器
１５２を通った光は円偏光に変調され、その変調周波数
はこの場合５０ＫＨｚとなる。
ら時計方向に４５°傾いた面内の波と（図中白抜きで表
示される）と、反時計方向に４５°傾いた波（図中黒い
波で表示される）との合成であると考えられ、光弾性変
調器１５２は、振動方向の波（黒色の波）の位相をか
え、それに直角方向の波（白抜きの波）の位相をかえな
い。ここで位相の変化は振動数（５０ＫＨｚ）に等しい
周波数で遅れたり進んだりする。すなわち光弾性変調器
１５２を通った光は円偏光に変調され、その変調周波数
はこの場合５０ＫＨｚとなる。
【００２１】さて、分光器１２０とフィルタ１４４で波
長が選ばれ、第１偏光子１５０と光弾性変調器１５２で
５０ＫＨｚの周波数で円偏光された光は、絞り１５４を
通過したあとに試料１７６に入射される。
長が選ばれ、第１偏光子１５０と光弾性変調器１５２で
５０ＫＨｚの周波数で円偏光された光は、絞り１５４を
通過したあとに試料１７６に入射される。
【００２２】試料１７６は試料ホルダ１７４に収容され
ており、試料ホルダ１７４には短波長光を吸収しない材
質（溶融石英）で形成された光透過窓が設けられてい
る。試料ホルダ１７４には、液体窒素を断熱膨張させて
試料を冷却する冷却装置と、試料を加熱するヒ−タが組
込まれており、試料温度を８０〜６００°ｋの範囲で可
変としている。また試料ホルダ１７４の内部は不活性ガ
スで満され、試料の加熱時に試料が酸化することを防止
する。また試料ホルダ１７４は孔あきの電磁石１７２の
なかにセットされて、試料１７６に２０ＫＯｅまでの磁
場を印加することが可能となっている。試料１７６と電
磁石１７２の全体は容器１７０内に収容され、その容器
１７０内も１気圧の窒素で置換されて酸素が存在しな
い。この形態の装置の場合、ファラデ−効果とカ−効果
のいづれかが測定可能となっており、ファラデ−効果を
測定する場合には、検出装置が試料１７６を通過した光
を測定する位置にセットされる（図１中ではその状態が
添字ａで示される）。検出装置は第２の偏光子１５６と
凹面反射鏡１５８と光電子増幅管１６２とゲルマニウム
ダイオ−ド１６０で構成され、ファラデ−効果を測定す
る場合にはケ−ス１７８内に収容されて配置されてい
る。ケ−ス１７８内も１気圧の窒素に置換されて酸素が
存在しない。第２偏光子１５６はステップモ−タ１５６
ｍで面内で回転可能となっており、後述のように、校正
時に回転されたあとでゼロ角度に調製される。光電子増
幅管１６２は短波長の検出に用いられ、ゲルマニウムダ
イオ−ド１６０は長波長の検出に用いられる。凹面反射
鏡１５８はステップモ−タ１５８ｍで回転されて、測定
光を光電子増幅管１６２とゲルマニウムダイオ−ド１６
０のいづれか一方に集光する。
ており、試料ホルダ１７４には短波長光を吸収しない材
質（溶融石英）で形成された光透過窓が設けられてい
る。試料ホルダ１７４には、液体窒素を断熱膨張させて
試料を冷却する冷却装置と、試料を加熱するヒ−タが組
込まれており、試料温度を８０〜６００°ｋの範囲で可
変としている。また試料ホルダ１７４の内部は不活性ガ
スで満され、試料の加熱時に試料が酸化することを防止
する。また試料ホルダ１７４は孔あきの電磁石１７２の
なかにセットされて、試料１７６に２０ＫＯｅまでの磁
場を印加することが可能となっている。試料１７６と電
磁石１７２の全体は容器１７０内に収容され、その容器
１７０内も１気圧の窒素で置換されて酸素が存在しな
い。この形態の装置の場合、ファラデ−効果とカ−効果
のいづれかが測定可能となっており、ファラデ−効果を
測定する場合には、検出装置が試料１７６を通過した光
を測定する位置にセットされる（図１中ではその状態が
添字ａで示される）。検出装置は第２の偏光子１５６と
凹面反射鏡１５８と光電子増幅管１６２とゲルマニウム
ダイオ−ド１６０で構成され、ファラデ−効果を測定す
る場合にはケ−ス１７８内に収容されて配置されてい
る。ケ−ス１７８内も１気圧の窒素に置換されて酸素が
存在しない。第２偏光子１５６はステップモ−タ１５６
ｍで面内で回転可能となっており、後述のように、校正
時に回転されたあとでゼロ角度に調製される。光電子増
幅管１６２は短波長の検出に用いられ、ゲルマニウムダ
イオ−ド１６０は長波長の検出に用いられる。凹面反射
鏡１５８はステップモ−タ１５８ｍで回転されて、測定
光を光電子増幅管１６２とゲルマニウムダイオ−ド１６
０のいづれか一方に集光する。
【００２３】カ−効果を測定する場合には、前述の検出
装置１５６、１５８、１６０、１６２が、試料１７６か
らの反射光を測定できる位置に置かれる。この場合、入
射光と反射光のための光学系の全体が１つのケ−ス１６
６内に収容され、容器１６６内に酸素の存在しない状態
で測定がおこなわれる。このために容器１６６内には窒
素が吹き込まれ続ける。
装置１５６、１５８、１６０、１６２が、試料１７６か
らの反射光を測定できる位置に置かれる。この場合、入
射光と反射光のための光学系の全体が１つのケ−ス１６
６内に収容され、容器１６６内に酸素の存在しない状態
で測定がおこなわれる。このために容器１６６内には窒
素が吹き込まれ続ける。
【００２４】前述した各種モ−タや光弾性変調器等はコ
ンピュ−タ１９２で制御される。また測定デ−タの処理
もコンピュ−タ１９２でおこなわれる。図１中１８２と
１８０はそれぞれ光電子増幅管１６２とゲルマニウムダ
イオ−ド１６０のためのアンプである。また図中１８３
は、凹面反射鏡１５８と連動して切換えられるスイッチ
であり、凹面反射鏡１５８が測定光をゲルマニウムダイ
オ−ド１６０に集光している間はゲルマニウムダイオ−
ド１６０用のアンプ１８０の信号をコンピュ−タ１９２
に入力し、光電子増幅管１６２に集光している間は光電
子増幅管用のアンプ１８２の信号をコンピュ−タ１９２
に入力する。
ンピュ−タ１９２で制御される。また測定デ−タの処理
もコンピュ−タ１９２でおこなわれる。図１中１８２と
１８０はそれぞれ光電子増幅管１６２とゲルマニウムダ
イオ−ド１６０のためのアンプである。また図中１８３
は、凹面反射鏡１５８と連動して切換えられるスイッチ
であり、凹面反射鏡１５８が測定光をゲルマニウムダイ
オ−ド１６０に集光している間はゲルマニウムダイオ−
ド１６０用のアンプ１８０の信号をコンピュ−タ１９２
に入力し、光電子増幅管１６２に集光している間は光電
子増幅管用のアンプ１８２の信号をコンピュ−タ１９２
に入力する。
【００２５】図中１８８は検出された光強度のうちの直
流成分を検出する直流成分電圧計、１８６は変調周波数
（この場合５０ＫＨｚ）の成分の強度を検出する第１ロ
ックインアンプ、１８４はその２倍の周波数（１００Ｋ
Ｈｚ）の成分を検出する第２ロックインアンプである。
それぞれの出力値はコンピュ−タ１９２に入力され、コ
ンピュ−タ１９２によって処理された結果が表示装置１
９４に表示される。
流成分を検出する直流成分電圧計、１８６は変調周波数
（この場合５０ＫＨｚ）の成分の強度を検出する第１ロ
ックインアンプ、１８４はその２倍の周波数（１００Ｋ
Ｈｚ）の成分を検出する第２ロックインアンプである。
それぞれの出力値はコンピュ−タ１９２に入力され、コ
ンピュ−タ１９２によって処理された結果が表示装置１
９４に表示される。
【００２６】なお光電子増幅管１６２の使用中は、直流
成分電圧計１８８で検出される直流成分に応じて光電子
増幅管１６２に印加される電圧がフィ−ドバック制御さ
れて、直流成分電圧計１８８の検出値がほぼ一定レベル
となるように光電子増幅管１６２のゲインがフィ−ドバ
ック制御される。
成分電圧計１８８で検出される直流成分に応じて光電子
増幅管１６２に印加される電圧がフィ−ドバック制御さ
れて、直流成分電圧計１８８の検出値がほぼ一定レベル
となるように光電子増幅管１６２のゲインがフィ−ドバ
ック制御される。
【００２７】図３に示されているように、本装置でカ−
効果を測定する場合、入射光と試料法線のなす角は３度
以下であり、かつ反射光も同じである。この角度が３度
以下であると、カ−効果の測定精度が良好に保たれる。
また第２偏光子１５６は、図３に示すように、光弾性変
調器１５２で変調された偏波をとおし、変調されない偏
波を通さない角度（ゼロ角度）を基準に用いられる。
効果を測定する場合、入射光と試料法線のなす角は３度
以下であり、かつ反射光も同じである。この角度が３度
以下であると、カ−効果の測定精度が良好に保たれる。
また第２偏光子１５６は、図３に示すように、光弾性変
調器１５２で変調された偏波をとおし、変調されない偏
波を通さない角度（ゼロ角度）を基準に用いられる。
【００２８】図４は、コンピュ−タ１９２を中心とする
電気的システム構成を示し、コンピュ−タ１９２が分光
器コントロ−ラ４０１を介して切換ミラ−１２３と回折
格子の種類（１３０、１３２、１３４のいづれか）と角
度を調整する。同様にフィルタコントロ−ラ４０２を介
して使用する貫通孔１４４ａないしフィルタ板１４４ｂ
〜ｆのいづれかを選択する。また集光系コントロ−ラ４
０３によって反射鏡１４８の水平モ−タ１４８ｍ１と垂
直モ−タ１４８ｍ２を制御して試料１７６に光を照射す
る。また検出系コントロ−ラ４０４が第２偏光子（検光
子）１５６の角度と、凹面反射鏡１５８の角度を切換え
る。さらに試料ホルダ１７４の近傍にホ−ル素子が配置
されており、試料に印加される磁場の大きさと方向がコ
ンピュ−タ１９２に入力される。またコンピュ−タ１９
２は試料ホルダ１７４に組込まれているヒ−タないし冷
却装置をコントロ−ルし、試料１７６の温度をオペレ−
タのセットした値を中心としてフィ−ドバック制御す
る。
電気的システム構成を示し、コンピュ−タ１９２が分光
器コントロ−ラ４０１を介して切換ミラ−１２３と回折
格子の種類（１３０、１３２、１３４のいづれか）と角
度を調整する。同様にフィルタコントロ−ラ４０２を介
して使用する貫通孔１４４ａないしフィルタ板１４４ｂ
〜ｆのいづれかを選択する。また集光系コントロ−ラ４
０３によって反射鏡１４８の水平モ−タ１４８ｍ１と垂
直モ−タ１４８ｍ２を制御して試料１７６に光を照射す
る。また検出系コントロ−ラ４０４が第２偏光子（検光
子）１５６の角度と、凹面反射鏡１５８の角度を切換え
る。さらに試料ホルダ１７４の近傍にホ−ル素子が配置
されており、試料に印加される磁場の大きさと方向がコ
ンピュ−タ１９２に入力される。またコンピュ−タ１９
２は試料ホルダ１７４に組込まれているヒ−タないし冷
却装置をコントロ−ルし、試料１７６の温度をオペレ−
タのセットした値を中心としてフィ−ドバック制御す
る。
【００２９】またコンピュ−タ１９２はスイッチコント
ロ−ラ４０７を介してスイッチ１８３を切りかえ、アン
プ１８０、１８２のうちのいづれか一方の信号を直流成
分電圧計１８８と第１ロックインアンプ１８４と第２ロ
ックインアンプ１８６に入力する。また直流成分電圧計
１８８の出力は電圧コントロ−ラ４１０に入力され、こ
の入力値に応じて調整された高電圧が光電子増幅管１６
２に印加されて、直流成分電圧計１８８で検出される光
強度レベルがほぼ一定となるようにフィ−ドバック制御
される。またコンピュ−タ１９２は磁場コントロ−ラ４
０９を介して電磁石１７２に加える電流を調整し、さら
に変調コントロ−ラ４０８を介して光弾性変調器１５２
をコントロ−ルする。
ロ−ラ４０７を介してスイッチ１８３を切りかえ、アン
プ１８０、１８２のうちのいづれか一方の信号を直流成
分電圧計１８８と第１ロックインアンプ１８４と第２ロ
ックインアンプ１８６に入力する。また直流成分電圧計
１８８の出力は電圧コントロ−ラ４１０に入力され、こ
の入力値に応じて調整された高電圧が光電子増幅管１６
２に印加されて、直流成分電圧計１８８で検出される光
強度レベルがほぼ一定となるようにフィ−ドバック制御
される。またコンピュ−タ１９２は磁場コントロ−ラ４
０９を介して電磁石１７２に加える電流を調整し、さら
に変調コントロ−ラ４０８を介して光弾性変調器１５２
をコントロ−ルする。
【００３０】図５は、試料に光を照射する部分に集点を
あてた図であり、矢印が光の光路を示し、破線がモ−タ
とこのモ−タで動く光学系の関係を示し、細い実線が電
気信号線を示し、太い実線がコントロ−ルバスを示す。
あてた図であり、矢印が光の光路を示し、破線がモ−タ
とこのモ−タで動く光学系の関係を示し、細い実線が電
気信号線を示し、太い実線がコントロ−ルバスを示す。
【００３１】図６は光学系に集点をあてた図であり、ラ
ンプ１０２又は１０８からの光が光電子増幅管１６２又
はゲルマニウムダイオ−ド１６０のいづれかに入射する
までの経路を示している。
ンプ１０２又は１０８からの光が光電子増幅管１６２又
はゲルマニウムダイオ−ド１６０のいづれかに入射する
までの経路を示している。
【００３２】次に図７以後を参照して測定の処理手順に
ついて説明する。図７は、測定する波長に応じて使用す
るランプを選択する手順を示し、測定しようとする波長
が３００ｎｍ以下か以上かで使用するランプを選択す
る。具体的にはモ−タ１２３ｍで切換ミラ−１２３を切
換えて分光器１２０にとりこむ光源を切換える。波長３
００ｎｍ以下のときは重水素ランプ１０２を使用し（Ｓ
７４又はＳ７５）、波長３００ｎｍ以上のときにはキセ
ノンランプ１０８を使用する（Ｓ７２又はＳ７３）。
ついて説明する。図７は、測定する波長に応じて使用す
るランプを選択する手順を示し、測定しようとする波長
が３００ｎｍ以下か以上かで使用するランプを選択す
る。具体的にはモ−タ１２３ｍで切換ミラ−１２３を切
換えて分光器１２０にとりこむ光源を切換える。波長３
００ｎｍ以下のときは重水素ランプ１０２を使用し（Ｓ
７４又はＳ７５）、波長３００ｎｍ以上のときにはキセ
ノンランプ１０８を使用する（Ｓ７２又はＳ７３）。
【００３３】図８は回折格子１３０、１３２、１３４の
選択と角度調整のための処理手順を示し、波長４００ｎ
ｍ以下で測定するときに回折格子１３０を使用し（Ｓ８
２）、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍで測定するときには
回折格子１３２を使用し（Ｓ８４）、波長８００ｎｍ以
上で測定するときには回折格子１３４を使用する。図中
Ｓ８６は、さらに選択された回折格子の角度を微調整す
るステップを示し、これによって測定する波長が決めら
れる。
選択と角度調整のための処理手順を示し、波長４００ｎ
ｍ以下で測定するときに回折格子１３０を使用し（Ｓ８
２）、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍで測定するときには
回折格子１３２を使用し（Ｓ８４）、波長８００ｎｍ以
上で測定するときには回折格子１３４を使用する。図中
Ｓ８６は、さらに選択された回折格子の角度を微調整す
るステップを示し、これによって測定する波長が決めら
れる。
【００３４】図９は、フィルタ−１４４の制御手順を示
し、測定波長が２５０ｎｍ以下のときには貫通孔１４４
ａを使う。分光器１２０を波長２５０ｎｍ以下の光をと
りだす状態で使用する場合、同時にとりだす可能性のあ
る２次以上の回折光は波長１２５ｎｍ以下の光となると
ころ、波長１２５ｎｍ以下の光はたとえ重水素ランプを
使っていてもひどく強度が低いため、フィルタ−でカッ
トする必要がないためである。２５０ｎｍ〜４００ｎｍ
の光で測定する場合には、波長２５０〜５００ｎｍの光
のみをとおすバントパスフィルタ−１４４ｂを使って高
次回折光をとりのぞく。波長４００〜６１０ｎｍの光で
測定する場合には波長３２０ｎｍ以下の光をカットする
フィルタ−１４４ｃを使うことで高次回折光をカットす
る。以下図９の条件別にフィルタ−１４４ｄ〜１４４ｆ
を使いわけることで高次回折光をカットする。
し、測定波長が２５０ｎｍ以下のときには貫通孔１４４
ａを使う。分光器１２０を波長２５０ｎｍ以下の光をと
りだす状態で使用する場合、同時にとりだす可能性のあ
る２次以上の回折光は波長１２５ｎｍ以下の光となると
ころ、波長１２５ｎｍ以下の光はたとえ重水素ランプを
使っていてもひどく強度が低いため、フィルタ−でカッ
トする必要がないためである。２５０ｎｍ〜４００ｎｍ
の光で測定する場合には、波長２５０〜５００ｎｍの光
のみをとおすバントパスフィルタ−１４４ｂを使って高
次回折光をとりのぞく。波長４００〜６１０ｎｍの光で
測定する場合には波長３２０ｎｍ以下の光をカットする
フィルタ−１４４ｃを使うことで高次回折光をカットす
る。以下図９の条件別にフィルタ−１４４ｄ〜１４４ｆ
を使いわけることで高次回折光をカットする。
【００３５】図１０は、検出装置側の切換手順を示し、
測定波長が８３０ｎｍ以下のとき光電子増幅管１６２を
使用する。このとき反射鏡１５８をモ−タ１５８ｍで切
換え、さらにスイッチ１８３を切換える。光電子増幅管
１６２を使用するときは、直流成分電圧計１８８の出力
をモニタ−し、低すぎれば（Ｓ１０７）光電子増幅管１
６２に加える電圧を大きくしてゲインを上げ（Ｓ１０
８）、大きすぎれば（Ｓ１０９）印加する電圧を小さく
してゲインを下げる（Ｓ１１０）。このときの電圧の増
大幅や減少幅を基準電圧からの差に比例させて迅速にフ
ィ−ドバック制御されるようにする。また電圧の増大処
理と減少処理との間にヒステリシス特性を付与し、フィ
−ドバック制御のオ−バ−シュ−トのくりかえしを防止
している。波長８３０ｎｍ以上で使用するときにはゲル
マニウムダイオ−ド１６０を使用し（Ｓ１０４、このと
きミラ−１５８とスイッチ１８３もきりかえる）、光電
子増幅管１６２に加える電圧をゼロとする（Ｓ１０
５）。
測定波長が８３０ｎｍ以下のとき光電子増幅管１６２を
使用する。このとき反射鏡１５８をモ−タ１５８ｍで切
換え、さらにスイッチ１８３を切換える。光電子増幅管
１６２を使用するときは、直流成分電圧計１８８の出力
をモニタ−し、低すぎれば（Ｓ１０７）光電子増幅管１
６２に加える電圧を大きくしてゲインを上げ（Ｓ１０
８）、大きすぎれば（Ｓ１０９）印加する電圧を小さく
してゲインを下げる（Ｓ１１０）。このときの電圧の増
大幅や減少幅を基準電圧からの差に比例させて迅速にフ
ィ−ドバック制御されるようにする。また電圧の増大処
理と減少処理との間にヒステリシス特性を付与し、フィ
−ドバック制御のオ−バ−シュ−トのくりかえしを防止
している。波長８３０ｎｍ以上で使用するときにはゲル
マニウムダイオ−ド１６０を使用し（Ｓ１０４、このと
きミラ−１５８とスイッチ１８３もきりかえる）、光電
子増幅管１６２に加える電圧をゼロとする（Ｓ１０
５）。
【００３６】図１１は、測定の準備段階の全体処理手順
を示し、Ｓ１１３〜Ｓ１１７の詳細は図７〜図１０で説
明したとおりである。Ｓ１１８は、光弾性変調器１５２
に加える電圧を、測定に用いる波長にあわせて調整する
処理を示す。例えば測定波長を３００ｎｍと６００ｎｍ
の場合を例として説明すると、それぞれの波をπ／２だ
け変調する場合、３００ｎｍをπ／２だけ変調するのに
比して６００ｎｍをπ／２だけ変調するには、より強く
変調してより大きな距離だけシフトする必要がある。ス
テップＳ１１８では測定波長にあわせて光弾性変調器に
加える電圧を調整し、短波長光には弱く変調する一方、
長波長光には強く変調することによって、変調によって
生じる位相差（ラジアン単位）が波長によらず一定とな
るようにする。本実施例では波長によらずπよりも若干
小さい位相差となるように調整する。この位相差は、旋
光角（正確には光−磁気効果回転角）と楕円率の同時測
定が精度よく実施される位相差である。
を示し、Ｓ１１３〜Ｓ１１７の詳細は図７〜図１０で説
明したとおりである。Ｓ１１８は、光弾性変調器１５２
に加える電圧を、測定に用いる波長にあわせて調整する
処理を示す。例えば測定波長を３００ｎｍと６００ｎｍ
の場合を例として説明すると、それぞれの波をπ／２だ
け変調する場合、３００ｎｍをπ／２だけ変調するのに
比して６００ｎｍをπ／２だけ変調するには、より強く
変調してより大きな距離だけシフトする必要がある。ス
テップＳ１１８では測定波長にあわせて光弾性変調器に
加える電圧を調整し、短波長光には弱く変調する一方、
長波長光には強く変調することによって、変調によって
生じる位相差（ラジアン単位）が波長によらず一定とな
るようにする。本実施例では波長によらずπよりも若干
小さい位相差となるように調整する。この位相差は、旋
光角（正確には光−磁気効果回転角）と楕円率の同時測
定が精度よく実施される位相差である。
【００３７】図１２と図１３は、本装置のための校正処
理の様子を示す。この装置の場合、校正のための係数に
波長依存性がないことが確認されており、ユ−ザは適当
な波長を選択して校正することができる（Ｓ１２１）。
ただし測定光の波長と等しい波長で校正することがより
確実である。
理の様子を示す。この装置の場合、校正のための係数に
波長依存性がないことが確認されており、ユ−ザは適当
な波長を選択して校正することができる（Ｓ１２１）。
ただし測定光の波長と等しい波長で校正することがより
確実である。
【００３８】校正処理時にはまず第２偏光子１５６（検
光子ともいう）を装置側のゼロ度からマイナス２度回転
させ（Ｓ１２２）、直流成分ＶDC、変調周波数成分
ＶF 、その２倍の周波数成分Ｖ2Fを検出する。以後、検
光子１５６を＋１度づつ回転させつつ（Ｓ１２５）、同
様の処理をつづけ、この処理を＋２度に達するまでつづ
ける（Ｓ１２４）。この結果計５回の測定がおこなわれ
る。コンピュ−タ１９２は、図１３に模式的に示される
ように、検光子１５６の角度Ｘ（−２、−１、０、＋
１、＋２）とＶ2F／ＶDC（すなわち２倍の周波数成分を
直流成分で除した値でありこれをＹとする）との間に成
立する関係を分析する。この分析の処理内容を模式的に
示すと、Ｘ−Ｙ軸のグラフに最小２乗法で回帰線をひ
き、この回帰線の傾きから校正係数Ａを求め、Ｙ＝Ｏと
なるＡの値からゼロ角度を求める。以上の処理はコンピ
ュ−タ１９２でおこなわれる（図１２のステップＳ１２
６）。以上の処理のあと検光子１５６をゼロ角度に回転
させ（Ｓ１２７）、測定をおこなう波長にセットし（Ｓ
１２８）、実際の測定に備える。図１２における装置側
のゼロ度は、図３において黒色波をとおして白色波をと
おさないはずの設計上のゼロ度であり、ステップＳ１２
６で求められるゼロ角度は実際に校正されたゼロ角度で
ある。図１４は、ある波長のある磁場における測定手順
を示す。この場合アンプ等の安定時間の経過後、直流成
分ＶDC、変調周波数成分ＶF 、その２倍の周波数成分Ｖ
2F、および磁場を測定し（Ｓ１４１〜Ｓ１４４）、それ
ぞれの値をコンピュ−タ１９２に一旦記憶（Ｓ１４５〜
Ｓ１４７）し、その測定値から旋光角（θ；光−磁気光
学効果回転角）と楕円率（ε）を求める。算出式は図１
４のステップＳ１４８に示されている。ここで、Ｊ１、
Ｊ２はベッセル関数の１次と２次を示し、δは光弾性変
調器による位相遅れである。前述したように、δは測定
波長にかかわらず０．３８３×２πラジアン（これはπ
よりも若干小さい値である）に調整される。図１５は、
旋光角（θ）のみを測定する場合の手順を示し、図１６
は、楕円率（ε）のみと測定する場合の手順を示してい
る。
光子ともいう）を装置側のゼロ度からマイナス２度回転
させ（Ｓ１２２）、直流成分ＶDC、変調周波数成分
ＶF 、その２倍の周波数成分Ｖ2Fを検出する。以後、検
光子１５６を＋１度づつ回転させつつ（Ｓ１２５）、同
様の処理をつづけ、この処理を＋２度に達するまでつづ
ける（Ｓ１２４）。この結果計５回の測定がおこなわれ
る。コンピュ−タ１９２は、図１３に模式的に示される
ように、検光子１５６の角度Ｘ（−２、−１、０、＋
１、＋２）とＶ2F／ＶDC（すなわち２倍の周波数成分を
直流成分で除した値でありこれをＹとする）との間に成
立する関係を分析する。この分析の処理内容を模式的に
示すと、Ｘ−Ｙ軸のグラフに最小２乗法で回帰線をひ
き、この回帰線の傾きから校正係数Ａを求め、Ｙ＝Ｏと
なるＡの値からゼロ角度を求める。以上の処理はコンピ
ュ−タ１９２でおこなわれる（図１２のステップＳ１２
６）。以上の処理のあと検光子１５６をゼロ角度に回転
させ（Ｓ１２７）、測定をおこなう波長にセットし（Ｓ
１２８）、実際の測定に備える。図１２における装置側
のゼロ度は、図３において黒色波をとおして白色波をと
おさないはずの設計上のゼロ度であり、ステップＳ１２
６で求められるゼロ角度は実際に校正されたゼロ角度で
ある。図１４は、ある波長のある磁場における測定手順
を示す。この場合アンプ等の安定時間の経過後、直流成
分ＶDC、変調周波数成分ＶF 、その２倍の周波数成分Ｖ
2F、および磁場を測定し（Ｓ１４１〜Ｓ１４４）、それ
ぞれの値をコンピュ−タ１９２に一旦記憶（Ｓ１４５〜
Ｓ１４７）し、その測定値から旋光角（θ；光−磁気光
学効果回転角）と楕円率（ε）を求める。算出式は図１
４のステップＳ１４８に示されている。ここで、Ｊ１、
Ｊ２はベッセル関数の１次と２次を示し、δは光弾性変
調器による位相遅れである。前述したように、δは測定
波長にかかわらず０．３８３×２πラジアン（これはπ
よりも若干小さい値である）に調整される。図１５は、
旋光角（θ）のみを測定する場合の手順を示し、図１６
は、楕円率（ε）のみと測定する場合の手順を示してい
る。
【００３９】図１７は、磁場を「ゼロ→プラス最大値→
ゼロ→マイナス最大値→ゼロ」に変化させつつ測定する
ことで試料の磁場に対するヒステリシス特性を測定する
手順図を示す。磁場はあらかじめ測定回数に対して方向
と強度が定められており、前記した磁場の変化パタ−ン
が得られるようにする。測定開始時にまず図１２、図１
３に示した校正処理をおこなう（Ｓ１７１）。次にあら
かじめ定められている順序に従って磁場を変えてゆく
（Ｓ１７３）。一順の測定が終了するとステップＳ１７
２がノ−となり測定をおえる。このとき磁場をゼロとし
（Ｓ１７６）、光電子増幅管に加える電圧をゼロとする
（Ｓ１７７）。一順の測定の実行中は、磁場を変えつつ
（Ｓ１７３）、測定をつづける（Ｓ１７５）。
ゼロ→マイナス最大値→ゼロ」に変化させつつ測定する
ことで試料の磁場に対するヒステリシス特性を測定する
手順図を示す。磁場はあらかじめ測定回数に対して方向
と強度が定められており、前記した磁場の変化パタ−ン
が得られるようにする。測定開始時にまず図１２、図１
３に示した校正処理をおこなう（Ｓ１７１）。次にあら
かじめ定められている順序に従って磁場を変えてゆく
（Ｓ１７３）。一順の測定が終了するとステップＳ１７
２がノ−となり測定をおえる。このとき磁場をゼロとし
（Ｓ１７６）、光電子増幅管に加える電圧をゼロとする
（Ｓ１７７）。一順の測定の実行中は、磁場を変えつつ
（Ｓ１７３）、測定をつづける（Ｓ１７５）。
【００４０】図１８は、波長依存性を測定する処理手順
を示す。この測定では試料が磁場に対して飽和したとき
の光磁気効果を調べる。このために試料にプラスの最大
磁場とマイナスの最大磁場を加えて測定し、その測定値
の差から飽和特性を調べる。ステップＳ１８１では校正
処理をおこなう。ステップＳ１８２では測定開始時の波
長をセットする。そしてその状態でプラスの最大磁場を
印加する（Ｓ１８３）。波長をかえつつ一連の測定をつ
づけていき、最終波長での測定をおこるとステップＳ１
８４がノ−となる。このとき測定をおえる（Ｓ１９０、
Ｓ１９１）。測定中は、プラスの最大磁場で測定したあ
と（Ｓ１８５）、磁場の方向を逆転し、次にマイナスの
最大磁場を印加して（Ｓ１８６）測定する（Ｓ１８
７）。以上の処理後両者の差をとってこれを２でわるこ
とにより（Ｓ１８８）、飽和時の旋光角θと楕円率εが
算出される。これを波長をかえつつ全波長について実施
する（Ｓ１８９）。
を示す。この測定では試料が磁場に対して飽和したとき
の光磁気効果を調べる。このために試料にプラスの最大
磁場とマイナスの最大磁場を加えて測定し、その測定値
の差から飽和特性を調べる。ステップＳ１８１では校正
処理をおこなう。ステップＳ１８２では測定開始時の波
長をセットする。そしてその状態でプラスの最大磁場を
印加する（Ｓ１８３）。波長をかえつつ一連の測定をつ
づけていき、最終波長での測定をおこるとステップＳ１
８４がノ−となる。このとき測定をおえる（Ｓ１９０、
Ｓ１９１）。測定中は、プラスの最大磁場で測定したあ
と（Ｓ１８５）、磁場の方向を逆転し、次にマイナスの
最大磁場を印加して（Ｓ１８６）測定する（Ｓ１８
７）。以上の処理後両者の差をとってこれを２でわるこ
とにより（Ｓ１８８）、飽和時の旋光角θと楕円率εが
算出される。これを波長をかえつつ全波長について実施
する（Ｓ１８９）。
【００４１】次の波長で測定するときは最初にマイナス
磁場を加えつつ測定し、次に磁場を逆転してプラス磁場
を加えて測定する（Ｓ１８５、Ｓ１８６、Ｓ１８７）。
このように波長ごとに、「＋→−」、「−→＋」によう
に交互に磁場を変えつつ測定してゆく。一連の測定を全
波長についておえることで、波長依存性が測定される。
磁場を加えつつ測定し、次に磁場を逆転してプラス磁場
を加えて測定する（Ｓ１８５、Ｓ１８６、Ｓ１８７）。
このように波長ごとに、「＋→−」、「−→＋」によう
に交互に磁場を変えつつ測定してゆく。一連の測定を全
波長についておえることで、波長依存性が測定される。
【００４２】図１９は改良された波長依存性の処理を示
す。この処理手順では、波長ごとに校正処理をするよう
になっている。このために検光子を＋２度として測定し
（Ｓ１９４、Ｓ１９５）ついで検光子と０度として測定
する（Ｓ１９６、Ｓ１９７）。これにより図１９（Ｂ）
に示すような校正直線が得られ、これからその波長での
校正係数が算出される。なお本例では光−磁気光学効果
の測定が検光子を＋２度（Ｓ１９４とＳ１９５）（Ｓ１
９９と２００）とした状態でおこなわれる。すなわちゼ
ロ角度で測定するわけでない。しかしながらステップＳ
２０１で正磁場のときと負磁場のときとの差が求められ
るためにゼロ角度からの偏差による影響はうちけされ、
良好な測定がおこなわれる。
す。この処理手順では、波長ごとに校正処理をするよう
になっている。このために検光子を＋２度として測定し
（Ｓ１９４、Ｓ１９５）ついで検光子と０度として測定
する（Ｓ１９６、Ｓ１９７）。これにより図１９（Ｂ）
に示すような校正直線が得られ、これからその波長での
校正係数が算出される。なお本例では光−磁気光学効果
の測定が検光子を＋２度（Ｓ１９４とＳ１９５）（Ｓ１
９９と２００）とした状態でおこなわれる。すなわちゼ
ロ角度で測定するわけでない。しかしながらステップＳ
２０１で正磁場のときと負磁場のときとの差が求められ
るためにゼロ角度からの偏差による影響はうちけされ、
良好な測定がおこなわれる。
【００４３】図２０は図１９と同様の改良が施された別
例を示し、検光子を＋２度と−２度のいづれかで用い
る。この改良例では、ある波長ではプラス磁場を印加し
て校正し（図２０（Ｂ））、次の波長ではマイナス磁場
を印加して校正する（図２０（Ｃ））。このようにする
と、校正のために必要な磁場の逆転の回数も最小におさ
えられ、測定時間が大幅に短かくなる。なお以上の実施
形態は本発明を円偏光変調波による測定装置に応用した
場合を示したが、クロス−ニコル法、ファラデ−セル
法、回転検光子法による測定装置に応用することもでき
る。
例を示し、検光子を＋２度と−２度のいづれかで用い
る。この改良例では、ある波長ではプラス磁場を印加し
て校正し（図２０（Ｂ））、次の波長ではマイナス磁場
を印加して校正する（図２０（Ｃ））。このようにする
と、校正のために必要な磁場の逆転の回数も最小におさ
えられ、測定時間が大幅に短かくなる。なお以上の実施
形態は本発明を円偏光変調波による測定装置に応用した
場合を示したが、クロス−ニコル法、ファラデ−セル
法、回転検光子法による測定装置に応用することもでき
る。
【００４４】
【発明の効果】本発明によると、光源として重水素ラン
プが使用され、光路が酸素を含まない気体内に確保さ
れ、さらに光学素子が短波長光を強く減衰させることが
ないために、波長２００ｎｍ以下における光−磁気光学
効果を測定することが可能となり、今後重要となると予
想される超高密度記憶技術の進展に資するところが大き
い。また、(1)試料に磁場を印加し、(2)第2偏光子を所
定方向に回転させて停止し、(3)測定し、(4)第2偏光子
を反対方向に回転させて停止し、(5)測定し、(6)反転し
た磁場を印加し、(7)測定し、(8)波長を変更し、(9)前
記(3)に戻す処理を繰返し実行するコンピュータ制御手
段を備えているために、磁場の逆転回数を最小に押さえ
ながら試料が磁場に飽和したときの光−磁気光学効果を
測定することができる。この結果、測定時間が大幅に短
くなる。
プが使用され、光路が酸素を含まない気体内に確保さ
れ、さらに光学素子が短波長光を強く減衰させることが
ないために、波長２００ｎｍ以下における光−磁気光学
効果を測定することが可能となり、今後重要となると予
想される超高密度記憶技術の進展に資するところが大き
い。また、(1)試料に磁場を印加し、(2)第2偏光子を所
定方向に回転させて停止し、(3)測定し、(4)第2偏光子
を反対方向に回転させて停止し、(5)測定し、(6)反転し
た磁場を印加し、(7)測定し、(8)波長を変更し、(9)前
記(3)に戻す処理を繰返し実行するコンピュータ制御手
段を備えているために、磁場の逆転回数を最小に押さえ
ながら試料が磁場に飽和したときの光−磁気光学効果を
測定することができる。この結果、測定時間が大幅に短
くなる。
【図１】実施形態に係わる測定装置の平面レイアウトを
示す図
示す図
【図２】分光器とフィルタの詳細図
【図３】測定原理を模式的に示す図
【図４】実施形態に係わる測定装置の電気的システムを
示す図
示す図
【図５】照射光学系を示す図
【図６】光路を中心に示す図
【図７】ランプの選択手順図
【図８】回折格子の選択と角度調整手順図
【図９】フィルタの選択手順図
【図１０】検出装置の選択手順図
【図１１】測定準備手続の全体処理手順図
【図１２】校正処理手順図
【図１３】校正内容を示す図
【図１４】測定時の実際手順図
【図１５】光−磁気効果回転角（旋光角）の測定手順図
【図１６】楕円率の測定手順図
【図１７】ヒステリシス特性の測定手順図
【図１８】波長依存性の測定手順図（その１）
【図１９】波長依存性の測定手順図（その２）
【図２０】波長依存性の測定手順図（その３）
１０２ 重水素ランプ １０８ キセノンランプ １２０ 分光器 １３０、１３２、１３４ 回折格子 １４４ フィルタ １５０ 第１偏光子 １５２ 光弾性変調器 １７４ 試料ホルダ １７６ 試料 １７２ 電磁石 １５６ 検光子（第２偏光子） １６０ ゲルマニウムダイオ−ド １６２ 光電子増幅管 １８８ 直流成分電圧計 １８６ 第１ロックインアンプ １８４ 第２ロックインアンプ １９２ コンピュ−タ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 樋口 宗彦 (56)参考文献 特開 昭57−53642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−159120（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−249033（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−272899（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−22129（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−25595（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 3/00 - 3/52 G01J 4/00 - 4/04 G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 光源と、その光源からの光を分光して必
要な波長の光をとりだす分光器と、その分光器でとりだ
された光を偏光する第１の偏光子と、試料に磁場を印加
する手段と、その試料を透過ないしその試料で反射した
光を通す第２の偏光子と、その第２の偏光子を通過した
光の強度を検出する光検出器とを備えた光−磁気光学効
果測定装置において、その光源は重水素ランプを含み、
その分光器はレンズおよび／またはプリズムを含まず、
その光源から光検出器に至る光路が容器内に収容され、
かつその容器内が酸素を含まない気体に置換されてお
り、(1)試料に磁場を印加し、(2)第２偏光子を所定方向
に回転させて停止し、(3)測定し、(4)第２偏光子を反対
方向に回転させて停止し、(5)測定し、(6)反転した磁場
を印加し、(7)測定し、(8)波長を変更し、(9)前記(3)に
戻す処理を繰返し実行するコンピュータ制御手段を備え
ていることを特徴とする試料が磁場に飽和したときの光
−磁気光学効果を測定する装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光−磁気光学効果測定
装置において、試料に照射される光を所定の周波数で変
調する変調手段と、その光検出器の検出値から、直流成
分、変調周波数成分、その２倍の周波数成分別の強度を
得る手段が付加されており、光−磁気光学効果回転角と
楕円率の同時測定が可能な光−磁気光学効果測定装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光−磁気光学効
果測定装置において光源に、重水素ランプの発光波長帯
域よりも長波長側に発光波長帯域を有する第２のランプ
が付加されており、前記分光器は、入射するランプが選
択可能となっており、広波長帯域で測定可能な光−磁気
光学効果測定装置。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の光−
磁気光学効果測定装置において、光の集光光学系がレン
ズを含まずに反射鏡で構成されていることを特徴とする
光−磁気光学効果測定装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09688796A JP3311927B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 光−磁気光学効果測定装置 |
| AT97106400T ATE263964T1 (de) | 1996-04-18 | 1997-04-17 | Vorrichtung zum messen des magneto-optischen effektes |
| US08/840,907 US5822063A (en) | 1996-04-18 | 1997-04-17 | Apparatus for measuring magneto-optical effect |
| EP97106400A EP0802407B1 (en) | 1996-04-18 | 1997-04-17 | Apparatus for measuring magneto-optical effect |
| DE69728464T DE69728464T2 (de) | 1996-04-18 | 1997-04-17 | Vorrichtung zum Messen des magneto-optischen Effektes |
| KR1019970014539A KR100215516B1 (ko) | 1996-04-18 | 1997-04-18 | 자기 광학 효과 측정 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09688796A JP3311927B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 光−磁気光学効果測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280953A JPH09280953A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3311927B2 true JP3311927B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=14176912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09688796A Expired - Fee Related JP3311927B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 光−磁気光学効果測定装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5822063A (ja) |
| EP (1) | EP0802407B1 (ja) |
| JP (1) | JP3311927B2 (ja) |
| KR (1) | KR100215516B1 (ja) |
| AT (1) | ATE263964T1 (ja) |
| DE (1) | DE69728464T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| AU8127498A (en) * | 1997-07-10 | 1999-02-08 | Nikon Corporation | Device and method for inspecting surface |
| JP3778669B2 (ja) * | 1997-09-29 | 2006-05-24 | トヨタ自動車株式会社 | 光−磁気光学効果測定装置 |
| US6495825B1 (en) | 1999-12-22 | 2002-12-17 | International Business Machines Corporation | Apparatus for photo exposure of materials with subsequent capturing of volatiles for analysis |
| US7193708B1 (en) * | 2000-03-21 | 2007-03-20 | J.A. Woollam Co., Inc | Time efficient method for investigating sample systems with spectroscopic electromagnetic radiation |
| JP2002299757A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Ando Electric Co Ltd | 可変波長光源装置 |
| US7154601B2 (en) * | 2004-04-22 | 2006-12-26 | Optimax Technology Corporation | Testing method for a polarizing plate |
| EP2494578B1 (en) * | 2009-10-26 | 2016-06-15 | Mapper Lithography IP B.V. | Charged particle multi-beamlet lithography system, with modulation device |
| RU2560148C1 (ru) * | 2014-05-08 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТООПТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ in situ |
| WO2016084261A1 (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社日立製作所 | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 |
| CN104458590B (zh) * | 2014-12-02 | 2017-04-05 | 华侨大学 | 一种垂直磁化薄膜测试装置 |
| CA2956230C (en) * | 2016-04-29 | 2020-01-14 | Synaptive Medical (Barbados) Inc. | Multi-modal optical imaging system for tissue analysis |
| KR102546691B1 (ko) | 2018-10-22 | 2023-06-22 | 삼성전자주식회사 | 자기 특성 측정 시스템, 자기 특성 측정 방법, 및 이를 이용한 자기 기억 소자의 제조방법 |
| US20220373452A1 (en) * | 2019-09-30 | 2022-11-24 | Rensselaer Polytechnic Institute | Diffractive imaging magneto-optical system |
| US11237224B2 (en) * | 2019-10-03 | 2022-02-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Magnetic property measuring systems, methods of measuring magnetic property, and methods of fabricating magnetic memory devices using the same |
| KR102455161B1 (ko) * | 2021-04-23 | 2022-10-18 | 대전대학교 산학협력단 | 전기장과 자기장 및 led를 이용한 분광 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63122930A (ja) * | 1986-11-13 | 1988-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光磁気メモリ媒体のカ−回転角測定装置 |
| KR960016331B1 (ko) * | 1990-08-29 | 1996-12-09 | 가부시끼가이샤 시마즈 세이사구쇼 | 흡광도 검출기 |
| JPH0534277A (ja) * | 1991-03-01 | 1993-02-09 | Yokogawa Electric Corp | 紫外線吸収検出器 |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP09688796A patent/JP3311927B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-04-17 US US08/840,907 patent/US5822063A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-17 AT AT97106400T patent/ATE263964T1/de active
- 1997-04-17 EP EP97106400A patent/EP0802407B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-17 DE DE69728464T patent/DE69728464T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-18 KR KR1019970014539A patent/KR100215516B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
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| ATE263964T1 (de) | 2004-04-15 |
| US5822063A (en) | 1998-10-13 |
| JPH09280953A (ja) | 1997-10-31 |
| DE69728464T2 (de) | 2005-04-07 |
| KR100215516B1 (ko) | 1999-08-16 |
| EP0802407A3 (en) | 1998-04-29 |
| KR970070995A (ko) | 1997-11-07 |
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| EP0802407B1 (en) | 2004-04-07 |
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