JP3688513B2 - Reflection spectrum measuring device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料の分光分析、表面計測等に用いる反射スペクトル測定装置に係り、特に、遺跡、考古学的遺産等の貴重な試料等を非破壊的に測定する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に分光スペクトルの反射測定では、試料の表面の粗さ、平滑程度によって多かれ少なかれ鏡面反射光と拡散反射光が混入してしまう。つまり、鏡面反射光の影響によって微分形状のスペクトルが拡散反射光によるスペクトルと任意の割合で混じり合ってしまい、得られたスペクトルの形状が歪んでしまうといった問題があった。即ち、被測定物の表面粗度、測定値そのものが支配され、誤差を大きくしてしまう要素を含んでいた。そこで、従来は、試料の表面を加工して拡散反射光を支配的にして測定する方法が採られていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、試料の表面を加工して拡散反射光を支配的にして測定する場合には、試料の表面の加工を行う必要があるため、非破壊測定を行うことにはならないといった問題があった。
【0004】
本発明は、上記問題点を除去し、試料の表面の加工を行うことなく、非破壊測定を行うことができる反射スペクトル測定装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〕反射スペクトル測定装置において、楕円面鏡と、光源と、前記楕円面鏡内に配置した試料と、前記楕円面鏡内に配置した光検出器と、この光検出器に接続されるコンピュータとを具備し、前記試料を前記楕円面鏡の一方の焦点に配置し、前記光検出器を前記楕円面鏡の他方の焦点に配置するとともに、前記試料に入射する光の入射角度を可変にする駆動機構とを具備するようにしたものである。
【0006】
〕上記〔〕記載の反射スペクトル測定装置において、前記楕円面鏡に光源を固定し、この楕円面鏡を回転駆動機構で駆動可能にするようにしたものである。
【0007】
〕上記〔〕記載の反射スペクトル測定装置において、前記光検出器の検出角度を可変にするステージ及び調整装置とを具備するようにしたものである。
【0008】
〕上記〔〕記載の反射スペクトル測定装置において、前記楕円面鏡に溝を形成し、前記光源を可動に配置するようにしたものである。
【0009】
〕上記〔〕記載の反射スペクトル測定装置において、前記楕円鏡の内面を金属メッキした鏡とするようにしたものである。
【0010】
〕上記〔〕記載の反射スペクトル測定装置において、前記楕円鏡の一部に光源からの光を通す開口を有するようにしたものである。
【0011】
〕上記〔〕記載の反射スペクトル測定装置において、前記試料にマスクをかけ、同一試料表面から反射した光だけを検出するようにしたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0013】
図1は本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定装置の模式図、図2はその反射スペクトル測定装置の試料への赤外光の入射状態を示す模式図である。
【0014】
この図において、1は回転楕円面鏡、2はその回転楕円面鏡1に固定される赤外光を射出する赤外光源、3は回転楕円面鏡1の焦点位置に配設した試料、4は回転楕円面鏡1の焦点位置に配設した光検出器、5は回転楕円面鏡1の回転駆動機構、6は光検出器4に接続されるコンピュータ、7は光検出器搭載ステージ、8はその光検出器搭載ステージの調整装置である。
【0015】
この図に示すように、試料3と光検出器4とは回転楕円面鏡1のそれぞれの焦点位置に配置されており、回転楕円面鏡1の回転駆動機構5(例えば、圧電素子による微小駆動機構)の駆動により、赤外光源2の位置が移動し、セットされた試料3への入射角度を可変にすることができる。
【0016】
また、光検出器4の検出角度を光検出器搭載ステージ7の調整装置8により調整することにより、的確な光検出角度を得ることができる。
【0017】
このように本発明によれば、試料3への入射角度及び光検出器への光検出角度を可変にして測定することにより、拡散反射成分を連続的に変化させることが可能となり、コンパクトで高品質の反射スペクトル測定装置を構成することができる。
【0018】
また、回転楕円面鏡1を用いて、試料3を一方の焦点位置に、光検出器4を他方の焦点位置に設置することにより、集光率を極大にすることができる。
【0019】
更に、これに加えて回転楕円面鏡1の内面を、例えば、金メッキした鏡とすることにより、スペクトルのバックグラウンドを小さくして、より高い品質の拡散反射成分スペクトルの推定が可能となる。また、金メッキに代えて、Alメッキとするようにしてもよい。
【0020】
以下、その試料の反射スペクトルの測定方法について、図3のフローチャート及び図4から図11までの各測定過程におけるスペクトル図を参照しながら説明する。図4〜図11において、横軸は波数4000cm-1〜400cm-1の3600cm-1を約2cm-1毎に1869点に分割したものである。また、図4,図7,図9,図10,図11において、縦軸は吸光度、横軸は波数を示し、図5,図6,図8において、縦軸は吸光度の積分値(任意単位)、横軸は波数を示している。
【0021】
(1)まず、試料であるポリスチレン板を固定して、そのポリスチレン板の表面に赤外光を入射角度を変えて入射させる。このようにして入射光の透過深さることにより、拡散光の割合を変化させて一連のスペクトルを測定する(ステップS1)。その状態が図4に示される。即ち、拡散鏡面の成分比のわずかに異なる一連のスペクトルを測定する。
【0022】
(2)次に、その一連のスペクトルの積分処理を行う(ステップS2)。その状態の一例が図5に示される。即ち、反射スペクトルの積分変換結果を得ることができる。その積分処理はコンピュータ(測定装置)6で行う。なお、前記積分処理は複数回積分することにより行うこともできる。
【0023】
(3)次に、吸収スペクトル候補データAか、鏡面反射スペクトル候補データBかを判別する(ステップS3)。その判別処理はコンピュータ(測定装置)6で行う。
【0024】
(4)次に、ステップS3において、吸収スペクトル候補データAと判別された場合、反射スペクトルが積分処理された複数のものから吸収スペクトル候補データAを分離する(ステップS4)。その一例が図6に示される。この分離処理もコンピュータ(測定装置)6で行う。
【0025】
(5)次に、ステップS4で得られた吸収スペクトル候補データの微分処理を行う(ステップS5)。その状態の一例が図7に示される。即ち、反射スペクトルのうち、いわゆる、吸収スペクトルを得ることができる。この微分処理もコンピュータ(測定装置)6で行う。
【0026】
(6)ステップS3において、鏡面反射スペクトル候補データBと判別された場合、反射スペクトルが積分処理された複数のものから鏡面反射スペクトル候補データBを分離する(ステップS6)。その一例が図8に示される。この分離処理もコンピュータ(測定装置)6で行う。なお、分離のアルゴリズムは、MCR(Multi Curve Resolution:Touler et.al Amal.Chem.1994,66,3337)やSCA(Spectral Component Analysis:Kawata et.al J.Opt.Soc.Am 1987,4,2101)を用いることができるが、そのアルゴリズム自体は本発明の特徴ではないので説明は省略する。
【0027】
(7)次に、ステップS6で得られた鏡面反射スペクトル候補データの微分処理を行う(ステップS7)。その状態の一例が図9に示される。即ち、反射スペクトルの鏡面反射スペクトルを得ることができる。この微分処理もコンピュータ(測定装置)6で行う。なお、この微分処理は、前記積分回数と同じ回数だけ行う。
【0028】
また、上記データの処理方法として、積分処理と微分処理を行ったが、これに限定されるものではなく、非負変換をもって足りる。
【0029】
なお、非負変換については、以下のような方法がある。
【0030】
1.スペクトルの全領域にわたって、一定の定数を加える。
【0031】
2.スペクトルの全領域にわたって、絶対値をとる。
【0032】
3.スペクトルの全領域にわたって、積分する。
【0033】
4.スペクトルの全領域にわたって、積分した後、一定の定数を加える(最小値を0以上の値とする)。
【0034】
ここに、スペクトルの3回積分のグラフを図10に示す。上記4の方法の一つとして3回積分のうち、最小の積分カーブaをその他の積分カーブから差し引いて成分分離した後、3回微分する方法もある。この方法であると、スペクトルの線形性を確認できる長所を有する。
【0035】
図11はポリスチレン板を溶解して作製したフィルムの真の吸収スペクトルと本発明により得た推定吸収スペクトルを示す図である。なお、曲線bも実際は曲線aと同じレベルにあるが、重なってしまうので、曲線bは上方にシフトさせて表示されている。
【0036】
図11に見られるように、本発明の推定吸収スペクトルaは、ピーク強度の相対比率が、真の吸収スペクトルbと多少異なるが、ピーク位置は一致しており、負のピークも無く、定性測定に耐え得る結果が得られている。
【0037】
上記実施例では、光源の位置を可変にする場合について述べたが、光源は固定にし、試料の位置を可変にするようにしてもよい。
【0038】
図12は本発明の第2実施例を示す反射スペクトル測定装置の模式図である。
【0039】
なお、上記した第1実施例と同じ構成の部分には同じ符号を付して、それらの説明は省略する。
【0040】
この図において、10は固定された楕円面鏡、10Aはこの楕円面鏡に形成された開口、11は固定された光源であり、この光源11は光源体12、反射鏡13からなる。14は試料3の位置を可変にする試料ステージ、15はその試料ステージ14を駆動して試料の位置を設定する試料位置設定装置である。
【0041】
この実施例においては、固定された光源11からの光を、位置を可変に設定できる試料3に照射して、その反射を測定するようにしている。つまり、試料3のステージ14は試料位置設定装置15により設定されて、試料3の位置を可変に設定することができる。
【0042】
図13は本発明の第3実施例を示す反射スペクトル測定装置(その1)の構成図であり、図13(a)はその反射スペクトル測定装置の平面図、図13(b)はその反射スペクトル測定装置の立面図である。
【0043】
この実施例においては、上記した第2実施例の光源を楕円面鏡10の長軸方向に可動するようにしている。すなわち、固定された楕円面鏡10の長軸方向に溝(開口)21を形成して、光源(図示なし)を駆動して試料(図示なし)への入射光の入射角度を可変にできるように構成している。なお、22,23は楕円面鏡10の焦点を示している。
【0044】
図14は本発明の第3実施例を示す反射スペクトル測定装置(その2)の構成図であり、図14(a)はその反射スペクトル測定装置の平面図、図14(b)はその反射スペクトル測定装置の立面図である。
【0045】
この実施例においては、上記した第2実施例の光源を楕円面鏡10の略短軸方向に可動にした構成にしている。すなわち、固定された楕円面鏡10の略短軸方向に溝(開口)24を形成して、光源(図示なし)を駆動にして試料(図示なし)への入射光の入射角度を可変にできるように構成している。なお、22,23は楕円面鏡10の焦点を示している。
【0046】
なお、更に、光源と試料を共に可動にすることも言うまでもなく実施可能である。
【0047】
また、光源と試料の両者を固定し、反射鏡、レンズなどの光学系を可動にして試料に入射する光の入射角度を可変にするようにしてもよい。
【0048】
更に、上記実施例において、試料表面の測定に際して、入射光束の入射角度を変化させると、照射面積が変化するので、それを回避するために試料にマスクをかけることが望ましい。
【0049】
例えば、入射光束の入射角度を図15(a)から、図15(b)へ変化させると、図15(a)の場合は、入射光束31の場合に、照射面積S1 の吸収スペクトルが含まれるのに対して、図15(b)の場合は、図15(a)と同じ入射光束31であっても、照射面積S1 よりは、より広い照射面積S2 の吸収スペクトル(拡散反射)が含まれることになる。
【0050】
ここで、図16に示すように、試料表面41にマスク42を設ける。このマスク42は、入射光を全て吸収することが望ましいため、黒色塗料などを塗布する。
【0051】
このマスク42により、同一試料表面41から反射した光だけを検出することができる。
【0052】
なお、マスクの開口部は測定試料に応じて自由に作製すればよい。
【0053】
本発明は、分光計測、分析化学、表面計測、表面改質、表面処理、遺跡、考古学、貴重な試料の非破壊的分析、保存、保管などの広汎な分野への適用が可能である。
【0054】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0055】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【0056】
(A)試料の表面の加工を行うことなく、非破壊測定を行うことができる。
【0057】
(B)試料への入射角度を可変測定することにより、拡散反射成分を連続的に変化させることが可能であり、コンパクトで高品質な反射スペクトル測定装置を構成することができる。
【0058】
(C)回転楕円面鏡を用いて、試料を一方の焦点位置に、光検出器を他方の焦点位置に設置することにより、集光率を極大にすることができる。
【0059】
(D)更に、これに加えて回転楕円面鏡の内面を、例えば、金属メッキした鏡とすることにより、スペクトルのバックグラウンドを小さくして、より高い品質の拡散反射成分スペクトルの推定が可能となる。すなわち、反射スペクトルから、いわゆる透過吸収スペクトルの情報を得ることができ、物質表面の定性測定に有益な情報を提供することができる。
【0060】
(E)試料にマスクをかけ、同一試料表面から反射した光だけを検出することにより、一定の照射面積の入射光束により正確な拡散反射を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定装置の模式図である。
【図2】 本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定装置の試料への赤外光の入射状態を示す模式図である。
【図3】 本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定フローチャートである。
【図4】 本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定装置の光検出器で得られる一連の反射スペクトルを示す図である。
【図5】 本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定装置の光検出器で得られる一連の反射スペクトルの積分処理結果を示す図である。
【図6】 本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定装置の光検出器で得られる一連の反射スペクトルの積分処理結果のうち吸収スペクトル候補データの分離結果を示す図である。
【図7】 本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定装置の光検出器で得られる一連の反射スペクトルの積分処理結果のうち吸収スペクトル候補データを分離した後の微分処理結果を示す図である。
【図8】 本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定装置の光検出器で得られる一連の反射スペクトルの積分処理結果のうち鏡面反射スペクトル候補データの分離結果を示す図である。
【図9】 本発明の第1実施例を示す反射スペクトル測定装置の光検出器で得られる一連の反射スペクトルの積分処理結果のうち鏡面反射スペクトル候補データを分離した後の微分処理結果を示す図である。
【図10】 非負変換の一例としてのスペクトルの3回積分のグラフを示す図である。
【図11】 ポリスチレン板を溶解して作製したフィルムの真の吸収スペクトルと本発明により得た推定吸収スペクトルを示す図である。
【図12】 本発明の第2実施例を示す反射スペクトル測定装置の模式図である。
【図13】 本発明の第3実施例を示す反射スペクトル測定装置(その1)の構成図である。
【図14】 本発明の第3実施例を示す反射スペクトル測定装置(その2)の構成図である。
【図15】 試料の反射面の設定の説明図である。
【図16】 本発明の実施例を示す試料の前処理としてのマスクの説明図である。
【符号の説明】
1 回転楕円面鏡
2 赤外光源
3 試料
4 光検出器
5 回転駆動機構
6 コンピュータ(測定装置)
7 光検出器搭載ステージ
8 光検出器搭載ステージの調整装置
10 固定された楕円面鏡
10A 開口
11 固定された光源
12 光源体
13 反射鏡
14 試料ステージ
15 試料位置設定装置
21,24 溝(開口)
22,23 焦点
31 入射光束
41 試料表面
42 マスク
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, spectral analysis of the sample relates to the reflection spectrum measurement TeiSo location used for the surface measurement or the like, in particular, those ruins relates to an apparatus for non-destructively measuring the precious sample such as archaeological heritage.
[0002]
[Prior art]
In general, in spectroscopic reflection measurement, specular reflection light and diffuse reflection light are mixed in more or less depending on the roughness and smoothness of the surface of the sample. That is, there is a problem that the spectrum of the differential shape is mixed with the spectrum of the diffuse reflection light at an arbitrary ratio due to the influence of the specular reflection light, and the shape of the obtained spectrum is distorted. That is, the surface roughness of the object to be measured, the measured value itself is dominated contained elements would increase the error. Therefore, conventionally, a method has been adopted in which the surface of a sample is processed to measure diffusely reflected light.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the surface of the sample is processed to measure diffusely reflected light, it is necessary to process the surface of the sample, so that there is a problem that nondestructive measurement cannot be performed. there were.
[0004]
The present invention is to eliminate the above problems, without performing processing of the surface of the sample, and an object thereof is to provide a reflection spectrum measurement TeiSo location that can perform non-destructive measurements.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides
[ 1 ] In the reflection spectrum measuring apparatus, an ellipsoidal mirror, a light source, a sample arranged in the ellipsoidal mirror, a photodetector arranged in the ellipsoidal mirror, and a computer connected to the photodetector The sample is disposed at one focal point of the ellipsoidal mirror, the photodetector is disposed at the other focal point of the ellipsoidal mirror, and the incident angle of light incident on the sample is variable. And a drive mechanism for performing the above operation.
[0006]
[ 2 ] In the reflection spectrum measuring apparatus according to [ 1 ], a light source is fixed to the ellipsoidal mirror, and the ellipsoidal mirror can be driven by a rotation driving mechanism.
[0007]
[ 3 ] The reflection spectrum measuring apparatus according to the above [ 1 ], further comprising a stage and an adjusting device that make the detection angle of the photodetector variable.
[0008]
[ 4 ] The reflection spectrum measuring apparatus according to [ 1 ], wherein a groove is formed in the ellipsoidal mirror, and the light source is movably disposed.
[0009]
[ 5 ] In the reflection spectrum measuring apparatus according to [ 1 ], the inner surface of the elliptical mirror is a metal-plated mirror.
[0010]
[ 6 ] The reflection spectrum measuring apparatus according to the above [ 1 ], wherein an opening that allows light from a light source to pass is provided in a part of the elliptical mirror.
[0011]
[ 7 ] In the reflection spectrum measuring apparatus described in [ 1 ] above, only the light reflected from the same sample surface is detected by applying a mask to the sample.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0013]
FIG. 1 is a schematic diagram of a reflection spectrum measuring apparatus showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an incident state of infrared light on a sample of the reflection spectrum measuring apparatus.
[0014]
In this figure, 1 is a spheroidal mirror, 2 is an infrared light source that emits infrared light fixed to the spheroidal mirror 1, 3 is a sample disposed at the focal position of the spheroidal mirror 1, 4 Is a photodetector arranged at the focal position of the spheroid mirror 1, 5 is a rotation drive mechanism of the spheroid mirror 1, 6 is a computer connected to the photodetector 4, 7 is a stage equipped with a photodetector, 8 Is a device for adjusting the photodetector-mounted stage.
[0015]
As shown in this figure, the sample 3 and the photodetector 4 are arranged at the respective focal positions of the spheroid mirror 1, and the rotation drive mechanism 5 of the spheroid mirror 1 (for example, micro-drive by a piezoelectric element). By driving the mechanism), the position of the infrared light source 2 is moved, and the incident angle to the set sample 3 can be made variable.
[0016]
Further, an accurate light detection angle can be obtained by adjusting the detection angle of the light detector 4 by the adjusting device 8 of the light detector mounting stage 7.
[0017]
As described above, according to the present invention, the diffuse reflection component can be continuously changed by measuring the incident angle to the sample 3 and the light detection angle to the photodetector to be variable, which is compact and high. A quality reflection spectrum measuring device can be constructed.
[0018]
Further, by using the spheroid mirror 1 and placing the sample 3 at one focal position and the photodetector 4 at the other focal position, the light collection rate can be maximized.
[0019]
In addition to this, by using, for example, a gold-plated mirror as the inner surface of the spheroid mirror 1, it is possible to estimate the diffuse reflection component spectrum with higher quality by reducing the spectrum background. Further, Al plating may be used instead of gold plating.
[0020]
Hereinafter, a method for measuring the reflection spectrum of the sample will be described with reference to the flowchart in FIG. 3 and the spectrum diagrams in each measurement process from FIG. 4 to FIG. 4 through 11, the horizontal axis is obtained by dividing the 1869-point to 3600 cm -1 wavenumber 4000cm -1 ~400cm -1 approximately every 2 cm -1. 4, 7, 9, 10, and 11, the vertical axis represents absorbance, the horizontal axis represents wave number, and in FIGS. 5, 6, and 8, the vertical axis represents the integrated value of absorbance (arbitrary unit). ), The horizontal axis indicates the wave number.
[0021]
(1) First, a polystyrene plate as a sample is fixed, and infrared light is incident on the surface of the polystyrene plate while changing the incident angle . Ri by the penetration depth of the thus incident light ging Rukoto to measure a series of spectra by changing the proportion of diffused light (step S1). The state is shown in FIG. That is, a series of spectra with slightly different component ratios on the diffuse mirror surface are measured.
[0022]
(2) Next, integration processing of the series of spectra is performed (step S2). An example of this state is shown in FIG. That is, the result of integral conversion of the reflection spectrum can be obtained. The integration process is performed by a computer (measuring device) 6. The integration process can also be performed by integrating a plurality of times.
[0023]
(3) Next, it is determined whether it is absorption spectrum candidate data A or specular reflection spectrum candidate data B (step S3). The discrimination process is performed by a computer (measuring device) 6.
[0024]
(4) Next, when it is determined as absorption spectrum candidate data A in step S3, the absorption spectrum candidate data A is separated from a plurality of data obtained by integrating the reflection spectrum (step S4). An example is shown in FIG. This separation process is also performed by the computer (measuring device) 6.
[0025]
(5) Next, differential processing of the absorption spectrum candidate data A obtained in step S4 is performed (step S5). An example of this state is shown in FIG. That is, a so-called absorption spectrum can be obtained from the reflection spectrum. This differentiation process is also performed by the computer (measuring device) 6.
[0026]
(6) When it is discriminated as specular reflection spectrum candidate data B in step S3, specular reflection spectrum candidate data B is separated from a plurality of data obtained by integrating the reflection spectrum (step S6). An example is shown in FIG . Separation process This is also performed by a computer (measuring apparatus) 6. The separation algorithm is MCR (Multi Curve Resolution: Touler et. Al Amal. Chem. 1994, 66, 3337) or SCA (Specific Component Analysis: Kawata et. Al J. Opt. Soc. However, since the algorithm itself is not a feature of the present invention, description thereof is omitted.
[0027]
(7) Next, the specular reflection spectrum candidate data B obtained in step S6 is differentiated (step S7). An example of this state is shown in FIG. That is, a specular reflection spectrum of the reflection spectrum can be obtained. This differentiation process is also performed by the computer (measuring device) 6. This differentiation process is performed the same number of times as the number of integrations.
[0028]
In addition, although the integration process and the differentiation process are performed as the data processing method, the present invention is not limited to this, and non-negative conversion is sufficient.
[0029]
For non-negative conversion, there are the following methods.
[0030]
1. Add a constant constant over the whole region of the spectrum.
[0031]
2. The absolute value is taken over the entire region of the spectrum.
[0032]
3. Integrate over the entire region of the spectrum.
[0033]
4). After integration over the entire region of the spectrum, a certain constant is added (the minimum value is 0 or more).
[0034]
Here, a graph of the three-time integration of the spectrum is shown in FIG. As one of the four methods, there is also a method of subtracting the minimum integration curve a from the other integration curves and separating the components among the three integrations and then differentiating them three times. This method has the advantage that the linearity of the spectrum can be confirmed.
[0035]
FIG. 11 is a diagram showing a true absorption spectrum of a film prepared by dissolving a polystyrene plate and an estimated absorption spectrum obtained by the present invention. Note that the curve b is actually at the same level as the curve a, but overlaps, so the curve b is displayed shifted upward.
[0036]
As can be seen from FIG. 11, the estimated absorption spectrum a of the present invention has a relative ratio of peak intensities slightly different from the true absorption spectrum b, but the peak positions are the same, there is no negative peak, and qualitative measurement. The result that can endure is obtained.
[0037]
In the above embodiment, the case where the position of the light source is variable has been described. However, the light source may be fixed and the position of the sample may be variable.
[0038]
FIG. 12 is a schematic diagram of a reflection spectrum measuring apparatus showing a second embodiment of the present invention.
[0039]
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure as above-mentioned 1st Example, and those description is abbreviate | omitted.
[0040]
In this figure, 10 is a fixed ellipsoidal mirror, 10A is an opening formed in the ellipsoidal mirror, 11 is a fixed light source, and the light source 11 is composed of a light source body 12 and a reflecting mirror 13. Reference numeral 14 denotes a sample stage that makes the position of the sample 3 variable, and reference numeral 15 denotes a sample position setting device that drives the sample stage 14 to set the position of the sample.
[0041]
In this embodiment, the light from the fixed light source 11 is irradiated to the sample 3 whose position can be set variably, and the reflection is measured. That is, the stage 14 of the sample 3 is set by the sample position setting device 15, and the position of the sample 3 can be set variably.
[0042]
13 is a block diagram of a reflection spectrum measuring apparatus (part 1) showing a third embodiment of the present invention. FIG. 13 (a) is a plan view of the reflection spectrum measuring apparatus, and FIG. 13 (b) is its reflection spectrum. It is an elevation view of a measuring device.
[0043]
In this embodiment, the light source of the second embodiment is movable in the major axis direction of the ellipsoidal mirror 10. That is, by forming a groove (opening) 21 in the axial direction of the fixed ellipsoidal mirror 10, the light source by driving dynamic (not shown) can be the incident angle of the incident light to the sample (not shown) variable It is configured as follows. Reference numerals 22 and 23 denote the focal points of the ellipsoidal mirror 10.
[0044]
FIG. 14 is a configuration diagram of a reflection spectrum measuring apparatus (part 2) showing a third embodiment of the present invention, FIG. 14 (a) is a plan view of the reflection spectrum measuring apparatus, and FIG. 14 (b) is its reflection spectrum. It is an elevation view of a measuring device.
[0045]
In this embodiment, the light source of the second embodiment described above is configured to be movable in the substantially short axis direction of the ellipsoidal mirror 10. That is, a groove (opening) 24 is formed in a substantially short axis direction of the fixed ellipsoidal mirror 10, and a light source (not shown) is driven to make an incident angle of incident light on a sample (not shown) variable. It is configured as follows. Reference numerals 22 and 23 denote the focal points of the ellipsoidal mirror 10.
[0046]
Further, it goes without saying that both the light source and the sample are movable.
[0047]
Alternatively, both the light source and the sample may be fixed, and an optical system such as a reflecting mirror and a lens may be moved to change the incident angle of light incident on the sample.
[0048]
Furthermore, in the above-described embodiment, when the incident angle of the incident light beam is changed during measurement of the sample surface, the irradiation area changes. Therefore, it is desirable to put a mask on the sample to avoid this.
[0049]
For example, when the incident angle of the incident light beam is changed from FIG. 15A to FIG. 15B, the absorption spectrum of the irradiation area S 1 is included in the case of the incident light beam 31 in FIG. 15A. On the other hand, in the case of FIG. 15B, even with the same incident light beam 31 as in FIG. 15A, the absorption spectrum (diffuse reflection) of the irradiation area S 2 wider than the irradiation area S 1. Will be included.
[0050]
Here, a mask 42 is provided on the sample surface 41 as shown in FIG . The mask 42, since it is desirable to absorb all the incident light, you coated cloth such as black paint.
[0051]
With this mask 42, only the light reflected from the same sample surface 41 can be detected.
[0052]
Note that the opening of the mask may be freely formed according to the measurement sample.
[0053]
The present invention can be applied to a wide range of fields such as spectroscopic measurement, analytical chemistry, surface measurement, surface modification, surface treatment, ruins, archeology, non-destructive analysis of valuable samples, storage, and storage.
[0054]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0056]
(A) Nondestructive measurement can be performed without processing the surface of the sample.
[0057]
(B) By variably measuring the incident angle on the sample, the diffuse reflection component can be continuously changed, and a compact and high-quality reflection spectrum measuring apparatus can be configured.
[0058]
(C) Using a spheroid mirror, the light collection rate can be maximized by placing the sample at one focal position and the photodetector at the other focal position.
[0059]
(D) Further, in addition to this, the inner surface of the spheroid mirror is, for example, a metal-plated mirror, thereby making it possible to reduce the spectral background and estimate the diffuse reflection component spectrum with higher quality. Become. That is, information of so-called transmission absorption spectrum can be obtained from the reflection spectrum, and information useful for qualitative measurement of the material surface can be provided.
[0060]
(E) By applying a mask to the sample and detecting only the light reflected from the surface of the same sample, accurate diffuse reflection can be performed by an incident light beam having a fixed irradiation area.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a reflection spectrum measuring apparatus showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an incident state of infrared light on a sample of the reflection spectrum measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a reflection spectrum measurement flowchart showing the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a series of reflection spectra obtained by the photodetector of the reflection spectrum measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a result of integration processing of a series of reflection spectra obtained by the photodetector of the reflection spectrum measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing separation results of absorption spectrum candidate data among a series of reflection spectrum integration processing results obtained by the photodetector of the reflection spectrum measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a differential processing result after separating absorption spectrum candidate data out of a series of reflection spectrum integration processing results obtained by the photodetector of the reflection spectrum measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. is there.
FIG. 8 is a diagram showing separation results of specular reflection spectrum candidate data among a series of reflection spectrum integration processing results obtained by the photodetector of the reflection spectrum measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a differential processing result after separating specular reflection spectrum candidate data from a series of reflection spectrum integration processing results obtained by the photodetector of the reflection spectrum measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention; It is.
FIG. 10 is a diagram showing a three-time integration graph of a spectrum as an example of non-negative conversion.
FIG. 11 is a diagram showing a true absorption spectrum of a film prepared by dissolving a polystyrene plate and an estimated absorption spectrum obtained by the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram of a reflection spectrum measuring apparatus showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram of a reflection spectrum measuring apparatus (part 1) showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram of a reflection spectrum measuring apparatus (part 2) showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram of setting a reflecting surface of a sample.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a mask as a pretreatment of a sample according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating ellipsoidal mirror 2 Infrared light source 3 Sample 4 Photodetector 5 Rotation drive mechanism 6 Computer (measuring device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 Photo detector mounting stage 8 Photo detector mounting stage adjustment apparatus 10 Fixed ellipsoidal mirror 10A Aperture 11 Fixed light source 12 Light source body 13 Reflecting mirror 14 Sample stage 15 Sample position setting device 21, 24 Groove (opening)
22, 23 Focus 31 Incident light beam 41 Sample surface 42 Mask

Claims (7)

反射スペクトル測定装置において、
(a)楕円面鏡と、
(b)光源と、
(c)前記楕円面鏡内に配置した試料と、
(d)前記楕円面鏡内に配置した光検出器と、
(e)該光検出器に接続されるコンピュータとを具備し、
前記試料を前記楕円面鏡の一方の焦点に配置し、前記光検出器を前記楕円面鏡の他方の焦点に配置するとともに、前記試料に入射する光の入射角度を可変にする駆動機構とを具備することを特徴とする反射スペクトル測定装置。
In the reflection spectrum measuring device,
(A) an ellipsoidal mirror;
(B) a light source;
(C) a sample placed in the ellipsoidal mirror;
(D) a photodetector arranged in the ellipsoidal mirror;
(E) comprising a computer connected to the photodetector ;
( F ) Driving the sample to be arranged at one focal point of the elliptical mirror, the photodetector to be arranged at the other focal point of the elliptical mirror, and the incident angle of light incident on the sample to be variable And a reflection spectrum measuring apparatus.
請求項記載の反射スペクトル測定装置において、前記楕円面鏡に光源を固定し、該楕円面鏡を回転駆動機構で駆動可能にすることを特徴とする反射スペクトル測定装置。2. The reflection spectrum measuring apparatus according to claim 1 , wherein a light source is fixed to the ellipsoidal mirror, and the ellipsoidal mirror can be driven by a rotation driving mechanism. 請求項記載の反射スペクトル測定装置において、前記光検出器の検出角度を可変にするステージ及び調整装置とを具備することを特徴とする反射スペクトル測定装置。2. The reflection spectrum measuring apparatus according to claim 1 , further comprising a stage and an adjusting device that make the detection angle of the photodetector variable. 請求項記載の反射スペクトル測定装置において、前記楕円面鏡に溝を形成し、前記光源を可動に配置することを特徴とする反射スペクトル測定装置。2. The reflection spectrum measuring apparatus according to claim 1 , wherein a groove is formed in the ellipsoidal mirror, and the light source is movably disposed. 請求項記載の反射スペクトル測定装置において、前記楕円鏡の内面を金属メッキした鏡とすることを特徴とする反射スペクトル測定装置。2. The reflection spectrum measuring apparatus according to claim 1 , wherein the inner surface of the elliptical mirror is a metal-plated mirror. 請求項記載の反射スペクトル測定装置において、前記楕円鏡の一部に光源からの光を通す開口を有することを特徴とする反射スペクトル測定装置。2. The reflection spectrum measuring apparatus according to claim 1 , further comprising an opening through which light from a light source passes through a part of the elliptical mirror. 請求項記載の反射スペクトル測定装置において、前記試料にマスクをかけ、同一試料表面から反射した光だけを検出することを特徴とする反射スペクトル測定装置。2. The reflection spectrum measuring apparatus according to claim 1 , wherein a mask is applied to the sample and only the light reflected from the same sample surface is detected.
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