JP6184142B2

JP6184142B2 - Infrared spectrometer and measuring method

Info

Publication number: JP6184142B2
Application number: JP2013058061A
Authority: JP
Inventors: 曽我　順顕; 順顕曽我; 小勝負　純; 純小勝負
Original assignee: Jasco Corp
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014182077A

Description

本発明は工業的に生産される石英に含まれる成分を、フーリエ変換型赤外分光測定装置（以下、ＦＴ／ＩＲと略す）を使用して分析する装置に関し、特に、その成分分析を迅速かつ高効率に行い得る測定装置および測定方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for analyzing components contained in industrially produced quartz using a Fourier transform infrared spectrometer (hereinafter abbreviated as FT / IR). The present invention relates to a measuring apparatus and a measuring method that can be performed with high efficiency.

測定機器が内蔵する光学用水晶デバイスや、水晶フィルタ等には、人工的に生産された水晶が使用されている。通常、人工水晶は、工業的に生産された石英柱から石英ブロックを切出した後、その石英ブロックを各用途に整合する形状に加工されたものである。
そこで人工水晶の成分分析を一括で行うことを目的に、生産直後の石英柱の高精度な成分分析方法の確立が望まれていたが、未だ精度の高い成分分析を行うことは出来ないでいた。そのため、従来の石英の成分分析は、精密研磨等の加工を施した石英ブロックに対して行うものであった。
ここで、上記の石英柱に対して高精度な成分分析を行うことが出来ない理由を、図７を用いて説明する。 Quartz produced artificially is used for an optical crystal device, a crystal filter, and the like built in a measuring instrument. Usually, an artificial quartz crystal is obtained by cutting a quartz block from an industrially produced quartz column and then processing the quartz block into a shape that matches each application.
Therefore, the establishment of a high-accuracy component analysis method for quartz pillars immediately after production was desired for the purpose of performing component analysis of artificial quartz in a lump, but it was not possible to perform component analysis with high accuracy yet. . Therefore, conventional component analysis of quartz has been performed on a quartz block that has been subjected to processing such as precision polishing.
Here, the reason why high-accuracy component analysis cannot be performed on the above-described quartz pillar will be described with reference to FIG.

図７は生産直後の石英柱１に対し、従来の分光測定装置１０を使用する成分分析を行う様子を示す図であり、図７（Ａ）は生産直後の石英柱１の全体形状を示す斜視図、図７（Ｂ）は石英の成分分析を行なうための分光測定装置１０の各構成要素の位置関係を示す図、図７（Ｃ）は分光測定装置１０内に石英柱１の側面２を平行光化ミラー１３に、石英柱１の側面３を集光ミラー１４に、それぞれ対向させた状態で挿入し、石英柱１の成分分析を行なった様子を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a state in which component analysis using the conventional spectroscopic measurement apparatus 10 is performed on the quartz column 1 immediately after production, and FIG. 7A is a perspective view showing the overall shape of the quartz column 1 just after production. FIG. 7B is a diagram showing the positional relationship of each component of the spectrometer 10 for analyzing the component of quartz, and FIG. 7C shows the side surface 2 of the quartz column 1 in the spectrometer 10. It is a figure which shows a mode that the side surface 3 of the quartz pillar 1 was inserted in the collimating mirror 13 in the state which each faced the condensing mirror 14, and the component analysis of the quartz pillar 1 was performed.

図７（Ａ）に示す生産直後の石英柱１は、丸みを帯びた側面２や側面３等を有している。これは、現在の石英柱１の生産技術では、種結晶の設置から結晶成長の終了までの間、常に理想的な結晶成長の環境をオートクレーブ内に作り出せないことが要因となっている。それによって、工業的に生産される石英柱のほとんどの側面は、図７（Ａ）に示したような丸みを帯びた状態で生産されている。 The quartz column 1 immediately after production shown in FIG. 7A has a rounded side surface 2, a side surface 3, and the like. This is because the current production technique of the quartz pillar 1 cannot always create an ideal crystal growth environment in the autoclave from the installation of the seed crystal to the end of the crystal growth. As a result, most of the side surfaces of the industrially produced quartz pillars are produced in a rounded state as shown in FIG.

図７（Ｂ）に示す分光測定装置１０は、石英の成分分析用の装置であって、光源１１、検出器１２、球面状の平行光化ミラー１３、および球面状の集光用ミラー１４を備えている。
平行光化ミラー１３は光源１１からの測定光を平行光化させるための部材であり、また集光用ミラー１４は石英を透過し、かつ平行光化されている測定光を効率的に検出器１２へ集光させるための部材である。測定対象の石英はそれら平行光化ミラー１３と集光用ミラー１４との間に設置される。 The spectroscopic measurement apparatus 10 shown in FIG. 7B is a quartz component analysis apparatus, and includes a light source 11, a detector 12, a spherical collimating mirror 13, and a spherical condensing mirror 14. I have.
The collimating mirror 13 is a member for collimating the measurement light from the light source 11, and the condensing mirror 14 is a detector that efficiently transmits the collimated measurement light that is transmitted through quartz. 12 is a member for condensing light to 12. The quartz to be measured is placed between the collimating mirror 13 and the condensing mirror 14.

そして、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）に示した石英柱１の側面２を上記の平行光化ミラー１３に対向させた状態、かつ側面３を上記の集光用ミラー１４に対向させた状態で、石英柱１を挿入し、成分分析を行っている様子を示している。
ここで、その石英柱１の側面２および側面３は、上述したように湾曲している。すなわち、図７（Ｃ）に示した平行光化ミラー１３から石英柱１に照射される測定光は、石英柱１の側面２に入射する時と、側面３から出射する時とで屈折する。
その石英柱１の側面２および側面３によって屈折した測定光は、そのまま集光用ミラー１４の反射曲面に入射する。 7C shows a state in which the side surface 2 of the quartz pillar 1 shown in FIG. 7A is opposed to the collimating mirror 13, and the side surface 3 is opposed to the condensing mirror. In this state, the quartz column 1 is inserted and the component analysis is shown.
Here, the side surface 2 and the side surface 3 of the quartz pillar 1 are curved as described above. That is, the measurement light irradiated on the quartz column 1 from the collimating mirror 13 shown in FIG. 7C is refracted when it enters the side surface 2 of the quartz column 1 and when it exits from the side surface 3.
The measurement light refracted by the side surface 2 and the side surface 3 of the quartz pillar 1 is incident on the reflection curved surface of the condensing mirror 14 as it is.

しかし、集光用ミラー１４は、平行光を効率的に検出器１２へ集光させることを目的としている部材であって、その集光用ミラー１４では石英柱１の側面によって屈折した測定光を、検出器１２上へ効率的に集光させることは出来ない。
そのため、従来の分光測定装置１０では、その湾曲した側面を持つ石英柱１の高精度な成分分析を行うことは出来なかった。 However, the condensing mirror 14 is a member intended to efficiently collect the parallel light onto the detector 12, and the condensing mirror 14 receives the measurement light refracted by the side surface of the quartz pillar 1. The light cannot be efficiently collected on the detector 12.
For this reason, the conventional spectroscopic measurement apparatus 10 cannot perform high-accuracy component analysis of the quartz pillar 1 having the curved side surface.

そこで、この人工水晶に利用する石英の成分分析には、図８に示す精密研磨等の加工が施された後の石英ブロック４ｂに対して行う方法が、専ら利用されている。
ここで、図８は加工後の石英ブロック４ｂに対して、従来の分光測定装置１０を使用して成分分析を行う様子を示す図であり、図８（Ａ）は石英ブロック４ａを切出す際の様子を示す斜視図、図８（Ｂ）は切出された石英ブロック４ａを示す斜視図、図８（Ｃ）は加工後の石英ブロック４ｂ示す斜視図、および図８（Ｄ）は従来の分光測定装置１０を使用して、加工後の石英ブロック４ｂの成分分析を行なっている様子を示す図である。
以下に、それらの図の説明および分析の手順を説明する。 Therefore, a method of performing analysis on the quartz block 4b after processing such as precision polishing shown in FIG. 8 is exclusively used for component analysis of quartz used for the artificial quartz.
Here, FIG. 8 is a diagram showing a state in which component analysis is performed on the processed quartz block 4b using the conventional spectroscopic measurement apparatus 10, and FIG. 8A is a diagram when cutting the quartz block 4a. FIG. 8B is a perspective view showing the cut quartz block 4a, FIG. 8C is a perspective view showing the quartz block 4b after processing, and FIG. 8D is a conventional view. It is a figure which shows a mode that the component analysis of the quartz block 4b after a process is performed using the spectrometer 10. FIG.
In the following, explanations of these figures and analysis procedures will be described.

まず、図８（Ａ）に示す石英ブロック４ａは、その切断面５と、切断面６とが平行になるようにカットされる。石英柱１から取り出された石英ブロック４ａは、図８（Ｂ）に示すように切断面５と、切断面６と、側周面７とを有している。
しかしながら、カットされたばかりの切断面５および切断面６の表面は、それらの面に光を照射した際に、その光が乱反射してしまうほどに荒れた状態となっている。
そこで、切断面５および切断面６の表面を数日かけて研削および精密研磨することによって、それらの面は、図８（Ｃ）に示すような、高精度に平坦化された石英ブロック４ｂの端面８、および端面９へ、それぞれ加工される。 First, the quartz block 4a shown in FIG. 8A is cut so that the cut surface 5 and the cut surface 6 are parallel to each other. The quartz block 4a taken out from the quartz column 1 has a cut surface 5, a cut surface 6, and a side peripheral surface 7 as shown in FIG. 8B.
However, the surfaces of the cut surface 5 and the cut surface 6 that have just been cut are so rough that the light is irregularly reflected when the surfaces are irradiated with light.
Therefore, by grinding and precision polishing the surfaces of the cut surface 5 and the cut surface 6 over several days, the surfaces of the quartz block 4b flattened with high precision as shown in FIG. Each of the end surface 8 and the end surface 9 is processed.

そして、その加工後の石英ブロック４ｂは、図８（Ｄ）に示す石英ブロック４ｂの端面８および端面９が、平行光化ミラー１３から照射される測定光に対して、それぞれ垂直な向きになるよう調整された状態で、分光測定装置１０内へと挿入される。
また、平行光化ミラー１３から石英ブロック４ｂへ向けて照射された測定光は、端面８および端面９に対して垂直に入射するため、屈折することなく石英ブロック４ｂを透過する。 In the processed quartz block 4b, the end face 8 and the end face 9 of the quartz block 4b shown in FIG. 8D are perpendicular to the measurement light emitted from the collimating mirror 13, respectively. It is inserted into the spectroscopic measurement apparatus 10 in a state adjusted in such a manner.
Further, since the measurement light emitted from the collimating mirror 13 toward the quartz block 4b is perpendicularly incident on the end face 8 and the end face 9, it passes through the quartz block 4b without being refracted.

この石英ブロック４ｂの透過した測定光は、平行状態を保ったまま、集光用ミラー１４の反射曲面に入射することとなる。その後、集光用ミラー１４によって、その平行状態で入射する測定光は、検出器１２に向けて効率的に集光される。
以上説明したように、従来の石英の成分分析は、生産直後の石英柱から石英ブロックを切出し、さらにその石英ブロックの切断面に対して研削・精密研磨を施すことによって、ようやく測定が可能となるものであった。 The measurement light transmitted through the quartz block 4b enters the reflection curved surface of the condensing mirror 14 while maintaining a parallel state. Thereafter, the measurement light incident in the parallel state is efficiently condensed toward the detector 12 by the condensing mirror 14.
As described above, the conventional quartz component analysis can finally be measured by cutting a quartz block from a quartz column immediately after production, and grinding and precision polishing the cut surface of the quartz block. It was a thing.

そこで、上記の石英ブロックの加工工程のうち、精密研磨の工程を省いた成分分析方法が、特許文献１に開示されている。その特許文献１に記載の図１を参照し、その成分分析方法を簡単に説明する。
まず、石英柱から石英ガラスの切り出し、その石英ガラスの丸目・研削加工を行うことによって、測定用サンプル１１２が作成される。
次いで、その測定用サンプル１１２のレーザー光の入射光側１１２ａ、およびラマン散乱光検出側１１２ｂに、石英ガラスの屈折率に近い溶液を介して平板状のガラス板１２２，１３０を、それぞれ付着させる。 Therefore, Patent Document 1 discloses a component analysis method in which the precision polishing step is omitted from the processing steps of the quartz block. The component analysis method will be briefly described with reference to FIG.
First, a sample 112 for measurement is created by cutting out quartz glass from a quartz column and rounding and grinding the quartz glass.
Next, flat glass plates 122 and 130 are attached to the laser light incident light side 112a and the Raman scattered light detection side 112b of the measurement sample 112 through a solution having a refractive index close to that of quartz glass, respectively.

続けて、ラマン分光測定装置内のレーザー１１４から出射されるレーザー光を、レーザー光の入射光側１１２ａから石英ガラスに向けて照射することで、測定用サンプル内でラマン散乱が生起される。
これによって、上記のラマン散乱光検出側１１２ｂから出射されたラマン散乱光が検出器１４４によって検出され、その検出されたラマン散乱光に基づいた、石英に含まれる水素濃度の分析が行われる。 Subsequently, by irradiating laser light emitted from the laser 114 in the Raman spectroscopic measurement device toward the quartz glass from the incident light side 112a of the laser light, Raman scattering occurs in the measurement sample.
Thereby, the Raman scattered light emitted from the Raman scattered light detection side 112b is detected by the detector 144, and the concentration of hydrogen contained in quartz is analyzed based on the detected Raman scattered light.

特開平１１−６４２２３JP-A-11-64223

しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術であっても、次の三つの工程、（１）測定用サンプルを石英柱から切り出す工程、（２）切り出した測定用サンプルの表面を丸目・研削する工程、（３）研削後のサンプル表面に石英ガラスの屈折率に近い溶液を介して、ガラスを付着させる工程、を経なければ成分分析を行うことはできない。
そのため、人工水晶を各種のデバイスへ利用する分野においては、一層迅速な石英の成分分析を行ない得る測定装置または測定方法の開発が望まれている。
また、石英などの柱状固体の分光測定には専ら分散型分光測定装置が使用されてきたが、石英の成分分析に掛かる時間の更なる短縮という観点から、ＦＴ／ＩＲを使用する分光測定装置の開発も同時に望まれている。 However, even with the technique described in Patent Document 1, the following three steps, (1) a step of cutting a measurement sample from a quartz column, and (2) rounding and grinding the surface of the cut measurement sample. The component analysis cannot be performed without going through the step (3), the step of attaching the glass to the sample surface after grinding through a solution close to the refractive index of quartz glass.
Therefore, in the field of using artificial quartz for various devices, it is desired to develop a measuring apparatus or a measuring method that can perform a quicker component analysis of quartz.
In addition, a dispersion-type spectroscopic device has been used exclusively for spectroscopic measurement of columnar solids such as quartz, but from the viewpoint of further shortening the time required for quartz component analysis, a spectroscopic device using FT / IR is used. Development is also desired at the same time.

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、生産直後の石英柱から切り出される石英ブロックの表面を、研削および研磨することなしに、成分分析を行ない得るＦＴ／ＩＲを使用した分光測定装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide an FT / IR capable of performing component analysis without grinding and polishing the surface of a quartz block cut out from a quartz column immediately after production. It is to provide a used spectrometer.

それら従来の課題について本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、ＦＴ／ＩＲの光源から検出器に至る光路上に、二枚のシリンドリカルレンズを設け、その二枚のシリンドリカルレンズの間に石英ブロックを挿入し、その石英ブロックの側面の形状に基づき、生起される測定光の屈折を、その二枚のシリンドリカルレンズで補正することによって、石英ブロックの切断面の研削・研磨工程を経ずに、石英の成分分析を行ない得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies by the present inventors on these conventional problems, two cylindrical lenses are provided on the optical path from the FT / IR light source to the detector, and a quartz block is provided between the two cylindrical lenses. And correcting the refraction of the generated measurement light with the two cylindrical lenses based on the shape of the side surface of the quartz block, without going through the grinding / polishing process of the cut surface of the quartz block, It has been found that the component analysis of quartz can be performed, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の分光測定装置は、
一の光源と、一の検出器と、
光源からの測定光を入射し、その測定光を平行光化して、光の入射方向とは異なる方向へ反射する平行光化ミラーと、
測定対象を透過した測定光を検出器に向けて集光する集光用ミラーと、
それら平行光化ミラーおよび集光用ミラーによって形成される光路上に、対向させた状態で設置する、二枚のシリンドリカルレンズとを備えている。
また、測定対象である石英ブロックは、人工的に生産された石英柱から切り出された状態のまま、切断面ではない表面を二枚のシリンドリカルレンズに対向させるように、上記の二枚のシリンドリカルレンズの間に挿入される。 That is, the spectrometer of the present invention is
A light source, a detector,
A collimating mirror that enters measurement light from a light source, collimates the measurement light, and reflects it in a direction different from the incident direction of the light;
A condensing mirror that condenses the measurement light transmitted through the measurement target toward the detector;
On the optical path formed by the collimating mirror and the condensing mirror, there are two cylindrical lenses that are installed facing each other.
In addition, the quartz block to be measured is cut out from the artificially produced quartz column, and the two cylindrical lenses are arranged so that the surface that is not a cut surface faces the two cylindrical lenses. Inserted between.

上記の光源には、フーリエ変換型分光測定装置が有するフーリエ変換型分光器を使用する。
また、上記の二枚のレンズには凸型のシリンドリカルレンズを用い、それら凸型の二枚のレンズは平凸型のシリンドリカルレンズ、または両凸型のシリンドリカルレンズから選ばれる。特に、平凸型のシリンドリカルレンズを使用することが好適である。 As the light source, a Fourier transform spectroscope included in a Fourier transform spectrometer is used.
In addition, a convex cylindrical lens is used for the two lenses, and the two convex lenses are selected from a plano-convex cylindrical lens or a biconvex cylindrical lens. In particular, it is preferable to use a plano-convex cylindrical lens.

また、上記の二枚のシリンドリカルレンズには、上記の凸型のシリンドリカルレンズに代えて凹型のシリンドリカルレンズを用いることが出来る。それら二枚の凹型のシリンドリカルレンズは平凹型または両凹型のシリンドリカルレンズを使用する。
そして、上述したシリンドリカルレンズは、それぞれ石英を成形させたものである。
また、本発明の分光測定装置は、
一の光源と、一の検出器と、
光源からの測定光を入射し、その測定光を平行光として、光の入射方向とは異なる方向へ反射する平行光化ミラーと、
測定対象を透過した測定光を検出器に向けて集光する集光用ミラーと、
これら平行光化ミラーおよび集光用ミラーによって形成される光路上に、対向させた状態で設置する二枚の凸型または両凹型のシリンドリカルレンズと、を備え、
これら二枚のシリンドリカルレンズの間に石英柱を挿入することを特徴とする。 In addition, a concave cylindrical lens can be used as the two cylindrical lenses instead of the convex cylindrical lens. These two concave cylindrical lenses use plano-concave or biconcave cylindrical lenses.
Each of the cylindrical lenses described above is formed by molding quartz.
The spectroscopic measurement device of the present invention is
A light source, a detector,
A collimating mirror that enters measurement light from a light source and reflects the measurement light in a direction different from the incident direction of the light as parallel light;
A condensing mirror that condenses the measurement light transmitted through the measurement target toward the detector;
Two convex or biconcave cylindrical lenses installed in a state of being opposed to each other on the optical path formed by the collimating mirror and the condensing mirror,
A quartz column is inserted between the two cylindrical lenses.

また、本発明の石英ブロックに含まれる成分を分析するための分光測定方法は、平行光である測定光の光路上に、二枚のシリンドリカルレンズを対向させた状態で設置するとともに、人工的に生産された石英柱から切り出される石英ブロックを二枚のシリンドリカルレンズの間に、切断面ではない石英ブロックの表面が二枚のシリンドリカルレンズとそれぞれ対向するように、挿入する石英ブロック挿入工程と、
挿入される石英ブロックの形状に応じて、二枚のシリンドリカルレンズの位置を調整するレンズ位置調整工程と、
光源からの測定光を平行光の状態で、石英ブロック前のシリンドリカルレンズを介して石英ブロックに照射した後、石英ブロックを透過した測定光を、石英ブロック後のシリンドリカルレンズを介して平行光の状態で取り出して、検出器へ集光する石英ブロック照射工程と、を備えている。 In addition, the spectroscopic measurement method for analyzing the components contained in the quartz block of the present invention has two cylindrical lenses facing each other on the optical path of the measurement light, which is parallel light, and artificially the quartz block issued Ri switching from the production quartz pillars between two cylindrical lenses, so that the surface of the quartz block is not a cutting plane faces respectively two cylindrical lens, and the quartz block insertion step of inserting ,
A lens position adjusting step for adjusting the positions of the two cylindrical lenses according to the shape of the inserted quartz block;
After irradiating the measurement light from the light source in parallel light to the quartz block through the cylindrical lens before the quartz block , the measurement light transmitted through the quartz block is in the parallel light state via the cylindrical lens after the quartz block. in removed, it includes a quartz block irradiation step of condensing the detector, the.

上述のように本発明の分光測定装置は、石英ブロックの側面を測定対象とし、その石英ブロックの側面に測定光を照射した際に、その側面の形状によって屈折する測定光を、二枚のシリンドリカルレンズで補正する。
それによって、本発明は石英ブロックを加工することなしに成分分析を行うことが可能である。
また、本発明の分光測定装置にはＦＴ／ＩＲを適用することが可能である。 As described above, the spectroscopic measurement apparatus of the present invention uses the side surface of the quartz block as a measurement target, and irradiates the measurement light refracted by the shape of the side surface when the side surface of the quartz block is irradiated with the measurement light. Correct with the lens.
Thereby, the present invention can perform component analysis without processing the quartz block.
Moreover, it is possible to apply FT / IR to the spectrometer of the present invention.

第一実施形態の石英ブロックの成分分析用の分光測定装置の各構成要素の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of each component of the spectrometer for component analysis of the quartz block of 1st embodiment. 第一実施形態の使用態様を一層具体的に示す図である。It is a figure which shows the usage condition of 1st embodiment more concretely. 第一実施形態の分光測定装置を使用して、様々な側面の形状を有する石英ブロックの成分分析の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the component analysis of the quartz block which has the shape of various side surfaces using the spectrometry apparatus of 1st embodiment. 第一実施形態の分光測定装置の変形例１および２示す図である。It is a figure which shows the modification 1 and 2 of the spectrometry apparatus of 1st embodiment. 第二実施形態の石英ブロックの成分分析用の分光測定装置の各構成要素の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of each component of the spectrometer for component analysis of the quartz block of 2nd embodiment. 第二実施形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 2nd embodiment. 従来の成分分析方法を利用して、生産直後の石英柱の成分分析の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the component analysis of the quartz pillar immediately after production using the conventional component analysis method. 従来の成分分析方法を利用して、加工後の石英ブロックの成分分析の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a component analysis of the quartz block after a process using the conventional component analysis method.

以下、第一実施形態を用いて本発明を具体的に説明する。
第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態の石英の成分分析用の分光測定装置２０の構成を示す図であり、図１（Ａ）は平凸型のシリンドリカルレンズからなる第一レンズ２５、および平凸型のシリンドリカルレンズからなる第二レンズ２６を用いた分光測定装置２０の各構成要素の位置関係を示す図、図１（Ｂ）は平凸型のシリンドリカルレンズの全体形状を示す斜視図である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the first embodiment.
First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a spectrophotometer 20 for analyzing a component of quartz according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (A) is a first lens composed of a plano-convex cylindrical lens. 25 is a diagram showing the positional relationship of each component of the spectroscopic measurement apparatus 20 using the second lens 26 composed of a plano-convex cylindrical lens, and FIG. 1B shows the overall shape of the plano-convex cylindrical lens. It is a perspective view.

図１（Ａ）に示す分光測定装置２０は、光源２１と、検出器２２と、平行光化ミラー２３と、集光用ミラー２４と、平凸型のシリンドリカルレンズからなる第一レンズ２５と、平凸型のシリンドリカルレンズからなる第二レンズ２６と、不図示の解析手段と、不図示の表示手段とを備えている。
光源２１は、ＦＴ／ＩＲで使用されるフーリエ変換型分光器を使用するものであって、不図示のマイケルソン干渉計を備えている。それらマイケルソン干渉計と、移動鏡とを使用することによって、その光源２１から出射される測定光は、特定波長の光が干渉した状態となる。
検出器２２は、石英ブロックを透過した測定光を検出するものであって、検出した測定光の情報はインターフェログラムとして、不図示の解析手段へ送信される。
平行光化ミラー２３は、光源２１から出射される測定光を入射して、その測定光を平行光化させた状態で入射光とは異なる方向へ反射するための部材である。
集光用ミラー２４は、測定対象を透過した平行光化される測定光を、検出器２２に向けて集光させるための部材である。 A spectroscopic measurement apparatus 20 shown in FIG. 1A includes a light source 21, a detector 22, a collimating mirror 23, a condensing mirror 24, a first lens 25 made of a plano-convex cylindrical lens, A second lens 26 composed of a plano-convex cylindrical lens, an analysis unit (not shown), and a display unit (not shown) are provided.
The light source 21 uses a Fourier transform type spectrometer used in FT / IR and includes a Michelson interferometer (not shown). By using the Michelson interferometer and the moving mirror, the measurement light emitted from the light source 21 is in a state where light of a specific wavelength interferes.
The detector 22 detects the measurement light transmitted through the quartz block, and information on the detected measurement light is transmitted to an analysis unit (not shown) as an interferogram.
The collimating mirror 23 is a member that receives measurement light emitted from the light source 21 and reflects the measurement light in a direction different from the incident light in a state where the measurement light is collimated.
The condensing mirror 24 is a member for condensing the measurement light to be collimated and transmitted through the measurement object toward the detector 22.

平凸型のシリンドリカルレンズからなる第一レンズ２５、および平凸型のシリンドリカルレンズからなる第二レンズ２６は、石英ブロック等の側面の形状によって屈折する測定光を補正するために用いるものであって、平行光化ミラー２３および集光用ミラー２４の間に設置される。
ここで、その平凸型のシリンドリカルレンズの形状は、図１（Ｂ）に示すように一方の面が半円状、それと反対側の面が非球面状に加工された、かまぼこ板のような形状を有している。 The first lens 25 made of a plano-convex cylindrical lens and the second lens 26 made of a plano-convex cylindrical lens are used for correcting measurement light refracted by the shape of the side surface of a quartz block or the like. , Between the collimating mirror 23 and the collecting mirror 24.
Here, the shape of the plano-convex cylindrical lens is as shown in FIG. 1 (B), in which one surface is semicircular and the opposite surface is processed into an aspheric surface, like a kamaboko plate. It has a shape.

また、それら第一レンズ２５および第二レンズ２６は石英から形成され、第一レンズ２５と第二レンズ２６との間に石英ブロックが挿入される。
そして、図１（Ａ）に示すように、第一レンズ２５および第二レンズ２６の焦点位置をｆ０に整合させることによって、第二レンズ２６を透過した測定光は、高精度に平行光化出来る。
本実施形態の分光測定装置２０は、概略以上のように構成されている。続いて、本実施形態の分光測定装置２０を使用する分光測定方法（Ｓ１）について説明する。 The first lens 25 and the second lens 26 are made of quartz, and a quartz block is inserted between the first lens 25 and the second lens 26.
As shown in FIG. 1A, the measurement light transmitted through the second lens 26 can be collimated with high accuracy by aligning the focal positions of the first lens 25 and the second lens 26 with f0. .
The spectroscopic measurement apparatus 20 of the present embodiment is configured as described above. Subsequently, a spectroscopic measurement method (S1) using the spectroscopic measurement device 20 of the present embodiment will be described.

本実施形態の分光測定装置２０を使用する石英柱の分光測定方法（Ｓ１）は、石英ブロック挿入工程（Ｓ２）、レンズ位置調整工程（Ｓ３）、および石英ブロック照射工程（Ｓ４）を備えている。
石英ブロック挿入工程（Ｓ２）は、石英柱から切出される石英ブロックを、その状態のまま第一レンズ２５と第二レンズ２６との間に挿入させる。 The quartz column spectroscopic measurement method (S1) using the spectroscopic measurement apparatus 20 of this embodiment includes a quartz block insertion step (S2), a lens position adjustment step (S3), and a quartz block irradiation step (S4). .
In the quartz block insertion step (S2), the quartz block cut out from the quartz column is inserted between the first lens 25 and the second lens 26 in this state.

レンズ位置調整工程（Ｓ３）は、挿入される石英柱の形状に応じて、第一レンズ２５および第二レンズ２６の位置および角度を調整させる。
石英ブロック照射工程（Ｓ４）は、光源２１から測定光を出射し、平行光化ミラー２３へ入射させ、測定光を平行光化した後、その平行光化された測定光を、第一レンズ２５を介して石英ブロックに照射させる。そして石英ブロックを透過した測定光を、第二レンズ２６および集光用ミラー２４を介して、検出器２２へ集光させる。 In the lens position adjustment step (S3), the positions and angles of the first lens 25 and the second lens 26 are adjusted according to the shape of the inserted quartz column.
In the quartz block irradiation step (S4), the measurement light is emitted from the light source 21, is incident on the collimating mirror 23, collimates the measurement light, and the collimated measurement light is converted into the first lens 25. The quartz block is irradiated via Then, the measurement light transmitted through the quartz block is condensed on the detector 22 via the second lens 26 and the condensing mirror 24.

以上説明したように、本実施形態の分光測定装置２０には、ＦＴ／ＩＲを適用することが出来る。
また、本実施形態の分光測定装置２０では第一レンズ２５と第二レンズ２６の間に、石英柱から切出した状態の石英ブロックを挿入させることによって、成分分析が行われる。以下に、本実施形態の実施例１および図２を用いて、その作用を一層具体的に説明する。 As described above, FT / IR can be applied to the spectrometer 20 of the present embodiment.
In the spectroscopic measurement apparatus 20 of this embodiment, component analysis is performed by inserting a quartz block cut out from a quartz column between the first lens 25 and the second lens 26. Hereinafter, the operation will be described more specifically with reference to Example 1 and FIG. 2 of the present embodiment.

＜実施例１＞
本実施例では、本実施形態の分光測定装置２０の、第一レンズ２５と第二レンズ２６との間に、上述の加工前の石英ブロック４ａを挿入し、成分分析を行なったものである。
ここで、図２は本実施形態の使用態様を一層具体的に示す図であり、図２（Ａ）は第一レンズ２５と第二レンズ２６との間に、図８（Ｂ）で示した加工前の石英ブロック４ａを挿入し、成分分析を行った様子を示す装置全体の側面図、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は上記のレンズ調整工程（Ｓ３）において行われる位置調整の様子を示す図、図２（Ｄ）は最適なレンズ位置調整がなされた状態での石英ブロック４ａの成分分析の様子を示す図である。 <Example 1>
In the present example, the above-described unprocessed quartz block 4a is inserted between the first lens 25 and the second lens 26 of the spectrometer 20 of the present embodiment, and component analysis is performed.
Here, FIG. 2 is a diagram showing the use mode of the present embodiment more specifically, and FIG. 2 (A) is shown in FIG. 8 (B) between the first lens 25 and the second lens 26. The side view of the whole apparatus showing a state in which the quartz block 4a before processing is inserted and the component analysis is performed, FIGS. 2B and 2C are the position adjustments performed in the lens adjustment step (S3). FIG. 2D is a diagram showing a component analysis of the quartz block 4a in a state where the optimum lens position adjustment has been made.

まず、石英ブロック４ａの挿入前に、図１（Ａ）に示す両方のレンズの焦点位置ｆ_０が整合した状態となるように、第一レンズ２５および第二レンズ２６を配置させておく。
次いで、石英ブロック挿入工程（Ｓ２）において、図８（Ｂ）に示した石英ブロック４ａを、その側面７が第一レンズ２５および第二レンズ２６に対向するように、かつその石英ブロック４ａの中心位置Ｐｃが上記の焦点位置ｆ_０に一致するように挿入した。
この状態で、石英ブロック４ａに対して測定光を照射すると、図２（Ａ）に示す測定光の焦点位置ｆは、石英ブロック４ａ挿入前の測定光の焦点位置ｆ_０からｆ_１へと移動してしまう。 First, before insertion of the quartz block 4a, it kept so, to placing the first lens 25 and second lens 26 focal position f ₀ of both lens shown in FIG. 1 (A) is a consistent state.
Next, in the quartz block insertion step (S2), the quartz block 4a shown in FIG. 8B is arranged so that the side surface 7 faces the first lens 25 and the second lens 26, and the center of the quartz block 4a. position Pc is inserted so as to coincide with the focal position f ₀ above.
In this state the mobile, when the measurement light with respect to the quartz block 4a, the focal position f of the measuring light shown in FIG. 2 (A), the focal position f ₀ of the quartz block 4a inserted before measurement light to f ₁ Resulting in.

そのため、レンズ位置調整工程（Ｓ３）では、図２（Ｂ）に示すように第一レンズ２５の位置ＰをＰ_１〜Ｐ_３の間で移動させることによって、測定光の焦点位置ｆと、石英ブロック４ａの中心位置Ｐｃとを整合させることが可能な、第一レンズ２５の位置を決定した。
このケースでは、位置Ｐ_２に第一レンズ２５を移動させることによって、測定光の焦点位置ｆを石英ブロック４ａの中心位置Ｐ_ｃ（焦点位置ｆ_２）に一致させることが出来た。
続いて、第一レンズ２５を位置Ｐ２に固定した状態で、図２（Ｃ）に示す第二レンズ２６の位置の調整によって、石英ブロック４ａを透過した後の測定光を、平行光化させた。 Therefore, the lens position adjusting step (S3), by which the position P of the first lens 25 as shown in FIG. 2 (B) is moved between the P ₁ to P _3, the focal position f of the measuring light, quartz The position of the first lens 25 that can be aligned with the center position Pc of the block 4a was determined.
In this case, by moving the first lens 25 to the position P _2, and the focal position f of the measuring light can be matched to the center position P _c of the quartz block 4a _(focal position f _2).
Subsequently, with the first lens 25 fixed at the position P2, the measurement light after passing through the quartz block 4a is collimated by adjusting the position of the second lens 26 shown in FIG. .

レンズ位置調整工程（Ｓ３）において、第一レンズ２５および第二レンズ２６の位置を上記のように調整した後、分光測定方法（Ｓ１）の石英ブロック照射工程（Ｓ４）を実行することによって、図２（Ｄ）に示す第二レンズ２６を透過した測定光は、平行光化した状態で集光用ミラー２４に入射する。そして、その測定光は集光用ミラー２４によって、検出器２２へ集光する。 In the lens position adjustment step (S3), after adjusting the positions of the first lens 25 and the second lens 26 as described above, the quartz block irradiation step (S4) of the spectroscopic measurement method (S1) is performed, thereby performing The measurement light transmitted through the second lens 26 shown in FIG. 2 (D) enters the condensing mirror 24 in a parallel light state. Then, the measurement light is condensed on the detector 22 by the condensing mirror 24.

以上、本発明は、二枚の平凸型のシリンドリカルレンズを備える分光測定装置２０を使用することによって、石英ブロック４ａの側面７を利用した成分分析を行うことが可能である。そのため、本発明は、石英ブロックの切断面の研削・研磨を行う必要がなく、一層迅速な成分分析を行なうことが出来る。
更に、本発明を使用して石英ブロック４ａとは異なる側面形状を有する石英ブロックに対して成分分析を行った例を、以下に説明する。 As described above, the present invention can perform component analysis using the side surface 7 of the quartz block 4a by using the spectroscopic measurement apparatus 20 including two plano-convex cylindrical lenses. Therefore, according to the present invention, it is not necessary to perform grinding / polishing of the cut surface of the quartz block, and a more rapid component analysis can be performed.
Further, an example in which component analysis is performed on a quartz block having a side shape different from that of the quartz block 4a using the present invention will be described below.

本実施形態の分光測定装置２０を利用して、上記の石英ブロック４ａとは異なる側面形状を有する石英ブロックI〜IIIについて成分分析を行い、それらを実施例２〜実施例４として説明する。
ここで、実施例２では平坦かつ平行な側面Iａおよび側面Iｂを有する石英ブロックIを、実施例３では円形の側面IIａを有する石英ブロックIIを、および実施例４は曲率の異なる２つの側面IIIａおよび側面IIIｂを有する石英ブロックIIIを、それぞれ分光測定装置２０内に挿入し成分分析を行った。 Using the spectroscopic measurement apparatus 20 of the present embodiment, component analysis is performed on quartz blocks I to III having a side shape different from the quartz block 4a, and these will be described as examples 2 to 4.
Here, in Example 2, the quartz block I having the flat and parallel side surfaces Ia and Ib is used, in Example 3, the quartz block II having the circular side surface IIa, and in Example 4, the two side surfaces IIIa having different curvatures are used. The quartz block III having the side surface IIIb and the side surface IIIb were respectively inserted into the spectroscopic measurement apparatus 20, and component analysis was performed.

また、図３は本実施形態の分光測定装置２０を使用して様々な側面を有する石英ブロックの成分分析の様子を示す図であり、図３（Ａ）は実施例２についての成分分析の様子を示す図、図３（Ｂ）は実施例３についての成分分析の様子を示す図、図３（Ｃ）は実施例４の成分分析の様子を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a state of component analysis of a quartz block having various sides using the spectroscopic measurement apparatus 20 of the present embodiment, and FIG. 3A is a state of component analysis for Example 2. FIG. 3B is a diagram showing a state of component analysis for Example 3, and FIG. 3C is a view showing a state of component analysis of Example 4.

＜実施例２＞
本実施例は、上記の分光測定装置２０内に、平坦かつ平行な側面Iａおよび側面Iｂを有する石英ブロックIを挿入し、成分分析を行なったものである。
この石英ブロックIの側面Iａおよび側面Iｂは、上記の加工後の石英ブロック４ｂの端面８および端面９に対応する。
そのような加工後の石英ブロックであっても、第一レンズ２５および第二レンズ２６の焦点位置ｆ０を、図３（Ａ）に示す石英ブロックIの中心位置Iｃに一致させることによって、上記の第１実施例と同様に、石英ブロックIを透過した測定光を、第二レンズ２６および集光用ミラー２４を介して、検出器２２へ集光させることが出来る。
そのため、本発明を使用することによって、石英ブロックIのような石英ブロックについても、高精度な成分分析を行うことが出来る。 <Example 2>
In the present embodiment, a quartz block I having flat and parallel side surfaces Ia and Ib is inserted into the spectroscopic measurement apparatus 20, and component analysis is performed.
Side surface Ia and side surface Ib of this quartz block I correspond to end face 8 and end face 9 of quartz block 4b after the above-mentioned processing.
Even in such a processed quartz block, the focal positions f0 of the first lens 25 and the second lens 26 are made to coincide with the center position Ic of the quartz block I shown in FIG. Similar to the first embodiment, the measurement light transmitted through the quartz block I can be condensed on the detector 22 via the second lens 26 and the condensing mirror 24.
Therefore, by using the present invention, a highly accurate component analysis can be performed on a quartz block such as quartz block I.

＜実施例３＞
本実施例は、上記の分光測定装置２０内に、円形の側面IIａを有する石英ブロックIIを挿入し、成分分析を行なったものである。
レンズ位置調整工程（Ｓ３）において、第一レンズ２５、および第二レンズ２６の焦点位置ｆ_０を、図３（Ｂ）に示す石英ブロックIIの中心位置IIｃに一致させる。
それによって、石英ブロックIIを透過した測定光を、第二レンズ２６および集光用ミラー２４を介して、検出器２２へ集光させることが出来る。
そのため、本発明を使用することによって、石英ブロックIIのような形状をもつ石英ブロックについても、高精度な成分分析を行うことが出来る。 <Example 3>
In the present embodiment, a quartz block II having a circular side surface IIa is inserted into the spectroscopic measurement apparatus 20, and component analysis is performed.
In the lens position adjusting step (S3), a first lens 25, and the focal position f ₀ of the second lens 26, to coincide with the center position IIc quartz block II shown in Figure 3 (B).
Thereby, the measurement light transmitted through the quartz block II can be condensed on the detector 22 via the second lens 26 and the condensing mirror 24.
Therefore, by using the present invention, a highly accurate component analysis can be performed on a quartz block having a shape like the quartz block II.

＜実施例４＞
本実施例は、上記の分光測定装置２０内に、曲率の異なる側面IIIａと側面IIIｂを有する石英柱IIIを挿入し、成分分析を行なったものである。
その石英柱IIIの形状としては、例えば図３（Ｃ−１）に示す側面IIIａの曲率は小さく、側面IIIｂの曲率は大きいものがある。この場合、図３（Ｃ−１）に示す第一レンズ２５および第二レンズ２６のように、曲率の大きな平凸型のシリンドリカルレンズを第一レンズ２５へ、曲率の小さな平凸型のシリンドリカルレンズを第二レンズ２６へ適用させることによって、石英ブロックIIIの透過前後において屈折する測定光の焦点位置ｆを、他の実施例と同様に調整することが出来る。 <Example 4>
In the present embodiment, the quartz column III having the side surface IIIa and the side surface IIIb having different curvatures is inserted into the spectroscopic measurement apparatus 20, and component analysis is performed.
As the shape of the quartz pillar III, for example, the curvature of the side surface IIIa shown in FIG. 3C-1 is small and the curvature of the side surface IIIb is large. In this case, like the first lens 25 and the second lens 26 shown in FIG. 3C-1, the plano-convex cylindrical lens having a small curvature is transferred to the first lens 25 with a plano-convex cylindrical lens having a large curvature. Is applied to the second lens 26, the focal position f of the measurement light refracted before and after transmission through the quartz block III can be adjusted in the same manner as in the other embodiments.

また、曲率の異なるレンズが用意出来ない場合であっても、例えば図３（Ｃ−２）に示す二つの焦点を（焦点ｆ_０、焦点ｆ_０´）作成し、かつ二つ目の焦点ｆ_０´を通過した測定光を、第二レンズ２６を用いて、集光用ミラー２６上に出来うる限り照射させることによって（他の実施例に比べて測定光の集光効率は減少は見られるが）、その石英ブロックを透過した測定光を、成分分析が行ない得る程度の光量を検出器２２上に集めることが出来る。
以上、本実施形態の分光測定装置２０を使用することによって、上記実施例１〜４のような形状の側面を有する石英ブロックであっても、成分分析を行なうことが出来る。
また本発明を使用することによって、成分分析を行い得る石英ブロックの形状はそれら実施例１〜４に示した形状に限られるものではない。 Further, even when different lens curvatures can not be prepared, for example, FIG. 3 (C-2) to the two focal points (the focus f _0, the focus f _0') showing create and second focus f _By irradiating the measuring light that has passed 0 _' onto the condensing mirror 26 as much as possible using the second lens 26 (the condensing efficiency of the measuring light is reduced compared to the other embodiments). However, it is possible to collect on the detector 22 an amount of light that can be subjected to component analysis of the measurement light transmitted through the quartz block.
As described above, by using the spectroscopic measurement device 20 of the present embodiment, component analysis can be performed even for a quartz block having a side surface as in Examples 1-4.
Moreover, the shape of the quartz block which can perform a component analysis by using this invention is not restricted to the shape shown in those Examples 1-4.

第一実施形態の変形例
本実施形態の分光測定装置２０では、上述の平凸型のシリンドリカルレンズからなる第一レンズ２５の非球面部分と、第二レンズ２６の非球面部分とを対向させた状態で測定装置内に設置しているが、例えば図４に示二枚の平凸型のシリンドリカルレンズの球面部分とを対向させた状態で、第一レンズ２５および第二レンズ２６の位置に設置させることや、それらのレンズに両凸型のシリンドリカルレンズを適用することも可能である。 Modification of First Embodiment In the spectroscopic measurement apparatus 20 of the present embodiment, the aspherical portion of the first lens 25 made of the above-described planoconvex cylindrical lens and the aspherical portion of the second lens 26 are opposed to each other. Although it is installed in the measuring apparatus in a state, for example, it is installed at the position of the first lens 25 and the second lens 26 in a state where the spherical portions of the two plano-convex cylindrical lenses shown in FIG. It is also possible to apply a biconvex cylindrical lens to these lenses.

ここで、図４は第一実施形態の分光測定装置２０の変形例１および変形例２を示す図であり、図４（Ａ）は第一レンズ２５の球面部分と、第二レンズ２６の球面部分とを対向させた状態での成分分析の様子を示す図、図４（Ｂ）は両凸型のシリンドリカルレンズの全体形状を示す斜視図、図４（Ｃ）は両凸型のシリンドリカルレンズを第一レンズおよび第二レンズに適用した状態での成分分析の様子を示す図、図４（Ｄ）は成分分析に最適なレンズの使用形態を示すための図である。 Here, FIG. 4 is a diagram showing Modification 1 and Modification 2 of the spectrometer 20 of the first embodiment, and FIG. 4A is a spherical portion of the first lens 25 and a spherical surface of the second lens 26. FIG. 4B is a perspective view showing the entire shape of the biconvex cylindrical lens, and FIG. 4C is a perspective view showing the entire shape of the biconvex cylindrical lens. FIG. 4D is a diagram showing a state of component analysis in a state where it is applied to the first lens and the second lens, and FIG. 4D is a diagram for showing a lens usage optimum for component analysis.

＜変形例１＞
図４（Ａ）に示す分光測定装置２０の変形例１は、まず図１（Ａ）と同様に、平凸型のシリンドリカルレンズを、第一レンズ２５ｂおよび第二レンズ２６ｂに使用する。
そして、それらの二枚のレンズは、図４（Ａ）に示すように第一レンズ２５ｂの球面部分と、第二レンズ２６ｂの球面部分とを対向させた状態で、平行光化ミラー２３と集光ミラー２４の間に設置される。 <Modification 1>
In Modification 1 of the spectrometer 20 shown in FIG. 4A, first, similarly to FIG. 1A, plano-convex cylindrical lenses are used for the first lens 25b and the second lens 26b.
Then, as shown in FIG. 4A, these two lenses are assembled with the collimating mirror 23 with the spherical portion of the first lens 25b and the spherical portion of the second lens 26b facing each other. It is installed between the optical mirrors 24.

このように二枚のレンズが設置されることによって、平行光化ミラー２３からの測定光は第一レンズ２５ｂによって焦点位置ｆ_０へ集光し、また焦点位置ｆ_０を通過した測定光は第二レンズ２６ｂによって平行光化させることが出来る。
第一レンズ２５ｂおよび第二レンズ２６ｂの間に上述の石英ブロックを挿入した後、各レンズの位置を適切に調整させることによって、成分分析を行うことが出来る。 By thus two lenses is installed, the measurement light from the collimating mirror 23 measurement light condensing to the focal position f _0, also passes through the focus position f ₀ by the first lens 25b is first The two lenses 26b can collimate the light.
After inserting the above-described quartz block between the first lens 25b and the second lens 26b, component analysis can be performed by appropriately adjusting the position of each lens.

＜変形例２＞
図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示す分光測定装置２０の変形例２では、上記の二枚のレンズの形状を、平凸型のシリンドリカルレンズから、両凸型のシリンドリカルレンズへ変更して、成分分析を行うものである。
ここで、両凸型のシリンドリカルレンズの形状は図４（Ｂ）のように、両面が球面形状を有している。
この両凸形状のシリンドリカルレンズを、図４（Ｃ）に示す第一レンズ２５ｃの位置、および第二レンズ２６ｃの位置に設置し、第一レンズ２５ｃおよび第二レンズ２６ｃの間に上述の石英ブロックを挿入した後、かつ各レンズの位置を適切に調整させることによって、成分分析を行うことが出来る。 <Modification 2>
In the second modification of the spectroscopic measurement device 20 shown in FIGS. 4B and 4C, the shape of the two lenses is changed from a plano-convex cylindrical lens to a biconvex cylindrical lens. Component analysis.
Here, as for the shape of the biconvex cylindrical lens, both surfaces have spherical shapes as shown in FIG.
The biconvex cylindrical lens is installed at the position of the first lens 25c and the position of the second lens 26c shown in FIG. 4C, and the quartz block described above is interposed between the first lens 25c and the second lens 26c. The component analysis can be performed by inserting the lens and adjusting the position of each lens appropriately.

ここで、本発明は石英ブロックを透過した後の測定光の集光効率を上げることに重きを置いている。
そこで、その集光効率を上げるために最適なレンズの構成を、図４（Ｄ）を用いて説明すると、図４（Ｄ）に示す石英ブロックを透過した後の測定光は、第二レンズ２６ａ〜２６ｃの表面に対してある角度を持って入射する。
この時、図４（Ｄ）中の第二レンズ２６ｂや第二レンズ２６ｃの湾曲した面に入射する測定光は、図４（Ｄ）中の第二レンズ２６ａの非球面部分に入射する測定光に比べて、その入射面に対して鋭角に入射する。 Here, the present invention focuses on increasing the light collection efficiency of the measurement light after passing through the quartz block.
Therefore, the optimum lens configuration for increasing the light collection efficiency will be described with reference to FIG. 4D. The measurement light after passing through the quartz block shown in FIG. Incident at an angle to the surface of ~ 26c.
At this time, the measurement light incident on the curved surfaces of the second lens 26b and the second lens 26c in FIG. 4D is measured light incident on the aspherical portion of the second lens 26a in FIG. Compared to the incident surface, the incident surface is incident at an acute angle.

そこで、入射角度が鋭角なものになればなるほど、その光の入射面を透過する光の光量は減少し、その代わりに入射面によって反射する光の光量は増加する。このことは、電磁気学に基づく幾何学的な計算によって確認することが出来る。
そのため、本実施形態においては、図１（Ａ）に示すように、二枚の平凸型のシリンドリカルレンズを、それら二枚のレンズの非球面部分を対向させた状態で、平行光化ミラー２３と集光ミラー２４との間に配置させることが最も好適である。 Therefore, as the incident angle becomes sharper, the amount of light transmitted through the light incident surface decreases, and instead, the amount of light reflected by the incident surface increases. This can be confirmed by geometric calculation based on electromagnetism.
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1A, two plano-convex cylindrical lenses are arranged in a state where the aspherical portions of the two lenses are opposed to each other, and the collimating mirror 23 And the condenser mirror 24 are most preferably arranged.

第二実施形態
図５は本発明の第二実施形態の石英の成分分析用の分光測定装置３０の各構成要素の位置関係を示す図である。上記の第一実施形態と対応する部位には符号１０を加えて示し、それらの説明を省略する。
本実施形態の第一レンズ３５および第二レンズ３６には、上記の第一実施形態で使用する凸型のシリンドリカルレンズに代えて、図５に示す凹型のシリンドリカルレンズが使用される。 Second Embodiment FIG. 5 is a diagram showing the positional relationship of each component of the spectroscopic measurement apparatus 30 for analyzing the component of quartz according to the second embodiment of the present invention. The parts corresponding to those in the first embodiment are indicated by the reference numeral 10 and the description thereof is omitted.
As the first lens 35 and the second lens 36 of the present embodiment, a concave cylindrical lens shown in FIG. 5 is used instead of the convex cylindrical lens used in the first embodiment.

その凹型のシリンドリカルレンズを使用する本実施形態は、特に、湾曲した形状を持つ石英ブロックに対して、好適な成分分析を行うことが出来る。
ここで、図５（Ａ）は平凹型のシリンドリカルレンズからなる第一レンズ３５および平凹型のシリンドリカルレンズからなる第二レンズ３６を用いた分光測定装置３０の各構成要素の位置関係を示す図、図５（Ｂ）は平凹型のシリンドリカルレンズの全体形状を示す斜視図、図５（Ｃ）は石英ブロック４ａを第一レンズ３５と第二レンズ３６との間に設置し、その石英ブロック４ａを二枚のレンズで挟み込んだ状態を示す図、図５（Ｄ）は図５（Ｃ）の石英ブロック４ａを二枚のレンズで挟み込んだ状態での成分分析の様子を示す図、および図５（Ｅ）は上記の円形の石英ブロックIIを第一レンズ３５と第二レンズ３６とで挟み込んだ状態での成分分析の様子を示す図である。 In the present embodiment using the concave cylindrical lens, a suitable component analysis can be performed particularly on a quartz block having a curved shape.
Here, FIG. 5A is a diagram showing the positional relationship of each component of the spectroscopic measurement apparatus 30 using the first lens 35 made of a plano-concave cylindrical lens and the second lens 36 made of a plano-concave cylindrical lens. FIG. 5B is a perspective view showing the overall shape of the plano-concave cylindrical lens, and FIG. 5C is a diagram illustrating the quartz block 4a placed between the first lens 35 and the second lens 36. FIG. 5D is a diagram showing a state of being sandwiched between two lenses, FIG. 5D is a diagram showing a state of component analysis when the quartz block 4a of FIG. 5C is sandwiched between two lenses, and FIG. E) is a diagram showing a state of component analysis in a state where the circular quartz block II is sandwiched between the first lens 35 and the second lens 36. FIG.

図５（Ａ）に示す分光測定装置３０は、光源３１、検出器３２、平行光化ミラー３３、および集光用ミラー３４の他に、平凹型のシリンドリカルレンズからなる第一レンズ３５、および平凹型のシリンドリカルレンズからなる第二レンズ３６を備えており、その平凹型のシリンドリカルレンズは図５（Ｂ）に示すように、一方の面が半円形状の凹みを有し、それと反対側の面は非球面状に加工されている。
それら、二枚のレンズは第一レンズ３５の半円形状に凹んでいる面と、第二レンズ３６の半円形状に凹んでいる面とを対向させた状態で、平行光化ミラー３３と集光用ミラー３４との間に設置される。
その状態で、光源３１から測定光を照射すると、その測定光は第一レンズ３５を透過する時、および第二レンズ３６を透過する時に、拡散方向に屈折することとなる。 5A includes a light source 31, a detector 32, a collimating mirror 33, and a condensing mirror 34, a first lens 35 including a plano-concave cylindrical lens, and a flat surface. As shown in FIG. 5B, the plano-concave cylindrical lens is provided with a second lens 36 made of a concave cylindrical lens. As shown in FIG. Is processed into an aspherical shape.
The two lenses are arranged together with the collimating mirror 33 with the semi-circular concave surface of the first lens 35 and the semi-circular concave surface of the second lens 36 facing each other. It is installed between the light mirror 34.
In this state, when the measurement light is irradiated from the light source 31, the measurement light is refracted in the diffusion direction when passing through the first lens 35 and when passing through the second lens 36.

ここで、本実施形態の分光測定装置３０を使用した好適な使用形態を説明する。
まず上記の石英ブロック４ａを図５（Ａ）に示した第一レンズ３５および第二レンズ３６の間に挿入する。続いて、図５（Ｃ）に示す石英ブロック４ａを、その石英ブロックの両側から第一レンズ３５の球面と、第二レンズ３６の球面とで挟み込む。 Here, the suitable usage form using the spectroscopic measurement apparatus 30 of this embodiment is demonstrated.
First, the quartz block 4a is inserted between the first lens 35 and the second lens 36 shown in FIG. Subsequently, the quartz block 4 a shown in FIG. 5C is sandwiched between the spherical surface of the first lens 35 and the spherical surface of the second lens 36 from both sides of the quartz block.

これによって、第一レンズ３５の非球面３５ａと、第二レンズ３６の非球面３６ａは、その石英ブロック４ａを介して、ほぼ平行な状態となると共に、それら二枚のレンズと石英ブロックとは、一体の被測定物となる。
また、それらのレンズの非球面３５ａの表面と、非球面３６ａの表面は、精密研磨がなされているため、この状態で図５（Ｄ）に示す成分分析が行われる。
すなわち、二枚の平凹型のシリンドリカルレンズを用いることによって、平行光化ミラー３３から出射される測定光は、それら二枚レンズと一体化した被測定物の透過前後において、平行光状態を保つことが出来る。
そして、平行光として集光用ミラー３４に入射する測定光は、その集光用ミラー３４によって、検出器３２上に高効率に集光させることが出来る。 As a result, the aspheric surface 35a of the first lens 35 and the aspheric surface 36a of the second lens 36 are in a substantially parallel state via the quartz block 4a, and the two lenses and the quartz block are It becomes an integrated object to be measured.
In addition, since the surfaces of the aspheric surface 35a and the surface of the aspheric surface 36a of these lenses are precisely polished, the component analysis shown in FIG. 5D is performed in this state.
That is, by using two plano-concave cylindrical lenses, the measurement light emitted from the collimating mirror 33 is kept in a parallel light state before and after transmission of the object to be measured integrated with the two lenses. I can do it.
The measurement light incident on the condensing mirror 34 as parallel light can be condensed on the detector 32 with high efficiency by the condensing mirror 34.

また本実施形態の適応例として、上記円形の側面IIａを有する石英ブロックIIを挿入し、成分分析を行なった。
その成分分析の様子を図５（Ｅ）に示しているが、この石英ブロックIIに対しても、その石英ブロックIIの両側を、第一レンズ３５の球面と第二レンズ３６の球面とで挟み込むことによって、図５（Ｅ）に示す第一レンズ３５の非球面３５ａと、第二レンズ３６の非球面３６ａは、その石英ブロックIIを介して、ほぼ平行な状態となる。
そして、それら二枚のレンズと石英ブロックとは、一体の被測定物となる。
このため、上述の石英ブロック４ａと同様の成分分析を、その円形の側面IIａを有する石英ブロックIIに対しても行うことが出来る。 In addition, as an application example of the present embodiment, the quartz block II having the circular side surface IIa was inserted, and component analysis was performed.
FIG. 5E shows the component analysis. Both sides of the quartz block II are sandwiched between the spherical surface of the first lens 35 and the spherical surface of the second lens 36. Thus, the aspheric surface 35a of the first lens 35 and the aspheric surface 36a of the second lens 36 shown in FIG. 5 (E) are in a substantially parallel state via the quartz block II.
The two lenses and the quartz block become an integrated object to be measured.
Therefore, the same component analysis as that of the above-described quartz block 4a can be performed on the quartz block II having the circular side surface IIa.

このようにして、本実施形態の分光測定装置３０は、湾曲した側面を有する石英ブロックについて、高精度な成分分析を行うことが出来る。
また、測定対象物の形状が、例えば上述した曲率が異なる側面IIIａおよび側面IIIｂを有する石英ブロックIIIのような形状であっても、様々な曲率を持つ平凹型のシリンドリカルレンズを用意することによって、その側面IIIａおよび側面IIIｂの形状に整合するレンズで、その石英ブロックの挟み込み行うことが可能である。 Thus, the spectroscopic measurement apparatus 30 of the present embodiment can perform highly accurate component analysis on the quartz block having the curved side surface.
Further, even if the shape of the measurement object is a shape such as the quartz block III having the side surface IIIa and the side surface IIIb having different curvatures as described above, by preparing plano-concave cylindrical lenses having various curvatures, It is possible to sandwich the quartz block with a lens that matches the shape of the side surface IIIa and the side surface IIIb.

＜第二実施形態の変形例＞
本実施形態の変形例として、図６に示す両凹型のシリンドリカルレンズを第一レンズ３５ｂおよび第二レンズ３６ｂに適応した分光測定装置３０を使用することも出来る。
ここで、図６は第二実施形態の変形例を示す図であり、図６（Ａ）は両凹型のシリンドリカルレンズの全体形状を示す斜視図、図６（Ｂ）は石英ブロック４ａを第一レンズ３５ｂおよび第二レンズ３６ｂで挟み込みを行った様子を示す図、図６（Ｃ）は石英ブロック４ａに対して第一レンズ３５ｂおよび第二レンズ３６ｂを少し離間させた状態で設置させた図である。 <Modification of Second Embodiment>
As a modification of the present embodiment, a spectroscopic measurement device 30 in which the biconcave cylindrical lens shown in FIG. 6 is adapted to the first lens 35b and the second lens 36b can be used.
Here, FIG. 6 is a diagram showing a modification of the second embodiment FIG. 6 (A) is a perspective view showing the overall shape of biconcave type cylindrical lens, Figure 6 (B) is silica block 4a first FIG. 6C is a diagram showing a state in which the first lens 35b and the second lens 36b are sandwiched, and FIG. 6C is a diagram in which the first lens 35b and the second lens 36b are set slightly apart from the quartz block 4a. It is.

図６（Ａ）に示す両凹型のシリンドリカルレンズからなる第一レンズ３５ｂおよび第二レンズ３６ｂの形状は、両面が球面状に凹んだ側面を有している。また、本変形例においても、石英ブロックは第一レンズ３５ｂおよび第二レンズ３６ｂの間に設置される。
図６（Ｂ）に示すように第一レンズ３５ｂおよび第二レンズ３６ｂの片側の球面で石英ブロック４ａを挟み込んだ場合、それぞれのレンズのもう一方の側面（球面）が、測定光の照射・出射面となる。 The shape of the first lens 35b and the second lens 36b made of a biconcave cylindrical lens shown in FIG. 6 (A) has side surfaces in which both surfaces are recessed in a spherical shape. Also in this modification, the quartz block is installed between the first lens 35b and the second lens 36b.
When the quartz block 4a is sandwiched between the spherical surfaces on one side of the first lens 35b and the second lens 36b as shown in FIG. 6B, the other side surface (spherical surface) of each lens irradiates and emits measurement light. It becomes a surface.

すなわち、この図６（Ｂ）に示す二枚のレンズで石英ブロック４ａを挟み込んだ状態は、その石英ブロック４ａの分だけ距離が伸びた両凹レンズと言える。
そのため、その状態の被測定物に測定光を照射した場合、平行光化ミラー３３からの測定光は、第一レンズ３５ｂへの入射時、および第二レンズ３６ｂからの出射時に、拡散方向に屈折してしまう。
これでは第二レンズ３６ｂを透過した測定光を集光用ミラー３４上に、効率良く照射させることが出来ない。 That is, the state in which the quartz block 4a is sandwiched between the two lenses shown in FIG. 6B can be said to be a biconcave lens whose distance is increased by the amount of the quartz block 4a.
Therefore, when the measurement object is irradiated with the measurement light in that state, the measurement light from the collimating mirror 33 is refracted in the diffusion direction when incident on the first lens 35b and when emitted from the second lens 36b. Resulting in.
In this case, the measurement light transmitted through the second lens 36b cannot be efficiently irradiated onto the condensing mirror 34.

そこで、図６（Ｃ）に示す英ブロック４ａに対して、第一レンズ３５ｂおよび第二レンズ３６ｂを少し離間させた状態で成分分析を行うと、平行光化ミラー３３からの測定光は、（i）第一レンズ３５ｂによる拡散方向への屈折、（ii）石英ブロック４ａの側面７ａへ入射することによる集光方向への屈折、（iii）石英ブロック４ａの側面７ｂから出射することによる集光方向への屈折、および（iv）第一レンズ３５ｂによる拡散方向への屈折が、それぞれの位置で生起される。 Therefore, when component analysis is performed on the English block 4a shown in FIG. 6C with the first lens 35b and the second lens 36b slightly separated, the measurement light from the collimating mirror 33 is ( i) Refraction in the diffusing direction by the first lens 35b, (ii) Refraction in the condensing direction by being incident on the side surface 7a of the quartz block 4a, (iii) Condensing by being emitted from the side surface 7b of the quartz block 4a. Refraction in the direction and (iv) refraction in the diffusion direction by the first lens 35b occurs at each position.

そして図６（Ｃ）に示す（i）と（ii）との間で測定光の屈折をキャンセルさせ、それと同様に（iii）と（iv）との間でも測定光の屈折をキャンセルさせる。
これによって、第二レンズ３６ｂを透過した測定光は、平行光の状態で、集光用ミラー３６に照射することが出来る。これによって、その集光用ミラー３６に照射された測定光は、検出器３２上へ集光される。 Then, the refraction of the measurement light is canceled between (i) and (ii) shown in FIG. 6C, and similarly the refraction of the measurement light is canceled between (iii) and (iv).
As a result, the measurement light transmitted through the second lens 36b can be applied to the condensing mirror 36 in the state of parallel light. As a result, the measurement light irradiated on the condensing mirror 36 is condensed on the detector 32.

なお、両方のレンズに両凹型のシリンドリカルレンズを用いた際には、平凹型のシリンドリカルレンズを用いたときに比べて、検出器３２上で検出される測定光の光量が減少した。
その理由として、図６（Ｃ）に示す（i）第一レンズに測定光が入射する時、（ii）石英ブロック４ａの側面７ａに測定光が入射する時、および（iv）第二レンズに測定光が入射する時の各場面において、測定光がその入射面から反射することが考えられた。
両凹型のシリンドリカルレンズを使用して成分分析を行うには、両レンズを石英ブロックから離間して設置する必要があり、上記の測定光の光量の減少を避けることは出来ない。
そこで、凹型のシリンドリカルレンズを用いる本実施形態においては、第一レンズおよび第二レンズのそれぞれに、平凸型のシリンドリカルレンズを用いることが好適である。 Note that when the biconcave cylindrical lens was used for both lenses, the amount of measurement light detected on the detector 32 was reduced as compared to when the planoconcave cylindrical lens was used.
The reasons are as follows: (i) when the measurement light is incident on the first lens shown in FIG. 6C, (ii) when the measurement light is incident on the side surface 7a of the quartz block 4a, and (iv) on the second lens. It was considered that the measurement light was reflected from the incident surface in each scene when the measurement light was incident.
In order to perform component analysis using a biconcave cylindrical lens, it is necessary to install both lenses apart from the quartz block, and the above reduction in the amount of measurement light cannot be avoided.
Therefore, in the present embodiment using a concave cylindrical lens, it is preferable to use a plano-convex cylindrical lens for each of the first lens and the second lens.

以上説明したように、本発明は、石英柱から切出された直後の石英ブロックの側面によって生起される測定光の屈折を、二枚の凹型のシリンドリカルレンズを用いることによって補正することが出来る。
また、本実施形態においては、第一レンズおよび第二レンズのそれぞれに、平凸型のシリンドリカルレンズを用いることが好適である。 As described above, according to the present invention, the refraction of the measurement light caused by the side surface of the quartz block immediately after being cut out from the quartz column can be corrected by using two concave cylindrical lenses.
In the present embodiment, it is preferable to use a plano-convex cylindrical lens for each of the first lens and the second lens.

以上、本発明は、二枚のシリンドリカルレンズを用いることによって、湾曲した石英ブロックの側面によって生起される測定光の屈折を補正することが可能である。そのため、石英ブロック上に平行かつ平坦な端面を作成する必要がない。
また、本発明の分光測定装置の構成をＦＴ／ＩＲとすることが出来る。 As described above, the present invention can correct the refraction of the measurement light caused by the side surface of the curved quartz block by using two cylindrical lenses. Therefore, it is not necessary to create a parallel and flat end face on the quartz block.
In addition, the configuration of the spectrometer of the present invention can be set to FT / IR.

本発明は、切出された直後の石英ブロックに研削・研磨等の加工を行うことなしに、フーリエ変換型分光測定装置を使用した石英の成分分析を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform a component analysis of quartz using a Fourier transform type spectrometer without performing processing such as grinding and polishing on a quartz block immediately after being cut out.

１０、２０、３０分光測定装置
１１、２１、３１光源
１２、２２、３２検出器
１３、２３、３３平行光化ミラー
１４、２４、３４集光用ミラー
２５、３５第一レンズ
２６、３６第二レンズ
Ｓ１分光測定方法
Ｓ２石英ブロック挿入工程
Ｓ３レンズ位置調整工程
Ｓ４石英ブロック照射工程 10, 20, 30 Spectrometer
11, 21, 31 Light source
12, 22, 32 detector
13, 23, 33 Parallel mirror
14, 24, 34 Condenser mirror
25, 35 First lens 26, 36 Second lens S1 Spectroscopic measurement method S2 Quartz block insertion step S3 Lens position adjustment step S4 Quartz block irradiation step

Claims

In a spectroscopic measurement device including one light source and one detector,
A collimating mirror that receives measurement light from the light source and reflects the incident light as parallel light in a direction different from the incident direction of the light;
A condensing mirror that condenses the measurement light transmitted through the measurement target toward the detector;
Two cylindrical lenses installed on the optical path formed by the collimating mirror and the condensing mirror, facing each other,
An artificially produced quartz column is inserted between the two cylindrical lenses ,
The spectroscopic measurement device for component analysis contained in a quartz column, wherein the quartz column is arranged so that a surface that is not a cut surface faces the two cylindrical lenses .

The spectroscopic measurement device according to claim 1,
4. The spectroscopic measurement device for component analysis contained in a quartz column, wherein the light source uses a Fourier transform spectroscope included in a Fourier transform spectroscopic measurement device.

The spectrometer according to claim 1 or 2,
With convex cylindrical lenses in the two sheets of cylindrical lenses,
Two cylindrically lenses of the convex type, Ru der those selected from both convex cylindrical lens or plano-convex cylindrical lens,
A spectroscopic measurement device for analyzing a component contained in a quartz column.

The spectrometer according to claim 1 or 2,
The two cylindrical lenses use concave cylindrical lenses,
Two cylindrically lens of the concave is spectrometer for component analysis in quartz column, which comprises using a plano-concave type or both concave cylindrical lens.

The spectrometer according to any one of claims 1 to 4 ,
The two cylindrical lenses are molded from quartz, and a spectroscopic measurement device for analyzing components contained in a quartz column.

In a spectroscopic measurement device including one light source and one detector,
A collimating mirror that receives measurement light from the light source and reflects the incident light as parallel light in a direction different from the incident direction of the light;
A condensing mirror that condenses the measurement light transmitted through the measurement target toward the detector;
On the optical path formed by the collimating mirror and the condensing mirror, two convex or biconcave cylindrical lenses that are installed facing each other, and
A spectroscopic measurement apparatus for analyzing a component contained in a quartz column, wherein a quartz column is inserted between the two cylindrical lenses.

A method for spectroscopic measurement of a quartz column ,
On the optical path of the measurement light, which is parallel light, two cylindrical lenses are placed facing each other, and a quartz block cut out from an artificially produced quartz column is placed between the two cylindrical lenses . A quartz block insertion step for inserting the quartz block so that the surface of the quartz block that is not a cut surface faces the two cylindrical lenses, respectively ;
A lens position adjusting step for adjusting the positions of the two cylindrical lenses according to the shape of the inserted quartz block;
After irradiating the quartz block with the measurement light from the light source in the parallel light state through the cylindrical lens before the quartz block , the measurement light transmitted through the quartz block is passed through the cylindrical lens after the quartz block. A quartz block irradiation step of taking out in the state of parallel light through and condensing to a detector;
A method for spectroscopic measurement of a quartz column , comprising :