JPH03504164A - 過渡的熱赤外線放射スペクトル光度測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 過渡的熱赤外線放射スペクトル光度測定方法及びその装置技術分野 本発明は、物質のスペクトル分析、特に、物質からの過渡灼熱赤外線放射に基づ き、移動状態にある物質に対しであるいは静止状態にある物質に対して行なわれ る。井接触式かつリモート式のスペクトル定Ｉ分析に関する。

従来の技術 近年、物質についての情報を引き出すための歓多くの分析方法が知られている。

なかでもスペクトル法はよく知られた一般的な分析方法である。

分析及び測定に適用できる多種のスペクトル分析法があるが、これらは利点、欠 点は有している。

最近では、特に、迅速で効率的かつ正確な分析を要求した性能の向上が求められ ている。′：５らに必要とされているのは、「工程上」にある状態。

つまり、生産工程に直接オンライン接続した状態で使用できる分析法である。

現在までに、多くの物質の成分及びその他の特徴を分析するための一般的な分光 法がｖｉ多く存在する０例を挙げれば、赤外線透過、拡散反射、光音響及び放出 スペクトル法なとである。これらの方法により通常は十分な分析結果が得られる が１分析試料を選択する必要力であり、また多くの場合、試料を得るには破壌し なければならないという問題点力であった０例えば石炭は、粉化、８支粒化しな ければならない、測定結果を得るために時間と資源な要するため、これらの物質 を研究設備まで持ち込まなければならない場合が往々にして存在する。今のとこ ろは、柔軟なゴム状の物質のような半固体物質も含めた固体物質に対して、赤タ ト綺分析法を井実時間、井破壌及びオンラインで適用することが可能である。

現在までに用いられた上記の方法の多くは、また使用の際の柔軟性に欠けている 。試料の分粒化、微粒化のような分解を必要としないものもあるが、その場合、 ある最小厚さ七超える物質や厚さに変化のある物質に対しては分析不可能となる 。従来の透過１反射、あるいは放出スペクトルにおいては、多くの物質では、そ の光学密度が高すぎるために正確で信頼できる測定が行なえないという問題点も あった。つまり、ある試料上加熱したとぎ、赤外綿として強く熱放射している波 長と同じ波長を再吸収してしまうのである。厚い試料を加熱したとき、試料の深 層部からは、好適な波長を強く放射し他の波長の放射は微小である。ところが、 この深層部から強く放射された好適な波長は、試料の分析測定の以前に社章に弱 められる。

なぜならば、厚い試料の表面層は優先的にこの好適な波長を吸収してしまうから である。これを「自己吸収」と呼んでいる。光学密度の高い試料の自己吸収によ り、スペクトル苗の切断がおこり、ある所定の温度まで加熱されたときに光学密 度の高い物質力で示す典型的な黒体放射スペクトルに社章によく似た。被分析物 質のスペクトルの構造的特徴をほとんどもっていない放射スペクトルを示すよう になる。

この′ｔｉｃ料物質の厚さを減じることによって、自己吸収の間Ｎ登解決する試 みが行なわれてきた０通常、静宣されたフィルムや放射の少ない基体上に置かれ た薄層においては、精密なスペクトルの測定が可能である。しかし、この方法で は１分析試料の選択や処理が必要となる。

他のスペクトル法のなかでフォトアコ−ステイク分光法のように光学密度を問題 としないものもあるが、この方法では、固体物質が移動状態にあるとぎに測定力 （容易でないという欠点がある。つまり、この分野で本質的に必要とされている のは、移動状態であれ静止状態であれいずれの状態の物質に対しても柔軟に適用 できる装置と方法であり、さらには有意な光学密度をもつ物質への適用も可能と する装置と方法である。

さらにまた必要とされるのは、添加物質や試料物質の処理の必要のないものであ り２物質を非破壊的にリモート式で分析できるものである０例えば、従来のスペ クトル法においては、物質？粉砕し微粉末とし透過性の母渣中で希釈しなければ ならない、当然、破壊処理等の追加処理を行なえば、被分析物質の原状を変えて しまうこととなる０分析装置及びその方法が工程に組み込まれて有効に利用され るためには、被分析物質のいかなる原状変更も避けなければならない１例えば１ 種々の粒径を持つよう調製された粉砕石炭をコンベヤーに載せたままで分析する 場合１石炭を粉化したり他物質を添加したりすることは、もはや、当初の目的に 使用できなくなるため、許されない。

発明の開示 従って１本発明の主たる目的はこの技術分野における欠点や問題点を解消し発展 させることにある。

本発明の別の目的とするところは、移動状態であれ静止状態であれいずれの状態 の物質に対しても柔軟に適用できる過渡的熱赤外線放射スペクトル分析装置と方 法を提供することにある。

本発明の別の目的とするところはｌに物質と物理的接触することなく遂行できる 上記装置と方法を提供することにある。

本発明のまた別の目的とするところは、被分析物質から離れたところでリモート 式に行なえる上記装置と方法？提供することにある。

本発明のまた別の目的とするところは、その物質の分子組成そして、それに関す る種々の物理的及び化学的特性を判明し得る上記装置と方法を提供することにあ る。

本発明の別の目的とするところは、その物質ｅｎり扱う製造７０セス工程に直接 組み込んで用いることのできる上記装置と方法を提供することにある。

本発明のさらにまた別の目的とするところは、被分析物質を破壊する必要のない 上記装置と方法を提供することにある。

本発明のまた別の目的とするところは、実顛に際してその物質の大小に関係なく 分析の可能な上記装置と方法を提供することにある。

本発明のまた別の目的とするところは、光学密度の高い物質に対しても用いるこ とのできる上記装置と方法を提供することにある。

本発明の別の目的とするところは、被分析物質から出る放射綿の自己吸収によっ て引き起こされるスペクトル上の問題を解消する上記装置と方法を提供すること にある。

本発明のまた別の目的とするところは、ｌ￥破壊連続分析を基本として、静止状 態にある物質に対しても未知量の移動状態にある物質に刻しても用いることので きる上記装置と方法を提供することにある。

本発明の別の目的とするところは、未知量の移動状態にある物質に対して工程に 組み込まれて直接用いることのできる上記装置と方法な提供することにある。

本発明のまた別の目的とするところは、経済的で効率が良く信頼性の高い上記装 置と方法を提供することにある。

本発明の別の目的とするところは、その物質の７０セス清墳条件が極限的であれ 変動するものであれ挿作でき、また実摩規槙であっても挿作できる上記装置と方 法を提供することにある。

本発明の別の目的とするところは、物質の処理や制御、物質の理解を高めること に有効な、物質についての情報？引き出すためのコンピュータシステムと組み合 わせることのできる上記装置と方法を提供することにある本発明は、春分スペク トル法によって、静止状態であれ移動状態であれいずれの状態の物質、特に固体 物質に対する。非破壊分析装置及び方法を提供する。エネルギを物質の表面域に 作用させ、その物質の薄い表面層内での過渡的加熱を引き起こし、その表面層か らの過渡的赤外線熱放射を可能とする。すなわち、エネルギの一部が表面近くで 吸収され、その物質の薄いほぼ表面層部分を加熱し、赤外綿の熱放射を発生させ る。薄い表面層部分からの、実質的に自己吸収がはヒんビ生じていない過渡的熱 赤外線放射のみが１例えばスペクトロメータによって、赤外スペクトルとして検 出される。そのスペクトルは、物質の分子組成についての情報を有している、従 って、物質の分子組成に関する特性が、検出された過渡的熱赤外線放射に基づい て決定できる。

本発明によれば、エネルギ溝は１表面層部分での過渡的加！！七引き起こすため に、十分な童のエネルギを物質の表面に供給する。エネルギ溝としては、パルス レーザ、エレクトロン、イオンビーム　あるいは他のパルス状エネルギ発生温力 であげられる。また、必要ならばエネルギビームを動かしたりあるいは振動させ て、移動状態にある物質に連続エネルギビームな照射することで表面層部分での 過渡的加熱を引き起こし得る。つまり１例えば１本発明の示す一特徴によれば、 ホットガスジェットのような熱エネルギ５１を使って、物質内での過渡的加熱を 引き起こすのである。さらに。

加熱されたローラ等を用いて、物質の表面と接触させ過渡的力０熱な引き起こす こともできる。また、レーザのような強力なエネルギ５Ｉも、過渡的加熱とそれ による熟み外線放射？引き起こすために使用される。さらに、連続あるいはパル スモードで挿作する。エレクトロンやイオン発生器、ホットガスジェット、加熱 されたローラ及び他の熱エネルギ溝を、物質内で過渡的加熱を引き起こすために 使用することができる。

本発明によれば、熱赤外線放射の分析及び検出はスペクトロメータ／検出器、慢 性の好適な実施例にも示されるように１例えば、光学フィルタースペクトロメー タ、フーリエ変換舟外線スペクトロメータ（ＦＴＩＲ）。

冷却Ｈｇ　Ｃｄ　Ｔ　ｅ赤外線検出器なと力で挙げられる。

検出器は薄い表面層部分からの、放射された赤外綿の物質による自己吸収力でほ とんと′生じていない過渡的熱赤外線放射のみを検出するように操作される。こ のような検出は、静止状態にある物質に対して、パルス状エネルギ発生溝を使っ た場合達成される。このとぎ、その検出器がある定まった期間機能するように、 パルス状エネルギ発生溝の適用にあわせて検出器の挿作制御を行なっていくもの である。つまり、薄い表面層部分からの過渡的熱春分綽放Ｊｉｔｆ＆の一定期間 中は、放射された舟外線の物質による自己吸収は必然的に黒体放射スペクトルと して現われ、黒体放射スペクトルに妨害されて物質の分子組成に関する特性を決 定できなくなる。従って、物質の表面に対するパルス状エネルギの作用と同１１ １１させて検出器の操作を制御し、所望の過渡的熱放射登検出し他の放射を排除 する。もしくは、物質が移動状態にありそこに連続エネルギビームを作用させた 場合、検出器に物質の移動にあわせた視野を設定する。これによって、はぼ表面 層部分からの赤外線の過渡的熱放射のみが、物質の移動に件ってその視野内に現 われるようになる。あるいは、検出されたスペクトルの適切な処理によって、８ 面層部分からの赤外線の過渡的熱放財力で検出されるように、制御調整を行なっ てもよい、つまり１作用されたエネルギ溝の波長力で検出器の視野内に現われろ 波されることが可能となり、その結果、赤外線の過渡的熱放財力で適切に検出さ れ確認される。

本発明によれば、検出器は制御設備によって制御され、及び／または。

ｍｊ御設備に対する出力の提供も行なう、制御設備には、物質からの検出及び選 択された舟外線の放出スペクトルから様々な特徴を知るための適切なソフトウェ アな保有する７０セツサも含まれる。さらに、このような制御設備や７０セツサ には、コンピュータメモリ、外部記憶装置、そして７リンタやグラフィック装置 が含まれることもある。

本発明は、６動状態、静止状態のいずれの状態の物質のみ外吸収スペクトルの井 接触式かつリモート式の分析装置及び方法としても適用される。

物質の薄いほぼ表面層部分の加熱は、パルス状エネルギを、適宜その物質に与え ることによって、もしくは、そのエネルギに対応させた動きをその物質にさせる ことによって、あるいはその両方の方法によって行なえる。

薄層からの！！存分外線放射検出器を使って分析され、キルヒホフの法則を適用 しながら、その物質のみ外吸収スペクトルをもとめることができる。

さらに、そのみ外吸収スペクトルから分子組成や分子組成に関連する他の特性上 決定するものである。

そしてこの発明によって、物質に対して、効率が良く正確な放射スペクトル分析 力で行なえるようになった。従来の方法で必要とされていた試料の選択、粉化、 あるいは他の前処理は不要となった。

またこの発明は、ｆｋ々の状況に応じて適用できる。様々な種類や大きさの物質 に対して、実蔵規槙であっても可能でありかつ、製造工程に直接組み込むことも できる。コンピュータのソフトウェア及びハードウェアを活用すれば、処理され る物質に接触した１ハサン７リングを行なったりあるいはその物質を破壊する必 要なく、製造工程中において、物質についての情報を得ることができるので、プ ロセス制御の重要な役割を担うこともできる。その物質の処理をいかに進めるか について制御する際にも、利用される。

本発明の他の目的、特徴、及び利益は添付図面を参照すれば、より明白となるで あろう。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明の第１実施例の略図である。

＊　１　ａ図は第１図のレーザに対して別のエネルギ源を用いた第１図に類似の 図である。

第２図はこの発明の他の実施例の略図である。

第２＆図は第２図のレーザ以外の別のエネルギ源を用いた第２図に類似の図であ る。

１に３図はフェノール７ラステイク製のディスク試料に対して検出された放射率 スペクトルの線図である０回転している試料及び静止状態にある試料記対象とし てお１ハこの発明を適用して得た結果は、フェノールプラスチックの光音響吸収 スペクトルと比較されている。

第４図は石炭を試料とした放射率スペクトルを表した第３図に類似の図である。

第５図はアルミニウムに青緑色の塗料を塗布したときの放射率スペクトルを線図 的に表した第３及び４図に類似の図である。静止状態にある試料及び二種類の速 度で回転している試料両方のスペクトルを表しており、この塗マ４の光音響吸収 スペクトルと比較されている。

第６図はエレクトリカルチー７（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　　ｔａｐｅ）の放射率 スペクトルを線図的に表した第５図に類似の図である。

発明を実施するための最良の形態 以下１図面を参照しながらこの発明の好適な実施例をいくつか詳説していく、こ の説明は態様を示すためのものであり、この発明の範囲や適用性が、この説明に よって制約されるものではない。

この発明の好適な実施例を第１図に示す、第１図の実施例は、移動状態にある物 質に対してもあるいは静止状態にある物質に対しても用いられる第１図から、こ の実施例においては試料、すなわち被分析物質は参照番号１６で示されている。

試マ４の位置決め制御器１８は、コンベヤーのような物質運撒装置あるいは他の 位置決め装置のいずれかにより精成される。

例えば、制御器１８は回転テーブルでもよい、さらにまた、制御器１８は単なる 位置決めテーブル（例えば、ｘ−ｙ−ｚ位置決めテーブル）でもよく、これは静 止状態の試料物質を正確に位置決めするように制御されるものである。使用され るｙＮ料の位置決め制御器１８の種類は１本発明におけるサン７リング樟作に応 じて決められる。

第１図内のエネルギ源は、パルスまたはＣＷ（連続波）モードのいずれかで操作 されるレーザ２０から成る。レーザ２０からレーザビーム２２が物質１６に向か って出射する。焦点光学器（ｆｏｃｕｓｉｎｇ　　ｏｐｔｉｃｓ）２４はレーザ ビーム２２を正確に物質１６に向ける機能を有している。集光光学器（ｃｏｌｌ ｅｃｔｉｏｎ　　ｏｐｔｉｃｓ）２６は、従来より知られている形式のものでよ く、試料物質１６から出射されるみ外線放射をスペクトロメータ／検出器システ ム２８に集中させるのに用いられる、このシステム２日は、放射綿の波数の関数 としての電気信号を発生する第１図の実施例にはまたコンピュータシステム３０ も含まれる。このシステム３ｏはスペクトロメータ／検出器システム２８と共に 制御器１８゜３４及び３８を制御し、さらにスペクトロメータ／検出器システム ２８の信号を７０セス化し分析に要する化学的及び物理的なその物質に関する情 報を得ることができる。コンピュータシステム３０はさらにまた。測定成分を制 御し、結果を表示し、付１システムに指令を子える。参照番号３２は通常、コン ピュータのディス７レイ、７リンタ及び／または７０ツタは示すものである。

レーザ２０は制御器３４内のレーザ用電湯から電力を得ている。さらに、第１図 の実施例には顕微鏡システム３６があり、これは試料物質１６上の分析範囲、つ まり、レーザビーム２２の物質１６上での集光域？検出する適切な光学器化備え ている。また、第１図の実施例には冷却ジェット供給制御器３８も作動的に関連 して儂えられ、冷却ガスジェットがレーザビーム２２の物質１６上での集光域全 体に供給できるようになっている。

参照番号４０はこの実施例におけるコンピュータシステム３０と他の構成及び制 御装置との相互に液通ずる関係、関連を示したものである。従って、コンピュー タシステム３０は、適切なソフトウェアを使って、レーザ電５原制御器３４．試 料の位１決め制御器１８．スペクトロメータ／検出器システム２日、顕微鏡シス テム３６．冷却ジェット供絽制御器３８を挿作てきるようになっている。他の構 成や他の制御装置もまた必要に応じてコンピュータシステム３ｏによって挿作で きるようになっている。

気１図の実施例は、異なる物質、ＩＡなる分析処理に刻しても柔軟性をもって適 応できる。この実施例によれば、移動状態あるいは静止状態いずれの状態の物質 をも分析できる０本実施例においては、エネルギビームを点モさせ、またはレー ザビーム２２と物質１６とを高速度で相対移動させ。

あるいはこの両方の方法を組み合わせることで、物質１６の表面にエネルギビー ムを吸収させて薄い表面層内に過渡的加熱を引き起こす、こめ薄層で生じた過渡 的加熱により、自己吸収を完全に起こさないように層の浅い部分からの赤りト線 放射力（起き、被測定物質１６の赤外スペクトル力で起きる、この薄層部分から の放射綿はスペクトロメータ／検出器システム２８によって検出され測定される 。そしてコンピュータシステム３０は信号を相関技術により処理し、７０セス制 御、品質管理１分析化学、非破壌検査等の種々多様な作業に必要とぎれるモル湯 度、物理的化学的データなどを得る。

レーザ２０ＬｔＵＶレーザ（強く吸収されるパルス状エネルギ浦）でよい、スペ クトロメータ／検出器システム２Ｂとしては、赤外線検出器を備えた光学フィル タースペクトロメータ、フーリエ変損ミ外線スペクトロメータ（ＦＴＩＲ）ある いは、１ｇ温熱赤外綽検出器や、窒素液化温度で挿作するＨ　ｇ　Ｃｄ　Ｔ　ｅ ヤ高Ｔｃの超伝導検出器などのような、赤外線検出器を備えたスペクトロメータ 力で挙げられる。

コンピュータシステム３０は、コンピュータソフトウェアや補足データを有し、 赤外線放射スペクトルから物質の様々な特性を引き出すこと力でできる。さらに 、これは適切なソフトウェア、ディスプレイ、補足データ及びサーボシステムを 用いて赤外スペクトルに基づいて実行指令を決定し発信する。

第１図の実施例の挿作について説明する。まず、レーザビーム２２に対して移動 状態にある物質１６について述べる。この場合、レーザビーム２２は光学器２４ によって物質１６に集められる。ここで、物質１６は１例えばコンベヤーベルト で運ばれている石炭あるいは、参照番号１日で示されているような回転ディスク に付着させた石炭なとである。レーザビーム２２と試料１６が相対的に動くこと により、レーザビーム２２の焦点な通過する試料の薄い表面層内で過渡的加熱効 果力くうよれる。試料１６カで固定されているときは１時間を関数としてレーザ ビームに強弱を今えることにより、同様な過渡的効果が生まれる。

移動状態にある試料１６でスペクトロメータ／検出器システム２８力で検出でき る最大厚さは、（４Ｄｒ／ｖ）　　　によってｌ′ｌｔ定される。ここで。

Ｄ　［、ｔ　Ｘ料１６の熱拡散係数であり、ｒはスペクトロメータ／検出器シス テム２８に集められる放射締力で発生している部分の径であり、モしてＶは試料 の速度である。いっぽう、レーザ２０を点滅させ試料１６カで固定された状態に あるときは１層の最大厚さは（４Ｄτ）　　で表される。ここでτはレーザ点滅 周期（ｌａＢｅｒ　　ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ　　ｐｅｒｉｏｄ）である、適用の 仕方によっては、試料を動かした状態でかつビームを点滅させることが望ましい 場合もある。試料内で温度上昇が長く続１またときは、冷却ジェット供給制御器 ３８が使用される。

力０熱された厚い層からの放射線は、集光光学器２６によって赤外線スペクトロ メータ／検出器システム２８に集められる。このシステム２８とコンピュータシ ステム３０ば、波数を電気信号に換夏して放ａｔ綿の強さを測定する。コンピュ ータの出力装置（ディスプレイ、７リンタ及び／または７０ツタ３２）はデータ を表示し記録する。コンピュータ３０Ｌｔ存外線データを処理し、物質の様々な 特性を決定する。コンピュータ３０は、連結、指令リンク４０を用いて様々な構 成をもつ測定システム、例えば、レーザＩＩ源制御器３４等を制御し、さらには オンライン測定によって決定された物質の特性に基づいて７０セス機器（図示せ ず）のような他のシステムも制御する。

第１図の実施例は、静止状態にある試料１６においても適用される。静止状態の 測定方法は物質を動かさないで行なう分析実跋に適して（λる。この場合、レー ザ２０は、パルスの繰り返し時間に比して短いパルス時間で点滅する。さらに、 冷却ジェット３日は、試料内で温度上昇が長く続かないように使用される。顕微 鏡観察システム３６はレーザ２０の焦点を試料１６上に正確に位Ｉづけるのに使 用される。このようにして、黴Ｉ分析）〕イ可能となる。冑事止状態にある試料 測定方法の他の点に関しては、上述した移動状態にある試料と同様である。

点滅するレーザ２ｏと固定あるいは回転している試料１６の場合、レーザ放射に よって発生する薄い表面層内での過渡的熱放射にパルス特性があるため、コンピ ュータシステム３０の制御下で、レーザの発ａｔｔ−スペクトロメータ／検出器 システム２日のサン７リングと同期させたほうが好ましい、このスペクトロメー タ／検出器システムは、検出器の７リアン７及びＡ／Ｄコンバーターを含み、さ らに検出器の７リアン７の出力とＡ／Ｄコンバータの間にゲート積分器を付加す ることによって、Ａ／Ｄコンバータと積分器をトリガーするために使われるパル スを、レーザの発射及びサンプリングの制御のためにコンピュータシステム３０ を経由して使うことができる。この方法によれば、スペクトロメータ／検出器シ ステムによる検出はレーザの発射に合わせて切り替えられ、レーザパルス後の短 期間に。

物質の薄い表面層部分からの赤外線放射の過渡的熱放射が検出される。従って、 自己吸収に彰響された放射線の検出は避けられる。あるいは、ビームが断続的に 切られた連続レーザも、ロックインアンプをもった検出器と共に使用することで 、断続周波数で発生する信号を選択測定できる。ロックインアン７を使うことで 、モニタされている以外のすべての周波数においてぼとんとのノイズが排除され るので、ノイズの少ない信号を得ることができる。さらに、変調周波数がスペク トロメータ／検出器内のＡ／Ｄコンバータのサン７リング速度よりはるかに高い ときには、変：同とスペクトロメータ／検出器とを同調させる必要はない、また 、試料物質の速度と無関係に、試料物質の表面に対して、エネルギビームとスペ クトロメータ／検出器の視野は相対的に動かすことができる１例えば、揺動ミラ ーをエネルギビームの通路内かつ直線的な動きをする試料物質についてのスペク トロメータ／検出器の視野内に設置する。そのとき、ミラーの揺動によって、エ ネルギビームと視野は、試料物質の動きに対して垂直に動き、その結果、エネル ギビームと視野はジグザグに移動する。さらに、スペクトロメータ／検出器は適 切なフィルターをも右、エネルギビームが視野内にあっても、その波長が５戸波 される。

第１ａ図は、第１図と本質的に同じであるが、第１図のレーザ２ｏの替わりに加 熱ジェット供給制御器７０によって、試料１６にエネルギを付今している点が異 なる。加熱ジェット供給制御器７０は、加熱ガスのジェットを試料１６に付与で きるように配置され試料１６の表面に過渡的加熱を引き起こす、ＩＮ１図と同様 、その他の構成装置によって赤外線が集められ処理される。

加熱ジェット供給制御器７０はコンピュータシステム３０と作動的に接続しそれ に従って制御される。

加熱ジェット供給制御器７ｏは試料１６に付与される加熱ガスのジェット２発生 し、過渡的加熱を引き起こす、この実施例は、レーザのようなエネルギ源をあま り吸収しない物質に特に有効である。これはまた、経済的であり複雑な装置では ない。

物質１６内に過渡的な熱を生成するために行なわれたこの方法によって、本発明 の目的としての過渡的力０熱の発生に多種類のエネルギ源が利用できるというこ と力（明らかになった。上述したように、連続モードあるいはパルスモードいず れにおいても、電子やイオンビームのような他のエネルギビームも適用できる。

さらに、加熱されたローラのようなものを使って、物体の表面に接触したうえで 、過渡的加熱を起こすこともできる。エネルギ源の種類としては、要求やそれぞ れの状況は反映した多数の要因に応じて選択できる。ただし、これらの要因は１ 種々のエネルギ源の特性やパラメーターばかりでなく、被分析物質の種類も含ん でいる。

第２図では、この発明をよりよく理解するため１本発明における他の実施例な示 している。この実施例はｗＫ３図から第６図に現されたスペクトルを生成するた めに用いられる。試料物質４２は回転ディスク４４に保有され固定されている。

モーター４６はディスク４４を回転するための心棒４８を持っている。

ある一定のＣＷレーザビーム５０はミラー５２に向けられると、このミラーは焦 点レンズから成る焦点光学器５４を介して、ビーム５０の方向を転換させる。も う一方のミラー５６は調整されて、ビーム５０をディスク４４の望ましい位置に 向ける。

第３図から第６図に現されたスペクトル登記録するために、ディスク４４自体力 （試料物質４２であったりあるいは試料物質４２で覆われており。

さらに可変速度モーター４６の心棒４８に取付けられ、そしてパーキンエルマー １８００フ一リエＲｍスペクトロメータ５８の通常のエネルギ５Ｎとなるところ に設置されている。マルチライン方式で３．５Ｗまで操作されたアルゴンイオン レーザからのビーム５０は、ディスク４４上で４５゛の角度をもって、ディスク ４４の中心から３．９ｃｍの位置におおよそ０゜８　ｍ　ｍの直径をもった点に 、集まった。スペクトロメータ５８は試料４２を検出し、その際通常、試料表面 に対してレーザの焦点力でスペクトロメータの８　ｍ　ｍ　ｉ！径の視野の中心 となる。スペクトロメータ５日の入口部分はディスク４４から５ｃｍ離れ、ツル トウインドウ（ｓａｌｔ　　ｗｉｎｄ。

ｗ）６０で覆われている。８ｍｍ径の視野に小さなエネルギ源を合致させるのに これ以上の光学器は何ら必要ない、スペクトロメータ５８は市域幅の広い液体窒 素冷却Ｈｇ　Ｃｄ　Ｔ　ｅ検出器（Ｄ　＝１ｘ１０　　ｃｍＨｚ”’／Ｗ）を取 付けており、光路差速度、１．５ｃｍ／ｌｘ、公称解像度、４ｃｍ　−’の単一 ビームモードで、２５６スキヤンまで積算された。試料冷却ジェット６４に冷凍 ヘリウムガスを使う場合もある。ステンレススティール管製でヘリウムを運搬す る１、６ｍｍ［径のコイル６６が液体窒素のなかに途中まで浸されている。管６ ６の開口端部はジェットをディスク４４上でレーザの焦点から０．５ｃｍずらし た点へ向け、ディスク４４の回転によって、レーザ５０の放射域がスペクトロメ ータ５日の視野から外れたすぐ後にジェット６４内に移動できるようになってい る。

熱論、第２図の実施例において細かな構成の違いがあっても本発明を実施できる ２本発明によれば、試料物質４２の表面の極めて近くに吸収されるレーザビーム あるいは他のエネルギ濤登使って、′Ｎ！い表面層のみｆｉｌ−直接加熱するこ と力（できる、この発明において回転ディスク４４を用いることで、薄い表面層 は熱搗散によりを厚くなるとともに急冷されるため過渡的なものである。

一部、比較のために、パルスレーザを静止状態にある試料に対して用いたとき、 この薄い表面層は、試料のレーザビームの当たった位置に、パルスの直後短期開 環われる。連続したレーザの放射を行なった場合、この試料の表面をスキャンし たり（この場合、走査装置を要する）あるいは、この試料をビームの光路内を移 動させたりする必要がある。過渡的な表面層は、試料に交差するビームトラック 内のレーザビームの当たった直後の位置に現われる。

第２ａ図は、はとんど第２図と同じ実施例を示しているが、試料４２の加熱用に 使ったレーザビーム５０の替わりに、第１ａ図に関して説明されたような加熱ジ ェット供給制御器７０を使用している点が異なる。この実施例では１回転させた 試料を用いており、その回転に合わせて容易に、試料４２のある部分にホットガ スジェットを向けさせることができる。このようにすると、過渡的カロ熱が生じ るため、試料物質の薄い表面層から赤外線の過渡的熱放射か起こり、これはさら にスペクトロメータ５８によって検出される。

第２ａ図は、１８図的に加熱ジェット供給制御器７Ｑの構成を示したものである 。この一つの構成だけではなく１本発明の範囲内であれば、他の構成の場合も明 らかに可能である。例えば、ノズルを通る熱潔と冷液をすばヤ〈交互に切り替え て、ガスジｘ　”７トの温度をパルス状に変動させることも可能である。あるい は、試料の動きに対して垂直の方向で、ジェットをスキャンさせたり撮動させた りしてもよい、このためには、ジェットを試料に吹き込むノズルを淵に沿って備 えた回転ホイール？使って、ジェット供給を行なう、続いてこのスペクトロメー タ／検出器は、各ジェットがその視野を通過するとき、試料物質からの放射をサ ン７リングする。ここで再び、一連のノズルから唄１１′：５れるホットジェッ トとコールドジェットの交互切り替えを併せて行なってもよい。

第２ａ図によれば、加熱気体のジェットｔ！−試料に吹き付けるため、圧縮気体 計７２を、ホース７４は介して、加熱室７６に作動的に接続させている。圧縮気 体は加熱室７６で加熱され、ガスジェットが試料４２に向かうように設置された ジェットノズル７８に流れ込む、従来技術でよく知られているように、気体缶７ ２は、オン／オフバルブを備え、さらにまたｖ８整器８０．流量計８２．電流バ ルブ８４登接続して一連に備えている。

加熱室７６で気体を加熱するため、従来技術でよく知られている電気抵抗加熱素 子８６登加熱堂７６内に設置する。そして加熱素子８６はこれを通る電流をｆｌ ｉｌ整するために電気的に制御される可変変圧器８８に作動的に接続され、熱の 生産量か制御される。変圧器８８は電５Ｎ９０に作動的に接続されている。

ｌＮ２ａ図の構成においては、圧縮窒素ガス力で使用されているが、空気を含め た他のガスもまた使用できる。さらにまた、ガスの加熱方法は他にもありうる。

これと同じ配置Ｉｒ槙成で第１ａ図の加熱ジェット供給制御器７０を適用するこ ともできる。

また、第２ａ図の参照番号４０で示されているように、モーター４６゜スペクト ロメータ５８．電流バルブ８４、バリアプル変圧器８８及びｉｔ計８２ば、コン ピュータのようなシステム制御器に作動的に接続されている。

記述された全ての実施例に関して言えることだが、薄い加熱表面層がひとたび生 成されると、そこがらの放射は、ＦＴＩＲや他の赤外線スペクトロメータで検出 され、スペクトル分析登使用して、キルヒホフの法則によリ吸収スペクトルに転 攬できるような放射スペクトルが得られる。従って４本発明から得られるスペク トル上のデータは、他のみ外線測定（トランスミッション、光音響あるいは拡散 反ｌｌ４）によって得られるものと同様である０本発明によれば、舟外吸収のよ うに試料の破壊の必要もなく、分子組成ばかりでなく分子組成に関連する他の特 性を決定できる。これらの決定は、存分スペクトルの構造と特性とを関連づける ソフトウェアに助成される０本発明を不均一な試料に適用した場合、他の測定機 器によるスペクトルと比較してＷＩＶｔ強度差が多少生じる可能性力である。こ れは１組成上の不均一さのために励起状態のビームが起こり加熱効果に差異方で 生じるためにおこるものである。これは、データ処理によって補正できる。

黒体放射曲線と同様に、検出された放射スペクトルの強度は波数力で増加するに つれて落ち込む、さらに、試料４２以外のエネルギ濤（例えばスペクトロメータ ５８自体）は、背景ｌＩＷ射を誘引することもある。これは、放射スペクトルは 放射率スペクトルに変換すれば補正できる。キルヒホフの法則によれば、放ａｔ 率は、光線か固体の表面に当たったときに光吸収率に比例し、放Ｊｉｔ率スペク トルは吸収スペクトルに類似したものである。キルヒホフの法則は、厳密に熱平 衡の状態下でのみ適用されるのだ力で、本発明の放射スペクトルを基にした放射 率スペクトルは吸収スペクトルに極めて似ている。放射率スペクトルεは放射ス ペクトルから、ε＝　（Ｓ、−３２）／　（Ｂ、−Ｂ２）という式を用いて計蒐 できる。ここで、ＳとＢは試料と黒体の放射スペクトルを表し、添え字は２種類 の温度Ｔ１とＴ２に関して表されたものである。さらに、Ｔ１は、過渡的レーザ 加熱によって引き起こされた有効上昇温度でＴ２は周囲の温度である９Ｓ２．Ｂ ２が、背景放射を修正し一方、Ｂによる除法により７ランクの黒体放射２調とス ペクトロメータ及び検出器の反応曲線を補正する。実際のところ、Ｂ２、Ｂ、及 びＢ２は補足的な測定によって決定される０種々の試料に対する１本発明から得 られた放射率と光音響吸収スペクトルを比較すると、本発明の放射率スペクトル は、キルヒホフの法則によって述べられた吸収スペクトルとほぼ一敗している１ 本発明の結果の比較は、光音響検出で記録された赤外線吸収スペクトルで行なわ れた。これらの結果は第３図から第６図に示されている。ＭＴＥＣモデル２００ の光音響セルが、ＦＴＩＲスペクトロフォトメーター（スペクト０フオトメータ ーの通常の光源を備えている）に取付けられ、光学距離差速度、０．０５ｃｍ／ ｓ、公称解像度、８ｃｍ−’で３２スキヤンまで積電された。参照用の光音響ス ペクトルと本発明によるスペクトルを記録するのに要する時間は共にほぼ３分で ある０分子組成そして、それに関する種々の物理的及び化学的特性を決定するた めに、上記したような検出された放射スペクトルを放射率スペクトルに′Ｒ換す る必要のないことは理解しておかなければならない、このような変換は、吸収ス ペクトルに類似したスペクトルを出すときにのみ必要となる。

第３図から第６図は、フェノール７ラスチツク、石炭、前締色塗料、そして、エ レクトリカルチー７の放射率スペクトルをそれぞれ表したものである。

第３図では１表面力（平滑で、厚さ３．０ｍｍ、赤色に塗った充填剤入りフェノ ール７ラスチツク（シンタン（ｓｙｎｔｈａｎｅｌ製）ディスクに対する放射率 スペクトル（曲線Ａ、　　Ｂ）力で示され、参照用の光音響法で得られた吸収ス ペクトル（曲線Ｃ）と比較されている０曲線Ａは、毎分７５回転する（７５ｒｐ ｍ）回転試料に対する放射率曲線で、上記実施例の説明で述べたように、スペク トロメータが使用され薄い加熱層がらの過渡的熱放射を検出する０曲線Ｂは、こ れに対し曲線Ａと同じ試料な固定したときに得られる放ＪｌｔＸＩＸＦ＃４線で ある。静止状態にある試料では、試マ４力で全体的にレーザビームで加熱される ため、過渡的放射層は生じない、そのため。

ここで得られた放射率曲線は、従来の放射スペクトル法によって得られる放射率 曲線に極めて似たものとなる０曲線Ｂと比較した曲線Ａの卓越性（すなわち１曲 １１１Ａの持つ参照スペクトル曲線Ｃとのより大きなＩＩ似性）が、まさしく本 発明の結論である。

石炭な用いて、定木状態での放射よりも過渡的状態での放射を検出することによ って得られる進歩性ン第二の例として示す（第４図参照）１石炭の凹凸のため、 ディスクが回転すると、スペクトロメータ入口から石炭表面までは約２ｍｍ上下 する。この凹凸によって、スペクトロメータによって検出される信号強度は変動 する力（、得られたスペクトル内のノイズは感知できるほど増加していない、こ こでも１曲線Ａは、＠分７５回転する（７５ｒｐｍ）石炭試料の放ＪＩｔ￥−に 関するものであり１曲線Ｂは、試料を固定したときの放Ｊｉｔ率に関するもので ある。また１曲線Ｃは石炭の光音響吸収測定に基づく参考曲線である。さらにま た１曲線Ｃに対して１曲線Ａは、曲線Ｂよりもより大きな類似性をもっている。

第５図は１本発明による厚′：５３．０ｍｍ、前締色焼成エナメルを塗布したア ルミニウム板に関する放射率曲線を示している。この塗料は、低信号の試料に対 して及び非常に薄い試料に対して本発明が如何に適切な取り扱いをするか試した ものである。低信号においては、青緑色塗料力で優れたレーザ光の反射体となり さらにアルミニウム上の薄い層となるため、熱伝導率力く高くなり、レーザによ って付与された熱が急激に拡散する０曲線Ａは、試料を固定したときの放射曲線 である６曲線Ｂ及びＣは、試料がそれぞれ異なるレーザパワーのもとで、異なる 速度でレーザビームそ通過しな力でら回転するするときのそれぞれの放ＪＩｔ率 曲線である。さらに、ここでもまた１曲綿りは、光音ｖＩ吸収測定に晟づ〈参考 曲線である。

第６ｅ；ａは、厚さく１１８ｍｍ（粘Ｗ部は含めず）で、顔料を着色された、可 塑性塩化ポリビニルシートから成る従来のエレクトリカルチー７に対する。本発 明による測定結果を示したものである。このチー７は、１，６ｍｍ厚のアルミニ ウムディスク（第２図の４４）に自己の粘着性をもって、付着されている。この チー７は、他の試料よりも熱分解しきい値が低い、（可塑性塩化ポリビニルの最 高使用温度は、一般に８０〜１０５℃である） 本発明から得られたスペクトルにより、この発明の技術が光学密度が高い試料か らの放射の飽和を、光音響吸収スペクトルと比較し得るレベルまで効果的に減じ ていることを具体的に示した。決して理想的とはいえない種４の試料（７ラスチ ツク、石炭、塗料、エレクトリカルチー７）が明らかにしたものは、本発明力＜ 潜在的にも広い応用範囲？もち、高い反射性をもっている、表面に凹凸がある。

並の熱安定性をもついずれの物質に対しても、実施できるということである。結 果としてはノイズの率が少ない好適な信号が得られる。

本発明は他の方法に対して、より多くの利点をもたらす、特に重要なのは、検査 されている表面層力＜興味の対象であるバルク組成と関係がない場合を除いて、 試料の前処理力でまったく不要であるということである１本発明はまた、種々の 状況に対する適用範囲も非常に広い、移動状態の物質にも、静止状態の対象物に も、またとのような大きさのものに対しても、幾何学的形状力（許すかぎり本発 明は適用できる。パルスレーザな固定対象物に用いれば、励起ビームを密に集光 することによって、その微小対象物の赤外線類８！１鏡検査は高い解像度で行な える。逆の極限的条件として対象物力で多量である場合には、対象物を移動状態 に置くことで１本発明で検出可能なｌは全体の平均をとっても従来の赤外線測定 で行なった対象物の検出ＩＬ登超えることが可能である０例えば、１ｍ／ｓの物 質速度、ｉｍｍ直径のレーザスポット、検ｉ深さ５０μｍの条件下で本発明によ り１時間に測定される■は、スペクトロメータカで毎回直ちにスペクトルを検出 できるとするならば、おおよそ２ｘ１０６ＫＢｒベレット分の赤外線透過分析と 同■である。さらに、ひとつのベレット内で希釈された試料の実体積を８Ｘ１０ ｃｍ（厚さ１０　　ａｍ、直径１０ｍｍ）とするならば、飽和のない（ｓａｔｕ ｒａｔｉｏｎ　　ｆｒｅｅ）透過スペクトルを生じる。ここに示された実施例に 関して述べられたスペクトルとほぼ同じ飽和度のスペクトルを生じるようにベレ ットが作られたとするならば、各ベレットは１０かも１００倍の量の試料を含有 できることになる。

ここに挙げられた好適なる実施例は単に例として示されたものであって、本発明 を制約するものではなく１本発明は請求の範囲によって唯−表されるものである 。明らかにこの技術分野に関するところの変更は１Ｍ求の範囲によって決定づけ られる本発明に包含されるものである。

例えば１本発明は種々のスペクトル範囲に市域をもつ他の化合物のオンライン分 析にも適用できることは明らかである。２：らに、本発明は、多くの種類の固体 物質の分析に対して１例えばリモート式でオンライン化されているような移動状 態でのサン７リング条件、もしくは固定されている状態でのサン７リング条件、 いずれの条件であっても、適用できる。また、衿外特放射を生ずるための基準に 合致していれば、さまざまなエネルギ濤かレーザの替わりとなり得る。

本発明はスキャンされた＄１のＩＲｍ黴鏡検鏡検査適用できる。この７０セスを 用いれば、より短い波長のフォーカスビームカで、より長い波長での応答を励起 できるので、化学化合物の濃度をより高い解像度で映像化できる。従来の顕微鏡 検査では１回折現象の制約を受けて高い空間的解像度が得られなかったテ外スペ クトルの分野において、大きな利点になり得る使用されている器具の種類につい ては、それぞれの測定の要求に合わせることができる。同時に操作できるフィル ターと検出器から成るスペクトロメータならば、移動状態にある物質から営にス ペクトルのデータを集めることができる。一方、ＦＴＩＲスペクトロメータの場 合、＠回データを集めることはできないが、さらに詳しいスペクトル情報を供す ることができる。励起方シ去の詳細については１個々の条件に合致するように選 択できる。レーザを用いるときは、パルス波であるか、連続波であるかというレ ーザの種類、波長、レーザパワー、ビームの大きさ、及び光学的幾何形状これら すべてが好適な結果を得るために調整可能であり、さらに発信される信号の組み 合わせの選択にも広い幅をもっている。スペクトロメータ／検出器の視野及び／ または検出時間も同様に幅広く、制御、１１！沢ができる。ここに報告された実 施例は単一の信号、単一のビームの大きさ、単一の光学的幾何形状で用いたにも かかわらず、数種類の物質すべてに対し成功した。

本発明は要因分析用のコンピュータソフトウェアを使って、この発明によって得 られた赤外スペクトルから、様々な物質の物理的及び化学的特性を示すためにも 使用できる。

さらに１本発明によれば、微小化された試料あるいは、大きな試料の顕微鏡検査 範囲に対して、カロ熱のために用いるエネルギビームな小さなスポットサイズに 向けて集光させることによって、赤外スペクトルの測定に使用できる。また、赤 外線の波長に関して起こる回折現象による制約が取り除かれるため、より高いＮ 像度が得られる。

さらに１本発明によれば、試料と熱源の相対速度を変える。あるいは熱源とスペ クトロメータ／検出器の相対位置を変える。あるいはスペクトロメータ／検出器 の視野を変える。異なる検出深さを得るために検出器の検出ウィンドウ時間な変 えるなどの方法で、サン７リング深さの調整を可能とする。それによってその物 質のスペクトルさらに情報を得られる１例えば、二層からなる試料を仮定すると 、上述したスペクトロメータ／検出器の視野内で、！！！源から直接試料の表面 に熱エネルギを作用させると、み外線の過渡的熱放射が試料の上部層のみから生 じ、下部層は本質的に下部層すなわち基部から何ら干渉を受けずに分析できるよ うになる。熱源を試料の動きの流れにあわせ上流側に移動させ、スペクトロメー タ／検出器の視野が加熱点から離れた部分を観、るようになり、観察された赤外 線の過渡的熱放射が、予め検出されている光学密度の薄い上部層と試料の下部層 すなわち基部層との両方から生じるようになり、これら七組み合わせた放射力で 検出できる。加熱された下部層、基部層は、光学密度の薄い加！！された上部層 よりも厚いため、下部層、基部層は１合成スペクトルの中で優位を占める。しか し、後の検出で得られた合成スペクトルから先の検出で得られたスペクトルを差 し引けば、下部層すなわち基部層のスペクトルが、上部層から実質的に干渉を受 けずに得られる。さらに複雑な構造の組成物に行なう場合も同様の方法力（適用 できる。さらに９種々の点て検出されたスペクトルの直接比較を行なえば、不均 一性を調べることもできる１例えば、７ラスチツクに押し出し成型しゃすくする ためにカロえられた添加物力＜７ラスチツクの表面に集中する傾向化にあるとき のみ適切に機能する場合、添加物スペクトルの直接比較によ１ハその添加物の濃 度がブラスチンクの表面付近で高くなっているかどうかか判明できる。

さらに１本発明の装置及び方法力（、他の方法に比べ、かなり大きな体積の試料 をサン７リングできること、及び、処理システムから上流側の十分離れたところ に本発明の測定システムを位置させることによって、処理システムのパラメータ を変更するに必要な時間紮供すること力（できる。

また１本発明は、特定成分にあわせて加熱レーザの吸収を調製することによって 、特定成分の選択的加熱、すなわち測定にも適用できる。

さらに、本発明における］゛ロセッサ及びグラフィック装置は当業者にとって従 来よりよく知られたものでよい、また１本発明において所盟の結果を引き土すた めに得られたデータを挿作するために適切なソフトウェアを作ることもできる。

また、本発明は、熱源とスペクトロメータ測定のタイミングまたは位置とをｙ４ Ｎすることによって、感知される検出深さの変更ができる。対象となるところの 検出深さに対応したそれぞれのタイミングと位置で検出されたスペクトルを得る ことによって、深さを断面的に示した試料が収集でき、それによってスベク１− ルの差し引きができる。光音響法による物質分析でも感知される検出深さを変え ることができるのだが、レーザを使う場合、レーザ湯はより＠易に＄１！！能は 発揮し９本発明で適用される高周波測定に必要とされる高いレーザパワーも提供 できるので１本発明は、より柔軟に検出深さの変更が可能となる。従って、より 、深さを断面的に示すことかできる。さらに加えて、光音響法では、試料物質は 測定器内の室に封じ込めなければならないので、この方法では、移動状態にある 物質に適用できない。

補正歯の翻訳文提出書（特許法１８４条の７第１項）平成２年９月１３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固体物質の表面域に、前記固体物質の薄表面層部分に過渡的加熱を起こすに 十分なエネルギを作用させ、前記薄表面層部分から赤外線の過渡的熱放射を起こ させる工程と 実質的に固体物質の前記薄表面層部分からの赤外線の前記過渡的熱放射のみを検 出し．検出された前記赤外線の過渡的熱放射が、前記固体物質による赤外線放射 の自己吸収を実質的に起こさず、前記固体物質の分子組成に関する特性を明示で きる工程とからなる固体物質の分析を可能にする方法。 ２．検出された赤外線の前記過渡的熱放射に従って、前記固体物質の分子組成に 関する特性を決定する工程をさらに加えた、請求の範囲第１項記載の方法。 ３．固体物質の表面域にエネルギを作用させる前記工程が、レーザ、イオンビー ム発生器、エレクトロンビーム発生器と熱気体源、及びホットローラのひとつを エネルギを作用させるために、使用することを含む、請求の範囲第１項記載の方 法。 ４．エネルギを作用させる前記工程が、パルスを発生させるエネルギあるいは連 続エネルギのいずれかを、固体物質の前記表面域に作用させることを含む、請求 の範囲第３項記載の方法。 ５．前記固体物質が、静止状態にある物質あるいは移動状態にある物質のいずれ かである、請求の範囲第１項記載の方法。 ６．前記検出工程が、前記表面域へエネルギを作用させるため、所定の時間、過 渡的熱放射を検出することを含む、請求の範囲第５項記載の方法７．前記物質が 、移動状態にあり、前記検出工程が、検出のための視野を設定すること、前記表 面域ヘエネルギを作用させるため、前記物質を前記視野に向かって移動させるこ と、表面層部分からの赤外線の前記過渡的熱放射の検出を可能とすること、その 後、赤外線を過渡的に放射している前記表面層部分を前記視野からはすれるよう に移動させることを含む、請求の範囲第５項記載の方法。 ８．固体物質の前記薄表面層部分及び下部層部分両方からの赤外線の前記過渡的 熱放射を組み合わせて検出する工程をさらに加えた請求の範囲第１項記載の方法 。 ９．検出された前記薄表面層部分からの赤外線の前記過液的熱放射及び検出され た前記下部層部分からの前記過渡的熱放射に従って、前記固体物質の分子組成に 関する特性を決定する工程をさらに加えた、請求の範囲第８項記載の方法。 １０．特性を決定する前記工程は、前記薄表面層部分と前記下部層部分からのそ れぞれの検出された前記過渡的熱放射を比較すること、前記薄表面層部分と前記 下部層部分からそれぞれ検出された前記過渡的熱放射両方をの合成を示すスペク トルから、前記表面層部分から検出された前記過渡的熱放射によって示すスペク トルを差し引くことの、少なくともどちらかひとつを含む請求の範囲第９項記載 の方法。 １１．過渡的熱放射を検出する前記工程が、検出するために設けられたスペクト ロメータ手段を使用することを含む、請求の範囲第１項記載の方法。 １２．前記スペクトロメータ手段が、少なくともひとつの所定の波長を濾光する ためにフィルター手段を含む、請求の範囲第１１項記載の方法。 １３．プロセス手段を、検出された前記過渡的熱放射処理するために設けられた 前記スペクトロメータ手段と併せて、用いることによって、検出された前記過渡 的熱放射に従って、前記固体物質の分子組成に関する特性を決定する工程をさら に加えた、請求の範囲第８項記載の方法。 １４．前記プロセス手段が、前記固体物質の分子組成に関する特性を示すアウト デットを提供し、さらにも、前記プロセス手段のアウトブットを表示する工程を 含む、請求の範囲第１３項記載の方法。 １５．表面域に対するエネルギの作用及び前記過渡的熱放射の検出の少なくとも ひとつを、前記プロセス手段によって、制御する工程を含む、請求の範囲第１３ 項記載の方法。 １６．固体物質の表面域に、前記固体物質の薄表面層部分に過渡的加熱を起こす に十分なエネルギを作用させ、前記薄表面層部分から赤外線の過渡的熱放射を起 こさせる手段と 前記固体物質の分子組成に関する特性を明示できるように、検出された前記赤外 線の過渡的熱放射が、前記固体物質による赤外線放射の自己吸収を実質的に起こ さない状態で、実質的に固体物質の前記薄表面層部分からの赤外線の前記過渡的 熱放射のみを検出する手段とからなる固体物質の分析を可能にする装置。 １７．検出された赤外線の前記過渡的熱放射に従って、前記固体物質の分子組成 に関する特性を決定する手段をさらに加えた、請求の範囲第１６項記載の装置。 １８．固体物質の表面域にエネルギを作用させる前記手段が、レーザ、イオンビ ーム発生器、エレクトロンビーム発生器、熱気体源、及びホットローラのひとつ を含む、請求の範囲第１６項記載の装置。 １９．固体物質の表面域にエネルギを作用させる前記手段が、パルスを発生させ るエネルギ及び連続エにネルギを、前記面体物質の表面域に作用させる手段を含 む請求の範囲第１８項記載の装置。 ２０．前記検出手段が、前記表面域ヘエネルギを作用させるため、所定の時間、 過渡的熱放射を検出する手段を含む、請求の範囲第１６項記載の装置。 ２１．前記固体物質を移動させる手段をさらに含む請求の範囲第２１項記載の装 置。 ２２．前記検出手段が、視野を設定する手段、前記エネルギ作用手段によって物 質の前記表面域ヘエネルギを作用させるため、表面層部分からの赤外線の前記過 渡的熱放射の検出を可能とするように、前記物質を前記視野に向かって移動させ る移動手段、その後、赤外線を過渡的に放射している前記表面層部分を、検出手 段の前記視野からはずれ６ように移動させる移動手段を含む、請求の範囲第２０ 項記載の装置。 ２３．エネルギを作用させる手段及び検出手段の少なくともひとつを制御する制 御手段をさらに含む、請求の範囲第１６項記載の装置。 ２４．前記固体物質を移動させる手段、前記移動手段を制御する制御手段をさら に含む、請求の範囲第２３項記載の装置。 ２５．前記制御手段が、前記検出手段のアウトブットに従って、前記固体物質の 分子組成に関する特性を決定しそれを示すアウトプットを提供するプロセス手段 を含む、請求の範囲第２３項記載の装置。 ２６．前記プロセス手段のアウトブットを表示するデイスプレイ手段を含む、請 求の範囲第２５項記載の装置。