JPH05288698A - 光熱変位計測による試料評価方法 - Google Patents
光熱変位計測による試料評価方法Info
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- JPH05288698A JPH05288698A JP4090816A JP9081692A JPH05288698A JP H05288698 A JPH05288698 A JP H05288698A JP 4090816 A JP4090816 A JP 4090816A JP 9081692 A JP9081692 A JP 9081692A JP H05288698 A JPH05288698 A JP H05288698A
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料の温度変化，プラズマ密度の変化等によ
る試料の反射率の変化といった外乱の影響を受けず，真
の熱膨張振動を計測できる光熱変位計測による試料評価
装置。 【構成】 半導体レーザ６により試料３に励起光を照射
すると共に，Ｈｅ−Ｎｅレーザ１により試料３に照射さ
れる測定用の放射光の試料３での反射光（ビーム１）と
放射光（ビーム２）との干渉光を光検出器４により検出
する。この時，ビーム１とビーム２との間で周期差Ｆｂ
を与えることにより検出データを周期差Ｆｂに対応する
ビート波Ｅとする。発振器１０，シフタ９，１１により
ビート波Ｅと同位相の正弦波Ｒと，正弦波Ｒに対して９
０°位相の異なる正弦波Ｒ０とを発生させ，これらの信
号を乗算器９，１１によりそれぞれビート波Ｅに乗じた
値の比Ｓを除算器１５により求める。この比Ｓに基づい
て試料の熱膨張振動を計測するように構成されている。
上記構成により外乱の影響を受けず，真の熱膨張振動を
計測できる。その結果，高精度で試料評価を行うことが
できる。
る試料の反射率の変化といった外乱の影響を受けず，真
の熱膨張振動を計測できる光熱変位計測による試料評価
装置。 【構成】 半導体レーザ６により試料３に励起光を照射
すると共に，Ｈｅ−Ｎｅレーザ１により試料３に照射さ
れる測定用の放射光の試料３での反射光（ビーム１）と
放射光（ビーム２）との干渉光を光検出器４により検出
する。この時，ビーム１とビーム２との間で周期差Ｆｂ
を与えることにより検出データを周期差Ｆｂに対応する
ビート波Ｅとする。発振器１０，シフタ９，１１により
ビート波Ｅと同位相の正弦波Ｒと，正弦波Ｒに対して９
０°位相の異なる正弦波Ｒ０とを発生させ，これらの信
号を乗算器９，１１によりそれぞれビート波Ｅに乗じた
値の比Ｓを除算器１５により求める。この比Ｓに基づい
て試料の熱膨張振動を計測するように構成されている。
上記構成により外乱の影響を受けず，真の熱膨張振動を
計測できる。その結果，高精度で試料評価を行うことが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は試料に周期的に強度変調
した励起光を照射し，これにより生じる試料表面の熱膨
張振動を測定して試料の欠陥等を評価する試料評価方法
に関する。
した励起光を照射し，これにより生じる試料表面の熱膨
張振動を測定して試料の欠陥等を評価する試料評価方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】試料に周期的に強度変調した励起光を照
射すると，試料はこの光の吸収により発熱し，これによ
り熱膨張する。照射光は周期的に強度変調しているた
め，発熱による試料の温度変化は周期的となり，試料は
熱膨張をおこす。これらの熱応答を計測することにより
試料を評価する手法は光音響計測技術として知られてい
る。図３はマイケルソン型レーザ光干渉法により試料の
熱膨張振動を計測する手法を示したものである（Mirand
a,APPLID OPTICS Vo122,No18,P2882(1983））。ここに
６１は被測定試料，６２は試料に熱膨張振動を与えるた
めの励起光源であり，チョッパー６３により励起光源６
２からの光を強度変調し，試料６１に照射する。この熱
膨張振動をレーザ光干渉法により計測する。そのために
測定用レーザ６４からの光を半透鏡６５で二分し，一方
を試料の熱膨張測定点に，他方を空間的に固定した鏡６
６に照射させ，これらからの反射光を干渉させ光電変換
器６７で受光する。光電変換器６７からの電気出力Ｅは
次式で表される。 Ｅ＝Ｃ1 ＋Ｃ2 ・ｃｏｓ（Ｐ（ｔ）＋Φ）…（１′） ここで，Ｃ1 ，Ｃ2 及びΦは試料６１や干渉計の構成や
光電変換係数等に依存する定数，Ｐ（ｔ）は励起光照射
による熱膨張振動による試料の表面変位による位相変化
であり，この計測により試料の熱膨張振動（位相Φ及び
振幅Ｌ）を計測し，試料の熱弾性的性質を評価する。図
４は反射率計測法に基づく手法である（特開昭６１−２
０４６）。励起レーザ３０からの光を変調器３２に周期
的に強度変調し試料２２に照射し，試料に周期的温度変
化を与える。この温度変化が試料に光反射率の変化をも
たらす。この反射率の変化を検出するために測定用レー
ザ５０を，試料の温度変化計測点（本図においては励起
レーザ照射点と同位置）にミラー３６を通して照射し，
その反射光を光検出器５６で検出する。この出力から信
号処理回路５８により，反射率の変化を求める。
射すると，試料はこの光の吸収により発熱し，これによ
り熱膨張する。照射光は周期的に強度変調しているた
め，発熱による試料の温度変化は周期的となり，試料は
熱膨張をおこす。これらの熱応答を計測することにより
試料を評価する手法は光音響計測技術として知られてい
る。図３はマイケルソン型レーザ光干渉法により試料の
熱膨張振動を計測する手法を示したものである（Mirand
a,APPLID OPTICS Vo122,No18,P2882(1983））。ここに
６１は被測定試料，６２は試料に熱膨張振動を与えるた
めの励起光源であり，チョッパー６３により励起光源６
２からの光を強度変調し，試料６１に照射する。この熱
膨張振動をレーザ光干渉法により計測する。そのために
測定用レーザ６４からの光を半透鏡６５で二分し，一方
を試料の熱膨張測定点に，他方を空間的に固定した鏡６
６に照射させ，これらからの反射光を干渉させ光電変換
器６７で受光する。光電変換器６７からの電気出力Ｅは
次式で表される。 Ｅ＝Ｃ1 ＋Ｃ2 ・ｃｏｓ（Ｐ（ｔ）＋Φ）…（１′） ここで，Ｃ1 ，Ｃ2 及びΦは試料６１や干渉計の構成や
光電変換係数等に依存する定数，Ｐ（ｔ）は励起光照射
による熱膨張振動による試料の表面変位による位相変化
であり，この計測により試料の熱膨張振動（位相Φ及び
振幅Ｌ）を計測し，試料の熱弾性的性質を評価する。図
４は反射率計測法に基づく手法である（特開昭６１−２
０４６）。励起レーザ３０からの光を変調器３２に周期
的に強度変調し試料２２に照射し，試料に周期的温度変
化を与える。この温度変化が試料に光反射率の変化をも
たらす。この反射率の変化を検出するために測定用レー
ザ５０を，試料の温度変化計測点（本図においては励起
レーザ照射点と同位置）にミラー３６を通して照射し，
その反射光を光検出器５６で検出する。この出力から信
号処理回路５８により，反射率の変化を求める。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前者のマイケルソン型
レーザ光干渉により試料の熱膨張を計測する手法では，
前記（１′）式における定数Ｃ1 ，Ｃ2 及びΦの変化が
外乱として測定精度を低下させる。例えば励起光照射に
よる試料の温度変化およびプラズマ（電子，ホール）密
度の変化（半導体試料の場合）により試料の反射率が変
化する場合がある。この場合，干渉光の信号は反射率変
化に伴う外乱信号を含んでいることになり，干渉光の信
号から真の熱膨張信号を計測できない。また，後者の反
射率計測法に持つ付く手法は，試料の温度変化，プラズ
マ密度変化の計測であるため，試料の熱膨張率等の弾性
的性質を得ることができない。また熱拡散膨張内の情報
しか獲られないため，試料深部を評価できないという欠
点がある。更に基本的に温度変化にたいして，反射率が
変化する試料しか適用できない。従って本発明が目的と
するところは，試料の温度変化，プラズマ密度の変化等
による試料の反射率の変化といった外乱の影響を受け
ず，試料の真の熱膨張振動を計測することのできる熱膨
張振動による試料評価方法を提供することである。
レーザ光干渉により試料の熱膨張を計測する手法では，
前記（１′）式における定数Ｃ1 ，Ｃ2 及びΦの変化が
外乱として測定精度を低下させる。例えば励起光照射に
よる試料の温度変化およびプラズマ（電子，ホール）密
度の変化（半導体試料の場合）により試料の反射率が変
化する場合がある。この場合，干渉光の信号は反射率変
化に伴う外乱信号を含んでいることになり，干渉光の信
号から真の熱膨張信号を計測できない。また，後者の反
射率計測法に持つ付く手法は，試料の温度変化，プラズ
マ密度変化の計測であるため，試料の熱膨張率等の弾性
的性質を得ることができない。また熱拡散膨張内の情報
しか獲られないため，試料深部を評価できないという欠
点がある。更に基本的に温度変化にたいして，反射率が
変化する試料しか適用できない。従って本発明が目的と
するところは，試料の温度変化，プラズマ密度の変化等
による試料の反射率の変化といった外乱の影響を受け
ず，試料の真の熱膨張振動を計測することのできる熱膨
張振動による試料評価方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は，試料に励起光を照射すると共に，上記試料
に照射される測定用の放射光の該試料での反射光と該放
射光との干渉光を検出し，上記干渉光の検出データに基
づいて上記試料の熱膨張振動を計測する光熱変位計測に
よる試料評価方法において，上記放射光と反射光との間
で所定の周期差を与えて上記検出データを該周期差に対
応するビート波となし，上記ビート波に対して所定の位
相をなす正弦波と該正弦波に対して９０°位相の異なる
正弦波とを上記ビート波にそれぞれ乗じた値の比に基づ
いて上記試料の熱膨張振動を計測することを特徴とする
光熱変位計測による試料評価方法として構成されてい
る。上記励起光は所定の周期で強度変調した光とするこ
とができる。更に，上記励起光は，上記試料に照射され
る測定用の放射光を強度変調した光とすることができ
る。更に，上記所定の位相を上記ビート波に対して同位
相とすることもできる。
に本発明は，試料に励起光を照射すると共に，上記試料
に照射される測定用の放射光の該試料での反射光と該放
射光との干渉光を検出し，上記干渉光の検出データに基
づいて上記試料の熱膨張振動を計測する光熱変位計測に
よる試料評価方法において，上記放射光と反射光との間
で所定の周期差を与えて上記検出データを該周期差に対
応するビート波となし，上記ビート波に対して所定の位
相をなす正弦波と該正弦波に対して９０°位相の異なる
正弦波とを上記ビート波にそれぞれ乗じた値の比に基づ
いて上記試料の熱膨張振動を計測することを特徴とする
光熱変位計測による試料評価方法として構成されてい
る。上記励起光は所定の周期で強度変調した光とするこ
とができる。更に，上記励起光は，上記試料に照射され
る測定用の放射光を強度変調した光とすることができ
る。更に，上記所定の位相を上記ビート波に対して同位
相とすることもできる。
【０００５】
【作用】本発明によれば，試料に励起光を照射すると共
に，上記試料に照射される測定用の放射光の該試料での
反射光と該放射光との干渉光を検出し，上記干渉光の検
出データに基づいて上記試料の熱膨張振動を計測するに
際して，上記放射光と反射光との間で所定の周期差を与
えることにより上記検出データが該周期差に対応するビ
ート波となる。上記ビート波に対して所定の位相をなす
正弦波と該正弦波に対して９０°位相の異なる正弦波と
を上記ビート波に乗じた値の比に基づいて上記試料の熱
膨張振動が計測される。上記励起光を所定の周期で強度
変調した光とすることにより，チョッパーなどの強度変
調機構が不要となる。更に，上記励起光を，上記試料に
照射される測定用の放射光を強度変調した光とすること
により，励起光源と放射光源とが一体化される。更に，
上記所定の位相を上記ビート波に対して同位相とするこ
とにより，該ビート波に含まれる熱膨張振動成分が強調
される。その結果，試料の温度変化，プラズマ密度の変
化等による試料の反射率の変化といった外乱の影響を受
けず，試料の真の熱膨張振動を計測することができる。
に，上記試料に照射される測定用の放射光の該試料での
反射光と該放射光との干渉光を検出し，上記干渉光の検
出データに基づいて上記試料の熱膨張振動を計測するに
際して，上記放射光と反射光との間で所定の周期差を与
えることにより上記検出データが該周期差に対応するビ
ート波となる。上記ビート波に対して所定の位相をなす
正弦波と該正弦波に対して９０°位相の異なる正弦波と
を上記ビート波に乗じた値の比に基づいて上記試料の熱
膨張振動が計測される。上記励起光を所定の周期で強度
変調した光とすることにより，チョッパーなどの強度変
調機構が不要となる。更に，上記励起光を，上記試料に
照射される測定用の放射光を強度変調した光とすること
により，励起光源と放射光源とが一体化される。更に，
上記所定の位相を上記ビート波に対して同位相とするこ
とにより，該ビート波に含まれる熱膨張振動成分が強調
される。その結果，試料の温度変化，プラズマ密度の変
化等による試料の反射率の変化といった外乱の影響を受
けず，試料の真の熱膨張振動を計測することができる。
【０００６】
【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係る光熱変位計測による
試料評価装置Ｏの概略構成を示す全体回路図，図２は他
の実施例に係る部分回路図である。本実施例に係る試料
評価方法は，基本的には前記図３の従来例と同様のレー
ザ光干渉法により試料の熱膨張振動を計測するものであ
る。しかし，本実施例では測定用放射光と試料での反射
光との間で所定の周期差を与えて，これらの光の干渉光
を処理することにより外乱要素を除去した点で従来例と
異なる。以下，本実施例においては主として上記従来例
と異なる部分について説明し，従来例と同様の部分につ
いては既述のとうりであるので，その詳細説明は省略す
る。
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係る光熱変位計測による
試料評価装置Ｏの概略構成を示す全体回路図，図２は他
の実施例に係る部分回路図である。本実施例に係る試料
評価方法は，基本的には前記図３の従来例と同様のレー
ザ光干渉法により試料の熱膨張振動を計測するものであ
る。しかし，本実施例では測定用放射光と試料での反射
光との間で所定の周期差を与えて，これらの光の干渉光
を処理することにより外乱要素を除去した点で従来例と
異なる。以下，本実施例においては主として上記従来例
と異なる部分について説明し，従来例と同様の部分につ
いては既述のとうりであるので，その詳細説明は省略す
る。
【０００７】図１に示す如く本実施例に係る試料評価装
置Ｏでは，試料３に励起レーザとして半導体レーザ６を
用い，同レーザへの注入電流の変化により所定の周期で
強度変調した光（例えばパルス光）を発生させる。この
光をレンズＬ１により集光し，試料３に照射する。試料
３はこの光照射により加熱され，熱膨張をおこす。この
熱膨張をレーザ光干渉法で計測する。次に，この装置Ｏ
による計測原理について述べる。測定用レーザとしてＨ
ｅ−Ｎｅレーザ１を用い，この放射光を半透鏡ＨＭ１で
ビーム１およびビーム２に二分する。その一方（ビーム
１）を音響光学変調器２で光の振動周波数をＦｂシフト
する。この光をレンズＬ２で集光し，試料３に照射す
る。ビーム１の試料３からの反射光を半透鏡ＨＭ２で反
射させ，半透鏡ＨＭ３でビーム２と干渉させる。この干
渉光を光電変換器４で受光する。光電変換器４からの出
力をフィルタ５に通した後の信号（ビート波信号）Ｅは
次式で表される。 Ｅ＝Ａ（ｔ）・ｃｏｓ（２πＦｂｔ＋Ｐ（ｔ）＋Φ） …（１） ここで，Ａ（ｔ）はビーム１の強度および試料，干渉光
学系等に依存する関数，Ｐ（ｔ）は励起光による試料表
面の熱膨張変位によるビーム１の位相変化，ΦはＰ
（ｔ）が零（振動が無い）ときのビーム１，ビーム２間
の光路長差による位相差である。Ｐ（ｔ）は試料が励起
光によりＬ（ｔ）なる表面変位が生じたとき次式で表さ
れる。 Ｐ（ｔ）＝（４π／λ）・Ｌ（ｔ） （λは光の波長） …（２）
置Ｏでは，試料３に励起レーザとして半導体レーザ６を
用い，同レーザへの注入電流の変化により所定の周期で
強度変調した光（例えばパルス光）を発生させる。この
光をレンズＬ１により集光し，試料３に照射する。試料
３はこの光照射により加熱され，熱膨張をおこす。この
熱膨張をレーザ光干渉法で計測する。次に，この装置Ｏ
による計測原理について述べる。測定用レーザとしてＨ
ｅ−Ｎｅレーザ１を用い，この放射光を半透鏡ＨＭ１で
ビーム１およびビーム２に二分する。その一方（ビーム
１）を音響光学変調器２で光の振動周波数をＦｂシフト
する。この光をレンズＬ２で集光し，試料３に照射す
る。ビーム１の試料３からの反射光を半透鏡ＨＭ２で反
射させ，半透鏡ＨＭ３でビーム２と干渉させる。この干
渉光を光電変換器４で受光する。光電変換器４からの出
力をフィルタ５に通した後の信号（ビート波信号）Ｅは
次式で表される。 Ｅ＝Ａ（ｔ）・ｃｏｓ（２πＦｂｔ＋Ｐ（ｔ）＋Φ） …（１） ここで，Ａ（ｔ）はビーム１の強度および試料，干渉光
学系等に依存する関数，Ｐ（ｔ）は励起光による試料表
面の熱膨張変位によるビーム１の位相変化，ΦはＰ
（ｔ）が零（振動が無い）ときのビーム１，ビーム２間
の光路長差による位相差である。Ｐ（ｔ）は試料が励起
光によりＬ（ｔ）なる表面変位が生じたとき次式で表さ
れる。 Ｐ（ｔ）＝（４π／λ）・Ｌ（ｔ） （λは光の波長） …（２）
【０００８】次に，信号Ｅのビート波に対して，位相が
９０°異なる信号Ｒを生成する。即ち，発振器１０によ
り発生させた周波数Ｆｂなる正弦波信号に，低域通過フ
ィルタ１２による位相検出および位相シフタ１１による
位相補正を加えて信号Ｒを生成する。信号Ｒは次式で表
される。 Ｒ＝Ｋ・ｓｉｎ（２πＦｂｔ＋Φ） （Ｋは定数） …（３） この信号Ｒを乗算器７により信号Ｅに乗算して信号Ｖ１
とする。信号Ｖ１はＬ（ｔ）がλに比べて十分小さいと
き，次式で表される。 Ｖ１＝Ｋ1 ・Ａ（ｔ）・Ｌ（ｔ） （Ｋ1 は定数） …（４） ただし，高周波帯である周波数２Ｆｂ帯の信号成分はフ
ィルタ１３でとりのぞいている。
９０°異なる信号Ｒを生成する。即ち，発振器１０によ
り発生させた周波数Ｆｂなる正弦波信号に，低域通過フ
ィルタ１２による位相検出および位相シフタ１１による
位相補正を加えて信号Ｒを生成する。信号Ｒは次式で表
される。 Ｒ＝Ｋ・ｓｉｎ（２πＦｂｔ＋Φ） （Ｋは定数） …（３） この信号Ｒを乗算器７により信号Ｅに乗算して信号Ｖ１
とする。信号Ｖ１はＬ（ｔ）がλに比べて十分小さいと
き，次式で表される。 Ｖ１＝Ｋ1 ・Ａ（ｔ）・Ｌ（ｔ） （Ｋ1 は定数） …（４） ただし，高周波帯である周波数２Ｆｂ帯の信号成分はフ
ィルタ１３でとりのぞいている。
【０００９】次に，信号Ｅのビート波に対して同位相の
信号Ｒ０を生成する。即ち，信号Ｒを位相シフタ９によ
り位相シフトすることにより信号Ｒ０を生成する。信号
Ｒ０は次式で表される。 Ｒ０＝Ｋ・ｃｏｓ（２πＦｂｔ＋Φ） …（５） この信号ＲＯを乗算器８により信号Ｅに乗算して信号Ｖ
２とする。信号Ｖ２は次式で表される。 Ｖ２＝Ｋ2 ・Ａ（ｔ） （Ｋ2 は定数） …（６） ただし，上記（４）式と同様に周波数２Ｆｂ帯の信号成
分はフィルタ１４でとりのぞいている。そして，除算器
１５により信号Ｖ１と信号Ｖ２との比Ｓを算出する。比
Ｓは次式で表される。 Ｓ＝Ｋ0 ・Ｌ（ｔ） （Ｋ0 は定数） …（７） 比Ｓには，上記（１）式における係数Ａ（ｔ）を含んで
いない。以上のようにして求めらた比Ｓから前述の問題
点で示した試料の温度変化，プラズマ密度の変化等によ
る試料の反射率の変化といった外乱の影響を受けず，試
料３の真の熱膨張振動を計測することができる。その結
果，高精度で試料の評価を行うことができる。
信号Ｒ０を生成する。即ち，信号Ｒを位相シフタ９によ
り位相シフトすることにより信号Ｒ０を生成する。信号
Ｒ０は次式で表される。 Ｒ０＝Ｋ・ｃｏｓ（２πＦｂｔ＋Φ） …（５） この信号ＲＯを乗算器８により信号Ｅに乗算して信号Ｖ
２とする。信号Ｖ２は次式で表される。 Ｖ２＝Ｋ2 ・Ａ（ｔ） （Ｋ2 は定数） …（６） ただし，上記（４）式と同様に周波数２Ｆｂ帯の信号成
分はフィルタ１４でとりのぞいている。そして，除算器
１５により信号Ｖ１と信号Ｖ２との比Ｓを算出する。比
Ｓは次式で表される。 Ｓ＝Ｋ0 ・Ｌ（ｔ） （Ｋ0 は定数） …（７） 比Ｓには，上記（１）式における係数Ａ（ｔ）を含んで
いない。以上のようにして求めらた比Ｓから前述の問題
点で示した試料の温度変化，プラズマ密度の変化等によ
る試料の反射率の変化といった外乱の影響を受けず，試
料３の真の熱膨張振動を計測することができる。その結
果，高精度で試料の評価を行うことができる。
【００１０】又，上記実施例では，信号Ｒを信号Ｅと同
位相としている。このため，両信号Ｒ，Ｅ間で位相を変
えた場合に比べて信号Ｅに含まれる熱膨張振動成分であ
るＬ（ｔ）が強調され，上記外乱の影響を受けなくな
る。従って，熱膨張振動の計測精度を一層向上させるこ
とができる。又，上記実施例では励起光源として半導体
レーザ６を用い，同レーザへの注入電流の変化により所
定の周期で強度変調した光（例えばパルス光）を発生さ
せている。このため，チョッパーなどによる励起光強度
変調機構を必要とせず，装置を従来例にくらべて簡素化
することができる。更に，上記実施例では励起レーザと
しての半導体レーザ６と，測定用レーザとしてのＨｅ−
Ｎｅレーザ１とを別々に設けているが，Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ１による放射光を強度変調した光とすることにより，
両レーザ６，１を一体化できる。更に，上記実施例に加
えて，図２に示す如く励起光を繰り返し照射するための
繰り返しパルス発生器１６と，同パルス発生器１６によ
り発生させた各々のパルスに対する出力である比Ｓを同
期加算する同期加算回路１７とを設け，これらを作動さ
せることにより熱膨張振動成分のみを比Ｓ１として確実
に取り出すことができる。こにようにして，Ｓ／Ｎを高
めることもできる。尚，上記実施例では，測定用レーザ
としてＨｅ−Ｎｅレーザ１を用いたが，色素レーザ等波
長可変光源を用いれば，試料３の分光的評価が可能とな
る。尚，上記実施例ではビーム１，２を空間に放射して
いるが，実使用に際してはこれらのビーム１，２を光フ
ァイバで導光し干渉させる光学系としても何ら支障はな
い。
位相としている。このため，両信号Ｒ，Ｅ間で位相を変
えた場合に比べて信号Ｅに含まれる熱膨張振動成分であ
るＬ（ｔ）が強調され，上記外乱の影響を受けなくな
る。従って，熱膨張振動の計測精度を一層向上させるこ
とができる。又，上記実施例では励起光源として半導体
レーザ６を用い，同レーザへの注入電流の変化により所
定の周期で強度変調した光（例えばパルス光）を発生さ
せている。このため，チョッパーなどによる励起光強度
変調機構を必要とせず，装置を従来例にくらべて簡素化
することができる。更に，上記実施例では励起レーザと
しての半導体レーザ６と，測定用レーザとしてのＨｅ−
Ｎｅレーザ１とを別々に設けているが，Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ１による放射光を強度変調した光とすることにより，
両レーザ６，１を一体化できる。更に，上記実施例に加
えて，図２に示す如く励起光を繰り返し照射するための
繰り返しパルス発生器１６と，同パルス発生器１６によ
り発生させた各々のパルスに対する出力である比Ｓを同
期加算する同期加算回路１７とを設け，これらを作動さ
せることにより熱膨張振動成分のみを比Ｓ１として確実
に取り出すことができる。こにようにして，Ｓ／Ｎを高
めることもできる。尚，上記実施例では，測定用レーザ
としてＨｅ−Ｎｅレーザ１を用いたが，色素レーザ等波
長可変光源を用いれば，試料３の分光的評価が可能とな
る。尚，上記実施例ではビーム１，２を空間に放射して
いるが，実使用に際してはこれらのビーム１，２を光フ
ァイバで導光し干渉させる光学系としても何ら支障はな
い。
【００１１】
【発明の効果】本発明に係る光熱変位計測による試料評
価方法は，上記したように構成されているため，試料の
温度変化，プラズマ密度の変化等による試料の反射率の
変化といった外乱の影響を受けず，真の熱膨張振動を計
測することができる。その結果，高精度で試料の評価を
行うことができる。
価方法は，上記したように構成されているため，試料の
温度変化，プラズマ密度の変化等による試料の反射率の
変化といった外乱の影響を受けず，真の熱膨張振動を計
測することができる。その結果，高精度で試料の評価を
行うことができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る光熱変位計測による
試料評価装置Ｏの概略構成を示す全体回路図。
試料評価装置Ｏの概略構成を示す全体回路図。
【図２】 他の実施例に係る部分回路図。
【図３】 従来のマイケルソン型レーザ干渉法により試
料の熱膨張振動を計測する手法を示す説明図。
料の熱膨張振動を計測する手法を示す説明図。
【図４】 従来の反射率計測法に基づく手法を示す説明
図。
図。
１…Ｈｅ−Ｎｅレーザ（測定用レーザ） ２…音響光学変調器 ３…試料 ４…光電変換器 ６…半導体レーザ（励起レーザ） ７，８…乗算器 ９，１１…位相シフタ １０…発振器 １５…除算器
Claims (4)
- 【請求項１】 試料に励起光を照射すると共に，上記試
料に照射される測定用の放射光の該試料での反射光と該
放射光との干渉光を検出し，上記干渉光の検出データに
基づいて上記試料の熱膨張振動を計測する光熱変位計測
による試料評価方法において，上記放射光と反射光との
間で所定の周期差を与えて上記検出データを該周期差に
対応するビート波となし，上記ビート波に対して所定の
位相をなす正弦波と該正弦波に対して９０°位相の異な
る正弦波とを上記ビート波にそれぞれ乗じた値の比に基
づいて上記試料の熱膨張振動を計測することを特徴とす
る光熱変位計測による試料評価方法。 - 【請求項２】 上記励起光が所定の周期で強度変調した
光である請求項１記載の光熱変位計測による試料評価方
法。 - 【請求項３】 上記励起光が，上記試料に照射される測
定用の放射光を強度変調した光である請求項１記載の光
熱変位計測による試料評価方法。 - 【請求項４】 上記所定の位相が上記ビート波に対して
同位相である請求項１記載の光熱変位計測による試料評
価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4090816A JPH05288698A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 光熱変位計測による試料評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4090816A JPH05288698A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 光熱変位計測による試料評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288698A true JPH05288698A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14009125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4090816A Pending JPH05288698A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 光熱変位計測による試料評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05288698A (ja) |
-
1992
- 1992-04-10 JP JP4090816A patent/JPH05288698A/ja active Pending
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