JPH08201279A - スペクトル測定装置 - Google Patents
スペクトル測定装置Info
- Publication number
- JPH08201279A JPH08201279A JP733295A JP733295A JPH08201279A JP H08201279 A JPH08201279 A JP H08201279A JP 733295 A JP733295 A JP 733295A JP 733295 A JP733295 A JP 733295A JP H08201279 A JPH08201279 A JP H08201279A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- atr
- prism
- incident
- refractive index
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- Pending
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学的性質とともに光学的性質以外の耐熱
性、耐圧性、耐摩耗性耐腐食性などの性質が優れたＡＴ
Ｒプリズムを用いたスペクトル測定装置を提供する。 【構成】 ＡＴＲプリズム１は単一物質からなるＡＴＲ
プリズム本体１０と、被測定試料が密着される反射面１
１、１２に形成されるダイヤモンド薄膜２０とを有し、
被測定試料とはダイヤモンド膜を介してＡＴＲプリズム
に接触されるこようにする。
性、耐圧性、耐摩耗性耐腐食性などの性質が優れたＡＴ
Ｒプリズムを用いたスペクトル測定装置を提供する。 【構成】 ＡＴＲプリズム１は単一物質からなるＡＴＲ
プリズム本体１０と、被測定試料が密着される反射面１
１、１２に形成されるダイヤモンド薄膜２０とを有し、
被測定試料とはダイヤモンド膜を介してＡＴＲプリズム
に接触されるこようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スペクトル測定装置に
関し、さらに詳しくは赤外や近赤外のスペクトル測定原
理に基づき物質の構造測定、特にプロセスのオンライン
測定に利用されるスペクトル測定装置に関する。
関し、さらに詳しくは赤外や近赤外のスペクトル測定原
理に基づき物質の構造測定、特にプロセスのオンライン
測定に利用されるスペクトル測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】試料表面で全反射する光を測定すること
により試料表面の吸収スペクトルを得て物質測定を行う
全反射吸収測定（以下、ＡＴＲという）によるスペクト
ル分析の方法が知られている。
により試料表面の吸収スペクトルを得て物質測定を行う
全反射吸収測定（以下、ＡＴＲという）によるスペクト
ル分析の方法が知られている。
【０００３】ＡＴＲによるスペクトル測定装置は、図４
に概略構成を示すように反射鏡６１などを使った集光光
学系を用いて、平板状のＡＴＲプリズムの所定角度に切
り出された入射側側面５１に測定光を入射し、被測定試
料が密着されたＡＴＲプリズムの平行な反射面５２、５
３間で繰り返し反射された後に、ＡＴＲプリズムの出射
側側面５４からの出力光を反射鏡６２を用いて検出器に
導いて測定する。
に概略構成を示すように反射鏡６１などを使った集光光
学系を用いて、平板状のＡＴＲプリズムの所定角度に切
り出された入射側側面５１に測定光を入射し、被測定試
料が密着されたＡＴＲプリズムの平行な反射面５２、５
３間で繰り返し反射された後に、ＡＴＲプリズムの出射
側側面５４からの出力光を反射鏡６２を用いて検出器に
導いて測定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなＡＴＲ測
定では、被測定試料に合わせて適当なＡＴＲプリズムの
材料を選択することが重要である。ＡＴＲプリズムに求
められる特性をまとめると以下の通りである。 （１）測定対象となる波長域で充分な透過率を有するこ
と。 （２）被測定試料より屈折率が高いこと。 従来はこのような光学的性質が異なる種々の物質のなか
からＡＴＲプリズムを適宜選択して用いていた。しかし
ながら、近年プロセスのオンライン測定分野に本装置の
応用が広がるにつれてＡＴＲプリズムには耐温、耐圧、
安定性、非毒性、耐摩耗性などの光学的性質以外の他の
性質についての要求も課されてくるようになってきてい
る。
定では、被測定試料に合わせて適当なＡＴＲプリズムの
材料を選択することが重要である。ＡＴＲプリズムに求
められる特性をまとめると以下の通りである。 （１）測定対象となる波長域で充分な透過率を有するこ
と。 （２）被測定試料より屈折率が高いこと。 従来はこのような光学的性質が異なる種々の物質のなか
からＡＴＲプリズムを適宜選択して用いていた。しかし
ながら、近年プロセスのオンライン測定分野に本装置の
応用が広がるにつれてＡＴＲプリズムには耐温、耐圧、
安定性、非毒性、耐摩耗性などの光学的性質以外の他の
性質についての要求も課されてくるようになってきてい
る。
【０００５】光学的性質とともにこれら光学的性質以外
の性質が優れた材料としてはダイヤモンドがある。しか
しながら、ダイヤモンドは大きな結晶が入手しにくく、
高価であり、さらには加工が非常に困難であり、実用的
ではない。
の性質が優れた材料としてはダイヤモンドがある。しか
しながら、ダイヤモンドは大きな結晶が入手しにくく、
高価であり、さらには加工が非常に困難であり、実用的
ではない。
【０００６】本発明は以上のような課題を解決し、スペ
クトル測定に必要な光学的な要求を満足するだけでな
く、たとえば耐摩耗性などの光学的性質以外の性質につ
いての要求をも満足するＡＴＲプリズムを用いたスペク
トル測定装置を提供することを目的とする。
クトル測定に必要な光学的な要求を満足するだけでな
く、たとえば耐摩耗性などの光学的性質以外の性質につ
いての要求をも満足するＡＴＲプリズムを用いたスペク
トル測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
になされた本発明のスペクトル測定装置は、測定光が入
射される入射面、被測定試料が密着されることによりこ
の被測定試料表面により前記測定光が反射される少なく
とも１つの反射面、反射面において反射された後の測定
光が出射される出射面とを有するＡＴＲプリズムを用い
て測定するスペクトル測定装置において、前記ＡＴＲプ
リズムは単一物質からなるＡＴＲプリズム本体と、被測
定試料が密着される反射面に形成されるダイヤモンド薄
膜とを有していることを特徴とする。以下、このスペク
トル測定装置がどのように作用するかを説明する。
になされた本発明のスペクトル測定装置は、測定光が入
射される入射面、被測定試料が密着されることによりこ
の被測定試料表面により前記測定光が反射される少なく
とも１つの反射面、反射面において反射された後の測定
光が出射される出射面とを有するＡＴＲプリズムを用い
て測定するスペクトル測定装置において、前記ＡＴＲプ
リズムは単一物質からなるＡＴＲプリズム本体と、被測
定試料が密着される反射面に形成されるダイヤモンド薄
膜とを有していることを特徴とする。以下、このスペク
トル測定装置がどのように作用するかを説明する。
【０００８】
【作用】本発明のスペクトル測定装置では、単一の物質
からなるＡＴＲプリズム本体に対し、試料が接触される
反射面に別物質であるダイヤモンド薄膜が形成されてい
る。ダイヤモンド薄膜は、耐熱性、耐圧性、耐摩耗性な
どの優れており、この薄膜を形成することにより、単一
の物質で作られたＡＴＲプリズムよりもこれらの特性が
向上する。
からなるＡＴＲプリズム本体に対し、試料が接触される
反射面に別物質であるダイヤモンド薄膜が形成されてい
る。ダイヤモンド薄膜は、耐熱性、耐圧性、耐摩耗性な
どの優れており、この薄膜を形成することにより、単一
の物質で作られたＡＴＲプリズムよりもこれらの特性が
向上する。
【０００９】特に、赤外線透過率の高い物質、たとえば
ＫＢｒ、サファイアなどを、試料の種類にかかわらずプ
リズム本体の材料として自由に選択できるようになり、
これらの物質をプリズム本体に使用したときの欠点であ
る耐水性、耐摩耗性が改善される。また、ＺｅＳｅ、Ｋ
ＲＳ−５などを例にとると上記欠点もさること乍ら材料
の毒性故に食品等のオンライン測定に使用できない問題
をも解決できる。
ＫＢｒ、サファイアなどを、試料の種類にかかわらずプ
リズム本体の材料として自由に選択できるようになり、
これらの物質をプリズム本体に使用したときの欠点であ
る耐水性、耐摩耗性が改善される。また、ＺｅＳｅ、Ｋ
ＲＳ−５などを例にとると上記欠点もさること乍ら材料
の毒性故に食品等のオンライン測定に使用できない問題
をも解決できる。
【００１０】また、高価かつ加工しにくいダイヤモンド
の結晶を用いずに、ＣＶＤなどの薄膜形成技術により容
易に製作できるので、加工上の問題も解消する。
の結晶を用いずに、ＣＶＤなどの薄膜形成技術により容
易に製作できるので、加工上の問題も解消する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すスペクトル測定装置
に用いるＡＴＲプリズムの断面図を示す。なお、スペク
トル測定装置の全体構成は従来例と同様である。
る。図１は本発明の一実施例を示すスペクトル測定装置
に用いるＡＴＲプリズムの断面図を示す。なお、スペク
トル測定装置の全体構成は従来例と同様である。
【００１２】このＡＴＲプリズムは、赤外線透過率が高
い材料からなるＡＴＲプリズム本体１０が用いられる。
このような材料としては、従来から一般的に用いられて
いるものであればよい。本実施例では、サファイアを用
いることとする。
い材料からなるＡＴＲプリズム本体１０が用いられる。
このような材料としては、従来から一般的に用いられて
いるものであればよい。本実施例では、サファイアを用
いることとする。
【００１３】ＡＴＲ本体１０は、反射面としての平行な
上面１１と下面１２を有し、図１に示すように入射面と
なる側面１３および出射面となる側面１４が、これらの
面に対して４５度となるように切り出されている。上面
１１、下面１２には、ダイヤモンド薄膜２０が形成され
ている。この膜はたとえばＥＣＲプラズマＣＶＤ法など
の周知の薄膜形成技術により容易にすることができる。
なお、試料を上面１１、下面１２のいずれかにしか取り
付けないときはその面のみにダイヤモンド膜を形成する
ことにしても特に支障はない。
上面１１と下面１２を有し、図１に示すように入射面と
なる側面１３および出射面となる側面１４が、これらの
面に対して４５度となるように切り出されている。上面
１１、下面１２には、ダイヤモンド薄膜２０が形成され
ている。この膜はたとえばＥＣＲプラズマＣＶＤ法など
の周知の薄膜形成技術により容易にすることができる。
なお、試料を上面１１、下面１２のいずれかにしか取り
付けないときはその面のみにダイヤモンド膜を形成する
ことにしても特に支障はない。
【００１４】このようなＡＴＲプリズムを用いるときの
全反射条件を満足するかのの検討を行ったものを図２に
示す。ダイヤモンド膜、サファイアの屈折率を２．３
８、１．７とする。入射面が４５度に切り出されている
ことから、入射角は４５度である。入射光はホイゲンス
の原理から、1.7 ／2.38＝sin a ／sin 45°となり、ａ
＝30.3°である。また、ダイヤモンドから試料への入射
は試料の屈折率を１．１とすると、 2.38／1.1 ＝sin x ／sin 30.3° sin x ＝1.08となり全反射の条件が成立する。
全反射条件を満足するかのの検討を行ったものを図２に
示す。ダイヤモンド膜、サファイアの屈折率を２．３
８、１．７とする。入射面が４５度に切り出されている
ことから、入射角は４５度である。入射光はホイゲンス
の原理から、1.7 ／2.38＝sin a ／sin 45°となり、ａ
＝30.3°である。また、ダイヤモンドから試料への入射
は試料の屈折率を１．１とすると、 2.38／1.1 ＝sin x ／sin 30.3° sin x ＝1.08となり全反射の条件が成立する。
【００１５】この例は一例にすぎず、被測定試料の屈折
率、プリズム本体の屈折率に応じて入射面の切り出し角
度を変えて入射角を適当な値に変更すれば、被測定試料
の屈折率がダイヤモンド膜の屈折率より小さいかぎり、
ほとんど全反射の条件を成立させることができる。
率、プリズム本体の屈折率に応じて入射面の切り出し角
度を変えて入射角を適当な値に変更すれば、被測定試料
の屈折率がダイヤモンド膜の屈折率より小さいかぎり、
ほとんど全反射の条件を成立させることができる。
【００１６】図３は本発明の他の実施例であるＡＴＲプ
リズムも断面図である。この例では、光源に半導体レー
ザなどの直進性の優れた光源を使用する。ＡＴＲプリズ
ム本体３０は柱状であり、その一端側である反射面３１
は４５度に切り出されている。一方、この切り出された
反射面３１に対向する他端側は入出射面３２となる。す
なわち、入射面と出射面が同一面で兼用されている場合
である。そして、反射面３１にはダイヤモンド薄膜３３
が被覆されている（本実施例のものでは入出射面３２と
反射面３１との間の側面をも被覆されるようにしてもよ
い）。このものは図３に示すように入出射面３２から垂
直にレーザ光を入射し、反射面３１で２回反射された後
で、再び入出射面３２から出射される。このような形状
にすることでプローブ状のＡＴＲプリズムとなり、反射
面３１側を被測定試料に当接することによりＡＴＲ測定
を行うことができる。
リズムも断面図である。この例では、光源に半導体レー
ザなどの直進性の優れた光源を使用する。ＡＴＲプリズ
ム本体３０は柱状であり、その一端側である反射面３１
は４５度に切り出されている。一方、この切り出された
反射面３１に対向する他端側は入出射面３２となる。す
なわち、入射面と出射面が同一面で兼用されている場合
である。そして、反射面３１にはダイヤモンド薄膜３３
が被覆されている（本実施例のものでは入出射面３２と
反射面３１との間の側面をも被覆されるようにしてもよ
い）。このものは図３に示すように入出射面３２から垂
直にレーザ光を入射し、反射面３１で２回反射された後
で、再び入出射面３２から出射される。このような形状
にすることでプローブ状のＡＴＲプリズムとなり、反射
面３１側を被測定試料に当接することによりＡＴＲ測定
を行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ＡＴＲプリズムにおいて試料が接触される反射面にダイ
ヤモンド膜を形成したので、耐温、耐圧、耐摩耗性、耐
腐食性などの面での向上を図ることができる。たとえば
酸アルカリなどの液体試料を測定する場合にも、これら
の液体に弱いＡＴＲプリズム本体物質や毒性のある物質
であっても、ダイヤモンド膜によりＡＴＲ本体が直接液
体試料に触れなくなることから使用可能となる。したが
って、このような液体試料の測定ができなかった材料を
もＡＴＲプリズムに使用できる。
ＡＴＲプリズムにおいて試料が接触される反射面にダイ
ヤモンド膜を形成したので、耐温、耐圧、耐摩耗性、耐
腐食性などの面での向上を図ることができる。たとえば
酸アルカリなどの液体試料を測定する場合にも、これら
の液体に弱いＡＴＲプリズム本体物質や毒性のある物質
であっても、ダイヤモンド膜によりＡＴＲ本体が直接液
体試料に触れなくなることから使用可能となる。したが
って、このような液体試料の測定ができなかった材料を
もＡＴＲプリズムに使用できる。
【図１】本発明の一実施例であるスペクトル測定装置に
用いるＡＴＲプリズム断面図。
用いるＡＴＲプリズム断面図。
【図２】図１のＡＴＲプリズムのよる測定の全反射の原
理図。
理図。
【図３】本発明の他の一実施例であるスペクトル測定装
置に用いるＡＴＲプリズム断面図。
置に用いるＡＴＲプリズム断面図。
【図４】本発明のスペクトル測定装置の概略構成図。
１：スペクトル測定装置 １０：ＡＴＲプリズム本体 １１：上面 １２：下面 １３：側面（入射面） １４：側面（出射面） ２０：ダイヤモンド膜 ３０：ＡＴＲプリズム本体 ３１：反射面 ３２：入出射面 ３３：ダイヤモンド膜
Claims (1)
- 【請求項１】測定光が入射される入射面、被測定試料が
密着されることによりこの被測定試料表面により前記測
定光が反射される少なくとも１つの反射面、反射面にお
いて反射された後の測定光が出射される出射面とを有す
るＡＴＲプリズムを用いて測定するスペクトル測定装置
において、前記ＡＴＲプリズムは単一物質からなるＡＴ
Ｒプリズム本体と、被測定試料が密着される反射面に形
成されるダイヤモンド薄膜とを有していることを特徴と
するスペクトル測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP733295A JPH08201279A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | スペクトル測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP733295A JPH08201279A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | スペクトル測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201279A true JPH08201279A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11663008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP733295A Pending JPH08201279A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | スペクトル測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08201279A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005530986A (ja) * | 2002-04-03 | 2005-10-13 | ヨハン ヴォルフガング ゲーテ−ウニヴェルジテート フランクフルト アム マイン | 特に水性系、好ましくは多成分系の分光測定法のための赤外線測定装置 |
| US7843571B2 (en) * | 2005-09-30 | 2010-11-30 | Fujifilm Corporation | Sensing system |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP733295A patent/JPH08201279A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005530986A (ja) * | 2002-04-03 | 2005-10-13 | ヨハン ヴォルフガング ゲーテ−ウニヴェルジテート フランクフルト アム マイン | 特に水性系、好ましくは多成分系の分光測定法のための赤外線測定装置 |
| US7812312B2 (en) | 2002-04-03 | 2010-10-12 | Johann Wolfgang Goethe-Universitaet | Infrared measuring device, especially for the spectrometry of aqueous systems, preferably multiple component systems |
| US7843571B2 (en) * | 2005-09-30 | 2010-11-30 | Fujifilm Corporation | Sensing system |
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