JPH08509063A - 分光測定用の装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 新しい電磁放射用強度検出器を備える分光計が記述される。検出器は、バイメタルまたはバイモルフ構造を有するカンチレバーの偏向を検出する手段を備える。偏向は、放射の吸収された量に比例する。

Description

【発明の詳細な説明】 分光測定用の装置および方法 本発明は、分光計、具体的には、分光計の光強度検出器およびその使用法に関 する。 ［発明の背景］ 分光計または分光器は、電磁放射のスペクトル・エネルギー分布を分析する計 器であると定義される。それらは一般に、電磁放射源、分散システムまたはモノ クロメータ、および電磁放射の強度を監視する検出器を組み合わせたものである 。周知の分光計は、広範囲の電磁スペクトル用に設計されている。Ｘ線、紫外線 （ＵＶ）、可視光線（ＶＩＳ）、赤外線、またはマイクロ波の吸収スペクトルお よび発光スペクトルを記録する分光計がある。 ほぼ３世紀前に光の分散がニュートンによって発見されて以降、分光器はめざ ましい発展を遂げた。前述のように、基本的な分光計のすべての態様は、その変 形すべてのおよび様々な応用分野にわたって、多数の出版物に記述されている。 しかし、これらのうち本発明に特に近いと考えられるものは、本出願者が知る限 り１つもない。 本発明にとって重要である他の技術分野は、普通の当業者にはそれが分光法の 技術分野に関係があると思えないであろ うが、走査プローブ顕微鏡法と呼ばれるものである。本出願者の知る限りでは、 この両技術分野の間の直接の関係はこれまで確立されていない。 走査プローブ顕微鏡法は、その最も著名なものは、走査トンネル顕微鏡（ＳＴ Ｍ）であるが、Ｇ．ビニング（Ｂｉｎｎｉｎｇ）、Ｈ．ローラー（Ｒｏｈｒｅｒ ）、Ｃｈ．ガーバー（Ｇｅｒｂｅｒ）、およびＥ．ワイベル（Ｗｅｉｂｅｌ）が Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．４９、ｐ．５９、１９８２に最初に発表して以来 、原子レベルの解像度をもつ表面結像の重要な手段として受け入れられている。 ＳＴＭの概念はさらに発展して、原子レベルの解像度をもつ他の種類の顕微鏡、 すなわち原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を生み出した。ＡＦＭの最初の記述は、Ｇ． ビニング、Ｃ．Ｆ．クェイト（Ｑｕａｔｅ）およびＣｈ．ガーバーによりＰｈｙ ｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．５６、ｐ．９３０−９３３（１９９６）に発表された。 ＡＦＭの基本的構成では、たわみ素子を使用し、それに走査チップすなわちマ イクロプローブを取り付ける。このたわみ素子は、一般にカンチレバーと呼ばれ 、例えば、シリコン・ミクロ製造法によって製造される。動作の際には、チップ が試料表面上を走査する。チップは、表面に近づくと、カンチレバーを曲げる力 を受ける。このとき、カンチレバーの偏向を監視し、表面の「力」画像に変換す る。 本発明にとって重要な３番目の要素は、緊密に接着または溶接された２つの金 属片が加熱を受けたときに曲がる、いわ ゆるバイメタル効果または熱バイメタル効果である。バイメタル効果は、Ｏ．マ ルティ（Ｍａｒｔｉ）他、Ｕｌｔｒａｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ４２−４４（１９ ９２）、ｐｐ．３４５−３５０によってＡＦＭの分野に関連付けられるようにな った。しかしながら、それは、当業者によって厄介なものとして記述されるにす ぎない。 分光計または分光器の感度の改善および取扱いを目的とした多くの努力に関し て、本発明の目的は、新しい分光計を提供することである。本発明の具体的な目 的は、電磁放射の強度を測定する新しい感受性素子を備える、既知の種類の分光 計を提供することである。 ［発明の開示］ 新しい分光計または分光器は、少なくとも１つの電磁放射源、前記電磁放射の 明確に画定された範囲を選択するモノクロメータ手段、および前記電磁放射の強 度を検出する手段を備え、前記検出手段は、熱膨張係数の異なる材料の少なくと も２つの層を有するたわみ素子と、前記たわみ素子の偏向を検出する手段とを備 える。 この新しいセンサは、一般にバイメタル効果または熱バイメタル効果と呼ばれ るものに基づく。バイメタル・スイッチは、ますます電子素子に取って代わられ つつあるが、多数の装置において広範囲に応用されている。原理上、バイメタル 温度センサは、それぞれ熱膨張係数の異なる２つの緊密に接 着された材料の層から構成される。これらの金属は、必ずしも金属である必要は ない。したがって、あまり知られていないが、「バイメタル」のより正確な同意 語として、「バイモルフ」という語が使用される。温度が変化すると、両方の材 料は、異なる量だけ延び、したがってたわみ素子のもとの形状または位置からの 曲げまたは偏向が導入される。第１近似では、薄いバイモルフ片の曲げ半径は、 Ｒ＝Ｉ／（α₁−α₂）ΔＴによって与えられる。ここで、Ｉは金属片の長さ、α₁ 、α₂は２つの接着された材料のそれそれの熱膨張係数、ΔＴは温度差である。 しかしながら、周知のバイメタル素子は、センチメートルの範囲内の大きさであ り、粗い温度測定以外の使用には適さない。本発明ではバイメタル効果を利用し ているが、新しい装置の寸法を１ミリメートル未満にまで小さくし、同時に装置 の熱容量および装置からの熱流を小さくし、それによって装置の感度を向上させ る。 材料自体に関しては、原理上、新しい装置に使用されるたわみ素子の形状に制 約はない。しかしながら、感度を向上させるには、ビーム様の形状、または長さ が幅の約１０倍ある中心部に穴のあいた三角形のような形状であることが好まし い。たわみ素子としてビームを使用する簡単なケースに基づく計算から、長く薄 いビームを使用することによって最適感度が達成できることがわかる。ただし、 熱誘起される雑音が生じるため、ばね定数が１Ｎ／ｍ^-1以上であり、共振周波数 の高いたわみ素子を使用することが望ましい。これらの条件 が、早い応答時間の要求とあいまって、当業者が、課せられた要件に応じて、新 しいセンサを最適化することが可能になる。 より洗練された設計を使用することによって、例えば、膨張係数の異なる２つ の層を分離して、ごく少数の点においてのみ接続部としてブリッジを残すことに より、たわみ素子の感度をさらに向上させることが可能である。ただし、これら のたわみ素子は、前述の簡単な素子よりも高い精度で作成する必要がある。シリ コン技術は、小形装置を製造する最も進んだ技術なので、バイモルフたわみ素子 を作成する場合、シリコンをベースにした材料を使用するのが有利である。例え ば、ピーターソン（Ｐｅｔｅｒｓｅｎ）は、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ、Ｖｏｌ．ＥＤ−２５、Ｎｏ．１０ 、１９７８年１０月、ｐｐ．１２４１−１２５０において、シリコン・ウエハ上 に金属被覆カンチレバーを作成する方法を記述している。他の資料からは、異方 性化学エッチングによるＳｉＮのビームの作成が知られる。所望のたわみ素子を 作成する他の実行可能な方法は、集束ビーム技法、反応性イオン・エッチング、 およびＸ線またはシンクロトロン・リソグラフィを電着形成または電鋳と組み合 わせたものである。 第２の層は、たわみ素子の主材料の熱膨張係数α₁と実質上異なる熱膨張係数 α₂を有することが有利である。適切な材料は、例えば、ＳｉおよびＳｉＮの表 面上に容易に付着できる アルミニウムや金などの金属である。 バイモルフまたは「バイメタル」素子を透過分光法の手段にするために、層は 、溶融シリカやホウケイ酸ガラス（パイレックス）など、熱膨張係数の異なる透 明材料を使用して製造することができる。 カンチレバーの曲げを検出するいくつかの正確な方法は、原子間力分光法（Ａ ＦＭ）の分野から知られる。ＡＦＭは、表面の粗さを検査する装置として周知で ある。その目的のために、カンチレバーに微小チップを取り付け、検査する表面 を走査させる。ＡＦＭでカンチレバーの偏向を検出するために使用される方法が 、新しい装置に有利に使用できることがわかっている。これらの方法の助けを借 りれば、１ｎｍ程度未満のレバーの偏向が容易に検出できる。さらに、０．００ １ｎｍから１００μｍまでの範囲のレバーの動きが監視でき、新しいセンサに、 １０⁹の可能なダイナミックレンジが与えられる。たわみ素子の偏向を検出する 手段として、原子間力分光法の分野で周知の利用可能な方法の１つを選択するこ とは、普通の当業者の能力の範囲内に十分含まれる。 これらの検出方法の１つのグループは、カンチレバーを他の距離を感知する顕 微鏡に結合することに基づくものである。カンチレバーと走査トンネル顕微鏡の 組合せは、例えば、米国特許Ａ４７２４３１８号に記載されている。走査近視野 光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）または走査トンネル光学顕微鏡（ＳＴＯＭ）とも呼ばれ る、エバネセント波結合センサを使用した 他の方法は、ディアスプロ（Ｄｉａｓｐｒｏ）およびアギラー（Ａｇｕｉｌａｒ ）、Ｕｌｔｒａｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ４２−４４（１９９２）、ｐｐ．１６６８ −１６７０に記載されている。 検出方法の他のグループは、周知の圧電効果またはピエゾ抵抗効果に基づく。 例は、Ｍ．トートネーゼ（Ｔｏｒｔｏｎｅｓｅ）他、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅ ｔｔ．６２（８）、１９９３、ｐｐ．８３４−８３６に記載されている。これら の方法は、偏向検出器がカンチレバー内に一体化された検出方式を提供する。 カンチレバーの変位を検出するもう１つの実行可能な方法は、静電容量検出に 依存し、例えば、ジョイス（Ｊｏｙｃｅ）他、Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒ．６ ２（１９９１）、ｐ．７１０、およびゲッデンヘンリヒ（Ｇｏｅｄｄｅｎｈｅｎ ｒｉｃｈ）他、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ８（１９９０）、ｐ． ３８３から知られる。 たわみ素子の共振周波数の変化を使用して、その曲げを測定することもできる 。この技法の基本は、周知であり、例えば米国特許Ａ３４１３５７３号に記載さ れている。 たわみ素子の変位は、ビーム偏向法または干渉計使用法などの光学的方法を適 用することによっても測定できる。ビーム偏向法では、レバーの長さを利用する 。通常、光ビームは、レーザ・ダイオードによって生成されるか、光ファイバ中 に誘導されることが好ましく、レバー上に向けられる。レバー がわずかに偏向すると、反射角が適度に変化し、したがって、反射された光ビー ムが偏向し、これがバイセルまたは他の適切な光検出器によって測定される。ビ ーム偏向法は、簡単かつ確実である。干渉計使用法は、例えば、マーティン（Ｍ ａｒｔｉｎ）他、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６１（１９８７）、ｐ．４７２３、 サリド（Ｓａｒｉｄ）他、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１２（１９８８）、ｐ．１０５７ および、オシオ（Ｏｓｈｉｏ）他、Ｕｌｔｒａｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ４２−４ ４（１９９２）、ｐｐ．３１０−３１４に記載されている。 たわみ素子は、化学的検知層を含むと有利であり、これは２つの「バイメタル 」層の一方とすることができる。しかしながら、たいていの場合、第３の異なる 層として適用される。「化学的検知」の語は、電磁放射の光子に対する感受性す なわち電磁界に対する感受性をも含む、その最も広義の意味で使用されている。 具体的には、広範囲の波長にわたって吸収率の高い層、すなわち黒い層、または 特定の波長領域において特に吸収率の高い層が好ましい。他の種類の検知層につ いては後述する。 しかしながら、たわみ素子は、試料の層を含むと考えられやすいが、必ずしも 含むとは限らない。気体試料や別の容器内に貯蔵された試料を分析する場合、試 料の層は、たわみ素子自体の上にはない。 分光器の感度を高める技法である試料を通る放射の経路を大きくするために、 試料を、２つの反射層の間にクラッド被 覆することができる。 本発明の具体的な利点は、この新しい検出方式の感度が高く、電磁スペクトル 全体にわたって応答が良好なために、既知の分光計において、真空フォトダイオ ード、光電子増倍管、光電陰極、光伝導セル、フォトダイオード、熱電対列、焦 電検出器、ボロメータまたはゴレー検出器など、既知の放射検出器と交換できる ことである。本発明による装置は、分光計の他の部分の基本的構成を変えずに、 既知の検出器と交換できる。したがって、同じ放射源、例えば、（同調可能）連 続またはパルス・レーザまたはレーザ・ダイオード、放電ランプ、グローバーや タングステン電球などの黒体源、閃光灯、または同調可能高周波発振器やクライ ストロンが使用できる。また、プリズム、干渉フィルタまたは回折格子がそのう ち最も著名の例である分散手段またはモノクロメータも同様に使用できる。 本発明の他の実施例では、特に、たわみ素子が、化学反応を分析したりまたは 特定の分子を引き付けるまたは捕獲するように設計されており、化学的検知層と して触媒または吸着材や吸収材を含む。 理想的な触媒は、化学反応が平衡状態に近づく速度を、それ自体永久的に反応 の影響を受けずに増大させる物質であると定義される。触媒は、異なる活性錯体 に関係する、非触媒反応機構よりも活性化エネルギーの低い代替反応経路を提供 することによって、この向上を達成する。様々な化学反応用 の広範囲の触媒が周知である。水素、一酸化炭素、炭化水素およびその他の可燃 性気体を使用する測定では、例えば、遷移金属（白金、パラジウム、ロジウム、 イリジウム）あるいはそれらの酸化物、あるいはそれらの材料の混合物を適用す ることが好ましい。 スパッタリング、エピタキシャル法、電気めっきなど周知の付着技法を使用し て、カンチレバーの表面に薄い層を設けることが可能である。付着させた膜の表 面は、さらに適切な化学薬品でエッチングすることによって、拡大したり、粗面 化することができる。 前述のように、化学的検知層は、化学吸着、すなわち前記層の（表面）分子と それらの分子種との間の化学結合の形成または吸着がこの新しい分光計によって 検査できる材料でもよい。適切な材料は、例えば、ニッケル、鉄、銀および白金 である。 化学吸着および吸着が検出できることにより、この新しい分光計は、生化学的 プロセスを監視するための貴重な装置にもなる。この場合、検知層は、周知の方 法によってバイモルフ・カンチレバーに付着したラングミュア・ブロジェット膜 （ＬＢ膜）とすると有利である。ＬＢ膜の画定された親水性または疎水性表面、 および蛋白質と酵素などある種の分子間の親和力を利用して、気体分析だけでな く、医学試験方法、例えば免疫検定法にも適した特殊性の高いセンサを調整でき る。ＬＢ膜に関する多数の最新技術は、例えば、Ｇ．Ｇ．ロ バーツ（Ｒｏｂｅｒｔｓ）編、Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ Ｆｉｌｍ ｓ、Ｐｌｅｎｕｍ、ニューヨーク、１９９０に記述されている。半導体面の表面 にＬＢ膜を塗布する方法は、Ｓ．リー（Ｌｅｅ）他、Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ、１２（１９９３）、ｐｐ．１５３−１５４に詳しい。 多くの触媒反応では、初期温度も必要である。初期温度の差により、望ましく ない反応が抑制され、抑止される。これらの温度依存反応は、分光計を使用して 、効果的に監視できる。一般に、反応物自体を加熱するよりも、検知層を加熱す ることによって必要な温度を提供するほうが便利である。このため、センサは、 検知層用の加熱装置を含むことが好ましい。検知層は、並置された電子ヒータす なわち熱電対か、または電磁放射を使用して加熱できる。 本発明の好ましい実施例では、検知層は、前述のビーム偏向法を使用してたわ み素子の偏向を測定するのに使用される発光素子自体によって加熱される。 この新しい分光計の感度は、１対のたわみ素子を使用し、その一方のみを分析 する試料で覆うことによって高くなる。本発明のこの実施例は、両方のレバーが 、試料による放射線の吸収に関係しない温度変化に対しては同じ量だけ曲がるの で、固有の基準特性または較正特性を有する。 吸収スペクトルまたは反射スペクトル（分光計を吸収測定と反射測定のどちら に使用するかによって決まる）が既知の 物質で覆った第２のたわみ素子を使用し、両方を同じ光源によって照射すること によって、この光源から放射される放射の強度変化を補償することができる。高 い精度で試料のスペクトルを得るために、差分信号のみを決定できることが理想 的である。 異なる化学的検知層で覆ったレバー、またあるいは異なる温度に保ったレバー 、あるいはその両方とを組み合わせることにより、異なる試料を同時に分光学的 に識別し分析することのできる人工鼻を製造することが可能である。複数の物質 間の干渉は、それ自体周知の多成分分析技法を適用することによって除去できる 。 本発明の特徴と考えられるこれらおよびその他の新規の特徴は、添付の請求の 範囲に記載されている。しかしながら、本発明自体、ならびにその好ましい態様 、および本発明の他の目的および利点は、添付の図面とを参照しながら例示的な 実施例に関する以下の詳細な説明を読めば、最もよく理解できよう。 ［図面の簡単な説明］ 次の図面を参照して、本発明を以下に詳細に説明する。 第１図は、新しい分光計の可能な実施例を概略的に示す図である。 第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ図は、様々な実施例における新しい分光計の構成部 品を示す図である。 第３図は、放射強度を前記放射によって生じるたわみ素子の偏向に対してプロッ トした較正曲線を示すグラフである。 第４Ａ図、第４Ｂ図は、分光測定の可能な結果を示す図である。 第５図は、差分測定に適した分光計の基本的構成部品を示す図である。 第６図は、複数の試料の同時測定に適した分光計の基本的構成部品を示す図であ る。 ［発明の好ましい実施例］ 本発明による分光計の実施例は、従来の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の部品を使 用して製作できる。第１図は、真空室１、試験混合気体用の入口２およびポンピ ング・システム（図示せず）に通じる出口３を示す。室１は、さらに、たわみ素 子を取り付けるためのホルダ４、そのようなたわみ素子の役目をするカンチレバ ー５、およびカンチレバー５の偏向を決定するためのビーム偏向システム６を含 む。光ビーム７は、レーザ・ダイオード８によって発生する。動作中、ビーム７ は、カンチレバー５で反射され、反射されたビーム９は、象限検出器１０の２つ のセクタによって監視される。象限検出器は、レーザ出力の変動を正規化するた めに、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）モードで動作する。ビーム検出システムは、検出 器１０が受信した信号を使用して、カンチレバー５の偏向を決定する手段１１を 含む。 上記のＡＦＭは、偏向ミラー１５および室１の上部にある光入射口または窓１ ２を介して、モノタロメータ１４を有する光源１３に結合される。したがって、 従来の分光計の部品が、この実施例で容易に利用できる。 この新しい分光計の動作原理を説明するために、紫外線波長領域用の光源とし て高圧アルゴン放電ランプを選択する。光ビームの経路および室は、紫外線測定 のために連続的に真空に保たれる。 光検出装置としては、第２Ａ図、第２Ｂ図に示したようなビーム形バイモルフ ・カンチレバーを使用する。カンチレバーの基材２１は、真空蒸着技法を使用し て、厚さ０．４μｍのアルミニウム層２２で被覆した厚さ１．５ｍのシリコンで ある。層２１と２２は、熱膨張係数α₁、α₂がＳｉの場合３×１０^-6℃^-1、アル ミニウムの場合２５×１０^-6℃^-1で、わずかに異なる。したがって、層２１、２ ２は、所望のバイモルフまたは「バイメタル」接合を形成する。再び真空蒸着を 使用して、厚さ４０ｎｍの白金層２３をアルミニウム層の上部に付着させる。使 用するカンチレバーの全寸は、１＝４００μｍ、ｗ＝３５μｍ、ｔ＝１．９４μ ｍである。 分光計の較正を行うために、光強度対偏向曲線を測定する。第３図に示すよう に、バイモルフ・カンチレバーの偏向は、可変強度を放出するレーザ・ダイオー ドの放射によって誘導される熱伝達と直線関係にある。このデータはさらに、偏 向ビーム・システムのレーザ放射を使用することによってカン チレバーの効果的な加熱が達成できることを示している。したがって、白金層２ ３を周囲温度以上に加熱することが可能である。 ３００μＷのレーザ・パルスに対するカンチレバー５の応答を測定することに よって、この例の装置について、約１ｍ秒の応答時間が決定される。 波長範囲にわたって使用する光源が放出する強度の変動を考慮して、第４Ｂ図 に示すような白金層の吸収スペクトルが測定できる。吸収は、任意の単位で示さ れる。測定は、１００ｎｍから１６５ｎｍの波長範囲に及び、１２０ｎｍ付近に ピークが現れる。 他の例では、第２Ａ図および第２Ｃ図に示すような３角形のカンチレバー５が 使用される。カンチレバーの基材２１は、真空蒸着を使用して厚さ０．２μｍの アルミニウムの層２２で覆った窒化ケイ素（ＳｉＮ）である。再び同じ技法を使 用して、白金の層２３をアルミニウム上に付着させる。層２３は、２０ｎｍの厚 さを有する。前の例の場合と同様に、新しくエッチングされたまたは付着した表 面を酸化させて形成した精巧な中間層は、分離層と考えられない。カンチレバー の寸法（第２Ａ図および第２Ｃ図参照）は、力の定数が約０．１Ｎｍ^-1の場合、 １＝２００μｍ、ｗ＝２０μｍ、ｔ＝２μｍである。エチレンの層（図示せず） が、吸収プロセスによって白金層２３上に試料として付着する。この例では、市 販の赤外線分光計の赤外線光源（グローバー・ランプ）をその モノクロメータとともに使用する。第４Ａ図は、約３０００ｃｍ^-1、２８８０ｃ ｍ^-1、２９２０ｃｍ^-1、および２８１０ｃｍ^-1においてピークを有する得られた 吸収スペクトルを示す。 さらに、バックグラウンド雑音の一部（温度変化など）を除去することによっ て、かつ光源から放出される電磁放射の強度の変動を補償することによって、分 光計の感度を高めることが可能である。固有較正を有するそのような装置の例が 、第５図に示されている。この装置は、第１のレバー５とほとんど同じであるが 、分光計を吸収測定と反射測定のどちらに使用するかによって決まる周知の吸収 率または反射率を有する層５３で覆われた第２のレバー５１を備える。どちらの レバーも、同じビームによって照射される。各レバーの偏向を、前述のものと同 じであるが、さらに両方のレバーの偏向を測定し、基準レバー５１の既知の吸収 スペクトルを考慮して差分スペクトルを決定する手段５２を含む、手段６（第１ 図参照）によって測定する。 第６図に示すように、それぞれ異なる化学種Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧ に対して感受性をもつ（固有の較正を有する）複数のセンサを結合することによ って、多成分検光子が実現される。文字Ａ’、Ｂ’、．．．Ｇ’は、バックグラ ウンド雑音を除去するのに使用される基準レバーを示す。適切な化学的検知層お よび波長領域は当業者が慎重に選択しなければならないが、装置の基本原理は変 わらない。レバーの 感度が上がった構成部品で同時測定を行うことができる。複数の化学種について 層の部分的な感度のために発生する干渉は、適切な数学的方法によってろ過でき る。 強度検出装置のすべての構成部品（レバー、レーザ・ダイオード、フォトダイ オードなど）は、半導体基板材料（Ｓｉ）上に製造可能であるので、単一チップ 上にセンサの大きなアレイを製造することも容易に実行可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライール、ブルーノ スイス国ヴィレン、ヴィレンシュトラーセ 150 (72)発明者 シュリットラー、レート、ルドルフ スイス国シュネンベルク、ヒュットナシュ トラーセ ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの電磁放射源と、前記電磁放射から定義された波長または波 長範囲を選択するモノクロメータ手段と、熱膨張係数の異なる材料の少なくとも ２つの層（２１、２２）を有するたわみ素子（５）の偏向を決定する手段（６） を備える、前記電磁放射の強度を検出する手段とを有する分光計。 ２．たわみ素子（５）の偏向を決定する手段（６）が、 たわみ素子（５）とプローブ・チップの間のトンネル電流を測定する手段と、 たわみ素子（５）中に誘導されるエバネセント電磁波の強度を測定する手段と 、 曲げの間、たわみ素子（５）の圧電変化またはピエゾ抵抗変化を決定する手段 と、 たわみ素子（５）と他の表面の間の容量を測定する手段と、 干渉測定手段と、 光ビーム偏向手段とからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に 記載の分光計。 ３．さらに、熱膨張係数の異なる材料の少なくとも２つの層（２１、２２）を有 するたわみ素子（５）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の分光計。 ４．前記層の１つが、（化学的）検知層を構成するか、またはたわみ素子（５） がそのような（化学的）検知層（２３）を担持することを特徴とする、請求項１ に記載の分光計。 ５．検出層が、 広範囲の波長にわたって吸収率の高い層である、または 分析する材料を構成する、または 触媒、吸着材または吸収材である、または 有機金属から好ましくはラングミュア・ブロジェット膜として構成されること を特徴とする、請求項４に記載の分光計。 ６．さらに、たわみ素子（５）のバックグラウンド偏向または前記電磁放射の強 度の変動あるいはその両方を補償する手段を備えることを特徴とする、請求項３ に記載の分光計。 ７．補償手段が、 少なくとも１つ（５１）が、好ましくは広範囲の波長にわたって吸収率の高い または反射率の高い層（５３）を含む、基準の役目をする１組または１アレイの たわみ素子（５、５１）と、 前記たわみ素子（５、５１）の偏向を決定する手段（８、１０）と、 さらに、少なくとも１つの差分スペクトルを決定する手段（５２）とを備える ことを特徴とする、請求項６に記載の分光計。 ８．好ましくは異なる（化学的）検知層で覆ったたわみ素子のアレイを備えるこ とを特徴とする、請求項３に記載の分光計。 ９．そのうちの１つが異なる（化学的）検知層を補償するための基準の役目をす る、たわみ素子のアレイを備えることを 特徴とする、請求項３に記載の分光計。 １０．分析する材料を電磁放射のビームに当てるステップと、 異なる波長において前記材料によって吸収または反射される前記放射の強度を 検出するステップと、 たわみバイメタルまたはバイモルフ素子（５）の偏向によって前記強度を測定 するステップとを含む分光測定方法。