JPH11101736A

JPH11101736A - 光−磁気光学効果測定装置

Info

Publication number: JPH11101736A
Application number: JP26450897A
Authority: JP
Inventors: Takuya Kondo; 拓也近藤; Takao Suzuki; 孝雄鈴木; Fan Drent William; ファンドレントウィリアム; Mitsuhisa Matsuo; 充久松尾
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Macs Inc; Toyota Gauken
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Macs Inc; Toyota Gauken
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】容器内に残存する酸素量を測定し、その測定
結果によって光−磁気光学効果の測定を精度よく、かつ
確実に行えるようにする。【解決手段】光−磁気光学効果測定装置において、供
給口３００から電磁弁３０２を通じて窒素が容器１６６
（１７８）等に供給され、それらの容器内の気体は電磁
弁３０４を通じて排出口３０６から排出される。光源か
ら光路を経て試料を反射した反射光は光検出器１６０等
で検出され、その検出信号はアンプ１８０等や直流電圧
計１８８等を通じてコンピュータ１９２あるいはフィー
ドバック制御回路１９０に入力される。コンピュータ１
９２では検出信号に基づいて光強度に変換し、その光強
度が所定値以上（すなわち酸素量が所定量以下）である
か否かを判断し、電磁弁３０２，３０４を開閉する。こ
のとき、所定値以上の光強度が所定期間だけ継続した場
合にのみ、光−磁気光学効果の測定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光−磁気光学効果測
定装置に関し、光−磁気光学効果（すなわちファラデー
効果および／またはカー効果）を測定するための技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏ
ｌ．３２（１９９３）ｐｐ．９８９〜９９５に、今日知
られている最も新しい光−磁気光学効果測定装置が紹介
されている。この装置では、光源からの光を分光器に入
射して必要な波長の光を取り出す。取り出された光は第
１偏光子によって直線偏光にされたあと試料に照射され
る。ここで試料には電磁石によって磁場が印加されてい
る。ここで光−磁気光学効果としては、ファラデー効果
とカー効果とが知られている。ファラデー効果を測定す
る場合には試料を透過した光を観察し、カー効果を測定
する場合には試料で反射した光を観察する。いずれの場
合にも、試料を透過ないし試料で反射した光をさらに第
２偏光子に通過させ、その後に光の強度（光強度）を検
出する。この測定手法は、クロス−ニコル法，ファラデ
ーセル法，回転検光子法，円偏光変調法等について共通
である。

【０００３】近年、光−磁気光学効果を利用した超高密
度記憶技術では、その記憶密度を向上させるために、ま
すます短波長の光が利用される傾向にある。そのため、
極短波長帯域において光−磁気光学効果を測定する技術
の実現が切望されている。上記論文に記載された装置で
は、短波長光での測定が可能となるように改良されてい
る。当該装置を用いれば、２１０ｎｍ前後までの波長に
ついて測定することができるが、極短波長帯域である２
００ｎｍ以下の領域では測定することができない。その
理由は、光源としてキセノンランプを用いているためで
ある。このキセノンランプは２００ｎｍ以下での光強度
が著しく弱く、キセノンランプを利用する限り２００ｎ
ｍ以下の領域で測定することができない。それならば、
より短波長側に発光波長帯域をもつ重水素ランプを利用
することが考えられる。しかるに重水素ランプを光源と
する測定装置はいまだ実現されていない。

【０００４】重水素ランプは２５０ｎｍ以下に発光波長
帯域を有するものの、その光強度が弱い。そのため、う
まく工夫しないと必要なＳ／Ｎ比が確保できず、信頼で
きる測定が実現されない。また、２００ｎｍ以下の光は
大気やレンズ等によって著しく減衰するため、測定をよ
り困難にしている。すなわち、２００ｎｍ以下の波長で
測定できるようにするためには単に重水素ランプを用い
ればよいというものでなく、必要なＳ／Ｎ比を得ること
ができるためのブレークスルーを必要とする。そこで、
本出願人らは、特願平８−９６８８７号（未公開）にお
いて、初めて重水素ランプを用いて必要なＳ／Ｎ比が確
保できる装置を開示して実現した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本出願人らが開示した
装置では、大気圧と同じ圧力の容器内に窒素を供給する
とともに、その容器内に残存する酸素を酸素吸収剤によ
って除去している。ところが、測定を行うために窒素を
供給し始めた初期段階では、まだ容器中に酸素が含まれ
ている。この段階で光−磁気光学効果を測定しても必要
なＳ／Ｎ比が確保できず、信頼できる測定結果は得られ
ない。また、どのぐらいの期間だけ窒素を供給すれば、
測定によって信頼できる測定結果が得られるのかが分か
らない。さらに、その後の測定中に何らかの原因で酸素
が容器内に混入した場合、その測定結果もやはり信頼で
きるものではなくなる。本発明はこのような点に鑑みて
なされたものであり、容器内に残存する酸素量を測定
し、その測定結果によって光−磁気光学効果の測定を精
度よく、かつ確実に行えるようにした光−磁気光学効果
測定装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための第１の手段】請求項１に記載の
発明は、光源と、その光源からの光を分光して必要な波
長の光を取り出す分光器と、その分光器で取り出された
光を偏光する第１偏光子と、試料に磁場を印加する磁場
印加手段と、その試料を透過ないしその試料で反射した
光を偏光する第２偏光子と、その第２偏光子を通過した
光の強度を検出する光検出器とを備えた光−磁気光学効
果測定装置において、その光源は極短波長帯域の光を放
射するランプを含み、その分光器はレンズおよび／また
はプリズムを含まず、その光源から光検出器に至る光路
を容器内に収容し、その容器内の酸素を酸素吸収剤によ
って除去し、その容器内の酸素量を測定し、測定された
酸素量が所定量に達した場合に光−磁気光学効果の測定
を行うことを特徴とする。

【０００７】請求項１に記載の発明によれば、光源から
光検出器に至る光路を収容した容器内の酸素は、酸素吸
収剤によって除去される。その除去によって残存する酸
素の酸素量を測定して、測定された酸素量が所定量に達
した場合に光−磁気光学効果の測定を行う。こうして酸
素量が所定量に達した場合に光−磁気光学効果の測定を
行えば、測定結果が精度よく得られる。この場合には必
要なＳ／Ｎ比が確保されるので、信頼できる測定結果が
確実に得られる。

【０００８】

【課題を解決するための第２の手段】請求項２に記載の
発明は、請求項１に記載の光−磁気光学効果測定装置に
おいて、光検出器によって検出された光の強度によって
容器内の酸素量を測定することを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、光検出器
によって検出される光の強度（光強度）は相関関係があ
り、その光の強度を測定することによって光−磁気光学
効果の測定を行うのに適切な時期を特定することができ
る。この場合には酸素量を測定するための特別な装置を
必要としないので、光−磁気光学効果測定装置の製造コ
ストを低く抑えることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明する。ここで、図１には、光−
磁気光学効果測定装置の全体レイアウトを平面図で示
す。図２には、分光器とフィルタの詳細を示す。図３に
は、測定原理を模式的に示す。

【００１１】まず、図１において、重水素ランプ１０２
は、２５０ｎｍ以下の短波長光を含む光（すなわち極短
波長帯域の光）を放射する。放射された短波長光は凹面
反射鏡１０４で反射集光されて分光器１２０の第１入射
スリット１２１に入射される。凹面反射鏡１０４は石英
の表面を研磨した研磨面に白金（Ｐｔ）をコートし、さ
らにこの上にＡｌ−ＭｇＦ₂をコートして製作されてい
る。なお、石英に代えて炭化珪素（ＳｉＣ）としてもよ
く、白金に代えて金（Ａｕ）としてもよい。こうして表
面処理された凹面反射鏡１０４は、重水素ランプ１０２
が放射する光のうち光強度が低い波長１６０ｎｍにおい
て最もよく反射する。具体的に波長１６０ｎｍにおける
反射率は８４〜８６％である。なお、後述する各反射鏡
や凹面反射鏡にも同様の表面処理が施されており、短波
長光を高効率で反射する。

【００１２】重水素ランプ１０２，凹面反射鏡１０４，
第１入射スリット１２１はいずれも容器１０６内に収容
されている。この容器１０６内には酸素吸収剤１０３が
置かれる。この酸素吸収剤１０３には、例えば鉄粉を用
いる。なお、酸素吸収剤１０３としては鉄粉に限らず、
酸素を選択的に吸収する能力を有する他の物質を用いて
もよい。他の物質としては、加熱処理した還元銅等があ
る。こうした鉄粉や還元銅等は加熱処理などによって再
生可能であるので、容易にリサイクルすることができ
る。そのため、製造コストや維持コストを低く抑えるこ
とができる。また、上記容器１０６には、重水素ランプ
設置等で当初は空気が入っているが、酸素を酸素吸収剤
１０３に吸収させながら窒素を供給することにより窒素
雰囲気に置き換える。そのため、重水素ランプ１０２か
ら第１入射スリット１２１までの光路は酸素を含まない
窒素雰囲気中に設けられることになる。したがって、重
水素ランプ１０２から発生する２５０ｎｍ以下の短波長
光はあまり減衰することなく分光器１２０に入射され
る。また、微量の窒素が容器１０６内に常に送り込まれ
ているため、容器１０６は高い気密性を必要としない。
容器１０６内は減圧する必要がないため、簡単な構造の
カバーで足りる。

【００１３】キセノンランプ１０８は、重水素ランプよ
りも長波長側に発光波長帯域を有している。キセノンラ
ンプ１０８と重水素ランプ１０２との発光波長帯域はオ
ーパーラップしている。このうち、波長３００ｎｍ以下
では重水素ランプ１０２が用いられ、波長３００ｎｍ以
上ではキセノンランプ１０８が用いられる。波長３００
ｎｍ以上の光は酸素による減衰が少ないため、キセノン
ランプ１０８は大気中で用いられる。キセノンランプ１
０８から放射された光は、凹面反射鏡１１０と反射鏡１
１２によって集光して反射され、分光器１２０の第２入
射スリット１２２に入射される。

【００１４】分光器１２０は、第１入射スリット１２１
と第２入射スリット１２２との内側近傍に切換ミラー１
２３を備えており、いずれか一方の入射スリットからの
光を凹面反射鏡１２６に導く。図中、符号に（ｍ）を付
加している要素は、ステップモータによって可動である
ことを示す。例えば、切換ミラー１２３はステップモー
タ１２３ｍによって、図２に示すように二つの位置間で
切り換えられる。この切換ミラー１２３は、ハンドル１
２３ａによって手動でも切換可能となっている。なお、
各ステップモータはコンピュータ１９２によって制御さ
れる。

【００１５】図２に示すように、分光器１２０は全体が
容器（モノクロメータ）１４２に収容されている。その
容器１４２も容器１０６と同様に酸素吸収剤１３３が内
部に置かれ、分光器設置等で当初は空気が入っている
が、酸素を酸素吸収剤１３３に吸収させながら窒素を供
給することにより窒素雰囲気に置き換える。第１入射ス
リット１２１と第２入射スリット１２２とのいずれかか
ら入射された光は切換ミラー１２３で反射され、さらに
凹面反射鏡１２６で反射されて回折格子１３０，１３
２，１３４のうちのいずれかに入射される。３枚の回折
格子１３０，１３２，１３４は回転台１２８の上に平面
視で三角形をなすように置かれ、回転台１２８は図中矢
印に示すように正逆回転していずれか１枚の回折格子を
選択的に使用することができる。図２では回折格子１３
４が使用位置に置かれている状態を示す。回転台１２８
は、ステップモータ１２８ｍとウォームギヤ１２９で回
転される。

【００１６】回折格子１３０は最も格子間距離が短く、
波長４００ｎｍ以下の分光に用いられる。回折格子１３
４は最も格子間距離が長く、波長８００ｎｍ以上の分光
に用いられる。回折格子１３２は中間の格子間距離を有
し、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの分光に用いられる。
ステップモータ１２８ｍは使用する回折格子を選択する
ほか、選択された回折格子の反射角度を微調整して凹面
反射鏡１３６に向けて反射される光の波長を切り換える
ために用いられる。いずれか一つの回折格子の角度調整
によって選ばれた波長の光は、凹面反射鏡１３６と反射
鏡１３８で反射され、さらに出射スリット１４０に集光
される。こうして測定に必要な波長の光を分光器１２０
から取り出すことができる。

【００１７】出射スリット１４０の直後には、回折格子
から同一角度に反射される光のうち、高次の次数を持つ
回折光を除去するためのフィルタ１４４が設置されてい
る。フィルタ１４４は、図２（Ｂ）に示すように、軸１
４４ｘを中心に回転する円板に６個の貫通孔が設けら
れ、そのうち５個の貫通孔に特定波長をカットするフィ
ルタ板が組み込まれている。各フィルタ板のカットする
波長帯域特性は相互に異っており、使用する波長に合わ
せて使用するフィルタ板が切り換えられる。貫通孔１４
４ａにはフィルタ板が組み込まれておらず、光は素通り
する。貫通孔１４４ａないしフィルタ板１４４ｂ〜１４
４ｆは、フィルタ用モータ１４４ｍとその回転軸１４５
によって切り換えられる。

【００１８】分光器１２０と高次の回折光をカットする
フィルタ１４４で選ばれた特定波長の光は、図１に示す
ように凹面反射鏡１４６と反射鏡１４８とによって集光
および反射され、試料１７６に向けられる。凹面反射鏡
１４６は光を試料１７６の表面に集光する。反射鏡１４
８は、水平軸と垂直軸のまわりに回転可能となってお
り、試料１７６からの反射光が後記の凹面反射鏡１５８
に入射されるように角度が調整される。このため、反射
鏡１４８には、水平モータ１４８ｍ１と垂直モータ１４
８ｍ２とが取り付けられている。

【００１９】図１に示す偏光子（第１偏光子）１５０
は、図３に示すように、それを通過する光を直線偏光す
る。その直線偏光波は光弾性変調器１５２を通過する。
光弾性変調器１５２は、所定周波数（例えば５０ＫＨ
ｚ）で振動するピエゾ素子を内蔵しており、その振動方
向は直線偏光波に対して反時計方向に４５°傾けられて
いる。図３に示すように、直線偏光波は、それから時計
方向に４５°傾いた面内の波（図３では白抜きの波で示
す）と、反時計方向に４５°傾いた波（図３では黒い波
で示す）との合成であると考えられる。光弾性変調器１
５２は、振動方向の波（すなわち黒いの波）の位相を変
え、それに直角方向の波（すなわち白抜きの波）の位相
を変えない。振動方向の波の位相は、上記所定周波数で
遅れたり進んだりする。すなわち光弾性変調器１５２を
通った光は円偏光に変調され、その変調周波数は上記の
例では５０ＫＨｚとなる。

【００２０】さて、分光器１２０とフィルタ１４４とに
よって波長が選ばれ、偏光子１５０と光弾性変調器１５
２とで所定周波数によって円偏光された光は、絞り１５
４を通過した後に試料１７６に入射される。

【００２１】試料１７６は試料ホルダ１７４に収容され
ており、試料ホルダ１７４には短波長光を吸収しない材
質（溶融石英）で形成された光透過窓が設けられてい
る。試料ホルダ１７４には、液体窒素を断熱膨張させて
試料を冷却する冷却装置と、試料を加熱するヒータが組
み込まれており、試料温度を８０〜６００°Ｋの範囲で
可変としている。また試料ホルダ１７４の内部は不活性
ガスで満たされており、試料を加熱する時にその試料の
酸化を防止する。また試料ホルダ１７４は孔あきの電磁
石１７２の中にセットされ、試料１７６に対して２０Ｋ
Ｏｅまでの磁場を印加することが可能となっている。試
料１７６と電磁石１７２とは容器１７０内に収容され
る。容器１７０も容器１０６と同様に酸素吸収剤１７３
が内部に置かれ、試料設置等で当初は空気が入っている
が、酸素を酸素吸収剤１７３に吸収させながら窒素を供
給することにより窒素雰囲気に置き換える。

【００２２】本装置では、ファラデー効果とカー効果と
のいずれかが測定可能である。ファラデー効果を測定す
る場合には、検出装置が試料１７６を通過した光を測定
する位置にセットされる。なお、図１では該当符号に添
字ａを付加して示す。検出装置は、検光子（第２偏光
子）１５６，凹面反射鏡１５８，ダイオード（例えばゲ
ルマニウムダイオード）１６０，光電子増幅管１６２に
よって構成されている。ダイオード１６０，光電子増幅
管１６２は光検出器を具体化したものである。この検出
装置は、ファラデー効果を測定する場合には、容器１７
８内に収容されて配置されている。容器１７８は、位置
が異なる点を除いて容器１６６と同様である。検光子１
５６はステップモータ１５６ｍによって面内で回転可能
となっており、校正時に回転された後でゼロ角度に調整
される。光電子増幅管１６２は短波長の検出に用いら
れ、ダイオード１６０は長波長の検出に用いられる。凹
面反射鏡１５８はステップモータ１５８ｍによって回転
し、測定光を光電子増幅管１６２とダイオード１６０と
のいずれか一方に向けて集光する。

【００２３】カー効果を測定する場合には、前述の検出
装置（すなわち検光子１５６，凹面反射鏡１５８，ダイ
オード１６０，光電子増幅管１６２）が、試料１７６か
らの反射光を測定できる位置に置かれる。この場合、入
射光と反射光のための光学系の全体が１つの容器１６６
内に収容され、その容器１６６に酸素が存在しない状態
で測定が行われる。すなわち容器１６６も容器１０６と
同様に酸素吸収剤１５３が内部に置かれ、偏光子設置等
で当初は空気が入っているが、酸素を酸素吸収剤１５３
に吸収させながら窒素を供給することにより窒素雰囲気
に置き換える。

【００２４】前述した各種モータや光弾性変調器等は、
コンピュータ１９２によって制御される。また、測定デ
ータの処理もコンピュータ１９２で行われる。図１に示
すアンプ１８２はダイオード１６０で検出された信号を
増幅する。同様に、アンプ１８０は光電子増幅管１６２
で検出された信号を増幅する。またスイッチ１８３は凹
面反射鏡１５８と連動して切り換えられ、凹面反射鏡１
５８が測定光をダイオード１６０に向けて集光している
間はアンプ１８０から出力される信号を、光電子増幅管
１６２に向けて集光している間はアンプ１８２から出力
される信号をそれぞれコンピュータ１９２に入力する。

【００２５】直流電圧計１８８は検出された光強度のう
ちの直流成分を検出する。第１ロックインアンプ１８６
は変調周波数（上記の例では５０ＫＨｚ）の成分の光強
度を検出する。第２ロックインアンプ１８４はその２倍
の周波数（１００ＫＨｚ）の成分の光強度を検出する。
それぞれの出力値はコンピュータ１９２に入力され、コ
ンピュータ１９２によって処理された結果が表示器１９
４に表示される。なお、光電子増幅管１６２が使用中の
ときは、直流電圧計１８８で検出される直流成分に応じ
て光電子増幅管１６２に印加される電圧がフィードバッ
ク制御回路１９０によってフィードバック制御される。
このフィードバック制御によって、直流電圧計１８８の
検出値がほぼ一定レベルとなるように、光電子増幅管１
６２のゲインが調整される。

【００２６】図３に示されているように、本装置でカー
効果を測定する場合、入射光と試料法線とのなす角度は
３°以下であり、かつ反射光も同じである。この角度が
３°以下のときには、カー効果の測定精度が良好に保た
れる。また検光子１５６は、図３に示すように、光弾性
変調器１５２で変調された偏波を通し、変調されない偏
波を通さない角度（ゼロ角度）を基準に用いられる。

【００２７】以下、酸素の存在によって変化する光強度
に対処するための構成等ついて、図４〜図８を参照しな
がら説明する。ここで、図４には、光源から光検出器に
至る光路を模式図で示す。図５には、酸素監視制御系統
をブロック図で示す。図６には、コンピュータの構成を
ブロック図で示す。図７には、測定制御処理をフローチ
ャートで示す。これらの図において、図１等と同一の要
素には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００２８】図４に示す模式図では、光路を実線（太
線）で、電気信号を破線でそれぞれ示す。図４におい
て、上述したように二種類の光源（すなわち重水素ラン
プ１０２とキセノンランプ１０８）から放射された光を
容器１４２を通し、測定に必要な波長の光を選択する。
そして、容器１４２から出た光は、光路Ｌ２に沿って偏
光子１５０や光弾性変調器１５２等を通り、試料１７６
に照射される。こうして照射された光は試料１７６に反
射して光路Ｌ４に沿って進む。なお、試料１７６を透過
した光は光路Ｌ６に沿って進む。光路Ｌ４上には検光子
１５６等があり、反射光は最終的に容器１６６内の検出
器（ダイオード１６０または光電子増幅管１６２）によ
って光強度が検出される。このとき光路Ｌ２，Ｌ４に酸
素が存在すると、極短波長帯域の光は酸素をオゾンに変
えて消失する。こうして一部の光は容器１６６内の検出
器に達せず、検出される光強度が低くなる。そのため、
光路Ｌ２，Ｌ４に所定量の酸素が存在すると、光−磁気
光学効果を測定しても必要なＳ／Ｎ比が確保できず、信
頼できる測定結果は得られない。この現象は、光路Ｌ
２，Ｌ６の場合や、容器１４２内に酸素が存在する場合
も同様である。したがって、信頼できる測定結果を得る
ためには、容器１４２や光路Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６に存在す
る酸素量が所定量以下のとき、すなわち光強度が所定値
以上のときにのみ光−磁気光学効果を測定する必要があ
る。そこで、検出器によって検出された光強度を監視
し、その光強度が所定値以上であるか否かをコンピュー
タ１９２で判断すればよい。この測定手法を実現するた
めの具体的な構成を、図５および図６に示す。なお、こ
こでは図１に示すように試料１７６で反射した光を観察
するカー効果を測定するために容器１６６を用いている
が、試料１７６を透過した光を観察するファラデー効果
を測定する場合には容器１７８を用いる。

【００２９】図５に示す酸素監視制御系統では、管路を
実線で、電気信号を破線でそれぞれ示す。図５におい
て、供給口３００から管路を経て窒素が容器１０６，１
４２，１６６に供給される。その供給量は電磁弁３０２
によって調整可能になっている。また、容器１０６，１
４２，１６６内の酸素等の気体は管路を経て排出口３０
６から排出される。その排出量は電磁弁３０４によって
調整可能になっている。なお、電磁弁３０２，３０４の
開度はコンピュータ１９２から出力される開閉信号によ
ってそれぞれ制御可能になっている。ここで、容器１６
６内の検出器（ダイオード１６０または光電子増幅管１
６２）によって検出された検出信号は、アンプ１８０，
１８２によって増幅される。増幅された検出信号は、直
流電圧計１８８を介してコンピュータ１９２に入力し、
さらにフィードバック制御回路１９０にも入力する。コ
ンピュータ１９２では検出信号に基づいて光強度に変換
し、その光強度が所定値以上であるか否かを判断する。
またフィードバック制御回路１９０では、検出信号がコ
ンピュータ１９２から指令された目標値以上になるよう
にアンプ（特に光電子増幅管１６２用のアンプ１８０）
に対してゲイン信号を出力してフィードバック制御を行
う。なお、図４の場合と同様に、試料１７６で反射した
光を観察するカー効果を測定するために容器１６６を用
いているが、試料１７６を透過した光を観察するファラ
デー効果を測定する場合には容器１７８を用いる。

【００３０】ここで、コンピュータ１９２の構成を図６
に示す。コンピュータ１９２は、ＣＰＵ２１０，ＲＯＭ
２０２，ＲＡＭ２０４，入力処理回路２０６，表示制御
回路２１２，表示器１９４，出力処理回路２１４等によ
って構成されている。ＣＰＵ２１０は、ＲＯＭ２０２に
格納されている測定制御プログラムに従ってコンピュー
タ１９２における光−磁気光学効果測定装置の全体を制
御する。この測定制御プログラムには、光−磁気光学効
果を測定するためのプログラムや、後述する測定制御処
理を実行するための酸素量監視プログラムが含まれてい
る。ＲＯＭ２０２にはＥＰＲＯＭが用いられるが、ＥＥ
ＰＲＯＭやフラッシュメモリ等を使用してもよい。ＲＡ
Ｍ２０４にはＤＲＡＭが用いられるが、ＳＲＡＭやフラ
ッシュメモリ等の不揮発性メモリを使用してもよい。こ
のＲＡＭ２０４には、光強度，酸素量，経過時間等の各
種データや入出力信号等が格納される。

【００３１】表示制御回路２１２はＣＰＵ２１０からバ
ス２１６を介して送られた表示データを受けて、表示器
１９４における酸素量表示等の表示制御を行う。入力処
理回路２０６は、直流電圧計１８８から送られた検出信
号（電圧値）を受けて、コンピュータ１９２内で処理可
能なデータ形式に変換し、バス２１６を介してＣＰＵ２
１０，ＲＡＭ２０４に送る。一方、出力処理回路２１４
はＣＰＵ２１０からバス２１６を介して送られた作動デ
ータを受けて、フィードバック制御回路１９０に目標値
を出力し、電磁弁３０２，３０４に開閉信号を出力して
それぞれの装置を作動させる。なお、上記各構成要素
は、いずれもバス２１６に互いに結合されている。

【００３２】上記のように構成された酸素監視制御系統
において、容器１０６，１４２，１６６内の酸素量を監
視しながら光−磁気光学効果の測定を行う測定制御処理
について、図７を参照しながら説明する。この処理手順
は、上記ＲＯＭ２０２に格納されている酸素量監視プロ
グラムをＣＰＵ２１０が実行することによって実現され
る。まず、図５に示す電磁弁３０２，３０４を開けて容
器１０６，１４２，１６６に窒素を送り込み始めるとと
もに、継続時間をゼロにする等の初期化処理を行う［ス
テップＳ１０］。そして、容器１０６，１４２，１６６
内の酸素量を測定する［ステップＳ１２］。具体的に
は、図５，図６に示す直流電圧計１８８から出力される
直流電圧の電圧値を入力処理回路２０６が取得し、その
電圧値に基づいて酸素量を求める。その算出方法として
は、例えば電圧値と酸素量との相関関係を表す関数によ
って求める方法がある。なお、この電圧値は上記光強度
とも相関関係がある。すなわち、電圧値が高ければ光強
度が強く、電圧値が低ければ光強度が弱い。

【００３３】こうして求められた酸素量が所定量以下か
否か、すなわち光強度が所定値以上か否かを判別する
［ステップＳ１４］。もし酸素量が所定量を超えるとき
には（ＮＯ）、光−磁気光学効果の測定には適さないた
め再びステップＳ１０〜Ｓ１４を実行する。一方、酸素
量が所定量以下のときには（ＹＥＳ）、この状態が所定
期間（具体的には図８に示すΔｔ）継続しているか否か
を判別する［ステップＳ１６］。すなわち、上記継続時
間が所定期間に達したか否かで判断する。もし所定期間
継続していなければ（ＮＯ）、再びステップＳ１２〜Ｓ
１６を実行する。一方、所定期間継続したときには（Ｙ
ＥＳ）、図５に示す電磁弁３０２，３０４を閉じること
により［ステップＳ１８］、光−磁気光学効果の測定に
適した状態になったので測定準備が完了したことにな
る。なお、電磁弁３０２，３０４を閉じる場合には、微
量の窒素を各容器に送り込んで酸素量を所定量以下に維
持できるようにするため、隙間を残して閉じるのが望ま
しい。その後、上記ステップＳ１２と同様に酸素量を測
定し［ステップＳ２０］、その酸素量が所定量以下の場
合には（ステップＳ２４のＹＥＳ）、光−磁気光学効果
の測定を実行する［ステップＳ２６］。この測定手法
は、上記特願平８−９６８８７号で開示した内容と同様
であるので、その説明を省略する。そして、光−磁気光
学効果の測定が終了するまでステップＳ２０，Ｓ２４，
Ｓ２６を繰り返し実行する［ステップＳ２８］。ただ
し、測定中に酸素量が所定量を超えたときには（ステッ
プＳ２２のＮＯ）、その測定を中断して（必要ならば中
断処理を行なって）［ステップＳ２２］、再測定準備の
ためにステップＳ１０に戻る。

【００３４】上記測定制御処理を実行することによっ
て、容器１０６，１４２，１６６内の酸素量と、測定の
適否との関係は図８のようになる。すなわち、時刻ｔ０
においてステップＳ１０が実行されると電磁弁３０２，
３０４が開き、容器１０６，１４２，１６６には窒素が
送り込まれる。そのため、容器１０６，１４２，１６６
内の酸素量は次第に減少し、時刻ｔ２には所定量以下に
なる。この状態が所定期間Δｔだけ継続すると、ステッ
プＳ１８が実行されて時刻ｔ４に電磁弁３０２，３０４
を閉じる。こうして光−磁気光学効果の測定に適した状
態となり、図８では斜線で示す部位に相当する。一方、
測定中に何らかの原因で酸素が容器内に混入すると、容
器１０６，１４２，１６６内の酸素量が増加する。こう
して、時刻ｔ６に所定量を超えると、光−磁気光学効果
の測定には適さなくなるため、ステップＳ２２が実行さ
れて測定を中断する。それとともに、再びステップＳ１
０が実行されて電磁弁３０２，３０４が開き、容器１０
６，１４２，１６６には再び窒素が送り込まれる。その
後同様にして容器１０６，１４２，１６６内の酸素量が
所定量以下となる状態が所定期間Δｔ（図８の場合では
時刻ｔ８から時刻ｔ１０までの期間）だけ継続すると、
再び時刻ｔ１０には光−磁気光学効果の測定に適した状
態となる。

【００３５】上述した実施の形態によれば、重水素ラン
プ１０２またはキセノンランプ１０８（光源）から、ダ
イオード１６０または光電子増幅管１６２（光検出器）
に至る光路を容器１０６，１４２，１６６，１７８に収
容している。その内の容器１０６，１４２，１６６，１
７８内の酸素は、酸素吸収剤１０３，１３３，１５３に
よって除去される。そして除去されて残存する酸素の酸
素量を光強度の大きさによって測定して、測定された酸
素量が所定量に達した場合に光−磁気光学効果の測定を
行う。こうして酸素量が所定量に達した場合に光−磁気
光学効果の測定を行えば、測定結果が精度よく得られ
る。この場合には必要なＳ／Ｎ比が確保されるので、信
頼できる測定結果が確実に得られる。

【００３６】また、残存する酸素の酸素量を光強度の大
きさによって測定したので、酸素量を測定するための特
別な装置を必要としない。そのため、光−磁気光学効果
測定装置の製造コストを低く抑えることができる。さら
に、光−磁気光学効果の測定は、酸素量が所定量に達し
た状態（すなわち酸素量が所定量以下となる状態）が所
定期間だけ継続することを条件にしたので、測定中の容
器１０６，１４２，１６６，１７８内の酸素量はほぼ一
定量で安定する。この場合には必要なＳ／Ｎ比がより良
くなり、信頼できる測定結果もより確実に得られる。

【００３７】〔他の実施の形態〕上述した光−磁気光学
効果測定装置において、他の部分の構造，形状，大き
さ，材質，個数，配置および動作条件等については、上
記実施の形態に限定されるものでない。例えば、上記実
施の形態を応用した次の各形態を実施することもでき
る。（１）極短波長帯域（具体的には波長２５０ｎｍ以下の
帯域）の光を放射するランプとして重水素ランプを用い
たが、極短波長帯域の光を放射する他のランプを用いて
もよい。このような他のランプを用いた場合であって
も、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。（２）容器１０６，１４２，１６６，１７８について全
体の酸素量を、光検出器（ダイオード１６０または光電
子増幅管１６２）で検出される光強度に基づいて求め
た。この形態に代えて、各容器ごとに酸素量を監視でき
るようにしてもよい。具体的には図５において、容器１
０６，１４２，１６６，１７８ごとにそれぞれ酸素量検
出器を設けるとともに、供給口３００から各容器に送り
込む個々の配管に電磁弁３０２を設け、各容器内の気体
を排出口３０６に排出する個々の配管に電磁弁３０４を
設ける。こうすることによって、容器１０６，１４２，
１６６，１７８ごとに残存する酸素の酸素量が監視でき
るようになるため、いずれの容器内に酸素が混入したか
を容易に特定することができる。また、いずれかの容器
で酸素量が所定量に達しない場合には、該当する容器の
みに窒素を送り込めばよいので、光−磁気光学効果の測
定に適した状態になるまでの期間を短縮することができ
る。

【００３８】

【他の発明の態様】以上、本発明の実施の形態について
説明したが、この実施の形態には特許請求の範囲に記載
した発明の態様以外の発明の態様を有するものである。
この発明の態様を以下に列挙するとともに、必要に応じ
て関連説明を行う。

【００３９】〔態様１〕請求項１に記載の光−磁気光
学効果測定装置において、その容器内の酸素量を測定
し、測定された酸素量が所定量に達した状態が所定期間
だけ継続した後に、光−磁気光学効果の測定を行うこと
を特徴とする光−磁気光学効果測定装置。〔態様１の関連説明〕本態様によれば、酸素吸収剤に
よって除去されて残存する容器内の酸素について、その
酸素量が所定量に達した状態が所定期間だけ継続するこ
とを条件にしている。そのため、測定中の容器内の酸素
量はほぼ一定量で安定する。その後に光−磁気光学効果
の測定を行えば、測定結果がより精度よく得られる。こ
の場合には必要なＳ／Ｎ比がより良くなり、信頼できる
測定結果もより確実に得られる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、酸素吸収剤によって除
去されて残存する容器内の酸素について、その酸素量が
所定量に達した場合に光−磁気光学効果の測定を行う。
こうして酸素量が所定量に達した場合に光−磁気光学効
果の測定を行えば、測定結果が精度よく得られる。ま
た、この場合には必要なＳ／Ｎ比が確保されるので、信
頼できる測定結果が確実に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光−磁気光学効果測定装置における全体レイア
ウトを示す平面図である。

【図２】分光器とフィルタの詳細図である。

【図３】測定原理を模式的に示す図である。

【図４】光源から光検出器に至る光路を模式的に示す図
である。

【図５】酸素監視制御系統を示すブロック図である。

【図６】コンピュータの構成を示すブロック図である。

【図７】測定制御処理を示すフローチャートである。

【図８】酸素量と測定の適否との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０２重水素ランプ１０３，１３３，１５３酸素吸収剤１０６，１４２，１６６，１７８容器１０８キセノンランプ１２０分光器１３０，１３２，１３４回折格子１４４フィルタ１５０偏光子（第１偏光子）１５２光弾性変調器１７６試料１７２電磁石１５６検光子（第２偏光子）１６０ダイオード（光検出器）１６２光電子増幅管（光検出器）１８８直流電圧計１９０フィードバック制御回路１９２コンピュータ

フロントページの続き (72)発明者鈴木孝雄愛知県名古屋市天白区久方２丁目12番地１学校法人トヨタ学園内 (72)発明者ウィリアムファンドレント愛知県名古屋市天白区久方２丁目12番地１学校法人トヨタ学園内 (72)発明者松尾充久愛知県豊田市トヨタ町２番地株式会社トヨタマックス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、その光源からの光を分光して必
要な波長の光を取り出す分光器と、その分光器で取り出
された光を偏光する第１偏光子と、試料に磁場を印加す
る磁場印加手段と、その試料を透過ないしその試料で反
射した光を偏光する第２偏光子と、その第２偏光子を通
過した光の強度を検出する光検出器とを備えた光−磁気
光学効果測定装置において、その光源は極短波長帯域の光を放射するランプを含み、その分光器はレンズおよび／またはプリズムを含まず、その光源から光検出器に至る光路を容器内に収容し、その容器内の酸素を酸素吸収剤によって除去し、その容器内の酸素量を測定し、測定された酸素量が所定
量に達した場合に光−磁気光学効果の測定を行うことを
特徴とする光−磁気光学効果測定装置。
【請求項２】請求項１に記載の光−磁気光学効果測定
装置において、光検出器によって検出された光の強度によって容器内の
酸素量を測定することを特徴とする光−磁気光学効果測
定装置。