JPS5868629A - 分光器 - 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】 本発明は分光装置のＭ造に関するものであり、待に＾９
中にて分光する装置の構造に関するものである。

真空分光器では大気の吸収のない波長城一真窒紫外允一
を王な対象とするが、散髪が短い程、＊ＩＣよる反射率
が低Ｖｔ−るので、分散素子自身に来光作用をもたせ６
場合が多い。

例として斜入射域の分光器の例を示すと４１図１ｍｌ、
（ｂｌの如くであり、結傷面であるローランド円１ＫＧ
って、入口スリット２、分散素子３、等が設けらｎてい
る。そして分光結果を得る友めに、第１図１ｂｌの９０
〈ローランド円１に市って受光器６を設置するか、第１
図１ａ）のθ１１（出口スリット４と受光′＃５をロー
ランド円１ｔｆＣＧって移動させるかして測定をしてい
た。測定波長域を広くとると、必然的に分Ｍ素子３から
受光面までの距離が遺〈なり、しかも、結僧面と入射光
８とのなす角が、場ｔ９ｔＫより大きく変化するので、
その構造ｒｉ偵維にな０、かつ、彌同なものが望まｎ九
之ｙ）、どうしてもコンパクトなものは′友用上不ＯＪ
　−＋”でｋ）つ友、従って嶺数の分光器を並べるにあ
たり、真２２！容器中に並べるかあるいｒ工そ１ｔぞｆ
Ｌの真空容器に収納抜に並べるにしても子犬のスペース
を必曽とし東用上一つの釧足対象用のＩＪＫ灼して、一
台の分”を器を設置するのがやつとであった。

本発明は１例えば結場面か平１１１０に近いものを顕著
な例として平面受光素子例えば１次元アレイｔンサ等を
利用することにより、−基板上に分光器を形成し、もっ
て非常にコンパクトな分光ユニットを杉成し、このコン
パクトな分光ユニットを利用することにより、従来、置
数の分光器を設置できなかつ次装置仝関において測定目
標に応じて極めて容易［複数の分光器を同時に便用し、
又Ｖｉ選択することを可能にすることを目的とする。

以下本発明の実ｈ−１を四兄明するが、その前に公知で
はないが本発明の壱礎技術となる斜入射の分散素子とし
ての回折格子について説明する。この回折格子について
は、本願出願人が先に出願した％ａｌｌ）８５５−４０
２９５号に詳しく述べであるので、こ＼では簡単に説明
する。

羊２図において２は入口スリット、３は回折格子、１は
回折格子の曲率によって定まるローランド円とする。い
ま、回折格子３を不婢閲ｌ１４溝を有するホログラフィ
ック回折格子とし、その王曲率半径をＲ１入口スリット
２と回折格子３との距離をｒ、回折格子３への王元巌１
の入射角をαとし皮とき、友とえば０７≦ｒ　／　Ｒ（
２）α≦０．９を満足するように人口スリット２をロー
ランド円１の内部に配置することＫより結偉面１６を広
い波長域にわたって平面で近似することができ、かつ、
結僧面１６に対する入射光８又は８′の角度會９０°　
に近いものにすることができる次め、受光器を平面のま
＼使用でき、さらには投首も容易にすることができる。

次に図面を参照して、各実施例を峰−にのべる。尚こ＼
では分散素子として、上記のような、回折格子を用いて
いることを前提として説明する＠ 第３図（ａｔ、（ｂｌは本発明の編ｌの実地例である。

第３図ｉａ）において、１２ｒＩ′１人ロスリット、１
３は回折格子、１５は実元器としての１久元アレイセン
サーである。王′５ｔ、轡７は人口スリット１２１に通
過後、回折格子１３に所定の入射角で入射し、分光して
受光器１５の感光面に波Ｆｃｍに結青する。基板２０は
、各構成要素である入口スリット１２、回折格子１３受
元器１５等を第２図でボしたような所だの位置に保持し
て、分ｉ器の機ｈセを有する分光ユニットを形成してい
る。分光ユニットを改めて分光ユニット１２１と図示す
る。分光ユニット１２１の基板２０は真ｇ！谷器２２の
内部に設は九分光ユニット取付枠２３［５ｉｉｉ脱可酢
になっている。取付枠２３ｙ−は分光ユニット基板２０
が紙面上、上下方向に滑らかに移動し、かつ、再現性良
〈装増できるようにボールベアリング２４．２５と不図
示の案内溝等が設けられている。分光ユニット１２１は
真空容器２２の開閉蓋２６を開き、分光ユニット取付枠
２３の案内溝とベアリング２４．２５に案内さｎて所定
の位置にセットさｆ′Ｌ／）。

最後に抑え駒２１で固定する。この様にして分光ユニッ
トを分光ユニット取付枠２３にとりつけることができる
、尚、Ｘ窒ｄ器２２内＃ｉ排気装置２８により真空に排
気される。本実施例では第３図（ｂｌ　Ｋ示す如く、分
光ユニット取付枠２３には分光ユニットが２個装着１＝
１能となっており、そｎぞれ、例えＦ′ｆ２　ｍｍ〜゛
５０ｎｍ％　５０ｍｍ　〜１２０１１０１１０波長域測
定用の分光ユニットがとりつけられている。図において
、分光ユニット１２１が２　ｎｍ〜５０ｎｍ用、分光ユ
ニット１２２が５　Ｑ　ｔｏｒｎ〜１２０ａｍ用である
。尚、分光ユニット１２２ｔ−１，分光ユニット１２１
と同様Ｋｍ付枠２３に％に脱自任である。そこで、２つ
の波長域の測定用分光ユニット１２１，１２２舌同−の
測定対象に向ければ、同一の測定対象を２台の分光器で
＃１足しているのと同様の効果が得らｎる。

分光ユニットは、上記波長−域２　ｎｒｍ〜５０　ｎｍ
、５０　ｎｍ〜ｌ　２０　ｎｍの分光ユニット１２１゜
１２２の他に、例えば２１ｍ−１０ｍｍ、１０ｍｍ〜２
０１１Ｉ！１等の各種の分光ユニットを用意しておくと
、広い範囲の測定と部分的な計細定の組み合わせの如く
、分光ユニットを選択して取付枠２３に装着することに
より容易に測定のモードをえらぶことがｏＪ　＊ｈとな
る。特に小さな観測窓を通して測定する場合には。

従来はとんどイ・η■能であった２台の分光器での同時
測定をＥＩＴ　舵としたものである。

＃！４図（ａｔ　（ｂｌは分光ユニットの使用例で、第
１の分光ユニットで第４図（ｍｌの如＜、２ｎｍ〜５０
　ａｍ　の全体波長域を、第２の分光ユニットで第４図
１ｂ）の如くそのｔＢｌ長域の一部分（１０ｍｍ〜２０
ｍｍ）の詳細＃１足を行なり九例であり、分光さｎた各
波長毎の強度■が。

双方の波長域で同時に６１Ｊ犀さｔしる。

ま九、本実施例では、２つの分光ユニット１２１．１２
２を、背中合わせに配置して。

同時Ｋ１１１１定対象からの光束を入射するようにし九
が、測定を同時に行なう必要がない場合には、取付枠２
３は１つの分光ユニット１ｆｒ庸脱するように構成する
。そして必要に応じて、所望の波長域の分光ユニットを
開閉、４２６會開いて、装着すればよい、すなわち１つ
の取付枠に複数の分光ユニットを交換′ＯＪ能に装着す
ｎばよい。

次に本発明の第２の実施例を説明する。

第５図に第２の実施例７に示す。図中において１分元ユ
ニットは２１１，２１２，２１３゜２１４．２１５であ
り、前述した如くそ扛ぞれ独立した分′ｙｒＳ器の機能
を有している。ま皮、各分光ユニットは同一形状の基板
上に構成さｎている。

分光ユニットはそれぞｆ’Ｌ、第３図で示した取付枠２
３と同様の分光ユニット取付枠２３１に装着されており
分光ユニット取付枠２３１は固定枠２４（ｌｃｌｔｌｌ
ｌ定対家３１に向けて取りつけてあり、固定枠は真空容
器２５１にとりつけらｎている。２８は排気装−、２９
Ｆｉ測定対象の真空容器、３０はその窓部である。

この実施例では、５個の分光ユニットが６１ｊ犀対家中
の中心３１に向けて設置されており波長域は例えば分光
ユニット２１１　＃：ｔ２　ａｍ〜５０ｎｍ、分光ユニ
ット２１２は５０　ａｍ〜１２０ｎｍ、分光ユニット２
１３は１０　ｎｍ〜２０ｎｍ、分光ユニット２１４は２
０　ｎｍ〜３０ｎｍ、分光ユニット２１５は１００ｍｍ
〜１１０　ｖｓｍ　　としている。

この様に分光ユニット取付枠２３１會増すことにより同
時多榛類分光＃１元を行なうことができる。

次に本発明の第３の実ｍ？ｌＩを６９明する。

本実施例１を第６図に示す、こ＼で２１１．２１２、Ｆ
ｉ分分光ニットで分光ユニット取付枠２３１にそｎぞれ
装着さｒしている。取付枠２３１は回転機構３２に放射
状に４ケ所に固定さｎており、真空容器２５２の外部の
駆動部３３により真壁容器内２５２内で回転する。

ｗＪ６図で１、分光ユニットは２つしか表わされていな
いが、他に分光ユニット２５３．２５４が紙面と世直方
向で上下に配置さｒしている。真空谷４２５２内でも分
尤ユニットＣユ特電の停止位置ＶＣｇ九時、その主光−
１が′ｇＫ測定対駿３１に向かっている様に回転軸を設
定する。図において分光ユニットの取出扉３４、排気装
置３４＃ｉ前述の第１の実施例と同様に作用する。この
実施例では、真窒容６２５２内に装填する分光ユニット
の波長域を例えば分光ユニット２５１は２　ｎｍ〜５０
　ｎｒｎ。

分光ユニット２５２は５０Ｂｍ〜１２０ｎｍ。

分光ユニット２５３は２０　ｔｏｒｎ〜３０ｎｒａ、分
光ユニット２５４は１００ｍｍ〜１１０ｎｍとしている
。この実施例では、各分光ユニットを放射状にとりつけ
、取付枠２３１を外部から回転可能としたので、Ｘ２２
を破って分光ユニットを交換する必要もなく、非’ｇ　
ｖｃ容易に数台の分光器を交換したのと同じ９５Ｊ果１
＊ることができる。

向、この実施例で、谷分光ユニット會乍で５０　ｍｍ〜
ｌ　２０　ｎｍの波長成用と丁１ＬＦｉ、測定対象の、
場所による波長分布のちがいを同時測定することができ
る。この例によれば、同時に多側定点（仝間約に）の押
１疋がａＪ酢である。

次に本発明の第４の実施例を第７図により説明する。

第７図において、４つの分光ユニット ２１１．２１２，２１３，２１４は各々４つの分光ユニ
ット取付枠２３１に取りつけである。それぞれの取付枠
２３１は固定枠２４１に取りつけである６以上は真′４
！谷器２５３の内部に設けてあり真空容器２５３内は排
気装置２８により真？！に保几ｒしる。分光ユニットの
取出し扉４０は前述の叩く、分光ユニットを真空容器２
５３外へ取り出すために設けらｎる。名分光ユニットは
そｎぞｎｍ定対歇の３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ，３１Ｄか
らの九束を入射するように積み重ねて配置する。名分光
ユニットは、飾」足間的にあわせて選択してとりつけで
ある。

次に本発明の第５の実施？１１を第８図により説明する
。

＠８図において、２１１．２１２．２１３．２１４は前
述の谷実施例で示し九のと同様の分光ユニットである。

七ｆＬぞｎ分光ユニット取付枠２３１に装着されている
。嘱付枠２３１は名分光ユニット２１１，２１２，２１
３゜２１４が測定対象３１Ｅ、３１Ｆ、３１Ｇ。

３１　ＨＫ向く様に絞り５０の位置から空間的に放射状
に固定枠２４２上に配置しである。

絞り５０は測定空間分解能を向上させるために設けであ
る。

２５４は真空容器、２８は排気装置、２９は測定対象物
の真空容器、３４Ｅ１分元ユニ゛ノドの取り出し用開閉
扉である。

この例によれば、糾４の実施例に比軟して、赦測窓が小
さくても一時多点分光副を力ｆ　ａＪ　ｋ！’である。

勿論、測定目的に合わせ１分元ユニットを選ぶことによ
り多撞類の分光６１１＋足も口］舵であるのは勿−であ
る。

なお、第７図及び第８図において分光ユニットを装着し
た取付枠２３１ケ等間隔に固定枠２４２上Ｆｉ２４２に
配Ｍ’　Ｌ、その固定枠を１ピツチすなわち、分光ユニ
ットの取付は間隔ずつ移動できる様な構造とすｒＬげ第
７図では、測定対象と分光ユニットの組み合わせが、３
１Ａ−分光ユニット２１２．３１Ｂ−分光ユニット２１
３．３１Ｃ−分光ユニット２１４、第８図では、３１Ｅ
−分光ユニット２１２゜３１Ｆ−分光ユニット２１３．
３１Ｇ−分光ユニット２１４となり同じ測定対象を別の
分光ユニットで測定できるだけでなく、測定対象３１ム
を介して分光ユニット２１１　ト２１２、測定対象３１
Ｂを介して分光ユニット２１２と２１３、測定対象３１
Ｃをブｒして分光ユニット２１３と２１４の如く各分光
ユニット２１１．２１３．２１４の効率等の装置関数の
比を容易ｌＣ侍ることができる。このことは第８図でも
同様にして、絞り５０の位ＩＫを中心として２１１〜２
１４の谷ＯＸユニットを紙面上で・−足ピツチずつ回転
さぜｎば、装置ｔｔ関数の比を容易に得ることができる
のは明らかである。

以上の各実施例は、斜入射タイプの分光ユニットとして
説明し九が、その他のタイプにおいても、分光ユニット
を構成することにより、同郷の効果を得ることができろ
。

こ＼で＃′ｉ、％直入射タイプの分光ユニットについて
説明する。

通常直入射分光器では第９図、與１０図に示すごとく、
回折格子３により形成されるローランド円１上において
、入口スリット２と出口スリット４及び受光器５又は入
口スリット２と面受光器６ｉｊ、回折格子３に灯して同
じ側にあり、場合によっては、そのなす角が大きく、全
体と大きくなってし１いコンノτクト性金王とする分光
ユニットには同ρ）ない場合がある。本冥厖例では、第
９図、第１０図における折り曲げミラー９を設けること
により、出口スリット４及び受光′＃ｒ５又は、叩覚元
器６を図の如く配置する。

受光器Ｓｉｉ本実施例で汀几峨子増倍Ｕ、愛元器６は一
次元アレイセンサーを使用している。

この様に折り曲げミラー９により、入口スリット２と覚
ｆｒＳ器５．６を回折格子３に対して反対側に配置して
基板２００にとりつければ先にのべた斜入射域の分光ユ
ニットと基本的に同じ配置及び同じ大きさの基板からな
る直入射域の分光ユニットを形成できる。

従って以上にのべ九実施例壽にそのま一応用できること
になり、測定波長城が、斜入射領域にｐ・ぎらｎず、直
入射領域の波艮まで広げることができる等、史に測定要
求を満足するこちができる等の利点がある。

特に直入射タイプの分光ユニットは３０　ｎｍよりも長
い波長會劇定するのに適しており、簡単な目安として金
！ＩＩｌ＆原子を詮む測定対象物には斜入射タイプの分
光ユニット金、気体庫子を含む測定対象物には直入射タ
イプの分光ユニット金用いればよい。

以上のように、本祐明によれば、神々の分光器に相当す
る分光ユニットを小型にして同形状のものを用意できる
ので、容易に測定目的に合わせて種々の分光ユニットを
選択して′９．僕使用することにより、欅々の分光器を
いちいち交換するのと同じ効果がある。

史に分光ユニットを複数装着可能にすることにより従来
一つの観測窓を通してでは実用上殆ど不可能であり几同
時多点分光測足あるいは同時多檜類分ｊｔ　１ｌｌｊ足
が６５能で、かつ、容易に最適測定機を交換使用できる
という利点がある。

本効果は斜入射領域・直人射爾域に限らす、＾仝を必要
としない波長砿の＋Ｆ元器であっても、分光ニーニット
を形成することにより全く岡じ効果を得るが、真′！Ｆ
！、全必要とする分光８冴にあってｆ、その効果は隙だ
って大きいものがある。これは、核融合プラズマのＱ【
」＜、非常に知時間のパルス的な発元現家を測定丁ゐ場
合符ＶＣ，有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の説明の為の図、第２図は本発明の基礎
技術を説明する為の図、第３図ｒま本発明の第１実施例
を示す図、第４因は分光ユニットの使用例を示すグラフ
図、第５図は本発明の一２実施例を示す図、第６凶は本
発明の第３実施例を示す図、第７図は本発明の第４実施
例を示す図、第８図は本発明の第５実施例を示す図、第
９図とｍｌｏｗは夫々直入射タイプの実ＩｆｆＡｅｌｌ
を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 入口スリット・・・−２，１２、 分散素子・・・３．１３、 受光器・・・５．６．１５ 基板・・・２０，２００ 分光ユニット・・・１２１．１２２．２１１〜１５ 容器・・・２２，２５１，２５２，２５３゜　５４ 取付枠・・・２３，２３１ 駆動機構・・・３２．３３ 出　願　人　：　日本原子力研究所 日本九字工業株式会社 代　　願　　人　　：　　岡　　　部　　　正　　　未
１、。−１１ 第１囚 （（１−） 第６囚 （ぞ） 第４区 −ｔ′７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　分光器の構成要素のうち、入口スリット・分散素
   子Φ受光器等を一つの基板上に配置し、分光測定の波長
   域に応じた饋ａの分光ユニットを形成すると共に、該分
   光ユニットを収納する容器に上記分光ユニットを取り外
   し可能に設置する取付枠を設は友ことを特徴とする分光
   器。 ２　前記取付枠は、前配り数の分光ユニットをそれぞｎ
   別の測定対象に向けて設置鍍し、同時に僚数窒闇の測定
   をＣＩ］舵とする如くグ数設けたことを特徴とする請求 第１墳ｄピ械の分光器。 ３　前紀取付忰は、削記僚数の分光ユニットを一つの御
   １ず対象に向けて設直し、一つＱ）測】定′Ｒ破を同時
   に値数の分光ユニットで酸１定する如く機数設は定こと
   を待機とするゼ許ｉ対求の範囲第１項記載の分光器。 ４、前記偵数の分光ユニットを収納する容器内を真空に
   保つと共に、Ｋｊ記叡付忰を該容器内で移動ま・たけ回
   転させる駆動機構を収けたごとを特徴とする特Ｊ’？一
   求の範囲第２項又は第３項記載の分光器。 ５、　Φ丁４ピ取付枠は、前記籾数の分光ユニットを規
   則的な配置で設置する如く設けられ、その取付枠を分光
   ユニットの配置の１ピツチずつずらして測定できるよう
   にしたことをｌＶｆ徴とする％Ｆ！ｆｆ請求のーＯ，囲
   與１項記載の分光器。