JPS6154429A - 光学的表面物性測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は物質の表面反射率及び蛍光を測定する光学的表
面物性測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 本発明における反射率測定装置の基本形態は、参照文献
ｒＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｈ７ｓ
ｉｃｓ　Ｊ７９１８、　１５・０ｃｔｏｂｅｒ　　−１
９８３，Ｐ、　３７０１〜３７０９に記載されたもので
ある。以下、この測定装置の基本概念を第３図に基いて
説明する。

放射１ｉｔｌからの放射束３−１．３−２は楕円反射鏡
２によって平行な放射束３−３となって、モノクロメー
タ−４へ入射する。モノクロメータ−４からの出射放射
束は、Ｙ字型ファイバー５０の入力部５を経てファイバ
ー６．７へ各々伝達される。放射束はファイバー６と９
及び７と１０の間にあるチョッパ８によって交互に伝達
され、ファイバー９からの放射束はその端面１１から被
検面２８へ、ファイバー１０からの放射束はその端面１
２から参照面３０に各々交互に照射される。被検面２８
からの反射放射束１３は端面１１からファイバー１５へ
、参照面３０からの反射放射束１４は端面１２からファ
イバー１８へ伝達され、１７のモノクロメータ−に入射
する。

モノクロメータ−１７からの射出放射束３４は、遮光筒
３５等を経てフォトマルチプライヤ−１８へ入力され、
その後ログアンブリファイヤー２０、バイパスフィルタ
ー２１、アンブリファイヤー２２、位相同期回路２３、
Ａ−Ｄコンバータ２５を経てマイクロコンピュータ−２
７にデジタル信号として入力される。

なお、モノクロメータ−４と１７は、マイクロコンピュ
ータ−２７にあらかじめ記憶されている信号３３により
ステップモーター１Ｂ−１，１８−２を介して各々同期
させて波長走査される。またチョッパ８の走査信号２４
は１位相同期回路を経てマイクロコンピュータ−２７へ
入力される。

次に、マイクロコンピュータ−２７に入力される信号に
ついて説明する。

第３図において、被検面２Ｓ、参照面３０から反射して
電気的増巾系を経てマイクロコンビエータ−２７へ入る
信号を、各々ｒｌ＋ｒ２とすると、ｒｌ＋ｒ２は次のよ
うに表わされる。

ｒｌ　＝Ｉ□　Ｘｔｌ　ＸＲＩ ｒ２＝　Ｉ　ｏ　Ｘ　ｔ２　ＸＲ２ 但し、各記号は下記事項を表わす。

ｔｌ　：被検面検出側光学系透過率 ｔ２　：参照面検出側光学系透過率 Ｒ五　：被検面反射率 Ｒ２：参照面反射率 被検面２Ｓの反射率Ｒ１は前記ｒ＋ｔ”ｒｚで徐し、更
に１．とｔ２の違いを補正する為の項Ａｓで除したもの
に参照面と同物質の理論反射率８丁を乗じたものにより
得られる。これを式に表わすと次のようになる。

なお、（１）式においては、Ｒ２！＃Ｒｖ　　とし、Ａ
ｓに関しては、被検面に参照面と同一物質を置いた時、
そこから反射して増巾系を経てマイクロコンピュータ−
２７に入る信号値（Ｉｏ　Ｘ　ｔ　１ＸＲ２）を、参照
面から反射して増巾系を経て同じくマイクロコンピュー
タ−２７へ入る信号（Ｉｏ　Ｘ　ｔ２　ＸＲ２）で除し
たもの、すなわち また、被検面２８、参照面３０から反射した放射束の、
電気的に増巾された信号ｒｌ＋ｒ２は、チ冒ツバ８の周
期Ｔに同期して、その周期Ｔの間隔で交互に伝達される
。第２図は、ｒ□＋ｒ２と周期Ｔの関係を表わしたもの
である。したがって、何個分かのｒ、の和を取ったもの
の平均値をｒｌの値、また何個分かのｒｌの和を取った
ものの平均値をｒｌの値とすることもできる。

この様にｒｌ、ｒｚと（り式を用いることにより得られ
た被検面からの反射率Ｒ１のモノクロメータ−による可
変波長に対する関係、更には二種類の被検面からの反射
率の相対差のモノクロメータ−による可変波長に対する
関係を、プロッター２８やブラウン管３６に表示させた
り、ディスク３７に記録させる。

尚上記文中におけるファイバーは、ファイバーに限定さ
れることなくセルフォックや、レンズによる結像のリレ
ーや、内面反射を呈した導波路の様なものでも良い。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の方式では、被検面の表面反射率しか測定すること
ができず、蛍光の測定には他の８置を別に用意する必要
があった。このため試料のセー。

ティング等、測定作業が重複し、大変不便であった。

本発明はこのような問題点に着目し、なされたもので、
簡単かつ実施容易な方法により、表面反射率及び蛍光を
同時にしかも高感度、高精度に測定することができる装
置の提供を目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 第１図は本発明の基本概念を示す図である０図中、９　
、１５．８０はファイバー、４，１？はモノクロメータ
−０１は第１の放射源、３８は、Ａｒレーザー等による
ｍ２の放射源で、被検面の蛍光を得る為の励起放射源、
８．４０は、第１放射源１並びに第２放射源３８からの
放射束を任意の周波数で断続的に照射させるチョッパ、
３８は、第２放射源３８からの正反射放射束を吸収する
ための光吸収体（牛の角状で内部が黒色塗料により反射
防止されたもの）である。

［作　用］ 前記技術的手段は、次の様に作用する。第１図において
、第１の放射源から照射され被検面から反射される波長
入、の放射束は、ファイバー１５によってモノクロメー
タ−４に入力される。一方、′第２の放射源から照射さ
れ被検面から反射される波長λ２の放射束は、ファイバ
ー８０によってモノクロメータ−１７に入力される。こ
の時、第１の放射源からの光と、第２の放射源からの光
を、各々の中間部に設けたチョッパ８及び４０によって
、異なった周波数で交互に照射すれば、それぞれの反射
率をＳ／Ｎ比よく分離することができる。

［実施例］ 本実施例では、第３図に示した装置図において、被検面
２９への照射部を、第１図に示した構成に基づいて変更
した。したがって、モノクロメータ−４及び１７から以
降における各信号の流れは、前記［従来の技術］で説明
した通りである。この様にして装置の構成を定めた後、
反射放射束検出用の第１放射束からの光と、蛍光発生用
の第２の放射源からの光を、被検面に対し各々異なった
周波数でチョップした結果、反射放射束と蛍光散乱光を
Ｓ／Ｎ比良く同時に計測することができた。

なお、被検面に用いられる物質としては、Ｌ−Ｂ（ラン
グミュアーブロジェッ））ｎ！の様な物も含まれる。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように１本発明は、第１の放射源
のほかに第２の放射源を設けると共に、各ファイバ一端
部を一体構造とし、各々異なった周波数でチゴップする
ことより１表面反射率及び蛍光を同時に、しかも高感度
、高精度に測定することを可能にした。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本概念を示す構成図、第２図は、
信号ｒｌ＋ｒ２と周期Ｔとの関係を表わすグラフ、第３
図は、本発明に係わる反射率測定装置の基本形態を示す
構成図。 １；放射源 ２；楕円反射鏡 ３−１．３−２；放射束 ３−３；平行な放射束 ４．１７；モノクロメータ− ５、Ｙ字型ファイバー人力部 ６　、７　、９　、１０．１５．１Ｂ、８０；ファイバ
ーａ、ａＯ；チョッパ １１．１２；ファイバ一端面 １３．１４．反射放射束 １８−１．１８−２；ステップモーター１８；フォトマ
ルチプライヤ− ２０；ログアンブリファイヤー ２１、バイパスフィルター ２２；アンブリファイヤー ２３；位相同期回路 ２４；チョッパ８の走査信号 ２５；八−〇コンバータ ２７；マイクロコンピュータ− ２８；プロッター ２８；被検面 ３０；参照面 ３１；冷却器 ３２；安定化電源 ３３；ステップモータ１Ｂ−１，１８−２走査信号３４
；モノクロメーター１７からの射出放射束３５；遮光筒 ３６；ブラウン管 ３７；ディスク ３８：第２放射源 ３９：光吸収体 ５０；Ｔ字型ファイバー ｒｌ　；被検面２９から反射した放射束の電気的に増巾
された信号 ｒ２　；参照面３０から反射した放射束の電気的に増巾
された信号 Ｔ；チ目ツバ８の走査周期

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１の放射源からの光を、チョッパを介して被検面
   へ照射し、その反射放射束を第１のモノクロメーターに
   入射させる手段と、第２の放射源からの光を、チョッパ
   を介して同じく被検面へ照射し、励起された蛍光を、第
   ２のモノクロメーターに入射させる手段とを有し、前記
   チョッパを制御して第１および第２の放射源からの光を
   被検面に交互に照射して、反射率及び蛍光を同時に測定
   する光学的表面物性測定装置。 ２）第１、第２の放射源からの光を、それぞれ異なった
   周波数で制御することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光学的表面物性測定装置。 ３）前記第１の放射源からの光を被検面に導く照射用フ
   ァイバーと、被検面からの光を第１および第２のモノク
   ロメーターに導く検出用ファイバーを設け、これらのフ
   ァイバーの被検面に対向する端部を一体化したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学的表面物性測
   定装置。