JPS6239729A - 光物性測定方法 - Google Patents

光物性測定方法

Info

Publication number
JPS6239729A
JPS6239729A JP17939885A JP17939885A JPS6239729A JP S6239729 A JPS6239729 A JP S6239729A JP 17939885 A JP17939885 A JP 17939885A JP 17939885 A JP17939885 A JP 17939885A JP S6239729 A JPS6239729 A JP S6239729A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
probe light
measured
sample
specimen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17939885A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Saito
謙治 斉藤
Takeshi Eguchi
健 江口
Harunori Kawada
河田 春紀
Yoshinori Tomita
佳紀 富田
Takashi Nakagiri
孝志 中桐
Yukio Nishimura
征生 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP17939885A priority Critical patent/JPS6239729A/ja
Priority to US06/897,055 priority patent/US4790664A/en
Publication of JPS6239729A publication Critical patent/JPS6239729A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/171Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with calorimetric detection, e.g. with thermal lens detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8422Investigating thin films, e.g. matrix isolation method

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

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、固体、液体、もしくは気体の物性を光学的に
測定する装置に関するもので、更に詳しくは、試料の種
々の特性分析の2!1ifaとなる光吸収特性の測定装
置に関する。本発明は、特に薄膜、例えば単分子累積膜
の形成に際して、累積すべく液面上に展開された単分子
膜の特性分析等に利用されるものである。
[従来の技術] 従来、ある試料の光吸収特性を測定する方法としては、
透過率又は反射率から光吸収特性を求める方法がある。
しかし、試料に光が照射された場合、透過光、反射光の
他に散乱光があり、更に高精度を期すためには光の吸収
成分を直接測定する方法が光吸収特性評価上重要となる
光の吸収成分を直接測定する各種の方法の中の1つとし
て、光熱偏向分光法(PhotothermalDef
lection 5pectroscopy:  PD
J)と言われる方法がある。このPOS法は、試料の光
吸収による発熱と共に試料内及び試料近傍に温度分布が
生じて屈折率が変化し、これによってそこに入射する光
が偏向することを利用したものである。即ち、試料の測
定部位に、光吸収されたときに発熱による温度分布を生
じさせて屈折率を変化させる励起光と、これによる偏向
量を測定するためのプローブ光とを照射し、励起光の波
長とプローブ光の偏向量とから試料の光吸収特性を測定
するものである。この方法は、試料と検出系が独立に設
定でき、現場での計測や遠隔計測に適しており、本発明
の基本原理もこのPO3法による。
第5図は、従来のPO3法の1例を示す構成図である。
同図において、励起光源51より出射された励起光52
は、チョッパ53で断続され、レンズ54で集束されて
、試料55に照射される。一方で、プローブ光源5Bよ
り出射されたプローブ光57は、レンズ58を通り、励
起光52が照射されている試料55の被測定部位の表面
に平行に通過して、光位置検出器5Bに至り、図中一点
鎖線で示されるように偏向したときの偏向量が測定され
るものである。
このPO3法の理論的取扱いは、試料内の熱伝導方程式
を解けばよく、偏向角Φとして測定される偏向量は、励
起光強度、屈折率の温度係数(′vn/27T ) 、
プローブ光の通過する領域での温度勾配C1)r/ix
 )等に比例することになる。試料の光吸収係数の比例
する項は(V↑/δりに含まれる。また(an/?T 
)は、試料によっては正負いずれかの値をとり得、この
ことは偏向角も正負両方の場合があることを示している
PO3法は、L記のように、試料の励起光吸収量に応じ
たプローブ光の偏向量を測定するもので、検出器として
は、位置敏感検出器(PSD )を用いることが多い。
第6図は、−次元PSDの構造例を示す縦断面図である
。i6図において、1次元PSDは、平板状シリコン8
1の表面にP層の均一な抵抗層62を構成し、両辺にそ
れぞれ電極xl、xノが配設され。
裏面の8層83には共通電極XLが配設されている。
第7図は、その動作原理を示す模式図である。
光Qの入射位置に対応させた光生成電荷は、そのエネル
ギーに相当する光電流として前記抵抗層62に達し、そ
の位置Pと両端の取り出し電極XI  。
X2との距離に逆比例して分割され、各電極から出力さ
れる。入射光による光電流を■[とすると、電極XI、
X2から出力される電流IXI。
■×2は、 IXI=  IL  ゛ RX2/  (RXI+RX
2)IX2:  It  ・ RXI/  (RXI+
RX2)となり、ざらにXl−X2間の抵抗を均一の分
布を保っているので、Xl−X2間の抵抗と長さLとの
間に次の各式が成立する。
RXl+RX2=L RXI=X RX2=L−X このため、各電極から取り出される信号はLとXで表わ
され、 IXI= IL  ・(L−X) /LIx2=1.−
X/L のようになる。即ち、光の入射位こと光強度の情報がX
I、X2の電極に得られることになる。さらにIXIと
IX2の和と差をとり、これを位置信号Pの、算出デー
タとして が得られ、x=OからLに対応させて、X=0.P層1 X=局 、P層O X=L、P層 −1 のように、光強度の変化に急関係な位置信号を連続的に
得ることができる。
以上は1次元の場合であるが、2次元の位置検出器につ
いても同様に考えることができ、第8図のブロック図で
示される動作回路により位置信号が求められる。ここで
、PSDの動作原理から、2点以上の光入射がある場合
は、それぞれの光強度に比例して重み付けをされた位置
信号が得られる。また、光束が広がっている場合も、光
強度の重心的な位置信号が得られる。
[発明が解決しようとする問題点] 従来の光物性測定装首では、試料の被測定部位近傍にお
けるプローブ光の光束が、光束中心に関して対称的な強
度分布を有し、中心部分に最大強度が存在するのに対し
て試料を光束幅以内に接近させることができず、プロー
ブ光束の最大強度部分で高感度な測定を行うことが困難
であった。そのため、上記のPDS装置をそのまま液面
上に展開された薄膜等の超薄膜の測定に適用すると、試
料の膜厚が極めて薄いので、試料に吸収される光の量が
小さく、周囲に生じさせる屈折率変動も小さいのに、こ
れを正確に測定するだけの高感度が得られないことにな
った。
本発明は、このように、液面に展開された薄膜の如く、
極めて薄く特異な環境下にある試料に対しても、その光
物性を精度および感度共に良好に311定できるように
することを、解決すべき問題点とするものである。
L問題点を解決するための手段] 本発明においてL記の問題点を解決するために講じられ
た手段は、試料の被測定部位へ励起光を断続的に照射し
つつ、該被測定部位もしくはその近傍へ照射されたプロ
ーブ光を光位置検出器へ入射させ、このプローブ光の偏
向量から前記試料の光物性を測定する方法であって、プ
ローブ光の光束を、試料の被測定部位もしくはその近傍
で最大強度が試料への至近位置にあるような強度分布に
形成することを特徴とする光物性測定方法によるものと
する。
上記光物性とは、例えば光吸収特性等であり、至近位置
とは、プローブ光の光束半径よりも小さくかつ可能な限
り称なる間隔の位置とする。
し作 用」 励起光が試料たる薄膜に吸収されると、励起光の照射時
と非照射時とでは測定部位及びその近傍の屈折率が変化
するので、これをグローブ光の偏向量として検出するこ
とによって光吸収特性を測定することができる。この原
理自体は従来のPOS法と同様である。
本発明では、光位置検出器が通常備えている特徴し1つ
として、最終的に光強度分布の重心的な位置信号を出力
することに着眼し、プローブ光の強度分布を最も偏向量
が大きい屈折率変動領域すなわち試料への至近位置に最
大強度がくるように形成するものである。
[実施例] 以下1本発明を、実施例とその図面を参照して詳細に説
明する。
:JS1図(イ)および(0)は、本発明による光物性
測定方法を実施する際の基本原理を説明する概略構成図
および光強度分布図である。図(イ)において、試料1
の被測定部位へ断続的な励起光2が照射され、試料1が
光を吸収すると、無放射輻射過程により断続的な熱が発
生し、そのため、前記被測定部位の近傍では、光の屈折
率が断続的に変動する。プローブ光3を、この屈折率変
動4が生じる領域を通過させ、変動する屈折率に対応し
て、光束中心3aが3a’に偏向するのを光位置検出器
5へ入射させると、屈折率の変動は偏向量として検出さ
れる。ここで、前記被測定部位における励起光軸2aに
沿った面上で、プローブ光3の光束の強度分布を測定す
ると、図(a)に示される如くになる。第2図(イ)お
よび(Il1)は、従来の光物性測定方法について、第
1図と同様な概略構成図および光強度分布図を示したも
ので、従来はプローブ光の光束中心3aに関して対称な
強度分布となり1図中点線で示される光束幅より試料に
接近させることができず、最大強度部分は変動領域の端
縁をかすめるだけで、偏向量も小さかったが、第1図に
示された本発明においては、プローブ光3の光束形状を
図(0)に示される如く非対称に形成し、最大強度部分
が試料lへの至近位置にあるようにして、屈折率変動4
の大きな領域を通過させ、第2図に比較して大きな偏向
量3a’を得ることができる。
第3図は、本発明を実施するための光束形成手段の1例
を示す概略構成図で、プローブ光3が被測定部位の面2
a上に到達する直前の手前に1部分的な遮光板6を配設
し、光束の下半部をカットすることにより、被測定部位
以後の光束は最大強度が光束下端にあるようにする実施
例である。
第4図は、本発明を実施するための光束形成手段の別な
1例を示す概略構成図で、プローブ光3が、被測定部位
もしくはその近傍で、光束の試料側周縁に最大強度があ
るように、予め設計されたレンズ7′により光束を偏光
させる実施例である。
[発明の効果] 本発明によれば、液面に展開された薄膜の如く光吸収の
小さな試料に対しても、吸収により生じる屈折率変動の
最も大きな領域に、プローブ光の最大強度部分を通過さ
せて、高感度かつ高精度の光物性測定装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本原理の説明図、第2図は従来例の
説明図、第3図および第4図は未発1す1の各実施例の
構成図、第5図は従来例の構成図。 第6図ないし第8図はPSDの説明図である。 l:試料、2:励起光、3ニブローブ光、4:屈折率変
動、5:光位置検出器、 6:遮光板、7:レンズ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)試料の被測定部位へ励起光を断続的に照射しつつ、
    該被測定部位もしくはその近傍へ照射されたプローブ光
    を光位置検出器へ入射させ、このプローブ光の偏向量か
    ら前記試料の光物性を測定する方法であって、プローブ
    光の光束を、試料の被測定部位もしくはその近傍で最大
    強度が試料への至近位置にあるような強度分布に形成す
    ることを特徴とする光物性測定方法。
JP17939885A 1985-08-16 1985-08-16 光物性測定方法 Pending JPS6239729A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17939885A JPS6239729A (ja) 1985-08-16 1985-08-16 光物性測定方法
US06/897,055 US4790664A (en) 1985-08-16 1986-08-15 Device and method for measuring optical properties

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17939885A JPS6239729A (ja) 1985-08-16 1985-08-16 光物性測定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6239729A true JPS6239729A (ja) 1987-02-20

Family

ID=16065167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17939885A Pending JPS6239729A (ja) 1985-08-16 1985-08-16 光物性測定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6239729A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009023173A1 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 The Henry M. Jackson Foundation For The Advancement Of Military Medicine, Inc. Photoacoustic joulemeter utilizing beam deflection technique

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009023173A1 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 The Henry M. Jackson Foundation For The Advancement Of Military Medicine, Inc. Photoacoustic joulemeter utilizing beam deflection technique
US8711342B2 (en) 2007-08-10 2014-04-29 The Henry M. Jackson Foundation For The Advancement Of Military Medicine, Inc. Photoacoustic joulemeter utilizing beam deflection technique

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5619548A (en) X-ray thickness gauge
EP0165711B1 (en) Method and apparatus for detecting thermal waves
US4679946A (en) Evaluating both thickness and compositional variables in a thin film sample
US8622612B2 (en) Method and apparatus for determining the thermal expansion of a material
US9841376B2 (en) High sensitivity metamaterial nano-sensing system with ultra-narrow line width spectral response
US4682897A (en) Light scattering measuring apparatus
JPH07159319A (ja) センサ装置
RU2512659C2 (ru) Способ измерения длины распространения инфракрасных поверхностных плазмонов по реальной поверхности
JP2609953B2 (ja) 表面プラズモン顕微鏡
JPS6239729A (ja) 光物性測定方法
US4952027A (en) Device for measuring light absorption characteristics of a thin film spread on a liquid surface, including an optical device
JPS6363945A (ja) 光物性測定の安定化方法
JPH07208937A (ja) 膜厚及び誘電率の測定装置及びその測定方法
JPS61281947A (ja) 光物性測定装置
JPH0575060B2 (ja)
Minato et al. Infrared absorption measurement using the photothermal deflection effect of thallium bromide iodide (KRS-5): Examination of basic characteristics
JPS6353457A (ja) 二次元走査型状態分析装置
JPH07103722A (ja) 複合シートの厚さ測定方法
JP2654366B2 (ja) マイクロ偏光計及びマイクロ偏光計システム
JPS62289749A (ja) 反射率測定装置
US4813763A (en) Light beam fluctuation compensating device and method
JPH05209792A (ja) 放射率と表面温度の同時測定方法および該方法に使用する装置
JPS61281949A (ja) 光物性測定方法
González-Colsa et al. Gradient-free temperature control over micrometric areas for thermoplasmonic applications in micro-and nano-devices
JPS61137047A (ja) 光散乱計測装置