JPS6262282B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回折格子を用いた斜入射分光器に関
する。

従来の斜入射分光器は第１図に示す如く、ロー
ランド円１上に入口スリツト２と、凹面回折格子
３とを夫々配置する。このとき像面４はローラン
ド円１上に円弧状に形成される。このため、受光
面が平面である通常の光電検出器を使用して、複
数のスペクトル線を光電測定することは出来ず、
写真乾板をそのローランド円に沿つて曲げたもの
を使用せざるを得ない。従つて光電検出器を用い
て測定結果を実時間で処理することが出来なかつ
た。更に、像面４への回折光の入射角が80゜以上
の斜入射となり、像面の長さが極めて長くなると
言つた欠点も有していた。すなわち、前記凹面回
折格子３の主曲率半径をＲ、入口スリツト２と回
折格子の中心との距離をｒ、回折格子への主光線
の入射角をαとするとき（第１図参照）、
ｒ／Ｒ ｃｏｓ α＝１を満足する様に入口スリツトが 配置されていたのである。

本発明はこのような従来例における欠点を解消
して、像面を平面にするとともに、広い波長領域
で良好な結像特性を得ることのできる斜入射分光
器を提供することを目的とするものである。

この目的を達成するために、前記入口スリツト
を、0.7≦ｒ／Ｒ ｃｏｓ α≦0.9を満たすようにロー
ラ ンド円の内部に配置することとしたのである。

以下、本発明の実施例を第２図に基づき説明す
る。図中１１はローランド円、１２は入口スリツ
ト、１３は凹面又はトロイダル面のホログラフイ
ツク回折格子、そして１４は像面である。

入口スリツト１２はローランド円１１の内部に
以下の如く設置されている。即ち、Ｒ，ｒ及びα
が前述の曲率半径、距離及び角度である時、回折
格子１３の中心から距離Rcos αだけ離れたロ
ーランド円１１上の１点をＰとし、この点Ｐと回
折格子１３の中心とを結ぶ直線をｌとすれば、入
口スリツト１２は、この直線ｌ上において0.7≦
ｒ／Ｒｃｏｓ α≦0.9を充足する位置に配置されてい る。

この様に入口スリツト１２と回折格子１３とを
配置することにより、像面１４がローランド円１
１内に形成され、しかも広い波長領域にわたつて
平面となる。また、像面１４への回折光の入射角
も例えば通常の格子定数（1/0.6μｍ〜1/1.5μ
ｍ）の回折格子に関し、20゜〜50゜となり、従来
より非常に小さなものとなる。

本発明におけるスリツト位置の上記範囲は、像
面上に形成される波長領域に直接は関係がなく、
波長範囲を拡げれば像面も大きくなる訳である
が、斜入射分光器として使用される一般的真空紫
外域の５〜1500Åにおいては、上記スリツト位置
の範囲において像面をほぼ平面にすることが可能
である。そして、入口スリツトの位置に関する上
記条件の上限を外れる場合には、像面への入射角
が大きくなり過ぎ、下限を越えて入口スリツトを
回折格子に近づけると像面の平坦性を維持するこ
とが難しくなつてしまう。

次に具体的な数値を示す。

例 １ α＝87゜、ｒ／Ｒ＝0.042、即ちｒ／Ｒ ｃｏｓ α
＝0.803 （Ｒ＝６ｍ、ｒ＝252mm）とし、格子定数1/0.9μ
ｍの以下に示す条件で作成したホログラフイツク
回折格子を使用した。回折格子の作成条件は２つ
の互いにコヒーレント（coherent）な点光源C.D
の位置を、回折格子の中心を原点、この原点でた
てた法線を基準とする極座標表示で、それぞれＣ
（rc、γ）、Ｄ（rd、δ）、光の波長をλｒとし
て、たとえば rc＝Ｒ／9.276 γ＝54.96゜ rd＝Ｒ／18.67 δ＝−22.31゜ λｒ＝0.4880μｍ とする。その結果50〜200Åの広い波長領域にわ
たつて像面が平面となつた。また像面への入射角
も約31゜と小さい。

回折格子をトロイダル面としたときの平面像面
上での各波長（50Å，100Å，150Å，150Å）の
強度分布を第３図に示す。同図の各グラフは左か
ら右に波長50Å，100Å，150Å，200Åのときの
もので、横軸は像面の横方向の長さであり、縦軸
は光強度である。これより明らかなように、波長
分解能は30〜80となり、非常に良好である。

この例１について、ローランド円上に入口スリ
ツトを配置する従来の構成と比較してみるに、入
射角α＝87゜であるから、ローランド円上に入口
スリツトを置くこととすると、入口スリツトと回
折格子の中心との距離ｒはｒ＝314mmである。そ
して、良く知られた回折光についての式 sinα＋sinβ＝λ／ｄ （β：回折角、λ：波長、ｄ：格子定数） から、波長200Å、ｄ＝1/0.9μｍであるから、回
折角β＝−78.7゜となり、回折格子の中心からロ
ーランド円上の像面までの距離r′は、r′＝1175mm
となる。ローランド円上の像面への入射角は78.7
゜である。これに対し、本発明による上記例１の
最良像面の配置においては、入口スリツトも像面
も共にローランド円の内部にあつて、ｒ＝252
mm、r′＝319mmとなり、像面への入射角が31゜と
なるのである。従つて、像面への入射角を小さく
しつつ、入口スリツト及び像面の位置を従来より
も回折格子に近づけることができるため、装置全
体の構成を小型にすることができる。

例 ２ α＝89゜、ｒ／Ｒ＝0.014、即ちｒ／Ｒ ｃｏｓ α
＝0.802 （Ｒ＝６ｍ、ｒ＝252mm）とすると、格子定数1/1.
2μｍの回折格子で波長域５〜50Åにわたつて像
面が平面となり、波長分解能も良好である。また
像面への入射角も約35゜と小さい。

この例２についても、ローランド円上に入口ス
リツトを配置する従来の構成と比較してみるに、
入射角α＝89゜であるから、ローランド円上の入
口スリツトと回折格子との距離ｒはｒ＝314mmで
あり、また波長50Å、ｄ＝1/1.2μｍであるか
ら、回折角β＝−83.6゜となり、r′＝1994mmとな
る。ローランド円上の像面への入射角は83.6゜と
なる。これに対し、本願発明による例２では、ｒ
＝252mm、r′＝243mmとなり、この場合にも像面へ
の入射角を小さくしつつ入口スリツト及び像面の
位置を回折格子の近くとすることができる。

なおこのときの回折格子の作成条件は例えば、 rc＝Ｒ／34.67、 γ＝67.25゜ rd＝Ｒ／91.98 δ＝19.67゜ λｒ＝0.4880μｍとする。

なお、本発明に用いる回折格子は、実施例のホ
ログラフイツク回折格子に限ることなく、他の製
造によるものであつても良い。

以上述べてきたように、本発明によれば、広い
波長領域にわたつて像面が平面となるので、受光
面が平面の通常の光電検出器を用いた光電検出が
可能となり、像面への回折光の入射角が小さくな
るので、例えば写真乾板を用いた場合感光層の厚
みによる像の拡がりを小さくできる効果が奏され
る。そして、ほぼ平面の像面上に写真乾板やアレ
イ状の光電検出器を配置すれば、全ての構成を固
定することができ、また出口スリツトとフオトマ
ルとからなる一般的検出器を像面上にて走査させ
てスペクトルの光電測定を行うこととする場合に
も、像面がほぼ平面であることは走査機構を簡単
にすることができるので有利である。さらに、本
発明においては、入口スリツトも像面も共にロー
ランド円の内側に位置するため、例１及び例２に
て比較したように、ローランド円上に入口スリツ
トを配置する従来の斜入射分光器よりも、小型な
構成とすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の説明図である。第２図は本発
明の一実施例を示す説明図である。第３図は波長
をかえた時の像面上での強度分布図である。 主要部分の符号の説明、１１……ローランド
円、１２……入口スリツト、１３……回折格子、
１４……像面、Ｒ……回折格子の主曲率半径、ｒ
……入口スリツトと回折格子との距離、α……回
折格子への主光線の入射角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凹面又はトロイダル面の回折格子と該回折格
   子に光線を導く入口スリツトとを有する斜入射分
   光器において、前記回折格子の主曲率半径をＲ、
   入口スリツトと該回折格子の中心との距離をｒ、
   該回折格子への主光線の入射角をαと夫々すると
   き、 0.7≦ｒ／Ｒ ｃｏｓ α≦0.9 を満足するように前記入口スリツトをローランド
   円の内部に配置し、前記ローランド円の内部にほ
   ぼ平面の像面を形成し、該像面上に検出手段を配
   置したことを特徴とする斜入射分光器。