KR101750118B1

KR101750118B1 - 광학측정장치

Info

Publication number: KR101750118B1
Application number: KR1020110060184A
Authority: KR
Inventors: 기미히코 아리모토; 소 다카기
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 세이사꾸쇼
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2017-06-22
Also published as: US8699031B2; KR20120001615A; JP2012032381A; JP5714977B2; US20110317166A1

Abstract

사출 광학계 부재(50)와 수광 광학계 부재(50')의 상대적인 위치 어긋남을 방지할 수 있고, 측정 정밀도를 담보할 수 있는 광학측정장치(100)를 제공하는 것을 목적으로 하며, 측정대상 유체를 투과한 검사광에 기초하여 측정대상 유체의 특성을 측정하는 것으로서, 측정대상 유체가 수용되거나 또는 유통되는 내부공간(11)을 갖고, 내부공간(11)에 검사광을 투과시키기 위한 대향하는 한 쌍의 관통구멍 (12)을 형성하는 동시에 각 관통구멍(12)을 투명부재(14)에 의해서 밀봉한 셀(10)과, 검사광이 사출되는 광사출구(51)를 갖는 사출 광학계 부재(50)와, 내부공간 (11)을 투과한 검사광을 수광하는 광도입구(51')를 갖는 수광 광학계 부재(50')와, 셀(10)과 상기 각 광학계 부재(50,50') 사이에, 검사광의 광축방향(L)과 직교하는 방향에 대한 소정 범위의 상대 이동이 허용되는 간극(90)을 형성하여 이 셀(10) 및 각 광학계 부재(50,50')를 공통 지지하는 베이스부재(71)를 구비하도록 하였다.

Description

광학측정장치{OPTICAL MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은, 예를 들면 반도체 등의 제조공정에 있어서, 약액 등의 측정대상 유체에 검사광(檢査光)을 투과시키고, 측정대상 유체의 오염도나 농도 등의 특성을 측정하는 광학측정장치에 관한 것이다.

예를 들면, 엔진오일 등의 유체의 오염을 측정하는 경우, 유체에 검사광을 조사(照射)하여, 그 투과율에 의해서 오염도를 측정하는 방법이 알려져 있다.

그 구체적인 예로서는, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 검사광의 사출구가 설치된 사출 광학계 부재와, 검사광의 도입구가 설치된 수광(受光) 광학계 부재를, 셀이 대향하는 각 면에 부착하고, 상기 사출구로부터 사출된 검사광이, 셀의 창을 통하여 내부의 유체를 투과하여, 상기 도입구에서 수광되도록 구성한 것이 있다.

그런데, 예를 들면, 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정 약액의 오염도를 측정하는 경우 등에 있어서는, 셀에 PTFE(테프론(등록상표))수지 등과 같은 내(耐)부식성을 갖는 소재를 이용할 필요가 있다.

그렇지만, PTFE는 온도변화에 대한 형상 변화율이 크기 때문에, 상술한 바와 같이, 셀에 사출 광학계 부재 및 수광 광학계 부재를 부착하는 것과 같은 형태이면, 예컨대 매엽식(枚葉式) 반도체 제조장치 등과 같이, 여러 가지 온도의 약액이 이용되는 경우에, 약액마다의 온도 차이에 의해서 셀이 변형하여, 사출 광학계 부재와 수광 광학계 부재와의 광축이 어긋나는 등으로 인하여, 측정 정밀도를 담보할 수 없게 된다.

일본 공개특허 2007-93598호 공보

본 발명은, 이러한 불량을 해결할 수 있도록 이루어진 것으로서, 예를 들면 반도체 프로세스로 이용되는 약액의 오염도를 측정하는 경우 등, 셀에 온도에 대한 형상 변화율이 큰 소재를 이용할 수밖에 없는 경우에도, 사출 광학계 부재와 수광 광학계 부재의 상대적인 위치 어긋남을 방지할 수 있어, 측정 정밀도를 담보할 수 있는 광학측정장치를 제공하는 것에 있다.

즉, 본 발명에 의한 광학측정장치는, 측정대상 유체를 투과한 검사광에 기초하여 당해 측정대상 유체의 특성을 측정하는 것으로서, 상기 측정대상 유체가 수용되거나 또는 유통되는 내부공간을 갖고, 이 내부공간에 검사광을 투과시키기 위한 대향하는 한 쌍의 관통구멍을 형성하는 동시에 각 관통구멍을 투명부재에 의해서 기밀(氣密) 또는 액밀(液密)하게 밀봉한 셀과, 상기 검사광이 사출되는 광사출구를 갖는 사출 광학계 부재와, 상기 내부공간을 투과한 검사광을 수광하는 광도입구를 갖는 수광 광학계 부재와, 상기 셀과 상기 각 광학계 부재 사이에, 검사광의 광축방향과 직교하는 방향을 따른 소정 범위의 상대 이동이 허용되는 간극이 형성되어 있으며, 이 셀 및 각 광학계 부재를 공통으로 지지하는 베이스부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 것이면, 베이스부재에 셀 및 각 광학계 부재를 지지시키는 동시에, 셀과 각 광학계 부재 사이에 검사광의 광축방향과 직교하는 방향에 대한 소정 범위의 상대 이동이 허용되는 간극을 형성하고 있으므로, 셀이 온도 변화에 의해서 변형하더라도, 각 광학계 부재에 실질적인 위치 어긋남이 생기지 않고, 광축 어긋남을 가급적으로 저감시켜, 측정 정밀도를 담보할 수 있다.

각 광학계 부재 및 베이스부재의 열변형을 저감하기 위해서는, 상기 각 광학계 부재 및 베이스부재가, 상기 셀의 본체보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재를 이용하여 구성된 것이 바람직하다.

베이스부재에 대한 셀의 변형 영향을 가급적으로 작게 하기 위해서는, 상기 베이스부재가, 상기 셀의 1면하고만 접속되어 있는 것이 바람직하다.

상기 셀과 상기 베이스부재 사이에, 스페이서를 개재시키고, 공극을 형성하도록 한 것이면, 셀을 흐르는 측정대상 유체의 열이 베이스부재에 전달되기 어렵게 할 수 있고, 베이스부재의 열변형을 저감할 수 있어, 결과적으로, 사출 광학계 부재와 수광 광학계 부재의 상대적인 위치 어긋남을 더 효과적으로 방지할 수 있다.

미광(迷光)을 방지하는 동시에, 각 광학계 부재간의 거리를 가능한 한 작게 하여 컴팩트화를 도모하기 위해서는, 상기 투명부재가, 상기 관통구멍의 내부에 배치되어 있고, 상기 각 광학계 부재가, 선단에 상기 광사출구 또는 상기 광도입구를 형성한 돌출부를 구비한 것이며, 상기 돌출부를, 상기 관통구멍에서의 상기 투명부재보다 표면측으로 끼워 넣는 동시에, 이 관통구멍의 내주면(內周面)과 상기 돌출부의 외주면(外周面) 사이에 상기 간극이 형성되도록 한 것이 바람직하다.

상기 관통구멍의 내주면과 상기 돌출부의 외주면 사이에, 탄성 링을 개재시키고 있는 것이면, 배관의 벽을 투과하여 새어나온 물질 등의 주변 분위기에 존재하는 물질에 의한 투명부재의 오염을 방지할 수 있다.

상기 셀이, 상기 내부공간을 가진 셀 본체와, 상기 셀 본체보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재에 의해 구성되고, 셀의 광축에 직교하는 각 면에 부착된 한 쌍의 누름부재와, 상기 셀 본체보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재에 의해 구성되며, 상기 각 누름부재를 그들 이격 거리가 실질적으로 변동하지 않도록 연결하는 연결 부재를 구비한 것이라도 좋다. 이러한 것이면, 셀 본체의 변형에 의해서 투명부재간의 거리가 바뀌어, 측정 정밀도에 영향이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 예를 들면 반도체 프로세스에서 이용되는 약액의 오염도를 측정하는 경우 등, 셀에 온도에 대한 형상 변화율이 큰 소재를 이용할 수밖에 없는 경우에도, 사출 광학계 부재와 수광 광학계 부재의 상대적인 위치 어긋남을 방지할 수 있어, 측정 정밀도를 담보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 광학측정장치의 사시도.
도 2는 제1 실시 형태에서의 광학측정장치의 종단면도.
도 3은 제1 실시 형태에서의 광학측정장치의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에서의 광학측정장치의 측면도.
도 5는 제2 실시 형태에서의 광학측정장치의 A-A선 단면도.
도 6은 제2 실시 형태에서의 광학측정장치의 B-B선단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에서의 광학측정장치의 횡단면도.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에서의 광학측정장치의 사시도.
도 9는 제4 실시 형태에서의 광학측정장치의 측면도.
도 10은 제4 실시 형태에서의 광학측정장치의 C-C선 단면도.

다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 광학측정장치(100)에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 의한 광학측정장치(100)는, 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정 약액인 측정대상 유체에 검사광을 조사하고, 측정대상 유체를 투과한 검사광에 기초하여, 측정대상 유체의 오염도를 측정하는 것이다. 구체적으로 이 광학측정장치 (100)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 측정대상 유체가 유통하는 플로우 타입의 셀 (10)과, 셀(10)을 흐르는 측정대상 유체에 검사광을 사출하는 사출 광학계 부재 (50)와, 셀(10)을 흐르는 측정대상 유체를 투과한 검사광을 수광하는 수광 광학계 부재(50')와, 셀(10) 및 각 광학계 부재(50,50')를 지지하는 지지틀체(70)를 구비하고 있다.

각 부를 상세히 서술한다. 셀(10)은, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 셀 본체(13)를 주체 구성부재로 한 중공(中空)의 개략 블록체 형상을 이루는 것이다. 이 셀 본체(13)는, 중공의 개략 직방체 형상을 이루는 것이고, 그 대향하는 벽면에는, 그 내부공간(11)에 연통(連通)하는 유입(流入) 포트(21) 및 유출(流出) 포트가 개구(開口)되어 있다. 이 유입 포트(21) 및 유출 포트에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 측정대상 유체를 유출입시키는 배관(T)이 접속되어 있고, 측정대상 유체는, 유입 포트(21)로부터 셀 본체(13)의 내부공간(11)에 도입되며, 유출 포트로부터 도출된다. 한편, 이 셀 본체(13)의 다른 대향 벽면(이하, 투과구멍 형성면 (13a)이라고도 한다)에는, 검사광을 투과시키는 검사광 투과구멍(20)이 각각 개구되어 있다. 검사광은, 일방의 검사광 투과구멍(20)으로부터 셀 본체(13)의 내부공간(11)에 도입되고, 타방의 검사광 투과구멍(20)으로부터 도출된다.

이 셀(10)에는, 또한 상기 검사광 투과구멍(20)을 막기 위한, 개략 원판 형상의 투명판(14)(청구항에서의 투명부재에 상당한다)이 설치되어 있다. 더 구체적으로는, 검사광 투과구멍(20)의 내부에는 단차부(20a)가 설치되어 있고, 그 단차부 (20a)에 투명판(14)이 O링(17)을 사이에 두고 압압 밀착된다. 또한, 투명판(14)을 압압하기 위해, 누름부재(16) 및 스페이서 링(15)이 설치되어 있다. 누름부재 (16)는, 검사광 투과구멍(20)보다 큰 개략 직사각형판 형상을 이루는 것이고, 광축방향 (L)으로 관통하는 제1 구멍(16a)을 갖는다. 누름부재(16)는, 셀 본체(13)의 투과구멍 형성면(13a)에 부착되어, 검사광 투과구멍(20)에 수용된 스페이서 링(15)을 사이에 두고, 투명판(14)을 압압하는 동시에, 셀 본체(13)의 투과구멍 형성면(13a)을 압압한다. 또한, 각 누름부재(16)는, 연결부재(80)인 볼트에 의해서, 그러한 거리가 실질적으로 변동하지 않도록 연결되어 있다.

이와 같이 하여 구성된 셀(10)에는, 대향하는 한 쌍의 관통구멍(12)이 형성된다. 더 자세하게는, 관통구멍(12)은, 셀(10)의 내부공간(11)과 연통하고, 셀(10)에서의 검사광의 광축방향(L)과 직교하는 한 쌍의 대향면(이하, 관통구멍 형성면 (10a)이라고도 한다)에 각각 개구되어 있다. 이 관통구멍(12)은, 누름부재(16)의 제1 구멍(16a)과, 스페이서 링(15)의 내경(內徑) 구멍인 제2 구멍(15a)으로 이루어지는 것이고, 내부공간(11)측을 향함에 따라 단계적으로 좁아지는 사발 형상을 이룬다.

셀(10)을 구성하는 각 부재의 재질면에 대해서 설명하면, 셀 본체(13) 및 스페이서 링(15)은 내부식성을 갖는 PTFE(테프론(등록상표))수지를 이용하여 형성되어 있다. 이에 대해, 누름부재(16), 볼트(80)에는 셀 본체(13)보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재가 이용되는데, 여기에서는, 누름부재(16)에는 폴리페닐렌술피드수지(이하, PPS수지라고도 한다)가 이용되고, 볼트(80)에는 스테인리스가 이용되고 있다. 또한, 투명판(14)은 사파이어로 이루어진다.

사출 광학계 부재(50)는, 셀(10)의 관통구멍 형성면(10a)의 일방의 면에 대향해서 배치되어, 셀(10)의 내부공간(11)에 검사광을 사출하는 것이다. 사출 광학계 부재(50)는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 개략 직사각형판 형상을 이루는 본체 블록(52)과, 본체 블록(52)의 셀(10)과 대향하는 면(이하, 돌출부 형성면 (50a)이라고도 한다)에 설치된, 선단(先端)에 광사출구(51)를 형성한 개략 원통 형상을 이루는 돌출부(53)와, 돌출부 형성면(50a)의 이면에 설치된, 광전달수단인 광파이버(55)를 부착하기 위한 장착 포트(54)를 구비하고 있다. 그 장착 포트(54)로부터는, 본체 블록(52)을 광축방향(L)으로 관통하여, 광사출구(51)에까지 달하는 광파이버 유지구멍(57)이 뻗어 있다. 광파이버 유지구멍(57)에는, 도시하지 않는 광원과 접속된 광파이버(55)가 삽통되어 있다. 광파이버(55)로부터 사출된 빛을 평행화하기 위해서, 돌출부(53)의 내부에는, 볼록면측을 셀(10)의 내부공간(11)을 향한 평철(平凸)렌즈(56)가 부착되어 있다. 또한, 본체 블록(52), 돌출부(53), 및 장착 포트(54)는, 셀 본체(13)보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재인 PPS수지를 이용하여 형성된다.

수광 광학계 부재(50')는, 셀(10)의 관통구멍 형성면(10a)의 타방의 면에 대향해서 배치되고, 셀(10)의 내부공간(11)을 투과한 검사광을 광도입구(51')를 통하여 수광하는 것이다. 수광 광학계 부재(50')는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 사출 광학계 부재(50)와 대칭인 형상이므로, 상세한 설명을 생략한다. 또한, 수광 광학계 부재(50')의 각 부호는, 대응하는 사출 광학계 부재(50)의 부호에 대쉬를 붙인 것이다.

지지틀체(70)는, 베이스부재(71) 및 천판(天板) 부재(72)를 구비하고 있다. 베이스부재(71)는, 개략 직사각형판 형상을 이루고, 셀(10) 및 각 광학계 부재 (50,50')를 공통으로 지지하는 것이며, 더 자세하게는, 셀(10) 및 각 광학계 부재 (50,50')에서의, 검사광의 광축방향(L) 및 측정대상 유체의 흐름 방향(F)과 평행한 한 쌍의 대향면(이하, 틀체 장착면(10b,50b,50b')이라고도 한다)의 일방의 면하고만, 예를 들면 볼트에 의해서 접속되는 것이다. 또한, 천판 부재(72)는, 개략 직사각형판 형상을 이루고, 각 광학계 부재(50,50')에서의 틀체 장착면(50b,50b')의 타방의 면과, 예를 들면 볼트에 의해서 접속되는 것이다. 베이스부재(71) 및 천판 부재(72)는, 셀 본체(13)보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재인 PPS수지를 이용하여 형성된다.

그리하여, 이 실시 형태에서는, 지지틀체(70)에 의해서, 셀(10) 및 각 광학계 부재(50,50')가 지지된 상태에서, 셀(10)과 각 광학계 부재(50,50') 사이에, 검사광의 광축방향(L)과 직교하는 방향을 따른 상대 이동이 허용되는 간극(90)이 형성되도록 하고 있다. 각 광학계 부재(50,50')의 돌출부(53,53')는, 셀(10)의 관통구멍(12)에서의 투명판(14)보다 표면측으로 끼워 넣어지게 된다. 간극(90)의 형성 위치에 대해서, 더 상세히 설명하면, 간극(90)은, 셀(10)의 관통구멍(12)의 내주면과, 각 광학계 부재(50,50')의 돌출부(53,53')의 외주면과의 사이에 형성된다. 간극(90)의 크기에 대해 설명하면, 예를 들면 광학측정장치(100)의 사양 온도 범위내의 측정대상 유체를 측정하는 경우에 있어서, 온도의 영향에 의해 셀(10)이 변형되어, 셀(10) 및 각 광학계 부재(50,50')가 상대 이동해도, 셀(10) 및 각 광학계 부재(50,50')가 직접 접하지 않는 정도의 크기로 설정되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 셀(10)과 각 광학계 부재(50,50') 사이에, 검사광의 광축방향(L)을 따른 상대 이동이 허용되는 간극(90)이 형성되도록 하고 있고, 셀(10)과 각 광학계 부재(50,50')가 직접 접하지 않도록 되어 있다. 그 간극 (90)은, 셀(10)의 각 관통구멍 형성면(10a)과, 각 광학계 부재(50,50')의 각 돌출부 형성면(50a,50a')과의 사이에 형성되어 있다. 또한, 셀(10)과 천판 부재(72)는 이격되어 있고, 바꾸어 말하면, 셀(10)의 틀체 장착면(10b)간의 거리는, 각 광학계 부재(50,50')의 틀체 장착면(50b,50b') 사이의 거리보다 작게 설정되어 있다.

또한, 돌출부(53,53')는, 그 선단을 향함에 따라 단계적으로 가늘어지는 끝이 가는 형상이다. 돌출부(53,53')의 외주면에는, 탄성 링(81)이 부착되는 원환(圓環) 홈이 형성되어 있다. 탄성 링(81)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 셀(10)의 관통구멍(12)의 내주면과 돌출부(53,53')의 외주면 사이에 개재되어 있어, 셀(10)과 돌출부(53,53')를 기밀 및 액밀하게 밀봉한다.

본 실시 형태에 의하면, 베이스부재(71)에 셀(10) 및 각 광학계 부재 (50,50')를 지지시키는 동시에, 셀(10)과 각 광학계 부재(50,50') 사이에 검사광의 광축방향(L)과 직교하는 방향에 대한 소정 범위의 상대이동이 허용되는 간극(90)을 형성하고 있으므로, 셀(10)이 온도 변화에 의해서 변형되더라도, 각 광학계 부재 (50,50')에 실질적인 위치 어긋남이 생기지 않고, 광축 어긋남을 가급적으로 저감시켜, 측정 정밀도를 담보할 수 있다.

또한, 셀(10)과 각 광학계 부재(50,50') 사이에, 검사광의 광축방향(L)의 간극(90)이 형성되어 있으므로, 셀(10)의 온도 변형의 영향을 더 받지 않도록 할 수 있어, 각 광학계 부재(50,50')의 광축 어긋남을 더 저감할 수 있다. 또한, 셀(10)의 관통구멍(12)과, 각 광학계 부재(50,50')의 돌출부(53,53')가, 셀(10)의 내부공간(11)에 가까워짐에 따라 단계적으로 가늘어지는 끝이 가는 형상으로 형성되어 있으므로, 미광(迷光)의 침입을 더 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고, 누름부재(16)나 스페이서 링(15)을 교체함으로써, 측정대상 유체의 온도 등에 따라서, 관통구멍(12)의 형상을 바꿀 수 있다. 덧붙여 말하면, 셀 본체(13)와, 스페이서 링 (15)은, 온도에 대한 형상 변화율이 같은 부재로 구성되어 있으므로, 셀 본체(13)가 열의 영향을 받아, 스페이서 링(15)이 수용되는 검사광 투과구멍(20)이 변형된 경우라도, 스페이서 링(15)도 마찬가지로 열변형되므로, 스페이서 링(15)이, 누름부재(16)로부터의 압압력을 투명판(14)에 전하는 상태를 유지할 수 있어, 관통구멍 (12)을 기밀 및 액밀하게 밀봉한 상태를 유지할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 광학측정장치(100)를, 도 4 내지 6에 의거하여 설명한다. 지지틀체(70)는, 개략 직사각형판 형상을 이루는 한 쌍의 베이스부재(71)를 구비하고 있다. 각 베이스부재(71)는, 셀(10) 및 각 광학계 부재 (50,50')에서의 틀체 장착면(10b,50b,50b')에 대향해서 배치된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 베이스부재(71)와 각 광학계 부재(50,50')는, 베이스부재(71)끼리의 거리가 변함없이, 또한 각 광학계 부재(50,50')에 대해서 움직이지 않도록, 예를 들면 볼트(도시 안함)에 의해서 고정된다. 이에 대해, 도 6에 나타내는 바와 같이, 베이스부재(71)와 셀(10)은, 그들 사이에, 스페이서(82)를 개재시키고, 공극(83)을 형성한 상태로 부착된다. 더 구체적으로 설명하면, 스페이서(82)는, 베이스부재 (71)의 한 면으로부터 돌출하는 볼록부이고, 여기에서는, 베이스부재(71)의 암나사구멍(71a)에 나사결합하는 동시에, 그 베이스부재(71)를 관통하는 볼트의 선단부이다. 그 볼트의 선단부가 셀(10)의 틀체 장착면(10b)을 압압함으로써, 각 베이스부재(71)가 셀(10)을 사이에 끼우고 지지한다. 다른 구성은, 상술한 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 의하면, 셀(10)과 베이스부재(71) 사이에, 스페이서(82)를 개재시키고, 공극(83)을 형성하도록 하고 있으므로, 셀(10)을 흐르는 측정대상 유체의 열을, 베이스부재(71)에 전달되지 않도록 할 수 있고, 베이스부재(71)의 열변형을 저감할 수 있어, 결과적으로, 베이스부재(71)가 지지하는 사출 광학계 부재(50)와 수광 광학계 부재(50')의 상대적인 위치 어긋남을 더 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 광학측정장치(100)를, 도 7에 의거하여 설명한다. 이 제3 실시 형태에서는, 제2 실시 형태와 마찬가지로 셀(10)과 베이스부재(71) 사이에 공극(83)이 형성되지만, 그들은, 제2 실시 형태와는 다른 형태로 접속된다. 구체적으로는, 셀(10)과 베이스부재(71)는, 접속부재(84)(여기서는 볼트)에 의해서 접속되고, 그 접속부재(84)는, 베이스부재(71)의 암나사구멍이 아닌 삽통공(揷通孔, 71b)을 관통하고, 셀(10)의 암나사구멍(10c)에 부착되는 축부(84a)와, 베이스부재(71)를 셀(10)의 틀체 장착면(10b)을 향하여 압압하는 머리부(84b)를 갖는다. 축부(84a)는 또한, 셀(10)과 베이스부재(71) 사이에 개재하는, 개략 링 형상을 이루는 스페이서(82)를 관통한다. 이 상태에서, 셀(10)과 베이스부재(71) 사이에는 공극(83)이 형성된다. 다른 구성은, 상술한 제2 실시 형태와 동일하므로, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 의하면, 접속부재(84)에 의해서 베이스부재(71)와 셀(10)이 접속되므로, 한 쌍의 베이스부재(71)를 이용할 수도 있고, 1개의 베이스부재(71)에 의해서, 셀(10)과 각 광학계 부재(50,50')를 공통으로 지지할 수도 있다.

본 발명의 제4 실시 형태에 의한 광학측정장치(100)를, 도 8 내지 10에 의거하여 설명한다. 제4 실시 형태는, 다른 실시 형태와 셀(10)과 베이스부재(71)의 장착방법에 있어서 다르다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 셀(10)은 한 쌍의 베이스부재(71) 사이에 끼워져 있고, 한 쌍의 베이스부재(71)끼리는, 접속부재(85)(여기서는 볼트)에 의해서 접속되어 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 접속부재(85)의 축부(85a)는, 일방의 베이스부재(71)의 암나사구멍이 아닌 삽통공(71c)과, 셀(10)의 암나사구멍이 아닌 삽통공(10d)을 관통하고, 타방의 베이스부재(71)의 암나사구멍(71d)에 나사결합한다. 접속부재(85)의 머리부(85b)는, 일방의 베이스부재(71)를 타방의 베이스부재(71)를 향하여 압압한다. 이에 의해, 한 쌍의 베이스부재(71)가 셀(10)을 끼워 넣고 압압한다.

또한, 접속부재의 축부(85a)는, 셀(10)과 각 베이스부재(71) 사이에 개재하는, 개략 링 형상을 이루는 스페이서(82)를 관통한다. 이에 의해, 셀(10)과 베이스부재(71) 사이에 공극(83)이 형성된다. 다른 구성은, 상술한 제2 실시 형태와 동일하므로, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

또한, 본 발명은 이러한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시 형태에서는, 측정대상 유체가 내부공간을 유통하는 것(플로우 타입의 셀)으로 했지만, 뱃치(batch)처리에서의 측정에 이용하기 위해서, 측정대상 유체가 내부공간에 수용되는 것(뱃치타입의 셀)으로 해도 좋다.

또한, 각 광학계 부재는, 광원 및 광사출구 사이나, 수광 소자 및 광도입구 사이에 광전달수단인 광파이버를 개재시키는 것으로 했지만, 광전달수단을 개재하지 않고, 각 광학계 부재에 광원 또는 수광 소자를 장착하도록 해도 좋다.

각 광학계 부재는, 셀 본체보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재를 주체로서 구성하면 좋고, 각 본체 블록이 그러한 부재에 의해서 구성되어 있으면 좋다.

스페이서는, 예를 들면 베이스부재로부터 돌출되는 볼록부나, 베이스부재 및 셀과 별개로 설치된 부재인 것으로 했지만, 셀로부터 돌출되는 볼록부라도 좋고, 그들을 적절히 조합해도 좋다. 또한, 접속부재는 볼트인 것으로 했지만, 축부와 머리부를 갖는 개략 볼트 형상을 이루는 것이면 좋다.

셀의 관통구멍과, 각 광학계 부재의 돌출부는, 셀의 내부공간에 가까워짐에 따라서 연속적으로 좁아지는 동시에, 1 또는 복수의 단(段)이 형성된 계단 형상을 이루는 것으로 했지만, 셀의 내부공간에 가까워짐에 따라서 넓어지는 것이라도 좋다. 또한, 관통구멍 및 돌출부 중 어느 일방이 단(段)형상을 이루고, 타방은 테이퍼형상을 이루는 것으로 해도 좋다. 또한, 단형상이 아니라, 관통구멍 및 돌출부 사이에 개재되고, 또는 적어도 어느 일방으로부터 돌출하는 차광부를 설치해도 좋다. 요점은, 관통구멍 및 돌출부의 사이에 형성되는 간극이, 셀의 외부공간 및 내부공간을 직선 형상으로 관통하지 않도록, 절곡되어 형성되거나, 관통구멍 및 돌출부의 사이에 형성되는 간극을 지나는 빛의 광로를 차단하도록, 차광부를 설치하거나 한 것이면 좋다. 그 외, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.

100 : 광학측정장치
10 : 셀
11 : 내부공간
12 : 관통구멍
13 : 셀 본체
14 : 투명판
50 : 사출 광학계 부재
51 : 광사출구
50' : 수광 광학계 부재
51' : 광도입구
71 : 베이스부재
80 : 연결부재
81 : 탄성 링
90 : 간극
L : 광축
F : 측정대상 유체의 흐름방향

Claims

측정대상 유체를 투과한 검사광(檢査光)에 기초하여 당해 측정대상 유체의 특성을 측정하는 것으로서,
상기 측정대상 유체가 수용되거나 또는 유통되는 내부공간을 갖고, 이 내부공간에 검사광을 투과시키기 위한 대향하는 한 쌍의 관통구멍을 형성하는 동시에 각 관통구멍을 투명부재에 의해서 기밀(氣密) 또는 액밀(液密)하게 밀봉한 셀과,
상기 검사광이 사출(射出)되는 광사출구를 갖는 사출 광학계 부재와,
상기 내부공간을 투과한 검사광을 수광(受光)하는 광도입구를 갖는 수광 광학계 부재와,
상기 셀 및 각 광학계 부재를 공통 지지하는 베이스부재를 구비하고,
상기 셀과 상기 각 광학계 부재 사이에, 검사광의 광축방향과 직교하는 방향을 따른 소정 범위의 상대 이동이 허용되는 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 셀이, 상기 내부공간을 가지는 셀 본체를 구비하고,
상기 각 광학계 부재 및 베이스부재가, 상기 셀 본체보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재를 이용하여 구성된 광학측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 베이스부재가, 상기 셀이 가지는 복수의 면 중 상기 베이스 부재와 대향하는 면하고만 접속되어 있는 광학측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 셀과 상기 베이스부재 사이에, 스페이서를 개재시켜, 공극을 형성하도록 한 광학측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 투명부재가, 상기 관통구멍의 내부에 배치되어 있고,
상기 각 광학계 부재가, 선단(先端)에 상기 광사출구 또는 상기 광도입구를 형성한 돌출부를 구비한 것이며,
상기 돌출부를, 상기 관통구멍에서의 상기 투명부재보다 표면측으로 끼워 넣는 동시에, 이 관통구멍의 내주면(內周面)과 상기 돌출부의 외주면(外周面) 사이에 상기 간극이 형성되도록 한 광학측정장치.
제 5 항에 있어서, 상기 관통구멍의 내주면과 상기 돌출부의 외주면 사이에, 탄성 링을 개재시키고 있는 광학측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 셀이, 상기 내부공간을 갖는 셀 본체와,
상기 셀 본체보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재에 의해 구성되고, 셀에서의 광축에 직교하는 각 면에 장착된 한 쌍의 누름부재와,
상기 셀 본체보다 온도에 대한 형상 변화율이 작은 부재에 의해 구성되고, 상기 각 누름부재를 그들 이격거리가 변동하지 않도록 연결하는 연결부재를 구비한 것인 광학측정장치.