JPH034151A - 光熱式検査方法とこの方法を実施するための装置 - 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］ この発明は、光熱効果に基づく材料特性の検査方法とこ
の方法を実施するための装置とに関する。

［従来の技術］ 光熱式検査法又は測定法の基本原理は、光特にレーザ光
による検査表面の照射とそれにより表面近傍の層中に生
じた熱信号の評価とに基づいている。その際周囲に比べ
て温度上昇した物体が常にこの余剰熱を放散しようとす
るという事実が利用される。この物体は赤外線の形で熱
を放散する。

この方法は基本的に周囲の温度が試験片の温度より高い
ときにも用いることができる。なぜならば試験片表面で
の温度分布が問題となるからである。試験片から放射さ
れる赤外光信号の測定により、深部情報及び表面の材料
性状に関する情報を入手することができ１例えば表面の
層厚の変化、亀裂、包有物及び層割れを検出することが
でき、これらはすべて勿論非破壊かつ非接触で行われる
。この発明は強力な光源特にレーザにより材料試料の表
面を照射する基本的に知られた方法を出発点とし、その
際照射光は一連の光熱式検査方法の場合には変調されす
なわち特に周期的に中断される。レーザ光は表向で部分
的に熱に変換される。この熱は材料試料の中へ侵入する
。放射された赤外光信号から形成される測定信号に対す
る特徴は、熱がどこまで侵入するかということである。

このことは一方では変調周波数により決定される周期的
な照射持続時間に関係し、他方では熱伝導率、比熱及び
密度という材料特性に関係する。後者の三つのパラメー
タは一つの物８！量すなわち熱拡Ｐ＆長さＩＬｓにまと
められる。これは熱波の侵入深さを直接示す１次式が成
立する。

井ｓ　＝　（２ａ／ω）０・５ ここで ω：強度変調されたレーザ光の変調の角振動数ａ：熱伝
導率 ここでａに対しては次式が成立する。

ａ＝に／（ρ・Ｃ） ここで Ｃ：試験片の比熱 ρ：試験片の密度 に：試験片の熱伝導率 欧州特許出願公開第０１０５０７８号公報により、光熱
効果に基づく吸収性材料の特性を検査する荊記方法の実
施のための装置が知られており、この装置では定とされ
た又はほぼ定置されたレーザからレーザ波を、材料試料
に光学的に結合可能な検査ヘッドへ町とう性の光フアイ
バケーブルを介して伝送することができる。更に検査ヘ
ッドから赤外光信号を、検査ヘッドから離れて配置され
た赤外線検出器へ同様に可とう性の光フアイバケーブル
を介して伝送することができる。測定ヘッド自体はケー
ス内部の導光手段、すなわちレーザ光の入力端及び赤外
光信号の出力端に各−つの集束レンズき、更に両レンズ
の光路の中に配置されダイクロイックミラーとして構成
された結合鏡とを内蔵する。ダイクロイックミラー（ダ
イクロイックビームスプリッタ）はこれに入射する放射
線又は光線の一つの波長域を反射し他の波長域を透過す
るビームスプリッタとして働く、この種のダイクロイッ
クミラーは例えばカラーテレビジョン伝送のためのカラ
ースプリッタとしても用いられる。更にレーザ光と赤外
光信号とに対し共通な光路の中には特にサファイアから
成る結晶棒が配置され。

この棒にはレーザ光を材料試料上に集束するか又は材料
試料から赤外光信号を受信する集束レンズが［を接続さ
れている。光ファイバは材料検査の際に壊れやすい要素
である。更に光ファイバはその内部を伝送されるレーザ
光又は赤外光信号を減衰する。

〔発明が解決しようとする！！６１ この発明の課題は、外部の定置された又はほぼ定置され
たレーザから測定ヘッドへ光ファイバを介してレーザ波
を導くことなく、また外部の赤外光検出器から測定ヘッ
ドへ光フアイバケーブルを介して結合することなく済ま
せることができるような、光熱効果に基づく材料特性の
検査方法を提供することにある。この発明の別の！！題
は、レーザ光源から材料試料までのレーザ光の案内及び
材料試料から赤外光検出器への赤外光信号の案内を、で
きるだけ短い光路が得られまた第２のレーザ光源を入力
するという可能性が開かれるように構成することにある
。

［課題を解決するための手段］ このｒｌＢは前記の種類の光熱効果に基づく材料特性の
検査方法においてこの発明に基づき、材料試料の検査し
ようとする表面領域の方向ヘレーザ光を送出し、その際
レーザ光がレーザ光端末側の導光光学系により照射光ス
ポットとなって所望の測定点直径に集束され、それによ
りこの光スポットで光エネルギーの一部が材料試料の照
射された体積要素により吸収され、この体積要素及びこ
れに隣接する体積要素の表面から赤外光信号が放射され
、放射された赤外光信号を光の出力結合要素へ導き、こ
の出力結合要素により放射された赤外光信号が更に導か
れ、また試料表面で反射されるレーザ光の成分がほぼ阻
止され、出力された赤外光信号が更に導かれて少なくと
も一つの赤外光検出器の受光面上に集束され、この赤外
光検出器は受光した赤外光信号を次の信号処理のために
相応の電気信呼へ変換し、レーザ光源が可搬形測定ヘッ
ドの内部に組み込まれ、かつ可搬形測定ヘッド内部でレ
ーザ光がレーザ光源からレーザ光端末側の導光光学系ま
で少なくとも６０％の第１の総合透過及び反射率で導か
れ、可搬形測定ヘッド内部で材料試料から放射された赤
外光信号が赤外光検出器まで少なくとも６０％の第２の
総合透過及び反射率で導かれることにより解決される。

この発明に基づくこの方法の有利な実施態様は請求項２
ないし１７に記載されている。

この発明の対象は請求項１８ないし２２に記載のような
この方法の多様な有利な用途でもある。

従ってこの発明に基づく方法は、非破壊材料検査の枠内
で材料不均質性、材料欠陥１層割れ、腐食発生及び侵食
発生の検出のために１例えば金属材料内の空洞の形のク
リープ破壊個所の検出のために、またチップ、半導体、
太陽電池のような電気部品、ろう付け個所、また厚さ、
繊維分布、固着性に関する璽紙型品、及び多孔性、繊維
分布、方向性に関するプラスチック製品の欠陥検査のた
めに、またプロセス検査のために用いることができる。

この方法は材料組織、また例えば密度、熱伝導率、比熱
、硬さのような材料特性量の検出のために、及び材料状
態の検出のためにも用いることができる。

別な有利な用途は層厚、コーティング、例え、ば粗さの
ような表面品質の測定及び被膜の付着性の測定である。

この方法の特殊な用途は例えば指紋についてのに跡捜査
にまで拡張される。この方法は別の用途によれば例えば
紙幣、絵画、合金、硬貨、陶磁器及びアンチーク家具の
偽造品の捜査及び発見のためにも適している。

この発明の対象は更に、請求項１の対象のために述べら
れた！！題を特徴とする請求項ｌないし１７に記載の方
法を実施するための有利な装置である。この発明に基づ
く装置は、正面壁付きのコンパクトなケースを有する可
搬形測定ヘッドを備え、可搬形測定ヘッドのケース内に
収容されたレーザ光源のレーザ光が、光ファイバを用い
ないでケース内部の導光手段を介してレーザ光端末側導
光光学系へ導かれ、ケースの正面壁に収容され二重光学
系として構成された前記レーザ光端末側導光光学系が、
材料試料に向かう方向へはレーザ光を透過して集束し、
また逆方向へは望ましくは材料試料から放射される赤外
光信号を透過し、その際この導光光学系が光の出力結合
要素の構成部分であり、測定ヘッドのケース内に収容さ
れた少なくとも一つの赤外光検出器の受光面が、光学的
に前２１１１統された赤外線対物レンズの焦点上に並べ
られて、次の信号処理を目的として赤外光信号を相応の
電気信号へ変換する。

請求項２３に記載の装置に対する有利な実施態様は請求
項２４ないし３７に記載されている。

【作用効果１ この発明により得られる長所は特に、比較的小さい出力
の小形レーザ光源を使用できるということにある。なぜ
ならば光ファイバ及びその入力結合機構並びに入力結合
光学系によるレーザ光の測定ヘッド外部及び／又は内部
での減衰が無いからである。Ｎえば１１０６４ｎの波長
を有しダイオードポンピングされるネオジム／ＹＡＧレ
ーザを用いることができ、このレーザは近赤外域におけ
る不可視光を照射し、０．３５ＷＫすぎない出力を有し
、そのｌ！！８２．９％のレーザ光に対する総合透過及
び反射率を達成することができた。測定ヘッド内部では
非常に正確な導光が行われ、このことは精度及び感度の
改善の点で効果がある。

この発明に基づく方法を実施するための装置に対しては
複数の有利な構成が可能である。測定ヘッドのケース内
にはパイロットレーザの形の別のレーザを組み込むこと
ができ、パイロットレーザは同様に小さい出力のダイオ
ードレーザとするのが有利であり、パイロットレーザは
例えば可視赤色光域で６７０ｎｍの波長と３ｍＷの出力
とを伴なって発光する。パイロットレーザの入力結合の
ためには、当初はパイロットレーザに対し軸平行に延び
るレーザ光が、相前後して接続された二つの偏向鏡を介
してそれぞれ９０″ずつ偏向されるような構成が有利で
ある。その際第２の偏向後にレーザ光とパイロット光が
同一光路上にあり、すなわちこのために第２の偏向鏡を
特にダイクロイックミラーとして構成することができ、
ダイクロイックミラーはその反射面上でレーザ光を別の
光路上へ送り出し、また反対側の面上でパイロット光を
受は透明窓のようにパイロット光を実際上損失無く透過
する。パイロット光は例えば赤色光スポットを材料試料
上に投射し、この赤色光スポットに基づき走査領域を選
択できることにより、測定ヘッドの調節のために非常に
有利である。更に第２の偏向鏡の後方に従ってパイロッ
ト光とレーザ光とのための共通な光路の内部に。

レーザ出力端のすぐそばに配置された光学系と共にビー
ム拡大光学系を形成する光学系を配置するのが有利であ
り、ビーム拡大光学系は望ましくは短い光路上で平行な
レーザ光を発生させる。従ってビーム拡大光学系はビー
ムの広がりを高めるレーザ出力側の第１の光学系と、第
２の偏向鏡に後置接続されレーザ光を平行化する前記第
２の光学系とから成る。そしてこのビーム拡大光学系に
は結合鏡が光学的に後置接続され、この結合鏡によりレ
ーザ光とパイロット光とが走査装置を経てレーザ端末側
の導光光学系の軸上へ投射される。

レーザ端末側の導光光学系は、レーザ及び勿論パイロッ
ト光をも材料試料へ向かう方向へ透過又は伝送する特性
を有する単一のレンズ又はレンズ装置である。逆方向に
はこのレンズ装置は赤外光信号を透過する。前面の被膜
を備えたセレン化亜鉛ガラスがこの目的のために適して
いる。この前面の被膜は１例えば２〜５４ｍ領域の所定
のスペクトル領域で赤外光透過性を改善するという作用
を有する。しかしながら別の設計（レンズ形状、材料及
び被膜選択）により、この改善を一層大きい領域特に８
〜１２＃Ｌｍの領域まで拡大することも可能である（第
２の赤外線窓）。

測定ヘッドは結合鏡と第１の走査装置との光軸上で、材
料試料から入射する赤外光信号の方向に見て後置接続さ
れた赤外線偏向鏡を有し、この赤外線偏向鏡は赤外光信
号を例えば９０’偏向して、この偏向鏡に後！ｌ接続さ
れた赤外線対物レンズを通り少なくとも一つの赤外線検
出器へ導き。

その際赤外線対物レンズは赤外光信号を前記赤外線検出
器の受光面上に集束する。前記赤外線偏向鏡が、材料試
料から走査￥を置及び結合鏡を経てこの偏向鏡へ導かれ
る赤外光信号の反射のためだけに用いられると３は、こ
の赤外！１＠向鏡は通常の４ＩｄＬを有することができ
る。しかしながらこの赤外線偏向鏡を介して、透過検査
の場合に付属ユニー／　）から付属ユニット内部の鏡装
置を介して供給される赤外線をも入力しようとするなら
ば、この赤外線偏向鏡が第２の赤外線光路に関しては透
明な窓として働き、第１の赤外線光路に関しては鏡とし
て働くように、゛この赤外線偏向鏡を構成かつ配置する
のが合目的である。

レーザ光源には上述のようにレーザ光のためのビーム拡
大光学系を付設するのが合目的である。

走査装置は二つの走査鏡を有するのが有利であり、一方
の走査鏡がＸ方向の光偏向に用いられ。

他方の走査鏡がｙ方向の光偏向に用いられるように、こ
れらの走査鏡は付属駆動部により動かされる。

測定ヘッドには既に述べたように補助ユニ２）を付け加
えることができ、この補助ユニー／　）は材料試料の壁
厚が十分小さい場合に材料試料の後方に位置決めされ、
材料試料の裏面から放射される赤外線又は相応の赤外光
信号を受信し、また内部偏向鏡装置を内蔵し、この内部
偏向鏡装置は赤外光信号を本来の測定ヘッドの赤外線光
路の中へ送り込むか又は反射する。

［実施例］ 次にこの発明に基づく光熱式検査装置の複数の実施例を
示す図面により、この発明の詳細な説明する。

第１図は、三つのブロックで吸収性材料この場合には材
料試料Ｂの特性を光熱効果に基づき検査するための方法
、及びこの方法を実施するための装置の主な構成要素を
示す、黒い枠により強調された測定ヘッドＡは集積され
たレーザ測定ヘッドとして構成されている。このヘッド
は直接変調されたダイオードボンピング・ネオジム／Ｙ
ＡＧレーザＦＬを備え、このレーザは１１０６４ｎの波
長域すなわち不可視の近赤外域で発光し、約０．３５Ｗ
の出力を有する。このレーザ光源ＦＬ（以下単にレーザ
と呼ぶ）は正方形により略示されている。ビーム拡大光
学系１を経てレーザ光ｆ１は訪電体の鏡４ａに達し、こ
の鏡はレーザ光ｆ１を走査鏡装置５の方向へ９０°偏向
する。

この走査鏡装置からレーザ光が、凸レンズとして示され
たレーザ端末側導光光学系６を経て材料試料Ｂの前面ｂ
ｔ上へ集束されて到達し、しかも測定点ｂ２へ到達する
。レーザ端末側導光光学系６は同時に測定ヘッドＡのレ
ーザ光ｆ１のための出射窓と、赤外光信号のための入射
窓とを形成する。材料試料Ｂの上方には第１１図に二つ
の座標軸±Ｘ、±ｙが示されている。これらの座標軸は
、照射軌道パターン又は放射される赤外線のための相応
の走査軌道パターンに従う光偏向又は測定点走査のため
の偏向系を表す、照射軌道パターン及び走査軌道パター
ンは図示のように、水平又は垂直な蛇行形軌道又は螺旋
形軌道となって延びるのが有利である０例えば同心円の
ような別の照射軌道パターン及び走査軌道パターンも可
能である０両座標軸±Ｘ、±ｙは破線９により囲まれ、
この破線は例えば一つの走査領域とすることができる。

所定のパルス持続時間／セパレージ１ン比に基づき変調
することができ、それぞれの設定点に例えば２Ｘ１０５
Ｗ５のエネルギーに相当する熱量を発生させるレーザ光
の照射に基づき。

材料試料Ｂは１間的に位相のずれた赤外光信号−Δｆ３
を放射する。負の符号は照射するレーザ光ｆｌに対し反
対の方向を意味する。この赤外光信号は導光光学系６に
向かって放射されこれを透過する。なぜならばこれは材
料試料Ｂに向かう方向にはレーザ光ｆｌを透過して集束
し、逆方向には望ましくは放射された赤外光信号を透過
するような、以下で二重光学系と呼ばれる光学系だから
である。この二重光学系６はその前面に、赤外線域の２
〜５ｐｍのスペクトル領域に対して窓として働き、これ
に反して実際上１１０６４ｎの波長を有するレーザ光を
赤外光信号の放射方向へは透過しないような、被膜を有
するのが有利である。

例えばこの二重光学系６はセレン化亜鉛ガラス及び／又
はフッ化カルシウム及び／又はフッ化バリウムから成る
。

二重光学系６を透過する赤外線−Δｆ３はまず走査鎧装
Ｍ５上に投射され、走査鏡装置から半透明の結合鏡４ａ
上に投射される。この結合鏡はレーザ光ｆｌの方向には
反射性であり、しかしながらこれと反対の方向には赤外
光信号に関して透過性の窓として働くダイクロイックミ
ラーとして構成されている。二重光学系６及び結合鏡４
ａは放射された赤外光信号のための出力結合要素として
働く、結合ｆｉ４ａからは赤外光信号が、結合鏡に光学
的に後置接続された赤外線偏向鏡４ｂ上に投射される。

この赤外線偏向鏡は赤外光信号を例えば９０°偏向し赤
外線対物レンズ７上へ導く。

試料の所定の深部領域を検出するために、又は試料の壁
厚が過大でないときに試料の裏面が赤外光信号を送出又
は放射するように試料を照射するために、二重光学系６
の相応の設計又は可視光と赤外光とのための光学系から
成る光学装置の構成により、赤外線検出器を位置的距離
にわたって調節可能な時間的間隔を保ってレーザ刺激に
追従させることも可（２）である、前記のように二重光
学系６に対して、レーザ光ｆ＋のためばかりでなく赤外
線−Δｆ３のためにも、集光レンズの作用が得られるよ
うに特性を設計されたガラスを用いるのが有利である。

二重光学系６の開口の変更により。

例えば光学要素の構成及び配置の変更により、材料試料
Ｂから放射される赤外光信号の測定目的に適合した割合
を増加させて赤外線検出器へ導くことができる。二重光
学系６の機能は基本的にホログラフィ−／光の要素によ
り置き替えることができる。

赤外光信号は結合鏡４ａ及びこの信号を例えば９０°偏
向する偏向鏡４ｂを経て赤外線対物レンズ７に到達し、
赤外線対物レンズは赤外光信号を赤外線検出′ａ８の受
光面８ａ上に集束する。赤外線対物レンズ７は例えばフ
ッ化カルシウム又はゲルマニウム又はリシコンから成る
。入射する赤外光信号を相応の電気信号に変換する赤外
線検出器は１例えばインジウム・アンチモン化物化合物
から成り約５０〜１１００７ｚの直径の検出面を有する
。検出面のＳＮ比は約１００にの動作温度の際に最良で
ある。この温度はほぼ窒素による冷却により達成される
。相応の検出器冷却ユニットが符号１０で示され、相応
の冷却ガス供給兼排出管路が符号１１で示されている。

赤外線検出器は特にＮ？を用いたジュールートムスン効
果により冷却される。その代わりに例えばスターリング
エンジンの原理に基づくスターリング冷却機を用いるこ
ともできる。

赤外線検出器で生じた電気信号は信号導線１２を経て測
定ヘッドＡの内部に配置された小形の前置増幅器１３へ
達し、前置増幅ｍ１３の出力端から赤外光信号に相似の
事前増幅された電気信号が信号導線１４を経て電子増幅
回路特にロックイン増幅器１５へ導かれ、ロックイン増
幅器は移動可能な電子キャビネット二二ツ）Ｃの内部に
収容されている。

ダイオードボンピングされる固体レーザＦＬを使用する
場合又は所定の目的に適したし―ザダイオードを使用す
る場合に、レーザ光ｆ１の変調をレーザの電気回路を介
して達成することができる。その場合別個の変調器又は
チョッパは必要でない。

電子キャビネットユニットＣの内部に収容された増幅回
路１５は例えばディジタルロックイン増幅器である０時
間的にほぼ一定の温度を検出するサーモグラフィーとは
異なって、光熱式測定法の場合には温度変調の振幅と位
相とが検出される。

位相ずれは刺激の時点に比べて表面で最高温度が測定さ
れるときの時間遅延から生じる０位相ずれはロックイン
増幅器により測定される。この増幅器１５は装置制御モ
ジュール１６に両信号方向で電気的に作動結合され、こ
の制御モジュール１６は更に画像スクリーン又はモニタ
１８を備え集積された電気的信号処理兼記憶ユニット１
７に電気的及び電子的に接続されている。このユニット
１７は特にパーソナルコンピュータである。換言すれば
移動可能な電子キャビネットユニットＣは、少なくとも
一つの赤外光検出器８から供給される電気信号の電子的
信号処理、記憶及び表示のための手段１５．１７と、測
定へラドＡの制御のための第２の手段１６とを備える。

すなわちキャビネットユニットＣには、少なくとも一つ
の電子増幅回路１５．これに従属する電子計算機二二ツ
）１７．及び増幅器１３．１５と電子計算機ユニット１
７との間に挿入接続されたル制御モジュール１６が従属
する６画像スクリーン１８上には赤外光信号から得られ
集められそして処理されたデータが表示される。その際
制御モジュール１６は、パルス持続時間／セパレーショ
ン比、放射パワー、照射軌道パターン、走査軌道パター
ン及び走査速度のようなレーザＦＬのためのレーザ光特
性を調節するための制御信号を発生する。

分離して設けなければならないガスレーザを用いないこ
と、及び光ファイバを経てレーザ光を伝送する必要の無
いことにより、既に述べたように装置の移動性が確立さ
れる。

電子キャビネットユニットＣと集積された測定ヘッドＡ
とは、非常にたわみやすい電気ケーブルＣ１（第３図及
び第４図参照）だけにより比較的大きい接続距離を持た
せて相互に結合される。それにより現場で電子キャビネ
ットユニットＣを中央に据え、ることができ、その際測
定場所は広い範囲にわたることができる。

第１図では符号１９により増幅器１５とレーザＦＬとの
間の信号導線が示され、符号２０によりパーソナルコン
ピュータ又は計算機ユニット１７の相応の信号出力端子
から鏡走査装置５を制御する別の信号導線が示されてい
る。第１図には測定ヘッドＡへ電気エネルギーを供給す
るためのケーブルは特に示されていない、しかしこのよ
うな給電ケーブルは第３図又は第４図に示す可とう性の
結合ケーブルＣＩの中に収容されている。

第１図に比べて詳細に描かれた第２図に示す実施例では
、光学的に相前後して接続された二つの偏向鏡２ａ、２
ｂと、第２の偏向鏡２ｂに光路の中で後置接続されたビ
ーム拡大対物レンズ３とが示されている。更に光学的に
相前後して接続された二つの走査！！１５ａ、５ｂから
成る鏡走査装Ｍ５が明示され、その際走査鏡５ａは回転
軸線２１を中心としてｉＪＲ節可能に軸受支持され、走
査鏡５ｂは回転軸線２２を中心として回転可能に軸受支
持されているので、走査鏡５ａはこれに投射されるレー
ザ光ｆｌ　を±Ｘ方向にａｍし、走査鏡５ｂはこれに投
射されるレーザ光を±ｙ力方向調節する（ｗＳｌ１図参
照）、第２図には更にレーザＦＬのためのケース２３が
輪郭で示され、またこのケース２３と構造的に一体化さ
れたダイオードレーザの形のパイロットレーザＤＬが示
され、パイロットレーザからはパイロット光ｆ２が出射
され、パイロット光は第２の偏向鏡２ｂを経てレーザ光
ｆｌの光路の中へ入力される０図から分かるように光ｆ
＋　　（レーザ光）とｆｚ　　（パイロット光）とは当
初は相互に軸平行である。相前後して接続された第１及
び第２の偏向鏡２ａ、２ｂによりレーザ光ｆ１は二重９
０°偏向され、第２の偏向鏡２ｂによる二度目の偏向後
に両方の光ｆ１　とｆｚとは重なり合う、第２の偏向鏡
２ｂはパイロット光ｆ２の入力のためにダイクロイック
ミラーとして構成され、このダイクロイックミラーはそ
の反射面によりレーザ光ｆｌ　を反射し、しかし同時に
他の面から入射するパイロット光ｆ２を透明な窓として
透過する。そして両方の光ｆｌ　、ｆｚはビーム拡大光
学系３を通り誘電体の鏡４ａに到達する。実際にはパイ
ロット光ＤＬは走査領域９（ｆＩＳ１図参照）を確定し
ようとするときにだけ投入される。従ってレーザＦＬが
まだ働かずパイロットレーザＤＬが投入されるときに、
パイロット光ｆ２が誘電体の結合鏡４ａ及び走査鎧装ｆ
ｉ５を経て二重光学系６を通り材料試料上に到達し、そ
の際例えば赤色光スポットを発生させる。走査領域が決
定されたならば、レーザＦＬの投入後に本来の測定工程
が開始されたとき、本来の測定工程を遂行できるために
パイロットレーザＤＬは望ましくは継続駆動されるべき
である。

第２図には、一種の想像図で荊記光学系のための単一の
車状の支持要素が示され、全体に符号２４が付けられて
いる。

第２図には、レーザ光ｆ１、パイロット光ｆ２及び材料
試料（第２図には示されていない）から放射される赤外
光信号の光が太い線により強調されている。結合鏡４ａ
と二重光学系６との間ではすべての三つの形式の光の光
路が共通である。結合ｇ１４ａから赤外線検出器８まで
は赤外線だけが存在する０次の表に対しては、（１）は
材料試料へ向かう方向の放射方向であり、（−）は材料
試料から放射される赤外光信号の方向であると仮定して
いる６次の表は個々の光学系の特性及び三つの形式の光
ｆ、、ｆ２、−Δｆ３に対する光学的関係を概括的にま
とめたものであり、更に右欄にレーザ光ＭＡ　ｆ　＋　
に対する光学系の透過率及び鏡の反射率が示されている
。右欄の数値を乗算することにより０．８２９つまり８
２．９％のレーザ光ｆ１に対する（第１の）総合透過及
び反射率が得られる。赤外線−Δｆ３に対しては同様に
有利な（第２の）総合値が得られる。なぜならば赤外線
に対する光学系６．７及び鏡５ｂ、５ａ、４ａ、４ｂの
透過及び反射率はレーザ光ｆ１に対する相応の光学系及
び鏡の透過及び反射率と匹敵するからである。

光学要素 透過方向 反射方向　透過又は 反射率 誘電体の鏡（ビーム ｆｌ：レーザの周波数 ｆ２：パイロットレーザの周波数 一Δｆ３：赤外線 第３図及び第４図では第１図と同じ部品が同じ符号を有
する０両図面では可搬形測定へラドＡが損失熱を放散す
るための冷却スリット２５を備える。測定へ一２ドＡは
それぞれ三脚２７の台２６上に配置され、可とう性ケー
ブルＣ１を介して電子キャビネットユニットＣに結合さ
れている。

第５図ないし第７図には測定ヘッドＡの構成の異なる詳
細図が示されている。ｍ５図は測定ヘッドＡの正面ＡＩ
の二重光学系６、結合鏡４ａ、赤外線偏向鏡４ｂ及び走
査鎧装Ｍ５を示す、第６図には一方の走査ｆｉＳｂのた
めの駆動部５ｂ１、他方の走査Ｊｉ１５ａ及び二重光学
系６が示されている。第７図はビーム拡大光学系ｌを備
えたレーザの輪郭、レーザにｖｋ置被接続れた二つの偏
向鏡２ａ、２ｂ、結合鏡４ａ、赤外線偏向鏡４ｂ（図面
では円形に構成されている）及びビーム拡大光学系の一
部である第２の光学系３を示す。

第８図は拡大された走査領域のスナップショットを示し
、これはクリープ応力を受けた配管で検出された細孔で
ある。

第９図は、測定へラドＡにエネルギー供給ユニットＡＯ
を取り付けることができ、それにより測定ヘッドへ給′
准ケーブルを敷設する必要が無いことを示す、この給電
ユニットはＡＯ充電可能な蓄電池を備えることができる
。

第１θ図は、本来の測定ヘッドに取り付け可能な別個の
ユニットＡ２により、試料の裏面から放射された赤外線
に基づいて比較的薄壁の材料試料Ｂｌ　を検査すること
ができるということを示し、赤外線は赤外線光学系２６
１両偏向ＩｔＪ、２７．２８、別の赤外線光学系２９及
び測定へラドＡの入射窓３０を経て偏向鏡４ｂの裏面へ
到達する。

この偏向＠４ｂはこの実施例に対してはダイクロイック
ミラーであり、その＃！赤外線対物レしズ７及び赤外線
検出！１８へのその他の光路は第２図に示すものと同様
である。

第１０図に示す装置によれば、材料試料ＢＴ　の前面を
レーザ光ｆ１により照射軌道パターンに応じて照射する
という方法が実現される。材料試料ＢＴ　の材料壁厚が
相応に小さい（例えば数分の１ｍｍ）場合には、材料試
１１４Ｂ　＋　の裏面から放射された赤外光信号−Δｆ
４が走査軌道パターンに応じて走査される。この走査は
１例えば偏向鏡２７．２８が走査鏡として構成され、こ
れらの鏡が第２図に示す偏向鏡５ａ、５ｂに相応して後
者と同期してＸ又はｙ方向に僅かな量だけ電動機により
偏向されるようにして行うことができる。更に第１θ図
に示すように、ｉ’！：の材料試料Ｂ′の裏面から放射
される赤外光信号−Δｆ４が、レーザに向かう側の材料
試料面から放射され赤外線検出器８上に向かう赤外光信
号−Δｆ３に対する光路の最後の部分と重なるように、
赤外光信号−Δｆ４が偏向されるのが有利である。この
場合には赤外線偏向鏡４ｂで統合が行われる。第１θ図
で示されていない遮蔽壁により、赤外光信号−Δｆ３だ
け又は−Δｆ４だけが赤外線偏向鏡を経て赤外線検出！
Ｉ８に到達するということを達成することができる。従
って材料試料Ｂ１を２Ｍ類の方法に基づき検査すること
ができる。材料試料Ｂｌ　のレーザに向かう側の面から
放射される赤外光信号−Δｆ３．又は材料試料Ｂｌ　の
レーザと反対側の面から放射される赤外光信号−Δｆ４
を評価することができる。測定ヘッドＡと補助ユニット
との間にはｌｉＩ壁の材料試料Ｂ−を挿入するために中
間空間３１が設けられている。補助ユニットＡ２から赤
外線光学系２６を経て受信される赤外光信号−Δｆ４は
二重の９０°偏向に基づき、ケースを封止する第１の導
光光学系２９を通り補助ユニットから中間空間３１へ導
かれ、そして中間空間からケースを封止する第２の光学
系３０を経て測定ヘッドＡの赤外光信号−Δｆ３の内部
光路へ導かれる。このことは単一の赤外線検出器８で間
に合うという長所を有する。しかし特別の場合には補助
ユニットＡ２に固有の赤外線検出器を付設することがで
きるので、材料試料Ｂｒ　は実際上回吟に両面から検査
することができる。補助ユニットＡ２はレーザ光ｆ１の
軸に関して傾動して入れ外し可能に構成することができ
るので、測定へラドＡは選択的に薄壁の材料試料の表面
検査又は透過検査のために適している。

第１図ないし第７図に示す光熱顕微鏡の有利な実施例に
戻って次に、可搬形測定ヘッド内部のレーザ光ｆ１の光
路の中の光ファイバの省略と。

材料試料から放射される赤外光信号−Δｆ３の赤外光検
出ｓ８までの光路の中のこの光ファイバの望ましい省略
とが、何ゆえ特に有利であるかを更にもう一度説明する
。レーザ光のための光ファイバは屯−モードファイバと
しなければならない。

中−モードファイバはほぼ導波管のように働く。

すなわち光線は実際上直線的に心を通過する。

レーザ光のコヒーレント特性は全く又は少ししか損なわ
れない、そのために数μｍすなわち１０００分の数ｍｍ
の心直径が必要である。この種のファイバは回折を制限
した集束、従って高い横方向解像度を可能にするために
必要である。

単一モードファイバの欠点はレーザとファイバ入口との
間の高価な入力結合機構及び同光学系、並びにそれにも
かかわらず発生する高い入力結合損失である。入力結合
損失は実験室で最良の条件のもとに測られたところによ
ると３０％ないし４０％であり、実際の使用時にはこれ
に対し５０％となる。これに比較するとファイバ内の減
衰損失は比較的小さい（４８８ｎｍの場合に３０ｄＢ／
ｋｍ、１１０６４ｎの場合に２ｄＢ／ｋｍ）。

この発明に基づく光熱顕微鏡の場合に、光フアイバ技術
によっては実現できない共線的な配置（ダイクロイック
ミラー４−ａと二重光学系又は走査対物レンズ６との間
のレーザ光路及び赤外線光路の一致）が存在する。なぜ
ならば赤外光ファイバは同時にレーザ波長のための単一
モードファイバとすることができないからである。おそ
らくダイクロイックミラー４ａと赤外線検出器８との間
に赤外光ファイバを設置することを考えることができる
であろう、それにより赤外線検出器を可搬形測定ヘッド
の外部に置くことができる。しかしながらその際には別
の伝送損失及び赤外光ファイバの小さい機械的負荷能力
が欠点となる。更にそのとき赤外線検出器を含む電子モ
ジュールと可搬形測定ヘッドとの間の結合導線がおそら
くはとんど差し込み可能にすることはできず、強固に取
り付けたままとしなければならない。

要するに光熱Ｗ４微鏡と呼ぶことができるこの発明に基
づく装置の有利な実施例は次のように特徴づけることが
できる。すなわち光熱Ｗ４微鏡は、３）純粋なモードの
レーザ光ｆ１を送出するためのレーザＦＬと、 ｂ）レーザ光ｆ１を偏向するための機械的又は光学的走
査装置５；５ａ、５ｂと、 Ｃ）レーザ光ｆ１を材料試料Ｂ上の測定点ｂ２に１０ｇ
ｍ以下の集束直径で集束し、かつ材料試料Ｂから放射さ
れた赤外光信号−Δｆ３を導き戻すための光学系６と。

ｄ）赤外光信号−Δｆ３を出力するための出力結合要素
４ａと、 ｅ）レーザＦＬのそばに配置された赤外線検出器８と、 ｆ）出力結合要素４ａにより出力された赤外光信号−Δ
ｆ３を赤外線検出器８上へ偏向するための偏向鏡４ｂと
、 ｇ）レーザＦＬ、走査装置５；５ａ、５ｂ、光学系６、
出力結合要素４ａ、偏向鏡４ｂ及び赤外線検出器８が一
緒に収容されているケースと、ｈ）赤外線検出７１８の
信号を評価しかつ表示するための信号評価ユニット１３
．１５．１７゜　８ とを備える。

請求項１及び３９並びに前人に対する説明文並びにこの
表の右欄に記載のように、この発明に基づく光熱！１ｌ
ｌｌＴＩａ鏡←より少なくとも６０％の非常に良好な総
合透過及び反射率を達成することができ、しかもレーザ
光ｆｌ　の光路に対するばかりでなく放射された赤外光
信号−Δｆ３の光路に対しても達成できる。しかもその
上レーザ光ｆ１に対するＰｔ５ｌの総合透過及び反射率
は用いられた光学系と被膜との品質が良好な場合に６０
％ないし８５％の範囲にあり、特に望ましくは少なくと
も８０％とすることができる。赤外線に対する相応の値
は幾分低いけれどレーザ光ｆｌ　に対して得られる有利
な透過及び反射率にほぼ匹敵する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に基づく光熱式検査装置の一実施例の
略示図、第２図は第１図に示す測定ヘッドの斜視図、第
３図及び第４図はそれぞれ光熱式検査装置の異なる実施
例の外形斜視図。 第５図及び第６図はそれぞれ第３図に示す測定ヘッドの
平面図及びＡ１　矢視図、第７図は第５図に示す測定ヘ
ッドの切断線■−■による断面図。 第８図は第１図に示すモニタにより得られた拡大画像の
一例を示す図、第９図は第１図に示す測定ヘッドに給電
ユニットを付設した状態を示す平面略示図、第１Ｏ図は
第１図に示す測定ヘッドに補助ユニットを付設した状態
を示す断面略示図、第１１図は第１図に示す測定ヘッド
における走査軌道パターンの三つの例の斜視図である。 Ａ・・・測定ヘッド ＡＩ・・・正面壁 Ａ２・・・補助ユニット Ｂ、Ｂｌ　・・・材料試料 Ｃ・・・電子キャビネットユニット ＤＬ・・・パイロットレーザ ＦＬ・・・レーザ光源 ｆｌ・・・レーザ光 ｆｌ・・・パイロット光 一Δｆ３．−Δｆ４・・・赤外光信号 １．３・・・ビーム拡大光学系 ２ａ、２ｂ・・・偏向鏡 ４ａ・・・結合鏡 ４ｂ・・・赤外線偏向鏡 ５ａ、５ｂ・・・走査鏡 ６・・・レーザ光端末側導光光学系 ７・・・赤外線対物レンズ ８・・・赤外光検出器 ８ａ・・・受光面 ９・・・走査領域 １０・・・冷却ユニット １４・・・出力信号導線 １５・・・電子増幅回路 １６・・・制御モジュール １７・・・電子、ｉｔｎ機ユニット ８・・・モニタ １、２２・・・軸線 ６・・・赤外線光学系 ７．２８・・・偏向鏡装置 ９・・・第１の導光光学系 ０・・・第２の導光光学系 ・；シ；、：；。 ｉ菅

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光熱効果に基づく材料特性の検査方法において、 ａ）材料試料（Ｂ）の検査しようとする、表面領域（９
   ）の方向へレーザ光（ｆ＿１）を送出し、その際レーザ
   光（ｆ＿１）がレーザ光端末側の導光光学系（６）によ
   り照射光スポットとなって所望の測定点直径に集束され
   、それによりこの光スポットで光エネルギーの一部が材
   料試料の照射された体積要素により吸収され、この体積
   要素及びこれに隣接する体積要素の表面から赤外光信号
   （−Δｆ＿３）が放射され、 ｂ）放射された赤外光信号（−Δｆ＿３）を光の出力結
   合要素（６、４ａ）へ導き、この 出力結合要素により放射された赤外光信号 （−Δｆ＿３）が更に導かれ、また試料表面で反射され
   るレーザ光（ｆ＿１）の成分がほぼ阻止され、 ｃ）出力された赤外光信号（−Δｆ＿３）が更に導かれ
   て少なくとも一つの赤外光検出器 （８）の受光面（８ａ）上に集束され、この赤外光検出
   器は受光した赤外光信号を次の信号処理のために相応の
   電気信号へ変換し、 ｄ）レーザ光源が可搬形測定ヘッド（Ａ）の内部に組み
   込まれ、かつ可搬形測定ヘッド （Ａ）内部でレーザ光（ｆ＿１）がレーザ光源（ＦＬ）
   からレーザ光端末側の導光光学系 （６）まで少なくとも６０％の第１の総合透過及び反射
   率で導かれ、可搬形測定ヘッド （Ａ）内部で材料試料（Ｂ）から放射され た赤外光信号（−Δｆ＿３）が赤外光検出器（８）まで
   少なくとも６０％の第２の総合透過及び反射率で導かれ
   ている ことを特徴とする光熱式検査方法。 （９）レーザ光源（ＦＬ）としてダイオードポンピング
   された固体レーザが用いられることを特徴とする請求項
   １記載の方法。 ３）レーザ光源（ＦＬ）としてダイオードレーザが用い
   られることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４）材料試料（Ｂ′）の前面がレーザ光（ｆｌ）により
   照射軌道パターンに応じて照射さ れ、材料壁厚が相応に薄い場合に、材料試料（Ｂ′）の
   裏面から放射された赤外光信号 （−Δｆ＿４）が走査軌道パターンに応じて走査される
   ことを特徴とする請求項１ないし３の一つに記載の方法
   。 ５）材料試料（Ｂ）が同一面上で、レーザ光（ｆ＿１）
   により照射されかつ材料試料から放射される赤外光信号
   （−Δｆ＿３）に関して走査され、放射された赤外光信
   号がその光路の一部では、照射軌道パターンに従い入射
   するレーザ光（ｆ＿１）の案内のために用いられるのと
   同じ光路に沿って、少なくとも一つの レーザ光端末側導光光学系を通り光の出力結合要素へ導
   かれることを特徴とする請求項１ないし３の一つに記載
   の方法。 ６）レーザ光端末側導光光学系として、材料試料（Ｂ）
   へ向かう方向へはレーザ光（ｆ＿１）を透過して集束し
   、逆方向へは放射された赤外光信号（−Δｆ＿３）を有
   利に透過する二重光学系（６）が用いられることを特徴
   とする請求項１ないし３又は５の一つに記載の方 法。 ７）レーザ光（ｆ＿１）の照射軌道パターンを発生させ
   るために、レーザ光が光学的に相前後して接続された二
   つの走査鏡（５ａ、５ｂ）を介して導かれ、これらの走
   査鏡のうちの 一方の鏡（５ａ）がｘ方向への光偏向のために第１の軸
   線（２１）を中心として回転し、他方の鏡（５ｂ）がｙ
   方向への光偏向のために第２の軸線（２２）を中心とし
   て回転することを特徴とする請求項１ないし６の一つに
   記載の方法。 ８）光の出力結合要素（６、４ａ）のためにダイクロイ
   ック結合鏡（４ａ）が用いられ、材料試料（Ｂ）へ向か
   う放射方向を有するレーザ光（ｆ＿１）が結合鏡（４ａ
   ）の有効な鏡面により走査鏡（５ａ、５ｂ）に向かう光 路の中へ反射され、これに反してレーザ光 （ｆ＿１）に対して逆向きの方向へ入射する赤外光信号
   （−Δｆ＿３）が、この放射方向では窓として働く結合
   鏡（４ａ）を透過することを特徴とする請求項１ないし
   ３又は５ないし７の一つに記載の方法。 ９）レーザ光源（ＦＬ）から送出されるレーザ光（ｆ＿
   １）が、ビーム拡大光学系（１、３）の構成部分であり
   レーザ光を拡大する第１ の光学系（１）を通過し、それに続いて光 学的に相前後して接続された二つの偏向鏡 （２ａ、２ｂ）を介して二度９０°ずつ偏向され、それ
   によりレーザ光が結合鏡（４ａ）の有効面上に向けられ
   、この有効面からその光路を両走査鏡（５ａ、５ｂ）を
   経てレーザ光端末側導光光学系（６）の方へ取り、この
   導光光学系によりレーザ光が材料試料（Ｂ）の測定点上
   に集束されることを特徴とする請求項１ないし８の一つ
   に記載の方法。 １０）レーザ光（ｆ＿１）が偏向鏡（２ａ、２ｂ）の第
   ２の鏡（２ｂ）から結合鏡（４ａ）へ、ビーム拡大光学
   系（１、３）の構成部分である第２の光学系（３）を経
   て導かれることを特徴とする請求項９記載の方法。 １１）パイロットレーザ（ＤＬ）のパイロット光（ｆ＿
   ２）がレーザ光（ｆ＿１）の光路へ入力され、それによ
   りレーザ光（ｆ＿１）による材料試料（Ｂ）の検査又は
   照射の開始前に、材料試料上の可視照射パイロット光ス
   ポットを走査領域（９）の調節に利用できることを特徴
   とする請求項９又は１０記載の方法。 １２）可視赤色光を放射するパイロットレーザ（ＤＬ）
   望ましくはダイオードレーザを用 いることを特徴とする請求項１１記載の方 法。 １３）パイロット光（ｆ＿２）が第２の偏向鏡（２ｂ）
   と結合鏡（４ａ）との間の光路へ入射され、このために
   第２の偏向鏡（２ｂ）がその裏面に入射するパイロット
   光（ｆ＿２）を窓のように透過し、一方第２の偏向鏡が
   その前面に入射するレーザ光（ｆ＿１）を結合鏡（４ａ
   ）へ向けて反射することを特徴とする請求項１１又は１
   ２記載の方法。 １４）レーザ光（ｆ＿１）が所望のパルス持続時間／セ
   パレーション比を得るために変調されることを特徴とす
   る請求項１ないし１３の 一つに記載の方法。 １５）レーザ光（ｆ＿１）が走査領域（９）にわたり方
   形の照射軌道パターンに沿って導かれることを特徴とす
   る請求項１ないし１４の一つに記載の方法。 １６）レーザ光（ｆ＿１）が走査領域（９）にわたり、
   螺旋軌道又は同心円軌道により形成される照射軌道パタ
   ーンに沿って導かれることを特徴とする請求項１ないし
   １４の一つに記載の方法。 １７）薄壁の材料試料（Ｂ′）の裏面から放射される赤
   外光信号（−Δｆ＿４）が、レーザに向かう側の材料試
   料面から放射される赤外光信号（−Δｆ＿３）のための
   光路の赤外線検出器（８）に向けられている最後の部分
   と重なるように、前者赤外光信号（−Δｆ＿４）が偏向
   されることを特徴とする請求項４記載の方 法。 １８）非破壊材料検査の枠内で材料不均質性、材料欠陥
   、層割れ、腐食発生及び侵食発生の検出のために、例え
   ば金属材料内の空洞の形のクリープ破壊個所の検出のた
   めに、またチップ、半導体、太陽電池のような電気部品
   、ろう付け個所、また厚さ、繊維分布、固着性に関する
   製紙製品、及び多孔性、繊維分布、方向性に関するプラ
   スチック製品の欠陥検査のために、またプロセス検査の
   ために用いられることを特徴とする請求項１ないし１７
   の 一つに記載の方法。 １９）材料組織、また例えば密度、熱伝導率、比熱、硬
   さのような材料特性量の検出のため に、及び材料状態の検出のために用いられることを特徴
   とする請求項１ないし１７の一つに記載の方法。 ２０）層厚、コーティング、例えば粗さのような表面品
   質の測定のために、また被膜の付着性の測定のために用
   いられることを特徴とする請求項１ないし１７の一つに
   記載の方法。 ２１）指紋などについての痕跡捜査のために用いられる
   ことを特徴とする請求項１ないし１７の一つに記載の方
   法。 ２２）紙幣、絵画、合金、硬貨、陶磁器及びアンチーク
   家具などの偽造品の捜査及び発見のために用いられるこ
   とを特徴とする請求項１ないし１７の一つに記載の方法
   。 ２３）正面壁付きのコンパクトなケースを有する可搬形
   測定ヘッドを備え、可搬形測定ヘッドのケース内に収容
   されたレーザ光源のレーザ光（ｆ＿１）が、ケース内部
   の導光手段（１、２ａ、２ｂ、３、４ａ、５ａ、５ｂ）
   を介して導光体なしにレーザ光端末側導光光学系 （６）へ導かれ、ケースの正面壁（Ａ１）に収容され二
   重光学系として構成された前記 レーザ光端末側導光光学系（６）が、材料試料（Ｂ）に
   向かう方向へはレーザ光（ｆ＿１）を透過して集束し、
   また逆方向へは望まし くは材料試料から放射される赤外光信号 （−Δｆ＿３）を透過し、その際この導光光学系（６）
   が光の出力結合要素（６、４ａ）の構成部分であり、測
   定ヘッドのケース内に収容された少なくとも一つの赤外
   光検出器の受光面が、光学的に前置接続された赤外線対
   物レンズの焦点上に並べられて、次の信号処理を目的と
   して赤外光信号を相応の電気信号へ変換することを特徴
   とする請求項１ないし １６の一つに記載の方法を実施するための装置。 ２４）ケース内部の導光手段が、レーザ光（ｆ＿１）の
   光路中にレーザ光端末側光学系に前置 接続された走査鏡装置（５）と、レーザ光 （ｆ＿１）の光路の中に走査鏡装置（５）に前置接続さ
   れダイクロイックミラーとして構成された結合鏡（４ａ
   ）と、レーザ光（ｆ＿１）の方向と逆の方向すなわち結
   合鏡（４ａ）の反射面と反対の側でこの結合鏡に前置接
   続された赤外線対物レンズ（７）とを備え、走査鏡装置
   （５）が照射軌道パターンに基づき レーザ光（ｆ＿１）を偏向するように、またその走査領
   域（９）の範囲で材料試料（Ｂ）から放射される赤外光
   信号（−Δｆ＿３）を走査軌道パターンに基づき走査す
   るように調整され、結合鏡（４ａ）がレーザ光（ｆ＿１
   ）の方向へは反射性でありこれと逆の方向へは赤外光信
   号に関して透過性の窓として働き、赤外線対物レンズ（
   ７）は結合鏡（４ａ）から入射する赤外光信号を少なく
   とも一つの赤外光検出器（８）の受光面（Ｂａ）上に集
   束することを特徴とする請求項２３記載の装置。 ２５）移動可能な少なくとも一つの電子キャビネットユ
   ニット（Ｃ）と、測定ヘッド（Ａ）と電子キャビネット
   ユニット（Ｃ）との間の信号伝送のための少なくとも一
   つの可とう性接続ケーブル（Ｃ１）と、可搬形測定ヘッ
   ド（Ａ）にエネルギー供給源から電気エネル ギーを供給するための手段とを備え、電子 キャビネットユニット（Ｃ）が少なくとも 一つの赤外光検出器（８）から供給される電気信号の電
   気的信号処理のための第１の手段（１５、１７）と、測
   定ヘッドの制御のための第２の手段とを備え、第１の手
   段が少なくとも一つの電子増幅回路（１５）と電子計 算機ユニット（１７）とを備え、第２の手 段が増幅回路（１５）と電子計算機ユニッ ト（１７）との間に挿入接続された制御モ ジュール（１６）を備え、その際電子計算機ユニット（
   １７）が赤外光信号から得られ集められかつ処理された
   データを表示できる少なくとも一つの画像スクリーン（
   １８）を有し、制御モジュール（１６）がパルス持続時
   間／セパレーション比、放射パワー、照射軌道パターン
   、走査軌道パターン及び走査速度のようなレーザ光源（
   ＦＬ）のレーザ光特性を調節するための制御信号を発生
   させることを特徴とする請求項２３又は２４記載の装 置。 ２６）可搬形測定ヘッド（Ａ）の中に赤外光検出器に電
   気的に後置接続された前置増幅器が 収容され、この前置増幅器の出力信号導線 （１４）が電子キャビネットユニット（Ｃ）の増幅回路
   （１５）へ導かれることを特徴とする請求項２５記載の
   装置。 ２７）増幅回路（１５）がロックイン増幅器であること
   を特徴とする請求項２５又は２６記載の装置。 ２８）可搬形測定ヘッド（Ａ）内部にパイロットレーザ
   （ＤＬ）が収容され、そのパイロット光（ｆ＿２）がレ
   ーザ光（ｆ＿１）の光路の中に入力され、パイロット光
   が走査領域（９）の調節のために用いられることを特徴
   とする請求項２３ないし２７の一つに記載の装置。 ２５）パイロットレーザ（ＤＬ）が可視赤色光を放射す
   ることを特徴とする請求項２８記載の装置。 ３０）パイロットレーザ（ＤＬ）のパイロット光（ｆ＿
   ２）が第２の偏向鏡（２ｂ）と結合鏡（４ａ）との間に
   設けられたレーザ光源 （ＦＬ）のレーザ光（ｆ＿１）のための光路上に整列さ
   れ、その際第２の偏向鏡（２ｂ）がその裏面上に入射す
   るパイロット光（ｆ＿２）のための透過窓を形成し、パ
   イロット光を結合鏡（４ａ）上に投射することを特徴と
   する請求項２８又は２９記載の装置。 ３１）赤外光検出器のための低温作動域を確保するため
   に冷却ユニット（１０）が設けられることを特徴とする
   請求項２３ないし３０の 一つに記載の装置。 ３２）レーザ（ｆ＿１）の光路の中でレーザ光源（ＦＬ
   ）の出力端のビーム拡大光学系の構成部分である第１の
   光学系（１）には、光学的に相前後して接続された第１
   及び第２の偏 向鏡（２ａ、２ｂ）が続いて設けられ、こ れらの偏向鏡がレーザ光（ｆ＿１）を結合鏡（４ａ）へ
   向かうずれた軌道へ偏向し、その際パイロットレーザ（
   ＤＬ）のパイロット光（ｆ＿２）がこのずれた軌道へ入
   射するように心合わせされていることを特徴とする請求
   項２８ないし３０の一つに記載の装置。 ３３）第２の偏向鏡（２ｂ）と結合鏡（４ａ）との間に
   はビーム拡大光学系（１、３）の構成部分である第２の
   光学系（３）が光路の中へ挿入されていることを特徴と
   する請求項３２記載の装置。 ３４）赤外光信号（−Δｆ＿３）の光路の中では結合鏡
   （４ａ）に赤外線偏向鏡（４ｂ）が 後置接続され、この赤外線偏向鏡が結合鏡 （４ａ）を透過した赤外光信号を受けて、赤外光検出器
   （８）又はこの検出器に前置接続された赤外線対物レン
   ズ（７）に向かう方向へ投射することを特徴、とする請
   求項２３ないし３３の一つに記載の装置。 ３５）材料試料（Ｂ′）の裏面から送出される赤外光信
   号（−Δｆ＿４）を受信することにより比較的薄壁の材
   料試料（Ｂ′）を光熱的に 検査するための測定ヘッド（Ａ）用補助ユ ニット（Ａ２）が、赤外光信号の受信のた めの赤外線光学系（２６）と、赤外線検出器（８）の受
   光面（Ｂａ）と一直線上にある光軸へ赤外光信号を偏向
   するための偏向鏡装置（２７、２８）とを備えることを
   特徴とす る請求項２３ないし３４の一つに記載の装 置。 ３８）赤外線対物レンズ（７）に前置接続された赤外線
   偏向鏡（４ｂ）が、レーザに向かう 側の材料試料面から放出された赤外光信号 （−Δｆ＿３）に関しては反射性であり、レーザと反対
   側の材料試料面から放出される赤外光信号（−Δｆ＿４
   ）に関しては透過性であることを特徴とする請求項３５
   記載の装置。 ３７）測定ヘッド（Ａ）と補助ユニット（Ａ２）との間
   には薄壁の材料試料（Ｂ′）の挿入 のための中間空間が設けられ、補助ユニッ ト（Ａ２）により受信された赤外光信号 （−Δｆ＿４）が、ケースを封止する第１の導光光学系
   （２９）を経て補助ユニット （Ａ２）から中間空間へ、更に中間空間からケースを封
   止する第２の導光光学系（３０）を経て測定ヘッド（Ａ
   ２）の赤外光信号 （−Δｆ＿３）の内部光路へ導かれることを特徴とする
   請求項３５又は３６記載の装置。 ３８）ａ）純粋なモードのレーザ光（ｆ＿１）を送出す
   るためのレーザ（ＦＬ）と、 ｂ）レーザ光（ｆ＿１）を偏向するための機械的又は光
   学的走査装置（５：５ａ、５ｂ） と、 ｃ）レーザ光（ｆ＿１）を材料試料（Ｂ）上の測定点（
   ｂ２）に１０μｍ以下の集束直径で集束し、かつ材料試
   料（Ｂ）から放射された赤外光信号（−Δｆ＿３）を導
   き戻すための光学系（６）と、 ｄ）赤外光信号（−Δｆ＿３）を出力するための出力結
   合要素（４ａ）と、 ｅ）レーザ（ＦＬ）のそばに配置された赤外線検出器（
   ８）と、 ｆ）出力結合要素（４ａ）により出力され た赤外光信号（−Δｆ＿３）を赤外線検出器（８）上へ
   偏向するための偏向鏡（４ｂ） と、 ｇ）レーザ（ＦＬ）、走査装置（５：５ａ、５ｂ）、光
   学系（６）、出力結合要素（４ａ）、偏向鏡（４ｂ）及
   び赤外線検出器（８）が一緒に収容されているケースと
   、 ｈ）赤外線検出器（８）の信号を評価しかつ表示するた
   めの信号評価ユニット（１３、 １５、１７、１８） とを備えることを特徴とする光熱顕微鏡。 ３８）レーザ光（ｆ＿１）のための第１の総合透過及び
   反射率が６０％ないし８５％の範囲にあり、望ましくは
   少なくとも８０％であることを特徴とする請求項１記載
   の方法。