JPH0557657U - 板材表面の光学特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属などの平板状材料表面の光反射や光干
渉，放射などの光学特性を高温状態で実験的に測定する
のに用いられる光学特性測定装置を提供する。 【構成】 加熱手段を有する測定用チェンバ８とサンプ
ル１を固定するサンプル台９と、放射光をサンプル１に
入射する入射窓22とサンプル１からの反射光を透過する
測定窓23とを複数対有する加熱炉７に、放射光光源３と
光学センサ４を取付ける際に外嵌部材31と内嵌部材32と
からなる固定部材30を用いることにより、測定角度を変
更する場合にワンタッチで放射光光源３と光学センサ４
を移し換えることが可能である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、板材表面の光学特性測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

材料表面物性を実験的に測定することは、その材料の製造工程におけるオンラ イン測定による材料材質検査法を確立する際に重要であり、とくに近年はたとえ ば光反射や光干渉，放射などの光学的な物性特性が注目されている。この光学的 物性特性の測定原理について図４を用いて説明する。

【０００３】 図において、１は平板状材料のサンプル、２は検出されるたとえば表面欠陥な どの測定対象部、３はたとえばレーザ光などの測定用の放射光光源、４は光学セ ンサである。そして、放射光光源３からサンプル１の表面に入射光５ａが到達す ると、その表面で反射あるいは干渉などの光学的な現象が起こってサンプル１の 表面の特性が反射光５ｂに影響を与えるから、この反射光５ｂを光学センサ４で 観測することにより、測定対象部２に関する情報を計測することができる。そこ で、図示のように、入射光５ａが垂線６に対してθ₁ の入射角度で測定対象部２ 上へ入射し、測定対象部２の面で垂線６に対してθ₂ なる測定角度で反射するも のとすると、測定対象部２の反射光５ｂへの影響特性はθ₁ ，θ₂ などに依存す ることが明らかである。

【０００４】 図５はサンプル１の表面の光学的特性を測定実験するのに従来用いられている 加熱炉の概要を示したものである。図に示すように、この加熱炉７は、測定用チ ェンバ８とサンプル１を固定するサンプル台９と観測窓ユニット10とで構成され る。測定用チェンバ８は、上部に複数の穴11ａを有するフランジ11を取付けた筒 状の炉体12とされ、その内壁には断熱材13がライニングされる。炉体12の内部に は、電熱線などのヒータ14が配置されて電源配線15を介して電源が供給され、ま たサンプル１には温度検出器16が取付けられて測定配線17を介して外部に伝送さ れる。炉体12の側壁にはガス配管18, 冷却水配管19が接続される。

【０００５】 また、観測窓ユニット10は、複数の穴20ａを有するフランジ20に半球面状の蓋 部21が取付けられ、この蓋部21には複数の入射窓22と測定窓23が対になるように 取付けられる。これら入射窓22, 測定窓23には測定波長に対して透明なすなわち 透過率の大きいたとえば結晶性材質などで作製された窓材24が取付けられる。 そこで、この加熱炉７を用いて平板状材料のサンプル１の表面の光学的特性を 測定実験する場合は、まずサンプル台９上にサンプル１を固定したのち、測定用 チェンバ８のフランジ11に蓋部21のフランジ20を被せ、双方の対向する穴11ａ, 20ａにボルト（図示せず）を通して固定し、密閉状態にする。そして、ヒータ14 に通電してサンプル１を所定の温度に加熱する。このとき、ガス配管18によって 不活性ガスを炉内に吹き込んで大気による酸化を防止し、冷却水配管19によって 冷却水を供給して炉体12の冷却を行う。そして、入射窓22の１個に取付けた放射 光光源３からサンプル１の表面に入射光５ａを入射し、それに対向した測定窓23 からの反射光５ｂを光学センサ４によって観測するのである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記したような加熱炉７を用いた光学的物性測定においては、入射 光５ａの入射角θ₁ ，反射光５ｂの測定角θ₂ によって測定データが変化するの で、各測定においてこれらの角度を精密に設定するのに非常に時間がかかるとい う問題がある。

【０００７】 ここで、この問題の説明を簡単にするために、入射角度θ₁ と測定角度θ₂ が 等しくθであるとし、このθがθ_A , θ_B , θ_C （ただし、θ_A ＜θ_B ＜θ_C と する）の３段階に変えられる観測窓ユニット10を用いて測定を行う場合の段取り 替えについて説明する。 まず、図６(a) は角度θ_A での測定状態を示すもので、放射光光源３からの入 射光５ａを入射窓22ａを介してサンプル１の表面に垂線６に対して入射角度θ_A で入射し、その反射光５ｂを測定窓23ａを介して光学センサ４で観測するものと する。この状態から異なる角度θ_B での測定に変更する場合は、図６(b) に示す ように、放射光光源３および光学センサ４を入射窓22ｂと測定窓23ｂに移し変え て、その入射角度と測定角度をθ_B に変更し、あらたに光軸合わせをしてから測 定する。さらに角度θ_C での測定に変更する場合は、図６(c) に示すように、入 射窓22ｃと測定窓23ｃを用いるのである。

【０００８】 このように、測定光軸の変更にともないその都度光軸合わせを行う必要があり 、その測定角度に対応した位置決めマークをあらかじめつけておけば、粗い位置 は決定することができるが、その場合光軸ずれを起こすおそれがある。また、こ の光軸合わせには非常な手間がかかり、時間を要するために測定の効率が上がら ないという問題があった。

【０００９】 本考案は、上記したような従来技術の有する課題を解決した板材表面の光学的 特性測定装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、加熱手段を有する測定用チェンバとサンプルを固定するサンプル台 と入射窓および測定窓とを複数対有する観測窓ユニットとからなる加熱炉と、前 記入射窓を介して前記サンプルに入射光を入射する放射光光源と前記測定窓を介 して前記サンプルからの反射光を測定する光学センサとからなる板材表面の光学 特性測定装置であって、外嵌部材と内嵌部材からなる固定部材を用いて前記放射 光光源と光学センサを前記入射窓と測定窓にそれぞれ着脱自在に固定するように したことを特徴とする板材表面の光学特性測定装置である。

【００１１】

【作 用】

本考案によれば、外嵌部材と内嵌部材からなる固定部材を用いて、放射光光源 と光学センサには外嵌部材を取付け、入射窓と測定窓には内嵌部材を着脱自在に 固定し、入射窓の内嵌部材には放射光光源の外嵌部材を嵌合し、測定窓の内嵌部 材には光学センサの外嵌部材を嵌合するようにしたので、測定角度を変更すると きは外嵌部材を引き抜いた状態で内嵌部材を一旦取り外して所定の角度を有する 入射窓と測定窓に移し換えることにより、光軸合わせをすることなく測定を行う ことができ、これによって迅速な測定作業を行うことが可能である。

【００１２】

【実施例】

以下に、本考案の実施例について図面を参照して詳しく説明する。図１は本考 案の一実施例の概要を示す側面図であり、図２はそのＡ−Ａ矢視断面図である。 なお、図中、従来例と同一部材は同一符号を付している。 図に示すように、放射光源３と光学センサ４の測定系は、互いに嵌合自在とさ れる外嵌部材31と内嵌部材32とで構成される固定金具30を用いることにより、入 射窓22と測定窓23にそれぞれ固定される。この外嵌部材31は筒状とされ、フラン ジ33を介して測定系側に取付けられたフランジ34とボルト35, ナット36によって 着脱自在に固定される。一方、内嵌部材32は外嵌部材31の内径よりもやや小さい 外径を有する筒状とされ、フランジ37を介して入射窓22と測定窓23側のフランジ 38とボルト35, ナット36によって着脱自在に固定される。

【００１３】 このように構成された固定金具30を用いて放射光源３と光学センサ４をそれぞ れ入射窓22と測定窓23に取付けて固定することにより、光軸合わせを行うことな く加熱炉７内のサンプル１の光学的特性を測定することができる。なお、測定角 を変更しようとする場合は、まず放射光源３と光学センサ４を取付けた外嵌部材 31を内嵌部材32から引き抜いた後、内嵌部材32を取り外して測定すべき測定角を 有する入射窓22と測定窓23にそれぞれ移し換えてから、放射光源３の外嵌部材31 を入射窓22の内嵌部材32にまた光学センサ４の外嵌部材31を測定窓23の内嵌部材 32にそれぞれ嵌合すればよく、光軸は機械的に調整されることになる。

【００１４】 図３(a) ，(b) は固定金具30の他の実施例を示したものである。すなわち、外 嵌部材31としては、図３(a) に示すように少なくとも２個のたとえば円形状の凹 部39を有する筒状体40をフランジ33に取付けられたものである。また、内嵌部材 32としては、図３(b) に示すように外嵌部材31の凹部39に嵌合自在とされる円形 状の凸部41をビス42などでフランジ37に固定したものである。

【００１５】 なお、上記実施例において、本考案の固定金具30は縦型の加熱炉に適用するも のとして説明したが、横型の加熱炉にも適用し得ることはいうまでもない。

【００１６】

【考案の効果】

本考案によれば、測定系を観測窓ユニットに着脱自在に固定するようにしたの で、測定角度の変更に際してその都度光軸合わせを行う必要がなく測定作業の効 率化を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】(a) ，(b) は本考案の他の実施例を示す側断面
図である。

【図４】従来の平板状材料表面の光学特性測定原理の概
要を示す斜視図である。

【図５】平板状材料表面の光学的特性測定用加熱炉の概
要図である。

【図６】測定角度θの変更作業の説明図である。

【符号の説明】

１ サンプル ２ 測定対象部 ３ 放射光光源 ４ 光学センサ ５ａ 入射光 ５ｂ 反射光 ７ 加熱炉 ８ 測定用チェンバ ９ サンプル台 10 観測窓ユニット 22 入射窓 23 測定窓 24 窓材 30 固定金具 31 外嵌部材 32 内嵌部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 守屋 進 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段を有する測定用チェンバとサ
   ンプルを固定するサンプル台と入射窓および測定窓とを
   複数対有する観測窓ユニットとからなる加熱炉と、前記
   入射窓を介して前記サンプルに入射光を入射する放射光
   光源と前記測定窓を介して前記サンプルからの反射光を
   測定する光学センサとからなる板材表面の光学特性測定
   装置であって、外嵌部材と内嵌部材からなる固定部材を
   用いて前記放射光光源と光学センサを前記入射窓と測定
   窓にそれぞれ着脱自在に固定するようにしたことを特徴
   とする板材表面の光学特性測定装置。