JPH06109624A - 全反射吸収スペクトル測定装置 - Google Patents
全反射吸収スペクトル測定装置Info
- Publication number
- JPH06109624A JPH06109624A JP28384792A JP28384792A JPH06109624A JP H06109624 A JPH06109624 A JP H06109624A JP 28384792 A JP28384792 A JP 28384792A JP 28384792 A JP28384792 A JP 28384792A JP H06109624 A JPH06109624 A JP H06109624A
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- Japan
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- sample
- light
- atr prism
- infrared light
- infrared
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤外測定光による試料へのもぐり込み深さを
均一にする。 【構成】 試料４に対して半球型のＡＴＲプリズム２２
がその底面を試料４に接するように置かれ、ＡＴＲプリ
ズム２２の上部には赤外光をＡＴＲプリズム２２と試料
４との界面で全反射する入射角で入射させ、かつＡＴＲ
プリズム２２の焦点位置２４に集光させるための反射対
物鏡３２と、ＡＴＲプリズム２２から出て焦点位置２４
に集光した反射赤外光３０を集光させて赤外検出器に導
くための反射対物鏡３４が配置されている。ＡＴＲプリ
ズム２２では入射した赤外光が表面における屈折により
平行光束となって試料４に入射する。試料４とＡＴＲプ
リズム２２の境界面からの反射光３０は、ＡＴＲプリズ
ム２２の表面での屈折により再び焦点位置２４に半円環
状に集光された後、反射対物鏡３４に入射し、反射対物
鏡３４の焦点位置３５に集光される。
均一にする。 【構成】 試料４に対して半球型のＡＴＲプリズム２２
がその底面を試料４に接するように置かれ、ＡＴＲプリ
ズム２２の上部には赤外光をＡＴＲプリズム２２と試料
４との界面で全反射する入射角で入射させ、かつＡＴＲ
プリズム２２の焦点位置２４に集光させるための反射対
物鏡３２と、ＡＴＲプリズム２２から出て焦点位置２４
に集光した反射赤外光３０を集光させて赤外検出器に導
くための反射対物鏡３４が配置されている。ＡＴＲプリ
ズム２２では入射した赤外光が表面における屈折により
平行光束となって試料４に入射する。試料４とＡＴＲプ
リズム２２の境界面からの反射光３０は、ＡＴＲプリズ
ム２２の表面での屈折により再び焦点位置２４に半円環
状に集光された後、反射対物鏡３４に入射し、反射対物
鏡３４の焦点位置３５に集光される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は赤外反射顕微鏡システム
を利用した全反射吸収スペクトル測定装置に関するもの
である。
を利用した全反射吸収スペクトル測定装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】全反射スペクトル測定法（ＡＴＲ）は、
試料面に試料より高屈折率の赤外的に透明な物質にてな
るＡＴＲプリズムを接触させ、このＡＴＲプリズム側か
ら試料との境界面で全反射が起きるような入射角で赤外
光を入射させ、試料面で全反射された反射光から試料の
赤外吸収特性を測定する方法である。
試料面に試料より高屈折率の赤外的に透明な物質にてな
るＡＴＲプリズムを接触させ、このＡＴＲプリズム側か
ら試料との境界面で全反射が起きるような入射角で赤外
光を入射させ、試料面で全反射された反射光から試料の
赤外吸収特性を測定する方法である。
【０００３】従来の全反射吸収スペクトル測定装置は図
４に示されるものが使用されている。（Ａ）では測定光
の進行方向に対する断面が平行四辺形であるＡＴＲプリ
ズム２の平行な２面に試料４，４を接触させ、赤外光６
を対物鏡８で集光させ、全反射が起きる入射角でＡＴＲ
プリズム２に入射させ、試料面からの全反射赤外光１０
を対物鏡１２で集光して検出器に導く。（Ｂ）では試料
４に対して半球状のＡＴＲプリズム１４を接触させ、赤
外光６をカセグレイン鏡１６を用いて赤外光６を全反射
の条件でＡＴＲプリズム１４側から試料４に入射させ、
全反射した赤外光１０をカセグレイン鏡１６を用いて検
出器に導く。（Ｃ）では半球状のＡＴＲプリズム１４を
試料４に接触させ、赤外光６を対物鏡８とミラー１８を
用いて全反射の条件でＡＴＲプリズム１４側から試料４
に入射させ、全反射した赤外光１０をミラー２０と対物
鏡１２を用いて検出器へ導いている。
４に示されるものが使用されている。（Ａ）では測定光
の進行方向に対する断面が平行四辺形であるＡＴＲプリ
ズム２の平行な２面に試料４，４を接触させ、赤外光６
を対物鏡８で集光させ、全反射が起きる入射角でＡＴＲ
プリズム２に入射させ、試料面からの全反射赤外光１０
を対物鏡１２で集光して検出器に導く。（Ｂ）では試料
４に対して半球状のＡＴＲプリズム１４を接触させ、赤
外光６をカセグレイン鏡１６を用いて赤外光６を全反射
の条件でＡＴＲプリズム１４側から試料４に入射させ、
全反射した赤外光１０をカセグレイン鏡１６を用いて検
出器に導く。（Ｃ）では半球状のＡＴＲプリズム１４を
試料４に接触させ、赤外光６を対物鏡８とミラー１８を
用いて全反射の条件でＡＴＲプリズム１４側から試料４
に入射させ、全反射した赤外光１０をミラー２０と対物
鏡１２を用いて検出器へ導いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】赤外光が試料とＡＴＲ
プリズムの境界面で全反射される場合の赤外光の試料へ
のもぐり込み深さは数μｍである。しかし、もぐり込み
深さは屈折率と入射角に依存するため、従来の方法のよ
うに入射角に幅がある場合はもぐり込み深さにも幅がで
きる。その結果、表面分析を行なった場合に測定値が試
料の表面から何μｍまでの深さの情報であるかを特定す
ることができない。本発明は全反射吸収スペクトル測定
装置において、赤外測定光による試料へのもぐり込み深
さを均一にすることによって正確な表面分析を可能にす
ることを目的とするものである。
プリズムの境界面で全反射される場合の赤外光の試料へ
のもぐり込み深さは数μｍである。しかし、もぐり込み
深さは屈折率と入射角に依存するため、従来の方法のよ
うに入射角に幅がある場合はもぐり込み深さにも幅がで
きる。その結果、表面分析を行なった場合に測定値が試
料の表面から何μｍまでの深さの情報であるかを特定す
ることができない。本発明は全反射吸収スペクトル測定
装置において、赤外測定光による試料へのもぐり込み深
さを均一にすることによって正確な表面分析を可能にす
ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、試料より高屈
折率で赤外線に対して透明な材質にてなり、試料と接す
る面が平面で、その平面に垂直な軸を中心とする回転体
にてなり、外部に円環状の焦点を有するＡＴＲプリズム
と、赤外光源からの赤外光をそのＡＴＲプリズムの焦点
位置に集光させる入射光学系と、そのＡＴＲプリズムの
焦点位置に集光した反射光を集光させて検出器へ導く受
光光学系とを備えている。光源は点光源である場合も円
環状光源である場合も含んでいる。
折率で赤外線に対して透明な材質にてなり、試料と接す
る面が平面で、その平面に垂直な軸を中心とする回転体
にてなり、外部に円環状の焦点を有するＡＴＲプリズム
と、赤外光源からの赤外光をそのＡＴＲプリズムの焦点
位置に集光させる入射光学系と、そのＡＴＲプリズムの
焦点位置に集光した反射光を集光させて検出器へ導く受
光光学系とを備えている。光源は点光源である場合も円
環状光源である場合も含んでいる。
【０００６】図１は本発明の要部を概略的に表わしたも
のであり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図である。Ａ
ＴＲプリズム２２は例えば半球型であり、その焦点２４
はＡＴＲプリズム２２の外部にあって鎖線２６で示され
る平面上に円環状に存在する。その焦点位置２４に赤外
測定光２８を集光させてＡＴＲプリズム２２から試料４
に全反射の起こる条件で入射させると、ＡＴＲプリズム
２２の表面の屈折により赤外光２８は平行光束となって
試料４に入射する。試料４とＡＴＲプリズム２２との境
界面で全反射した赤外光３０は平行光束であり、ＡＴＲ
プリズム２２の表面の屈折によって焦点位置２４に集光
する。反射赤外光３０は赤外検出器上に集光されて検出
される。
のであり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図である。Ａ
ＴＲプリズム２２は例えば半球型であり、その焦点２４
はＡＴＲプリズム２２の外部にあって鎖線２６で示され
る平面上に円環状に存在する。その焦点位置２４に赤外
測定光２８を集光させてＡＴＲプリズム２２から試料４
に全反射の起こる条件で入射させると、ＡＴＲプリズム
２２の表面の屈折により赤外光２８は平行光束となって
試料４に入射する。試料４とＡＴＲプリズム２２との境
界面で全反射した赤外光３０は平行光束であり、ＡＴＲ
プリズム２２の表面の屈折によって焦点位置２４に集光
する。反射赤外光３０は赤外検出器上に集光されて検出
される。
【０００７】
【作用】光源からの赤外光はいったんＡＴＲプリズムの
焦点位置に集光されるため、ＡＴＲプリズムから試料に
入射する赤外光は平行光束となり、試料への入射角が均
一になる。その結果、試料に対する赤外光のもぐり込み
深さも均一になる。
焦点位置に集光されるため、ＡＴＲプリズムから試料に
入射する赤外光は平行光束となり、試料への入射角が均
一になる。その結果、試料に対する赤外光のもぐり込み
深さも均一になる。
【０００８】
【実施例】図２は第１の実施例を表わす。試料４に対し
て半球型のＡＴＲプリズム２２がその底面を試料４に接
するように置かれ、ＡＴＲプリズム２２の上部には赤外
光をＡＴＲプリズム２２と試料４との界面で全反射する
入射角で入射させ、かつＡＴＲプリズム２２の焦点位置
２４に集光させるための反射対物鏡３２と、ＡＴＲプリ
ズム２２から出て焦点位置２４に集光した反射赤外光３
０を集光させて赤外検出器に導くための反射対物鏡３４
が配置されている。ＡＴＲプリズム２２は入射した赤外
光が表面における屈折により平行光束となるように半径
と中心位置を決めた半球形であり、半径と中心位置の組
合わせで試料４への入射角が異なる。反射対物鏡３２と
３４はシュバルツシルド型反射対物鏡の変形であり、そ
れぞれの主鏡３２ａ，３４ａと副鏡３２ｂ，３４ｂはと
もに太鼓形トーリック面で構成された球面鏡である。点
状の赤外光源２７からの赤外光２８を反射対物鏡３２を
経てＡＴＲプリズム２２から試料４に導くために、平面
の半楕円形切欠きミラー３６が設けられている。
て半球型のＡＴＲプリズム２２がその底面を試料４に接
するように置かれ、ＡＴＲプリズム２２の上部には赤外
光をＡＴＲプリズム２２と試料４との界面で全反射する
入射角で入射させ、かつＡＴＲプリズム２２の焦点位置
２４に集光させるための反射対物鏡３２と、ＡＴＲプリ
ズム２２から出て焦点位置２４に集光した反射赤外光３
０を集光させて赤外検出器に導くための反射対物鏡３４
が配置されている。ＡＴＲプリズム２２は入射した赤外
光が表面における屈折により平行光束となるように半径
と中心位置を決めた半球形であり、半径と中心位置の組
合わせで試料４への入射角が異なる。反射対物鏡３２と
３４はシュバルツシルド型反射対物鏡の変形であり、そ
れぞれの主鏡３２ａ，３４ａと副鏡３２ｂ，３４ｂはと
もに太鼓形トーリック面で構成された球面鏡である。点
状の赤外光源２７からの赤外光２８を反射対物鏡３２を
経てＡＴＲプリズム２２から試料４に導くために、平面
の半楕円形切欠きミラー３６が設けられている。
【０００９】図２では光源２７からの赤外光２８はミラ
ー３６で反射された後、反射対物鏡３２によってＡＴＲ
プリズム２２の焦点位置２４に半円環状に集光された
後、ＡＴＲプリズム２２に入射する。ＡＴＲプリズム２
２では入射した赤外光が表面における屈折により平行光
束となって試料４に入射する。試料４とＡＴＲプリズム
２２の境界面からの反射光３０は、ＡＴＲプリズム２２
の表面での屈折により再び焦点位置２４に半円環状に集
光された後、反射対物鏡３４に入射し、反射対物鏡３４
の焦点位置３５に集光される。反射対物鏡３４の焦点位
置３５には赤外検出器が配置されており、反射赤外光が
その赤外検出器により検出される。
ー３６で反射された後、反射対物鏡３２によってＡＴＲ
プリズム２２の焦点位置２４に半円環状に集光された
後、ＡＴＲプリズム２２に入射する。ＡＴＲプリズム２
２では入射した赤外光が表面における屈折により平行光
束となって試料４に入射する。試料４とＡＴＲプリズム
２２の境界面からの反射光３０は、ＡＴＲプリズム２２
の表面での屈折により再び焦点位置２４に半円環状に集
光された後、反射対物鏡３４に入射し、反射対物鏡３４
の焦点位置３５に集光される。反射対物鏡３４の焦点位
置３５には赤外検出器が配置されており、反射赤外光が
その赤外検出器により検出される。
【００１０】図２における反射対物鏡３２，３４の球面
鏡のトーリック面の円弧の代わりに放物線や楕円を回転
させた回転面を用いると、更に高い集光力が得られる。
ＡＴＲプリズム２２はプリズムの外部に焦点をもつ断面
形状で、底面が平らな釣り鐘形であればよく、必ずしも
半球形である必要はない。例えば底面に対して垂直な軸
を中心として双曲線を回転させた回転体を用いることに
より、より広い角度の光を平行光束とすることができ
る。反射対物鏡３２，３４はトーリック面を主鏡とした
ニュートン式反射対物鏡でもよい。
鏡のトーリック面の円弧の代わりに放物線や楕円を回転
させた回転面を用いると、更に高い集光力が得られる。
ＡＴＲプリズム２２はプリズムの外部に焦点をもつ断面
形状で、底面が平らな釣り鐘形であればよく、必ずしも
半球形である必要はない。例えば底面に対して垂直な軸
を中心として双曲線を回転させた回転体を用いることに
より、より広い角度の光を平行光束とすることができ
る。反射対物鏡３２，３４はトーリック面を主鏡とした
ニュートン式反射対物鏡でもよい。
【００１１】反射対物鏡としてトーリック面の円弧を放
物線や楕円に代えた反射対物鏡を用いたり、ＡＴＲプリ
ズムとして双曲線を回転させた回転体を用いた場合に
は、反射対物鏡からＡＴＲプリズムに入射する赤外光の
うち、入射角が全反射の臨界角より小さな光もＡＴＲプ
リズム表面での屈折により測定に利用できるようにな
る。これにより、図４（Ｂ）に示されるようなカセグレ
イン鏡よりも大きな光量が得られ、Ｓ／Ｎ比が向上す
る。
物線や楕円に代えた反射対物鏡を用いたり、ＡＴＲプリ
ズムとして双曲線を回転させた回転体を用いた場合に
は、反射対物鏡からＡＴＲプリズムに入射する赤外光の
うち、入射角が全反射の臨界角より小さな光もＡＴＲプ
リズム表面での屈折により測定に利用できるようにな
る。これにより、図４（Ｂ）に示されるようなカセグレ
イン鏡よりも大きな光量が得られ、Ｓ／Ｎ比が向上す
る。
【００１２】図３は第２の実施例を表わす。図２での光
源は点光源であるが、図３では光源４０は破線で示され
るような円環状の光源である。光源４０と凹状の球面鏡
４２の間に平面の半楕円形切欠きミラー３６が配置さ
れ、ＡＴＲプリズム２２と球面鏡４２との間にも平面鏡
４４が配置されている。半円環状の光源４０からの赤外
光束３８はミラー３６で反射され、球面鏡４２で反射さ
れ、平面鏡４４を経てＡＴＲプリズム２２の円環状の焦
点位置２４に集光した後、ＡＴＲプリズム２２に入射す
る。赤外光束３８はＡＴＲプリズム２２の表面での屈折
により平行光束となって試料４に入射する。試料４から
の全反射赤外光４６は平面鏡４４と凹状の球面鏡４８に
より反射され、半円環状に集光する。反射赤外光４６を
検出するためには、半円環状に集光した光源の像５０を
光学系を用いて赤外検出器上に集光させて検出を行な
う。
源は点光源であるが、図３では光源４０は破線で示され
るような円環状の光源である。光源４０と凹状の球面鏡
４２の間に平面の半楕円形切欠きミラー３６が配置さ
れ、ＡＴＲプリズム２２と球面鏡４２との間にも平面鏡
４４が配置されている。半円環状の光源４０からの赤外
光束３８はミラー３６で反射され、球面鏡４２で反射さ
れ、平面鏡４４を経てＡＴＲプリズム２２の円環状の焦
点位置２４に集光した後、ＡＴＲプリズム２２に入射す
る。赤外光束３８はＡＴＲプリズム２２の表面での屈折
により平行光束となって試料４に入射する。試料４から
の全反射赤外光４６は平面鏡４４と凹状の球面鏡４８に
より反射され、半円環状に集光する。反射赤外光４６を
検出するためには、半円環状に集光した光源の像５０を
光学系を用いて赤外検出器上に集光させて検出を行な
う。
【００１３】
【発明の効果】本発明では外部に円環状の焦点を有する
ＡＴＲプリズムを用い、赤外光源からの赤外光をそのＡ
ＴＲプリズムの焦点位置に集光させ、全反射の条件でＡ
ＴＲプリズムから試料に入射させるようにしたので、試
料に入射する赤外光の入射角が均一となり、試料に対す
る赤外光のもぐり込み深さも均一になって再現性のよい
赤外吸収スペクトルを得ることができる。
ＡＴＲプリズムを用い、赤外光源からの赤外光をそのＡ
ＴＲプリズムの焦点位置に集光させ、全反射の条件でＡ
ＴＲプリズムから試料に入射させるようにしたので、試
料に入射する赤外光の入射角が均一となり、試料に対す
る赤外光のもぐり込み深さも均一になって再現性のよい
赤外吸収スペクトルを得ることができる。
【図１】本発明の要部を示す図であり、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）は上面図である。
図、（Ｂ）は上面図である。
【図２】一実施例を示す概略正面図である。
【図３】他の実施例を示す概略正面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ従来の全反
射吸収スペクトル測定装置を概略的に示す正面図であ
る。
射吸収スペクトル測定装置を概略的に示す正面図であ
る。
４ 試料 ２２ ＡＴＲプリズム ２４ ＡＴＲプリズムの焦点位置 ２８，３８ 入射赤外光 ３０，４６ 反射赤外光 ３２，３４ 反射対物鏡 ４０ 半円環状の光源 ４２，４８ 球面鏡
Claims (1)
- 【請求項１】 試料より高屈折率で赤外線に対して透明
な材質にてなり、試料と接する面が平面で、前記平面に
垂直な軸を中心とする回転体にてなり、外部に円環状の
焦点を有する全反射プリズムと、赤外光源からの赤外光
を前記全反射プリズムの焦点位置に集光させる入射光学
系と、前記全反射プリズムの焦点位置に集光した反射光
を集光させて検出器へ導く受光光学系と、を備えたこと
を特徴とする全反射吸収スペクトル測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28384792A JPH06109624A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 全反射吸収スペクトル測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28384792A JPH06109624A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 全反射吸収スペクトル測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06109624A true JPH06109624A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17670941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28384792A Pending JPH06109624A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 全反射吸収スペクトル測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06109624A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2543931A (en) * | 2015-09-23 | 2017-05-03 | Agilent Technologies Inc | Infrared spectrometer and scanner utilizing attenuated total reflection |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP28384792A patent/JPH06109624A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2543931A (en) * | 2015-09-23 | 2017-05-03 | Agilent Technologies Inc | Infrared spectrometer and scanner utilizing attenuated total reflection |
| GB2543931B (en) * | 2015-09-23 | 2019-11-20 | Agilent Technologies Inc | Infrared spectrometer and scanner utilizing attenuated total reflection |
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