JPS60196648A - 測光装置 - Google Patents

測光装置

Info

Publication number
JPS60196648A
JPS60196648A JP5398184A JP5398184A JPS60196648A JP S60196648 A JPS60196648 A JP S60196648A JP 5398184 A JP5398184 A JP 5398184A JP 5398184 A JP5398184 A JP 5398184A JP S60196648 A JPS60196648 A JP S60196648A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
sample
specimen
light beam
sampling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5398184A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Eguchi
健 江口
Yukio Nishimura
征生 西村
Masahiro Haruta
春田 昌宏
Hiroshi Matsuda
宏 松田
Yutaka Hirai
裕 平井
Takashi Nakagiri
孝志 中桐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP5398184A priority Critical patent/JPS60196648A/ja
Priority to US06/712,026 priority patent/US4705403A/en
Publication of JPS60196648A publication Critical patent/JPS60196648A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8422Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/1738Optionally different kinds of measurements; Method being valid for different kinds of measurement
    • G01N2021/174Optionally different kinds of measurements; Method being valid for different kinds of measurement either absorption-reflection or emission-fluorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/1757Time modulation of light being essential to the method of light modification, e.g. using single detector
    • G01N2021/1759Jittering, dithering, optical path modulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59Transmissivity
    • G01N21/5907Densitometers
    • G01N21/5911Densitometers of the scanning type
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

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】 [発明の技術分野] 本発明は、試料の透過光、反射光、燐光又は発光等の状
態を測定することによって、当該試料の物性、表面状態
、組成状態等を検出するための測光装置に関する。
[発明の利用分野] 本発明は、例えば合成樹脂フィルム等の均一性や物性の
評価にも利用できるが、特に1例えば混合単分子膜やヘ
テロ累積膜等の超薄膜の均一性や物性等の評価に利用す
るときに有益なものである。
[発明の背景及び問題点] 最近、従来のエレクトロニクスを超える新技術をめざし
、個々の分子や少数の分子の集合に電子素子の機能を持
たせた分子エレクトロニクスやバイオチップなどの提案
がなされた。このような新動向のなかで、高秩序の層状
分子集合体を組織する技術として、単分子累積法が関心
をひくようになっている。単分子累積法は水面上に形成
した単分子膜を固体表面に1枚ずつ重ねて超薄膜を作る
方法で、成分や構造の設計のできる膜系である。
このような累積膜中の色素の吸収スペクトルの評価では
、極く微小な透過率の変化を測定しなければならないた
め、特別な測光装置が使用されている。
第1図は従来の測光装置を示す説明図で、光源lから分
光器2を介して、試料セル3に保持された試料4に光ビ
ームを照射すると共に、振動制御ユニット5で試料4を
光ビームに対して直交方向に振動させつつ透過光を光電
子増幅ユニット6で受け、これに基づく光電流を試料の
振動周期と同位相に積分するものである。尚、7はPS
D (フェイズ センステイブ ディテクター)、8は
レコーダー、9は波長設定器である。
しかしながら、1−記従来の測光装置では、試料上で光
ビームスポットが移動された範囲における試料の平均的
物性等が評価できるのみで、試料の微小領域毎における
、例えば特異的な色素分布や色素の凝集状態等について
比較評価することができない欠点がある。微小領域毎の
測定を行う場合、特に単分子膜等を対象とした測光にお
いては、極めて微少な変化まで測定できなければ意味が
なく、単に微小領域についての信号を増幅しただけでは
ノイズの影響によって微小な変化まで正確に測定できな
い問題がある。また、微小領域毎の評価を得ようとする
場合、光ビームは細いほど好ましいといえるが、分光器
を通った光はプリズムの通過等によって光束が広がるの
で十分に細い光ビームに収束させにくいという問題もあ
る。
一方、例えばQi分子−累積D、では、多元成分からな
る混合単分子膜や異なる組成の単分子膜を組み合せ累積
したベテロ累積nり等の構造設計が可能であるが、該k
fi薄膜面内での微小領域に関した不均一性についての
評価は、その物性評価における重要な一要素技術となっ
ている。例えば、長鎖アルキルノ、(を置換されたメロ
シアニン色素と長鎖アルキルカルボン#(アラキシン酸
等)の混合単分子膜では、メロシアニンの千ツマ−やタ
イマーさらにはJ−会合体などの存在が知られており、
これらの分布状態により膜特性が異なる。したがってこ
れらの成分がどのような分布状態をとっているか、さら
にlI、!圧によって分布状態がどのように変化するか
等、膜の物性評価上興味ある問題である。しかし、前述
のように、従来の測光装置ではこのような評価ができな
いために研究の妨げとなっているのが現状である。
[発明の目的] 本発明は、試料上の任意の微小領域毎における測光結果
を取出せるようにすると共にこの微小領域間の正確な比
較評価ができるようにすることを目的とする。
[発明の概要] 本発明は、試料への光ビームの照射を分光器を介在させ
ることなく行うことにより光ビームを十分細くできるよ
うにする一方、試料上の光ビームスポットを移動させる
と共に、試料」二のJllIll前を定められるように
し、この測光位置における信号を積算して測光結果とし
て出力させることができるようにした測光装置である。
[発明の構成及び作用] 本発明の構成」二の特徴点は、試料に照射される光ビー
ムの光源と、試料」二の光ビームスポットの軌跡が線を
形成するよう当該光ビームスポットを移動させる移動手
段と、少なくとも二次光を分光して測光する測光手段と
、試料上の測光位置を定める測光位置決め手段とを有す
る測光装置とした点にある。
本発明における光源は、例えば白色光等であって、可視
光線、赤外線又は紫外線を含むものであれば良く、また
分光器は一般に使用されているものと同様である。測光
手段とは、二次光より所望のI11光結果を導き出す手
段をいう。移動手段としては、光ビームと試料の位置関
係を相対的にずらすことのできるものであれば良く、試
寥4を移動させるもの、光ビームを移動させるもの、ま
たは両者の併用等いずれでもよい。本発明において、二
次光とは、試料からの透過光、反射光、燐光又は発光の
ことをいう。
allllll法め手段は、光ビームスポットの試料上
移動に伴って変化しつつ連続して受光される二次光に基
づいて出される信号を、光ビームスポットの任意に定め
られる微小移動範囲のものに区切って選択的に取出させ
るべく作用するものである。従って1本発明では、光ビ
ームスポットの試#l上線状移動による探索と、この測
定位置決め手段とによって、探索ライン上であれば任意
の微小領域毎における測定結果が、探索周期回数だけ積
算したものとして得られるものである。また、光ビーム
は分光器を介せずに試料に照射されるので十分細いもの
とすることができ、測光結果を極めて小さな微小領域毎
に取出せるものである。尚、本発明の装置は光源側と受
光側の位置調節により、透過光、反射光、燐光又は発光
のいずれの二次光を受光して411光するものともでき
るものである。
[実施例] 第2図は本発明の一実施例を示す説明図で、光源lから
出射された光ビームはレンズ系lOで試料セル3並びに
試料セル3に保持された試料4上へ集光され、それを透
過した二次光はIIfびレンズ系11を通って分光器2
へと送られる。試料セル3は、移動手段である振動制御
ユニ1.ト5によって一定周期で振動し、これによって
試料4−にの光ビームスポット位置の軌跡は線を形成す
ることになる。分光器2へと送られた二次光は、分光さ
れた後に光電子増幅ユニフト6へ送られ、受光された光
信号は光電流信号すに変換される。また、試木[4は試
料セル3の一ヒ半分に保持されていて、光ビームスポッ
トは、試料セル3の」二下方向の振動によって試料セル
3の試料4保持面から非保持面に亘って移動される。従
って、」−記光電流信号すには、試料4の保持面を透過
した二次光に基づく試料信号と、試料4の非保持面を透
過した二次光に)1(づ〈参照信号とが含まれているも
のである。
試料セル3の振動周期aとこの振動と同位相に現われる
二次光による光電流信号すを各々第3図(a)及び(b
)に示す。(a)が試料セル3の振動周期a、(b)が
光電流信号すを示すもので、第3図におけるtは時間、
■は電圧である。
従来は」二記光電流信号すを同位相に全領域積分してい
るが、本発明では振動制御ユニ、ント5の制御信号に同
期してサンプリングトリガーパルスCを発生するサンプ
リングトリガーユニ・ン)12を測光位置決め手段とし
て用いる。発生するサンプリングトリガーパルスCのタ
イミングを第3図(C)に示す。サンプリングトリガー
パルスCは、遅延回路13で任意に定められる一定時間
でI (遅延時間)だけ遅延された後サンプリング時間
)14へ送られる。サンプリングゲート14は、このサ
ンプリングトリガーパルスCにより発生する。第3図(
d)に示されるサンプリングパルスdにより一定時間で
2 (サンプリング時間)開放され、その間だけ、光電
子増幅ユニット6からの光電流信号すがfjS3図(e
)のような光電流信号eとしてサンプリングゲート14
を通過して増幅される。
このようにして、サンプリング時間で2毎にサンプリン
グゲート14を通過した光電流信号eは、jt別回路1
5により試料信号gと参照信号fとに5r別された後、
各々4Jr分回路I6,17に送られて積分増幅される
。ところで、光電気信号eは、試料セル3又は試料4の
特定微小領域毎に取出され、かつ試本゛lセル3の振動
によって複数回取出されるので、同一微小領域の光電気
信号eを複数回積算することができる。そして、最後に
演算回路1日で、例えば透過率や吸光度等、所望のデー
ター信号Iに変換された後、測光結果として記録計8に
出力されるものである。尚、測光結果の出力光は、記録
計8でなくともモニターテレビ等であっても良く、また
測光結果の表示も二次元表示、三次元表示等種々の形態
をとることができる。また、参照信号fは試料セル3が
介在していることによる影響をデーター信号■から除去
するために必要なものであるが、測光の種類によっては
必ずしも必要なものではない。
本実施例に係る装置は上述のように、l)光ビームを試
料セル3及び試料4」二に集光させ、微小領域のスペク
トル測定をおこなえるようにしたこと、2)試料セル3
の振動にともなう光ビームスポアトの位置変化をトリガ
ーパルスCのR延時間τ1に対応させ、3)更にその遅
延時間τ1を変化させることによって、異なった微小領
域でのスペクトルを積算した信号から評価できるように
したことに特徴を有しているものである。
光ビームスポットの直径は、光ビームが分光器2を介せ
ずに試料4に照射されるので、lpm程度にまで絞るこ
とも容易で、これによって測光し評価すべき微小領域を
十分小さなものとすることができる。本実施例のように
、試料セル3を振動させて光ビームスポットを移動させ
る場合、その振動の振幅は1〜30mm程度の範囲とす
れば、無理なく振動がOf能となるので好ましい。また
、サンプリング時間で2は、試料セル3の振動周期Tと
光ビームスポットの大きさによって決定されるが、一般
的にはで2zT/100が適当である。
一本実施例における移動手段は、試料セル3を振動させ
る構成の装置であるが、試料セル3は固定し、光ビーム
の方を何かの方法によって試料4」―を移動させる形式
の装置も可能である。例えば回転ミラーの使用等が考え
られる。この場合の動作原理も実施例と全く同様である
。この様な変更により、試料4への電場・磁場等の印加
による薄膜の物性評価や試料温度の17199等を行う
場合に多くの利点がある。さらに試料セル3又は光ビー
ムの移動により形成される試料上光ビームスポットの移
動軌跡は線(−次元)的であるが、両者を併用し、一方
の一次元的な相対移動に直交する移動成分を他方により
与えることによって、容易に光ビームスポットの軌跡を
面(二次元)的とすることができる。例えば、一方の振
動周期を他方に比べて十分短くとれば、スポットの軌跡
は試料面全体を覆うことが可能となる。
またさらに本実施例において、独立に変化させうる変数
は、分光器2の波長又は波数と遅延時間−で、であり、
これら2変数を独立にスキャンできなければならない。
本実施例では、遅延時間で1を1点1点マニュアルに設
定することを基本としてその動作を述べた。しかしスペ
クトル波長を固定して遅延時間で1を自動でスキャンす
るシステl\を付加することも可能である。またさらに
、サンプリングトリガーパルスCから任意に決定される
時系列でサンプリングゲート14を開放し、通過した九
′iシ流信号eをその時系列にしたがって弁別増幅する
ようなマルチチャンネル方式のシステムも本実施例の変
形として可能となる。これについてfIS4図で説明す
る。
第4図(a)におけるdl・・・dnはサンプリングパ
ルスで、このサンプリングパルスはdlからdnまでサ
ンプリングトリガーパルスCから任意に決定される時系
列で順次第4図(b)に示されるアンド回路G1”Gr
+へと供給される。そして、各サンプリングパルスd!
〜dn供給時に光電流信号すがアンド回路G、〜Gnを
通ってttSl〜fJSnチャンネル回路に送られ、こ
れによって微小領域毎の測光結果が出力されるものであ
る。この場合、−回の測定で多数の微小領域のスペクト
ルが容易にJ11定できることになり、測定の迅速化が
はかられる。そのようなシステムでは、アナログ増幅よ
りデジタル増幅の方がよく、ホトンヵウテング方式、コ
ンピュータの採用等種々の変形例が可能である。
またさらに本実施例において、入射光と分光器2を試料
4に対して回し側に配置することによって、微小領域の
反射率測定用測光装置として応用可能である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の効果は、従来使用されて
いた測光装置の改良により、薄膜、特に、単分子膜又は
単分子累積膜の数ル菖微小領域におけるスペクトルシナ
価ができると共に任意の微小領域毎に測光できるので、
相対位置の変化にともなうスペクトル変化、すなわち色
素分布の不均一性等の評価が可能なことにある。特に、
特定微小領域からの信号を積算して測光結果を得ること
ができ、積算によって微小な変化を拡大できるので、巾
に1回の信号を増幅させる場合のように、ノイズによっ
て不正確なものとなる心配がない。
したがって、特に混合単分子膜やヘテロ累積膜等の応用
性の高い薄膜の均一性や物性の評価、さらに均一な薄1
1!Jを作製できる材料や成膜技術の改良等の波及効果
がある。また、光ビームが分光器を通らずに試料に照射
されるのでその径を絞りゃすく、Jll光すべき微小領
域を十分小さなものとしやすく、上記評価の精度を高め
やすいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の測光装置の説明図、第2図は本発明に係
る測光装置の一実施例を示す説明図、第3図はその各信
号のタイミング図、第4図は測光位置決め手段の他の実
施例を示す説明図である。 1:光源、2二分光器、3:試料セル、4:試料、5:
振動制御ユニット、 6:光電子増幅ユニット、7:PSD、8ニレコーダー
、9:波長設定器、 10、+1:レンズ系、 12:サンプリングトリガーユニット、13:遅延回路
、14:サンプリングゲート。 +5:弁別回路、IG’、+7:積分回路、18:演算
回路。 出願人 キャノン株式会社 代理人 豊 1)善 雄 第1図 第2図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)試料に照射される光ビームの光源と、試料上の光ビ
    ームスポンドの軌跡が線を形成するように当該光ビーム
    スポットを移動させる移動手段と、少なくとも二次光を
    分光して測光する測光手段と、試ネ1」−の測光位置を
    定める測光位置決め手段とを有することを特徴とする測
    光装置。
JP5398184A 1984-03-21 1984-03-21 測光装置 Pending JPS60196648A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5398184A JPS60196648A (ja) 1984-03-21 1984-03-21 測光装置
US06/712,026 US4705403A (en) 1984-03-21 1985-03-15 Apparatus and method for measuring a photometric characteristic of a sample portion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5398184A JPS60196648A (ja) 1984-03-21 1984-03-21 測光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60196648A true JPS60196648A (ja) 1985-10-05

Family

ID=12957798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5398184A Pending JPS60196648A (ja) 1984-03-21 1984-03-21 測光装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60196648A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5018866A (en) * 1989-09-12 1991-05-28 Packard Instrument Company Method and apparatus for performing high sensitivity fluorescence measurements

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5018866A (en) * 1989-09-12 1991-05-28 Packard Instrument Company Method and apparatus for performing high sensitivity fluorescence measurements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schachman et al. Ultracentrifuge studies with absorption optics. IV. Molecular weight determinations at the microgram level
JP3579321B2 (ja) 2次元イメージング表面プラズモン共鳴測定装置および測定方法
KR101057093B1 (ko) 분광 타원해석기
CN101473212A (zh) 聚焦光束椭偏仪
RU2223479C2 (ru) Способ и устройство для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения
KR100203345B1 (ko) 동시 다중각/다중파장 타원편광계와 측정방법
CN106353298A (zh) 一种拉曼光谱仪
CN108519335A (zh) 一种基于弹光调制的光谱椭偏测量装置及方法
KR100393522B1 (en) Device and method for measuring film thickness, making use of improved fast fourier transformation
FR2685962A1 (fr) Ellipsometre infrarouge.
JP2000065536A (ja) 膜厚及び光学定数の測定方法及び装置
US5185645A (en) Measurement method for the determination of low levels of optical absorption
CN217738983U (zh) 一种基于单光子计数采集方法的显微圆二色性光谱探测系统
CN101246122B (zh) 采用旋转补偿器积分采样的椭偏成像方法和装置
JPS60196648A (ja) 測光装置
JPS62266439A (ja) 分光偏光測定装置
KR102194321B1 (ko) 연속 측정 가능한 분광 타원계
US3481671A (en) Apparatus and method for obtaining optical rotatory dispersion measurements
JPS60196647A (ja) 測光装置
KR20220120588A (ko) 결합된 ocd 및 광반사변조 방법 및 시스템
JPS60196650A (ja) 測光装置
JPS60196646A (ja) 測光方法
CN117554289A (zh) 多通道微区角分辨监测系统及监测方法
US4705403A (en) Apparatus and method for measuring a photometric characteristic of a sample portion
JPS60196649A (ja) 測光装置