JPS63139221A - 一定光子数分光器 - 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】 （１）技術分野 この発明は、白色光を分光し、一定光子数の単色光を出
力する分光器に関する。

分光器は、白色光源を分光し、ある波長範囲の単色光を
出射する装置である。

白色光を単色光に分けるのは、プリズムや回折格子であ
る。

分光された単色光は、試料に当て、光電導度や吸収係数
などの波長依存性、すなわちスペクトルを測定す・るの
に用いられる。

分光器は、既に古い歴史を持ち、測定装置として広く用
いられている。分光器の出力は波長依存性があって、光
子数が一定であるものは、これまで存在しなかった。

まず、白色光源の波長依存性がある。白色光源は紫外か
ら赤外にわたる、多様な波長の色を、さまざまな強度で
含んでいる。光源の光強度の波長λに関する分布をｌ１
ｎ（λ）とかくことにする。これはλに関し、一様では
なく、光源により、複雑なλ（波長）依存性をもってい
る。

回折格子、プリズムによって分光するが、分光効率Ｔも
波長λに依存する。

このため、分光された後、分光器から出射される単色光
の強度１ｏｕｔ　（Ｗ／ａｒｔ　）は、次のような波長
依存性がある。

１ｏｕｔ　（λ）二Ｔ（λ）Ｉｉｎ（λ）（１）このよ
うに、分光器の出力のスペクトルは、白色光源のスペク
トルと、分光効率Ｔ（λ）の積で決まる強度分布をもっ
ている。

０）光子 光は波動性と粒子性を持っている。光を粒子とみなす場
合、その１個分を光子（ｐｈｏｔｏｎ　）又は光量子と
いう。光子１個あたりのエネルギーＥはｅ Ｅ＝ｈν＝　−（２） λ によって与えられる。ここで、ｈはブランク定数、νは
光の振動数、Ｃは光速である。

従って、強度が１ｏｕｔである光に、単位時間あなり０
個の光子が含まれているとすると、Φは、によって与え
られる。これは、出力光に含まれる、波長λの光の光子
束である。

従来の分光器は、Φ（λ）を一定にしようというものか
なかった。Φ（λ）はλにより、多様にバラついていた
のである。λによって、光子数Φ（λ）は数桁も異なる
のが普通である。

従来の分光器に於てΦ（λ）を一定にするものがなかっ
た理由のひとつは、そのような要求がなかったからであ
ろうと思われる。

光のエネルギー、Ｉｏｕｔというものは、ある程度、実
在的な意味を持っている。しかし、光子は、未だ抽象的
な実在にとどまっており、物質の特性を測定する場合、
光子数によって氷量変数をノーマライズする、というよ
うな必要性がなかったのである。

しかし、光子には、単に抽象性を帯びた実体というだけ
でなく、物性の測定に於ても、明確な意味を帯びるよう
になってきている。

次に、光子数に比例するような物質定数の例を挙げて説
明する。

これによって、一定光子数を出力する分光器が必要であ
る、という事が理解されるであろう。

捻）光子数による非線型効果 光電導度に光子数による非線型現象の起こる場合がある
。

光電導というのは、物質に光を当てると、電気伝導度（
又は抵抗率）が光量に比例して変化する現象である。光
電導度は、光を当てた時の伝導度から、当てない時の伝
導度を差引いたΔσ（λ）によつて表わされる。

これは Δσ（λ）＝Ｓ（λ）Φ（λ）（４） というように表わされる。Ｓ（λ）は光電導のスペクト
ルである。これは線型表現であるから、Δσが光子数Φ
に比例するということもできるし、エネルギーＩｏｕｔ
に比例するということもできる。

入射光量が多い場合、線型ではなく、 Δσ（λ）＝Ｓ’（λ）Φ（λゾ　　　　　　（５）（
ｎ＞１） で表現される非線型効果を生じる事が知られている。ｓ
′（λ）はＳ（λ）とは異なる光電導のスペクトルであ
る。

（４）は線型、（５）は非線型である。（４）から（５
）への遷移は、光子数による。その波長の光のエネルギ
ーによるのではない。光子数がある値以上であれば（５
）式が成りたち、ある値以下であれば（４）式が成立つ
。

線型領域（４）内のみでΔσ（λ）のスペクトルを測定
することによりＳ（λ）を求める事は正しい。

非線型領域（５）内のみでΔσ（λ）のスペクトルを測
定し、ｓ′（λ）を求める事も正しい。

しかしながら、線型領域と非線型領域にまたがってΔσ
（λ）を測定し、いずれかの式（４）又は（５）によっ
てＳ（λ）又はＳ／（λ）を全てのλに対して求めても
、これは正しい結果ということができない。

従来の分光器では、出力光の強度Ｉｏｕｔ　（λ）及び
光子数Φは、λによ怜全く異なる。このため、あるλに
対しては線型領域で、他のλに対しては非線型領域でΔ
σ（λ）を測定する、という事になる。

このような測定は正しくないが、より都合の悪いことに
、従来の分光器を用いて実検を行なう場合、測定が線型
、非線型の領域にまたがっていることが分らない。

このため、光電導スペクトルの解析を誤まることになる
。

に）応答時定数の光子数依存性 暗中で平衡状態にあった試料に、ある波長の光を照射し
、光電導度や光吸収係数の時間応答を調べる測定を行な
うことがある。

応答の時定数では定数ではない。波長依存性がある。さ
らに、光子数Φの依存性がある。τ（λ）はτ（λ）　
＝　　　　　　　　　　　　　（６）Ａ（λ）Φ（λ） と書くことができる。Ａ（λ）は試料中の欠陥準位の光
イオン化断面積である。Φ（λ）は既に述べた光子束で
ある。

Ａ（λ）は、閾値波長λｔｈがあって、λ〉λｔｈのと
き　Ａ（λ）＞０　　　　（７）λくλｔｈのとき　Ａ
（λ）＝０　　　　（８）となっている。Ａ（λ）のλ
依存性は、さきほどの光電導度スペクトルＳ（λ）にも
関係しており、重要なパラメータである。

もしも、照射光スペクトルΦ（λ）が一定であれば、時
定数τ（λ）の測定値から、Ａ（λ）をそのまま得るこ
とができる。

反対に、もしも照射光スペクトルΦ（λ）が−宗でなけ
れば、τ（λ）の測定値にΦ（λ）を乗じて、Ａ（λ）
を計算しなければならない。

これは、手間、時間を要し、煩労である。

（イ）発明が解決するべき問題点 前節までに述べた、光電導度Δσ（λ）の光子数に対す
る非線型性、時定数τ（λ）の光子数依存性の問題は、
半導体の特性測定の分野では、共通に現われるものであ
る。

それだけに、この問題を解決し、物理的に正しい測定を
、効率良く正確に行なうことが急務である。

このような測定のため、出力光の光子数Φ（λ）を一定
にするような分光器があればよい、という事がわかる。

Φ（λ）がλによらず一定であれば、光電導度Δσ（λ
）の非線型性に伴う問題を解決することができる。

これは測定を容易にするというだけでなく、Ｊｌｌｌｌ
ｌｌ定結状の誤まりの危険を回避できる、ということで
ある。

さらに、分光器の出力光Φ（λ）を一定レベルにしてお
けば、 となるから、測定したいτ（λ）と、求めるべき光イオ
ン化断面積Ａ（λ）とは逆数の関係になり　１／、（λ
）から、極めて簡単に光イオン化断面積Ａ（λ）のスペ
クトルを求めることができるようになる。

（至）従来技術 出力光子数Φ（λ）を一定にするようにした分光器は、
これまで存在しなかった。　　、 また、出力エネルギーｌ０ｕｔ（λ）をλによらず一定
にした分光器も、これまで存在しなかった。

これまでの分光器は、エネルギーＩｏｕｔ　（λ）、光
子数Φ（λ）ともに、波長λによって著しく変動するも
のばかりであった。

停）構　成 本発明の分光器は、単色化した光を、ＮＤフイルりに通
す。このフイタは、波長λによらず、０〜１の任意の透
過率を与えることのできるフィルタである。

ＮＤフィルタが全開、つまり透過率が１の場合の、全波
長λに対する光子数を測定し、メモリに記憶させておく
。そして、基準となる一定光子数を決める。前記の自然
光子数と基準光子数の比を求める。そして、この比の逆
数に等しく　ＮＤフィルタの透過率を与える。

こうすると、λによらず、出力の光子数は一定になる。

これが、本発明の分光器の原理である。

以下、図面によって説明する。

第１図は本発明の一定光子数分光器の構成図である。

白色光源１から出射された白色光は、分光器２によって
分光され単色化される。

分光器２は回折格子型、プリズム型など任意である。こ
れは公知のものを用いればよい。

出射単色光は２次光カットされた後、入射スリット２０
から、一定フォトン制御部３へ入る。

一定フォトン制御部３は、これを一定のフォトンの光に
減衰して出射する。一定フォトン数の単色光は試料部４
へ照射されるようになっている。

試料部４は、試料移動用ＸＹＺステージ１０により、ｘ
、　ｙ、　ｚ三方向へ任意に移動できるようになってい
る。ＸＹＺステージ１０は、ＸＹＺステージ自動自動駆
動制御機上って移動方向、移動量が与えられる。

また、分光器２には、出力する光の波長を掃引するため
の波長掃引コントローラ６がある。

一定フォトン制御部３と、分光器２の波長掃引コントロ
ーラ６は制御用コンピュータ５によって制御されている
。

一定フォトン制御部３の構成を第２図によって説明する
。

入射単色光１３は、ニュートラルデンシティ（Ｎｅｕｔ
ｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　ＮＤ　）フィルタ１６を通っ
てハーフミラ−に達する。

ＮＤフィルタ１６の透過率をα（θ）で表わす。回転角
θによって、透過率はＯから１までの任意の値に設定で
きる。α（θ）は、θとαの関係が既知である、という
事が重要である。また、波長依存性がないということも
重要である。

ハーフミラ−１５によって単色光１３は、透過単色光１
３ｂと、反射単色光１３Ｃに分割される。反射率をβと
する。反射単色光と透過単色光の比はβ：（１−β）と
なる。

反射単色光１３ｃは、さらに反射鏡２３によって反射さ
れ光量検出器１７に入る。

光量検出器１７は入射光のエネルギーに比例した出力を
生じるものである。この出力は電圧又は電流であって電
気信号である。

この検出器１７は波長依存性のないものが望ましい。波
長域によって、検出器も異なるが、可視域では光電子増
倍管を用いる。赤外領域ではサーモパイルを用いると良
い。これらは検出感度がフラットだからである。

一方、透過単色光１３ｂは、ハーフミラ−１５から、出
射スリット２１を通り、試料部４に設置した試料に当た
る。

光量検出器１７の出力をＶで表わす。これは電圧又は電
流値である。これは検出器に入射した光の強度に比例す
る。比例定数をγとして、■（λ）＝γα（のβＩｏｕ
ｔ　（λ）　　　　　　　（Ｉ　＋）によって与えられ
る。これを、光子数Φ（λ）によって置換えると、 ス と書くことができる。Φ（λ）は入射スリット２０へ入
った単色光の光子数である。

試料に入射する光子束Ｆ（λ）は、 Ｆ（λ）−〇（θ）（１−β）Φ（λ）（１３）によっ
て与えられる。（１２）、（１３）から試料入射光子束
Ｆ（λ）は、 ことが目的であるから、λＶ（λ）を一定にすればよい
という事になる。

これは、光量検出器１７の出力に波長λを乗じたもので
ある。

制御可能な波長の範囲は、用いる光源の発光特性ｌ１ｎ
（λ）や分光器の分光効率Ｔ（λ）によって決まる。

その範囲内のある波長区間を考える。

上限をΔｍａｘ、　　下限をＡｍ１ｎとする。波長λの
とりうる範囲りは Ａｍ１ｎ≦λ≦Ａｍａｘ　　　　　　　　（１５）によ
って与えられる。範囲り内に於て、光子数Ｖ（λ）を一
定にすることが目的である。

Δｍｉ　ｎ　ｗ　Ａ　ｍａｘをΔλの幅でｎ個に分割す
る。

ｎΔλ＝　Ａｍａｘ　−Ａｍ１ｎ　　　　　　（１６）
である。Ａｍ１ｎからΔλずつλの値を増していった波
長λｉをサンプリング波長とする。

λｉ＝　ｌｆｍｉｎ　＋　（ｉ−１）Δλ（ｉ＝１．２
、…、ｎ＋１）ｔＩηただし、λ１＝＝Ａｍｉｎ、λｎ
＋１　＝　Ａｍａｘである。

はじめは、ＮＤフィルタを全開にする。すなわちα（θ
）−１となる値θ−θ０に設定しておく。

各λｉについての光量検出器の出力Ｖ（λｉ）を求める
。ｉを１から（ｎ＋１）まで増してゆき、■（λｉ）を
そのつど求める。これは分光器の波長掃引コントローラ
６で、λについて掃引しながら検出器１７の出力をＡ／
Ｉ）変換し、制御用コンピュータ５内にストアするよう
にする。

λｉとＶ（λｉ）の値をベアにしてコンピュータ５内に
ストアする。コンピュータ内では積λｉＶ（λｉ）を計
算してこれもストアしておくとよい。

式（１２）から、α＝１とした時、λｉＶ（λｉ）は、
γβｈｅΦ（λｉ）である。つまり、積λｉＶ（λｉ）
を求めたという事は単色光の光子数Φ（λｉ）のλ依存
性を求めたという事である。

集合（λｉＶ（λｉ））のうち、最小値を与える波長を
Ａｏとする。最小値はΛｏＶ（Λｏ）である。Ａｏは（
λｉ）のいずれかに一致する。

そして、全ての波長λｉに対し、ＮＤフィルタの透過率
α（θ）を含めて、このレベルに等しくなるようにする
。つまり α（θｏ）　Ａｏ　Ｖ　（Λｏ）＝α（θｉ）λｉＶ（
λｉ）　　　（１ｓ）となるように、α（θｉ）を決め
る。Ａｏのときのα（θ０）は１である。

これがＮＤフィルタの透過率の決定方程式である。

λＶが小さい場合は透過率を大きくシ、λＶが大きい場
合は透過率を小さくシ、αλＶが一定になるようにする
。

前記のλｆＶ（λｉ）に対しては（１旧；於てが成立し
ている。α＝１としているからである。

こうして、λｉに対するα（θｉ）のθｉも求まった。

αのθに対する関係はＮＤフィルタ１６の固有特性によ
り、これは既知である。従ってαが（１８）によって決
まればθも決まる。

こうして、（λ１１θｉ）の組を作ってコンビュータに
ストアしておく。これは、波長λｉに対しては、ＮＤフ
ィルタ１６の透過率をα（θｉ）にするため制御角をθ
ｉにせよという事を表わしている。

以上が準備段階である。

次に一定光子数を出力する分光器の動作を説明する。

光の波長をＡ　ｍｉｎからＡｍａｘまで、或は逆方向に
Δλずつ掃引しながら、一定フォトン制御ライン８、制
御用Ａ／Ｄ、　Ｄ／Ａ変換器１９、パルスモータ制御ラ
イン１４を通じてパルスモータ２６を駆動する。パルス
モータは、各λｉに対応する先に記憶されたθｉの値に
なるまでＮＤフィルタ１６の角度を回転させる。

このようにすると、（＋２１式から λｉＶ（λ１）−ｒβｈｅα（θｉ）Φ（λｉ）（社）
となる。右辺のΦ（λｉ）は痢の左辺と同じものである
。しかし、左辺のλｉＶ（λｉ）は、（＋８１、（１鴨
のλｉＶ（λｉ）とは異なる。

翰にＯ→、（１９）を代入すると、 λｉＶ（λｉ）＝ΔｏＶ（，４ｏ）　　　　　　　　　
圓となる。つまり、λ■が、最小値ΛｏＶ（Λｏ）に合
致することになる。

（１４）の右辺のλＶ（λ）は、＠ｌ）のλ■（λ）に
置換されることになるから、試料に入射される光子束は
となる。これは、試料に入射される光子束Ｆ（λｉ）が
λによらず一定になったという事である。

最小値に出力を合わせるので、最小値が小さい場合、全
体の出力が極めて低いレベルに抑えられる。これが不都
合であれば、Δ０とその近傍で白色光源１の強さｌ１ｎ
（λ）を特に大きくするようにすればよい。こうすると
一定光子束出力Ｆ（λｉ）を押し上げることができる。

。 これも、電源出力制御ライン１２を通して制御用コンピ
ュータ５によって制御することができる。

試料部４の構成は公知である。

試料部４のｘｙｚ移動ステージ１０は、単色光が試料に
当たり、しかも試料面が集光位置に来るよう調整するも
のである。パルスモータを用いた公知の機構を利用して
いる。

第６図は以上説明した手順を説明するための図である。

横軸は波長である。縦軸はλＶ（λ）である。Λｍｉｎ
〜ΛｍａｘをΔλごとに区切りλ１、λ２…とする。こ
のλｉごとに出力Ｖ（λｉ）を求める。実線が積λＶ（
λ）（制御＠）を示している。

これがＡＯに於て最小値Ａｏ　Ｖ　（Λｏ）をとるとす
る。

ここから水平に引いた一点鎖線が制御後のλＶ（λ）で
ある。このように一定値にするために、ＮＤフィルタ透
過率αの逆数を、Ａｏ　Ｖ　（Λｏ）＝　１とみなす尺
度で制御前のλＶ（λ）に等しくなるようにしである。

すなわち、 こうすれば、全てのλに対する出力波長積λＶ（λ）は
、 λＶ（λ）＝αλＶ（λ） ＝　Ａｏ　Ｖ　（Λｏ）　　　　　　　　　　（２４）
となって一定となる。

以上の説明では光量検出器１７に波長依存性がないとし
ている。しかし、波長依存性のない光量検出器が得難い
ということもある。

この場合は、波長依存性を（１１）式のγに入れて、γ
（λ）としなければならない。

こうした場合は、（＋４）式に於て、 とする。λＶ（λ）のかわりに、λＶ（λ）／γ（λ）
の値を記憶し、これの最小値を求め、出力がこの最小値
に一致するようにすればよい。Ｖ（λ）が一定になるの
は同じことである。

波長依存性γ（λ）が既知であれば、同様に本発明の方
法を適用できる。

（り）実施例 白色光源１としてハロゲンランプを使い、λ−２，４μ
ｍ〜０．８μｍの範囲で、本発明の実施例に係る分光器
を製作した。

ハロゲンランプは５００Ｗのランプで、ランプ周囲を水
冷して劣化を防いでいる。

分光器２として、焦点距離３０ｃｒｎのグレーティング
型市販器を用いた。グレーティング刻線数６００本／ｙ
、ブレーズ波長１．６μｍのものである。

使用波長範囲では、λ−１，９μｍ、　１．３μｍ、０
．７５μｍに２次光カットフィルターが必要であり、そ
れらのフィルターを当該波長で自動切換できるようにな
っている。ただし、０．７５μｍ用２次光カットフィル
ターは常に光路中に入っている。

波長掃引は、０．８μｍ−４５μｍの範囲の中の任意の
２つの波長Ａｓ、　Ａ、の間で、短波長側、長波長側の
どちらからでも、１００．５０．２０．１０．５．２．
１ｎｍ／ｍｉｎの７つの速度で自動的に行なうことがで
きる。

光量検出器１７としては、サーモバイルでできたレーザ
出力計を用いた。これは、感度の波長依存性がなく、光
のパワーを検出するには最適である。

しかし、サーモパイルであるから、光入射後の応答が遅
い。このため、比較的遅い速度で波長掃引する必要があ
った。

試料部４に於ける試料移動用ｘｙｚステージ１０は、パ
ルスモータとコンピュータ５ヲ利用シ、Ｘ１Ｙ、Ｚ各方
向に±２μｍの精度で自動移動できるようになっている
。

波長掃引は、刻みΔλを１０μｍとした。そして、Δｍ
ａｘ　＝　Ｚ　４　ｐｍ　から、Ａｍ１ｎ＝０．８μｍ
まで、Δλ＝−１０ｎｍの刻みでλを変え、λｉの喧と
、その時の光量検出器の出力Ｖ（λｉ）の測定値を、コ
ンピュータにストアした。ｎ＝１６０であって、ｉ　＝
＝　１．２、…、１６１である。Ａｍａｘ＝λ１　＝’
１４μｍ、　Ａｍ１ｎ＝λ１６１　＝　０．８μｍであ
る。この測定はＮＤフィルタの透過率α（θｏ）−１と
している。

第３図は、こうして得られた出力Ｖ（λ）の測定値であ
る。

破線で示した部分は、２次光カットフィルタの切換えを
示す。ここでＶ（λ）は非連続となる。■（λ）はこの
ように、フィルタ入れ換えの所で光量の飛びがあり、連
続でない。また、ハロゲンランプの出射光スペクトルと
回折効率のスペクトルのため、“つりがね”状の強度ス
ペクトルとなっている。

次に、波長λｉと出力Ｖ（λｉ）の積λｉＶ（λｉ）の
最小値ＪｏＶ（ｚｆｏ）とこれを与える波長Ａｏを求め
る。

λ＝Ａｏに対するＮＤフィルタのαを１とし、その他の
波長に対しては、（１８１式のように決める。すなわち
、λｉに対し、αは、ＪｏＶ（Ｊｏ）をλｉＶ（λｉ）
で除した値として決定される。

λｉに対するαが決まると、これを与えるべきθｉは、
α−βの既知の関係から求められる。

第４図にここで用いたＮＤフィルタのα−θ関係を示す
。横軸は回転角θ、縦軸は透過率αである。この例では
θ＝０でα＝１、θ＝３２０°でα＝Ｏで、その間αは
θに対しリニヤに減少している。

このようなα−θ関係は予めコンピュータに記憶させて
おく。従ってλｉに対するαからθｉが求まるわけであ
る。

もちろん、αとθの函数関係はこのように単純でなくて
もよいのである。−価函数で連続であればよいのである
。

こうして、全ての波長λｉに対して、ＮＤフィルタの回
転角θｉが得られる。

これまでが準備である。

以下が、一定光子数分光器としての機能になる。

次に分光器の波長掃引を、λ１　＝Ａｍａｘ＝’１４μ
ｍに戻し、ＮＤフィルタのθをλｉに応じたθｉに制御
しながら、ｉ＝１．２、…、１６１と切換えてゆき、λ
＝Ａ　ｍｉｎまで掃引した。

この結果を第５図に示す。これは光量検出器の出力Ｖ（
λ）である。これは−、４２１）式の出力に対応してい
る。

Ｖ（λ）はλが短くなるにつれて、１／λに比例する変
化をしていることが確認される。

λ＝２４μｍでは、λ＝０８μｍの時の出力の１／３に
なっている。

これは、波長と出力の積λＶ（λ）が一定になったとい
うことを意味している。

さらに、これは、試料に入射する光子束Ｆ（λ）が、α
４）から一定になる、ということを意味している。

なお２次光カットフィルタの切換波長のλ＝１．９μｍ
とλ−１，３μｍでは、切換の前後で異なるθｉを求め
ている。フィルタ切換えと同時に、θを１．９＋εに対
応するものから１．９−εに対応するものに切換える。

このようにすると、第５図のＶ（λ）曲線に非連続がな
くなる。

ＮＤフィルタの回転角θの切換えは、コンピュータ制御
されたパルスモータ１６を用いている。

掃引時間は、光検出器１７の応答時間によって制限され
る。さらに、ＮＤフィルタの角度θの設定時間も必要で
ある。

これらの条件から、実効掃引速度は３０　ｎｍ／ｍｉｎ
とした。２４μｍから、０．８μｍの間を約５０分間で
掃引した。

試料に照射される光の光子束Ｖは、ハロゲンランプへの
入力電力を定格電力の１／３から、定格電力の１．５倍
まで変化させる事により、３Ｘ１０　ａｍ　　Ｓｅｅか
らＩ　Ｘ　１０”　ｃｍｓｅｃ−１まで変化させる事が
できた。

この例は、２４〜０．８μｍの広い範囲で、出力光子束
Ｖを一定にするものである。広い範囲であるから、当然
１は小さくなる。

波長制御範囲を、光量の多いブレーズ波長（〜１．６μ
ｍ）を含む狭い範囲に制限すると、同じランプの同じ出
力レベルであっても、最小値Ａｏ　Ｖ　（，４ｏ）が大
きくなるから、出力光子束Ｆ（λ）はより高くなるので
ある。

なお、制御前のＶ（λ）の測定から、一定の出力光子束
Ｆ（λ）の出力までの動作は、全てコンピュータにより
自動制御されている。

←）効　果 （１）一定光子束の単色光Ｆ（λ）が出射されることに
なる。半導体の光電導度の非線型効果を避け、物理的に
意味のある測定を行なうことができる。

（２）光電導性、光吸収度の過渡的変化の指標である応
答時定数を求める。ことにより、過渡変化の解析を簡単
に行なうことができるようになる。

（３）複雑な光学遷移プロセスを有する■−ｖ族化合物
半導体、ｎ−ｖｔ族化合物半導体及びそれらの混晶の光
学的特性や欠陥中心などを調べる上に於て極めて有効で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一定光子数分光器の構成図。 第２図は一定フォトン制御部の構成図。 第３図は制御前の光検出器出力のスペクトルの例図。横
軸は光の波長（μｍ）、縦軸は光検出器出力である。 第４図はＮＤフィルタの透過率αの回転角θに対する依
存性を示すグラフ。 第５図は本発明の装置によってフォトン数に制御された
後の光検出器出力のスペクトル図。 第６図は本発明に於ける制御前、制御後の出力波長積λ
Ｖ（λ）、透過率ａの逆数などを例示するグラフ。 １…………白　色　光　源２…………分光器３…………
一定フォトン制御部４… ………試料部５…………制御用コンピュータ６…………
波長掃引コントローラ７…… ……波長掃引・２次光カットフィルタ交換制御信号ライ
ン ７・・・・・・・・・・・・波長掃引・２次光カットフ
ィルタ交換制御信号ライン ８…………一定フォトン制御信号ライン９　、、、、、
、、、、、、、ＸＹＺステージ自動駆動制御機１０……
……試料移動用ＸＹＺステージ１１…………光源用電源
１２…………電源出力制御ライ一ン１３…………単色光
１４　、、、、、、、、、、、、パルスモータ制御ライ
ン１５…………ハーフミラ−１６ …………ＮＤフィルタ１７…………光量検出器１８……
……検出器出力ライン１９…………制御用Ａ／Ｄ、Ｄ／
Ａ変換器２０…………入射スリット２１…………出射ス
リット２２　、、、、、、、、、、、、シャッタ２３…
………反射鏡２６　、、、、、、、、、、、、バルスモ
ーク第　　　３　　　図 ２１・・・・・・・・・・・・出射スリット２２　、、
、、、、、、、、、、シャッタ２３・・・・・・・・・
・・・反射鏡 ２６　、、、、、、、、、、、、バルスモーク第　　　
３　　　図 宙９匍彼乃召麹江搭出力Ｖのスペクトル回転角　σ 第　　　　　５　　　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 白色光を生じる白色光源１と、該白色光源１を駆動する
   光源用電源１１と、白色光を波長λの単色光１３に分光
   する分子器２と、分子器２より出射した単色光の光子数
   を一定数Ψ（λ）にするための一定フォトン制御部３と
   、一定フォトン数Ψ（λ）になった単色光を試料に当て
   るための試料部４と、分光器２が出力する単色光の波長
   λを掃引してゆく波長掃引コントローラ６と、該波長掃
   引コントローラ６及び一定フォトン制御部３を制御する
   制御用コンピュータ５と、光源用電源１１と一定フォト
   ン制御部３をつなぐ電源出力制御ライン１２とよりなり
   、一定フォトン制御部３は、回転角θにより０〜１間の
   値に任意に設定でき波長λによらない透過率α（θ）を
   もって入射単色光を透過させるＮＤフィルタ１６と、該
   ＮＤフィルタ１６を透過した単色光を分割するハーフミ
   ラー１５と、分けられた一方の光を出射する出射スリッ
   ト２１と、分けられた他方の光の強度を検出し出力Ｖ（
   λ）を生ずる光量検出器１７と、光量検出器１７の出力
   Ｖ（λ）をＡ／Ｄ変換し制御用コンピュータ５へ出力し
   制御用コンピュータ５からの信号をＤ／Ａ変換する制御
   用Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器１９と、前記制御用Ａ／Ｄ、Ｄ
   ／Ａ変換器１９によってＤ／Ａ変換された信号に従いＮ
   Ｄフィルタ１６の回転角θを制御するパルスモータ２６
   とよりなり、最初に、ＮＤフィルタ１６の透過率α（θ
   ）を１とし、定められた波長範囲Λｍｉｎ〜Λｍａｘの
   間の波長を分割してλ＿１、λ＿２、λ＿３、…とし、
   波長λ＿ｉとこの波長に対する光量検出器出力Ｖ（λ＿
   ｉ）を求めてこれを記憶し、積λ＿ｉＶ（λ＿ｉ）の最
   小値をΛｏＶ（Λｏ）とし最小値を与える波長をΛｏと
   し、λ＿ｉに対するＮＤフィルタ１６の透過率α（θ＿
   ｉ）を前記の記憶値から α（θ＿ｉ）＝ΛｏＶ（Λｏ）／λ＿ｉＶ（λ＿ｉ）と
   して求め、λ＿ｉに対応するＮＤフィルタの回転角θ＿
   ｉをθとα（θ）の関係から算出し、各波長λ＿ｉに対
   してＮＤフィルタ１６の回転角θ＿ｉを記憶させる事か
   らなる制御を行ない、制御後は入射単色光の波長λ＿ｉ
   に対してＮＤフィルタ１６の回転角θをθ＝θ＿ｉとし
   て設定し一定フォトン制御部３の出射光の光子数を一定
   とした事を特徴とする一定光子数分光器。