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公開番号2025098340
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2023214401
出願日2023-12-20
発明の名称分光測定装置、及び分光測定方法
出願人株式会社日立ハイテク
代理人ポレール弁理士法人
主分類G01N 21/27 20060101AFI20250625BHJP(測定;試験)
要約【課題】
赤外線等でエネルギー付与される試料の膨張等の物性値の変化に対する検出感度を向上可能、かつ分解能が高く、かつ正確なオートフォーカスが可能な分光測定装置を提供すること。
【解決手段】
試料の所定領域に照射する電磁波を発生する電磁波源と、所定領域に電磁波を集束させる対物レンズと、試料で反射する電磁波を検出する二つの共焦点検出器と、二つの共焦点検出器の各出力の差信号と和信号を割り算した信号を微分計算、またはロックイン検出計算し、ピーク値をとる位置を合焦位置と判別する合焦位置判別機構と、を備えた分光測定装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
試料の所定領域に照射する電磁波を発生する電磁波源と、
前記所定領域に前記電磁波を集束させる対物レンズと、
前記試料で反射する電磁波を検出する、異なる位置に設けられた二つの共焦点検出器と、
前記二つの共焦点検出器の各出力の差信号と和信号を割り算した信号を微分計算、またはロックイン検出計算し、ピーク値をとる位置を合焦位置と判別する合焦位置判別機構と、
を備えたことを特徴とする分光測定装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記合焦位置判別機構の判別結果に基づいて、前記試料を載置するステージと前記対物レンズとの相対距離を制御するＺ方向制御部を備えることを特徴とする分光測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の分光測定装置において、
前記二つの共焦点検出器は、前記試料から離れる方向に焦点位置から距離Ｌだけ外されて配置されるピンホールを有する第一の共焦点検出器と、
前記試料へ近づく方向に焦点位置から距離Ｌだけ外されて配置されるピンホールを有する第二の共焦点検出器とからなり、
前記合焦位置判別機構、第一の共焦点検出器の出力がＰＤ１、第二の共焦点検出器の出力がＰＤ２であるとき、（ＰＤ２－ＰＤ１）／（ＰＤ２＋ＰＤ１）の値を、更に微分計算、またはロックイン検出計算し、ピーク値をとる位置を合焦位置と判別する、
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記共焦点検出器の各出力に基づいて前記所定領域に前記電磁波が照射されたときの前記試料の物性値の変化を算出する算出部を備えることを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の分光測定装置において、
前記電磁波の強度を測定する電磁波強度検出器を備え、
前記電磁波の強度に基づいて、前記物性値の変化を補正することを特徴とする分光測定装置。
【請求項６】
請求項４に記載の分光測定装置において、
前記電磁波源は前記電磁波の強度を変調し、
前記算出部は、前記電磁波の強度の変調信号を基準として、前記物性値の変化を補正することを特徴とする分光測定装置。
【請求項７】
請求項４に記載の分光測定装置において、
吸収スペクトルを表示する表示装置を備えることを特徴とする分光測定装置。
【請求項８】
請求項４に記載の分光測定装置において、
吸光度のマップ画像を表示する表示装置を備えることを特徴とする分光測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記所定領域の位置を制御するＸＹ走査制御部を備えることを特徴とする分光測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の分光測定装置において、
前記ＸＹ走査制御部は、前記対物レンズまたは前記試料を載置するステージを水平方向に移動させることによって前記所定領域の位置を制御することを特徴とする分光測定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は分光測定装置、及び分光測定方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
分光測定装置は、光の波長に対する物質固有の吸収曲線、すなわち吸収スペクトルを測定することによって、物質の組成を分析したり、物質に混入する異物を同定したりする装置である。分子の振動等の分析には、可視光の１０倍前後の波長である赤外線が一般的に使用されるため、使用される光の波長に比例する回折限界によって制限される空間分解能は１０μｍオーダに留まる。
【０００３】
分解能を向上させるため、試料で反射する電磁波を検出する二つの共焦点検出器を設け、共焦点検出器の各出力に基づいて、所定領域にエネルギービームが照射されたときの試料の物性の変化を算出する分光測定装置が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１３４４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、「二つの共焦点検出器を設けることでオートフォーカスも可能である」との記載があり、その方法として、（ＰＤ２－ＰＤ１）／（ＰＤ２＋ＰＤ１）の値がゼロとなるように調整することが記載されている（段落［００２５］）。本発明者らが追実験したところ、上記の式が０になったところが必ずしも合焦位置ではない可能性があることがわかった。特許文献１の図４は、ＰＤ１とＰＤ２が完全に対称であることを前提としている。表面が鏡面の試料であればその前提が成立するが、実サンプルは表面に凹凸があることが普通であり、ＰＤ１とＰＤ２が完全に対称であることの方が少ない。従い、（ＰＤ２－ＰＤ１）／（ＰＤ２＋ＰＤ１）の値がゼロとなる点が合焦位置でない場合が多いことを本発明者らは見出した。
【０００６】
本発明は、特許文献１記載のオートフォーカス方法の改良を検討中になされたものであり、その目的は、分解能が高く、かつ正確なオートフォーカスが可能な分光測定装置、及び分光測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。
試料の所定領域に照射する電磁波を発生する電磁波源と、所定領域に電磁波を集束させる対物レンズと、試料で反射する電磁波を検出する二つの共焦点検出器と、二つの共焦点検出器の各出力の差信号と和信号を割り算した信号を微分計算、またはロックイン検出計算し、ピーク値をとる位置を合焦位置と判別する合焦位置判別機構と、を備えた分光測定装置。
【０００８】
また、試料の所定領域に電磁波を照射するステップと、電磁波の照射により試料から反射した電磁波を検出する、異なる位置に設けられた二つの共焦点検出器の各出力を取得するステップと、各出力の差信号と和信号を割り算した信号を微分計算、またはロックイン検出計算し、ピーク値をとる位置を合焦位置と判別するステップと、を含む分光測定方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、分解能が高く、かつ正確なオートフォーカスが可能な分光測定装置、及び分光測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例１に係わる分光測定装置の一例の概略構成図である。
試料に照射されるエネルギービームとプローブ光を示す図である。
共焦点検出器の構成について説明する図である。
共焦点検出器の検出光量と変位量の関係について説明する図である。
二つの共焦点検出器の検出光量と変位量の関係について説明する図である。
二つの共焦点検出器の検出光量の和と変位量の関係について説明する図である。
二つの共焦点検出器の検出光量の差と和の比、その微分値と変位量の関係を示す図である。
焦点位置＋L、焦点位置-Lで検出光量が異なる理由を説明する図である。
実施例２に係わる分光測定装置のＸＹ走査の一例について説明する図である。
実施例２に係わる分光測定装置のＸＹ走査の他の例について説明する図である。
実施例３に係わる分光測定装置の共焦点検出器の一例について説明する図である。
実施例４に係わる分光測定装置のエネルギービーム照射の一例について説明する図である。
実施例４に係わる分光測定装置のエネルギービーム照射の他の例について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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