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公開番号2025099055
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023215407
出願日2023-12-21
発明の名称分光測定装置、及び分光信号処理方法
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 21/41 20060101AFI20250626BHJP(測定;試験)
要約【課題】
高S/N、高空間分解能を実現できる分光測定装置、及び分光信号処理方法を提供すること。
【解決手段】
周波数f_aで変調された電磁波を発生する第一の電磁波源と、第一の電磁波源よりも波長が短い電磁波を発生させる第二の電磁波源と、第一の電磁波源、及び第二の電磁波源から発生する電磁波を試料に照射する光学系と、光学系により照射された電磁波により試料が振動することによって生じた電磁波を検出する検出部と、を備えた分光測定装置であって、検出部は、f_aと異なる周波数を有する試料の振動に基づく電磁波を検出することにより分光測定を行う分光測定装置。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
周波数ｆ
ａ
で変調された電磁波を発生する第一の電磁波源と、
前記第一の電磁波源よりも波長が短い電磁波を発生させる第二の電磁波源と、
前記第一の電磁波源、及び前記第二の電磁波源から発生する電磁波を試料に照射する光学系と、
前記光学系により照射された電磁波により前記試料が振動することによって生じた電磁波を検出する検出部と、
を備えた分光測定装置であって、
前記検出部は、前記ｆ
ａ
と異なる周波数を有する前記試料の振動に基づく電磁波を検出することにより分光測定を行うことを特徴とする分光測定装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１記載の分光測定装置において、
前記第二の電磁波源から発生する電磁波は、連続波、または周波数ｆ
ｂ
で変調された電磁波であることを特徴とする分光測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の分光測定装置において、
前記検出部からの信号を処理する、ロックイン検出するアンプを含むアナログ・デジタル信号処理ユニットを有することを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の分光測定装置において、
前記第一の電磁波源から発生する電磁波のみ所定の第一変調周波数で変調させ、変調させた信号の検出は前記所定の第一変調周波数の２倍以上の周波数成分に対して、前記アナログ・デジタル信号処理ユニットによりロックイン検出することを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
請求項２記載の分光測定装置において、
前記ｆ
ａ
と異なる周波数とはｆ
ｂ
±ｆ
ａ
、ｆ
ｂ
±２ｆ
ａ
、ｆ
ｂ
±３ｆ
ａ
、…、ｆ
ｂ
±ｎｆ
ａ、
ｆ
ａ
+２ｆ
ｂ
、ｆ
ａ
+３ｆ
ｂ
、…、ｆ
ａ
+ｎｆ
ｂ
（ｎは自然数）の少なくともいずれかの振動数を有する振動であることを特徴とする分光測定装置。
【請求項６】
請求項４記載の分光測定装置において、
前記検出部は前記第一の電磁波源から発生する電磁波にかけた変調周波数ｆ
ａ
の１倍以上、１５倍以下の周波数の周波数成分に対して、ロックイン検出することを特徴とする分光測定装置。
【請求項７】
請求項４記載の分光測定装置において、
前記検出部は前記第二の電磁波源から発生する電磁波にかけた変調周波数ｆ
ｂ
の１倍以上、１５倍以下の周波数の周波数成分に対して、ロックイン検出することを特徴とする分光測定装置。
【請求項８】
請求項２記載の分光測定装置において、
前記第一の電磁波源から発生する電磁波にかけた変調周波数ｆ
ａ
と前記第二の電磁波源から発生する電磁波にかけた変調周波数ｆ
ｂ
が同一の場合、前記第一の電磁波源から発生する電磁波を前記試料に照射する前、または照射した後、所定の時間間隔をおいて前記第二の電磁波源から発生する電磁波を前記試料に照射し、その差分を検出することを特徴とする分光測定装置。
【請求項９】
請求項８記載の分光測定装置において、
前記所定の時間間隔は１０μｓｅｃ以下であることを特徴とする分光測定装置。
【請求項１０】
試料の測定箇所に対して周波数ｆ
ａ
で変調された第一の電磁波を照射するステップと、
前記測定箇所に対して前記第一の電磁波よりも波長が短い第二の電磁波を照射するステップと、
前記第一の電磁波、第二の電磁波の照射により前記試料が振動することによって生じた電磁波を検出するステップと、
前記検出した電磁波から、検出対象の変調周波数に対して、ロックイン検出計算するステップと、
を含むことを特徴とする分光信号処理方法。
（【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、及び分光信号処理方法に関する。
続きを表示（約 1,500 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】
空間分解能を超える手法として、特許文献１には、測定対象サンプルに光などのある種エネルギーを与えて、測定対象がこのエネルギーに対する吸収率を測りたいとき、直接このエネルギーが対応する物理量への計測ではなく、このエネルギーを与えた際に発生した測定対象サンプルの垂直方向の変位（例えば、熱膨張）を計測することで、従来の性能（分解能）を越える計測方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－２８５８２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では短波長な検出電磁波ビームを用い、比較的に高い空間分解能で分光分析を実現しているが、更なる分解能の向上が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、高Ｓ／Ｎ、高空間分解能を実現できる分光測定装置、及び分光信号処理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】
周波数ｆ
ａ
で変調された電磁波を発生する第一の電磁波源と、第一の電磁波源よりも波長が短い電磁波を発生させる第二の電磁波源と、第一の電磁波源、及び第二の電磁波源から発生する電磁波を試料に照射する光学系と、光学系により照射された電磁波により試料が振動することによって生じた電磁波を検出する検出部と、を備えた分光測定装置であって、検出部は、ｆ
ａ
と異なる周波数を有する試料の振動に基づく電磁波を検出することにより分光測定を行う分光測定装置。
【０００８】
試料の測定箇所に対して周波数ｆ
ａ
で変調された第一の電磁波を照射するステップと、測定箇所に対して第一の電磁波源よりも波長が短い第二の電磁波を照射するステップと、第一の電磁波、第二の電磁波の照射により試料が振動することによって生じた電磁波を検出するステップと、検出した電磁波から、検出対象の変調周波数に対して、ロックイン検出計算するステップと、を含む分光信号処理方法。
【発明の効果】
【０００９】
高Ｓ／Ｎ、高空間分解能を実現できる分光測定装置、及び分光信号処理方法を提供する。上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例１の分光測定装置の一例の概略構成図である。
実施例２の分光測定装置の一例の概略構成図である。
検出ユニットの構成について説明する図である。
全体制御部の構成について説明する図である。
変調された第一電磁波が試料に照射時の試料被照射表面で発生する振動の概略図である。
検出ユニット検出する振動成分の概略図である。
変調された第一電磁波照及び第二電磁波が試料に照射された時の試料被照射表面で発生する振動の概略図である。
実施例３の分光測定装置の一例の概略構成図である。
【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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