特許ウォッチ

公開番号2025146934
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2025125340,2021077183
出願日2025-07-28,2021-04-30
発明の名称分析装置
出願人株式会社キーエンス
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類G02B 21/00 20060101AFI20250926BHJP(光学)
要約【課題】1次電磁波および2次電磁波を利用した分析装置において、その分析精度を向上させる。
【解決手段】分析観察装置Aは、1次電磁波を出射する電磁波出射部71と、2次電磁波を反射する1次反射面11bが設けられた1次ミラー11および2次電磁波を受光してさらに反射させる2次反射面12bが設けられた2次ミラー12を有する反射型対物レンズ74と、2次電磁波を受光して強度分布スペクトルを生成する第1および第2検出器77A,77Bと、強度分布スペクトルに基づいてサンプルSPの成分分析を行う制御部21と、を備え、2次ミラー12の中央部には、1次電磁波が透過する透過領域12aが設けられ、透過領域12aは、電磁波出射部71から出射されて1次ミラー11の開口部11aを通過した1次電磁波を透過させることで、該1次電磁波を反射型対物レンズ74の分析光軸Aaに沿って出射させる。
【選択図】図8A
特許請求の範囲【請求項１】
分析対象物の成分分析を行う分析装置であって、
前記分析対象物を分析するための１次電磁波を出射する電磁波出射部と、
径方向の中央部に開口部が設けられていて、前記１次電磁波の出射により前記分析対象物において発生した２次電磁波を反射する１次反射面が前記開口部の周囲に設けられた１次ミラー、および、前記１次反射面によって反射された２次電磁波を受光してさらに反射させる２次反射面が設けられた２次ミラーを有し、前記１次ミラーおよび前記２次ミラーによって前記２次電磁波を集光して前記開口部に導く反射型対物レンズと、
前記分析対象物において発生しかつ前記反射型対物レンズによって集光された前記２次電磁波を受光し、該２次電磁波の波長毎の強度分布である強度分布スペクトルを生成する検出器と、
前記検出器により生成された前記強度分布スペクトルに基づいて、前記分析対象物の成分分析を行う処理部と、
前記検出器と前記反射型対物レンズとを結ぶ光路上に配置され、
前記電磁波出射部から出射された前記１次電磁波が入射するとともに、該１次電磁波を前記反射型対物レンズの光軸方向に偏向させ、
前記反射型対物レンズにより集光された前記２次電磁波を通過させて前記検出器に向かわせる偏向素子と、を備え、
前記２次反射面は、前記２次ミラーの外縁部に設けられるとともに、該２次ミラーの中央部には、前記１次電磁波が透過する透過領域が設けられ、
前記透過領域は、前記電磁波出射部から出射されて前記開口部を通過した前記１次電磁波を透過させることで、該１次電磁波を前記反射型対物レンズの光軸に沿って出射させるように構成される
ことを特徴とする分析装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
請求項１に記載された分析装置において、
前記反射型対物レンズによって集光された前記２次電磁波を反射するパラボリックミラーを備え、
前記パラボリックミラーは、該パラボリックミラーによって反射した前記２次電磁波を前記検出器上に集光するように構成される
ことを特徴とする分析装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された分析装置において、
所定波長未満の波長領域に属する第１成分に比して、該所定波長以上の波長領域に属する第２成分の透過率が高い材料により構成された分光素子を備え、
前記分光素子は、前記反射型対物レンズによって集光された前記２次電磁波を受光し、該２次電磁波のうち、前記第１成分に対応した前記２次電磁波を反射させる一方、前記第２成分に対応した前記２次電磁波を透過させるように構成され、
前記検出器は、
前記分光素子によって反射された前記２次電磁波が入射する第１検出器と、
前記分光素子を透過した前記２次電磁波が入射する第２検出器と、を有する
ことを特徴とする分析装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された分析装置において
、
前記偏向素子は、
前記１次電磁波を前記反射型対物レンズの光軸方向に沿って反射するように、前記透過領域に対向して配置される反射領域と、
前記反射型対物レンズによって集光された前記２次電磁波を通過させる中空領域と、を有する
ことを特徴とする分析装置。
【請求項５】
請求項４に記載された分析装置において、
前記偏向素子を収容する分析筐体を備え、
前記偏向素子は、
前記分析筐体に取り付けられるとともに、貫通孔が設けられた板状の素子支持部材と、
前記貫通孔の中央部に配置され、前記反射領域を構成するミラー部材と、
前記ミラー部材の外側面から放射状に延び、前記貫通孔の内側面に接続される第１の支持脚部と、を有し、
前記中空領域は、前記貫通孔の内側面と、前記ミラー部材の外側面と、によって区画される
ことを特徴とする分析装置。
【請求項６】
請求項５に記載された分析装置において、
前記２次ミラーは、
前記２次反射面の周囲に配置され、前記分析筐体に取り付けられる環状のミラー支持部材と、
前記２次反射面の外縁部から放射状に延び、前記ミラー支持部材の内周面に接続される第２の支持脚部と、を介して前記分析筐体に接続され、
前記第１および第２の支持脚部は、前記反射型対物レンズの光軸方向に沿って見た場合に、互いに重なり合うように配置される
ことを特徴とする分析装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載された分析装置において、
前記素子支持部材は、その板厚方向を前記反射型対物レンズの光軸方向に対して傾斜させた姿勢で前記分析筐体に取り付けられ、
前記貫通孔は、前記反射型対物レンズの光軸方向に沿って前記素子支持部材を貫くように形成される
ことを特徴とする分析装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載された分析装置において、
前記反射型対物レンズを介して前記分析対象物で反射された反射光を収集し、該収集された反射光の受光量を検出する撮像部を備え、
前記撮像部は、前記反射型対物レンズによって集光され、前記偏向素子を通過した前記２次電磁波と共通の光路を介して前記反射光を収集する
ことを特徴とする分析装置。
【請求項９】
請求項８に記載された分析装置において、
前記透過領域と、前記分析対象物が載置される載置面との間には、前記分析対象物によって反射された反射光を遮断する光学薄膜が介在し、
前記撮像部は、前記１次反射面および前記２次反射面によって反射された反射光を収集する
ことを特徴とする分析装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載された分析装置において、
前記分析対象物に照明光を照射する同軸照明を備え、
前記同軸照明は、前記電磁波出射部から出射される前記１次電磁波と同軸化された光路を介して前記照明光を照射する
ことを特徴とする分析装置。
（【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】
ここに開示する技術は、分析装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、サンプルの成分分析を行うための分析装置（分光装置）が開示されている。具体的に、特許文献１に開示されている分光装置は、レーザ誘起ブレークダウン分光法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy：ＬＩＢＳ）を用いた成分分析を行うべく、１次電磁波（紫外レーザ光）を集光するための集光レンズと、１次電磁波に対応してサンプル表面で発生した２次電磁波（プラズマ）を収集するための収集ヘッドと、を備えている。前記特許文献１によれば、２次電磁波の信号からサンプルのスペクトルのピークを測定することで、測定されたピークに基づいたサンプルの化学分析を実行することができる。
【０００３】
また、前記特許文献１に係る収集ヘッドは、光ファイバを介して検出器（スペクトロメータ）と接続されており、サンプル表面で発生した２次電磁波（プラズマ）は光ファイバを介して検出器（スペクトロメータ）に導かれるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１１３５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１に開示されているような分析装置においては、検出器に導かれる２次電磁波が減衰されやすく、分析精度の向上を実現する上で不都合である。
【０００６】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、１次電磁波および２次電磁波を利用した分析装置において、その分析精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様は、分析対象物の成分分析を行う分析装置に係る。この分析装置は、前記分析対象物を分析するための１次電磁波を出射する電磁波出射部と、径方向の中央部に開口部が設けられていて、前記１次電磁波の出射に対応して前記分析対象物において発生した２次電磁波を反射する１次反射面が前記開口部の周囲に設けられた１次ミラー、および、前記１次反射面によって反射された２次電磁波を受光してさらに反射させる２次反射面が設けられた２次ミラーを有し、前記１次ミラーおよび前記２次ミラーによって前記２次電磁波を集光して前記開口部に導く反射型対物レンズと、前記分析対象物において発生しかつ前記反射型対物レンズによって集光された前記２次電磁波を受光し、該２次電磁波の波長毎の強度分布である強度分布スペクトルを生成する検出器と、前記検出器により生成された前記強度分布スペクトルに基づいて、前記分析対象物の成分分析を行う処理部と、を備え、前記２次反射面は、前記２次ミラーの外縁部に設けられるとともに、該２次ミラーの中央部には、前記１次電磁波が透過する透過領域が設けられる。
【０００８】
そして、本開示の第１の態様によれば、前記透過領域は、前記電磁波出射部から出射されて前記開口部を通過した前記１次電磁波を透過させることで、該１次電磁波を前記反射型対物レンズの光軸に沿って出射させるように構成される。
【０００９】
前記第１の態様によると、１次電磁波は、反射型対物レンズの光軸に対して同軸化された状態、すなわち角度を持たない状態で分析対象物に照射される。これにより、分析対象物において発生した２次電磁波を、１次ミラーによって可能な限り十分に収集することが可能になる。これにより、検出器に到達する２次電磁波の強度を高め、ひいては、分析装置の検出精度を高めることができる。
【００１０】
また、本開示の第２の態様によれば、前記分析装置は、前記反射型対物レンズによって集光された前記２次電磁波を反射するパラボリックミラーを備え、前記パラボリックミラーは、該パラボリックミラーによって反射した前記２次電磁波を前記検出器上に集光するように構成される、としてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許