JP2002340785A

JP2002340785A - 分光光度測定器

Info

Publication number: JP2002340785A
Application number: JP2001150642A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Hiroo; 竜二枇榔; Kenji Ando; 謙二安藤; Minoru Otani; 実大谷; Yasuyuki Suzuki; 康之鈴木; Hidehiro Kanazawa; 秀宏金沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】真の分光特性を測定可能な分光光度測定器を
得る。【解決手段】測定室１の雰囲気を酸素濃度計１７で設
定値以下の酸素量となるようにガス置換する。被測定物
交換室１５では低圧水銀灯２０を点灯させ、酸素を導入
してトランスファロッド１８に支持されている被測定物
Ｓを紫外線洗浄する。任意の時間洗浄した後に低圧水銀
灯２０を消灯し、酸素の導入を停止する。続いて、酸素
以外の任意のガスを導入し、酸素濃度計１９で酸素濃度
が許容量以下になるまで置換する。次に、ヒータ１７を
加熱することにより被測定物Ｓを加熱する。所定の温
度、時間で加熱した後にヒータ１７を断にし、ゲートバ
ルブ１４を解放しトランスファロッド１８を用いて被測
定物Ｓを測定室１内に搬入し、被測定物ホルダ１１に受
け渡した後に測定用光源２を点灯して測定を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス等から成る
光学部品等の分光特性を測定する分光光度測定器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の分光光度測定器は特開平８−２２
１２９号公報に開示されているように、測定室のみで構
成され、測定直前に被測定物を洗浄する機構等は装備さ
れていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被測定
物を測定室に挿入するまでの間に大気中に暴露されるた
め、何ら洗浄もせずに測定すると大気中の有機物等によ
る汚染物質が被測定物の表面に付着したまま測定するこ
とになる。このような状況下において分光特性を測定す
ると、被測定物本来の光学特性とは異なった測定結果が
得られることになる。分光特性の中でも、特に透過率の
測定ではその傾向が著しく、更に紫外波長領域ではその
影響が顕著にあらわれる。

【０００４】また、測定室外において被測定物を洗浄
し、直ちに測定を実施したとしても、被測定物の汚染は
避けられないため本来の分光特性を得ることは難しい。
従って、測定直前に大気に触ることなく、被測定物の表
面を洗浄することが必要である。

【０００５】一般に、被測定物の有機物汚染を除去する
洗浄方法は、ウエット洗浄法とドライ洗浄法に大別する
ことができる。しかし、洗浄後の残差や洗浄の安定性等
を考慮すると、ドライ洗浄法の方がウエット洗浄法より
も優れている。特に、酸素を含む雰囲気中において紫外
線を照射することにより活性化酸素を発生し、有機物を
ガス化して排気除去する紫外線洗浄方法は有効な手法で
ある。

【０００６】酸素を含むガスに紫外線を照射すると、下
記の反応を経てオゾンＯ_３が発生する。Ｏ_２→Ｏ＋ＯＯ＋Ｏ_２→Ｏ_３

【０００７】更に、このオゾンＯ_３は紫外線により、Ｏ
_３→Ｏ_２＋Ｏのように非常に活性化状態である活性化酸
素に分解される。

【０００８】上述の反応を経ることにより、発生した強
力な酸化力を有する活性化酸素が有機物と反応すると、
Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＣＯ、ＮＯ_２等のガスに変換され、排
気除去される。

【０００９】特に、低圧水銀灯の照射ランプを用いた場
合には、その放射スペクトルの１つである波長λ＝１８
４．９ｎｍの光で、オゾンＯ_３を多量に発生させること
ができ、更に別の放射スペクトルの１つである波長λ＝
２５３．７ｎｍの光で活性化酸素が発生する。

【００１０】ところが、このような紫外線と活性化酸素
で充分に洗浄したにも拘わらず、分光特性値が既値であ
る物質を測定した場合に、その既値とは異なる測定値が
得られることがある。特に、波長λ＝３００ｎｍ以下の
紫外域や真空紫外域における透過率においては、既値よ
りも低い測定値が観察される傾向が強い。これは酸素雰
囲気下において紫外線を照射すると、被測定物の表面に
付着した有機物等は除去されるのであるが、通常はガス
化し難い物質つまり蒸気圧の低い物質、例えば洗浄容器
内に装備されているシールゴムやテフロン（登録商標）
等の部材が、紫外線照射により分解されることによって
ガス化し、これらの分解物質が被測定物表面に再付着す
るためである。

【００１１】このシールゴムやテフロン等は紫外線を照
射している限りは洗浄できず、紫外線を使用しない除去
方法が必要となる。そこで、被測定物を加熱し、被測定
物に付着した物質に運動エネルギを加え、被測定物表面
から脱離させることが有効な洗浄方法である。また、そ
の加熱雰囲気は希ガス雰囲気中の方が、被測定物の性質
が変質し難いため望ましい。

【００１２】なお、この加熱による付着物質の除去方法
においては、紫外線洗浄で除去可能な大気中の有機物汚
染全てに対して有効でなく、特定の物質にのみ有効であ
る。

【００１３】従って、紫外線洗浄及び加熱除去を実施す
ることにより、被測定物の表面が清浄化され、真の分光
特性値を測定することができる。

【００１４】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
測定直前に大気に触れることなく被測定物の表面を洗浄
することにより、正確な測定が可能な分光光度測定器を
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る分光光度測定器は、内部雰囲気を任意の
ガスで置換可能な測定室と被測定物交換室とを備え、該
被測定物交換室に紫外線照射機構と酸素を含むガス供給
機構とを設けたことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明を図示の実施の形態に基づ
いて詳細に説明する。図１は実施の形態における分光光
度測定器の構成図を示しており、ステンレス製の耐圧容
器から成る測定室１内には、測定用光源２からの光束に
沿って、レンズ３、グレーティング４、スリット５、チ
ョッパ６、ミラー７、チョッパ８、スリット９、光検出
器１０が順次に配置されている。また、このチョッパ６
の反射方向には、被測定物ホルダ１１により支持された
被測定物Ｓを介して、ミラー１２、チョッパ８が配置さ
れている。また、測定室１内の酸素濃度を測定する酸素
濃度計１３が設けられている。

【００１７】また、測定室１はゲートバルブ１４を介し
て耐圧容器から成る被測定物交換室１５が連結されてお
り、この被測定物交換室１５の側面には石英ガラス窓１
６が取り付けられている。被測定物交換室１５内には、
ヒータ１７、被測定物Ｓを支持し測定室１に搬送するた
めのトランスファロッド１８、酸素濃度を計測するため
の酸素濃度計１９が設置されている。更に、石英ガラス
窓１６の前面には、被測定物交換室１５内に紫外線を照
射するための低圧水銀灯２０が配置されている。

【００１８】測定室１には、ニードルバルブ２１を介し
てＮｅ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２ボンベから各種ガスが供給さ
れ、被測定物交換室１５にはバルブ２２、ニードルバル
ブ２３を介して同様にボンベから各種ガスが供給させる
ようになっている。更に、被測定物交換室１５にはバル
ブ２４、ニードルバルブ２５を介してＯ_２ボンベから酸
素ガスが供給されるようになっている。

【００１９】一方、排気は測定室１、被測定物交換室１
５からそれぞれ図示しない排気口からガスが排気される
ようになっている。

【００２０】なお、図１における測定器１は透過率測定
用の測定器を示しているが、反射率測定用の場合には測
定光路が異なるだけで、装置の構成は同様である。

【００２１】先ず、Ｎｅ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２の任意のガ
スボンベのバルブを開け、ニードルバルブ２１により流
量を調節しながら、測定室１の雰囲気を酸素濃度計１７
で設定値以下の酸素量となるようにガス置換する。

【００２２】被測定物交換室１５においては、低圧水銀
灯２０を点灯させ、バルブ２４を開けニードルバルブ２
５で流量調節しながら酸素を導入することにより、トラ
ンスファロッド１８に支持されている被測定物Ｓを紫外
線洗浄する。任意の時間洗浄した後に低圧水銀灯２０を
消灯し、バルブ２４を閉じて酸素の導入を停止する。続
いてバルブ２２を開け、ニードルバルブ２３で流量を調
節しながら、酸素以外の任意のガスを導入し、被測定物
交換室１５内の雰囲気が酸素濃度計１９で酸素濃度が許
容量以下になるまで置換する。

【００２３】次に、ヒータ１７を加熱することにより被
測定物Ｓを加熱する。所定の温度、時間で加熱した後に
ヒータ１７を断にし、ゲートバルブ１４を解放し、トラ
ンスファロッド１８を用いて被測定物Ｓを測定室１内に
搬入し、被測定物ホルダ１１に受け渡した後に測定を開
始する。

【００２４】測定用光源２から被測定物Ｓに向けて出射
された光束は、チョッパ６においてリファレンス光とサ
ンプル光に交互に分離され、リファレンス光はミラー７
で反射され、再度チョッパ８でスリット９を通して光検
出器１０に入射する。また、サンプル光はチョッパ６に
おいて反射され被測定物Ｓを通過した後に、ミラー１
２、チョッパ８、スリット９を経て同様に光検出器１０
に入射する。

【００２５】図２は波長λ＝１９３ｎｍにおけるの透過
率の測定結果を示したものである。先ず、被測定物Ｓと
して表面を研磨し、有機溶剤を用いて厚さ１ｍｍの平面
の石英基板を用意し、被測定物交換室１５で酸素濃度が
１０ｐｐｍ以下になるまで窒素ガスで置換した後に、酸
素濃度が１０ｐｐｍ以下になるように窒素ガスで置換し
た測定室１に被測定物Ｓを搬入し、波長λ＝１９３ｎｍ
における透過率を１０回測定する。

【００２６】波長λ＝１９３ｎｍの波長において、厚さ
１ｍｍの平面の石英基板の内部損失が約０．０５％であ
ることを考慮すると、この平面の石英基板の理想透過率
（Ａ）は９０．８０％である。これに対し、未洗浄の基
板の１０回の透過率（Ｂ）が各回ともほぼ同値ながら理
想透過率（Ａ）よりもかなり低い値を示している。これ
はこの測定器１の測定精度の再現性は良好であるが、被
測定物Ｓに問題があると推測できる。

【００２７】続いて、同様の石英基板を用意し、酸素ガ
ス雰囲気下の測定物交換室１５内において１０分間、紫
外線洗浄した後に、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下になるま
で窒素ガスで置換し、続いて測定室１に搬入し、波長λ
＝１９３ｎｍにおける透過率（Ｃ）を１０回測定した。
この１０回の測定結果は、各回共、ほぼ同値ながら理想
透過率（Ａ）よりも若干低い値を示している。

【００２８】更に、同様の石英基板を用意し、被測定物
交換室１５で酸素ガス雰囲気下において１０分間、紫外
線洗浄した後に、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下になるまで
窒素ガスで置換し、続いて基板温度が７０度になるよう
にヒータ１７の出力を調整し、２０分間加熱処理した後
に測定室１に搬入し、波長λ＝１９３ｎｍにおける透過
率（Ｄ）を１０回測定した。この１０回の測定結果は、
各回共、理想透過率（Ａ）とほぼ同値な値を示してい
る。

【００２９】一方、同様の平面の石英基板を測定器１の
外部において、同様の紫外線洗浄と加熱処理を実施した
後に、直ちに被測定物交換室１５において窒素ガスで置
換した後に、測定室１に搬入し透過率（Ｅ）を１０回測
定した。被測定物交換室１５での同様の洗浄をしたにも
拘わらず透過率（Ｅ）は低い。

【００３０】これらの結果から、紫外線洗浄及び加熱処
理を施すことにより、被測定物Ｓの真の光学特性値の測
定が可能となる。また、被測定物Ｓの洗浄は大気に触れ
ずに測定直前に実施した方が真の光学特性値が得易いこ
とが分かる。

【００３１】第２の実施の形態では、被測定物Ｓとして
表面を研磨し有機溶剤を用いてパーティクルを除去した
厚さ１ｍｍの平面の蛍石基板を用意し、これを被測定物
交換室１５で酸素濃度が１０ｐｐｍ以下になるまでヘリ
ウムガスで置換し、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下になるよ
うにヘリウムガスに置換した測定室１に搬入し、波長λ
＝１９３ｎｍの透過率を１０回測定する。

【００３２】図３は波長λ＝１９３ｎｍにおける透過率
の測定結果を示している。また、波長λ＝１９３ｎｍの
波長において、厚さ１ｍｍの平面の蛍石基板の内部損失
は約０．０５％であることを考慮すると、この平面の蛍
石基板の理想透過率（Ａ）は９２．２５％である。これ
に対し、未洗浄の１０回の透過率（Ｂ）は、各回共、ほ
ぼ同値ながら理想透過率（Ａ）よりもかなり低い値を示
している。

【００３３】続いて、同様の蛍石基板を用意し、被測定
物交換室１５において３０分間、紫外線洗浄した後に、
酸素濃度が１０ｐｐｍ以下になるまでヘリウムガスで置
換した後に測定室１に搬入し、波長λ＝１９３ｎｍにお
ける透過率（Ｃ）を１０回測定した。この１０回の測定
結果は各回共、理想透過率（Ａ）よりも若干低い値を示
している。

【００３４】更に、同様の蛍石基板を用意し、被測定物
交換室１５において３０分間、紫外線洗浄した後に、酸
素濃度が１０ｐｐｍ以下になるまでヘリウムガスで置換
した後に、続いて基板温度が７０度になるようにヒータ
１７の出力を調整し、２０分間加熱処理した後に測定室
１に搬入し、波長λ＝１９３ｎｍにおける透過率（Ｄ）
を１０回測定した。この１０回の測定結果は、各回共、
理想透過率（Ａ）とほぼ同値な値を示している。

【００３５】一方、同様の平面の蛍石基板を測定器１の
外部において、同様の紫外線洗浄と加熱処理を施した後
に、直ちに被測定物交換室１５をヘリウムガスで置換し
た後に測定室１に搬入し、透過率（Ｅ）を１０回測定し
た。被測定物交換室１５で同様の洗浄をしたにも拘わら
ず透過率は低い。

【００３６】これらの結果からも、被測定物Ｓの真の光
学特性値を得るためには、大気に触れることなく紫外線
洗浄と加熱処理をすることが必要であることが分かる。

【００３７】また、未洗浄の蛍石の透過率（Ｅ）は、洗
浄、加熱処理を施した場合の透過率（Ｄ）よりもかなり
低く、石英基板と比較してもかなり低い。これは石英基
板と蛍石基板では有機物の汚染速度に差がある。つま
り、蛍石基板の方が汚染速度が速いことを示している。
このような有機物汚染され易い物質においても、分光光
度測定器内において、紫外線洗浄と加熱処理による洗浄
後に測定することにより真の光学特性値を得ることがで
きる。

【００３８】なお、本発明における洗浄とは、パーティ
クルや塵埃等の除去は既に実施済みの被測定物の洗浄を
指し、主に大気中に暴露されて汚染された有機物を除去
することを主たる目的としている。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る分光光
度測定器は、分光光度測定する計測器において、被測定
物の真の光学特性値の測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】分光器の構成図である。

【図２】石英基板を用いた透過率のグラフ図である。

【図３】蛍石基板を用いた透過率のグラフ図である。

【符号の説明】

１測定室２測定用光源１０光検出器１１被測定物ホルダ１３、１９酸素濃度計１４ゲートバルブ１５被測定物交換室１６石英ガラス窓１７ヒータ１８トランスファロッド２０低圧水銀灯２５ニードルバルブ２２、２４バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大谷実東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者鈴木康之東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者金沢秀宏東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2G020 AA05 CB05 CB07 2G059 AA02 BB08 BB15 DD16 EE01 FF08 FF09 GG00 HH03 HH06 JJ05 JJ11 JJ13 JJ24 KK01 KK03 NN01 NN07 2G065 AB05 CA29 CA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部雰囲気を任意のガスで置換可能な測
定室と被測定物交換室とを備え、該被測定物交換室に紫
外線照射機構と酸素を含むガス供給機構とを設けたこと
を特徴とする分光光度測定器。
【請求項２】前記被測定物交換室に被測定物を加熱可
能な加熱機構を装備した請求項１に記載の分光光度測定
器。
【請求項３】前記被測定物を加熱する雰囲気ガスを不
活性ガスとした請求項２に記載の分光光度測定器。
【請求項４】前記測定室において、被測定物の透過率
を測定する請求項１に記載の分光光度測定器。
【請求項５】前記測定室において、波長λ＝３００ｎ
ｍ以下の波長領域で被測定物を測定する請求項４に記載
の分光光度測定器。