JP4059403B2 - 時系列変換パルス分光計測装置の時系列信号取得のための光路差補償機構 - Google Patents
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Description
本発明の時系列変換パルス分光計測装置は、パルスレーザー光源と、該パルスレーザー光源からのパルスレーザー光を励起用パルスレーザー光と検出用パルスレーザー光とに分割する分割手段と、前記励起用パルスレーザーの照射により遠赤外波長域の波長を含むパルス光を放射するパルス光放射手段と、該パルス光放射手段からのパルス光が照射された試料からの反射又は透過パルス光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段と、試料を保持する試料保持部と、パルス光放射手段側からのパルス光を試料へ導光すると共に、該照射によって試料から反射又は透過したパルス光を検出手段側へ導光する試料部入出射光学系と、を備えた時系列変換パルス分光計測装置において、前記分割手段から前記パルス光放射手段までの入射側光路及び/又は前記分割手段から前記検出手段までの検出側光路に配置され、光学系の交換及び/又は光学配置の変更に伴う光路長の変化を補償する少なくとも一の測光域設定用の光路長変更手段と、前記分割手段から前記パルス光放射手段までの入射側光路及び/又は前記分割手段から前記検出手段までの検出側光路に配置された少なくとも一の前記時系列信号測定用の光学的遅延手段と、を備えたことを特徴とする。
なお、「測光域設定用の可動型の反射器」は、時系列信号の測定開始位置の設定に限らず、時間原点調整用にも用いることができることは言うまでもないし、光路長の変更を要する様々な測光域の設定に活用できる。
2 分割手段
8 試料
12 検出手段
20 時系列変換パルス分光計測装置
26,27,28,29 非球面鏡
30 付属光学ユニット
31 試料保持部
32,33,34 試料部入射光学系
35,36,37 試料部出射光学系
41,42 光路長変更手段又は光学的遅延手段
51,52,53 反射器
61,62,63,64 反射器
71,73,75 ゲート手段
81,82,83 反射器
91,93 ゲート手段
101,102 反射器
112 ゲート手段
115 反射器
時系列変換パルス分光計測装置20は、さらに、励起用パルスレーザーL2の照射により遠赤外波長域の波長を含むパルス光を放射するパルス光放射手段5と、このパルス光放射手段5からのパルス光が照射された試料8からの反射パルス光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段12と、を備えている。
パルス光放射手段5と検出手段12との間には、試料8を保持する試料保持部31と、パルス光放射手段側からのパルス光を試料へ導光する試料部入射光学系32,33,34と、この照射によって試料から反射したパルス光を検出手段12側へ導光する試料部出射光学系35,36,37と、が設けられている。
また、測光域設定用の光路長変更手段41及び時系列信号測定用の光学的遅延手段42には自動で走査する駆動装置(図示せず)が備えられ、さらにこの駆動装置を自動的に制御するコンピュータ制御装置(図示せず)が備えられている。(但し、反射器41及び42は、前者が時系列信号測定用で後者が測光域設定用でも構わない。)
さらに、試料保持部31と試料部入出射光学系32,33,34,35,36,37とは、この時系列変換パルス分光計測装置に着脱交換可能な付属光学ユニット30内に備えられている。
本実施形態の場合、試料からの反射パルス光の電界強度の時系列信号を検出する構成となっている。もちろん、透過パルス光の電界強度の時系列信号を検出する構成としてもよい。
まず、測定する試料8を付属光学ユニット30内の試料保持部31に取り付ける。次いで、付属光学ユニット30を時系列変換パルス分光計測装置20に装着する。次に、この付属光学ユニット30内の試料部入出射光学系32,33,34,35,36,37に固有の光路長に対する出力信号の時系列配置の原点を設定するために、図示しない駆動装置及びコンピュータ制御装置を作動して測光域設定用の反射器41を走査する。こうして、試料測定の準備が完了する。
試料測定は、本発明の時系列変換パルス分光計測装置も図1で示した従来装置と実質的に同様に作用する。
励起用パルスレーザー光L2はレンズ4を介してパルス光放射手段5に照射される。この照射によってパルス光放射手段5は遠赤外電磁波パルスを放射する。この遠赤外電磁波パルスは、平面鏡27によってその光路を折り返された後に、楕円鏡26へと導かれ、集光される。付属光学ユニット30内に導光された遠赤外電磁波パルスは、試料部入射光学系32,33,34を介して集光されて試料8に照射される。試料8の光学的情報を含んで試料8から反射された反射パルス電磁波は、試料部入射光学系35,36,37を介して付属光学ユニット30の外の楕円鏡28で反射された後に、平面鏡29で折り返され、さらに検出手段12へ導光される。
図示していないが、この時系列変換パルス分光計測装置は、時間原点の調整専用の反射器を備えてもよい。
また、平面鏡27によりパルス光を折り返すこととしているので、光路長を長くとりつつも、装置を極めてコンパクトに構成することができる。
また、パルス光放射手段5と楕円鏡26との光路長を長くとることができるので、所望の焦点面積を維持しながら楕円鏡26と試料8との間の距離を大きくとることができる。これにより、付属光学ユニット30を設置するスペースが十分に確保されるので、分析作業を容易にすることができる。
Claims (7)
- パルスレーザー光源と、
該パルスレーザー光源からのパルスレーザー光を励起用パルスレーザー光と検出用パルスレーザー光とに分割する分割手段と、
前記励起用パルスレーザーの照射により遠赤外波長域の波長を含むパルス光を放射するパルス光放射手段と、
該パルス光放射手段からのパルス光が照射された試料からの反射又は透過パルス光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段と、
試料を保持する試料保持部と、
パルス光放射手段側からのパルス光を試料へ導光すると共に、該照射によって試料から反射又は透過したパルス光を検出手段側へ導光する試料部入出射光学系と、を備えた時系列変換パルス分光計測装置において、
前記分割手段から前記パルス光放射手段までの入射側光路及び/又は前記分割手段から前記検出手段までの検出側光路に配置され、光学系の交換及び/又は光学配置の変更に伴う光路長の変化を補償する少なくとも一の測光域設定用の光路長変更手段と、
前記分割手段から前記パルス光放射手段までの入射側光路及び/又は前記分割手段から前記検出手段までの検出側光路に配置された少なくとも一の前記時系列信号測定用の光学的遅延手段と、を備え、
前記測定域設定用の光路長変更手段は可動型又は固定型の反射器であり、
該反射器のいずれかは、該反射器へのパルス光の入射側に該反射器へのパルス光の通過又は阻止を行うゲート手段を備え、前記通過又は阻止の切り換えによって、一又は二以上の前記反射器を経由した光路を付加して光路長を延長すること、及び / 又は、一又は二以上の前記反射器をスキップして光路長を短縮することを可能とすることを特徴とする時系列変換パルス分光計測装置。 - 少なくとも一の前記ゲート手段の通過又は阻止は、該ゲート手段の並進移動による光路への挿脱によって行われることを特徴とする請求項1に記載の時系列変換パルス分光計測装置。
- 少なくとも一の前記ゲート手段の通過又は阻止は、該ゲート手段の回動による光路への挿脱によって行われることを特徴とする請求項1に記載の時系列変換パルス分光計測装置。
- 前記光路長変更手段及び/又は前記光学的遅延手段を自動で走査する駆動装置と、該駆動装置を自動的に制御するコンピュータ制御装置とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の時系列変換パルス分光計測装置。
- 前記試料保持部と前記試料部入出射光学系とは前記時系列変換パルス分光計測装置に着脱交換可能な付属光学ユニット内に備えられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の時系列変換パルス分光計測装置。
- 前記付属光学ユニットに対して光学的整合を有するように光学設計がなされていることを特徴とする請求項5に記載の時系列変換パルス分光計測装置。
- パルスレーザー光源と、
該パルスレーザー光源からのパルスレーザー光を励起用パルスレーザー光と検出用パルスレーザー光とに分割する分割手段と、
前記励起用パルスレーザーの照射により遠赤外波長域の波長を含むパルス光を放射するパルス光放射手段と、
該パルス光放射手段からのパルス光が照射された試料からの反射又は透過パルス光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段と、
試料を保持する試料保持部と、
パルス光放射手段側からのパルス光を試料へ導光すると共に、該照射によって試料から反射又は透過したパルス光を検出手段側へ導光する試料部入出射光学系と、を備えた時系列変換パルス分光計測装置において、
前記パルス光放射手段から前記試料部入出射光学系にかけて、および/または、前記検出手段から前記試料部入出射光学系にかけて、一又は複数の平面鏡および一又は複数の非球面鏡が、この順番で配置されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の時系列変換パルス分光計測装置。
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