JPH0694605A - パルス電磁波源および干渉計を用いた分光撮影装置 - Google Patents
パルス電磁波源および干渉計を用いた分光撮影装置Info
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- JPH0694605A JPH0694605A JP5165268A JP16526893A JPH0694605A JP H0694605 A JPH0694605 A JP H0694605A JP 5165268 A JP5165268 A JP 5165268A JP 16526893 A JP16526893 A JP 16526893A JP H0694605 A JPH0694605 A JP H0694605A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 粗面を有する試料(100) における特定の化学
種の分布を表わす分光画像を高い感度で作成し得る分析
装置を提供する。 【構成】 試料表面(110) のスペクトルを求める為、パ
ルス電磁波源(210) 及び干渉計(220) を用いる。パルス
電磁波源(210) は、広帯域電磁波源(300) 及びモノクロ
メーター(310) の使用により単色電磁波を発生する。代
りに、単色電磁波源も使用し得る。パルス化電磁波が表
面(110) に入射吸収されると表面(110) を膨張させ、斯
く生じた寸法変化は単色電磁波源(400) を使用する干渉
計(220) で検出され、試料表面(110) と干渉計(220) と
の瞬時距離が測定される。干渉計(220) 用の検出装置(4
70) としてビデオカメラのごとき撮像装置を使用すれ
ば、試料表面(110) の化学組成の空間分布を求めること
ができる。
種の分布を表わす分光画像を高い感度で作成し得る分析
装置を提供する。 【構成】 試料表面(110) のスペクトルを求める為、パ
ルス電磁波源(210) 及び干渉計(220) を用いる。パルス
電磁波源(210) は、広帯域電磁波源(300) 及びモノクロ
メーター(310) の使用により単色電磁波を発生する。代
りに、単色電磁波源も使用し得る。パルス化電磁波が表
面(110) に入射吸収されると表面(110) を膨張させ、斯
く生じた寸法変化は単色電磁波源(400) を使用する干渉
計(220) で検出され、試料表面(110) と干渉計(220) と
の瞬時距離が測定される。干渉計(220) 用の検出装置(4
70) としてビデオカメラのごとき撮像装置を使用すれ
ば、試料表面(110) の化学組成の空間分布を求めること
ができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願は、いずれも本願と同日に提
出されかつ本発明の場合と同じ譲受人に譲渡されたチャ
ールズ・エル・デュムリン(Charles L. Dumoulin) の
「２台の干渉計を用いた分光撮影装置」と称する米国特
許出願（出願人処理番号：ＲＤ−２１，６２３）および
「変調された電磁波の吸収を超音波によって検出する分
光撮影装置」と称する米国特許出願（出願人処理番号：
ＲＤ−２２，３３６）と関連を有している。
出されかつ本発明の場合と同じ譲受人に譲渡されたチャ
ールズ・エル・デュムリン(Charles L. Dumoulin) の
「２台の干渉計を用いた分光撮影装置」と称する米国特
許出願（出願人処理番号：ＲＤ−２１，６２３）および
「変調された電磁波の吸収を超音波によって検出する分
光撮影装置」と称する米国特許出願（出願人処理番号：
ＲＤ−２２，３３６）と関連を有している。
【０００２】本発明は分光分析技術に関するものであっ
て、更に詳しく言えば、試料の表面の分光分析に関す
る。
て、更に詳しく言えば、試料の表面の分光分析に関す
る。
【０００３】
【従来の技術】化学種の存在を確認するため、電磁波を
用いて試料の吸収および透過スペクトルを求めることが
できる。その場合、特定のスペクトル領域は他のスペク
トル領域よりも有用である。最も有用なスペクトル領域
は、試料中に含まれる化学種によって固有の波長の電磁
波が吸収されるようなスペクトル領域である。吸収され
た電磁波は直接に検出されたり、試料から再放射された
り、あるいは試料からの螢光発生を引起こしたりする。
赤外線、可視光線および紫外線を用いて吸光、発光およ
び螢光を分光測定することは、試料分析のために広く使
用されている。しかし残念ながら、これらの技術の多く
は粗面を有する試料の分析用途に対して十分に適すると
は言えない。この場合、電磁波が粗面によって散乱され
る結果、反射光の測定は困難となる。また、不透明な試
料の場合にも、電磁波の透過を必要とする技術を使用す
ることは困難もしくは不可能である。
用いて試料の吸収および透過スペクトルを求めることが
できる。その場合、特定のスペクトル領域は他のスペク
トル領域よりも有用である。最も有用なスペクトル領域
は、試料中に含まれる化学種によって固有の波長の電磁
波が吸収されるようなスペクトル領域である。吸収され
た電磁波は直接に検出されたり、試料から再放射された
り、あるいは試料からの螢光発生を引起こしたりする。
赤外線、可視光線および紫外線を用いて吸光、発光およ
び螢光を分光測定することは、試料分析のために広く使
用されている。しかし残念ながら、これらの技術の多く
は粗面を有する試料の分析用途に対して十分に適すると
は言えない。この場合、電磁波が粗面によって散乱され
る結果、反射光の測定は困難となる。また、不透明な試
料の場合にも、電磁波の透過を必要とする技術を使用す
ることは困難もしくは不可能である。
【０００４】粗面の分光分析のために有用であることが
判明している技術の１つは、光音響分光法である。この
技術においては、単色光源を断続することによってパル
ス光が生み出される。かかるパルス光が試料の表面に入
射させられる。かかるパルス光が試料によって吸収され
る波長を有する結果、表面が周期的に加熱され、それに
よって表面の膨張および収縮が起こる。このような運動
によって発生した音波が表面上方の気体を通って伝搬
し、そして高感度のマイクロホンにより検出される。こ
の場合、入射光の波長を変化させることによって表面の
スペクトルが求められる。しかし残念ながら、光音響分
光法の検出効率は他の光学的分析法に比べて低く、従っ
てこの方法を小さい試料に対して容易に適用することが
できない。
判明している技術の１つは、光音響分光法である。この
技術においては、単色光源を断続することによってパル
ス光が生み出される。かかるパルス光が試料の表面に入
射させられる。かかるパルス光が試料によって吸収され
る波長を有する結果、表面が周期的に加熱され、それに
よって表面の膨張および収縮が起こる。このような運動
によって発生した音波が表面上方の気体を通って伝搬
し、そして高感度のマイクロホンにより検出される。こ
の場合、入射光の波長を変化させることによって表面の
スペクトルが求められる。しかし残念ながら、光音響分
光法の検出効率は他の光学的分析法に比べて低く、従っ
てこの方法を小さい試料に対して容易に適用することが
できない。
【０００５】表面粗さを分析するために有用であること
が実証されている非分光技術として、オプティカル・イ
ンターフェロメトリーがある。この技術においては、試
料表面に単色光を入射させることによって干渉写真が得
られる。こうして得られた干渉写真を使用することによ
って表面のディジタルマップが作成される。この技術は
表面の物理的形状を検出するためには役立つが、表面の
化学組成に関する情報を得るためには役立たない。表面
のオプティカル・インターフェロメトリー技術に関する
詳細な説明は、サイエンティフィック・アメリカン(Sci
entific American) の１９９１年７月号の４４〜４９頁
に収載されたグレン・エム・ロビンソン、デイビッド・
エム・ペリーおよびリチャード・ダブリュー・ピーター
ソン(Glen M. Robinson, David M. Perry & Richard W.
Peterson)の論文「オプティカル・インターフェロメト
リー」中に見出すことができる。
が実証されている非分光技術として、オプティカル・イ
ンターフェロメトリーがある。この技術においては、試
料表面に単色光を入射させることによって干渉写真が得
られる。こうして得られた干渉写真を使用することによ
って表面のディジタルマップが作成される。この技術は
表面の物理的形状を検出するためには役立つが、表面の
化学組成に関する情報を得るためには役立たない。表面
のオプティカル・インターフェロメトリー技術に関する
詳細な説明は、サイエンティフィック・アメリカン(Sci
entific American) の１９９１年７月号の４４〜４９頁
に収載されたグレン・エム・ロビンソン、デイビッド・
エム・ペリーおよびリチャード・ダブリュー・ピーター
ソン(Glen M. Robinson, David M. Perry & Richard W.
Peterson)の論文「オプティカル・インターフェロメト
リー」中に見出すことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】現在、粗面を有する試
料における特定の化学種の分布を表わす分光画像を高い
感度で作成し得る分析装置が要望されている。
料における特定の化学種の分布を表わす分光画像を高い
感度で作成し得る分析装置が要望されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の実施の一態様に
基づく分光撮影装置は、単色パルス電磁波源および干渉
計手段を含んでいる。パルス電磁波源はチューナブルレ
ーザーから成っていてもよいし、あるいは広帯域電磁波
源からの出力エネルギーをモノクロメーターに通しかつ
パルス周波数で断続したものから成っていてもよい。こ
うして得られたパルス電磁波が分析すべき試料の表面に
入射して吸収される結果、表面の温度が上昇し、それに
よって表面の膨張が起こる。パルス電磁波が使用される
から（すなわち、電磁波の振幅が時間に対して変化する
から）、表面の周期的な加熱が起こる。その結果、パル
ス周波数で表面材料の周期的な膨張および収縮が起こる
ことになる。
基づく分光撮影装置は、単色パルス電磁波源および干渉
計手段を含んでいる。パルス電磁波源はチューナブルレ
ーザーから成っていてもよいし、あるいは広帯域電磁波
源からの出力エネルギーをモノクロメーターに通しかつ
パルス周波数で断続したものから成っていてもよい。こ
うして得られたパルス電磁波が分析すべき試料の表面に
入射して吸収される結果、表面の温度が上昇し、それに
よって表面の膨張が起こる。パルス電磁波が使用される
から（すなわち、電磁波の振幅が時間に対して変化する
から）、表面の周期的な加熱が起こる。その結果、パル
ス周波数で表面材料の周期的な膨張および収縮が起こる
ことになる。
【０００８】他方、干渉計手段においては単色連続電磁
波源が使用される。表面材料を周期的に膨張させるため
に使用される電磁波源とは異なり、連続電磁波源の波長
は試料表面によるそれの吸収を最少限に抑えるように選
定される。試料表面によって反射された連続電磁波は干
渉計手段によって感知され、それによって試料表面と干
渉計手段との瞬時距離が測定される。この距離はパルス
電磁波源のパルス周波数で経時的に変化すると共に、試
料表面による吸収度に比例した振幅を有するから、干渉
計手段によって測定された距離はパルス電磁波源の波長
における試料表面の吸収特性を表わすことになる。
波源が使用される。表面材料を周期的に膨張させるため
に使用される電磁波源とは異なり、連続電磁波源の波長
は試料表面によるそれの吸収を最少限に抑えるように選
定される。試料表面によって反射された連続電磁波は干
渉計手段によって感知され、それによって試料表面と干
渉計手段との瞬時距離が測定される。この距離はパルス
電磁波源のパルス周波数で経時的に変化すると共に、試
料表面による吸収度に比例した振幅を有するから、干渉
計手段によって測定された距離はパルス電磁波源の波長
における試料表面の吸収特性を表わすことになる。
【０００９】本発明の別の実施の態様に従えば、複数の
空間位置における光学強度を検出し得る撮像装置（たと
えば、ビデオカメラ）が検出装置として使用される。そ
の結果、試料表面と干渉計手段との距離がそれぞれに異
なる少なくとも３つの画像が得られることになる。各々
の画像は試料表面の相異なる干渉写真であって、それら
を統合することによって試料表面のマップを作成するこ
とができる。
空間位置における光学強度を検出し得る撮像装置（たと
えば、ビデオカメラ）が検出装置として使用される。そ
の結果、試料表面と干渉計手段との距離がそれぞれに異
なる少なくとも３つの画像が得られることになる。各々
の画像は試料表面の相異なる干渉写真であって、それら
を統合することによって試料表面のマップを作成するこ
とができる。
【００１０】本発明の目的の１つは、試料の粗面から吸
収スペクトルを求めるための装置を提供することにあ
る。本発明のもう１つの目的は、特定の波長における表
面の画像を作成するための装置を提供することにある。
本発明の更にもう１つの目的は、不透明な試料から吸収
スペクトルを求めるための装置を提供することにある。
収スペクトルを求めるための装置を提供することにあ
る。本発明のもう１つの目的は、特定の波長における表
面の画像を作成するための装置を提供することにある。
本発明の更にもう１つの目的は、不透明な試料から吸収
スペクトルを求めるための装置を提供することにある。
【００１１】新規なものと考えられる本発明の特徴は、
前記特許請求の範囲中に詳細に記載されている。とは言
え、本発明の構成や実施方法並びにそれの追加の目的や
利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を考察す
ることによって最も良く理解されよう。
前記特許請求の範囲中に詳細に記載されている。とは言
え、本発明の構成や実施方法並びにそれの追加の目的や
利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を考察す
ることによって最も良く理解されよう。
【００１２】
【実施例】図１には、分析すべき表面１１０を有する試
料１００が示されている。パルス電磁波から放射された
電磁波から成る試料励起ビーム１２０が表面１１０に入
射する。その結果、特定の化学成分に応じ、試料励起ビ
ーム１２０の一部が表面１１０によって吸収される。
料１００が示されている。パルス電磁波から放射された
電磁波から成る試料励起ビーム１２０が表面１１０に入
射する。その結果、特定の化学成分に応じ、試料励起ビ
ーム１２０の一部が表面１１０によって吸収される。
【００１３】他方、干渉計手段から放射された単色電磁
波から成る測定ビーム１３０が表面１１０に入射して反
射されることにより、電磁波の反射ビーム１４０が生み
出される。測定ビーム１３０用の単色電磁波源の波長
は、試料１００によるそれの吸収を最少限に抑えるよう
に選定される。反射ビーム１４０は粗面によって散乱さ
れるとは言え、十分な量の電磁波が干渉計手段に戻さ
れ、そして干渉計手段２２０に対する表面１１０の変位
を正確に測定するために利用される。
波から成る測定ビーム１３０が表面１１０に入射して反
射されることにより、電磁波の反射ビーム１４０が生み
出される。測定ビーム１３０用の単色電磁波源の波長
は、試料１００によるそれの吸収を最少限に抑えるよう
に選定される。反射ビーム１４０は粗面によって散乱さ
れるとは言え、十分な量の電磁波が干渉計手段に戻さ
れ、そして干渉計手段２２０に対する表面１１０の変位
を正確に測定するために利用される。
【００１４】図２は、本発明の実施の一態様を示す略図
である。この場合、試料１００は試料位置決め手段２０
５によって三次元（ｘ，ｙ，ｚ）座標系内の所望の位置
に配置される。次いで、パルス電磁波源２１０および干
渉計手段２２０からの電磁波が試料１００の表面１１０
に照射される。その際には、パルス制御手段２３０の使
用によってパルス電磁波源２１０の波長およびパルス周
波数が制御される。パルス電磁波源２１０の波長および
パルス周波数を表わす信号が画像形成手段２４０に送信
される。パルス電磁波源２１０からの信号とほぼ同時
に、干渉計手段２２０からの信号も画像形成手段２４０
に伝達される。また、試料１００の位置を表わす信号も
試料位置決め手段２０５から画像形成手段２４０に送信
される。パルス電磁波源２１０、干渉計手段２２０およ
び試料位置決め手段２０５から受信した信号を使用する
ことにより、画像形成手段２４０は試料１００の表面１
１０上における複数の照射部位に関する吸収スペクトル
を求める。出力装置２５０はかかる吸収スペクトル上の
特定の点を処理し、それによって表面１１０上に存在す
る化学種を表わすマップを作成する。出力装置２５０は
また、空間情報および分光情報に基づいて様々な分析試
験を行うこともできる。
である。この場合、試料１００は試料位置決め手段２０
５によって三次元（ｘ，ｙ，ｚ）座標系内の所望の位置
に配置される。次いで、パルス電磁波源２１０および干
渉計手段２２０からの電磁波が試料１００の表面１１０
に照射される。その際には、パルス制御手段２３０の使
用によってパルス電磁波源２１０の波長およびパルス周
波数が制御される。パルス電磁波源２１０の波長および
パルス周波数を表わす信号が画像形成手段２４０に送信
される。パルス電磁波源２１０からの信号とほぼ同時
に、干渉計手段２２０からの信号も画像形成手段２４０
に伝達される。また、試料１００の位置を表わす信号も
試料位置決め手段２０５から画像形成手段２４０に送信
される。パルス電磁波源２１０、干渉計手段２２０およ
び試料位置決め手段２０５から受信した信号を使用する
ことにより、画像形成手段２４０は試料１００の表面１
１０上における複数の照射部位に関する吸収スペクトル
を求める。出力装置２５０はかかる吸収スペクトル上の
特定の点を処理し、それによって表面１１０上に存在す
る化学種を表わすマップを作成する。出力装置２５０は
また、空間情報および分光情報に基づいて様々な分析試
験を行うこともできる。
【００１５】図３は、パルス電磁波源２１０を一層詳し
く示す略図である。パルス電磁波源２１０は広帯域電磁
波源３００を含んでいて、この広帯域電磁波源３００は
一連の波長λmin →λmax を有する電磁波をモノクロメ
ーター手段３１０に向けて放射する。モノクロメーター
手段３１０は、λmin →λmax の範囲内に含まれる狭い
波長幅λの電磁波のみを通過させる。なお、本発明の別
の実施の態様に従えば、所定の波長を有する電磁波を放
射し得るチューナブルレーザーが電磁波源として使用さ
れる。かかる単色電磁波は断続手段３２０に入射し、そ
こにおいて（たとえば回転円板により）所定の周波数で
機械的に断続される。こうして得られた波長λのパルス
電磁波が出射口３３０を通してパルス電磁波源２１０か
ら出射する。なお、別の実施の態様に従えば、断続手段
３２０を広帯域電磁波源３００とモノクロメーター手段
３１０との間に配置することもできる。
く示す略図である。パルス電磁波源２１０は広帯域電磁
波源３００を含んでいて、この広帯域電磁波源３００は
一連の波長λmin →λmax を有する電磁波をモノクロメ
ーター手段３１０に向けて放射する。モノクロメーター
手段３１０は、λmin →λmax の範囲内に含まれる狭い
波長幅λの電磁波のみを通過させる。なお、本発明の別
の実施の態様に従えば、所定の波長を有する電磁波を放
射し得るチューナブルレーザーが電磁波源として使用さ
れる。かかる単色電磁波は断続手段３２０に入射し、そ
こにおいて（たとえば回転円板により）所定の周波数で
機械的に断続される。こうして得られた波長λのパルス
電磁波が出射口３３０を通してパルス電磁波源２１０か
ら出射する。なお、別の実施の態様に従えば、断続手段
３２０を広帯域電磁波源３００とモノクロメーター手段
３１０との間に配置することもできる。
【００１６】パルス電磁波源２１０からのパルス電磁波
は図１の試料１００の表面１１０に入射し、そしてそれ
の一部分が吸収される。かかる電磁波の吸収は表面１１
０の直近領域の温度を上昇させ、そしてこのような温度
の上昇は表面１１０の材料を膨張させる。パルス電磁波
が使用されるから、表面１１０の周期的な加熱が起こ
る。その結果、パルス周波数で表面１１０の周期的な膨
張および収縮が起こることになる。このような膨張およ
び収縮は、図４に一層詳しく示された干渉計手段２２０
によって正確に測定される。
は図１の試料１００の表面１１０に入射し、そしてそれ
の一部分が吸収される。かかる電磁波の吸収は表面１１
０の直近領域の温度を上昇させ、そしてこのような温度
の上昇は表面１１０の材料を膨張させる。パルス電磁波
が使用されるから、表面１１０の周期的な加熱が起こ
る。その結果、パルス周波数で表面１１０の周期的な膨
張および収縮が起こることになる。このような膨張およ
び収縮は、図４に一層詳しく示された干渉計手段２２０
によって正確に測定される。
【００１７】干渉計手段２２０においては、単色電磁波
源４００が半銀鏡のごときビームスプリッター手段４１
０に向けて狭い波長幅の電磁波を放射する。かかる電磁
波は第１の透過ビームと第１の反射ビームとに分割され
る。第１の反射ビームは可動鏡４３０により反射されて
ビームスプリッター手段４１０に戻り、そして第２の反
射ビームおよび第２の透過ビームを生み出す。この実施
の態様においては、可動鏡４３０は固定状態に保たれて
いるが、所望に応じて鏡位置決め手段４４０により特定
の運動軸４５０に沿って移動させることができる。第１
の透過ビームは干渉計手段２２０の出射口４６０を通っ
て出射し、そして試料１００の表面１１０に入射する。
その結果、第１の透過ビームの一部は反射されてビーム
スプリッター手段４１０に戻り、そして第３の反射ビー
ムおよび第３の透過ビームを生み出す。第３の反射ビー
ムは第２の透過ビームと合成されて検出ビーム４１２を
生み出す。ビームスプリッター手段４１０と可動鏡４３
０との距離Ｃがビームスプリッター手段４１０と試料表
面１１０との距離Ｄに比べて単色電磁波源４００からの
電磁波の波長の整数倍だけ異なる場合には、検出手段４
７０によって検出される電磁波は位相が合っており、従
って互いに強め合うように合成される。他方、距離Ｃお
よびＤが波長の整数倍になっていない場合には、互いに
弱め合うような干渉が起こる。試料１００の表面１１０
は干渉計手段２１０からの電磁波に応答して経時的に膨
張および収縮を示すから、距離ＣおよびＤは互いに変化
する。その結果、検出手段４７０に入射する単色電磁波
は試料１００（図２）によって吸収されたパルス電磁波
のパルス周波数および吸収度に比例した振幅で変調され
ることになる。
源４００が半銀鏡のごときビームスプリッター手段４１
０に向けて狭い波長幅の電磁波を放射する。かかる電磁
波は第１の透過ビームと第１の反射ビームとに分割され
る。第１の反射ビームは可動鏡４３０により反射されて
ビームスプリッター手段４１０に戻り、そして第２の反
射ビームおよび第２の透過ビームを生み出す。この実施
の態様においては、可動鏡４３０は固定状態に保たれて
いるが、所望に応じて鏡位置決め手段４４０により特定
の運動軸４５０に沿って移動させることができる。第１
の透過ビームは干渉計手段２２０の出射口４６０を通っ
て出射し、そして試料１００の表面１１０に入射する。
その結果、第１の透過ビームの一部は反射されてビーム
スプリッター手段４１０に戻り、そして第３の反射ビー
ムおよび第３の透過ビームを生み出す。第３の反射ビー
ムは第２の透過ビームと合成されて検出ビーム４１２を
生み出す。ビームスプリッター手段４１０と可動鏡４３
０との距離Ｃがビームスプリッター手段４１０と試料表
面１１０との距離Ｄに比べて単色電磁波源４００からの
電磁波の波長の整数倍だけ異なる場合には、検出手段４
７０によって検出される電磁波は位相が合っており、従
って互いに強め合うように合成される。他方、距離Ｃお
よびＤが波長の整数倍になっていない場合には、互いに
弱め合うような干渉が起こる。試料１００の表面１１０
は干渉計手段２１０からの電磁波に応答して経時的に膨
張および収縮を示すから、距離ＣおよびＤは互いに変化
する。その結果、検出手段４７０に入射する単色電磁波
は試料１００（図２）によって吸収されたパルス電磁波
のパルス周波数および吸収度に比例した振幅で変調され
ることになる。
【００１８】かかる変調された単色電磁波を通常の分光
分析技術に従って解析することにより、試料１００のス
ペクトル（すなわち、波長に対する吸収度を示すスペク
トル）を計算することができる。図４について述べれ
ば、干渉計手段２２０内の検出手段４７０が空間情報を
識別できない場合には、干渉計手段２２０は表面１１０
の一領域からの距離を検出することになる。なお、かか
る領域はパルス電磁波源２１０の焦点スポットのサイズ
によって制限される。他方、検出手段４７０としてビデ
オカメラのごとき撮像装置が使用される場合には、運動
軸４５０に沿って干渉計手段２２０内の可動鏡４３０を
様々に移動させながら、あるいは逆に干渉計手段２２０
に対して試料１００を移動させながら測定を行うことが
できる。こうして得られた測定結果を使用すれば、前述
のごときロビンソン等の論文の４４〜４９頁に記載され
たごとくにして表面１１０（図２）の画像を作成するこ
とができるのである。
分析技術に従って解析することにより、試料１００のス
ペクトル（すなわち、波長に対する吸収度を示すスペク
トル）を計算することができる。図４について述べれ
ば、干渉計手段２２０内の検出手段４７０が空間情報を
識別できない場合には、干渉計手段２２０は表面１１０
の一領域からの距離を検出することになる。なお、かか
る領域はパルス電磁波源２１０の焦点スポットのサイズ
によって制限される。他方、検出手段４７０としてビデ
オカメラのごとき撮像装置が使用される場合には、運動
軸４５０に沿って干渉計手段２２０内の可動鏡４３０を
様々に移動させながら、あるいは逆に干渉計手段２２０
に対して試料１００を移動させながら測定を行うことが
できる。こうして得られた測定結果を使用すれば、前述
のごときロビンソン等の論文の４４〜４９頁に記載され
たごとくにして表面１１０（図２）の画像を作成するこ
とができるのである。
【００１９】以上、好適な実施の態様に関連して本発明
の分光撮影装置を詳細に説明したが、それ以外にも数多
くの変更態様が可能であることは当業者にとって自明で
あろう。それ故、本発明の精神に反しない限り、前記特
許請求の範囲はかかる変更態様の全てを包括するものと
理解すべきである。
の分光撮影装置を詳細に説明したが、それ以外にも数多
くの変更態様が可能であることは当業者にとって自明で
あろう。それ故、本発明の精神に反しない限り、前記特
許請求の範囲はかかる変更態様の全てを包括するものと
理解すべきである。
【図１】第１の電磁波源からの電磁波を吸収しかつ第２
の電磁波源からの電磁波を反射する試料表面の斜視図で
ある。
の電磁波源からの電磁波を反射する試料表面の斜視図で
ある。
【図２】パルス電磁波源および干渉計手段を用いて特定
の試料表面に関する吸収スペクトルを求めるために役立
つ本発明の実施の一態様を示すブロック図である。
の試料表面に関する吸収スペクトルを求めるために役立
つ本発明の実施の一態様を示すブロック図である。
【図３】試料表面に照射される電磁波を発生させるため
に使用される図２のパルス電磁波源の具体例を示すブロ
ック図である。
に使用される図２のパルス電磁波源の具体例を示すブロ
ック図である。
【図４】パルス電磁波源からの電磁波の吸収の結果とし
て生じる試料表面の変位を測定するために使用される図
２の干渉計手段の具体例を示すブロック図である。
て生じる試料表面の変位を測定するために使用される図
２の干渉計手段の具体例を示すブロック図である。
１００ 試料 １１０ 表面 １２０ 試料励起ビーム １３０ 測定ビーム １４０ 反射ビーム ２０５ 試料位置決め手段 ２１０ パルス電磁波源 ２２０ 干渉計手段 ２３０ パルス制御手段 ２４０ 画像形成手段 ２５０ 出力装置 ３００ 広帯域電磁波源 ３１０ モノクロメーター手段 ３２０ 断続手段 ３３０ 出射口 ４００ 単色電磁波源 ４１０ ビームスプリッター手段 ４１２ 検出ビーム ４３０ 可動鏡 ４４０ 鏡位置決め手段 ４５０ 運動軸 ４６０ 出射口 ４７０ 検出手段
Claims (13)
- 【請求項１】 試料表面の電磁波吸収スペクトルに基づ
いて前記試料表面の化学組成を表わす画像を作成するた
めの装置において、 (a) 前記試料表面の一部分にパルス電磁波ビームを照射
するために役立つパルス電磁波源、 (b) 前記パルス電磁波源から放射された前記パルス電磁
波ビームの吸収に応答して生じる、前記試料表面と干渉
計手段との距離の経時的変化を検出するために役立つ干
渉計手段、並びに (c) 前記試料表面と前記干渉計手段との距離の経時的変
化の検出結果から前記試料表面の前記一部分の吸収スペ
クトルを計算すると共に、前記距離の経時的変化の検出
結果から前記試料表面の化学組成を表わす吸収スペクト
ルを前記試料表面の様々な部分について求めるために役
立つ画像形成手段、の諸要素から成ることを特徴とする
装置。 - 【請求項２】 前記パルス電磁波源および前記干渉計手
段に対して前記試料を移動させるための試料位置決め手
段が追加包含される請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記パルス電磁波源が、 (a1)複数の波長を有する電磁波を発生するための広帯域
電磁波源、 (a2)複数の波長を有する前記電磁波を入射させて狭い波
長幅の電磁波のみを通過させるためのモノクロメーター
手段、および (a3)前記電磁波を断続してパルス電磁波を生み出すため
の断続手段、の諸要素から構成されている請求項１記載
の装置。 - 【請求項４】 前記干渉計手段が、 (b1)入射ビームを部分透過ビームと部分反射ビームとに
分割するために役立つビームスプリッター、 (b2)前記試料表面に照射すべき一定波長の電磁波ビーム
を発生すると共に、前記電磁波ビームを前記ビームスプ
リッターに入射させることによって第１の透過ビームお
よび第１の反射ビームを生み出し、かつ前記第１の透過
ビームを前記試料表面から前記ビームスプリッターに向
けて反射させることによって第２の透過ビームおよび第
２の反射ビームを生み出すために役立つ単色電磁波源、 (b3)前記第１の反射ビームを前記ビームスプリッターに
向けて反射することによって前記第１の反射ビームを第
３の透過ビームと第３の反射ビームとに分割するために
役立つ可動鏡、並びに (b4)前記第２の反射ビームと前記第３の透過ビームとが
互いに干渉して強め合ったり弱め合ったりすることによ
って生み出される検出ビームを感知すると共に、前記干
渉計手段と前記試料表面との距離の経時的変化を検出す
るために役立つ検出手段、の諸要素から構成されている
請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記検出手段が前記検出ビームから前記
干渉計手段と前記試料表面上の複数の点との距離の経時
的変化を同時に検出し、それによって前記試料表面の照
射部分から空間的に識別された情報を得ることができる
請求項４記載の装置。 - 【請求項６】 前記画像形成手段が、前記パルス電磁波
源によって放射された前記パルス電磁波に応答して前記
検出手段により検出された前記距離の経時的変化から前
記試料表面の画像を作成するための手段を含む請求項５
記載の装置。 - 【請求項７】 前記パルス電磁波源が、赤外域波長、可
視域波長および紫外域波長から成る群より選ばれた波長
域内の波長を有する電磁波を発生するための手段を含む
請求項３記載の装置。 - 【請求項８】 前記干渉計手段内の前記単色電磁波源が
レーザーから成る請求項４記載の装置。 - 【請求項９】 前記干渉計手段内の前記単色電磁波源が
チューナブルレーザーから成る請求項４記載の装置。 - 【請求項１０】 前記パルス電磁波源が、 (a1)実質的に一定の波長を有する電磁波を発生するため
のチューナブルレーザー、および (a2)前記電磁波を断続してパルス電磁波を生み出すため
の断続手段、の両要素から構成されている請求項１記載
の装置。 - 【請求項１１】 前記試料表面の前記一部分に関して求
められた前記吸収スペクトルから所望の化学種の分布を
表わす画像を作成するための出力装置が追加包含される
請求項１記載の装置。 - 【請求項１２】 試料表面の電磁波吸収スペクトルに基
づいて前記試料表面の化学組成を表わす画像を作成する
ための方法において、 (a) 前記試料表面の一部分にパルス電磁波ビームを照射
することにより、前記試料表面に前記パルス電磁波ビー
ムの一部分を吸収させて前記試料表面を周期的に膨張さ
せ、それによって前記試料表面と測定点との距離を変化
させ、 (b) 干渉計手段を用いて前記試料表面と前記測定点との
距離を経時的に測定し、次いで (c) 前記距離の測定結果から前記試料表面の化学組成を
表わす吸収スペクトルを前記試料表面の様々な部分につ
いて求める、諸工程から成ることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 前記距離を測定する工程(b) が、 (b1)前記試料表面に単色電磁波の測定ビームを照射し、 (b2)前記試料表面から反射された反射ビームと前記測定
ビームの一部分とを混合して干渉させることにより、強
度の変化を示す混合ビームを生み出し、 (b3)前記混合ビームの強度の標本抽出を行い、そして (b4)標本抽出された強度から前記試料表面と前記測定点
との距離の変化を計算する、ことから成る請求項１２記
載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US90927692A | 1992-07-06 | 1992-07-06 | |
| US909276 | 1992-07-06 | ||
| CA002108961A CA2108961A1 (en) | 1992-07-06 | 1993-10-21 | Spectrocopic imaging system with ultrasonic detection of absorption of modulated electromagnetic radiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694605A true JPH0694605A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=25676773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5165268A Withdrawn JPH0694605A (ja) | 1992-07-06 | 1993-07-05 | パルス電磁波源および干渉計を用いた分光撮影装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5406377A (ja) |
| EP (1) | EP0586054A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0694605A (ja) |
| CA (1) | CA2108961A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5806978A (en) * | 1996-11-21 | 1998-09-15 | International Business Machines Corporation | Calibration apparatus and methods for a thermal proximity sensor |
| KR100276845B1 (ko) * | 1997-04-22 | 2001-01-15 | 포만 제프리 엘 | 낮은 강자성 결합 상수를 갖는 스핀 밸브 센서 |
| GB9720720D0 (en) * | 1997-10-01 | 1997-11-26 | Rolls Royce Plc | An apparatus and a method for locating a source of acoustic emissions in an article |
| US6260997B1 (en) * | 1997-10-28 | 2001-07-17 | Michael Claybourn | Method and apparatus for high spatial resolution spectroscopic microscopy |
| US6168570B1 (en) | 1997-12-05 | 2001-01-02 | Micrus Corporation | Micro-strand cable with enhanced radiopacity |
| WO2012138236A1 (en) * | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Krouse Donal Paul | Spectroscopic analyser |
| WO2013188914A1 (en) * | 2012-06-21 | 2013-12-27 | The University Of Sydney | Sensitive rapid response optical sensor and method |
| KR101606838B1 (ko) * | 2014-02-13 | 2016-03-28 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 튜너블 레이저와 거리 변조를 이용한 거리 측정시스템 및 이를 이용한 거리 측정방법 |
| CN106152973B (zh) * | 2016-06-17 | 2018-11-30 | 武汉理工大学 | 一种碳纤维复合材料结构件回弹角的测量***及测量方法 |
| EP3650834B1 (en) * | 2018-11-06 | 2024-03-13 | Nokia Technologies Oy | Apparatus, system, method, and computer program for enabling spectroscopic analysis of a sample |
| US11662346B2 (en) * | 2019-10-17 | 2023-05-30 | C2Sense, Inc. | Systems and methods for sensing using consumer electronic devices |
| US10890839B1 (en) * | 2019-11-06 | 2021-01-12 | Himax Technologies Limited | Structured light imaging device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3978713A (en) * | 1975-05-27 | 1976-09-07 | General Electric Company | Laser generation of ultrasonic waves for nondestructive testing |
| US4752140A (en) * | 1983-12-02 | 1988-06-21 | Canadian Patents And Development Limited/Societe Canadienne Des Brevets Et D'exploitation Limitee | Pulsed dilatometric method and device for the detection of delaminations |
| US5042949A (en) * | 1989-03-17 | 1991-08-27 | Greenberg Jeffrey S | Optical profiler for films and substrates |
| DE3939877A1 (de) * | 1989-12-01 | 1991-06-06 | Siemens Ag | Messanordnung zur beruehrungslosen bestimmung der dicke und/oder thermischen eigenschaften von folien und duennen oberflaechenbeschichtungen |
-
1993
- 1993-07-05 JP JP5165268A patent/JPH0694605A/ja not_active Withdrawn
- 1993-07-05 EP EP93305244A patent/EP0586054A1/en not_active Withdrawn
- 1993-07-26 US US08/096,805 patent/US5406377A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-10-21 CA CA002108961A patent/CA2108961A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2108961A1 (en) | 1995-04-22 |
| US5406377A (en) | 1995-04-11 |
| EP0586054A1 (en) | 1994-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |