JPH0752155B2 - 走査型表面皮膜解析方法 - Google Patents
走査型表面皮膜解析方法Info
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- JPH0752155B2 JPH0752155B2 JP60034305A JP3430585A JPH0752155B2 JP H0752155 B2 JPH0752155 B2 JP H0752155B2 JP 60034305 A JP60034305 A JP 60034305A JP 3430585 A JP3430585 A JP 3430585A JP H0752155 B2 JPH0752155 B2 JP H0752155B2
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- Japan
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- light
- distance
- raman
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はレーザー光を光源とするラマン分光分析法に係
り、特に被測定試料の成分及び濃度（以下、成分・濃度
と記載）に分布が存在する場合の測定に好適な走査型表
面皮膜解析方法に関する。
り、特に被測定試料の成分及び濃度（以下、成分・濃度
と記載）に分布が存在する場合の測定に好適な走査型表
面皮膜解析方法に関する。
被測定試料に強い単色可視光線を照射すると、その試料
の分子振動に起因して入射光が振動数変化し、入射光と
振動数が異なるラマン散乱光が発生する。その振動数変
化に対するラマン散乱光強度を測定したものをラマンス
ペクトルといい、このラマンスペクトルがピークを示す
振動数位置から定性分析ができ、また、散乱光強度から
定量分析ができる。
の分子振動に起因して入射光が振動数変化し、入射光と
振動数が異なるラマン散乱光が発生する。その振動数変
化に対するラマン散乱光強度を測定したものをラマンス
ペクトルといい、このラマンスペクトルがピークを示す
振動数位置から定性分析ができ、また、散乱光強度から
定量分析ができる。
現在のレーザーラマン分光法は、例えば特開昭55−1125
49号公報に開示する如く、固体試料ならば試料台に載
せ、液体試料ならばセルに入れて、試料室にてレーザー
光を試料に照射して発生するラマン散乱光を分光計に導
入して各振動数におけるラマン散乱光強度を測定して行
つている。
49号公報に開示する如く、固体試料ならば試料台に載
せ、液体試料ならばセルに入れて、試料室にてレーザー
光を試料に照射して発生するラマン散乱光を分光計に導
入して各振動数におけるラマン散乱光強度を測定して行
つている。
上記レーザーラマン分光方法において、試料の測定箇所
のＸ−Ｙ方向の位置決めは、試料自体を動かし、かつ、
手動で行つたので、動かすと試料が破損する恐れのある
場合や試料を試料室に入れることのできない場合などの
ように試料室にて試料自体を動かすことができない場合
は測定が不可能であつた。また、試料室にて試料自体を
動かすことができる場合であつても、手動のため、Ｘ−
Ｙ方向の位置決めを精度良く行うことが困難であつた。
このため、得られる成分・濃度の分布の精度が低下する
欠点があつた。
のＸ−Ｙ方向の位置決めは、試料自体を動かし、かつ、
手動で行つたので、動かすと試料が破損する恐れのある
場合や試料を試料室に入れることのできない場合などの
ように試料室にて試料自体を動かすことができない場合
は測定が不可能であつた。また、試料室にて試料自体を
動かすことができる場合であつても、手動のため、Ｘ−
Ｙ方向の位置決めを精度良く行うことが困難であつた。
このため、得られる成分・濃度の分布の精度が低下する
欠点があつた。
本発明は、試料表面の成分・濃度分布を自動的に測定す
る走査型表面皮膜解析方法を提供することを目的とし、
特にデータサンプリングの効率向上（必要最小限のサン
プリング）と精度向上を図ることを目的とする。
る走査型表面皮膜解析方法を提供することを目的とし、
特にデータサンプリングの効率向上（必要最小限のサン
プリング）と精度向上を図ることを目的とする。
本発明の走査型表面皮膜解析方法は、レーザー光を被測
定試料まで光ファイバーで導き、試料に照射して該試料
から発生したラマン散乱光を光ファイバーでラマン分光
計へ導き、成分及び濃度を測定して解析するに際し、光
ファイバーを水平走査し、ラマン散乱光をラマン分光計
へ導き、該水平走査は濃度分布の勾配から走査ステップ
幅及びデータサンプリング間隔を決定しながら行うこと
を特徴とする。この場合、試料と光ファイバーとの間隔
を一定に保ちながら少なくとも光ファイバーを水平走査
することが望ましい。
定試料まで光ファイバーで導き、試料に照射して該試料
から発生したラマン散乱光を光ファイバーでラマン分光
計へ導き、成分及び濃度を測定して解析するに際し、光
ファイバーを水平走査し、ラマン散乱光をラマン分光計
へ導き、該水平走査は濃度分布の勾配から走査ステップ
幅及びデータサンプリング間隔を決定しながら行うこと
を特徴とする。この場合、試料と光ファイバーとの間隔
を一定に保ちながら少なくとも光ファイバーを水平走査
することが望ましい。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に示す実施例は、本発明の基本的態様であり、ア
ルゴンイオンレーザー等のレーザー光源１から発振され
たレーザー光はレーザー光用光ファイバー２を通りレー
ザー集光レンス３により試料４の測定部に集光する。そ
してこのレーザー光用光ファイバー２及びラマン光用光
ファイバー５をＸ−Ｙ軸ステージ６に取り付け、２個の
ステツピングモータ（DCモータでもよい。図示せず）で
駆動するＸ−Ｙ機構に設置した。ステツピングモータを
プログラム制御し、Ｘ−Ｙ方向に自動的に走査させ、各
走査点でレーザー光７を照射することにより、試料４か
らラマン散乱光８を発生させる。発生したラマン散乱光
８はラマン集光レンズ９により集光し、ラマン光用光フ
アイバー５を経て公知のラマン分光計10において分光し
たラマンスペクトルを測定し、コンピユータ11により処
理を行つた。このラマンスペクトルから試料４の成分・
濃度を求めたものである。
ルゴンイオンレーザー等のレーザー光源１から発振され
たレーザー光はレーザー光用光ファイバー２を通りレー
ザー集光レンス３により試料４の測定部に集光する。そ
してこのレーザー光用光ファイバー２及びラマン光用光
ファイバー５をＸ−Ｙ軸ステージ６に取り付け、２個の
ステツピングモータ（DCモータでもよい。図示せず）で
駆動するＸ−Ｙ機構に設置した。ステツピングモータを
プログラム制御し、Ｘ−Ｙ方向に自動的に走査させ、各
走査点でレーザー光７を照射することにより、試料４か
らラマン散乱光８を発生させる。発生したラマン散乱光
８はラマン集光レンズ９により集光し、ラマン光用光フ
アイバー５を経て公知のラマン分光計10において分光し
たラマンスペクトルを測定し、コンピユータ11により処
理を行つた。このラマンスペクトルから試料４の成分・
濃度を求めたものである。
ラマン分光計10により得られたラマンスペクトルをコン
ピユータ11により処理を行い濃度分布の勾配を求め、そ
の大きさにより順次走査ステツプ幅及びデータサンプリ
ング間隔をコンピユータ11により決定し、２個のステツ
ピングモータ（図示せず）を駆動することも可能であ
る。濃度分布の勾配が大きくなるときには、走査ステツ
プ幅及びデータサンプリング間隔を小さくして行き、反
対に勾配が小さくなるときには、それらが大きくなるよ
うにする。そして、各走査点でラマン分光計10によりラ
マンスペクトルを測定し、コンピユータ11により処理を
行い、試料４の成分・濃度を求めるものである。
ピユータ11により処理を行い濃度分布の勾配を求め、そ
の大きさにより順次走査ステツプ幅及びデータサンプリ
ング間隔をコンピユータ11により決定し、２個のステツ
ピングモータ（図示せず）を駆動することも可能であ
る。濃度分布の勾配が大きくなるときには、走査ステツ
プ幅及びデータサンプリング間隔を小さくして行き、反
対に勾配が小さくなるときには、それらが大きくなるよ
うにする。そして、各走査点でラマン分光計10によりラ
マンスペクトルを測定し、コンピユータ11により処理を
行い、試料４の成分・濃度を求めるものである。
第２図に示す実施例は、他の発明の基本的態様で、レー
ザー光用光フアイバー２及びラマン光用光フアイバー５
をＺ方向位置決めセンサ12と共にＸ−Ｙ−Ｚ軸ステージ
６に取り付け、２個のステツピングモータ（図示せず）
及び１個のモータ（図示せず）で駆動するＸ−Ｙ−Ｚ機
構に設置する。ステツピングモータをプログラム制御
し、Ｘ−Ｙ方向に自動的に走査させ、これと同時に、Ｚ
方向位置決めセンサ７及びこの信号によるモータ駆動に
より光フアイバー２及び５のＺ方向の位置を試料４表面
から一定の距離に保ち、各走査でレーザー光７を照射す
る。試料４から発生したラマン散乱光８はラマン集光レ
ンズ９により集光し、ラマン光用光フアイバー９により
集光し、ラマン光用光フアイバー５を経てラマン分光計
10において分光してラマンスペクトルを測定し、コンピ
ユータ11により処理を行う。このラマンスペクトルから
試料４の成分・濃度を求めるものである。
ザー光用光フアイバー２及びラマン光用光フアイバー５
をＺ方向位置決めセンサ12と共にＸ−Ｙ−Ｚ軸ステージ
６に取り付け、２個のステツピングモータ（図示せず）
及び１個のモータ（図示せず）で駆動するＸ−Ｙ−Ｚ機
構に設置する。ステツピングモータをプログラム制御
し、Ｘ−Ｙ方向に自動的に走査させ、これと同時に、Ｚ
方向位置決めセンサ７及びこの信号によるモータ駆動に
より光フアイバー２及び５のＺ方向の位置を試料４表面
から一定の距離に保ち、各走査でレーザー光７を照射す
る。試料４から発生したラマン散乱光８はラマン集光レ
ンズ９により集光し、ラマン光用光フアイバー９により
集光し、ラマン光用光フアイバー５を経てラマン分光計
10において分光してラマンスペクトルを測定し、コンピ
ユータ11により処理を行う。このラマンスペクトルから
試料４の成分・濃度を求めるものである。
ラマン分光計10において測定したラマンスペクトルから
得られた試料４の成分・濃度をコンピユータ11により処
理を行い成分・濃度の分布の勾配を求め、その大きさに
より順次走査ステツプ幅及びデータサンプリング間隔を
コンピユータ11により決定し、２個のステツピングモー
タ（図示せず）を駆動することも可能である。成分・濃
度の分布の勾配が大きくなるのにつれて、走査ステツプ
幅及びデータサンプリング間隔を小さくして行き、反対
に成分・濃度の分布の勾配が小さくなるときには、それ
らが大きくなるようにする。そして、各走査点でラマン
スペクトルを測定し、コンピユータ11により処理を行
い、成分・濃度を求めたものである。
得られた試料４の成分・濃度をコンピユータ11により処
理を行い成分・濃度の分布の勾配を求め、その大きさに
より順次走査ステツプ幅及びデータサンプリング間隔を
コンピユータ11により決定し、２個のステツピングモー
タ（図示せず）を駆動することも可能である。成分・濃
度の分布の勾配が大きくなるのにつれて、走査ステツプ
幅及びデータサンプリング間隔を小さくして行き、反対
に成分・濃度の分布の勾配が小さくなるときには、それ
らが大きくなるようにする。そして、各走査点でラマン
スペクトルを測定し、コンピユータ11により処理を行
い、成分・濃度を求めたものである。
第３図は、反射したレーザー光14をＺ方向位置センサ12
で受光し、フアイバー２及び５と試料４表面とを一定距
離に保つ実施例で、かかる構造のものはセンサ発光部が
不要となり構造が簡単になるという効果がある。
で受光し、フアイバー２及び５と試料４表面とを一定距
離に保つ実施例で、かかる構造のものはセンサ発光部が
不要となり構造が簡単になるという効果がある。
第４図は、位置決めセンサ12にレーザーを用いた実施例
である。
である。
同図において、位置決めセンサ12より被測定試料４表面
に照射されたレーザー光15は、被測定試料４表面までの
距離が大きいと輝点16となる。レーザー光15からの乱反
射光は、レンズ17で集光されてイメージセンサ18上の結
像点18aに結像する。被測定試料４表面までの距離が小
さくなり、試料が位置4aになると、輝度16aに移る。そ
れに伴なつてイメージセンサ18上の結像点18aは結像点1
8bへ移る。イメージセンサ18は、多数の受光素子を直線
上に並べたもので、結像点の位置を読むと位置決めセン
サ12と被測定試料４表面との距離がわかる。従つて、あ
らかじめ位置決めセンサ12と光フアイバー２及び５先端
とのＺ方向の距離を明確にしておけば、光フアイバー２
及び５先端と被測定試料４表面との距離がわかる。かく
して、位置決めセンサ12からの信号をコンピユータ11で
処理し、モータ（図示せず）を駆動させることにより、
光フアイバー２及び５のＺ方向の位置を被測定試料４表
面から一定の距離に保つことができる。そして、各走査
点でラマンスペクトルを測定し、コンピユータ11により
処理を行い、成分・濃度を求めるものである。
に照射されたレーザー光15は、被測定試料４表面までの
距離が大きいと輝点16となる。レーザー光15からの乱反
射光は、レンズ17で集光されてイメージセンサ18上の結
像点18aに結像する。被測定試料４表面までの距離が小
さくなり、試料が位置4aになると、輝度16aに移る。そ
れに伴なつてイメージセンサ18上の結像点18aは結像点1
8bへ移る。イメージセンサ18は、多数の受光素子を直線
上に並べたもので、結像点の位置を読むと位置決めセン
サ12と被測定試料４表面との距離がわかる。従つて、あ
らかじめ位置決めセンサ12と光フアイバー２及び５先端
とのＺ方向の距離を明確にしておけば、光フアイバー２
及び５先端と被測定試料４表面との距離がわかる。かく
して、位置決めセンサ12からの信号をコンピユータ11で
処理し、モータ（図示せず）を駆動させることにより、
光フアイバー２及び５のＺ方向の位置を被測定試料４表
面から一定の距離に保つことができる。そして、各走査
点でラマンスペクトルを測定し、コンピユータ11により
処理を行い、成分・濃度を求めるものである。
第５図に示す実施例は、位置決めセンサ12として、レー
ザーを用いた光学的非接触センサの例である。同図にお
いて、位置決めセンサ12のレーザー光源19から出射した
レーザー光20は、レンズ21及び22、ハーフミラー23及び
対物レンズ24を通つて被測定試料４表面上に直径１μｍ
以下に集光される。また、反射光は対物レンズ24は、ハ
ーフミラー23及びレンズ25を通つて受光素子26に入射す
る。受光素子26への入射ビーム径は、被測定試料４表面
上の輝点27の大きさにより変化し、またこの輝点27の大
きさは、対物レンズ24と被測定試料４表面との距離Ｌに
依存する。例えば、距離Ｌが対物レンズ24の焦点距離に
等しいときは、輝点27の大きさは最小となり、受光素子
26への入射ビーム径も最小となる。距離Ｌが対物レンズ
24の焦点距離より小さいとき又は大きいときには、輝点
27a及び入射ビーム径は増大する。このような受光素子2
6への入射ビーム径と距離Ｌとの関係を求めておけば、
入射ビーム径を測定することにより距離Ｌを求めること
ができる。従つて、あらかじめ位置決めセンサ12と光フ
アイバー２及び５先端とのＺ方向の距離を明確にしてお
けば、光フアイバー２及び５先端と被測定試料４表面と
の距離がわかる。かくして、位置決めセンサ12からの信
号をコンピユータ11で処理し、モータ（図示せず）を駆
動させることにより、光フアイバー２及び５のＺ方向の
位置を被測定試料４表面から一定の距離に保つことがで
きる。そして、各走査点でラマンスペクトルを測定し、
コンピユータ11により処理を行い、成分・濃度を求める
ものである。
ザーを用いた光学的非接触センサの例である。同図にお
いて、位置決めセンサ12のレーザー光源19から出射した
レーザー光20は、レンズ21及び22、ハーフミラー23及び
対物レンズ24を通つて被測定試料４表面上に直径１μｍ
以下に集光される。また、反射光は対物レンズ24は、ハ
ーフミラー23及びレンズ25を通つて受光素子26に入射す
る。受光素子26への入射ビーム径は、被測定試料４表面
上の輝点27の大きさにより変化し、またこの輝点27の大
きさは、対物レンズ24と被測定試料４表面との距離Ｌに
依存する。例えば、距離Ｌが対物レンズ24の焦点距離に
等しいときは、輝点27の大きさは最小となり、受光素子
26への入射ビーム径も最小となる。距離Ｌが対物レンズ
24の焦点距離より小さいとき又は大きいときには、輝点
27a及び入射ビーム径は増大する。このような受光素子2
6への入射ビーム径と距離Ｌとの関係を求めておけば、
入射ビーム径を測定することにより距離Ｌを求めること
ができる。従つて、あらかじめ位置決めセンサ12と光フ
アイバー２及び５先端とのＺ方向の距離を明確にしてお
けば、光フアイバー２及び５先端と被測定試料４表面と
の距離がわかる。かくして、位置決めセンサ12からの信
号をコンピユータ11で処理し、モータ（図示せず）を駆
動させることにより、光フアイバー２及び５のＺ方向の
位置を被測定試料４表面から一定の距離に保つことがで
きる。そして、各走査点でラマンスペクトルを測定し、
コンピユータ11により処理を行い、成分・濃度を求める
ものである。
第６図に示す実施例は、位置決めセンサ12として、投光
・受光素子を用いた非接触方式センサを使用した場合の
例である。同図において、位置決めセンサ12の投光素子
24に電圧をかけて被測定試料４表面に光を投光する。被
測定試料４表面からの反射光29を受光素子30により受光
するようにすると、位置決めセンサ12と被測定試料４表
面との距離Ｌは、受光量を測定することにより求めるこ
とができる。
・受光素子を用いた非接触方式センサを使用した場合の
例である。同図において、位置決めセンサ12の投光素子
24に電圧をかけて被測定試料４表面に光を投光する。被
測定試料４表面からの反射光29を受光素子30により受光
するようにすると、位置決めセンサ12と被測定試料４表
面との距離Ｌは、受光量を測定することにより求めるこ
とができる。
第７図は距離Ｌと受光量との関係を示したもので、同図
において、（ア）及び（ウ）の領域を使用すれば距離Ｌ
と受光量は直線関係で求めることができる。従つて、あ
らかじめ位置決めセンサ12と光フアイバー２及び５先端
とのＺ方向の距離を明確にしておけば、光フアイバー２
及び５先端と被測定試料４表面との距離がわかる。かく
して、位置決めセンサ12からの信号をコンピユータ11で
処理し、モータ（図示せず）を駆動させることにより、
光フアイバー２及び５のＺ方向の位置を被測定試料４表
面から一定の距離に保つことができる。そして、各走査
点でラマンスペクトルを測定し、ヒンピユータ11により
処理を行い、成分・濃度を求めるものである。
において、（ア）及び（ウ）の領域を使用すれば距離Ｌ
と受光量は直線関係で求めることができる。従つて、あ
らかじめ位置決めセンサ12と光フアイバー２及び５先端
とのＺ方向の距離を明確にしておけば、光フアイバー２
及び５先端と被測定試料４表面との距離がわかる。かく
して、位置決めセンサ12からの信号をコンピユータ11で
処理し、モータ（図示せず）を駆動させることにより、
光フアイバー２及び５のＺ方向の位置を被測定試料４表
面から一定の距離に保つことができる。そして、各走査
点でラマンスペクトルを測定し、ヒンピユータ11により
処理を行い、成分・濃度を求めるものである。
第８図に示す実施例は、位置決めセンサ12として、半導
体レーザーを用いた非接触方式センサを使用した場合の
例である。このセンサは、半導体レーザーへの戻り光の
位相変化により出力光を強度変調する光帰還効果を利用
したものである。同図において、位置決めセンサ12の半
導体レーザ31の出射光32が被測定試料４表面で反射して
再び半導体レーザー31に戻ると、戻り光33の位相により
レーザーの出力が変化する。この強度変調された出射光
34を光電変換素子35に入射させて光出力を測定する。
体レーザーを用いた非接触方式センサを使用した場合の
例である。このセンサは、半導体レーザーへの戻り光の
位相変化により出力光を強度変調する光帰還効果を利用
したものである。同図において、位置決めセンサ12の半
導体レーザ31の出射光32が被測定試料４表面で反射して
再び半導体レーザー31に戻ると、戻り光33の位相により
レーザーの出力が変化する。この強度変調された出射光
34を光電変換素子35に入射させて光出力を測定する。
第９図は、位置決めセンサ12と被測定試料４表面との距
離Ｌと出力光パワーとの関係を示したもので、同図にお
いて、（カ）及び（ク）の領域を使用すれば距離Ｌと光
出力は直線関係で求めることができる。なお、第８図に
おいて、光電変換素子35からの出力をリニアライザー
（図示せず）を用いて線形化した後、その信号をコンピ
ユータ11に送るようにすると、第９図に示すものより広
範囲な領域で距離Ｌと光出力は直線関係で求めることが
できる。従つて、あらかじめ位置決めセンサ12と光フア
イバー２及び５先端とのＺ方向の距離を明確にしておけ
ば、光フアイバー２及び５先端と被測定試料４表面との
距離がわかる。かくして、位置決めセンサ12からの信号
をコンピユータ11で処理し、モータ（図示せず）を駆動
させることにより、光フアイバー２及び５のＺ方向の位
置を被測定試料４表面から一定の距離な保つことができ
る。そして、各走査点でラマンスペクトルを測定し、コ
ンピユータ12より処理を行い、成分・濃度を求めるもの
である。
離Ｌと出力光パワーとの関係を示したもので、同図にお
いて、（カ）及び（ク）の領域を使用すれば距離Ｌと光
出力は直線関係で求めることができる。なお、第８図に
おいて、光電変換素子35からの出力をリニアライザー
（図示せず）を用いて線形化した後、その信号をコンピ
ユータ11に送るようにすると、第９図に示すものより広
範囲な領域で距離Ｌと光出力は直線関係で求めることが
できる。従つて、あらかじめ位置決めセンサ12と光フア
イバー２及び５先端とのＺ方向の距離を明確にしておけ
ば、光フアイバー２及び５先端と被測定試料４表面との
距離がわかる。かくして、位置決めセンサ12からの信号
をコンピユータ11で処理し、モータ（図示せず）を駆動
させることにより、光フアイバー２及び５のＺ方向の位
置を被測定試料４表面から一定の距離な保つことができ
る。そして、各走査点でラマンスペクトルを測定し、コ
ンピユータ12より処理を行い、成分・濃度を求めるもの
である。
第10図に示す実施例は、位置決めセンサ12として、超音
波を用いた非接触方式センサを使用した場合の例であ
る。同図において、位置決めセンサ12の超音波発振器36
で発生させたパルス状の電気エネルギを超音波器37に加
え、これが電歪効果により超音波エネルギに変換されて
鉛直方向に発射される。この超音波パルス38は、空気中
を鉛直方向に伝搬して被測定試料４表面に当ると反射さ
れて返つて来る。これを受波器39で受け再び電気エネル
ギに変換されて受信器40で増幅され出力される。空気中
での音速を調べておけば、このときの超音波の往復に要
する時間から位置決めセンサ12と被測定試料４表面との
距離がわかる。従つて、あらかじめ位置決めセンサ12と
光フアイバー２及び５先端とのＺ方向の距離を明確にし
ておけば、光フアイバー２及び５先端と被測定試料４表
面との距離がわかる。かくして、位置決めセンサ12から
信号をコンピユータ11で処理し、モータ（図示せず）を
駆動させることにより、光フアイバー２及び５のＺ方向
の位置を被測定試料４表面から一定の距離に保つことが
できる。そして、各走査点でラマンスペクトルを測定
し、コンぴユータ11により処理を行い、成分・濃度を求
めるものである。
波を用いた非接触方式センサを使用した場合の例であ
る。同図において、位置決めセンサ12の超音波発振器36
で発生させたパルス状の電気エネルギを超音波器37に加
え、これが電歪効果により超音波エネルギに変換されて
鉛直方向に発射される。この超音波パルス38は、空気中
を鉛直方向に伝搬して被測定試料４表面に当ると反射さ
れて返つて来る。これを受波器39で受け再び電気エネル
ギに変換されて受信器40で増幅され出力される。空気中
での音速を調べておけば、このときの超音波の往復に要
する時間から位置決めセンサ12と被測定試料４表面との
距離がわかる。従つて、あらかじめ位置決めセンサ12と
光フアイバー２及び５先端とのＺ方向の距離を明確にし
ておけば、光フアイバー２及び５先端と被測定試料４表
面との距離がわかる。かくして、位置決めセンサ12から
信号をコンピユータ11で処理し、モータ（図示せず）を
駆動させることにより、光フアイバー２及び５のＺ方向
の位置を被測定試料４表面から一定の距離に保つことが
できる。そして、各走査点でラマンスペクトルを測定
し、コンぴユータ11により処理を行い、成分・濃度を求
めるものである。
第11図に示す実施例は、位置決めセンサ12として、静電
容量型非接触方式センサを使用した場合の例である。同
図において、位置決めセンサ12の先端の測定電極41と被
測定試料４表面との間に電位を与えると電荷が蓄積さ
れ、静電容量Ｃは次式で表わされる。
容量型非接触方式センサを使用した場合の例である。同
図において、位置決めセンサ12の先端の測定電極41と被
測定試料４表面との間に電位を与えると電荷が蓄積さ
れ、静電容量Ｃは次式で表わされる。
Ｃ＝（εＯ・εＳ・Ｓ）/L ……（１） ここで、εO:真空の誘電率，εS:誘電体の比誘電率,S:
測定電極41の面積,L:測定電極41と被測定試料４表面と
の距離。
測定電極41の面積,L:測定電極41と被測定試料４表面と
の距離。
比誘電率εＳ及び面積Ｓが一定であれば、第（１）式か
ら、静電容量Ｃは距離Ｌによつて決まる。即ち、位置決
めセンサ12と被測定試料４表面との距離Ｌは、静電容量
Ｃを測定することにより求められる。なお、本実施例で
は、同図のように測定電極41と被測定試料４表面との間
の静電力線42が均一になるようにガードリング（電極の
一種）を測定電極37の周囲に設け、該測定電極41と同電
位を与える。このガードリング43を用いることにより第
（１）式が正確に成り立つようにする。以上のことか
ら、あらかじめ位置決めセンサ12と光フアイバー２及び
５先端とのＺ方向の距離を明確にしておけば、光フアイ
バー２及び５先端と被測定試料４表面との距離がわか
る。かくして、位置決めセンサ12からの信号をコンピユ
ータ11で処理し、モータ（図示せず）を駆動させること
により、光フアイバー２及び５のＺ方向の位置を被測定
試料４表面から一定の距離に保つことができる。そし
て、各走査点でラマンスペクトルを測定し、コンピユー
タ11により処理を行い、成分・濃度を求めるものであ
る。
ら、静電容量Ｃは距離Ｌによつて決まる。即ち、位置決
めセンサ12と被測定試料４表面との距離Ｌは、静電容量
Ｃを測定することにより求められる。なお、本実施例で
は、同図のように測定電極41と被測定試料４表面との間
の静電力線42が均一になるようにガードリング（電極の
一種）を測定電極37の周囲に設け、該測定電極41と同電
位を与える。このガードリング43を用いることにより第
（１）式が正確に成り立つようにする。以上のことか
ら、あらかじめ位置決めセンサ12と光フアイバー２及び
５先端とのＺ方向の距離を明確にしておけば、光フアイ
バー２及び５先端と被測定試料４表面との距離がわか
る。かくして、位置決めセンサ12からの信号をコンピユ
ータ11で処理し、モータ（図示せず）を駆動させること
により、光フアイバー２及び５のＺ方向の位置を被測定
試料４表面から一定の距離に保つことができる。そし
て、各走査点でラマンスペクトルを測定し、コンピユー
タ11により処理を行い、成分・濃度を求めるものであ
る。
第12図に示す実施例は、位置決めセンサ12として、うず
電流を用いた非接触方式センサを使用した場合の例であ
る。同図において、位置決めセンサ12のアクテイブコイ
ル44に高周波（約1MHz）電流を流して磁界41を発生させ
る。この状態で位置決めセンサ12を被測定試料４表面に
近づけると、被測定試料表面に同心円状にうず電流が流
れアクテイブコイル44のインピーダンスが変化する。こ
こで位置決めセンサ12と被測定試料４表面との距離が小
さくなれば、これに比例してコイルインピーダンスは小
さくなるので、ホイートストンブリツジを構成してコイ
ルのインピーダンスを測定すれば位置決めセンサ12と被
測定試料４表面との距離がわかる。従つて、あらかじめ
位置決めセンサ12と光フアイバー２及び５先端とのＺ方
向の距離を明確にしておけば、光フアイバー２及び５先
端と被測定試料４表面との距離がわかる。かくして、位
置決めセンサ12からの信号をコンピユータ11で処理し、
モータ（図示せず）を駆動させることにより、光フアイ
バー２及び５のＺ方向の位置を被測定試料４表面から一
定の距離に保つことができる。そして、各走査点でラマ
ンスペクトルを測定し、コンピユータ11により処理を行
い、成分・濃度を求めるものである。なお、同図におい
て、45はインアクテイブコイルである。
電流を用いた非接触方式センサを使用した場合の例であ
る。同図において、位置決めセンサ12のアクテイブコイ
ル44に高周波（約1MHz）電流を流して磁界41を発生させ
る。この状態で位置決めセンサ12を被測定試料４表面に
近づけると、被測定試料表面に同心円状にうず電流が流
れアクテイブコイル44のインピーダンスが変化する。こ
こで位置決めセンサ12と被測定試料４表面との距離が小
さくなれば、これに比例してコイルインピーダンスは小
さくなるので、ホイートストンブリツジを構成してコイ
ルのインピーダンスを測定すれば位置決めセンサ12と被
測定試料４表面との距離がわかる。従つて、あらかじめ
位置決めセンサ12と光フアイバー２及び５先端とのＺ方
向の距離を明確にしておけば、光フアイバー２及び５先
端と被測定試料４表面との距離がわかる。かくして、位
置決めセンサ12からの信号をコンピユータ11で処理し、
モータ（図示せず）を駆動させることにより、光フアイ
バー２及び５のＺ方向の位置を被測定試料４表面から一
定の距離に保つことができる。そして、各走査点でラマ
ンスペクトルを測定し、コンピユータ11により処理を行
い、成分・濃度を求めるものである。なお、同図におい
て、45はインアクテイブコイルである。
上述のとおり、本発明によれば、光フアイバーもしくは
試料を水平走査し、ラマン散乱光をラマン分光計へ導く
ものであるから、従来不可能であつた成分・濃度が一様
でなく分布が存在する試料に関してもその成分・濃度の
分布を把握する効果がある。
試料を水平走査し、ラマン散乱光をラマン分光計へ導く
ものであるから、従来不可能であつた成分・濃度が一様
でなく分布が存在する試料に関してもその成分・濃度の
分布を把握する効果がある。
また、本発明によれば、濃度分布の勾配がゆるければ走
査ステップ幅及びサンプリング間隔が広くとれ、データ
数も少なくて済むことになり、また一方で、濃度分布の
勾配が急であれば走査ステップ幅及びサンプリング間隔
を狭くして精度向上が図れるという効果がある。
査ステップ幅及びサンプリング間隔が広くとれ、データ
数も少なくて済むことになり、また一方で、濃度分布の
勾配が急であれば走査ステップ幅及びサンプリング間隔
を狭くして精度向上が図れるという効果がある。
第１図〜第３図は本発明に係る走査型表面皮膜解析装置
の説明図で、第１図は基本実施例の模式図、第２図は基
本実施例の他の模式図、第３図は基本実施例のさらに他
の模式図、第４図、第５図、第６図、第８図、第10図、
第11図、第12図は非接触式センサーの各実施例の模式
図、第７図は第６図の例における距離と受光量との関係
を示す特性図、第９図は第８図の例における距離と光出
力との関係を示す特性図である。 1,19……レーザー光源、２……レーザー光用光フアイバ
ー、３……レーザー集光レンズ、４……試料、５……ラ
マン光用光フアイバー、６……Ｘ−Ｙ軸ステージ、6a…
…Ｘ−Ｙ−Ｚ軸ステージ、7,14,15,20……レーザー光、
８……ラマン散乱光、９……ラマン集光レンズ、10……
ラマン分光計、11……走査制御・データ処理用コンピユ
ータ、16,16a,27,27a……輝点、17,21,22,25……レン
ズ、18……イメージセンサ、18a,18b……結像点、23…
…ハーフミラー、24……対物レンズ、26,30……受光素
子、28……投光素子、29……反射光、31……半導体レー
ザー、32……出射光、33……戻り光、34……強度変調さ
れた出射光、35……光電変換素子、36……超音波発振
器、37……超音波送波器、38……超音波、39……超音波
受波器、40……超音波受信器、41……測定電極、42……
電気力線、43……ガードリング、44……アクテイブコイ
ル、45……インアクテイブコイル。
の説明図で、第１図は基本実施例の模式図、第２図は基
本実施例の他の模式図、第３図は基本実施例のさらに他
の模式図、第４図、第５図、第６図、第８図、第10図、
第11図、第12図は非接触式センサーの各実施例の模式
図、第７図は第６図の例における距離と受光量との関係
を示す特性図、第９図は第８図の例における距離と光出
力との関係を示す特性図である。 1,19……レーザー光源、２……レーザー光用光フアイバ
ー、３……レーザー集光レンズ、４……試料、５……ラ
マン光用光フアイバー、６……Ｘ−Ｙ軸ステージ、6a…
…Ｘ−Ｙ−Ｚ軸ステージ、7,14,15,20……レーザー光、
８……ラマン散乱光、９……ラマン集光レンズ、10……
ラマン分光計、11……走査制御・データ処理用コンピユ
ータ、16,16a,27,27a……輝点、17,21,22,25……レン
ズ、18……イメージセンサ、18a,18b……結像点、23…
…ハーフミラー、24……対物レンズ、26,30……受光素
子、28……投光素子、29……反射光、31……半導体レー
ザー、32……出射光、33……戻り光、34……強度変調さ
れた出射光、35……光電変換素子、36……超音波発振
器、37……超音波送波器、38……超音波、39……超音波
受波器、40……超音波受信器、41……測定電極、42……
電気力線、43……ガードリング、44……アクテイブコイ
ル、45……インアクテイブコイル。
Claims (2)
- 【請求項１】レーザー光を被測定試料まで光ファイバー
で導き、試料に照射して該試料から発生したラマン散乱
光を光ファイバーでラマン分光計へ導き、成分及び濃度
を測定して解析する方法において、光ファイバーを水平
走査し、ラマン散乱光をラマン分光計へ導き、該水平走
査は濃度分布の勾配から走査ステップ幅及びデータサン
プリング間隔を決定しながら行うことを特徴とする走査
型表面皮膜解析方法。 - 【請求項２】試料と光ファイバーとの間隔を一定に保ち
ながら少なくとも光ファイバーを水平走査することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の走査型表面皮膜解
析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60034305A JPH0752155B2 (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 走査型表面皮膜解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60034305A JPH0752155B2 (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 走査型表面皮膜解析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61194335A JPS61194335A (ja) | 1986-08-28 |
| JPH0752155B2 true JPH0752155B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=12410441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60034305A Expired - Lifetime JPH0752155B2 (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 走査型表面皮膜解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752155B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101280358B1 (ko) * | 2011-11-28 | 2013-07-05 | 대한민국(국가기록원) | 종이 기록물의 특성 평가장치 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6453264B1 (en) * | 1997-04-30 | 2002-09-17 | Southwest Research Institute | Surface flaw detection using spatial raman-based imaging |
| EP1001051A1 (en) | 1998-05-14 | 2000-05-17 | Sony Corporation | Thin film forming method and thin film forming apparatus |
| JP4504110B2 (ja) | 2004-06-15 | 2010-07-14 | 富士通株式会社 | 物質注入装置および物質注入方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2253410A5 (ja) * | 1973-12-03 | 1975-06-27 | Inst Nat Sante Rech Med | |
| JPS55112549A (en) * | 1979-02-22 | 1980-08-30 | Nippon Steel Corp | Laser raman remote analysis method and unit thereof |
| JPS5735705A (en) * | 1980-08-14 | 1982-02-26 | Kobe Steel Ltd | Optical fiber system surface state measuring device |
-
1985
- 1985-02-25 JP JP60034305A patent/JPH0752155B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101280358B1 (ko) * | 2011-11-28 | 2013-07-05 | 대한민국(국가기록원) | 종이 기록물의 특성 평가장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61194335A (ja) | 1986-08-28 |
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