JPH08201278A - スペクトル測定装置 - Google Patents

スペクトル測定装置

Info

Publication number
JPH08201278A
JPH08201278A JP733195A JP733195A JPH08201278A JP H08201278 A JPH08201278 A JP H08201278A JP 733195 A JP733195 A JP 733195A JP 733195 A JP733195 A JP 733195A JP H08201278 A JPH08201278 A JP H08201278A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
light
reflected
attached
incident
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP733195A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Nakamura
健次 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP733195A priority Critical patent/JPH08201278A/ja
Publication of JPH08201278A publication Critical patent/JPH08201278A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成部品数が少なく小型で調節機構が不要な
ATRプルズムを用いたスペクトル測定装置を提供す
る。 【構成】 ATRプリズム11は複数の入射面と出射面
との対を有し、各入射面にはそれぞれ特定波長の光を発
する光源12a、12bをこの入射面に密着させて取り
付け、各出射面には対となる入射面に取り付けた光源か
ら発せられ反射面にて反射された測定光を受光する検出
器13a、13bをこの出射面に密着させて取り付け、
複数の波長の測定をそれぞれの対により行うようにした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スペクトル測定装置に
関し、さらに詳しくは赤外、近赤外スペクトル測定原理
に基づき物質の構造測定、特にプロセスのオンライン測
定に利用されるスペクトル測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】試料表面で全反射する光を測定すること
により試料表面の吸収スペクトルを得て物質測定を行う
全反射吸収測定(以下、ATRという)によるスペクト
ル分析の方法が知られている。
【0003】従来のATRによるスペクトル測定装置
は、図9に示すように反射鏡などを使った集光光学系を
用いて、平板状のATRプリズムの所定角度に切り出さ
れた入射側の側面に測定光を入射し、被測定試料が密着
されたATRプリズムの平行な反射面間で繰り返し反射
された後に、ATRプリズムの出射側の側面からの出力
光を検出器に導いて測定していた。このような装置でA
TR測定をする場合、ATRプリズム周辺に配置される
光学部品の光学的、機械的な制約を受けるため、分光器
1干渉計からの出力光を一点から入射し、波長走査を行
うことにより、多波長での測定を行っている。複数の単
色光源を使うようにした応用例でもプリズムの外で複雑
な光束合成器を用いる必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなATR測
定では、ATRプリズムの周辺に集光光学系を有すると
ともにこの光学系を調整するための調整機構を必要とす
る。そのため、構成部品数が多くなり、複雑な光学系と
なる。また、これらの光学系の調整も煩雑である。 本
発明は以上のような問題を解決し、光学系の構成部品数
を低減し、低価格化、高生産性を図るとともに装置の小
型化を図り、さらには調整機構を不要として安定性、操
作性を向上させることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
になされた本発明のスペクトル測定装置は、測定光が入
射される入射面、被測定試料表面が密着され被測定試料
表面により前記測定光が反射される反射面、反射面にお
いて反射された後の測定光が出射される出射面を有する
ATRプリズムを用いて測定するスペクトル測定装置に
おいて、前記ATRプリズムは複数の入射面と出射面と
の対を有し、各入射面にはそれぞれ特定波長の光を発す
る光源をこの入射面に密着させて取り付け、各出射面に
は対となる入射面に取り付けた光源から発せられ反射面
にて反射された測定光を受光する検出器をこの出射面に
密着させて取り付けることにより、複数の波長の全反射
吸収測定を行うようにしたことを特徴とする。以下、こ
のスペクトル測定装置がどのように作用するかを説明す
る。
【0006】
【作用】本発明のスペクトル測定装置では、ATRプリ
ズムに光源、検出器が密着されているので、従来ATR
測定に必要であった反射鏡、レンズなどの集光光学系が
不要となり、装置構成が簡易なものとなる。測定は、複
数の入射面と出射面との対ごとに1つの波長の測定をす
るので、これらの複数対により複数の波長での測定が行
われる。ここで被測定試料に合わせて測定する波長の組
み合わせを選ぶことにより、必要な情報が得られる。特
にプロセスのオンライン測定では連続的に波長を走査し
て測定することなく、特定の波長を測定すればよいので
本装置が有効である。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図1は本発明の一実施例を示すスペクトル測定装置
の全体構成図を示す。また、図2は本発明の一実施例を
示すスペクトル測定装置のATRプリズム部分の平面
図、図3は図2の3−3’断面図、図4は図2の4−
4’断面図を示す。このスペクトル測定装置10は、A
TRプリズム11、光源としての半導体レーザ12a、
12b、検出器としてのフォトダイオード13a、13
b、半導体レーザの電源14a、14b、フォトダイオ
ードの出力信号の増幅器15a、15b、装置の制御や
演算を行う制御部16とからなる。
【0008】ATRプリズム11は、互いに平行である
上面、下面と、これらの面に対して45度の角度で切り
落とされた4つの側面からなる正四角錐台の形状を有し
ている。ATRプリズムの上面と下面とには被測定試料
が密着するように取り付けられる(これらの面は反射面
となる)。ATRプリズムの4つの側面のうち隣合う2
つの面には半導体レーザ12a、12bがこの面に直接
に密着するように取り付けられる(これらの面は入射面
となる)。半導体レーザ12a、12bが取り付けられ
た面の対面にはフォトダイオード13a、13bが直接
に密着するように取り付けられる(これらの面は出射面
となる)。そして、半導体レーザ12aから発せられる
光は反射面で繰り返し反射された後でフォトダイオード
13aに至り、同様に、半導体レーザ12bから発せら
れる光はフォトダイオード13bに至るようにされてい
る。
【0009】半導体レーザ12a、12bは、被測定試
料に応じて適当な発光波長λ1、λ2を有するものが選
択される。波長が任意に変更できる可変波長レーザを用
いれば被測定試料ごとに容易に最適な条件での測定が可
能となる。なお、光源としては半導体レーザに限るもの
ではなく、要するにATRプリズムに密着させることが
できて、特定波長の光を発することができ、プリズム対
向面に全反射した光を投影できる性質を実現できるもの
であればよい。また、検出器についてもフォトダイオー
ドに限らず、要するにATRプリズムに密着でき、測定
光を検出できるものであればよい。
【0010】図5に2波長測定の原理を示す。図におい
てλ2は被測定試料の測定対象となる特有の吸収波長で
あり、λ1はバックグランド、すなわち被測定試料の測
定対象外の介存物による吸収波長である。したがって、
被測定試料の存在量はB/Aの比によって求められる。
本実施例では、たとえば半導体レーザ12aの発光波長
としてλ1を選び、半導体レーザ12bとしてとしてλ
2を選ぶようにすれば、フォトダイオード13a、13
bの出力の比を求めることによりこの原理による測定を
行うことができる。
【0011】なお、ATRプリズム11の材料は従来か
らのATRプリズムと同じ基準で選択された材料を用い
ればよい。
【0012】測定をするときは、電源14a、14bを
ONにして半導体レーザ12a、12bを駆動する。半
導体レーザ12a、12bからはそれぞれλ1、λ2の
波長の光が発せられ、ATRプリズム内を図3、図4に
て矢印で示すように進み、試料表面で繰り返し全反射さ
れる。反射された測定光はやがてフォトダイオード13
a、13bに至り、増幅器15a、15bを介して測定
信号がスペクトル測定装置の制御部16に送られて演算
される。制御部ではそれぞれの信号の比が算出されて出
力される。このようにして、2波長測定による試料の測
定を行うことができる。
【0013】上記の実施例では、2つの半導体レーザを
同時に連続発振させるようにしたが、試料やプリズムが
粒子的な散乱要素を含むときは一方のみを交互にパルス
発振するようにすることにより、散乱による迷光の影響
を抑えることができる。さらに、試料を通じて外光の影
響がある場合は、2つの半導体レーザともOFFの周期
を設けて外光の影響を除去することもできる。
【0014】なお、上記の実施例では側面の切り落とし
角を45度としたが、これに限るものではなく、30
度、60度など被測定試料との関係により選択すればよ
い。また、側面の数を6面にすれば3組の入射面と出射
面の対ができ、3波長での測定が行える。同様に、8
面、10面と増加させていってもよい。
【0015】図6、7、8は本発明による他の実施例を
示すもので、図6は平面図、図7は図6における7−
7’断面図、図8は図6における8−8’断面図であ
る。このものは、レーザの直進性を利用したものであ
り、平行な上面と下面を有する柱状のプリズムの上面
(先端部分)にたとえば45度に切り落とした正四角形
面などの多角形面を設け、この多角形面の外面に被測定
試料を密着させる。また、下面(他端側の面)に半導体
レーザ22a、22b、フォトダイオード23a、23
bを取り付ける。このとき、半導体レーザ22aから発
せられる光が先端の多角形面で反射した後で、対となる
フォトダイオード23aに至るように半導体レーザ22
a、フォトダイオード23aが取り付けられる。半導体
レーザ22b、フォトダイオード23bについても同様
である。この場合、半導体レーザとフォトダイオードと
が同一面に取り付けられていることから入射面と出射面
とは同一面で兼用した形となっている。
【0016】以下に、本発明が応用されている態様をま
とめておく。
【0017】(1)測定光が入射される入射面、被測定
試料表面が密着され被測定試料表面により前記測定光が
反射される反射面、反射面において反射された後の測定
光が出射される出射面を有するATRプリズムを用いて
測定するスペクトル測定装置において、前記ATRプリ
ズムは複数の入射面と出射面との対を有し、各入射面に
はそれぞれ特定波長の光を発する光源をこの入射面に密
着させて取り付け、各出射面には対となる入射面に取り
付けた光源から発せられ反射面にて反射された測定光を
受光する検出器をこの出射面に密着させて取り付け、各
光源を別々のタイミングで点灯する制御手段を設け、複
数の波長の全反射吸収測定を別々のタイミングで行うよ
うにしたことを特徴とするスペクトル測定装置。
【0018】(2)測定光が入射される入射面、被測定
試料表面が密着され被測定試料表面により前記測定光が
反射される反射面、反射面において反射された後の測定
光が出射される出射面を有するATRプリズムを用いて
測定するスペクトル測定装置において、前記ATRプリ
ズムは柱状をなし、その下面には特定波長を発する光源
と、この光源から発せられ、上面に形成された反射面に
て反射され再び下面から出射される反射測定光を検出す
る検出器とからなる複数の対が密着して取り付けられ、
複数の波長の全反射吸収測定を個々の対により測定する
ようにしたことを特徴とするスペクトル測定装置。
【0019】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ATRプリズムに複数の入射面と出射面との対を設け
て、各入射面にはそれぞれ特定波長の光を発する光源を
この入射面に密着させて取り付け、各出射面には対とな
る入射面に取り付けた光源から発せられ反射面にて反射
された測定光を受光する検出器をこの出射面に密着させ
て取り付けたので、複雑な光学系を用いることなく、A
TR測定を行うことができる。そのため、構成部品が少
なくなり、光学系の調整も不要であり、装置の小型化が
可能となる。特に、プロセスのオンライン測定において
いくつかの特定の波長についての測定連続的に監視する
場合に小型で安定性のよい本発明のスペクトル測定装置
は効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるスペクトル測定装置の
全体構成図。
【図2】本発明の一実施例であるスペクトル測定装置の
ATRプリズム部分の平面図。
【図3】図2における3−3’断面図。
【図4】図2における4−4’断面図。
【図5】2波長測定の原理を示す図。
【図6】本発明の他の一実施例であるスペクトル測定装
置のATRプリズム部分の平面図(下面図)。
【図7】図6における7−7’断面図。
【図8】図6における8−8’断面図。
【図9】従来からのATRプリズムを用いたスペクトル
測定の原理図。
【符号の説明】
10:スペクトル測定装置 11:ATRプリズム 12a、12b:半導体レーザ 13a、13b:フォトダイオード 16:制御部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定光が入射される入射面、被測定試料表
    面が密着され被測定試料表面により前記測定光が反射さ
    れる反射面、反射面において反射された後の測定光が出
    射される出射面を有するATRプリズムを用いて測定す
    るスペクトル測定装置において、前記ATRプリズムは
    複数の入射面と出射面との対を有し、各入射面にはそれ
    ぞれ特定波長の光を発する光源をこの入射面に密着させ
    て取り付け、各出射面には対となる入射面に取り付けた
    光源から発せられ反射面にて反射された測定光を受光す
    る検出器をこの出射面に密着させて取り付けることによ
    り、複数の波長の全反射吸収測定を行うようにしたこと
    を特徴とするスペクトル測定装置。
JP733195A 1995-01-20 1995-01-20 スペクトル測定装置 Pending JPH08201278A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP733195A JPH08201278A (ja) 1995-01-20 1995-01-20 スペクトル測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP733195A JPH08201278A (ja) 1995-01-20 1995-01-20 スペクトル測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08201278A true JPH08201278A (ja) 1996-08-09

Family

ID=11662981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP733195A Pending JPH08201278A (ja) 1995-01-20 1995-01-20 スペクトル測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08201278A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1444502A2 (en) * 2001-10-11 2004-08-11 Sentelligence, Inc. Low-cost on-line and in-line spectral sensors based on solid-state source and detector combinations for monitoring lubricants and functional fluids
EP1583955A1 (en) * 2003-01-07 2005-10-12 The Lubrizol Corporation Apparatus for on-line monitoring quality/condition of fluids
JP2006064405A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 System Instruments Kk 光吸収測定方法及び装置、並びに同測定方法又は装置において使用可能な光導波路
JP2008070391A (ja) * 2007-12-05 2008-03-27 Fujifilm Corp 全反射光を利用した測定装置
US7459713B2 (en) 2003-08-14 2008-12-02 Microptix Technologies, Llc Integrated sensing system approach for handheld spectral measurements having a disposable sample handling apparatus
US20110051125A1 (en) * 2008-02-27 2011-03-03 Jsm Healthcare Inc. Apparatus and Method for Analyzing Urine Components in Toilet in Real-Time by Using Miniature ATR Infrared Spectroscopy
JP2011508887A (ja) * 2008-01-03 2011-03-17 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ バイオセンサにおけるエバネセント場変調
JP2011169738A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Sharp Corp 化学物質検出装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1444502A2 (en) * 2001-10-11 2004-08-11 Sentelligence, Inc. Low-cost on-line and in-line spectral sensors based on solid-state source and detector combinations for monitoring lubricants and functional fluids
EP1444502A4 (en) * 2001-10-11 2007-05-09 Sentelligence Inc SPECTRAL LINEAR AND LOW PRICE SPECTRAL SENSORS BASED ON COMBINATIONS OF SOURCES AND TRANSISTORIZED LUBRICANT SURVEILLANCE MONITORS AND FUNCTIONAL FLUIDS
US7339657B2 (en) 2001-10-11 2008-03-04 Sentelligence, Inc. Low-cost on-line and in-line spectral sensors based on solid-state source and detectors combinations for monitoring lubricants and functional fluids
EP1583955A1 (en) * 2003-01-07 2005-10-12 The Lubrizol Corporation Apparatus for on-line monitoring quality/condition of fluids
AU2004204512B2 (en) * 2003-01-07 2008-11-06 The Lubrizol Corporation Apparatus for on-line monitoring quality/condition of fluids
US7459713B2 (en) 2003-08-14 2008-12-02 Microptix Technologies, Llc Integrated sensing system approach for handheld spectral measurements having a disposable sample handling apparatus
JP2006064405A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 System Instruments Kk 光吸収測定方法及び装置、並びに同測定方法又は装置において使用可能な光導波路
JP4516803B2 (ja) * 2004-08-24 2010-08-04 システム・インスツルメンツ株式会社 光吸収測定方法及び装置
JP2008070391A (ja) * 2007-12-05 2008-03-27 Fujifilm Corp 全反射光を利用した測定装置
JP2011508887A (ja) * 2008-01-03 2011-03-17 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ バイオセンサにおけるエバネセント場変調
US20110051125A1 (en) * 2008-02-27 2011-03-03 Jsm Healthcare Inc. Apparatus and Method for Analyzing Urine Components in Toilet in Real-Time by Using Miniature ATR Infrared Spectroscopy
JP2011169738A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Sharp Corp 化学物質検出装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10401281B2 (en) Optical absorption spectroscopy based gas analyzer systems and methods
JP3741465B2 (ja) デュアルビーム同調性分光計
FI119259B (fi) Pinnan ja paksuuden määrittäminen
EP2756283B1 (en) Apparatus and method for measuring particle size distribution by light scattering
US20080309943A1 (en) Modulated reflectance measurement system with multiple wavelengths
JPH0843306A (ja) ガスレーザー及びそれを使用するガス検出
US7564032B2 (en) Gas sensor
JPH08201278A (ja) スペクトル測定装置
WO2001086257A3 (de) Ellipsometer
JP6342445B2 (ja) 光学計測デバイス及びその方法
JP2000019104A (ja) 表面プラズモンセンサ―
JPH0450639A (ja) 光学式試料分析装置
JPH06213658A (ja) 距離測定方法及び装置
CN115165762B (zh) 一种具有光谱分辨功能的芯片
US7154607B2 (en) Flat spectrum illumination source for optical metrology
US11092727B2 (en) High-resolution single photodiode spectrometer using a narrowband optical filter
JPH10115583A (ja) 分光分析装置
CN113412561A (zh) 表征激光增益芯片的方法和装置
KR100961138B1 (ko) 분광분석기
JP2000171299A (ja) 光学分析用光源装置
CN109557075B (zh) 一种基于外腔谐振的拉曼增强结构
FI84940C (fi) Sensor som aer baserad pao ytplasmonresonansfenomenet.
JPH0510880A (ja) ガス検出装置
JP7069786B2 (ja) 検出装置
JPH10122959A (ja) 音響光学素子を用いた分光光源装置