(57)【要約】【課題】  分光計に使用される検出器の温度依存性補償のための装置および方法【解決手段】  照明ユニット１、入射スリット２、結像格子３、検出器４および制御・評価ユニット５から成り、第１温度フィーラ６および調温ユニット７に加え周辺温度測定用の第２温度フィーラ８も装備されている。２つの温度フィーラによって求められた測定値の評価では、調温ユニット７は、検出器４の温度が一定維持されるように、制御・評価ユニットによって制御される。追加的ファクタとしての「周辺温度」の導入により、検出器における温度安定性の改善が保証される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明ユニット（１）、入射スリット（２）、結像格子（３）、検出器（４）および制御・評価ユニット（５）から成る、分光計に使用される検出器の温度依存性を補償するための装置であって、第１温度フィーラ（６）および調温ユニット（７）に加え周辺温度測定用の第２温度フィーラ（８）も装備されていて、照明ユニット（１）、検出器（４）、調温ユニット（７）および両温度フィーラ（６、８）が制御・評価ユニット（５）に連結している装置。
【請求項２】
少なくとも検出器（４）、第１温度フィーラ（６）、調温ユニット（７）および結像格子（３）が共通のケーシング内にあって、入射スリット（２）についてはケーシングに統合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
周辺温度測定用の第２温度フィーラ（８）がケーシングの外面に配置されている、請求項１および２の少なくとも１項に記載の装置。
【請求項４】
分光計に使用される検出器の温度依存性を、特に請求項１〜３の少なくとも１項に記載の装置の作動時に補償するための方法であって、第１温度フィーラ（６）によって求められた検出器温度測定値の評価では、調温ユニット（７）が、検出器（４）の温度が一定維持されるように、制御・評価ユニット（５）によって制御され、その場合、調温ユニット（７）に然るべき信号を供給するため、第２温度フィーラ（８）による周辺温度測定値も制御・評価ユニット（５）により追加考慮される方法。
【請求項５】
分光計に使用される検出器の温度依存性を、特に請求項１〜３の少なくとも１項に記載の装置の作動時に補償するための方法であって、第１温度フィーラ（６）によって求められた検出器温度測定値の評価では、調温ユニット（７）が、検出器（４）の温度が一定維持されるように、制御・評価ユニット（５）によって制御され、その場合、調温ユニット（７）に然るべき信号を供給するため、検出器（４）の初期信号も制御・評価ユニット（５）により追加考慮される方法。
【請求項６】
分光計に使用される検出器の温度依存性を、特に請求項１〜３の少なくとも１項に記載の装置の作動時に補償するための方法であって、第１温度フィーラ（６）によって求められた検出器温度測定値の評価では、調温ユニット（７）が、検出器（４）の温度が一定維持されるように、制御・評価ユニット（５）によって制御され、その場合、調温ユニット（７）に然るべき信号を供給するため、第２温度フィーラ（８）による周辺温度測定値および検出器（４）の初期信号も制御・評価ユニット（５）により追加考慮される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光計に使用される検出器の温度依存性補償のための装置およびその適用方法に関する。検出器温度の安定性を向上させることにより、広い適用温度領域において高レベルの測定精度を保証することができる。
【背景技術】
【０００２】
分光計は化学物質の濃度または層厚を測定するためのプロセス測定技術で使用される。これらの値は、既知のスペクトルまたは前もって測定した特徴的スペクトルを手掛かりに確認または定量測定される。
【特許文献１】ＤＥ  ２００  ０８  ６２２  Ｕ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
検出器の感度は温度に大きく依存し、それが幅広い適用を妨げている。特に検出領域の長波長側末端では温度依存性が著しく増大する。被検物質の特徴的スペクトルが正に検出領域のこの長波長側末端にある場合には、このことが特に大きな問題になる。当理由から、検出器の温度はできる限り一定に保つように努められている。精確な測定値を求めるためには、一部にはケルビン分数の精度までの安定化が行われねばならないが、これは高いコストをかけないと実現できない。そして時には相当な幅で変動する周辺温度が検出器に対して付加的影響を及ぼすからである。
【０００４】
特許文献１（実用新案登録出願ＤＥ  ２００  ０８  ６２２  Ｕ１）には、例えば、オンラインでプロセスコントロールすることのできる分光測定用センサ装置のことが記述されている。その場合試料の測定は、その光学特性も同様に被検物質の温度に強く依存する潜入式ゾンデにより行われる。様々な温度の試料を測定する場合では、ゾンデは測定誤差を避けるため、温度補整の目的で試料内に長時間滞留させねばならない。センサ装置は、温度補整の必要時点を決定し得るように、温度補整のなされた時点で初めて測定を可能にする温度フィーラを有している。この装置によれば、確かに、得られるのは正しい測定値だけであることが保証される。しかし、温度補整に誤差があれば、もちろん汎用は不可能である。
【０００５】
以上のほかにも、検出器の温度が一定に保たれる、現状技術による解決策が知られている。温度フィーラを有するこの種の検出器は、例えば浜松ホトニクスから提供されている（データシート：“Image Sensoren − InGaAs
linear image sensor Ｇ９２１１ to ９２１４／９２０５ to ９２０８ series”,
http://www.hamamatsu.com）。
【０００６】
これに対して、例えばHY-TEC Microsystemsなど他メーカからは然るべき制御ユニット付の調温ユニットが提供されている（データシート：“Subminiature Controller for Thermoelectric Coolers − HY5605”, http://www.hytek.com）。
【０００７】
温度フィーラは検出器の上にではなく、常にそこより幾らか離れた位置に配置されているので、検出器温度の正確な測定も決して可能ではない。
【０００８】
実際この種の解決法では、制御系用の温度フィーラは検出器から幾らか離れたところにしか組み込めず、それが欠点になっている。したがって、感応性の検出器表面に対して絶対的に正確な調温を行うのは決して可能ではない。検出器の温度安定化にコストがかかるので、大規模な適用を展開することはできない。他方、検出器表面の温度安定化なしには適用温度域における必要な測定精度を保証することは不可能である。
【０００９】
本発明の基本課題は、周辺温度または検出器温度に変動があっても、特に長波長側末端に到るまでスペクトル全領域の利用が可能になるように、分光計用検出器の温度依存性を補償するための解決法を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、本発明に関する独立請求項の特徴によって解決される。好ましい改良開発および実施態様は従属請求項の対象である。
【発明の効果】
【００１１】
分光計に使用される検出器の温度依存性を補償するために提案された当該装置およびそれの適用方法により、広範な温度領域に亘り要求の測定精度が保証され、広い適用性が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では本発明を実施例に基づき説明する。
図１に示された、分光計に使用される検出器の温度依存性を補償するための本発明に基づく装置は、照明ユニット１、入射スリット２、結像格子３、検出器４および制御・評価ユニット５から成っている。本装置は、第１温度フィーラ６および調温ユニット７に加え周辺温度測定用の第２温度フィーラ８も有している。本装置では、照明ユニット１、検出器４、調温ユニット７および両温度フィーラ６と８は制御・評価ユニット５と連結している。
【００１３】
少なくとも検出器４、第１温度フィーラ６、調温ユニット７および結像格子３は共通のケーシング９内にあって、入射スリット２についてはケーシングに統合されている。検出器の温度測定のための第１温度フィーラ６は、できる限り検出器４に密着させるのが良く、それもスペクトルの長波長側末端近くに配置すべきであろう。周辺温度測定用の第２温度フィーラ８は、好ましくは、ケーシング９の外面に配置する。
【００１４】
分光計に使用される検出器の温度依存性を補償するための本発明に基づく方法の場合、それも特に記述装置の作動時に第１温度フィーラによって求められた検出器温度測定値の評価では、調温ユニットは、検出器の温度が一定に維持されるように、制御・評価ユニットによって制御される。その場合、調温ユニットに然るべき信号を供給するため、第２温度フィーラによる周辺温度測定値も制御・評価ユニットにより追加考慮される。
【００１５】
第２の実施態様では、調温ユニットに然るべき信号を供給するために、検出器の初期信号が制御・評価ユニットにより追加考慮されている。
【００１６】
第３の実施態様では、調温ユニットに然るべき信号を供給するために、第２温度フィーラによる周辺温度の測定値および検出器の初期信号が追加考慮されている。
【００１７】
図２には、水および氷の典型的なスペクトル、さらに温度変化による妨害スペクトルが描かれている。３つのスペクトルはいずれも互に明白に異なっているので、成分分離は大きな負担なく行うことができる。最も簡単な例では、これは一次式の補償計算で行える。
【００１８】
温度変動によるスペクトルの変化は、追加添加された化学成分の特徴的スペクトルと同様の性状を示している。これは検出器のデータから算出することも、コンディショニング・チェンバで測定することもできる。
【００１９】
本発明に基づく装置の長所は、修正における第２温度フィーラ（周辺温度測定用）の影響について、不変試料（例えば標準試料）のスペクトルを手掛かりに何時でも確認検査および修正し得るところにある。
【００２０】
本発明に基づく装置および周辺温度測定用の温度フィーラによれば、検出器温度センサに対する周辺環境の影響を補償することができるので、検出器温度の安定維持性が改善される。調温ユニットの制御に然るべき信号を生成させるべく、制御・評価ユニットにさらに検出器信号も追加考慮させれば、検出器温度の安定化をなお一層改善させることができる。
【００２１】
検出器における温度安定性の改善が保証されるように、追加的ファクタとして「周辺温度」が導入されている提案の解決法は、公知スペクトル分析法のいずれにも使用することができる。それに必要な追加温度フィーラ１０は、分光計装置本体のケーシング外面に取り付け、それに適合させた制御・評価ユニットに連結させる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】分光計に使用される検出器の温度依存性を補償するための装置を有する分光計の原理構造である。
【図２】水および氷の典型的スペクトルおよび温度変化による妨害スペクトルである。
【符号の説明】
【００２３】
１      照明ユニット
２      入射スリット
３      結像格子
４      検出器
５      制御・評価ユニット
６      第１温度フィーラ
７      調温ユニット
８      第２温度フィーラ
９      ケーシング
１０      追加温度フィーラ
【図１】
2006201156.tif 000003
【図２】
2006201156.tif 000004