(57)【要約】【課題】ＡＴＲ法による赤外線吸収スペクトルの分析をより容易に行うことができる赤外分光装置と、赤外分光測定方法とを提供する。【解決手段】補正式算出部５１では、標準透過吸収スペクトルと標準全反射吸収スペクトルとが記憶されている。スペクトル計算部５２では、測定対象とされる試料について、全反射吸収法によって測定された全反射吸収スペクトルの強度を、赤外光が全反射をする際に試料中に滲み込む深さとして、標準透過吸収スペクトルと標準全反射吸収スペクトルとに基づいて算出される滲み込み深さで規格化することによって、試料を透過法によって測定した場合の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルを算出する。【選択図】図３
2015197364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の試料に対し、前記試料の屈折率よりも高い屈折率を有するプリズムを前記試料に密着させた状態で、全反射条件を満たす入射角度をもって赤外光を前記試料に入射し、全反射した前記赤外光の吸収スペクトルを測定する全反射吸収法を適用した赤外分光装置であって、
標準試料について、透過法によって測定された標準透過吸収スペクトルおよび全反射法によって測定された標準全反射吸収スペクトルのそれぞれを記憶する補正式算出部と、
測定対象とされる試料について、全反射吸収法によって測定された全反射吸収スペクトルの強度を、赤外光が全反射をする際に前記試料中に滲み込む深さとして、前記標準透過吸収スペクトルと前記標準全反射吸収スペクトルとに基づいて算出される滲み込み深さで規格化することによって、前記試料を透過法によって測定した場合の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルを算出するスペクトル計算部と
を備えた、赤外分光装置。
【請求項２】
前記赤外光の波長をλｉ、前記プリズムの屈折率をｎ１、前記試料の屈折率をｎ２、入射角度をθ、前記標準全反射吸収スペクトルの強度をａｉ、前記標準透過吸収スペクトルの強度をｂｉ、前記全反射吸収スペクトルの強度をｄｉ、係数をＫすると、
前記補正式算出部および前記スペクトル計算部は、
次の式、
【数１】
2015197364.tif 000008
によって、前記標準試料の標準補正透過吸収スペクトルの強度ｃｉを算出するステップと、
次の式、
【数２】
2015197364.tif 000009
によって、前記標準透過吸収スペクトルの強度ｂｉと前記標準補正透過吸収スペクトルの強度ｃｉと差の値の二乗の総和Ｌを算出するステップと、
次の式、
【数３】
2015197364.tif 000010
によって、前記総和Ｌを、前記係数Ｋ、前記入射角度θおよび前記屈折率ｎ１の関数として、前記係数Ｋ、前記入射角度θおよび前記屈折率ｎ１でそれぞれで偏微分することにより、前記総和Ｌの値が最も小さくなる、係数Ｋ、入射角度θ＊、屈折率ｎ１＊のそれぞれの値を算出するステップと、
次の式、
【数４】
2015197364.tif 000011
によって、前記全反射吸収スペクトルの強度ｄｉから前記補正透過吸収スペクトルの強度ｅｉを算出するステップと
を備えた、請求項１記載の赤外分光装置。
【請求項３】
前記標準試料および測定対象とされる試料とが載置される試料台と、
前記試料台をスライドさせ、前記プリズムを前記標準試料または前記測定対象とされる試料に接触する動作を制御する制御部と
を備えた、請求項１または請求項２に記載の赤外分光装置。
【請求項４】
前記試料台に載置される前記標準試料として、屈折率の異なる複数の標準試料が載置された、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の赤外分光装置。
【請求項５】
赤外光の前記入射角度を変える可動ミラーを備えた、請求項１〜請求項４のいずれか１項に  記載の赤外分光装置。
【請求項６】
前記プリズムでは、複数の平面を組み合せた面および球面の一部のいずれかの表面が形成された、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の赤外分光装置。
【請求項７】
測定対象の試料に対し、前記試料の屈折率よりも高い屈折率を有するプリズムを前記試料に密着させた状態で、全反射条件を満たす入射角度をもって赤外光を前記試料に入射し、全反射した前記赤外光の吸収スペクトルを測定する全反射吸収法を適用した赤外分光測定方法であって、
全反射吸収法によって、測定対象とされる試料の全反射吸収スペクトルを測定するステップと、
測定された前記全反射吸収スペクトルの強度を、赤外光が全反射をする際に前記試料中に滲み込む深さとして、標準試料について透過法と全反射法とによってそれぞれ測定された標準透過吸収スペクトルと標準全反射吸収スペクトルとに基づいて算出される滲み込み深さで規格化することによって、前記試料を透過法によって測定した場合の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルを求めるステップと
を備えた、赤外分光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外分光装置および赤外分光測定方法に関し、特に、ＡＴＲ法によって試料を分析する赤外分光装置と、その測定方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外分光法において、試料の表面の構造や組成等を評価する方法の一つとして、ＡＴＲ（Attenuated Total Reflection）法が知られている。ＡＴＲ法は、試料の屈折率よりも高い屈折率を有するプリズムを試料に密着させ、その状態で全反射条件を満たす臨界角度以上の入射角度をもって赤外光（赤外線）を試料に入射し、全反射した赤外光のスペクトル（赤外線吸収スペクトル）を測定する方法である。
【０００３】
赤外光が全反射をする際に、赤外光が試料の表面からわずかに試料中に滲み込み、この滲み込んだ赤外光によって試料の分析が行われる。滲み込み深さは、プリズムの屈折率や入射角度の分析条件に依存するとともに、赤外光の波長にも依存する。ＡＴＲ法では、試料を削って粉末状にするなどの前処理を行わなくても、プリズムと試料とを互いに密着させるだけで赤外線吸収スペクトルを得ることができるため、近年多用される傾向にある。
【０００４】
ところで、赤外線吸収スペクトルでは、慣用的に横軸は波数ν（単位：ｃｍ−１）で表される。波数とは、波長の逆数（ν＝１／λ）である。ＡＴＲ法では、赤外光の波長が長波長になるほど滲み込み深さが深くなる。すなわち、波数が低波数になるほど滲み込み深さが深くなる。このため、ＡＴＲ法によって測定された赤外線吸収スペクトルでは、透過法によって測定された赤外線吸収スペクトルと比較して、低波数の領域に位置する赤外線吸収スペクトルのピークほど、そのピーク強度が相対的に高くなる。
【０００５】
赤外線吸収スペクトルでは、試料の化学構造式にしたがって、赤外線吸収スペクトルのピーク位置（波数）や強度関係が決まり、赤外線吸収スペクトルが複雑なため、試料固有の赤外線吸収スペクトルとなる。このため、試料の定性分析では、市販のデータベースの赤外線吸収スペクトルと照合して解析が行われることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−１０１１２０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】錦田晃一、岩本令吉、「赤外法による材料分析  基礎と応用」、講談社、ｐ９６（１９８６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＡＴＲ法による赤外線吸収スペクトルの測定方法では、以下のような問題点があった。
【０００９】
市販のデータベースの赤外線吸収スペクトルは、透過法によって測定されている。そのため、ＡＴＲ法によって測定された赤外線吸収スペクトルの相対的な強度関係が、データベースの赤外線吸収スペクトルの強度関係とは異なり、試料の検索が難しいという問題がある。
【００１０】
これに対して、測定者が、試料の屈折率、プリズムの屈折率および入射角度に基づいて滲み込み深さを算出し、その滲み込み深さを用いて赤外線吸収スペクトルのピーク強度を補正する手法がある。
【００１１】
ところが、近年、微小な領域を測定する顕微ＡＴＲ法では、光学系が複雑であり、入射角度に測定装置の個体差がある。また、入射角度について、測定装置のメーカからは、たとえば、３０度〜４０度のように、およその範囲しか開示されているケースがある。このため、測定者が、入射角度の正確な値を入力することができず、赤外線吸収スペクトルのピーク強度の補正を精度よく行うことができないことがある。
【００１２】
一方、特許文献１では、滲み込み深さを補正する光学系が提案されている。この光学系は、入射角度を波長ごとに変えることで、赤外光の滲み込み深さ（侵入長）の波長依存性を抑制するものである。しかしながら、この光学系は特別の光学系であり、複数枚のレンズを使用するため光学系自体が大きく、スペース等の理由から市販の赤外分光測定装置に取り付けることができないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解消するためになされたものであり、一つの目的は、ＡＴＲ法による赤外線吸収スペクトルの分析をより容易に行うことができる赤外分光装置を提供することであり、他の目的は、そのような赤外分光測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る赤外分光装置は、測定対象の試料に対し、試料の屈折率よりも高い屈折率を有するプリズムを試料に密着させた状態で、全反射条件を満たす入射角度をもって赤外光を試料に入射し、全反射した赤外光の吸収スペクトルを測定する全反射吸収法を適用した赤外分光装置であって、補正式算出部とスペクトル計算部とを備えている。補正式算出部では、標準試料について、透過法によって測定された標準透過吸収スペクトルおよび全反射法によって測定された標準全反射吸収スペクトルのそれぞれが記憶されている。スペクトル計算部では、測定対象とされる試料について、全反射吸収法によって測定された全反射吸収スペクトルの強度を、赤外光が全反射をする際に試料中に滲み込む深さとして、標準透過吸収スペクトルと標準全反射吸収スペクトルとに基づいて算出される滲み込み深さで規格化することによって、試料を透過法によって測定した場合の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルを算出する。
【００１５】
本発明に係る赤外分光測定方法は、測定対象の試料に対し、試料の屈折率よりも高い屈折率を有するプリズムを試料に密着させた状態で、全反射条件を満たす入射角度をもって赤外光を試料に入射し、全反射した赤外光の吸収スペクトルを測定する全反射吸収法を適用した赤外分光測定方法であって、以下のステップを備えている。全反射吸収法によって、測定対象とされる試料の全反射吸収スペクトルを測定する。測定された全反射吸収スペクトルの強度を、赤外光が全反射をする際に試料中に滲み込む深さとして、標準試料について透過法と全反射法とによってそれぞれ測定された標準透過吸収スペクトルと標準全反射吸収スペクトルとに基づいて算出される滲み込み深さで規格化することによって、試料を透過法によって測定した場合の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルを求める。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る赤外分光装置によれば、測定対象とされる試料について、全反射吸収法によって測定された全反射吸収スペクトルの強度を、試料を透過法によって測定した場合の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルに補正することで、試料の定性分析を容易に行うことができる。
【００１７】
本発明に係る赤外分光測定方法によれば、測定対象とされる試料について、全反射吸収法によって測定された全反射吸収スペクトルの強度を、試料を透過法によって測定した場合の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルに補正することで、試料の定性分析を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の各実施の形態に係る赤外分光装置に適用される、全反射吸収法の原理を説明するための図である。
【図２】同一試料について測定された赤外線吸収スペクトルを示す図であり、（ａ）は、ＡＴＲ法によって測定されたＡＴＲ吸収スペクトルを示す図であり、（ｂ）は、透過法によって測定された透過吸収スペクトルを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る赤外分光装置におけるスペクトル補正部の構成を示すブロック図である。
【図４】同実施の形態において、測定対象の試料のＡＴＲ吸収スペクトルから、透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルを算出する一連のフローを示す図である。
【図５】標準試料のＡＴＲ吸収スペクトルの強度を模式的に示す図である。
【図６】標準試料の補正透過吸収スペクトルの強度を模式的に示す図である。
【図７】標準試料の透過吸収スペクトルの強度を模式的に示す図である。
【図８】測定対象の試料のＡＴＲ吸収スペクトルの強度を模式的に示す図である。
【図９】測定対象の試料の補正透過吸収スペクトルの強度を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る赤外分光装置の構成を模式的に示す、ブロック図を含む図である。
【図１１】同実施の形態において、試料が載置される試料台を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る赤外分光装置に用いられる試料台を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る赤外分光装置の構成を模式的に示す、ブロック図を含む図である。
【図１４】本発明の各実施の形態に係る赤外分光装置に用いられるプリズムの一例を示す断面図である。
【図１５】本発明の各実施の形態に係る赤外分光装置に用いられるプリズムの他の例を示す断面図である。
【図１６】本発明の各実施の形態に係る赤外分光装置に用いられるプリズムのさらに他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
はじめに、ＡＴＲ法による測定原理について説明する。図１に示すように、ＡＴＲ法では、まず、試料の屈折率よりも高い屈折率を有するプリズム１０１を試料１０２に密着させる。次に、その状態で全反射条件を満たす臨界角度θｃ以上の入射角度θをもって赤外光（赤外線）を試料１０２に入射（入射光１０３）させ、試料１０２の表面において赤外光を全反射（反射光１０４）させる。赤外光が全反射をするする際に、試料１０２中に滲み込んだ赤外光（赤外線吸収スペクトル）を測定することによって、試料１０２の分析が行われる。
【００２０】
ここで、赤外光の波長をλ、プリズムの屈折率をｎ１、試料の屈折率をｎ２、入射角度をθとすると、滲み込み深さｄｐは、次の式１によって与えられる（非特許文献１）。なお、ｎ１＞ｎ２であり、λは波数の逆数（λ＝１／ν）である。
【００２１】
【数１】
2015197364.tif 000003
【００２２】
式１に示すように、ＡＴＲ法では、赤外光の波長が長波長になるほど滲み込み深さｄｐが深くなる。すなわち、波数が低波数になるほど滲み込み深さｄｐが深くなる。このため、ＡＴＲ法によって測定された赤外線吸収スペクトルでは、透過法によって測定された赤外線吸収スペクトルと比較して、低波数の領域に位置する赤外線吸収スペクトルのピークほど、そのピーク強度が相対的に高くなる。その一例として、図２（ａ）に、ポリウレタンのＡＴＲ法による赤外線吸収スペクトルを示し、図２（ｂ）に、同じポリウレタンの透過法による赤外線吸収スペクトルを示す。
【００２３】
図２（ａ）と図２（ｂ）とを比較すると、ＡＴＲ法によって測定されたポリウレタンの赤外線吸収スペクトルでは、透過法によって測定されたポリウレタンの赤外線吸収スペクトルと比べて、低波数側に位置する赤外線吸収スペクトルのピークほど、そのピーク強度が相対的に高く、高波数側に位置する赤外線スペクトルのピークほど、そのピーク強度が相対的に低くなっていることがわかる（図２（ａ）に示す傾いた直線を参照）。このため、ＡＴＲ法によって測定された赤外線吸収スペクトルについて、透過法によって測定された赤外線吸収スペクトルのデータベースに基づいて定性分析を行うには精度が悪くなってしまう。
【００２４】
実施の形態に係る赤外分光装置は、定性分析の精度を上げるために、ＡＴＲ法によって測定された赤外線吸収スペクトルを、透過法によって測定された赤外線吸収スペクトルに近似させる補正機能を備えた赤外分光装置である。
【００２５】
実施の形態１
まず、赤外分光装置における、ＡＴＲ法によって測定された赤外線吸収スペクトルを補正するスペクトル補正部の概要について説明する。
【００２６】
図３に示すように、スペクトル補正部１１では、補正式を算出する補正式算出部５１と、ＡＴＲ法によって測定された試料の赤外線吸収スペクトルのデータ（ＡＴＲ吸収スペクトルデータ５３）を、補正式に基づいて補正することにより、透過吸収スペクトルに対応する補正スペクトルのデータ（補正透過吸収スペクトルデータ５４）を算出するスペクトル計算部５２とを備えている。
【００２７】
補正式算出部５１では、標準試料について、ＡＴＲ法によってあらかじめ測定された赤外線吸収スペクトルのデータ（ＡＴＲ吸収スペクトルデータ５５）と、透過法によってあらかじめ測定された赤外線吸収スペクトルのデータ（透過吸収スペクトルデータ５６）とが保存されている。ここでは、赤外線吸収スペクトルのデータは、すべて吸光度として扱われる。
【００２８】
次に、赤外線吸収スペクトルの吸光度を示しながら、スペクトル補正部１１について、詳細に説明する。図４に示すように、ステップＳ１では、ＡＴＲ法によって、標準試料の赤外線吸収スペクトル（標準試料のＡＴＲ吸収スペクトル）が測定される。その標準試料のＡＴＲ吸収スペクトルの強度（吸光度ａｉ）がスペクトル補正部１１に保存される。図５に、標準試料のＡＴＲ吸収スペクトルのピーク（吸光度ａｉ）を模式的に示す。ＡＴＲ吸収スぺクトルの強度は、赤外分光装置に依存するため、赤外分光装置ごとに測定する必要がある。
【００２９】
次に、ステップＳ２では、標準試料のＡＴＲ吸収スペクトルに基づいて、透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルを求め、その補正透過吸収スペクトルの強度と、あらかじめ保存されている標準試料の透過吸収スペクトルの強度との差の値の二乗の総和が最も小さくなるように、パラメータ（ｋ、θ＊、ｎ1＊）が算出される。
【００３０】
標準試料の補正透過吸収スペクトルの強度（吸光度ｃｉ）は、標準試料のＡＴＲ吸収スペクトルの強度（吸光度ａｉ）に基づいて、次の式２によって算出される。
【００３１】
【数２】
2015197364.tif 000004
【００３２】
ここで、ｋは係数である。
図６に、標準試料の補正透過吸収スペクトルのピーク（吸光度ｃｉ）を模式的に示す。また、図７に、標準試料の透過吸収スペクトルのピーク（吸光度ｂｉ）を模式的に示す。
【００３３】
次に、補正透過吸収スペクトルの強度（吸光度ｃｉ）と、標準試料の透過吸収スペクトルの強度（吸光度ｂｉ）との差の二乗の値を、吸収スペクトルのピークに相当する数だけ足し合わせた総和Ｌが、次の式３によって求められる。
【００３４】
【数３】
2015197364.tif 000005
【００３５】
ここで、たとえば、図５および図７に模式的に示されるピークでは、４つのピークについて値が足し合わされる。
【００３６】
次に、総和Ｌを、係数ｋ、入射角度θ、屈折率ｎ1の関数として、総和Ｌが最も小さくなるように、係数ｋ、入射角度θ＊、屈折率ｎ1＊が、次の式４によって、近似解として算出される。この解を求めるには、たとえば、ニュートン・ラフソン法が用いられる。
【００３７】
【数４】
2015197364.tif 000006
【００３８】
測定対象とされる試料のＡＴＲ吸収スペクトルを、透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルに変換するには、算出された入射角度θ＊、プリズムの屈折率ｎ1＊が用いられる。
【００３９】
次に、ステップＳ３では、測定対象の試料（未知試料）について、ＡＴＲ法によって赤外線吸収スペクトル（試料のＡＴＲ吸収スペクトル）が測定される。図８に、試料のＡＴＲ吸収スペクトルのピーク（吸光度ｄｉ）を模式的に示す。
【００４０】
次に、測定対象の試料のＡＴＲ吸収スペクトルの強度（吸光度ｄｉ）に基づいて、測定対象の試料を透過法によって測定した場合の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルの強度（吸光度ｅｉ）が、次の式５によって求められる。
【００４１】
【数５】
2015197364.tif 000007
【００４２】
ここで、入射角度およびプリズムの屈折率として、ステップＳ２において算出された入射角度θ＊およびプリズムの屈折率ｎ1＊の値が用いられる。図９に、測定対象の試料の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルのピーク（ｅｉ）を模式的に示す。
【００４３】
式５に示すように、補正透過吸収スペクトルの強度（吸光度ｅｉ）は、ＡＴＲ吸収スペクトルの強度（吸光度ｄｉ）を、標準試料について透過法とＡＴＲ法によってそれぞれ測定された透過吸収スペクトルの強度（ｂｉ）とＡＴＲ吸収スペクトルの強度（ａｉ）とに基づいて算出される滲み込み深さｄｐで規格化することによって算出される。
【００４４】
こうして、一連の処理を経て、測定対象とされる試料について測定されたＡＴＲ吸収スペクトルが、試料を透過法によって測定した場合の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルに補正（変換）されることなる。
【００４５】
上述した方法では、入射角度が不明な場合、プリズムの屈折率に個体差がある場合、赤外分光装置の光学系に変動がある場合であっても、ＡＴＲ吸収スペクトルを、透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルに補正することができる。これにより、透過吸収スペクトルのデータベースとの照合が容易になり、測定対象とされる試料の定性分析の精度を向上させることができる。
【００４６】
なお、上述した方法では、標準試料のＡＴＲ吸収スペクトルは、測定対象の試料を測定をするごとに毎回測定しておくのが望ましいが、赤外分光装置の光学系、入射角度、試料の屈折率等に変動がない場合には、毎回測定する必要はない。
【００４７】
実施の形態２
ここでは、スペクトル補正部を備えた赤外分光装置の一例について説明する。
【００４８】
図１０に示すように、赤外分光装置１００は、赤外光の光源１、試料が載置される試料台１２、試料に密着することになるプリズム４、プリズム４を保持するプリズム保持部７、試料へ向けて赤外光を導くミラー２、３、試料の表面において全反射した赤外光を検出する検出器９、全反射した赤外光を検出器９まで導くミラー５、６、検出された赤外光からＡＴＲ吸収スペクトルを取得するスペクトル取得部１０、ＡＴＲ吸収スペクトルを補正するスペクトル補正部１１、一連の動作を制御する制御部８を備えている。図１１に示すように、試料台１２には、標準試料１３と未知の試料１４とが載置される。
【００４９】
次に、上述した赤外分光装置による測定手順について説明する。
１）プリズム４の位置は制御部８によって制御される。測定していない状態では、プリズム４は上昇している。
【００５０】
２）標準試料１３を測定する際に、制御部８によってプリズム４の直下に標準試料１３が位置するように、試料台１２が移動する。
【００５１】
３）プリズム４が標準試料１３に接触するように、制御部８によってプリズム保持部７を下降させる。
【００５２】
４）標準試料１３の測定を開始する。赤外分光装置の光源１の赤外光を、ミラー２とミラー３によってプリズム４に導き、法線方向１５から入射角度θをもって標準試料１３の表面に入射させる。
【００５３】
５）標準試料１３の表面において全反射する際に標準試料１３に滲み込んだ赤外光を含む反射光を、ミラー５とミラー６によって検出器９に導く。
【００５４】
６）検出器９で受光した反射光が、スペクトル取得部１０に入力する。ここで、赤外分光装置がフーリエ変換型の赤外分光光度計の場合には、スペクトル取得部１０では、入力した信号（データ）をフーリエ変換することによって、赤外光の吸収スペクトルが取得される。
【００５５】
７）取得された標準試料のＡＴＲ吸収スペクトルと標準試料の透過吸収スペクトルとに基づいて、スペクトル補正部１１において処理（ステップＳ２）することにより、係数ｋ、入射角度θ（θ＊）およびプリズム４の屈折率ｎ１（ｎ１＊）が算出される。
【００５６】
８）標準試料１３の測定後、制御部８によってプリズム保持部７を上昇させて、プリズム４を標準試料から離す。
【００５７】
９）試料台１２をスライドさせて、プリズム４の直下に測定対象とされる試料１４を配置する。
【００５８】
１０）制御部８によってプリズム保持部７を下降させて、プリズム４を試料１４の表面に密着させる。
【００５９】
１１）試料１４の測定を開始する。赤外分光装置の光源１の赤外光を、ミラー２とミラー３によってプリズム４に導き、法線方向１５から入射角度θをもって試料１４の表面に入射させる。
【００６０】
１２）試料１４の表面において全反射する際に試料１４に滲み込んだ赤外光を含む反射光を、ミラー５とミラー６によって検出器９に導く。
【００６１】
１３）検出器９で受光した反射光が、スペクトル取得部１０に入力する。ここで、赤外分光装置がフーリエ変換型の赤外分光光度計の場合には、スペクトル取得部１０では、入力した信号（データ）をフーリエ変換することによって、赤外光の吸収スペクトルが取得される。
【００６２】
１４）取得された試料のＡＴＲ吸収スペクトルと、標準試料について算出された入射角度θ（θ＊）およびプリズム４の屈折率ｎ１（ｎ１＊）とに基づいて、スペクトル補正部１１において処理（ステップＳ４）することにより、試料の透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルが取得される。
【００６３】
上述した１）〜１４）に示される処理が、測定対象とされる未知の試料について、ＡＴＲ吸収スペクトルから、透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルを取得する赤外分光装置の一連の動作とされる。
【００６４】
ここで、標準試料としては、一般に、有機物の屈折率と同じ屈折率を有するものが望ましく、赤外光吸収のピークが測定領域全域にあるものが望ましい。たとえば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）とポリカーボネートのポリマーアロイであるＡＢＳ／ＰＣアロイであれば、屈折率が１．５前後であり、多くの有機物の屈折率と同じ屈折率を有すること、有機物が赤外光の吸収ピークをもつほとんどの波数領域に赤外光の吸収ピークをもつことで、標準試料として望ましい。
【００６５】
赤外光の吸収ピークとして、具体的には、ＡＢＳ／ＰＣアロイでは、３０００ｃｍ-1前後のＣＨ結合に対応する赤外光の吸収ピーク、２３００ｃｍ-1のＣＮ結合に対応する赤外光の吸収ピーク、１７００ｃｍ-1のエステル結合に対応する赤外光の吸収ピーク、１５００ｃｍ-1のベンゼン環に対応する赤外光の吸収ピーク、１１００ｃｍ-1のエーテル結合に対応する赤外光の吸収ピークがあり、有機物の吸収ピークのほとんどが含まれている。赤外光の吸収ピークが分析波数領域の全体に及ぶことで、ＡＴＲ吸収スペクトルを透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルに補正するのに、より正確に補正（変換）することができる。
【００６６】
また、プリズム４としては、赤外分光装置において、一般的に使用されている材質のプリズムであればよく、たとえば、ダイヤモンド（Ｃ）、セレン化亜鉛（ＺｅＳｅ）、ＫＲＳ−５（臭化タリウム＋ヨウ化タリウム）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等から形成されたプリズムを適用することができる。
【００６７】
上述した赤外分光装置によれば、標準試料および測定対象の試料のＡＴＲ吸収スペクトルを測定し、そのＡＴＲ吸収スペクトルから、透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルを算出する処理を、自動で一連の動作として行うことができ、データベースに蓄積されている透過吸収スペクトルの検索に適した補正透過吸収スペクトルを得ることができる。
【００６８】
なお、図１０に示される赤外分光装置１００では、入射光のミラーとして、ミラー２とミラー３との２枚のミラーを配置し、また、反射光のミラーとして、ミラー５とミラー６との２枚のミラーを配置した場合を示した。それぞれのミラーの枚数としては、２枚に限られるものではなく、光学系によっては、たとえば、入射光のミラーとして１枚のミラーを配置し、反射光のミラーとして１枚のミラーを配置してもよい。
【００６９】
実施の形態３
測定対象の試料によっては、その試料の屈折率が標準試料の屈折率とは異なる場合が想定される。また、測定対象の試料の硬さと標準試料の硬さとが異なるために、プリズムの接触状態が、測定対象の試料と標準試料とで異なる場合が想定される。ここでは、標準試料として、屈折率や硬さの異なる複数の標準試料を試料台に備えた赤外分光装置について説明する。
【００７０】
図１２に、複数の標準試料が載置された試料台１２を示す。図１２に示すように、試料台１２には、各種の屈折率と硬さの異なる複数の標準試料１３ａ〜１３ｅがあらかじめ載置されている。また、スペクトル補正部１１（たとえば図１０参照）には、あらかじめ、これらの複数の標準試料１３ａ〜１３ｅの透過吸収スペクトルのデータが保存されている。
【００７１】
標準試料１３ａ〜１３ｅとしては、たとえば、有機物では、フッ素樹脂（屈折率：１．３５）、シリコーンゴム（屈折率：１．４０）、ウレタンゴム（屈折率：１．５）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（屈折率：１．６０）等がある。また、無機物では、炭酸カルシウム（屈折率：１．５５）、光学ガラス（屈折率：１．４３〜１．８５（種類による））、酸化アルミニウム（屈折率：１．７）等がある。
【００７２】
測定者は、まず、複数の標準試料１３ａ〜１３ｅの中から、測定対象の試料の屈折率や硬さに近いと予想される標準試料１３ａ〜１３ｅを選択する。次に、試料台１２を回転させて、選択した標準試料１３ａ〜１３ｅをプリズム４の直下に配置させる。その後、実施の形態２において説明した一連の処理と同様の処理を行うことによって、測定対象の試料について、透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルが得られる。
【００７３】
上述した赤外分光装置では、標準試料として、屈折率や硬さの異なる複数の標準試料を用意して、測定対象とされる試料の屈折率や硬さに近い標準試料を選択し、一連の測定を行うことで、より精度の高い、透過吸収スペクトルに対応した補正透過吸収スペクトルを得ることができる。
【００７４】
実施の形態４
ここでは、試料への赤外光の入射角度を変えることができる赤外分光装置について説明する。
【００７５】
図１３に示すように、赤外分光装置１００では、入射光を反射させるミラーとして、ミラー２およびミラー３が配置されている。そのミラー２およびミラー３の向き（角度）が、制御部８によって制御される。また、反射光を反射させるミラーとして、ミラー５およびミラー６が配置されている。そのミラー５およびミラー６の向き（角度）が、制御部８によって制御される。なお、これ以外の構成については、図１０に示す赤外分光装置と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除き、その説明を繰り返さないこととする。
【００７６】
上述した赤外分光装置１００では、実施の形態２において説明した一連の処理と同様の処理を行うことによって、測定対象の試料について、透過スペクトルに対応する補正スペクトルを得ることができる。このとき、入射角度を変えることで、試料への滲み込み深さを制御しながら一連の処理を行うことができる。変化させた入射角度θはスペクトル補正部１１によって算出することができ、測定対象の試料のＡＴＲ吸収スペクトルを、より正確に、透過吸収スペクトルに対応する補正透過吸収スペクトルに補正（変換）することができる。
【００７７】
実施の形態５
ここでは、赤外分光装置に用いられるプリズムのバリエーションについて説明する。プリズムのバリーションとして、実施の形態２において説明した赤外分光装置１００に用いられているプリズム４の断面を図１４に示す。実施の形態４において説明した赤外分光装置１００に用いられているプリズム４の断面を図１５に示す。
【００７８】
図１４に示されるプリズム４では、赤外光が入射する入射面として、一つの面４ａが形成されている。また、全反射した赤外光が出射する出射面として、一つの面４ｂが形成されている。このようなプリズム４では、プリズムに赤外光が入射する入射面の有効面積が大きくなる。これにより、入射する赤外光を測定に有効に使用することができ、測定のＳ／Ｎを上げることができる。
【００７９】
また、図１５に示されるプリズム４では、球面の一部からなる表面が形成されており、この場合、断面形状が略半円形状とされる。このようなプリズム４では、全反射条件を満たす範囲内（臨界角度以上）で入射角度を自由に選択することができる。
【００８０】
さらに、入射面および出射面として、それぞれ複数の面を有するプリズムでもよい。図１６に、赤外光が入射する入射面として、二つの面４ａ、４ｃが形成され、全反射した赤外光が出射する出射面として、二つの面４ｂ、４ｄが形成されたプリズム４を示す。このようなプリズム４では、入射面および出射面がそれぞれ一つの面が形成されているプリズムと比較して、入射角度の選択肢が増えるとともに、入射面の有効面積も大きくすることができる。
【００８１】
特に、図１５に示されるプリズム４と図１６に示されるプリズム４では、入射角度の選択肢が増えて、測定対象とされる試料の分析により適した入射角度を選択することができる。入射角度の選択肢が増えることで、ＡＴＲ吸収スペクトルから、透過吸収スペクトルに対応した補正透過吸収スペクトルに、より正確に補正（変換）することができる。
【００８２】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、ＡＴＲ法を適用した赤外分光装置に有効に利用される。
【符号の説明】
【００８４】
１  光源、２、３、５、６  ミラー、４  プリズム、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  面、７  プリズム保持部、８  制御部、９  検出器、１０  スペクトル取得部、１１  スペクトル補正部、１２  試料台、１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ  標準試料、１４  試料、５１  補正式算出部、５２  スペクトル計算部、５３  ＡＴＲ吸収スペクトルのデータ、５４  補正透過吸収スペクトルのデータ、５５  ＡＴＲ吸収スペクトルのデータ、５６  透過吸収スペクトルのデータ、１５  法線、１００  赤外分光装置、１０１  プリズム、１０２  試料、１０３  入射光、１０４  反射光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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