(57)【要約】【課題】１台の分光装置でテラヘルツ光を用いた反射スペクトル測定と透過スペクトル測定を可能とする。【解決手段】テラヘルツパルス光を試料Ｓ(位置Ａ)に照射し試料から反射した反射光を検出する反射測定光学系と、テラヘルツパルス光を試料Ｓ(位置Ｂ)に照射し試料を透過した透過光を検出する透過測定光学系とを切り換え可能とする。反射光または透過光である検出光を、時系列変換テラヘルツ分光により測定する。【選択図】  図３
2004191302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツパルス光を試料に照射し前記試料からの光を検出する検出光学系を有し、時系列変換テラヘルツ分光により検出光を測定するテラヘルツ分光装置において、
前記検出光学系は、
前記テラヘルツパルス光を試料に照射し、その試料から反射した反射光をテラヘルツ光検出部へ導く反射測定光学系と、
前記テラヘルツパルス光を試料に照射し、その試料を透過した透過光をテラヘルツ光検出部へ導く透過測定光学系と、
前記反射測定光学系と前記透過測定光学系を択一的に切換える切換機構とを備え、
前記切換機構により前記反射測定光学系を選択した場合、および前記透過型測定光学系を選択した場合のいずれの場合もテラヘルツ光の光路長が等しくなることを特徴とするテラヘルツ分光装置。
【請求項２】
請求項１のテラヘルツ分光装置において、
前記反射測定光学系と前記透過測定光学系は、光路を変換するための少なくとも一対の平面鏡を共有し、前記切換機構により前記一対の平面鏡の姿勢を変更して反射測定光学系と透過測定光学系を切換えることを特徴とするテラヘルツ分光装置。
【請求項３】
請求項２のテラヘルツ分光装置において、
前記切換機構は、前記一対の平面鏡をそれぞれ駆動する一対の連結軸と、この一対の駆動軸を同期して回転する駆動系とを備えることを特徴とするテラヘルツ分光装置。
【請求項４】
請求項３のテラヘルツ分光装置において、
前記切換機構により前記反射測定光学系を選択した場合および前記透過測定光学系を選択した場合のいずれの場合もテラヘルツパルス光の光路長が等しくなるように、前記一対の連結軸は、前記テラヘルツパルス光の光軸に対して所定角度傾斜していることを特徴とするテラヘルツ分光装置。
【請求項５】
請求項３または４のテラヘルツ分光装置において、
前記駆動系は、前記一対の連結軸に回転力を伝達する歯車装置を有し、この歯車装置には所定量のバックラッシュを持たせるとともに、
前記一対の連結軸を前記平面鏡の重心位置から偏心して固定し、
前記切換機構により前記反射測定光学系を選択した場合に、前記共有する平面鏡が重力で第１のストッパに当接して反射測定位置が規定され、
前記透過測定光学系を選択した場合に、前記共有する平面鏡が重力で第２のストッパに当接して反射測定位置が規定されるように構成したことを特徴とするテラヘルツ分光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかのテラヘルツ分光装置において、
反射測定の位置または透過測定の位置にセットされた前記試料を検知する検知手段と、
前記検知手段による検知結果により前記切換機構を駆動制御して、前記反射測定光学系と透過測定光学系とを切換える制御装置とを備えることを特徴とするテラヘルツ分光装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかのテラヘルツ分光装置において、
前記反射測定光学系と透過測定光学系は、少なくとも前記試料を除き、密閉容器中に収納されていることを特徴とするテラヘルツ分光装置。
【請求項８】
請求項１のテラヘルツ分光装置において、
前記切換機構は、前記反射測定光学系の一部を収容する反射測定光学系ユニットと、前記透過測定光学系の一部を収容する透過測定光学系ユニットと、それらのユニットを択一的に装置本体に着脱する着脱機構とを含むことを特徴とするテラヘルツ分光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テラヘルツパルス光を用いた時系列変換テラヘルツ分光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の時系列変換テラヘルツ分光装置では、レーザー光源からのパルス光は２つに分岐されて、一方は、ポンプ光としてテラヘルツ光発生素子に導かれ、他方はプローブ光として検出器に導かれる。テラヘルツ光発生素子から発生するテラヘルツパルス光は試料に入射し、試料から射出する光は検出光として検出器（テラヘルツ光検出素子）に入射する。テラヘルツパルス光を試料に入射させる場合にも、試料からの射出光を検出器へ導く場合にも光学系が用いられる。試料のどのような特性を知りたいかによって、試料面で反射した反射光を検出して反射スペクトルを測定する場合と、試料を透過した透過光を検出して透過スペクトルを測定する場合とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
反射スペクトルを測定する場合と透過スペクトルを測定する場合とでは、試料と光学系の位置関係が異なり、光学系も異なる。従来は、それぞれ専用の分光装置が使用されていたが、２台の分光装置を設置するには、多額の費用と広いスペースを必要としていた。
【０００４】
本発明は、反射スペクトル測定も透過スペクトル測定も可能なテラヘルツ分光装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、テラヘルツパルス光を試料に照射し試料からの光を検出する検出光学系を有し、時系列変換テラヘルツ分光により検出光を測定するテラヘルツ分光装置に適用される。そして、本発明は以下のような特徴を有する。検出光学系は、テラヘルツパルス光を試料に照射し、その試料から反射した反射光をテラヘルツ光検出部へ導く反射測定光学系と、テラヘルツパルス光を試料に照射し、その試料を透過した透過光をテラヘルツ光検出部へ導く透過測定光学系と、反射測定光学系と透過測定光学系を択一的に切換える切換機構とを備える。さらに、切換機構により反射測定光学系を選択した場合、および透過型測定光学系を選択した場合のいずれの場合もテラヘルツ光の光路長が等しくなるようにした。
上記反射測定光学系と透過測定光学系は、光路を変換するための少なくとも一対の平面鏡を共有し、切換機構により一対の平面鏡の姿勢を変更して反射測定光学系と透過測定光学系を切換えるようにすることが好ましい。この場合、切換機構は、一対の平面鏡をそれぞれ駆動する一対の連結軸と、この一対の駆動軸を同期して回転する駆動系とから構成できる。また、切換機構により反射測定光学系を選択した場合および透過測定光学系を選択した場合のいずれの場合もテラヘルツパルス光の光路長が等しくなるように、一対の連結軸は、テラヘルツパルス光の光軸に対して所定角度傾斜している。
さらに駆動系は、一対の連結軸に回転力を伝達する歯車装置を有し、この歯車装置には所定量のバックラッシュを持たせるとともに、一対の連結軸を平面鏡の重心位置から偏心して固定し、切換機構により反射測定光学系を選択した場合に、共有する平面鏡が重力で第１のストッパに当接して反射測定位置が規定され、透過測定光学系を選択した場合に、共有する平面鏡が重力で第２のストッパに当接して反射測定位置が規定されるように構成するとよい。
このようなテラヘルツ分光装置においては、反射測定の位置または透過測定の位置にセットされた試料を検知する検知手段と、検知手段による検知結果により切換機構を駆動制御して、反射測定光学系と透過測定光学系とを切換える制御装置とを備えてもよい。
また、反射測定光学系と透過測定光学系は、少なくとも試料を除き、密閉容器中に収納するのが好ましい。
切換機構を次のように構成してもよい。反射測定光学系の一部を収容する反射測定光学系ユニットと、透過測定光学系の一部を収容する透過測定光学系ユニットと、それらのユニットを択一的に装置本体に着脱する着脱機構とを含む。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるテラヘルツ分光装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００７】
このテラヘルツ分光装置は、１台の装置で光学系を切換えるだけで、試料面で反射した反射光を検出して反射スペクトルを測定することも、試料を透過した透過光を検出して透過スペクトルを測定することもできる。反射スペクトル測定の場合でも透過スペクトル測定の場合でも、テラヘルツ光発生素子５からテラヘルツパルス光検出素子１２までの光路長がほぼ等しくなるように構成されている。
【０００８】
図１および図２は、一実施の形態によるテラヘルツ分光装置を模式的に示す概略構成図である。図１は、反射スペクトル測定の場合の装置構成図であり、図２は、透過スペクトル測定の場合の装置構成図である。本来、これら２つの構成図は一つにまとめて示すべきであるが、図面が煩雑になるのを避けるために２つに分けて示す。
【０００９】
図１の構成図は、紙面に平行な平面をＸＹ面とし、紙面に垂直な方向をＺ軸とする。但し、図面表示の便宜上、一点鎖線で囲まれたエリアのみは、紙面に平行な平面をＸＺ面とし、紙面に垂直な方向をＹ軸とする。すなわち、平面図中に側面図（一点鎖線で囲まれたエリア）が混在した状態が示されている。
【００１０】
図１において、レーザー光源１から放射されたパルス光Ｌ１が、ビームスプリッタ２で２つのパルス光Ｌ２，Ｌ３に分割される。レーザー光源１としては、例えば、フェムト秒パルスレーザーが用いられる。パルス光Ｌ１は、中心波長が近赤外領域のうちの７８０〜８００ｎｍ程度、繰り返し周期が数ｋＨｚから１００ＭＨｚのオーダー、パルス幅が１０〜１５０ｆｓ程度の直線偏光のパルス光である。
【００１１】
ビームスプリッタ２で分割された一方のパルス光Ｌ２は、テラヘルツ光発生素子５を励起してテラヘルツパルス光を発生させるためのポンプ光（励起光）となる。このポンプ光Ｌ２は、平面反射鏡３及び集光レンズ４を経て、テラヘルツ光発生素子５へ導かれる。その結果、テラヘルツ光発生素子５が励起されてテラヘルツパルス光Ｌ４を放射する。テラヘルツパルス光Ｌ４は、概ね０．０１×１０12から１００×１０12ヘルツまでの周波数領域の光である。このテラヘルツパルス光Ｌ４は、曲面鏡６、７を経て平面鏡８に到達する。曲面鏡６、７としては、例えば、放物面鏡や楕円鏡等が用いられる。
【００１２】
ここで、平面鏡８は一点鎖線で囲まれたエリアに在るので、その反射面はＸＺ面に垂直な面であり、平面鏡８に入射した光を上向き（＋Ｚ方向）に反射させる。従って、テラヘルツパルス光Ｌ４は、上向きに進み、試料Ｓの下面に入射する。
【００１３】
試料Ｓの表面で反射されたテラヘルツパルス光Ｌ５は、試料Ｓの特性に関する情報を含む光である。テラヘルツパルス光Ｌ５は、下向き（−Ｚ方向）に進み、平面鏡９、曲面鏡１０、１１を経てテラヘルツ光検出素子１２に入射する。平面鏡９は一点鎖線で囲まれたエリアに在るので、その反射面はＸＺ面に垂直な面である。
【００１４】
テラヘルツ光検出素子１２にテラヘルツパルス光Ｌ５が入射すると、電場が生じた状態になる。この部分にプローブ光Ｌ３を照射すると、電場強度に応じた光電流が流れ、これを測定することにより、試料の電気的特性や不純物濃度等が得られる。プローブ光Ｌ３は以下のようにしてテラヘルツ光検出素子１２に入射する。
【００１５】
ビームスプリッタ２で分割された他方のパルス光Ｌ３は、テラヘルツパルス光Ｌ５を検出するためのプローブ光となる。パルス光Ｌ３（プローブ光Ｌ３）は、移動可能な可動鏡１４ａと固定された平面反射鏡１４ｂを組み合わせてなる光学系１４、平面反射鏡１５、１６を経てテラヘルツ光検出素子１２に入射する。光学系１４は、２枚の平面反射鏡が組み合わされてなる可動鏡１４ａを図中矢印のように移動させることにより、可動鏡１４ａの移動量に応じてプローブ光Ｌ３の光路長を変化させる。この結果、プローブ光Ｌ３が集光レンズ１５を介してテラヘルツ光検出素子１２へ到達する時間が遅延する。そして、可動鏡１４ａにより遅延時間を変更しながらテラヘルツ光検出素子１２で検出される光を観測することにより、時系列テラヘルツ分光が可能となる。なお、反射測定光学系１００は、破線で囲まれたエリアである。
【００１６】
このように、テラヘルツパルス光検出素子１２は、受光したテラヘルツパルス光の電場強度に比例する光電流を検出し、検出信号として図示しない制御・演算装置に送る。そして、制御・演算装置は、検出信号について時系列変換を実行し、試料に関する所望の特性に応じて演算を実行する。得られたデータは液晶ディスプレイやＣＲＴ等の表示部に表示させる。
【００１７】
続いて、透過スペクトル測定の場合の装置構成図を説明する。図２の構成図は、紙面に平行な平面をＸＹ面とし、紙面に垂直な方向をＺ軸とする。図２において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付す。
【００１８】
図２において、レーザー光源１から放射されたパルス光Ｌ１が、ビームスプリッタ２で２つのパルス光Ｌ２，Ｌ３に分割される。ビームスプリッタ２で分割された一方のパルス光Ｌ２は、テラヘルツ光発生素子５を励起してテラヘルツパルス光を発生させるためのポンプ光（励起光）となる。このポンプ光Ｌ２は、平面反射鏡３、集光レンズ４を経て、テラヘルツ光発生素子５へ導かれる。このテラヘルツパルス光Ｌ４は、曲面鏡６、７を経て平面鏡８に到達する。ここまでの光路は図１と同様である。平面鏡８の反射面は、ＸＹ面に垂直であり、図１の状態と異なる。そして、平面鏡８の反射面により入射光は−Ｙ方向に反射する。
【００１９】
図２においては、平面鏡８で反射されたテラヘルツパルス光Ｌ４は、さらに平面鏡１８で光路を折り曲げられ、試料Ｓに入射する。試料Ｓを透過したテラヘルツパルス光Ｌ５は、平面鏡１９で光路を折り曲げられ、平面鏡９に入射する。平面鏡９の反射面は、ＸＹ面に垂直であり、図１の状態と異なる。平面鏡９で反射されたテラヘルツパルス光Ｌ５は、図１と同様の光路、すなわち、曲面鏡１０、１１を経てテラヘルツ光検出素子１２に入射する。
【００２０】
ビームスプリッタ２で分割された他方のパルス光Ｌ３がテラヘルツ光検出素子１２に入射する光路は、図１と同様であり、説明を省略する。なお、透過測定光学系２００は破線で囲まれたエリアである。
【００２１】
図１の反射スペクトル測定の場合と図２の透過スペクトル測定の場合と対比すると、平面鏡８からの平面鏡９までの光路と光学系が異なる。その他の構成は同じである。つまり、図１の一点鎖線で囲んだ光学系１００Ｈと、図２の一点鎖線で囲んだ光学系２００Ｔとは異なる光学系となる。
【００２２】
図３は、本発明の実施の形態によるテラヘルツ分光装置の外観を示す斜視図である。反射スペクトル測定の場合は、試料Ｓは容器２０の上面（位置Ａ）に水平に設置され、透過スペクトル測定の場合は、試料Ｓは容器２０の手前側のサンプルホルダ（位置Ｂ）に鉛直に設置される。カバー２１を開けると、試料Ｓが平面鏡１８、１９に挟まれて設置されているのが見える。
【００２３】
本実施の形態によるテラヘルツ分光装置は、試料Ｓとその周辺部を除き、反射測定光学系と透過測定光学系が密閉容器２０の中に収納されている。容器２０内は真空に保持されていても所定のガスが充填されていてもよい。このように構成することにより、試料の交換作業の容易性は保ったまま、大気中の塵埃、水分等が光学系に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００２４】
次に、反射測定光学系と透過測定光学系の２つの異なる光学系を切換える機構について説明する。
【００２５】
図１の反射スペクトル測定の場合、平面鏡８は、テラヘルツパルス光Ｌ４を＋Ｚ方向に反射させ、試料Ｓから−Ｚ方向に進むテラヘルツパルス光Ｌ５が平面鏡９に入射する。このとき、平面鏡８から試料Ｓまでの光軸の光路長をｒ１、試料Ｓから平面鏡９までの光軸の光路長をｒ２とすると、平面鏡８から平面鏡９までの光軸の光路長は、（ｒ１＋ｒ２）となる。
【００２６】
一方、図２の透過スペクトル測定の場合、平面鏡８は、テラヘルツパルス光Ｌ４を−Ｙ方向に反射させ、平面鏡１８は平面鏡８からの反射光を試料Ｓに向けて反射する。試料Ｓを透過した透過光は平面鏡１９で反射して、平面鏡１９から＋Ｙ方向に進むテラヘルツパルス光Ｌ５が平面鏡９に入射する。このとき、平面鏡８から平面鏡１８までの光軸の光路長をｔ１、平面鏡１８から平面鏡１９までの光軸の光路長をｔ２、平面鏡１９から平面鏡９までの光軸の光路長をｔ３とすると、平面鏡８から平面鏡９までの光軸の光路長は、（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）となる。
【００２７】
反射スペクトル測定と透過スペクトル測定の２つの異なる光学系を切り換えて使用できるようにするには、平面鏡８から平面鏡９までの光路長を略等しくする必要がある。すなわち、ｒ１＋ｒ２≒ｔ１＋ｔ２＋ｔ３とする必要がある。さらに、パルス光Ｌ３の光路長と、パルス光Ｌ２、テラヘルツパルス光Ｌ４およびテラヘルツパルス光Ｌ５の光路長の和とを略等しくする必要がある。このように構成することによって、反射測定光学系と透過測定光学系を切り換えて使用することができる。
【００２８】
なお、平面鏡８から平面鏡９までの光路長を略等しくしなくとも、パルス光Ｌ３の光路長を変化させることによっても本発明の目的は達成できる。すなわち、パルス光Ｌ２、テラヘルツパルス光Ｌ４およびテラヘルツパルス光Ｌ５の光路長の和と略等しくなるように、可動鏡１４ａの移動量を調節してパルス光Ｌ３の光路長を変化させればよい。しかし、このような調節法を用いるには、移動距離の長いステージが必要になり、装置の大型化を招く。
【００２９】
本実施の形態では、平面鏡８および平面鏡９を回転させることにより、ｒ１＋ｒ２≒ｔ１＋ｔ２＋ｔ３となるように構成されている。ストローク長の短いステージを採用可能としている。
【００３０】
図４は、平面鏡と回転機構を示す部分斜視図である。図４では、反射スペクトル測定と透過スペクトル測定の２つの異なる光学系が１つの図面上に表現されている。また、光路は簡単のために光軸のみで表す。
【００３１】
反射スペクトル測定の場合の平面鏡８および平面鏡９の回転位置は、位置Ｒで示され、透過スペクトル測定の場合の平面鏡８および平面鏡９の回転位置は、位置Ｔで示される。反射スペクトル測定の場合の試料Ｓの位置は、位置Ａで示され、透過スペクトル測定の場合の試料Ｓの位置は、位置Ｂで示される。なお、以下の説明では便宜上これらを８Ｒ，９Ｒ，８Ｔ，９Ｔ，ＳＡ，ＳＢで示す。
【００３２】
反射スペクトル測定の場合、テラヘルツパルス光Ｌ４は、平面鏡８Ｒ（位置Ｒ）、試料ＳＡ（位置Ａ）、平面鏡９Ｒ（位置Ｒ）の順に進み、テラヘルツパルス光Ｌ５として曲面鏡１０へ向かう。一方、透過スペクトル測定の場合、テラヘルツパルス光Ｌ４は、平面鏡８Ｔ（位置Ｔ）、平面鏡１８、試料ＳＢ（位置Ｂ）、平面鏡１９、平面鏡９Ｔ（位置Ｔ）の順に進み、テラヘルツパルス光Ｌ５として曲面鏡１０へ向かう。
【００３３】
光学系の切り換え、すなわち平面鏡８および平面鏡９の回転は、回転軸３１、複数の傘歯車３２〜３５および２本の連結軸３６，３７から成る回転切換機構３０によって行われる。回転軸３１には、主傘歯車３２が取り付けられ、主傘歯車３２は、傘歯車３３、３４と係合し、傘歯車３４は、傘歯車３５と係合している。連結軸３６の一端は、平面鏡８の裏面の重心から所定距離偏心した位置に固定され、連結軸３６の他端には傘歯車３３が固定されている。連結軸３７の一端は、平面鏡９の裏面の重心から所定距離偏心した位置に固定され、連結軸３７の他端には傘歯車３５が固定されている。
【００３４】
反射スペクトル測定の場合は、回転軸３１を回転させて、平面鏡８および平面鏡９を位置Ｒに設定する。位置Ｒで、平面鏡８および平面鏡９はそれぞれストッパ３８，３９にて保持されて位置決めされる。
【００３５】
本実施の形態では、平面鏡８（位置Ｒ）から試料Ｓ（位置Ａ）に進むテラヘルツパルス光Ｌ４をＬｒ１とすると、Ｌｒ１の入射角度は、ＸＺ平面上のＺ軸に対して１３°に設定される。そのためには、平面鏡８（位置Ｒ）の反射面は、ＸＺ平面に垂直でＸＹ平面となす角度が３８．５°となるように回転位置を設定すればよい。平面鏡８（位置Ｒ）と平面鏡９（位置Ｒ）を試料Ｓ（位置Ａ）に対して対称に配置するならば、試料Ｓ（位置Ａ）から平面鏡９（位置Ｒ）に進む光Ｌｒ２の角度も、ＸＺ平面上のＺ軸に対して１３°となる。
【００３６】
一方、透過スペクトル測定の場合は、回転軸３１を回転させて、平面鏡８および平面鏡９を位置Ｔに設定する。位置Ｔで、平面鏡８および平面鏡９はストッパ４０，４１にて保持されて位置決めされる。
【００３７】
本実施の形態では、平面鏡８（位置Ｔ）から平面鏡１８に進むテラヘルツパルス光Ｌ４をＬｔ１とすると、Ｌｔ１の角度は、ＸＹ平面上のＹ軸に対して０°に設定される。そのためには平面鏡８（位置Ｔ）の反射面は、ＸＹ平面に垂直でＸＺ平面となす角度が４５°となるように回転位置を設定すればよい。平面鏡１８から平面鏡１９に進む光をＬｔ２とすると、Ｌｔ２はＸ軸と平行となる。平面鏡８（位置Ｔ）と平面鏡９（位置Ｔ）を試料Ｓ（位置Ｂ）に対して対称に配置するならば、平面鏡１９から平面鏡９（位置Ｔ）に進む光Ｌｔ３の角度も、ＸＹ平面上のＹ軸に対して０°となる。
【００３８】
光Ｌｒ１の角度をＸＺ平面上のＺ軸に対して１３°に設定し、且つ、光Ｌｔ１の角度をＸＹ平面上のＹ軸に対して０°に設定するためには、連結軸３６の軸方向が平面鏡８の反射面に対して４５°、かつ、ＸＹ平面に対して６．５°となるように、連結軸３６を平面鏡８の背面に固定すれば良い。平面鏡８と平面鏡９を試料Ｓに対して対称に配置するならば、連結軸３７も同様の角度で平面鏡９の背面に固定すればよい。
【００３９】
上述したとおり、連結軸３６、３７は、それぞれ平面鏡８、９の背面に平面鏡の中心（重心）から少し離れた位置に固定されている。すなわち、固定位置を平面鏡の重心位置から若干ずらす。そして、傘歯車３２〜３５のバックラッシュ（遊び）を大きくとる。これにより、反射スペクトル測定と透過スペクトル測定の切換えの際に、重力の作用により、平面鏡８、９がストッパ３８〜４１で保持されるから位置決めの再現性が向上する。
【００４０】
以上の配置を図５によって検証する。図５は、反射スペクトル測定と透過スペクトル測定において、平面鏡８から平面鏡９までの光路長を示す光路図である。光路は簡単のために光軸のみで表す。反射スペクトル測定の場合の光路と透過スペクトル測定の場合の光路は、対比し易いように同一面上に示す。
【００４１】
反射スペクトル測定の光路は、平面鏡８の反射地点ａ、試料Ｓの存在地点ｂ、平面鏡９への入射地点ｃを結ぶ線である。透過スペクトル測定の光路は、平面鏡８の反射地点ａ、平面鏡１８の反射地点ｄ、試料Ｓの存在地点ｅ、平面鏡１９の反射地点ｆ、平面鏡９への入射地点ｃを結ぶ線である。また、光Ｌｒ１、Ｌｒ２の光路長は、それぞれｒ１、ｒ２で表し、光Ｌｔ１、Ｌｔ２、Ｌｔ３の光路長は、それぞれｔ１、ｔ２、ｔ３で表す。
【００４２】
Ｚ軸に対して、線分ａｂのなす角度は１３°、線分ａｄのなす角度は０°と設定されているので、試料Ｓの位置ｅを適切に定めることによって、反射スペクトル測定の光路長（ｒ１＋ｒ２）と透過スペクトル測定の光路長（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）を等しくすることができる。
【００４３】
以上述べたように、ｒ１＋ｒ２≒ｔ１＋ｔ２＋ｔ３とすることができれば、Ｚ軸に対する反射角度やそれぞれの線分の長さは本実施の形態に限るものではない。
【００４４】
本発明によるテラヘルツ光測定装置は、テラヘルツパルス光を試料に照射し、その試料から反射した反射光を検出する反射測定光学系と、テラヘルツパルス光を試料に照射し、その試料を透過した透過光を検出する透過測定光学系と、反射測定光学系と透過測定光学系を切換える切換機構とを備えるものであれば、その構成は実施の形態に限定されない。
【００４５】
たとえば、平面鏡８および平面鏡９を回転させるための回転機構は、手動で操作することもできるが、自動で操作すれば、オペレーターの負担が軽減される。自動操作の場合は、試料Ｓが反射測定の位置にセットされたか、透過測定の位置にセットされたかを光学センサー等で検知し、その信号を制御装置に送り、制御装置が切換機構を作動させるようにすればよい。また、平面鏡８，９を連動して回転させるようにしたが、個別に駆動してもよい。
【００４６】
さらに、傘歯車３２〜３５に大きなバックラッシュを設け、回転軸３６，３７を平面鏡８，９の重心位置から偏心する位置に固定し、重力で平面鏡８，９をストッパ３８〜４１に当接して位置決めした。しかし、このような位置決め機構は本発明の必須な構成ではない。平面鏡８，９の位置を電気的、あるいは磁気的に検出して位置決めしてもよい。
【００４７】
あるいは、平面鏡８および９を共有せずに光学系を切換えるようにしてもよい。たとえば、反射測定光学系の平面鏡８および９を含む光学系、すなわち、図１の一点鎖線内の光学系と、透過測定光学系の平面鏡８、９、１８および１９を含む光学系、すなわち、図２の一点鎖線内の光学系とを別々にユニット化し、ユニットの交換により、光学系を切換えてもよい。この場合、平面鏡８，９は共有化されない。
【００４８】
より具体的には、反射測定光学系１００の一部を収容する反射測定光学系ユニット１００Ｈと、透過測定光学系２００の一部を収容する透過測定光学系ユニット２００Ｔと、それらのユニットを択一的に装置本体に着脱する着脱機構３００ａ〜３００ｄ，３０１ａ〜３０１ｄとを設ければよい。すなわち、装置本体には、ユニット１００Ｈ、２００Ｔを設置する凹部３５０が設けられ、凹部３５０の対向面には、テラヘルツ光の光路３０２ａ，３０２ｂが開口されている。光路３０２ａ，３０２ｂの開口の両側にはレール３０１ａ〜３０１ｄが設けられ、ユニット１００Ｈ，２００Ｔには、レール３００ａ〜３００ｄと嵌合する溝３０１ａ〜３０１ｄが設けられている。溝３０１ａ〜３０１ｄの間に光路３０３ａ，３０３ｂが開口されている。このような構成によれば、反射測定光学系にて計測する際は、ユニット２００Ｔを矢印方向に移動させて装置本体から取り外し、ユニット１００Ｈを矢印方向に移動させて装置本体に装着する。一方、透過測定光学系にて計測する際は、ユニット１００Ｈを矢印方向に移動させて装置本体から取り外し、ユニット２００Ｔを矢印方向に移動させて装置本体に装着する。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、１台の分光装置で反射スペクトル測定と透過スペクトル測定が可能になる。そして、反射測定光学系と透過測定光学系の切換を行っても、テラヘルツ光の通る光路長が変化しないため、テラヘルツ光測定のための機構や処理回路をまったく同一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るテラヘルツ分光装置であり、反射スペクトル測定の場合の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るテラヘルツ分光装置であり、透過スペクトル測定の場合の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るテラヘルツ分光装置の外観斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る平面鏡と回転機構を示す部分斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光学系の光路長を示す光路図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る反射測定光学系と透過測定光学系のユニットを説明する図である。
【符号の説明】
１：レーザー光源                ５：テラヘルツ光発生素子
８，９，１８，１９：平面鏡    １２：テラヘルツ光検出素子（検出器）
３０：回転切換機構          １００：反射測定光学系
２００：透過測定光学系            Ｓ：試料
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３：パルス光      Ｌ４，Ｌ５：テラヘルツパルス光
【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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