(57)【要約】【課題】  構成の簡単なイオン化ポテンシャル測定装置を提供する。【解決手段】  光源が、測定用の光を出射する。分光器が、光源から出射した光を、仮想面上において波長成分ごとに空間的に分離する。この仮想面上に、導電部材で形成された遮光部の一部に光透過領域が設けられた波長選択部材が配置されている。波長選択部材は、分光器で分光された光の一部の波長成分のみを透過させる。ステージが、波長選択部材を透過した光が入射する位置に、測定対象物を保持する。検出回路が、ステージに保持された測定対象物から放出された光電子が波長選択部材に到達する向きの電界を生じさせると共に、波長選択部材に到達した光電子の量に対応する物理量を測定する。【選択図】  図１
2007303924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定用の光を出射する光源と、
前記光源から出射した光を、仮想面上において波長成分ごとに空間的に分離する分光器と、
前記仮想面上に配置され、導電部材で形成された遮光部の一部に、光透過領域が設けられ、前記分光器で分光された光の一部の波長成分のみを透過させる波長選択部材と、
前記波長選択部材を透過した光が入射する位置に、測定対象物を保持するステージと、
前記ステージに保持された測定対象物から放出された光電子が前記波長選択部材に到達する向きの電界を生じさせると共に、該波長選択部材に到達した光電子の量に対応する物理量を測定する検出回路と
を有するイオン化ポテンシャル測定装置。
【請求項２】
前記分光器が、
前記光源から出射された光を、前記仮想面に向けて回折させる凹面回折格子を含む請求項１に記載のイオン化ポテンシャル測定装置。
【請求項３】
さらに、前記凹面回折格子へ入射する前記測定用の光の入射角が変化するように、該凹面回折格子の姿勢を変化させる姿勢調節機構を有する請求項２に記載のイオン化ポテンシャル測定装置。
【請求項４】
前記凹面回折格子と前記波長選択部材との間の光路内に配置され、高次回折光の波長成分を遮光するローパスフィルタを有する請求項２または３に記載のイオン化ポテンシャル測定装置。
【請求項５】
さらに、
前記ステージ及び前記波長選択部材を収容する密閉可能な容器と、
前記容器に設けられた搬出入口と、
前記容器内に配置された中間支持部材と、
前記容器に対して前記中間支持部材を、前記搬出入口との距離が変動する方向に移動可能に支持する第１の移動機構と、
前記ステージを、前記中間支持部材に対して、前記搬出入口との距離が変動する方向に移動可能に支持し、前記中間支持部材が前記容器内に配置され、かつ前記搬出入口に最も接近した状態で、前記ステージを前記搬出入口から前記容器の外まで搬出させるストロークを持った第２の移動機構と
を有する請求項１〜４のいずれかに記載のイオン化ポテンシャル測定装置。
【請求項６】
さらに、前記中間支持部材に取り付けられ、前記第１の移動機構を駆動することにより、前記波長選択部材を透過した光が入射する位置に配置される光強度測定器を有する請求項５に記載のイオン化ポテンシャル測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン化ポテンシャル測定装置に関し、特に測定対象物に分光された光を照射し、測定対象物から放出される光電子を検出することにより、イオン化ポテンシャルを測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１に記載されたイオン化ポテンシャル測定装置について説明する。重水素ランプから放射された紫外線がレンズでコリメートされ、分光器に入射する。分光された光が他のレンズで集束されて、測定対象物に照射される。測定対象物から放出された光電子が、電子増倍管によって増幅され、パルスカウンティングユニットで計数される。分光器による波長のデータと、パルスカウンティングユニットで計数された光電子の収量から、測定対象物のイオン化ポテンシャルが算出される。
【０００３】
【特許文献１】特許第３５２５６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、構成の簡単なイオン化ポテンシャル測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によれば、
測定用の光を出射する光源と、
前記光源から出射した光を、仮想面上において波長成分ごとに空間的に分離する分光器と、
前記仮想面上に配置され、導電部材で形成された遮光部の一部に、光透過領域が設けられ、前記分光器で分光された光の一部の波長成分のみを透過させる波長選択部材と、
前記波長選択部材を透過した光が入射する位置に、測定対象物を保持するステージと、
前記ステージに保持された測定対象物から放出された光電子が前記波長選択部材に到達する向きの電界を生じさせると共に、該波長選択部材に到達した光電子の量に対応する物理量を測定する検出回路と
を有するイオン化ポテンシャル測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
波長選択部材が、分光された光から一部の波長成分のみを透過させる機能を持つと共に、光電子を捕獲する電極としても機能する。このため、部品点数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に、実施例によるイオン化ポテンシャル測定装置の概略図を示す。第１の容器１の上方に開口部が設けられ、この開口部に第２の容器１０が連結されている。第１の容器１の側面に、搬出入口２が設けられている。搬出入口２を閉じると、第１の容器１内の気密性が保たれる。第２の容器１０は、第１の容器１の開口部の上方から斜め下方に延在している。真空ポンプ３５が、第１の容器１及び第２の容器１０内を真空排気する。
【０００８】
第２の容器１０の先端に、測定用の光を放射する光源２０、例えば重水素ランプが取り付けられている。光源２０から放射された光は、凸レンズ２１により集光される。集光位置に入射側のスリット２２が配置されている。スリット２２を透過した光が、発散光線束となり、凹面回折格子２３に入射する。凹面回折格子２３で回折された回折光が、第１の容器１と第２の容器１０との結合部分を通って、第１の容器１内に入射する。
【０００９】
姿勢調整機構２８が、凹面回折格子２３に入射する測定用の光の入射角が変化するように、凹面回折格子２３の姿勢を変化させる。これにより、回折光の進行方向が変化する。
【００１０】
第１の容器１内に、中間支持部材５が、１段目移動機構４により支持されている。１段目移動機構４は、中間支持部材５を、搬出入口２までの距離が変動する方向に移動させる。ステージ８が、２段目移動機構７により、中間部材５に支持されている。ステージ８は、その上に測定対象物４０を保持する。２段目移動機構７は、ステージ８を、搬出入口２までの距離が変動する方向に移動させる。
【００１１】
光強度測定器９が、中間支持部材５に取り付けられている。図１は、中間支持部材５が搬出入口２から最も遠ざかり、かつステージ８も搬出入口２から遠ざかった状態を示す。このとき、ステージ８の上に保持された測定対象物４０が、凹面回折格子２３による回折光の光路内（測定位置）に配置される。ステージ８の上方に、波長選択部材２５が配置されている。さらにその上方に、ローパスフィルタ２４が配置されている。
【００１２】
凹面回折格子２３で回折された回折光は、波長選択部材２５が配置された仮想面上において、波長成分ごとに空間的に分離される。波長選択部材２５は、導電部材で形成された遮光部の一部に、光透過領域（スリット）が設けられた板状の部材であり、スリットの縁はナイフエッジ形状とされている。スリットの長さ及び幅は、例えば１０ｍｍ及び０．５ｍｍである。凹面回折格子２３で回折された光のうち、スリットの位置に入射する波長成分のみが、波長選択部材２５のスリットを透過し、他の波長成分は遮光される。
【００１３】
波長選択部材２５のスリットの位置には、所望の波長の１次回折光のみならず、それよりも短い波長成分の高次回折光も入射する。ローパスフィルタ２４は、この高次回折光を遮光し、所望の波長域の光のみを波長選択部材２５まで到達させる。
【００１４】
ステージ８が測定位置に配置されているとき、波長選択部材２５のスリットを透過した光が、測定対象物４０に入射する。測定対象物４０と波長選択部材２５との間隔は、例えば５ｍｍ〜７ｍｍである。
【００１５】
１段目移動機構５を駆動することにより、光強度測定器９を、測定位置に配置することができる。この状態で、測定用の光の、特定の波長成分の光強度を測定することができる。
【００１６】
配線３２、電源３０及び電流計３１が、光電子による電流の検出回路を構成する。配線３２は、波長選択部材２５に接地電位に接続する。電源３０は、ステージ８に負電位を印加する。電流計３１は、接地電位とステージ８との間を流れる電流を測定する。波長選択部材２５に接地電位が印加され、ステージ８に負電位が印加されているため、波長選択部材２５とステージ８との間の空間に、波長選択部材２５からステージ８に向かう電界が発生する。
【００１７】
波長選択部材２５のスリットを透過して測定対象物４０にイオン化ポテンシャル以上のエネルギを持つ測定用の光が入射すると、測定対象物４０から光電子が放出される。波長選択部材２５とステージ８との間に発生している電界によって、放出された光電子が波長選択部材２５に向かって移動し、波長選択部材２５に捕獲される。この光電子による電流が、電流計３１で検出される。すなわち、波長を選択するための波長選択部材２５が、光電子を捕獲するための電極としても働く。
【００１８】
姿勢調整機構２８で凹面回折格子２３の姿勢を調節することにより、測定対象物４０に入射する光の波長を変化させることができる。測定対象物４０に入射する光の波長と、光電子による電流との関係を測定することにより、測定対象物４０のイオン化ポテンシャルを算出することができる。なお、電流の測定に代えて、放出された光電子の量に対応するその他の物理量を測定してもよい。例えば、抵抗による電圧降下を測定してもよい。
【００１９】
上記実施例によるイオン化ポテンシャル測定装置においては、スリットが設けられた波長選択部材２５が、光電子を捕獲する電極を兼ねているため、部品点数の削減を図ることができる。また、凹面回折格子２３を用いているため、平面回折格子を用いる場合のように、回折格子に入射する光線束を平行光線束にする必要がない。このため、平行光線束にするためのレンズまたは凹面鏡等を配置する必要がない。さらに、回折光が収束光線束になっているため、回折光を収束させるためのレンズや凹面鏡を配置する必要がない。その結果、これらの光学部品に起因する光強度の低下を防止することができる。
【００２０】
また、上記実施例では、光源２０から測定対象物４０までの光の経路が真空排気されている。このため、経路内のガスによる光の吸収を防止し、光強度の減衰を防止することができる。
【００２１】
図２に、測定対象物４０を容器１内に搬出入する際の、搬出入に関連する部分の概略図を示す。１段目移動機構４を駆動して、中間支持部材５が搬出入口２に最も近づいた状態にする。このとき、中間支持部材５は、容器１内に配置されたままである。なお、この状態で、光強度測定器９が測定位置に配置されるように、光強度測定器９の位置を設定しておいてもよい。さらに、２段目移動機構７を駆動し、ステージ８を容器１の搬出入口２から容器外に搬出する。すなわち、２段目移動機構７は、中間支持部材５が搬出入口２に最も接近した状態で、ステージ８を容器１の外まで搬出させるのに十分なストロークを持っている。
【００２２】
ステージ８を容器１の外まで搬出することができるため、測定対象物４０の装着を容易に行うことができる。ステージ８を、１段の直線駆動機構により、測定位置から容器１の外まで移動させるためには、そのストロークに対応した長さのレールが必要になる。駆動機構を２段構成にすることにより、１つの駆動機構あたりのレールの長さを短くすることができる。これにより、容器１の容積を小さくすることが可能になる。
【００２３】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例によるイオン化ポテンシャル測定装置の概略図である。
【図２】実施例によるイオン化ポテンシャル測定装置のステージを容器の外まで搬出した状態の概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  第１の容器
２  搬出入口
４  １段目駆動機構
５  中間支持部材
７  ２段目駆動機構
８  ステージ
９  光強度測定器
１０  第２の容器
２０  光源
２１  レンズ
２２  入射側スリット
２３  凹面回折格子
２４  ローパスフィルタ
２５  波長選択部材
２８  姿勢調節機構
３０  電源
３１  電流計
３２  配線
３５  真空ポンプ
４０  測定対象物
【図１】
2007303924.tif 000003
【図２】
2007303924.tif 000004