(57)【要約】【課題】  広い測定波長範囲を高い回収効率で測定することができ、かつ、４００ｎｍ以下の波長のスペクトルを測定することができる分光器の提供。【解決手段】入口スリットを有する入射光部２２と、入口スリットから入射した光を分光する回折格子２３、３３と、回折格子２３、３３で分光した光を検出する検出器２４、３４とを備える分光器１であって、入口スリットから入射した光を第一の光と第二の光とに光量分割する光学素子３０を備え、回折格子２３、３３は、第一の光を分光する第一回折格子２３と、第一回折格子２３のブレーズ波長と異なるブレーズ波長を有し、第二の光を分光する第二回折格子３３とを有し、検出器２４、３４は、第一回折格子２３で分光した光を検出するフォトダイオードアレイ、ＣＭＯＳ又はＣＣＤ２４と、第二回折格子３３で分光した光を検出する光電子増倍管３４とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口スリットを有する入射光部と、
前記入口スリットから入射した光を分光する回折格子と、
前記回折格子で分光した光を検出する検出器とを備える分光器であって、
前記入口スリットから入射した光を第一の光と第二の光とに光量分割する光学素子を備え、
前記回折格子は、前記第一の光を分光する第一回折格子と、当該第一回折格子のブレーズ波長と異なるブレーズ波長を有し前記第二の光を分光する第二回折格子とを有し、
前記検出器は、前記第一回折格子で分光した光を検出するフォトダイオードアレイ、ＣＭＯＳ又はＣＣＤと、前記第二回折格子で分光した光を検出する光電子増倍管とを有することを特徴とする分光器。
【請求項２】
前記光学素子は、閾値波長以上の第一の光と、閾値波長以下の第二の光とに光量分割することを特徴とする請求項１に記載の分光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子を備える分光器に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光器（ポリクロメータ）は、測定対象となる光を回折格子によって各スペクトル成分へと分光して、分光した光を検出器で検出する光学装置である（例えば、特許文献１参照）。図２は、従来の分光器の概略構成図である。
分光器１０１は、波長２００ｎｍ〜１１００ｎｍの光を出射する光源１１０と、測定部１２１と、光源１１０と測定部１２１との間に配置される試料配置部１１とを備える。
測定部１２１は、筐体を有し、筐体の側面に設けられた入口スリット部材（入射光部）２２と、筐体の内部空間に設けられた回折格子１２３及び検出器１２４とを備える。
【０００３】
入口スリット部材２２では、測定対象として入射する光の光路や入射角度が制限される。
検出器１２４として、例えば、複数のフォトダイオードが配列されたフォトダイオードアレイが用いられる。このような検出器１２４では、分光された光のスペクトル成分を複数のフォトダイオードのそれぞれで検出することにより、その波長分布を測定することができる。
【０００４】
回折格子１２３は、光を波長成分に分光するために用いられる光学素子である。回折格子１２３は、例えば、表面で反射させる反射型回折格子（ブレーズド回折格子）である。反射型回折格子は、基板の上面である反射面（グレーティング面）に狭ピッチの格子溝が形成されている。格子溝の本数（ブレーズ波長）は、測定しようとするスペクトルの波長範囲に応じて定められる。例えば、測定しようとするスペクトルの波長範囲が４００ｎｍ〜８００ｎｍであるときには、格子溝の本数を４００本／ｍｍ（ブレーズ波長を６００ｎｍ）とし、一方、測定しようとするスペクトルの波長範囲が８００ｎｍ〜１１００ｎｍであるときには、格子溝の本数を７８０本／ｍｍ（ブレーズ波長を９５０ｎｍ）としている。
【０００５】
よって、分光器１０１において、格子溝の本数を４００本／ｍｍ（ブレーズ波長を６００ｎｍ）とした回折格子１２３が設けられれば、入口スリット部材２２のスリットから回折格子１２３の中心に入射する入射光は、回折格子１２３のグレーティング法線（グレーティング面の中心における法線）に対して入射角２０．０°で入射する。その入射光は、回折格子１２３で反射する際に、波長毎に異なる回折角（グレーティング法線に対してなす角）で回折する。その結果、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの回折光が検出器１２４の検出面に到達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３５４１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、測定しようとするスペクトルの波長範囲に応じて、回折格子１２３の格子溝の本数（ブレーズ波長）を変更しているが、スペクトルの波長範囲が４００ｎｍ〜１１００ｎｍであるようにしたいことがあった。つまり、測定しようとするスペクトルの波長範囲を広くしたいことがあった。
しかしながら、検出器１２４の検出面に波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの回折光が到達するように回折格子１２３を設けると、高い回収効率で取得することができなかった。つまり、回折格子１２３には、ブレーズ波長が設定されており、広い波長範囲で高い回収効率を維持することはできなかった。
【０００８】
また、４００ｎｍ以下の波長のスペクトルを測定したいときがあった。つまり、測定しようとするスペクトルの波長範囲に紫外域のスペクトルを含めたいことがあった。
そこで、本発明は、広い測定波長範囲を高い回収効率で測定することができ、かつ、４００ｎｍ以下の波長のスペクトルを測定することができる分光器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明の分光器は、入口スリットを有する入射光部と、前記入口スリットから入射した光を分光する回折格子と、前記回折格子で分光した光を検出する検出器とを備える分光器であって、前記入口スリットから入射した光を第一の光と第二の光とに光量分割する光学素子を備え、前記回折格子は、前記第一の光を分光する第一回折格子と、当該第一回折格子のブレーズ波長と異なるブレーズ波長を有し、前記第二の光を分光する第二回折格子とを有し、前記検出器は、前記第一回折格子で分光した光を検出するフォトダイオードアレイ、ＣＭＯＳ又はＣＣＤと、前記第二回折格子で分光した光を検出する光電子増倍管とを有するようにしている。
【００１０】
本発明の分光器によれば、入口スリットから入射した光を第一の光と第二の光とに光量分割する光学素子を備える。そして、ブレーズ波長が異なる第一回折格子と第二回折格子とを備える。これにより、第一回折格子によって第一の光を各スペクトル成分へと分光して、分光した光をフォトダイオードアレイ、ＣＭＯＳ又はＣＣＤで検出する。一方、第二回折格子によって第二の光を各スペクトル成分へと分光して、分光した光を光電子増倍管で検出する。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の分光器によれば、広い測定波長範囲を高い回収効率で測定することができ、かつ、４００ｎｍ以下の波長のスペクトルを測定することができる。
【００１２】
（他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の分光器は、前記光学素子は、閾値波長以上の第一の光と、閾値波長以下の第二の光とに光量分割するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である分光器の一例の概略構成図である。
【図２】従来の分光器の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態である分光器の一例の概略構成図である。
分光器１は、波長１５０ｎｍ〜１１００ｎｍの光を出射する光源１０と、測定部２１と、光源１０と測定部２１との間に配置される試料配置部１１とを備える。
測定部２１は、筐体を有し、筐体の側面に設けられた入口スリット部材（入射光部）２２と、筐体の内部空間に設けられた第一回折格子２３、フォトダイオードアレイ２４、光学素子３０、第二回折格子３３及び光電子増倍管３４とを備える。
【００１６】
フォトダイオードアレイ２４では、分光された光のスペクトル成分を複数のフォトダイオードのそれぞれで検出することにより、その波長分布を測定する。
第一回折格子２３は、光を波長成分に分光するために用いられる光学素子である。第一回折格子２３は、例えば、表面で反射させる反射型回折格子（ブレーズド回折格子）である。反射型回折格子は、基板の上面である反射面（グレーティング面）に狭ピッチの格子溝が形成されている。格子溝の本数は例えば４００本／ｍｍ（ブレーズ波長は例えば６００ｎｍ）である。その結果、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの回折光がフォトダイオードアレイ２４の検出面に高い回収効率で到達する。
【００１７】
光電子増倍管（フォトマル）３４では、入射した光を光電子に変換して、光電子の電子群を増倍するＭＣＰ（Micro Channel Plate、電子増倍管）と、増倍された電子群から増幅光を生成する。そして、増幅光のスペクトル成分を複数の検出素子のそれぞれで検出することにより、その波長分布を測定する。
第二回折格子３３は、光を波長成分に分光するために用いられる光学素子である。第二回折格子３３は、例えば、表面で反射させる反射型回折格子（ブレーズド回折格子）である。反射型回折格子は、基板の上面である反射面（グレーティング面）に狭ピッチの格子溝が形成されている。格子溝の本数は例えば７８０本／ｍｍ（ブレーズ波長は例えば９５０ｎｍ）である。その結果、波長１５０ｎｍ〜４００ｎｍの回折光が光電子増倍管３４の検出面に高い回収効率で到達する。
【００１８】
光学素子３０は、閾値波長（例えば、４００ｎｍ）より長波長の光（第一の光）を透過させるとともに閾値波長より短波長の光（第二の光）を反射するものである。
【００１９】
このような分光器１によれば、入口スリット部材２２のスリットから入射する入射光は、光学素子３０によって閾値波長（例えば、４００ｎｍ）より長波長の光（第一の光）と、閾値波長（例えば、４００ｎｍ）より短波長の光（第二の光）とに光量分割される。第一回折格子２３の中心に入射する第一の光は、第一回折格子２３のグレーティング法線に対して入射角２０．０°で入射する。その入射光は、第一回折格子２３で反射する際に、波長毎に異なる回折角で回折する。その結果、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの回折光がフォトダイオードアレイ２４の検出面に高い回収効率で到達する。また、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの回折光がフォトダイオードアレイ２４の検出面に到達すると同時に、第二回折格子３３の中心に入射する第二の光は、第二回折格子３３のグレーティング法線に対して入射角３８．２２°で入射する。その入射光は、第二回折格子３３で反射する際に、波長毎に異なる回折角で回折する。その結果、波長１５０ｎｍ〜４００ｎｍの回折光が光電子増倍管３４の検出面に高い回収効率で到達する。
【００２０】
以上のように、分光器１によれば、広い測定波長範囲１５０ｎｍ〜８００ｎｍを高い回収効率で測定することができる。
【００２１】
（他の実施形態）
（１）上述した分光器１では、閾値波長より長波長の光を透過させるとともに閾値波長より短波長の光を反射する光学素子３０を備えるような構成を示したが、光束の４０％を透過させるとともに光束の６０％を反射する光学素子を備えるような構成としてもよい。
（２）上述した分光器１では、第一回折格子２３とフォトダイオードアレイ２４と第二回折格子３３と光電子増倍管３４とを備えるような構成を示したが、さらに第三回折格子とフォトダイオードアレイとを備えるような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、回折格子を備える分光器等に利用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１：  分光器
２２：  入口スリット部材（入射光部）
２３：  第一回折格子
２４：  フォトダイオードアレイ
３０：  光学素子
３３：  第二回折格子
３４：  光電子増倍管
【図１】
2012032200.tif 000003
【図２】
2012032200.tif 000004