(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を発する光源と、
被測定物をセットする試料台と、
光源から発せられ被測定物を通過した光を検出する検出部とを備え、
被測定物の紫外線に対する屈折率を測定する紫外域屈折率測定装置において、
紫外線が通る光路は、酸素バリア性を有する柔軟なフィルムからなるカバーで覆われ、
カバー内部は窒素ガス又は不活性ガスで置換されていることを特徴とする紫外域屈折率測定装置。
【請求項２】
酸素バリア性を有する柔軟なフィルムは、ポリ塩化ビニリデン系のフィルムに、ポリオレフィン系のフィルムを積層してなる透明フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の紫外域屈折率測定装置。
【請求項３】
光源から発せられた紫外線を周期的に通過させるチョッパーと、
チョッパーを通過した紫外線を平行光に変換し試料台上の被測定物に対して出射するもので、第１の箱体によって光学系が囲まれてなるコリメーターと、
試料台上の被測定物を通過した光を集光し検出部に照射するもので、第２の箱体によって光学系が囲まれてなる集光部とを備え、
光源からチョッパーにかけて第１のカバーで覆われ、
コリメーターは第２のカバーで覆われ、
試料台は第３のカバーで覆われ、
集光部および検出部は第４のカバーで覆われ、
第２の箱体には、第４のカバーを挿通した状態で、窒素ガス又は不活性ガスを供給するためのガス供給チューブが取り付けられ、
第１のカバーには、内部の気体を外部に排気する排気チューブが挿通していることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外域屈折率測定装置。
【請求項４】
カバー内部の酸素濃度は５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の紫外域屈折率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外域の光に対する光学材料の屈折率を測定するための紫外域屈折率測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学材料の屈折率を測定する場合、長波長（赤外域）から近紫外域の波長については空気中で測定することができる。しかし、２００ｎｍ以下の紫外域になると、光源から発せられた光は酸素により吸収されてしまうので、空気中では測定できない。そこで、この波長域で屈折率を測定するためには、測定系を真空に保つ測定装置が提案されている。あるいは、測定系の空気を不活性ガスなどで置換して測定する装置も開発されている。
なお、上記のような酸素に吸収されてしまう短波長の紫外域を真空紫外域ということもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真空状態で測定する装置も、不活性ガスなどで置換して測定する装置のいずれであっても、金属や硬いプラスチック板やガラス板の箱で測定装置全体を囲んでいた。そのため、屈折率を測定する際に装置を構成する各部を駆動するためにモーターなどの駆動手段を設け、それを箱の外から制御するという全自動機構にせざるを得ない。このような全自動機構にすることでコストがかかる上に、光学材料の屈折率を限界精度（小数点以下６桁目）まで求めようとしても、全自動では手動のような微妙な調整ができず所望の精度を達成することが難しい。
また測定装置を真空中に置いた場合、ポンプなどを要することで、より一層コストがかかり、しかも各摺動部の摩擦や潤滑のメカニズムが大気中の場合と大きく異なり精度を得にくくなるという点も問題であった。
【０００４】
本発明の課題は、紫外域屈折率測定装置において、大掛かりな装備など要せず低コストで、紫外域の屈折率を限界精度（小数点以下６桁目）で求めることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、
紫外線を発する光源（ホローカソードランプ２）と、
被測定物をセットする試料台（５）と、
光源から発せられ被測定物を通過した光を検出する検出部（フォトマルチプライヤ７）とを備え、
被測定物の紫外線に対する屈折率を測定する紫外域屈折率測定装置（１）において、
紫外線が通る光路は、酸素バリア性を有する柔軟なフィルムからなるカバー（第１カバー２０、第２カバー２１、第３カバー２２、第４カバー２４）で覆われ、
カバー内部は窒素ガス（Ｎ2）又は不活性ガスで置換されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、紫外線が通る光路が酸素バリア性を有する柔軟なフィルムからなるカバーで覆われ、カバー内部は窒素ガス又は不活性ガスで置換されていることから、装置を構成する試料台や検出部といった各部を調整等のために回転駆動する場合、カバーの外側から各部材に直接触れて手作業で駆動することが可能であり、従来の硬いガラス製等の箱に囲まれた装置と異なりモーターなどの大掛かりな装置や真空状態にするためのポンプなどを必要としないので、低コストで紫外域の屈折率測定を行うことができるようになる。しかも、手動であれば、微調整が可能であり、前記限界精度で屈折率を求めることができる。
また、置換するガスとして窒素ガスを用いれば、より一層低コストな装置となる。
【０００７】
ここで、「柔軟」とは、自在に曲げることができる程度のやわらかさである。
請求項１に記載の発明において、酸素バリア性のフィルムとしては、例えば高分子フィルムに珪素酸化物、アルミニウム酸化物、マグネシウム酸化物などを蒸着し酸素バリア性を付与したものを使うことができる。また、高分子フィルムと酸素バリア性に優れたフィルムを積層したものでもよい。
前記蒸着あるいは積層フィルムで用いられる高分子フィルムとしては、ポリプロピレンやポリエチレンといったポリオレフィン系、ナイロンを含むポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドなど各種用いることができ、これらのブレンドポリマーからなるフィルムでもよい。
【０００８】
より具体的には、請求項２に記載の発明のように、ポリ塩化ビニリデン系のフィルムに、ポリオレフィン系のフィルムを積層してなる透明フィルムであってもよい。
請求項２に記載の発明によれば、酸素バリア性を有するフィルムは、酸素バリア性に優れたポリ塩化ビニリデン系のフィルムと可撓性に優れたポリオレフィン系のフィルムを重ねたフィルムであるので、酸素バリア性と扱いやすさ、さらには透明性やヒートシール性といった優れた機能を有し、装置の大きさや各部の形状に合わせて自在に加工可能となる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか記載の紫外域屈折率測定装置において、
光源から発せられた紫外線を周期的に通過させるチョッパー（３）と、
チョッパーを通過した紫外線を平行光に変換し試料台上の被測定物に対して出射するもので、第１の箱体によって光学系が囲まれてなるコリメーター（４）と、
試料台上の被測定物を通過した光を集光し検出部に照射するもので、第２の箱体によって光学系が囲まれてなる集光部（望遠鏡６）とを備え、
光源からチョッパーにかけて第１のカバーで覆われ、
コリメーターは第２のカバーで覆われ、
試料台は第３のカバーで覆われ、
集光部および検出部は第４のカバーで覆われ、
第２の箱体には、第４のカバーを挿通した状態で、窒素ガス又は不活性ガスを供給するためのガス供給チューブ（Ｎ2チューブ８）が取り付けられ、
第１のカバーには、内部の気体を外部に排気する排気チューブ（１１）が挿通していることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、装置を構成する各部が第１のカバー、第２のカバー、第３のカバー、第４のカバーにより個別にそれぞれ覆われているので、各部を他の部分に対して独立で動かしやすい。また、集光部を構成する第２の箱体に取り付けられたガス供給チューブにより窒素ガスまたは不活性ガスが供給されると、集光部の箱体から、紫外線の通る光路を通って、つまり、第３のカバー、コリメーターを構成する第１の箱体の内部、第１のカバーと順に進んでいき、これによりカバー内部の空気（酸素）が排気チューブから押し出されていき、容易にカバー内部が窒素ガス又は不活性ガスに置換されるようになる。
【００１１】
請求項１〜３のいずれかに記載の紫外域屈折率測定装置において、請求項４に記載の発明のように、カバー内部の酸素濃度は５０ｐｐｍ以下となり、これにより紫外域の波長に対する屈折率の測定が可能となる。
【００１２】
請求項１〜４のいずれか記載の紫外域屈折率測定装置において、不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、ネオン、キセノン等のいわゆる希ガスを用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の紫外域屈折率測定装置について、詳細に説明する。
図１には、本発明の一例としての紫外域屈折率測定装置１を示した。
紫外域屈折率測定装置１は、ホローカソードランプ２、チョッパー３、コリメーター４、試料台５、望遠鏡６とから主に構成される。
【００１４】
ホローカソードランプ２は、紫外域の波長を出射する光源であり、先端部２ａより所定の波長を有する光を発する。この測定装置１では出射波長域のうち１４０ｎｍ以上の光を屈折率の測定に利用する。
チョッパー３は、入射口３ａと、光が通る穴（図示せず）が形成されている回転円盤３ｂとを有し、ホローカソードランプ２から入射口３ａに入射した光を円盤３ｂにより適宜遮断しながら周期的に通過させるものである。入射口３ａには、排気チューブ１１が差し込まれている。
コリメーター４は、脚部４ｄに支持されたハウジング４ｃと、ハウジング４ｃの両側部に設けられ、ハウジング４に対して着脱自在である入射口４ａと出射口４ｂとを有する。チョッパー３を通過して、入射口４ａから入射した光は、ハウジング４ｃ内部の図示しないミラーで反射しながら平行光に変えられ、出射口４ｂから出射するようになっている。また、ハウジング４ｃの下部には、検出用チューブ９が差し込まれ、この検出用チューブ９は酸素濃度計１０に接続されている。
【００１５】
ホローカソードランプ２の先端部２ａからチョッパー３全体、さらにコリメーター４の入射口４ａにかけて第１カバー２０によって覆われている。第１カバー２０において、先端部２ａ、入射口４ａ、排気チューブ１１に対応する部分については、穴が形成され、これら各部を穴に通した状態でカバー２０との間に隙間がないようにテープ等で固定している。
また、コリメーター４全体は第２カバー２１によって覆われている。第２カバー２１には入射口４ａ、出射口４ｂのそれぞれに対応する穴が形成され、これら穴の周囲を、入射口４ａ、出射口４ｂをハウジング４ｃに取り付ける際にハウジング４ｃとの間で挟みこむようにして固定する。さらに、第２カバー２１には脚部４ｄおよび検出用チューブ９に対応した穴が形成され、脚部４ｄあるいは検出用チューブ９と、第２カバー２１との間はほとんど隙間がないようにテープで固定されている。
【００１６】
試料台５上には、蛍石、フッ化バリウム等の結晶や、フッ素をドープした石英ガラス等の紫外線を透過する光学材料をプリズムに加工したサンプル（被測定物）Ｓが載置されている。試料台５は、回転軸５ａを中心に回動自在であり、光路に対するサンプルＳの角度を調整できるようになっている。
【００１７】
本発明の集光部である望遠鏡６は、望遠鏡台６ｃ上に脚部６ｄで支持されたハウジング６ａと、ハウジング６ａの側部に設けられ、ハウジング６ａに対して着脱自在である入射口６ｂと、ハウジング６ａの上部に設けられたフォトマルチプライヤ（検出部）７とを備えている。サンプルＳを透過した光は入射口６ｂから入射すると、ハウジング６ａ内部の図示しないミラーで反射しながら集光し、フォトマルチプライヤ７に対して照射されるようになっている。作業者はフォトマルチプライヤ７の光検出結果からサンプルＳの１５７ｎｍ近傍に対する屈折率を求めることができるようになっている。
望遠鏡台６ｃは、前記回転軸５ａと同一直線上であって、回転軸５ａに対して独立である図示しない望遠鏡軸を中心に回動自在であり、望遠鏡６はこの望遠鏡軸を中心に回転しながら、サンプルＳに対して適宜角度調整されるようになっている。また、ハウジング６ａの下部には、図示しないＮ2ボンベに接続されたＮ2チューブ（ガス供給チューブ）８が差し込まれている。
【００１８】
試料台５全体は、第３カバー２２によって覆われている。第３カバー２２には、コリメーター４の出射口４ｂおよび望遠鏡６の入射口６ｂとに対応して、図２に示すように、穴２２ｂ、２２ｃが形成されている。また、第３カバー２２の開放端は、前記回転軸５ａとほぼ同じ径の開口２３ａを有する金属製の固定部材２３の周囲に挟まれるように固定されている。よって、第３カバー２２の外部との連通部分は、穴２２ｂ、２２ｃ、開口２３ａのみである。
第３カバー２２を試料台５の周りに設ける場合、開口２３ａの内側にグリースを塗布した状態で試料台５の回転軸５ａを通し、回転軸５ａを回動自在に望遠鏡台６ｃ上に取り付ける。一方、コリメーター４の出射口４ｂ及び望遠鏡６の入射口６ｂをそれぞれのハウジングに固定する際に、第２カバー２２の穴２２ｂ、２２ｃの周囲を、出射口４ｂ、入射口６ｂのそれぞれとハウジングとの間で挟みこむようにして固定する。これにより、試料台５の周りは第３カバー２２によりほぼ完全に覆われる。
【００１９】
また、望遠鏡６のハウジング６ａの周りは第４カバー２４によってを覆われている。第４カバー２４には、入射口６ｂ、脚部６ｄ、Ｎ2チューブ８が通る穴が設けられている。第４カバー２４は、入射口６ｂを固定する際に、前記第３カバー２２とともに同様に、入射口６ｂとハウジング６ａとの間で挟みこむようにして固定する。一方、脚部６ｄあるいはＮ2チューブ８と、第４カバー２４との間は、ほとんど隙間がないようにテープにより固定している。
【００２０】
第１カバー２０、第２カバー２１、第３カバー２２、第４カバー２４は、いずれも同じ材質であり、高い酸素バリア性を有するポリ塩化ビニリデンフィルムの両面にポリオレフィンフィルムを張った透明フィルムで、ヒートシールにより所望の形の袋状に加工して、カバーとして用いている。ポリオレフィンを積層することで強度と可撓性が付与され、フレキシブルに形を変え得る柔軟な袋となる。例えば、クレハロンＭＬＢ、クレハロンＭＬＳ（いずれも呉羽化学工業株式会社製）を用いることができる。
【００２１】
上記構成の紫外域屈折率測定装置１では、サンプルＳの屈折率の測定を行う際には、Ｎ2チューブ８から望遠鏡６のハウジング６ａ内部に窒素ガスを流しいれる。ハウジング６ａ内を満たした窒素ガスは、入射口６ｂから第３カバー２２内に流れ出て、第３カバー２２内部を満たし、コリメーター４の出射口４ｂからハウジング４ｃ内部に入り込む。さらに、ハウジング４ｃ内部を通った窒素ガスは、入射口４ａからチョッパ−３の光路に流れ出し、第１カバー２０内部を満たす。このように望遠鏡６側から流入した窒素ガスは、図１の右方に移動することで、空気を押し出していき、結局、空気は排気チューブ１１から外部に排気され、紫外線の光路は窒素で置換される。
検出用チューブ９からはコリメーター４のハウジング４ｃ内部の気体が排出されて、その気体中の酸素濃度が酸素濃度計１０によって検出される。
高純度の窒素ガスをＮ2チューブ８から流しいれると、酸素濃度計１０の値は最終的に２０ｐｐｍ前後の値になり、紫外域の測定が十分可能な状態になる。
コリメーター４のハウジング４ｃ及び望遠鏡６のハウジング６ａ内を満たした窒素ガスは、ハウジング４ｃ、６ａから漏れ出て、それぞれ第２カバー２１、第４カバー２４内も満たすようになる。
【００２２】
以上の紫外域屈折率測定装置１によれば、光路が酸素バリア性のカバーで覆われているので、窒素を流すことで酸素がほとんど存在しなくなり、２００ｎｍ以下の紫外線に対する屈折率を測定することができる。特に、光路が露わな状態になっており酸素の影響を最も受けやすい試料台５の周りについては、固定部材２３に固定された第３カバー２２によって隙間なく覆っているので、試料台５の周囲が十分に窒素ガスで置換される。
また、コリメーター４及び望遠鏡６については、それぞれハウジング４ｃ、６ａ内部に窒素ガスをいれ、それぞれのハウジングから漏れ出た窒素ガスも第２カバー２１や第４カバー２４で逃がさないことから、ハウジングとカバーで二重になっており、空気（酸素）が流入しにくく十分に窒素ガスに置換される。
そして、このような紫外域屈折率測定装置１によれば、各カバーがフレキシブルな透明カバーなので、第１カバー２０、第２カバー２１、第３カバー２２、第４カバー２４それぞれを所望の形の袋状に加工しやすく、望遠鏡６や試料台５などの位置を調整する場合には、それぞれのカバーの外側から、手作業で駆動することが可能であり、大掛かりな装置は一切要せず、低コストで紫外域の屈折率測定を行うことができるようになる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施の形態に限らず、適宜変更可能であることは勿論である。例えば、４つのカバーで各部を覆ったが、１〜３個のカバーで覆うように構成してもよい。
また、測定装置を構成する具体的な装置も適宜変更あるいは追加可能であり、紫外域の光源として重水素ランプでもよいし、グレーティングなどの分光器を設けてもよい。
さらに、屈折率の測定波長も１５７ｎｍに限らず、本発明の測定装置は、いわゆる真空紫外域の波長に対する屈折率測定に好適に用いることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、紫外線が通る光路が酸素バリア性を有する柔軟なフィルムからなるカバーで覆われ、カバー内部は窒素ガス又は不活性ガスで置換されていることから、装置を構成する試料台や検出部といった各部を調整等のために駆動する場合、カバーの外側から各部材に直接触れて手作業で駆動することが可能であり、従来のガラスの箱などに囲まれた装置と異なりモータなどの大掛かりな装置や真空状態にするためのポンプなどを必要としないので、低コストで紫外域の屈折率測定を行うことができるようになる。
しかも、手動であれば、微調整が可能であり、前記限界精度で屈折率を求めることができる。
【００２５】
特に、請求項２に記載の発明のように、酸素バリア性に優れたポリ塩化ビニリデン系のフィルムと可撓性に優れたポリオレフィン系のフィルムを重ねたフィルムを用いれば、酸素バリア性と扱いやすさ、さらには透明性やヒートシール性といった優れた機能を有するので、装置の大きさや各部の形状に合わせて自在に加工可能となり、隙間が少なくそれでいて各部を操作しやすいカバーに容易に加工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例としての紫外域屈折率測定装置の構成を示す側面図である。
【図２】第３カバーを示す斜視図である。
【符号の説明】
１      紫外域屈折率測定装置
２      ホローカソードランプ（光源）
３      チョッパー
４      コリメーター
４ｃ    ハウジング（第１の箱体）
５      試料台
６      望遠鏡（集光部）
６ａ    ハウジング（第２の箱体）
７      フォトマルチプライヤ（検出部）
８      Ｎ2チューブ（ガス供給チューブ）
９      検出用チューブ
１０    酸素濃度計
１１    排気チューブ
２０    第１カバー
２１    第２カバー
２２    第３カバー
２３    固定部材
２４    第４カバー
Ｓ      サンプル（被測定物）
【図１】
0004365519.tif 000002
【図２】
0004365519.tif 000003