JPH083447B2 - Optical measuring device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば光化学ホールバーニング（フォトケ
ミカルホールバーニング）等、極めて高い波長分解能を
必要とする分光測定に使用する光学測定装置に関するも
のである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical measuring device used for spectroscopic measurement requiring extremely high wavelength resolution such as photochemical hole burning (photochemical hole burning). .
本発明は、光化学ホールバーニング等で使用されるク
ライオスタットのように、極めて高い波長分解能を必要
とする分光測定に用いられる光学測定装置の光学窓に対
し、無反射コーティングを施すことにより、 光干渉によるノズルの低減を図り、検出感度の向上を
図ろうとするものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a non-reflective coating on an optical window of an optical measuring device used for spectroscopic measurement that requires extremely high wavelength resolution, such as a cryostat used in photochemical hole burning, etc. It is intended to reduce the number of nozzles and improve the detection sensitivity.
光記録の分野においては、記録密度の一層の向上を図
るために、レーザ波長を変化させることにより１スポッ
ト中に複数の情報を記録する，いわゆる波長多重記録の
構想が生まれてきている。光化学ホールバーニング記録
方式もその一つであり、その記録原理は、例えば特開昭
53−99735号公報等に記載されている。すなわち、透明
分散媒質に分散された感光物質が極低温において示すひ
とつの広い吸収帯（不均一吸収帯）の中に、狭帯域のレ
ーザ光を照射して鋭い窪み（ホール）を形成させるもの
であり、不均一吸収帯にはレーザ光の波長を僅かずつ変
化させることによって多数のホールを形成することがで
きることを利用したものである。In the field of optical recording, in order to further improve the recording density, a concept of so-called wavelength multiplex recording, in which a plurality of pieces of information are recorded in one spot by changing a laser wavelength, has been born. A photochemical hole burning recording method is one of them.
No. 53-99735. That is, a photosensitive material dispersed in a transparent dispersion medium forms a sharp recess (hole) by irradiating a narrow band laser beam into one wide absorption band (non-uniform absorption band) shown at extremely low temperatures. This is because it is possible to form a large number of holes in the nonuniform absorption band by gradually changing the wavelength of the laser light.
この光化学ホールバーニング記録方式によれば、情報
記録単位となる記録媒体上の１つのレーザ照射部位中に
102〜104個の情報を記録することが可能であり、したが
って既に実用に供されている光ディスクのような光記録
媒体が１つのレーザ照射部位中に１個の情報しか記録で
きないのと比較すると、情報記録密度の飛躍的な向上が
期待される。According to this photochemical hole burning recording method, one laser irradiation site on the recording medium, which is an information recording unit, is
It is possible to record 10 2 to 10 4 pieces of information, and therefore, optical recording media such as optical discs that have already been put into practical use can only record one piece of information in one laser irradiation area. Then, a dramatic improvement in information recording density is expected.
ところで、この光化学ホールバーニング現象は、現状
では液体ヘリウム温度等の極低温中でのみ発現する現象
であり、したがって通常は光化学ホールバーニングを起
こす物質をクライオスタットで冷却して、レーザ照射に
よるホール生成や吸収スペクトル測定等を行っている。
この場合、市販のクライオスタットでは、光学測定用の
窓として厚さ数mm程度の平行透明板（材質はガラス，水
晶，サファイア等。）が使用されている。By the way, this photochemical hole burning phenomenon is currently a phenomenon that appears only in extremely low temperatures such as liquid helium temperature. We are doing spectrum measurements.
In this case, a commercially available cryostat uses a parallel transparent plate (material is glass, crystal, sapphire, etc.) having a thickness of about several mm as a window for optical measurement.
しかしながら、このような透明板からなる光学窓を介
して光学測定を行おうとすると、空気相や真空相との界
面で反射が起き、透明板内で多重反射した光が透過光と
干渉して透過スペクトルに数cm-1周期のノズルが現れ、
ホールの検出や正確な形状の測定を妨げている。特に、
光化学ホールバーニングのように高波長分解能を必要と
する分光測定でこの傾向が著しく、例えば微弱なホール
の検出はほとんど不可能であった。However, when an optical measurement is attempted through an optical window made of such a transparent plate, reflection occurs at the interface with the air phase or vacuum phase, and the light multiply reflected inside the transparent plate interferes with the transmitted light and is transmitted. Nozzles with a period of several cm -1 appear in the spectrum,
It hinders hole detection and accurate shape measurement. In particular,
This tendency is remarkable in spectroscopic measurements that require high wavelength resolution such as photochemical hole burning, and it has been almost impossible to detect, for example, weak holes.
そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、光干渉によるノズルが少なく、高波長
分解能を必要とする分光測定でも高精度な測定を可能と
する光学測定装置を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and provides an optical measurement device that has a small number of nozzles due to optical interference and enables highly accurate measurement even in spectroscopic measurement that requires high wavelength resolution. The purpose is to do.
本発明の光学測定装置は、上述の目的を達成するため
に、少なくとも第１の光学窓及び第２の光学窓を平行に
配置し、これら光学窓間に試料を保持する試料容器を配
置し、前記第１の光学窓に垂直に光を入射し、該試料を
透過した光を第２を光学窓を介して分光測定器で受光し
てなる光学測定装置において、前記光学窓の少なくとも
１以上の窓面に無反射コーティングを施し、一つの光学
窓の窓面間に生じる反射光と透過光の間で生じる干渉を
抑制したことを特徴とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, the optical measuring device of the present invention arranges at least a first optical window and a second optical window in parallel, and arranges a sample container for holding a sample between these optical windows, In an optical measuring device in which light is vertically incident on the first optical window and light transmitted through the sample is received by a spectroscopic measuring instrument through the optical window, at least one or more of the optical windows is provided. It is characterized in that a non-reflection coating is applied to the window surface to suppress the interference generated between the reflected light and the transmitted light generated between the window surfaces of one optical window.
本発明が適用される光学測定装置は、例えば第１図に
示すように、第１光学窓（１）と第２の光学窓（２）と
の間に試料（３）を入れる空間（４）が試料容器として
形成されるもので、第１の光学窓（１）側から光を照射
して、試料（３）の吸収スペクトルを第２の光学窓
（２）側で検出するように構成されるものである。The optical measuring device to which the present invention is applied is, for example, as shown in FIG. 1, a space (4) for inserting a sample (3) between a first optical window (1) and a second optical window (2). Is formed as a sample container, and is configured to emit light from the first optical window (1) side and detect the absorption spectrum of the sample (3) at the second optical window (2) side. It is something.
ここで、各光学窓（１），（２）は、例えばガラス，
水晶，サファイア等の透明板により形成されるものであ
るが、本発明では、これら光学窓（１），（２）の窓面
に無反射コーティングを施して干渉によるノイズを低減
する。Here, each optical window (1), (2) is, for example, glass,
Although it is formed of a transparent plate such as crystal or sapphire, in the present invention, the window surfaces of these optical windows (1) and (2) are subjected to antireflection coating to reduce noise due to interference.
無反射コーティングは、これら光学窓（１），（２）
の窓面のいずれか１面以上に設ければ効果があり、第１
図ないし第４図に示すようにどの面に無反射コーティン
グを施しても原理的に同じ効果が得られる。The anti-reflection coating is used for these optical windows (1), (2)
It is effective if it is provided on any one or more of the window surfaces of
In principle, the same effect can be obtained no matter which surface is coated with an antireflection coating as shown in FIGS.
また、第５図ないし第８図に示すように、全ての窓の
任意の片窓面に無反射コーティングを施せば更に干渉ノ
イズ低減効果は高まる。Further, as shown in FIGS. 5 to 8, the effect of reducing interference noise is further enhanced by applying a non-reflective coating to any one window surface of all windows.
一般に無反射コーティングでも完全に反射率を零にす
ることはできないので、第９図ないし第12図に示すよう
に、一枚の窓の両面に無反射コーティングを施せば更に
効果が高まり、第13図に示すように全ての窓面に無反射
コーティングすれば最も効果が高い。In general, even a non-reflective coating cannot completely reduce the reflectance to zero, so as shown in FIG. 9 to FIG. 12, if the anti-reflective coating is applied to both sides of one window, the effect will be further enhanced. As shown in the figure, it is most effective if all window surfaces are coated with antireflection.
無反射コーティングの手法としては、公知の技術がい
ずれも使用できる。例えばMgF2,CaF2,SiO2等の低屈折率
材料とZnS,TiO2等の高屈折率材料とを交互に蒸着すれば
良い。Any well-known technique can be used as the technique of the antireflection coating. For example, a low refractive index material such as MgF 2 , CaF 2 or SiO 2 and a high refractive index material such as ZnS or TiO 2 may be alternately deposited.
無反射コーティング以外にも、光学窓部に平行度の悪
い透明板，例えばレンズ，プリズム等を使用しても、干
渉パターンが細かくなるため、照射光の断面積が充分大
きければ空間的に平均化され、やはりノイズを消すこと
ができる。In addition to non-reflective coating, even if a transparent plate with poor parallelism is used for the optical window, such as lenses and prisms, the interference pattern will be fine, so if the cross-sectional area of the irradiation light is large enough, it will be spatially averaged. The noise can still be eliminated.
以上、光学窓が試料の両側に２枚取付けられたものを
例に説明したが、これに限らず、例えば光学窓の数はい
くつであっても良い。In the above description, the case where two optical windows are attached to both sides of the sample has been described as an example, but the number of optical windows is not limited to this and may be any number.
光学窓を介して試料の吸収スペクトルを分光測定しよ
うとすると、第14図に示すように、所定の透過光P1の他
に、光学窓Ａの窓面ｂとａの間で反射された反射光P2が
生じ、これらP1,P2間での干渉によりノイズが発生す
る。When an absorption spectrum of the sample is to be spectroscopically measured through the optical window, as shown in FIG. 14, in addition to the predetermined transmitted light P 1 , the reflection reflected between the window surfaces b and a of the optical window A is shown. Light P 2 is generated, and noise is generated due to interference between these P 1 and P 2 .
なお、同図では、入射光P0は窓面ｂで斜めに反射して
いるように図示しているが、これは説明の都合によるも
のであり、入射光P0は実際には窓面ｂに垂直方向に反射
するものである。In the figure, the incident light P 0 is illustrated as being reflected obliquely on the window surface b, but this is for convenience of description, and the incident light P 0 is actually the window surface b. Is reflected in the vertical direction.
ここで、入射光振幅をP0,光学窓Ａの窓面ａでの反射
係数をR1,窓面ｂでの反射係数をR2,窓面ｂでの透過係数
をT2とすると、前記透過光振幅P1及び反射光振幅P2はそ
れぞれ次式で表される。Here, when the incident light amplitude is P 0 , the reflection coefficient on the window surface a of the optical window A is R 1 , the reflection coefficient on the window surface b is R 2 , and the transmission coefficient on the window surface b is T 2 , The transmitted light amplitude P 1 and the reflected light amplitude P 2 are respectively expressed by the following equations.
P1＝P0×T2 ・・・（１） P2＝P0×R1×R2×T2 ・・・（２） 本発明では、光学窓の窓面に無反射コーティングを施
しているので、前記反射光P2が低減され、干渉が抑えら
れる。すなわち、光学窓Ａの窓面ａまたは窓面ｂあるい
はれら両者に無反射コーティングを施すと、（２）式に
おけるR1またはR2あるいはこれら両者が減少し、結果と
して反射光P2の強度が弱くなり、干渉が減少する。In P 1 = P 0 × T 2 ··· (1) P 2 = P 0 × R 1 × R 2 × T 2 ··· (2) present invention, by applying an anti-reflection coating on the window surface of the optical window Therefore, the reflected light P 2 is reduced and interference is suppressed. That is, when an anti-reflection coating is applied to the window surface a or the window surface b of the optical window A or both of them, R 1 or R 2 or both of them in the formula (2) are reduced, and as a result, the intensity of the reflected light P 2 is reduced. Is weakened and interference is reduced.
以下、本発明を光化学ホールバーニング現象の分光測
定に使用されるクライオスタットに適用した実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。Hereinafter, examples in which the present invention is applied to a cryostat used for spectroscopic measurement of a photochemical hole burning phenomenon will be described with reference to the drawings.
使用したクライオスタットは英国オクスフォードイン
ストゥルメント社製,CF−1204であり、その構造は第15
図に示すようなものである。The cryostat used was CF-1204, manufactured by Oxford Instruments, England, and its structure is
It is as shown in the figure.
すなわち、当該クライオスタットは、円筒状の容器
（11），（12），（13）からなる３重構造を有するもの
で、その最も内側の容器（13）の内部が試料室となって
いる。That is, the cryostat has a triple-layered structure including cylindrical containers (11), (12), and (13), and the innermost container (13) is a sample chamber.
上記容器（13）の図中最上部位置には、Ｏリングでシ
ールされた試料出入れ口（14）が設けられており、さら
にその試料出入れ口（14）近傍には、安全弁を有する排
気装置（15）が接続されている。A sample inlet / outlet (14) sealed with an O-ring is provided at the uppermost position of the container (13) in the figure, and an exhaust gas having a safety valve is provided near the sample inlet / outlet (14). The device (15) is connected.
また、最も内側の容器（13）の周囲には、冷却された
ヘリウムガスが循環されるとともに、各容器（11），
（12），（13）間の空間は真空とされ、容器（13）内は
液体ヘリウム温度（4K）まで冷却されている。In addition, the cooled helium gas is circulated around the innermost container (13), and each container (11),
The space between (12) and (13) is evacuated, and the inside of the container (13) is cooled to the liquid helium temperature (4K).
一方、各容器（11），（12），（13）の周壁には、そ
れぞれ180゜対向する位置に２ケ所ずつ光学窓（16），
（17），（18），（19），（20），（21）が嵌め込まれ
ており、これら光学窓（16），（17），（18），（1
9），（20），（21）を介して容器（13）内部の試料の
分光測定を分光測定器で行うようになっている。なお、
光学窓（16），（17），（18），（19），（20），（2
1）を構成する窓板は、全て厚さ2mmの水晶（クォーツ）
板とした。On the other hand, there are two optical windows (16) on the peripheral walls of the containers (11), (12) and (13) at positions facing each other by 180 °.
(17), (18), (19), (20), (21) are fitted, and these optical windows (16), (17), (18), (1
The spectroscopic measurement device is used to perform spectroscopic measurement of the sample inside the container (13) via 9), (20), and (21). In addition,
Optical window (16), (17), (18), (19), (20), (2
The window plates that make up 1) are all made of quartz with a thickness of 2 mm.
It was a plate.
そして本実施例では、かかるクライオスタットの光が
透過する全ての光学窓（16），（17），（18），（1
9），（20），（21）に無反射コーティング（22）を施
した。In this embodiment, all the optical windows (16), (17), (18), (1
Antireflection coating (22) was applied to 9), (20) and (21).
このように無反射コーティングを施したクライオスタ
ットと、全く無反射コーティングを施していないクライ
オスタットについて、照射光の透過スペクトルを測定し
た。結果を第16図に示す。なお、測定に用いた照明光は
ハロゲンランプ（米国ニューポート社製，モデル178
0）、分光測定器はフランスのジョバン・イヴォン（Job
in Yvon）社製,U−1000である。分光測定器のスリット
幅は、入射側，出射側ともに40ミクロンである。The transmission spectrum of the irradiation light was measured for the cryostat thus coated with the antireflection coating and the cryostat not coated with the antireflection coating at all. The results are shown in Fig. 16. The illumination light used for the measurement was a halogen lamp (Model 178, manufactured by Newport, USA).
0), the spectrophotometer is Jobin Yvon of France (Job
in Yvon), U-1000. The slit width of the spectrophotometer is 40 microns on both the incident side and the output side.
図中、S1が無反射コーティングを施したクライオスタ
ットの透過スペクトル、S2が無反射コーティングを施し
ていないクライオスタットの透過スペクトルを示す。In the figure, S 1 shows the transmission spectrum of the cryostat with the antireflection coating, and S 2 shows the transmission spectrum of the cryostat without the antireflection coating.
無反射コーティングなしの場合、波数の周期がＫ＝1/
2nd（但し、ｎは窓板の屈折率であり、ｄは窓板の厚み
である。）で定まる周期性のあるノイズが現れている。
この場合ではＫ＝1.7cm-1である。無反射コーティング
ありの場合、このノイズが殆ど消え、クライオスタット
を通さない場合（図中S3で示す。）とノイズの量は殆ど
変わっていない。Without anti-reflection coating, wave number period is K = 1 /
2nd (however, n is the refractive index of the window plate and d is the thickness of the window plate) has periodic noise.
In this case, K = 1.7 cm −1 . With the non-reflective coating, this noise almost disappears, and the amount of noise is almost the same as when the cryostat is not passed (indicated by S 3 in the figure).
次に、実際に光化学ホールバーニングを測定した例を
示す。Next, an example of actually measuring photochemical hole burning will be shown.
試料は、1mm厚のTPP/PMMA（テトラフェニルポルフィ
ンをポリメチルメタクリレートに１×10-4重量％で分散
させたもの。）を用いた。これを前述のクライオスタッ
トに入れ、4Kに冷却した状態で、波長650nm程度のレー
ザ照射前後での吸収スペクトルの変化を測定した。第17
図は無反射コーティングなしの場合のホールのスペクト
ルであり、第18図は無反射コーティングありの場合のホ
ールのスペクトルである。レーザ照射量は、無反射コー
ティングなしの場合15J/cm2、無反射コーティングあり
の場合0.02J/cm2である。As a sample, 1 mm thick TPP / PMMA (tetraphenylporphine dispersed in polymethylmethacrylate at 1 × 10 −4 wt%) was used. This was placed in the above-mentioned cryostat and cooled to 4 K, and the change in absorption spectrum before and after laser irradiation with a wavelength of about 650 nm was measured. 17th
The figure shows the hole spectrum without the antireflection coating, and FIG. 18 shows the hole spectrum with the antireflection coating. Laser irradiation dose, when no anti-reflective coating 15 J / cm 2, the case with non-reflective coating is 0.02J / cm 2.
無反射コーティングなしの場合、より深いホールが形
成されているのにノイズに埋もれてもわずかにその存在
がわかる程度であるのに対して、無反射コーティングを
施すと、より浅いホールの形状も高精度に測定されてい
る。In the case of no anti-reflection coating, deeper holes are formed, but even if they are buried in noise, the existence can be seen only slightly. It is measured with accuracy.
以上、本発明をクライオスタットを例に説明したが、
本発明がこれに限定されるものではなく、高い波長分解
能を必要とする分光測定に使用する光学測定装置であれ
ばいずれにも適用可能である。Although the present invention has been described by taking the cryostat as an example,
The present invention is not limited to this, and can be applied to any optical measurement device used for spectroscopic measurement that requires high wavelength resolution.
以上の説明からも明らかなように、本発明の光学測定
装置においては、光学窓に無反射コーティングを施して
いるので、窓内での多重反射による光干渉が解消され、
ノイズを低減し信号検出感度を高めることが可能であ
る。As is clear from the above description, in the optical measuring device of the present invention, since the optical window is provided with a non-reflective coating, optical interference due to multiple reflection in the window is eliminated,
It is possible to reduce noise and enhance signal detection sensitivity.
したがって、例えば光化学ホールバーニングに使用す
る光学測定装置に適用した場合には、従来では光干渉ノ
イズに埋もれて測定が難しかった微弱なホールまで検出
できるようになり、より高精度なホールの形状測定が可
能になる。勿論、他の高分解能分光測定でもより微細な
信号検出が可能となる。Therefore, for example, when applied to an optical measuring device used for photochemical hole burning, it becomes possible to detect even a weak hole that was difficult to measure by being buried in optical interference noise in the past, and more accurate hole shape measurement can be performed. It will be possible. Of course, finer signal detection is possible even with other high-resolution spectroscopic measurements.
第１図ないし第13図はそれぞれ基本的な構成の光学測定
装置に対する無反射コーティング例を示す模式図であ
る。 第14図は光学窓における干渉を説明するための模式図で
ある。 第15図は本発明を光化学ホールバーニングの分光測定に
使用されるクライオスタットに適用した一実施例を示す
一部破断側面図、第16図は光学窓に無反射コーティング
を施した場合の透過スペクトルを無反射コーティングを
施さない場合と比較して示す特性図、第17図は無反射コ
ーティングなしの場合のホールのスペクトルを示す特性
図、第18図は無反射コーティングありの場合のホールの
スペクトルを示す特性図である。 1,2,16,17,18,19,20,21……光学窓 5,22……無反射コーティングFIG. 1 to FIG. 13 are schematic views showing examples of antireflection coatings for an optical measuring device having a basic structure. FIG. 14 is a schematic diagram for explaining interference in the optical window. FIG. 15 is a partially broken side view showing an embodiment in which the present invention is applied to a cryostat used for spectroscopic measurement of photochemical hole burning, and FIG. 16 shows a transmission spectrum in the case where an antireflection coating is applied to an optical window. Fig. 17 shows the spectrum of holes compared with the case without anti-reflection coating, Fig. 17 shows the spectrum of holes without anti-reflection coating, and Fig. 18 shows the spectrum of holes with anti-reflection coating. It is a characteristic diagram. 1,2,16,17,18,19,20,21 …… Optical window 5,22 …… Anti-reflection coating
Claims (1)
を平行に配置し、これら光学窓間に試料を保持する試料
容器を配置し、前記第１の光学窓に垂直に光を入射し、
該試料を透過した光を第２の光学窓を介して分光測定器
で受光してなる光学測定装置において、 前記光学窓の少なくとも１以上の窓面に無反射コーティ
ングを施し、一つの光学窓の窓面間に生じる反射光と透
過光の間で生じる干渉を抑制したことを特徴とする光学
測定装置。1. At least a first optical window and a second optical window are arranged in parallel, a sample container for holding a sample is arranged between these optical windows, and light is vertically incident on the first optical window. Then
In an optical measuring device in which light transmitted through the sample is received by a spectroscopic measuring instrument through a second optical window, at least one or more window surfaces of the optical window are provided with an antireflection coating, and An optical measuring device characterized in that interference generated between reflected light and transmitted light generated between window surfaces is suppressed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62128352A JPH083447B2 (en) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Optical measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62128352A JPH083447B2 (en) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Optical measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63293430A JPS63293430A (en) | 1988-11-30 |
| JPH083447B2 true JPH083447B2 (en) | 1996-01-17 |
Family
ID=14982694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62128352A Expired - Lifetime JPH083447B2 (en) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Optical measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083447B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4618552B2 (en) * | 2005-04-19 | 2011-01-26 | 株式会社ニコン | Ultraviolet optical device and light source device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49115387A (en) * | 1973-03-07 | 1974-11-05 | ||
| JPS61284642A (en) * | 1985-06-12 | 1986-12-15 | Mitsubishi Metal Corp | Sample cooler for spectroscopic measurement |
-
1987
- 1987-05-27 JP JP62128352A patent/JPH083447B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63293430A (en) | 1988-11-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |