一种具有棱镜和支架的衰减全反射探头。所述棱镜由在远紫外区透射光的光学材料制成，具有与样品接触的接触面以及均不与样品接触的入射面和出射面。所述支架具有开口，在所述开口周围与棱镜气密地接合，并且最终使朝向开口的接触面露出。所述棱镜的接触面、入射面和出射面形成为使得透过入射面的光线以大于临界角的入射角进入接触面，且由接触面全反射的光通过出射面射出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及远紫外区中的光谙分析。
技术介绍
近来，越来逸多地需要测定水溶液中的水的纯度或特性的甚小变 化而不改变水质。例如，在制作半导体器件的过程中，要求水溶液具 有与接近理论极限的等级上的水的电阻率对应的高纯度。近来还使用 对于从晶圆表面去除杂质具有特效的自由基水。在水或者其中的可溶成分的定性和定量分析中，光谱分析以各种 方式成为极有力的工具。根据要测定的波长区，光谱分析技术主要分 为紫外和可见光谱学、近红外光谱学和红外光谱学。尤其是在红外光谱学中，在800 - 1400 nm区域中显著观测到由于 水特有的氢键引起的吸收光谱。例如，日本专利"特开 H03-175341/1991"提出用光语学来测定溶质成分。氢键在水中的水分 子之间形成，以及氬4泉的状态由于溶解到水中的溶质而非常灵敏地改 变。通过研究光语的变化，可定量分析4皮溶解的成分。具体来说，当 无机电解质在水溶液中离解为离子时，水分子本身的4建合态或水合离 子附近的水分子与体相水(bulkwater)之间的氬4定，因氪键的断开或 变形而受到影响。于是，水溶液的近红外光谱变成与纯水不同。通过 使用预定的校准曲线，离子物种(ion species)的浓度可从水的吸收光 谱而不是从离子种的吸收光谱定量地测定。近来提出测^远紫外光谱，以确定水溶液中的水合物质的浓度(曰 本专利"特开2005-214863"以及Applied Spectroscopy(应用光谱 学)Vo1.58, No.8(2004)910-916)。这基于以下事实水的远紫外光谱与水中的氢键的状态密切相关，与上述近红外光谱相似。水的吸收光谱因n-c/跃迁而具有波长150nm附近的峰值，以及峰值因水分子本身和 水合离子所产生的电场的作用而向长的波长偏移。因此，吸收光谱的 一部分偏移到可釆用常规光谱装置(不需要真空系统或氮气吹扫的光 谱装置)来测定的波长区。通过测定远紫外光谱，可定性分析水溶液， 并可定时地测定甚小浓度的溶质。采用水的远紫外光谱的这种分析远 比采用近红外光谱在定性和定量上更灵敏。但是，由于水本身的吸光 率在远紫外区非常大，因此，可能仅在比对应于透射光谱的下限的比 180 nm长的波长区中测定光谱。在此说明衰减全反射(ATR)光谱测定法，在本专利技术中该方法用于 测定具有甚大吸收的材料的吸收光谱。采用衰减全反射光谱法可测定 样品中的吸收，由于以从光探头的表面传播的光渗透到波长量级的样 品中(衰减波(evanescentwave))，在4罙头处光线^皮全反射。所得吸收 光谱在理论上与'用波长量级的样品盒长度测定的相似。在日本专利"特 开S62-75230/1987"中提出用ATR探头测定浓'溶液。合成石英或蓝宝 石用作制作光探头的辨料。例如在日本专利"特开H07-12716/1995，，中， 提出了增强衰减全反射光谱法本身的灵敏度的方案。在水的近红外区吸收光镨中观测到的吸收很弱，因为由于固有的 禁阻跃迁，不能测定水溶液中的溶质的甚小浓度。于是，需要测定在 近红外区中即使有明显差异也无法测定的溶质的甚小浓度。另 一方面， 水在150nm波长附近有大的吸收峰。通过检测紫外区中吸收光谱的变 化，能够以远比近红外光谱中高的灵敏度来定性和定量地测定水溶液 中的溶质。但是，水的远紫外光的吸收对于在远紫外区中的水或水溶 液的光谱测定是一大障碍。如果除了水以外的某物质在远紫外区中强 吸收，则其吸收对于其光谱测定也是一大障碍。要注意，以上所述的 用于红外和可见光区的现有技术的衰减全反射技术无法应用于紫外区，这是因为在远紫外区透射率不够大，或者光探头无法在与样品物 质接触的表面上引起全反射。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是易于在等于或小于180 nm波长的远紫外区 中测定光语。一个实施例的衰减全反射探头具有棱镜和支架。由在远紫外区中 透射光的光学材料构成的棱镜具有与样品接触的接触面以及均不与样 品接触的入射面和出射面。该支架具有开口，并与开口附近的棱镜气 密连接。因此，支架最终将面向开口的接触面暴露于样品。棱镜的接 触面、入射面和出射面形成为使透过入射面的光线以大于临界角的入 射角进入接触面，由接触面全反射的光从出射面射出。一个实施例的分光计具有衰减全反射探头。光源向衰减全反射探 头辐射紫外光，光检测器检测从该衰减全反射探头接收的光线。用于 色散紫外光的光学元件设在从光源到光检测器的光学通路中。本专利技术的一个优点在于，对在远紫外区中有大吸光率的物质进行 光谱测定。附图说明通过以下结合本专利技术的优选实施例、参照附图进行的描述，本专利技术的这些目的及其它目;.的和特征将变得非常清楚。图l是一般衰减全反射探头的结构的示意图； 图2是光学探头的平面图,、正视图和侧视图； 图3是进入光学探头的光线通路的简图4是远紫外区中各种光学对料的折射率的波长^/人关系的曲线图5是用蓝宝石制的光学探头测定的、吸光率相对于溶质浓度的 实验数据的曲线图6是用于釆用远紫外光谱法测定甚少量溶质的装置的框图；以及图7是非水物质的远紫外光谱图。具体实施例方式下面参照附图来说明本专利技术的实施例，其中，类同的附图标记在若干^L图中表示相似或相应的部分。由于近红外区中水的吸收光镨具有归因于固有的禁阻跃迁的弱吸 收，因此，溶质的甚小浓度不能用近红外光谱学来测定。本专利技术人研 究了远紫外光谱并且发现，纯水在远紫外区中的150nm波长附近具有 极高吸收峰，且水溶液中水合溶质的甚小浓度可通过测定远紫外光谱 的高吸收峰的斜度变化来确定。换言之，光谱在远紫外区中从150nm 附近的吸收峰急剧减少到200nm附近的吸收底，且峰值位置和吸收谱 带的带宽甚至会受到甚少量溶质的水合作用影响。因此，可在吸收峰 的斜度上以极高灵敏度检测到吸收峰的甚小波长偏移，并且这可用来 测定水溶液中的的甚十浓度。这在日本专利"特开2005-214863，，中公 开。甚少量溶质可通过采用在水的吸收峰斜度上的多个波长处所测定 的吸光率的多元分析所确定的校准曲线来测定。例如，在日本专利"特 开2005-214863，，的图1表示在百万分之0与百万分之20(ppm)(或者1、 2、 3、 4、 5、 6、 8、 10、 12、 16,20 ppm)之间的十一种浓度的氯化 氢(HC1)溶液的远紫外光谱，其图2表示用于预测HC1的浓度的校准才莫 型的相关性。相关系数R为0.9987，标准偏差是0.18ppm。已经发现， 甚少量HC1能够^至少达到100ppm的高准确度来测定。在测定实例 中，水溶液中的HC1的检测极限为0.5 ppm。在测定水和水溶液的上例中，在水的吸收谱带的斜度上要测定的、，波长限于190至210 nm。这是由于难以测定比180 nm短的波长区中 的透射光谱。例如，由于具有150nm附近的峰值的吸收谱带的吸光率 非常大，因此，光线沿其中透if样品的样品盒长度必须减少到大约数 百nm的量级。还需要去除吸收刑定环境中的紫外光的氧。另一方面， 为了以高灵敏度分析水溶液中的溶舉，需要测定160至180nm之间的 波长区中的吸收峰的斜度，其中吸4丈光谱的变化显得更大，虽然吸收 很大。为了测定远紫外区中的吸收峰(150 nm)附近的水或水溶液的光镨，样品盒长度必须短至约100nm。本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种衰减全反射探头，包括： 棱镜，由在远紫外区中透射光的光学材料制成，包括与样品接触的接触面以及均不与样品接触的入射面和出射面；以及 支架，具有开口，在所述开口周围与棱镜气密地接合，所述支架最终使朝向所述开口的所述接触面露出， 其中，所述棱镜的接触面、入射面和出射面形成为使得透过所述入射面的光以大于临界角的入射角进入所述接触面，并且由所述接触面全反射的光通过所述出射面射出。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：东升，尾崎幸洋，池羽田晶文，
申请(专利权)人：仓敷纺绩株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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