JPS6239731A - 薄膜の光物性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、特に液面上に展開された薄膜の特性を光学的
に測定する装置に関するもので、更に詳しくは、薄膜の
種々の特性分析の基礎となる光吸収特性の測定装置に関
する０本発明は、例えば単分子膜ｍｗａの形成に際し、
累積すべく液面上に展開された単分子膜の特性分析等に
利用されるものである。

［従来の技術Ｊ 従来、ある試料の光吸収特性を測定する装置としては、
透過率又は反射率から光吸収特性を求める装置がある。

しかし、試料に光が照射された場合、透過光、反射光の
他に散乱光があり、更に高精度を期すためには光の吸収
成分を直接測定することが光吸収特性評価上重要となる
。

光の吸収成分を直接測定する各種の方法の中の１つとし
て、光熱偏向分光装置（Ｐｈｏｔｏｔｅｒ＋５ａｌＤｅ
ｆｌｅｃｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｇｃｏｐｙ：　　Ｐ
ＤＳ）と言われる装置がある。このＰＤＳ装置は、試料
の光吸収による発熱と共に試料内及び試料近傍に温度分
布が生じて屈折率が変化し、これによってそこに入射す
る光が偏向することを利用したものである。即ち、試料
の測定部位に、光吸収されたときに発熱による温度分布
を生じさせて屈折率を変化させる励起光と、これによる
偏向量を測定するためのプローブ光とを照射し、励起光
の波長とプローブ光の偏向量とから試料の光吸収特性を
測定するものである。この装置は、試料と検出系が独立
に設定でき、現場での計測や遠隔計測に適しており１本
発明の基本原理もこのＰＤＳ装置と同様である。

Ｌ記ＰＤＳ装置は、励起光とプローブ光の配置によって
、横方向（ｔｒａｎＳｖｅｒｓｅ）型と縦方向（ｃｏｌ
ｌｉｎｅａｒ）型の二通りがあり、いずれも上述のよう
に試料の励起光吸収量に応じたプローブ光の偏向量を測
定するもので、検出器としては位置敏感検出器（ＰＤＳ
）を用いることが多い。

第１５図（ａ）は縦方向型の例で、励起光源１０より出
た励起光１１は、チョッパー１２で断続光となり、レン
ズ３４で集束されて試料４′に照射される。プローブ光
源５より出たプローブ光６は、レンズ３５及びミラー等
の光路調整器１７で励起光１１が照射されている試料４
′の領域を通過して検出器７へと至り、点線で示される
ように偏向したときの偏向量が測定される。第１５図（
ｂ）は横方向型の例で、グローブ光５が試料４′の表面
に平行に照射される点が縦方向型と相違するだけで他は
同様である。

このＰＤＳ装置における理論的取扱いは、試料内の熱伝
導方程式を解けばよく、偏向角φとして測定される偏向
量は、励起光強度、屈折率の温度係数（ａ　ｎ／δＴ）
、プローブ光の通過する領域での温度勾配（υＴ／δｘ
）笠に比例することになる。試料の光吸収係数に比例す
る項は（δＴｈｆ）ｘ　）に含まれる。また（υｎ／Ｄ
Ｔ　）は、試料によっては正負いずれかの値をとり得、
このことは偏向角も正負両方の場合があることを示して
いる。

し発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このＰＤＳ装置をそのまま液面上に展開
された薄膜についての測定に適用すると、試料たる薄ｊ
模が極めて薄いものであるため、次のような不都合を生
ずる。ここで液面上に展開された薄膜とは、例えば中分
子膜のように、液面上に浮きも沈みもせずに広げられた
薄い膜をいう。

液面上に展開された薄膜の場合、照射される励起光の薄
膜通過領域が短いため、励起光が液面に達する前の外環
境による影響１例えば空気中の粉塵やゆらぎのｗｅ響を
受けやすい。また、励起光が薄膜到達後の不要な反射光
や透過光の影響もＳ／Ｎ比を低下させる原因となり、精
度及び感度のよい測定が困難となる。特に、液面上の気
相に特殊な気体を用いて液面上の薄膜と相互作用を利用
する系においては、励起光が通過する気体領域をできる
だけ短かくする必要があるが、実現が困難である。

本発明は、このように、液面に展開された薄膜という極
めで薄く特異な環境下にある試料について、その光吸収
特性を精度及び感度よく測定できるようにすることをそ
の解決すべき問題点とするものである。

Ｌ問題点を解決するための手段］ 本発明において上記の問題点を解決するために講じられ
た手段は、液面上に薄膜を展開させる液体を収容した液
槽と、液面下から液面りのＶｊＩＩＵの測定部位へ当該
液面で全反射される入射角で照射される励起光を出射す
る励起光源と、液面下に位置し、上記液面で全反射され
た励起光を再び前記測定部位へ液面で全反射される角度
で入射させる光学系と、励起光を測定部位到達前に強度
変調する光強度変調器と、測定部位又はその近傍を通る
プローブ光を出射するグローブ光源と、この測定部位又
はその近傍を通ったプローブ光の偏向量を検出する検出
器とを有することを特徴とする薄膜の光物性測定装置と
するものである。

上記の光学系は、少なくとも２枚を１組とするミラーで
構成され、それらのミラーのいずれか１枚の所要部分に
励起光入射窓を配設したもの、もしくは、プリズムの少
なくとも２面をミラーとして構成され、それらのミラー
のいずれか１面の所要部分に励起光入射窓を配設したも
のなどが特に好適である。

また、Ｅ記の光強度変調器は、例えば光を断続させる場
合はチョッパーが使用され、光の強弱を生じさせる場合
は可変フィルタ等が使用される。

［作　用］ 励起光が試料たる薄膜に吸収されると、励起光の照射時
と非照射時とでは測定部位及びその近傍の屈折率が変化
するので、これをプローブ光の偏向量として検出するこ
とによって光吸収特性を測定することができる。この原
理自体は従来のＰＯ３法と同様である。

ところで、本発明では、試料が液面上に展開された薄膜
であり、しかも励起光は、薄膜が展開している液面で全
反射されるよう液体側から照射されるものである。励起
光は液体内を通って薄膜に照射されるので、空気中を通
って照射されるときのように空気中の粉塵やゆらぎの影
響を受けることがない。薄膜へ照射された励起光は、液
面で全反射され、液面上の気相へと抜ける透過光は、全
反射時のエバネッセント波としての波長オーダー以下の
ごくわずかのものであるので、透過光が測定値に影響を
及ぼす心配もない、また、励起光は、液面で規則的に反
射されることになるため、不規則な反射光による悪！＃
響も生じないものである。更に、励起光が液面及びミラ
ー面で多数回反射され、測定部位に励起光が複数回照射
されることになり、総合励起光強度及びプローブ光偏向
領域が増大されるため、プローブ光の偏向角が大きくな
って高感度な検出を行うことができる。

「実施例」 以下１本発明を、実施例とその図面を参照して詳廁に説
明する。

第１図は１本発明の１実施例の模式図である。

第１図において、ｌは液体２を収容した液槽で、その液
面３Ｊ：には試料たる薄膜４が展開されている。図示さ
れる薄膜４は、ｒＩｉ分子膜を模式的に表わしたもので
ある。

液槽１の側方にはプローブ光源５が設けられている。こ
のプローブ光源５からは、液面３直下で液面３と平行方
向にプローブ光６が照射されるものである。また、プロ
ーブ光源５と液槽ｌを挟んで相対向する位置には、送ら
れて来るプローブ光６の位置を検出する検出器７が設け
られている。

この検出器７の信号は、ドライバー８を介してロックイ
ンアンプ９へ送られるようになっている。

プローブ光源５のやや下方には励起光源１ｏが設けられ
ている。励起光源１０は、薄膜４が展開されている液面
３で全反射される入射角で、液体？側から励起光１１を
薄膜４に向けて照射するものである。液槽１に入る前の
励起光１１の光路に沿った位置に、励起光１１を断続光
として照射するための光強度変調器１２が設けられてい
る。

まず、励起光源１０より出射された励起光１１は、光強
度変調器１２により断続光に変調されたのち、窓が開口
された第１のミラー１３ａの故意を透過し、液槽１の液
面３上に展開されている薄膜４の測定部位を液面３下よ
り照射する。このとき励起光１１は入射角で液体２の臨
界角より大きくなるように入射され、液面３で全反射さ
れると、液体２内を通過して液４１１！！１外へ出て、
第２のミラー１３ｂで再反射され、液面３と平行に進み
、前記第１のミラー１３ａのミラー面で再び反射されて
、薄膜４を照射する。前回と同様に液面３で全反射され
た励起光１１は、今回は第２のミラー１３ｂと平行で位
置が少しずれている第３のミラー１３ｃで反射され、液
面３と平行に進んだのち、第１のミラー１３ａのミラー
面の別な部分で反射されて、薄膜４を照射する。このよ
うに、液面３→第２のミラー１３ｂ−＋ｉｌのミラー１
３ａ−＋液面３→第３のミラー１３ｃ→第１のミラー１
３ａの順に反射を繰り返すことによって、薄膜４の測定
部位に励起光１１が複数回照射されることになる。断続
励起光１１が全反射される各測定部位上の領域では、液
面３上の薄ＩＩり４が光を吸収し、無放射輻射過程によ
り、断続的に熱を発生し、そのため、近傍の屈折率変化
が断続的に生じることになる。

光強度変調器１２はロックインアンプ９に接続されてい
て、光強度変調器１２から送られる励起光１１の断続状
態を示す信号を参照信号として、検出器７からの信号を
同期検出できるようになっている。プローブ光源５、励
起光源ｌＯ５光強度変調器１２及びロックインアンプ９
は、各々測定制御器１４に接続されている。測定制御器
１４は、プローブ光６及び励起光１１の光路及び波長並
びに光強度変調器１２による励起光１１の断続間隔を制
御すると共に、ロックインアンプ９からの信号によって
光吸収特性を算出するものである。

尚、液槽１は、少なくともプローブ光６及び励起光１１
の光路となる部分に透明な窓を設けておけば、ことさら
全体を透明とする必要はない。また、液体２は、励起光
１１についてを吸収の小さいものであればプローブ光６
へ多少直接影響を与えるものであっても測定にさほど悪
影響はないが、透明であることが好ましい。

一方、プローブ光源５から出射されるプローブ光６は、
液面３直下を液面３と平行に通るため、上記励起光１１
の照射によって断続的に屈折率が変化する測定部位近傍
を通過することになる。この屈折率の断続的変化を生じ
る領域を、プローブ光源５から出射されたグローブ光６
が通過すると、変化した屈折率分布に応じて、点線で示
されるように光路が偏向することになる。

検出器７は、Ｉｎ続してプローブ光６を受け、プローブ
光６の受光位置をドライバー８を介してロックインアン
プ９へ送る。ロックインアンプ９は、この検出器７から
の信号を受けると同時に光強度変調器１２からの信号を
受けており、両信号を同期させることによって、励起光
１１照射時のプローブ光６の受光位置信号と、励起光１
１非照射時のブロービ光６の受光位置信号とをＳ／Ｎ比
艮〈区分けして測定制御器１４へ送る。測定制御器１４
は、この送られて来た信号に基づき、その時の励起光１
１の波長についてのプローブ光６の偏向量を求め、これ
に基づいて光吸収特性を算出する。また、励起光１１の
波長を順次変えながら同様の測定を行えば、　ｆＪ薄膜
の分光吸収特性を得ることができる。

この測定に際して、氾畷定部位は、測定制御器１４で励
起光１１の光路を調節することで自由に選択でき、また
液面３の位置に応じてやはり測定制御器１４でグローブ
光６の光路を調節して正確を期すことができる。また、
プローブ光源５、励起光源１０及び光強度変調器１２に
必要な調節を全て測定制御器１４で自動的に行うように
し、操作を簡略化することも可能である。

励起光１１の測定部位における光量分布、液体２の熱に
よる屈折率変化の特性、プローブ光６の入射ビーム位置
及びその時の偏向量から薄膜４によって吸収された光エ
ネルギーが求まる。従って、励起光１１の薄膜４への照
射エネルギーをフォトセンサー等でモニターしておけば
１両者から薄１模４の絶対的な光吸収特性が得られる。

そして、励起光１１の波長を変化させることにより、絶
対的分光吸収特性が得られる。また、励起光１１の各波
長における相対強度を予め求め、波長に対応したプロー
ブ光６の偏向量を求めるだけでも、相対的な分光吸収特
性を得ることができる。光吸収特性の相対値、絶対値は
、測定の目的に応じ適宜選択すればよい。

第２図及び第３図は、本発明の基本原理の説明図である
。第２図において、液面３上に試料としての薄膜４が展
開されていて、励起光１１は液面３下から液面で全反射
する角度で入射され、全反射されたのち、ミラー１３ｂ
で液面３と平行な方向へ反射され、再びミラー１３ａで
反射されて液面３上の薄膜４を照射する。このとき、第
３図に示されるように、液面３の全反射位置をＮ、ミラ
ー１３ｂの反射位置をＲ１そのミラー面と液面との交叉
位置をＢ、ミラー１３ａの反射位置をＬ、そのミラー面
と液面との交叉位置をＡとすると、励起光の入射角＜　
ＬＮＡが０であれば、全反射角＜　ＲＮＢもθとなり、
ミラー１３ｂの反射光１１が液面Ｎ１と平行になるよう
にミラー１３ｂの取付角を設定すると、反射位ｉｉ￥ｔ
Ｒにおける法線Ｍ２と励起光比１とのなす角は０／２と
なり、ミラー１３ｂと液面昼とのなす角＜　ＲＢＮは９
θ−θ／２となる。また、液面と平行な励起光１１がＬ
点で再びＮ点の方向へ反射されるには、ミラー１３ａの
法線Ｍｌ　と励起光１１とのなす角がθ／２になるよう
に設定すればよく、その場合、ミラー１３ａと液面Ｎ１
とのなす角＜　ＬＡＮは９０−０／２となる。

但し、第３図では、ミラー１３ａにおいて、励起光の透
過位置と液面からの反射光の再反射位置りとが重なって
いて、透過と反射とをともに大きくすることは不可能で
あり、総合的な励起光強度を大きくすることはできない
。そこで、ミラー１３ｂの取付角はそのままで、取付位
置を若干ずらせれば、液面と平行な励起光の高さが変わ
り、第１図に示された実施例のように、透過と反射とが
重ならなくなる。

第４図は、本発明の別なｌ実施例を示す説明図で、励起
光１１が液面上の薄膜４に照射される部分のみを示して
いる。励起光１１は、液面３で全反射する角度でミラー
１３ａの開［」窓を透過し、液面３で全反射したのち、
ミラー１３ｂで液面３と羽村かつ前記開口窓からずれた
位置でミラー１３ａに照射するように反射する。その励
起光は、ミラー１３ａで再び反射され、前回と同じ入射
角で液面３へ入射し、再びミラー１３ｂで液面３と羽行
な方向へ反射され、今回は前記開口窓を透過する。この
透過光をミラー１３ｄにより垂直に反射すると、透過し
て米た励起光ＩＩは同じ光路を反対方向へ戻ることによ
り、計４回液面上の薄膜４を照射することができる。

第５図および第６図は、本発明の更に別なｌ実施例の説
明図で、第５図は励起光１１が液面３上の薄膜４に照射
される部分の構成を示し、ｖｇ６図は液面３で全反射さ
れた励起光１１が繰り返し液面３上の薄膜４に照射され
る原理を示している。本実施例は、第２図および第３図
で示した第２のミラー１３ｂの取付角を、第２図および
第３図の場合よりも微小角（法線方向でΔθ／２）ずら
せたもので、その分だけ第１のミラー１３ａへ反射光が
入射される位置もずれることになる。このような構成に
すると、第６図に示すように、最初の励起光照射位置Ｎ
ｌで液面３と励起光１１どのなす角を０とすれば、２回
目の励起光照射位置Ｎ２での入射角は０−Δθ、３回目
では再び０となるので、繰り返し、液面上の薄Ｍ４を照
射することができる。

第７図および第８図は、本発明の更に別な１実施例の説
明図で、第７図は励起光１１が液面３Ｌの薄＠４に照射
される部分の構成を示し、第８図は液面３で全反射され
た励起光１１が繰り返し液面３上の薄＠４に照射される
原理を示している０本実施例は、第２図および第３図で
示したのと同一のミラー配置であって、励起光Ｌ’　１
が前記薄膜４に入射する角度をθからΔθずらせて０−
Δ０にしている。このような構成にすると、第８図に示
すように、最初の励起光照射位置Ｎ１で液面３と励起光
１１とのなす角が０−Δθであれば、２回目の励起光照
射位置Ｎ２での入射角はθ＋Δ０．３回目では再び０−
Δ０となり、以後１回置にθ−Δθ、０＋Δ０を繰り返
し、液面３上の薄膜４を照射することができる。

第９図および第１０図は１本発明の更に別なｌ実施例の
説明図で、第９図は励起光１１が液面３上の薄膜４に照
射される部分の構成を縦断面で示し、第１０図は励起光
１１とプローブ光６との位置関係を横断面で示している
０本実施例は、第２図および第３図で示したのと同一の
ミラー配置であるが、励起光１１の入射角を、第１０図
に示されるように、水平方向に偏差を手える光学系を使
用している。

そのため、第９Ｉ５４の縦断面図では同一の照射位置で
同一の光路を辿るように見える励起光１１は、実際の液
面３上では薄１模４の照射位置を少しずつ移動させなが
ら反射を繰り返すことになる。この移動照射位置を連ね
る仮線の直下を、第１０図中鎖線で示すように、ブーロ
ープ光６を通過させることにより大なる偏向量を得るこ
とができる。

第１１図および第１２図は、本発明の更に別な１実施例
の説明図で、第１１図は励起光１１が液面３上の薄膜４
に照射される部分の構成を縦断面で示し、第１２図は励
起光１１とプローブ光６との位置関係を横断面で示して
いる。本実施例は、第９図および第１０図で示した１対
のミラー１３ｅおよび１３ｆの一部分を、対向する側へ
屈曲又は湾曲させた１対のミラー１３ｇおよび１３ｈで
構成されている。そのため、液面３上の薄膜４に対する
励起光１１の照射位置は、当初は第１０図の場合と同様
に一方向へ僅かずつずれて行くが、前記の屈曲ＦＢ１３
ｇ’および１３ｈ′に達すると１反射の角度が変わり、
薄膜４の励起光照射位置は逆に移動して、再び最初の位
置へ戻って来る。その結果、励起光照射位置の領域をあ
まり広くない局所に限定することが可能となる。なお、
重犯の屈曲もしくは湾曲はミラー１３ｇおよび１３ｈの
人、射点の両サイドに設けることができ、更に局所化す
ることが可能である。

四１３図および第１４図は、本発明の更に別なｌ実施例
の説明図で、第１３図は励起光１１が液面３１：、の薄
膜４に照射される部分の構成を縦断面で示し、第１４図
は励起光１１とプローブ光６との位置関係を横断面で示
している０本実施例は、第９図および第１０図に示され
た構成における１対のミラー１３ｅおよび１３ｆの代り
に、プリズム１６の２つの面ｌｅａおよび１８ｂを置換
し、励起光１１をこのプリズム１６中を透過させるもの
である。

これは、ミラー面の代りにプリズムの側面を反　”射面
に形成して置換し、光学系を一体化して調整を容易にす
るものであるが、プリズムをミラーの代りに使用する方
式が、本実施例だけでなく、既に説明した本発明の他の
各個に対しても応用できることは言うまでもない。

本発明による光物性の測定は、液槽を第１６図および第
１７図に示されるようなものとして、単分子累積膜の取
得時に利用すると有益である。

発明者にちなんでラングミュア・プロジェット法と呼ば
れる単分子膜累積法（以下ＬＢ法という。

新実験化学講座１８巻４８８頁〜５０７頁丸善参照）に
おいては、液面３上に形成した単分子膜を基板２０の表
面上に移し取り、１枚ずつ重ねて超薄膜を作るため、液
面３上の薄膜の特性が重要である。

ＬＢ法により基板２０上に移し取った累積膜の構造や分
子配向が液面３上の展開単分子膜の状態を基にしている
ことは当然であるが、その状態がそのまま基板２０上に
移されているかどうかには問題がある。本発明は、液面
３上に展開された単分子膜がそのままの状態で基板２０
上に移し取れるかどうかを分析するのに利用できるもの
である。以下に、車分子累ｖｉ膜を得るための液槽ｌ及
びその手順を説明する。

ｉ１８図及び第１７図に示されるように、液体２が収容
された浅くて広い角型の液槽ｌの内側に、例えばポリプ
ロピレン製等の内枠２１が水平に釣っており、水面３，
３′を仕切っている。液体２としては、通常純水が用い
られる。内枠２１の内側には１例えばやはりポリプロピ
レン製等の成膜枠２２が浮かべられている。成膜枠２２
は、幅が内枠２１の内幅より僅かに短かい直方体で、図
中左右方向に二次元ピストン運動可能なものとなってい
る。成膜枠２２には、成膜枠２２を図中右方に引っ張る
ための重錘２３が滑車２４を介して結び付けられている
。

また、成膜枠２２上に固定された磁石２５と、成膜枠２
２の上方で図中左右に移動可能で磁石２５に接近すると
互に反発し合う対磁石２６とが設けられていて、これに
よって成膜枠２２は図中左右への移動並びに停止が可能
なものとなっている。このような重錘２３や一組の磁石
２５．２８の代りに、回転モーターやプーリーを用いて
直接成膜枠２２を移動させるものもある。

内枠２１内の両側には、吸引バイブ２７を介して吸引ポ
ンプ（図示されていない）に接続された吸引ノズル２８
が並べられている。この吸引ノズル２８は、単分子膜や
単分子累ｖ１＠内に不純物が混入してしまうのを防止す
るために、液面３．３′上の不要になった前工程の単分
子膜等を迅速に除去するのに用いられるものである。尚
、２０は基板ホルダ２９に取付けられて垂直に旧下され
る基板である。

まず、成膜枠２２を移動させて、液面３．３′上の不要
となった単分子膜等を掃き寄せながら吸引ノズル２８か
らすすり出し、液面３．３′を浄化する。こうして清浄
化された液面３，３′の左端に成膜枠２２を寄せて、例
えば、ｚ　５　Ｘ　１０−’５ｏｆＬ／　ｆＬの濃度で
ベンゼン、クロロホルム等の揮発性溶媒に溶かした膜構
成物質の溶液を、スポイト等で数滴液面３上にたらす、
この溶液が液面３１：に広がり、溶媒が揮発すると、単
分子膜が液面３上に残されることになる。

上記単分子膜は、液面３上で二次元系の挙動を示す０分
子の面密度が低いときには二次元気体の気体膜と呼ばれ
、一分子当りの占有面積と表面圧との間に二次元理想気
体の状態方程式が成立する。

次いで、この気体膜の状態から、徐々に成膜枠２２を右
方に動かし、単分子膜が展開している液面３の領域を次
第に縮めて面密度を増してやると、分子間相互作用が強
まり、二次元液体の液体膜を経て二次元固体の固体膜へ
と変わる。この固体膜となると１分子の配列配向はきい
に揃い、高度の秩序性及び均一な超薄膜性を持つに至る
。そして、このときに基板２０の表面に当該固体膜とな
った単分子膜を付着させて移し取ることが可能となる。

また、同一の基板に複数回単分子膜を重ねて移し取るこ
とによって、単分子膜ａＰｔ１を得ることができる。尚
、基板２０としては、例えばガラス、合成樹脂、セラミ
ック、金属等が使用されている。

単分子膜を液面３上から基板２０の表面に移し取る方法
は大別して２種類ある。−は垂直浸漬法で他は水平付着
法である。垂直浸漬法とは、液面３上の単分子１模に′
Ａ植操作に好適な一定の表面圧をかけながら、膜を横切
る方向、即ち、垂直方向に基板２０をＥ下させることに
より単分子膜を移し取る方法である。水平付着法とは、
基板２０を水平に保ちながら」−から液面３にできるだ
け近づけ、わずかに傾けて一端から単分子膜に触れて付
着する方法である。

１記基板２０へ移し取るのに好適な単分子膜の状態下に
おいて当該移し取り操作を行うべく、単分子膜の表面圧
を計測することが行われている。一般に、移し取るのに
好適な単分子膜の表面圧は１５〜３０ｄｂ 子の配列配向が乱れたり膜の剥れを生じやすくなる。も
っとも、特別の場合、例えば、膜構成物質の化学構造、
温度条件等によっては、好適な表面圧の値が上記範囲か
らはみ出ることもあるので、上記範囲は一応の目安であ
る。

上記単分子膜の表面圧は１表面圧測定器（図示されてい
ない）によって目動的かつＩｎ続的に計測されるもので
ある。表面圧の測定器としては、単分子膜に覆われてい
ない液面３′と、中分子膜に覆われた液面３との表面張
力の差から間接的に求める方法を応用したものや、単分
子膜に覆われていない液面３′と、単分子膜に覆われた
液面３とを区切って浮ぶことになる成膜枠２２に加わる
二次元的圧力を直接測定するもの等があり、各々特色が
ある。また、通常、表面圧と共に単分子膜の一分子当り
の占有面積及びその変化量は、成膜枠２２の左右の動き
から求められる。

前述した成膜枠２２の動きは、上記測定器によって計測
される単分子膜の表面圧に基づいて制御されるものであ
る。即ち、移し取り操作に好適な範囲内で選ばれた一定
の表面圧を単分子膜が常に維持するよう、対磁石２Ｂを
左右に移動させる駆動装置（図示されていない）が表面
圧測定器により計測された単分子膜の表面圧に基づいて
制御される。この成膜枠２２の移動制御は、膜構成物質
の溶液滴下後、単分子膜の移し取り操作開始迄だけでな
く、移し取り操作中も継続して成されるものである０例
えば、移し取り操作において、単分子膜が基板２０に移
し取られて行くに従って、液面３Ｌの単分子膜分子の面
密度は低下し、表面圧も低下することになる。従って、
成膜枠２２を移動させて単分子膜の展開面精を縮小し、
その表面圧低下分を補正して一定表面圧を維持すること
が必要となる。

上述のように、単分子累積膜を得るには種々の・微妙な
ａｉＩ整が要求されるものである。しかし、これまでど
のような条件が最適条件となるかは種々の実験によらな
ければならず、また液面３上の単分子膜が累積に適した
状態となっているか否かは、表面圧等で間接的に確認す
ることしかできず、正確さに欠けているのである。とこ
ろで１本発明を前記表面圧測定器の代りに利用すれば、
液′面３上の単分子膜の特性をその場で検知でき、その
都度最適条件下で累積させて行くことが可能となるもの
である。

［発明の効果］ 本発明によれば、液面上に展開されている薄膜の光吸収
特性の測定に当り１反射光及び透過光の影響並びに励起
ビームを空気中に通すことによる悪影響を排除でき、高
感度、高精度の測定が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の説明図、第２図及び第３図
は本発明の基本原理の説明図、第４図ないし第１４図は
他の各実施例の説明図、第１５図は従来例の説明図、第
１６図及び第１７図は単分子累績膜を得る液槽及び手順
の説明図である。 １：液槽、２：液体、３．３’：液面、４　：　ｆｉＩ
膜、５ニブローブ光源、６：プローブ光、７：検出器、 ８ニドライバー、９：ロックインアンプ、ｌＯ：励起光
源、１１：励起光、 １２：光強度変調器、１３：ミラー、 １４：測定制御器°、１６：プリズム、２０：基板、２
１：内枠、２２：成膜枠、２３：重錘、２４：滑車、２
５：磁石、２８二対磁石、２７：吸収パイプ、２日：吸
引ノズル。 第２図 基本構成図 第３図 第４圓 応用イ列の構成図 第５図 第６図 第７図 応用例の構成図 第８図 応用例の原理図 第９図 第１０図 応用例の平面図 第１１図 応用イ列の構成図 第１２図 応用例の平面図 第１３図 応用例の構成図 第１４図 応用例の平面図 第１ｂ図 従来イ外構成図 第１６図 第１７図 単分各累積膜の説明図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）液面上に薄膜を展開させる液体を収容した液槽と、
   液面下から液面上の薄膜の測定部位へ当該液面で全反射
   される入射角で照射される励起光を出射する励起光源と
   、液面下に位置し、上記液面で全反射された励起光を再
   び前記測定部位へ液面で全反射される角度で入射させる
   光学系と、励起光を測定部位到達前に強度変調する光強
   度変調器と、測定部位又はその近傍を通るプローブ光を
   出射するプローブ光源と、この測定部位又はその近傍を
   通ったプローブ光の偏向量を検出する検出器とを有する
   ことを特徴とする薄膜の光物性測定装置。