2017 Fiscal Year Research-status Report
顕微偏光解析による高精度屈折率計測法の開発とそのテフロクロノロジーへの応用
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16K12805
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
津留 俊英 山形大学, 地域教育文化学部, 准教授 (30306526)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 偏光解析 / テフラ / 屈折率計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、火山の爆発的噴火で火山ガスとともに噴出される「粒径が数mm程度の”テフラ”に含まれる数100 μmの大きさの斑晶鉱物や火山ガラスの屈折率を、偏光解析法(エリプソメトリー)によって高精度で決定できる顕微偏光解析装置を開発する」ことを目的とする。「旧石器」が産出する地層の「層序年代」を「テフロクロノロジー」によって明らかにする時に、班晶鉱物や火山ガラスの「屈折率」を従来の浸液法に変わって光学的に直接計測する手法を確立する。
平成29年度は、反射型対物ミラーを用いた顕微光学部を製作し、現有の多入射角消光型エリプソメーターへ組み込み、顕微偏光解析装置を作製した。具体的な成果を下記に示す。
1. 自作した3本梁型のホルダーで対物ミラーを構成する凸面ミラーを保持し、これと凹面ミラーをそれぞれ精密ホルダーに設置後に組み合わせて一体型の反射型対物ミラーを作製した。さらに、対物ミラーと透過照明を用いて透過型顕微鏡を構築した。市販の分解能(解像度)テストターゲットを用いて結像特性を評価したところ、ターゲット中で最も分解能が高い228 (line pair/mm)の撮像に成功した。本研究で試料とするのは数100 μmの大きさの斑晶鉱物や火山ガラスであることから十分な空間分解能を有する対物ミラーを実現できた。
2. 直線配置した消光エリプソメーターからの入射光をAuを成膜した直角プリズムで反射対物ミラーに導き、対物ミラー通過後の試料からの反射光を同一の直角プリズムで検出系へと折り返す顕微偏光解析装置を構築した。消光状態および消光位置を4ゾーン計測したときの値のバラつきは通常の消光エリプメトリーと同程度であることが確認できた。
3. 光学定数既知の2つの参照試料を用いて計測試料の複素振幅反射率比を得るための解析法を考案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
観察に使用する個々の反射ミラーの偏光特性を決定することなく、参照試料を用いて全光学系の偏光特性を決定する新しい解析法を考案するなど当初の計画通りに研究は進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、屈折率の決定精度向上を目指して高開口数の反射対物ミラーを作製する。また、通常の消光エリプソメトリーと本研究で作製した顕微偏光解析法で様々な物質の屈折率を計測し、顕微偏光解析装置の性能を評価する。具体的には、
①昨年度に設計した高開口数の対物ミラー用凹面・凸面基板に金属膜を成膜し、反射対物ミラーを作製する。②予め多入射角エリプソメーターで屈折率を計測したガラスなどの透明試料を顕微エリプソメトリー計測する。透明試料は測定した2つの偏光解析パラメーターから屈折率を解析的に決定できる。なお、エリプソメトリーで決まる厚さには、波長の整数倍の不確定性が残るが、本研究では問題とはならない。必要があれば別途機械的な手法、例えば、マイクロメーターなどで計測できる。③同様に透明以外の金属膜などを試料として顕微エリプソメトリー計測し、屈折率の決定性能を評価する。④様々な物質、例えば、ICチップや液晶素子など表面に屈折率分布があるような物質を試料として顕微偏光解析を行い、本手法の有効性と応用範囲を検討する。
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| Causes of Carryover |
研究を効率的に推進したため僅かな未使用額が発生した。平成30年度請求額と合算し、計画している研究の遂行に使用する予定である。
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