移動型成分採集分析装置
【課題】携帯および移動が可能であり、試料の大きさを問わずに適用可能であるうえ、試料の表面だけでなくビアホールの底面の成分を効果的に採取して分析することが可能な移動型成分採集分析装置を提供する。
【解決手段】本発明は、試料を環境から隔離し、気化した試料を採集する採集部と、傾きと回転を加えることができるように前記採集部に設置され、観察地点にレーザービームが照射されるようにする二色性対物レンズ部と、前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の気化に必要なレーザービームを発生させるレーザー光源部と、前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の観察地点に対する光学イメージを獲得するカメラ部と、前記採集部、レーザー光源部およびカメラ部の動作を制御して試料の観察とレーザービームの位置および角度の調整とレーザー照射とを行うように制御する制御部とを含んでなる、移動型成分採集分析装置を提供する。
【解決手段】本発明は、試料を環境から隔離し、気化した試料を採集する採集部と、傾きと回転を加えることができるように前記採集部に設置され、観察地点にレーザービームが照射されるようにする二色性対物レンズ部と、前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の気化に必要なレーザービームを発生させるレーザー光源部と、前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の観察地点に対する光学イメージを獲得するカメラ部と、前記採集部、レーザー光源部およびカメラ部の動作を制御して試料の観察とレーザービームの位置および角度の調整とレーザー照射とを行うように制御する制御部とを含んでなる、移動型成分採集分析装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動型成分採集分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、現代の異物成分分析設備、例えばＦＴ−ＩＲ、ＴｏＦ−ＳＩＭＳ、ＳＥＭなどは、分析可能な試料の大きさに制約がある。大部分、数十ｃｍ以上の製品に存在する異物を分析しなければならない場合、全体製品から分析しようとする製品部位のみを切り取り或いは分離した後、製品から異物のみを分離し或いは溶出させ或いは拭き取る。
【０００３】
このような方法は、製品と試料を毀損、遺失または変性させるおそれがあり、相当なノウハウと高度に熟練した技術者を要求する。また、高真空を要求するＴｏＦ−ＳＩＭＳやＳＥＭなどの分析法では（準）揮発性試料の分析が不可能である。
【０００４】
かかる問題点を解決するために、レーザーで試料の特定部位を気化させる方法が採用されたりもする。レーザーによって気化した物質は、気体状態で質量分析器などの分析装置へ移送されて分析される。
【０００５】
一般に、レーザー照射装置と試料は、外部から遮断された、固定された分析室（chamber）に共に位置する。よって、分析室の大きさより大きいプリント基板を分析するためには基板を分析室に入れる程度の大きさに切断しなければならないので、生産中か検査中の基板を損傷することなく分析することはできない。
これに対し、分析室の大きさがあまり大きくなると、分析室の内部で気化した気体の濃度が減少して分析感度が低くなる。
【０００６】
また、数〜数百マイクロメートルサイズのビアホール内部の底面またはビアホール内部の側面を分析するためには、レーザーをマイクロビア内部の分析すべき地点に正確に照射しなければならず、入射角の調整も可能でなければならない。
【０００７】
ところが、一般な気化装置の場合、試料の観察に使用される光学機器とレーザー照射装置の光軸(optical axis)と光経路が一致しないためレーザーの正確な照準が難しく、レーザーおよび観察光学機器の光軸の調整が難しくてビアホールの底面隅またはビアホールの壁面などの隠蔽構造に位置した成分を分析することが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、携帯および移動が可能であり、試料の大きさを問わずに適用可能であるうえ、試料の表面だけでなくビアホールの底面の成分を効果的に採取して分析することが可能な移動型成分採集分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、試料を環境から隔離し、気化した試料を採集する採集部と、傾きと回転を加えることができるように前記採集部に設置され、観察地点にレーザービームが照射されるようにする二色性対物レンズ部と、前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の気化に必要なレーザービームを発生させるレーザー光源部と、前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の観察地点に対する光学イメージを獲得するカメラ部と、前記採集部、前記レーザー光源部および前記カメラ部の動作を制御して試料の観察、レーザービームの位置および角度の調整、並びにレーザー照射を行うように制御する制御部とを含んでなる、移動型成分採集分析装置を提供する。
【００１０】
また、本発明の前記採集部は、一面が開放された小型容器と、前記二色性対物レンズ部を回転させて光学観察およびレーザー照射の角度を変更させるジンバルと、前記二色性対物レンズ部をｘｙｚ座標上で直線運動させて光学観察およびレーザー照射の位置を変更させるｘｙｚ−線形移動器と、レーザービームにより気化した成分を近接して採集する気体採集管と、外部気体の前記小型容器への流入を防止し、気化した成分が気体採集管へ効果的に流入できるように不活性気体を放出するファージガスノズルと、前記小型容器の開口部に取り付けられ、試料と小型容器間の密閉性を高める密閉器と、ファージガスの一部を前記小型容器の外部へ放出させて過度な圧力増加を防止するファージガス排出口とを含むことを特徴とする。
また、本発明の前記小型容器は、強化ガラスまたはポリカーボネートを含む透明素材からなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の前記ジンバルは、前記小型容器の上端部と前記二色性対物レンズ部との間に取り付けられ、前記小型容器の中心軸を基準として光学軸を調整することができることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の前記気体採集管は、前記小型容器の上端部を介して容器に連結され、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされてもよいを特徴とする。
また、本発明の前記気体採集管は、レーザービームの出入りを可能にする孔を含むことを特徴とする。
また、本発明の前記ｘｙｚ−線形移動器は、前記小型容器の中央付近に取り付けられ、前記ジンバルと前記気体採集管を移動させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記ファージガスノズルに流入するファージガスの流入量を調節する第１流量調節器と、前記ファージガス排出口を介して排出されるファージガスの排出量を調節する第２流量調節器とをさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の前記二色性対物レンズ部は、レーザービームの集束と観察イメージの拡大のための対物レンズと、試料に入射されるレーザービーム、および試料から前記カメラに入力される試料のイメージが前記対物レンズ内の同一の光学経路を通過するようにする二色性ミラー(dichroic mirror)と、前記二色性対物レンズ部と前記レーザー光源部と前記カメラ部との間を連結する２つの光ファイバーがそれぞれ取り付けられる一対のカプラー(coupler)とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の前記制御部は、前記採集部および前記二色性対物レンズ部を制御する駆動(motion)制御器と、前記レーザー光源部を制御するレーザー制御器と、前記カメラ部を制御し、獲得されたイメージを処理するカメラ制御器と、前記採集部の温度を制御する温度制御器と、イメージおよび分析データを表示するモニターと、前記駆動制御器、前記レーザー制御器、前記カメラ制御器および前記温度制御器を統制する中央制御器とを含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記レーザー光源部と前記二色性対物レンズ部とを連結する光ファイバーをさらに含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記カメラ部と前記二色性対物レンズ部とを連結する光ファイバーをさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記採集部に連結され、採集部で採集されて伝達された試料の成分を分析する分析部をさらに含み、前記制御部は前記分析部の動作とデータを処理する分析制御器を含むことを特徴とする。
また、本発明の前記採集部は、前記採集部と前記分析部とを連結し、採集された気体を前記分析部へ移動させる連結管を含むことを特徴とする。
また、本発明の前記連結管は、フレキシブルな管であり、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記採集部に連結され、採集部で採集されて伝達された試料の成分を吸着する吸着部をさらに含み、前記制御部は前記吸着部の動作を制御する吸着制御器を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の前記吸着部は、前記採集部で採集された試料成分を吸着させる吸着管と、前記吸着管の温度を冷却させる冷却器と、気体試料を移送させる真空ポンプとを含むことを特徴とする。
また、本発明の前記採集部は、前記採集部と前記吸着部とを連結し、採集された気体を吸着部へ移動させる連結管を含むことを特徴とする。
また、本発明の前記連結管は、フレキシブルな管であり、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明によれば、試料の大きさを問わずに微小成分を気化させて採集することが可能な採集部と、微細隠蔽構造の内部に位置した成分の気化に適した二色性対物レンズ部とを備え、試料の表面とビアホールの内部に存在する微小微量成分を効果的に採集して分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例に係る移動型成分採集分析装置の概念図である。
【図２】図１の試料採集管の詳細構成図である。
【図３】図１の制御部の詳細構成を含む移動型成分採集分析装置の概念図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る移動型成分採集分析装置の全体構成図である。
【図５】本発明の第１および第２実施例における、分析地点がプリント基板のビアホールの内壁にある場合の動作を示す図である。
【図６】本発明の第１および第２実施例における、基板の試料表面に半導体パッケージなどの突出物があるときの動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の目的、特定の利点および新規の特徴は添付図面に連関する以下の詳細な説明と好適な実施例からさらに明白になるであろう。
【００２２】
これに先立ち、本明細書および請求の範囲に使用された用語または単語は、通常的で辞典的な意味で解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
【００２３】
本発明において、各図面の構成要素に参照番号を付加するにおいて、同一の構成要素については、他の図面上に表示されても、出来る限り同一の番号を付することに留意すべきであろう。なお、本発明を説明するにおいて、関連した公知の技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を無駄に乱すおそれがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例に係る移動型成分採集分析装置の概念図である。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の第１実施例に係る移動型成分採集分析装置は、採集部１００、二色性対物レンズ部２００、レーザー光源部３００、カメラ部４００、分析部５００、および制御部６００を備えている。
【００２５】
ここで、採集部１００は、試料１０を環境から隔離し、気化した試料１０を採集するための装置であって、下部が開放された小型容器１１０と、二色性対物レンズ部２００を回転させて光学観察及びレーザー照射角度を変更させるシンバル(gimbal)１２０と、二色性対物レンズ部２００をｘｙｚ座標上で直線運動させて光学観察およびレーザー照射の位置を変更させるｘｙｚ−線形移動器(linear translation system)１３０と、レーザービームにより気化した試料成分を近くから採集する気体採集管１４０と、不活性気体としてのファージガスを注入するためのファージガス注入口１５０と、外部気体の小型容器１１０内への流入を防止し、気化された成分が気体採集管１４０へ効果的に流入できるようにするファージガス注入口１５０から注入される不活性気体としてのファージガスを放出する複数のファージガスノズル１６０と、小型容器１１０の下端の開口部に取り付けられ、試料１０と小型容器１１０間の密閉性を高める密閉器１７０と、ファージガスの一部を前記小型容器１１０の外部へ放出させて過度な圧力増加を防止するファージガス排出口１８０とを備えている。
ここで、小型容器(chamber)１１０は、下端に開口部がある直径２０ｃｍ未満の円筒形を取ることが好ましいが、他の形状を取ってもよい。
【００２６】
このような小型容器１１０は、一部或いは全体に強化ガラス、ポリカーボネートなどの透明素材を用いて内部が見えるようにする。また、小型容器１１０は、重さ中心を下方に置いて安定性を高めるために、下方に重い金属素材を使用することが好ましい。
【００２７】
前記小型容器１１０の最上端に採集部１００のジンバル１２０が設置される。このようなジンバル１２０を介して前記二色性対物レンズ部２００を前記小型容器１１０に取り付けることにより、前記二色性対物レンズ部２００と小型容器１１０の中心軸との角度を調整することができる。
このような角度調整のために、ジンバル１２０以外にもベローズ(bellows)などの他の機械装置が制限なく使用されることも可能である。
このようなジンバル１２０は、手動で動いてもよく、モーターなどの駆動装置によって動いてもよい。
【００２８】
次に、採集部１００のｘｙｚ−線形移動器１３０は、前記二色性対物レンズ部２００をｘｙｚ座標上で直線運動させて光学観察およびレーザー照射の位置を変更させるためのもので、前記小型容器１１０の上端部と下端部との間に取り付けることにより、小型容器１１０の上端部に取り付けられた部分、例えば前記ジンバル１２０や二色性対物レンズ部２００、気体採集管１４０などを所望の位置へ同時に移動させる。
【００２９】
このようなｘｙｚ−線形移動器１３０は、手動で動いてもよく、モーターなどの駆動装置によって動いてもよく、分解能がマイクロメートル単位を有することが好ましい。
【００３０】
採集部１００の気体採集管１４０は、レーザー光源部３００のレーザー光源３１０から発振されたレーザービームにより気化した試料１０の成分を近くで採集するためのもので、好ましくは内径１０ｍｍ以下のステンレス鋼などの金属管である。
このような気体採集管１４０は、前記小型容器１１０の上端部を介して容器に連結され、前記ｘｙｚ−線形移動器１３０によって移動できる。
【００３１】
また、このような気体採集管１４０は、気化した試料１０が管の表面に吸着されることを防止するために、発熱装置との接触を介して、或いは採集管１４０自体に電流を流して摂氏１００度以上に加熱し、管の内部をガラス、シリカ、石英、テフロンなどでコートすることが好ましい。
【００３２】
また、このような気体採集管１４０は、必要な場合、端部を試料１０の分析位置に非常に近く接近させるか或いは遠く後退させることができるように、長手方向に押し込んだり引き出したりすることを可能にすることが好ましい。
このために、このような気体採集管１４０を前記小型容器１１０にＯリングなどを介して挿入するなどの方法が使用できる。
【００３３】
採集効率および分析効率を増加させるために、このような気体採集管１４０を試料１０に非常に近く接近させてもレーザー照射と光学的観察が気体採集管１４０によって妨げられないように、図２に示すように、気体採集管１４０の側面にレーザービームと光学観察の光が通過しうる孔１４０−２を作ることができる。
【００３４】
このような気体採集管１４０には、採集された気体試料を分析部５００へ伝達するための連結管１４０−１がさらに取り付けられてもよい。このような連結管１４０−１は、耐化学性および耐熱性に優れる内径５ｍｍ以下のフレキシブルな管であって、ステンレス鋼などの金属可撓管またはテフロンなどの耐熱性高分子材質の管が好ましい。気体の吸着および反応を防止するために、管の内部はガラス、石英、テフロンなどでコートすることができ、管の外部は熱線を巻いて加熱し、或いは金属管に直接電流を流して加熱することができる。
【００３５】
一方、ファージガスノズル１６０は、外部気体の前記小型容器１１０への流入を防止し、気化した成分が前記気体採集管１４０へ効果的に流入できるように不活性気体としてのファージガスを放出するために、前記小型容器１１０の内壁下端部に対称的に配置する。
このようなファージガスノズル１６０は、下方に向かせてファージガスの流れが試料の表面を経て上部へ移動し得るようにする。
【００３６】
ファージガスとしては、高純度の窒素やアルゴンなどの不活性気体が使用できる。このようなファージガスは、ファージガス注入口１５０に取り付けられたバルブまたは流量制御器を介して制御された流量だけ前記小型容器１１０内のファージガスノズル１６０から供給される。
【００３７】
次に、前記採集部１００の密閉器１７０は、小型容器１１０の下端の開口部に取り付けられ、試料１０と小型容器１１０間の密閉性を高めるためのもので、合成ゴムなどの稠密な弾性体からなって試料容器１１０が試料１０に定着されるようにし、外部からの空気流入と内部からの気化試料の流出を最小化する。
【００３８】
前記採集部１００のファージガス排出口１８０は、採集部１００の上端に配置され、ファージガスと気化した試料のうち気体採集管１４０へ流入していない部分がこれを介して外部へ排出されるようにして、採集部１００の内部圧力が一定に維持できるようにする。
このようなファージガス排出口１８０には、排出流量を調節することができるようにバルブまたは流量制御器をさらに取り付けてもよい。
【００３９】
一方、前記二色性対物レンズ部２００は、光学観察した特定の位置にレーザービームが正確に照射されるようにするための装置であって、レーザービームの集束と観察イメージの拡大のための対物レンズ２１０と、試料１０に入射されるレーザービーム、および試料からカメラ部４００に入力される試料１０の光学イメージが前記対物レンズ２１０の同一経路を通過するようにする二色性ミラー(dichroic mirror)２２０と、このような二色性対物レンズ部２００をレーザー光源部３００およびカメラ部４００に連結する２つの光ファイバー３３０、４４０がそれぞれ取り付けられるカプラー２３０と、光学観察に必要な照明を供給する照明器２４０とを備えている。
【００４０】
このような二色性対物レンズ部２００の対物レンズ２１０は、手動で操作できるうえ、モーターなどの駆動装置を含んでいるため、遠隔で焦点距離や倍率などの調節が可能である。
このような二色性対物レンズ部２００の照明器２４０は、前記対物レンズ２１０にリング状に取り付けられるＬＥＤ照明が好ましい。
【００４１】
一方、レーザー光源部３００は、試料１０の気化に必要なレーザービームを発生させるもので、レーザー光源３１０とカプラー３２０を備え、柔軟性のある光ファイバー３３０をさらに備えることにより、発生したレーザービームを二色性対物レンズ部２００へ提供する。
【００４２】
カメラ部４００は、試料の特定部位に対する光学イメージを得ることに使用されるもので、カメラ４１０、対眼レンズ４２０、カプラー４３０および光ファイバー４４０を含む。
分析部５００は、採集部１００で気化して伝達された試料の成分を分析する。
制御部６００は、試料の観察、レーザービームの照射および成分分析過程などを所望の方式通り行うように、関連部分を制御する。
【００４３】
このような制御部６００は、図３を参照すると、レーザー制御器６１０、カメラ制御器６２０、駆動制御器６３０、温度制御器６４０、分析部制御器６５０、中央制御器６６０およびモニター６７０を備えている。図３には省略されているが、各制御器６１０〜６６０は当該電源装置を共に含む。
以下、このように構成される本発明の第１実施例に係る移動型試料採集分析装置の動作について考察する。
【００４４】
まず、使用者は、温度制御器６４０を介して気体採集管１４０と連結管１４０−１の温度を調節する。一般に、約摂氏１００度の温度が好ましく、熱電対などの多様な温度測定装置が温度の測定に制限なく使用できる。
【００４５】
次いで、使用者は、分析を所望する地点に採集部１００の小型容器１１０を移して位置させる。使用者は、ファージガス注入口１５０に取り付けられたバルブなどを調節して適正流量のファージガスをファージガスノズル１６０を介して流すことにより、小型容器１１０の内部がファージガスで充填され、十分に乾燥するようにする。
その後、使用者は、二色性対物レンズ部２００の対物レンズ２１０と照明器２４０を制御しながらカメラ部４００を用いて光学的観察を行う。
【００４６】
使用者は、カメラ制御器６２０を介して拡大およびプロセスされたイメージを制御部６００のモニター６７０を介して観察し、駆動制御器６３０を介してジンバル１２０とｘｙｚ−線形移動器１３０を動かして正確な観察および分析地点を決定する。必要な場合、駆動制御器６３０を介して対物レンズ２１０を制御して焦点距離と倍率を調節する。
【００４７】
次いで、レーザー制御器６１０を介してパワー、パルス幅、パルス周期などを調節した後、レーザー光源３１０からレーザービームを発射する。一般に、ＵＶレーザーまたはＩＲレーザーが用いられる。レーザービームは、二色性対物レンズ部２００の対物レンズ２１０を通過して、光学的に観察された試料の位置を正確に打撃する。
【００４８】
その後、レーザー照射により気化した成分は、ファージガスノズル１６０から噴出されるファージガス流れによって誘導されて気体採集管１４０の内部へ流入する。流入した気体は、連結管１４０−１を通過して分析部５００へ移送される。気体採集管１４０と連結管１４０−１は、温度制御器６４０によって加熱されており、その内部表面はガラス、石英、テフロンなどでコートされている。よって、気化した成分が管の表面に容易に吸着されず分析部５００へ直ちに移送できる。
【００４９】
次に、分析部５００は到達した気体の成分を分析する。分析部５００としては、質量分析器や赤外線分光分析器など、気体状態の成分分析が可能な各種化学成分分析器が使用でき、分析制御器６５０を介して分析部５００の作動が制御される。分析制御器６５０で処理されたデータはモニター６７０を介して表示される。
【００５０】
前記動作過程は、分析者が前記各制御器を順次操作することにより行われ得るが、中央制御器６６０に制御パラメータを予め入力して各制御器を所定の方式で制御するようにすることにより自動的に行われてもよい。
図４は本発明の第２実施例に係る移動型成分採集分析装置の全体構成図である。
【００５１】
図４を参照すると、本発明の第２実施例に係る移動型成分採集分析装置では、図１〜図３に示した本発明の第１実施例に係る構成において、分析部５００と分析制御器６５０のみが排除され、それを吸着部５００’と吸着制御器６５０’が代替する。
【００５２】
このような吸着部５００’は、前記連結管を介して移送されてきた試料成分を吸着させる吸着管５１０’、吸着管５１０’の温度を降温させて吸着効率を増加させる冷却器５２０’、および気体試料を移送させる真空ポンプ５３０’で構成される。
【００５３】
このような吸着部５００’の吸着管５１０’は、パイレックスガラスまたは石英管からなっており、内部にはガラス繊維や活性炭などの繊維または多孔性物質からなる吸着材５１０’−１で充填されていることが好ましい。
このような吸着部５００’の冷却器５２０’は、ペルチエなどの熱電素子または冷媒循環器に連結された熱交換器である。
【００５４】
このような吸着部５００’の吸着制御器６５０’は、前記冷却器５２０’とポンプ５３０’を制御して冷却器５２０’の温度とポンプ５３０’のポンピング速度を制御する。
このように構成される本発明の第２実施例に係る移動型試料採集分析装置の動作は、分析部に関連した過程を除いては本発明の第１実施例の動作と同様である。
【００５５】
本発明の第２実施例に係る移動型試料採集分析装置の動作では、連結管を通過した試料成分が、第１実施例の分析器に流入する代わりに、前記冷却器５２０’によって冷却されている吸着管５１０’に流入する。
次に、流入した試料成分は低温に維持されている前記吸着管５１０’を経て吸着材５１０’−１に吸着され、ファージガスは吸着材５１０’−１を通過する。
その後、吸着材５１０’−１による捕集が終わると、ＧＣ−ＭＳなどの別途の分析装置に連結して試料の化学成分を分析することができる。
【００５６】
図５および図６は、本発明の第１および第２実施例における、分析地点がプリント基板のビアホール２０の内壁にあるとき、或いは基板の試料の表面に半導体パッケージなどの突出物３０があるときの動作を詳細に示す図である。
【００５７】
図５を参照すると、ビアホール２０の側面または底面隅の成分を観察し気化させるためには、光学的観察軸とレーザービームとが重なり合った状態で同一の方向と大きさで傾けなければならない。
【００５８】
また、図６を参照すると、基板の表面に半導体などの突出物３０があって、採集部１００全体が傾くしかない状況でビアホール２０の底面の成分を観察し気化させるためには、採集部１００が傾いても、光学的観察軸とレーザービームとは重なり合ったまま垂直を維持しなければならない。
【００５９】
本発明では、前記ジンバル１２０を用いて前記二色性対物レンズ部２００を傾けることにより、このような要求を満足させることができる。勿論、必要な場合、ｘｙｚ−線形移動器１３０を用いて小型容器１１０の上端部の位置を微細調整し、気体採集管１４０を試料に対して接近または後退させる作業がさらに必要である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 試料
２０ ビアホール
３０ 突出物
１００ 採集部
１１０ 小型容器
１２０ ジンバル
１３０ 線形移動器
１４０ 気体採集管
１５０ ファージガス注入口
１６０ ファージガスノズル
１７０ 密閉器
１８０ ファージガス排出口
２００ 二色性対物レンズ部
２１０ 対物レンズ
２２０ 二色性ミラー
２３０ カプラー
２４０ 照明器
３００ レーザー光源部
３１０ レーザー光源
３２０ カプラー
３３０ 光ファイバー
４００ カメラ部
４１０ カメラ
４２０ 対眼レンズ
４３０ カプラー
４４０ 光ファイバー
５００ 分析部
５００’ 吸着部
５１０ 吸着管
５１０’−１ 吸着材
５２０’ 冷却器
５３０’ ポンプ
６００ 制御部
６１０ レーザー制御器
６２０ カメラ制御器
６３０ 駆動制御器
６４０ 温度制御器
６５０ 分析制御器
６５０’ 吸着制御器
６６０ 中央制御器
６７０ モニター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動型成分採集分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、現代の異物成分分析設備、例えばＦＴ−ＩＲ、ＴｏＦ−ＳＩＭＳ、ＳＥＭなどは、分析可能な試料の大きさに制約がある。大部分、数十ｃｍ以上の製品に存在する異物を分析しなければならない場合、全体製品から分析しようとする製品部位のみを切り取り或いは分離した後、製品から異物のみを分離し或いは溶出させ或いは拭き取る。
【０００３】
このような方法は、製品と試料を毀損、遺失または変性させるおそれがあり、相当なノウハウと高度に熟練した技術者を要求する。また、高真空を要求するＴｏＦ−ＳＩＭＳやＳＥＭなどの分析法では（準）揮発性試料の分析が不可能である。
【０００４】
かかる問題点を解決するために、レーザーで試料の特定部位を気化させる方法が採用されたりもする。レーザーによって気化した物質は、気体状態で質量分析器などの分析装置へ移送されて分析される。
【０００５】
一般に、レーザー照射装置と試料は、外部から遮断された、固定された分析室（chamber）に共に位置する。よって、分析室の大きさより大きいプリント基板を分析するためには基板を分析室に入れる程度の大きさに切断しなければならないので、生産中か検査中の基板を損傷することなく分析することはできない。
これに対し、分析室の大きさがあまり大きくなると、分析室の内部で気化した気体の濃度が減少して分析感度が低くなる。
【０００６】
また、数〜数百マイクロメートルサイズのビアホール内部の底面またはビアホール内部の側面を分析するためには、レーザーをマイクロビア内部の分析すべき地点に正確に照射しなければならず、入射角の調整も可能でなければならない。
【０００７】
ところが、一般な気化装置の場合、試料の観察に使用される光学機器とレーザー照射装置の光軸(optical axis)と光経路が一致しないためレーザーの正確な照準が難しく、レーザーおよび観察光学機器の光軸の調整が難しくてビアホールの底面隅またはビアホールの壁面などの隠蔽構造に位置した成分を分析することが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、携帯および移動が可能であり、試料の大きさを問わずに適用可能であるうえ、試料の表面だけでなくビアホールの底面の成分を効果的に採取して分析することが可能な移動型成分採集分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、試料を環境から隔離し、気化した試料を採集する採集部と、傾きと回転を加えることができるように前記採集部に設置され、観察地点にレーザービームが照射されるようにする二色性対物レンズ部と、前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の気化に必要なレーザービームを発生させるレーザー光源部と、前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の観察地点に対する光学イメージを獲得するカメラ部と、前記採集部、前記レーザー光源部および前記カメラ部の動作を制御して試料の観察、レーザービームの位置および角度の調整、並びにレーザー照射を行うように制御する制御部とを含んでなる、移動型成分採集分析装置を提供する。
【００１０】
また、本発明の前記採集部は、一面が開放された小型容器と、前記二色性対物レンズ部を回転させて光学観察およびレーザー照射の角度を変更させるジンバルと、前記二色性対物レンズ部をｘｙｚ座標上で直線運動させて光学観察およびレーザー照射の位置を変更させるｘｙｚ−線形移動器と、レーザービームにより気化した成分を近接して採集する気体採集管と、外部気体の前記小型容器への流入を防止し、気化した成分が気体採集管へ効果的に流入できるように不活性気体を放出するファージガスノズルと、前記小型容器の開口部に取り付けられ、試料と小型容器間の密閉性を高める密閉器と、ファージガスの一部を前記小型容器の外部へ放出させて過度な圧力増加を防止するファージガス排出口とを含むことを特徴とする。
また、本発明の前記小型容器は、強化ガラスまたはポリカーボネートを含む透明素材からなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の前記ジンバルは、前記小型容器の上端部と前記二色性対物レンズ部との間に取り付けられ、前記小型容器の中心軸を基準として光学軸を調整することができることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の前記気体採集管は、前記小型容器の上端部を介して容器に連結され、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされてもよいを特徴とする。
また、本発明の前記気体採集管は、レーザービームの出入りを可能にする孔を含むことを特徴とする。
また、本発明の前記ｘｙｚ−線形移動器は、前記小型容器の中央付近に取り付けられ、前記ジンバルと前記気体採集管を移動させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記ファージガスノズルに流入するファージガスの流入量を調節する第１流量調節器と、前記ファージガス排出口を介して排出されるファージガスの排出量を調節する第２流量調節器とをさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の前記二色性対物レンズ部は、レーザービームの集束と観察イメージの拡大のための対物レンズと、試料に入射されるレーザービーム、および試料から前記カメラに入力される試料のイメージが前記対物レンズ内の同一の光学経路を通過するようにする二色性ミラー(dichroic mirror)と、前記二色性対物レンズ部と前記レーザー光源部と前記カメラ部との間を連結する２つの光ファイバーがそれぞれ取り付けられる一対のカプラー(coupler)とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の前記制御部は、前記採集部および前記二色性対物レンズ部を制御する駆動(motion)制御器と、前記レーザー光源部を制御するレーザー制御器と、前記カメラ部を制御し、獲得されたイメージを処理するカメラ制御器と、前記採集部の温度を制御する温度制御器と、イメージおよび分析データを表示するモニターと、前記駆動制御器、前記レーザー制御器、前記カメラ制御器および前記温度制御器を統制する中央制御器とを含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記レーザー光源部と前記二色性対物レンズ部とを連結する光ファイバーをさらに含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記カメラ部と前記二色性対物レンズ部とを連結する光ファイバーをさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記採集部に連結され、採集部で採集されて伝達された試料の成分を分析する分析部をさらに含み、前記制御部は前記分析部の動作とデータを処理する分析制御器を含むことを特徴とする。
また、本発明の前記採集部は、前記採集部と前記分析部とを連結し、採集された気体を前記分析部へ移動させる連結管を含むことを特徴とする。
また、本発明の前記連結管は、フレキシブルな管であり、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記採集部に連結され、採集部で採集されて伝達された試料の成分を吸着する吸着部をさらに含み、前記制御部は前記吸着部の動作を制御する吸着制御器を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の前記吸着部は、前記採集部で採集された試料成分を吸着させる吸着管と、前記吸着管の温度を冷却させる冷却器と、気体試料を移送させる真空ポンプとを含むことを特徴とする。
また、本発明の前記採集部は、前記採集部と前記吸着部とを連結し、採集された気体を吸着部へ移動させる連結管を含むことを特徴とする。
また、本発明の前記連結管は、フレキシブルな管であり、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明によれば、試料の大きさを問わずに微小成分を気化させて採集することが可能な採集部と、微細隠蔽構造の内部に位置した成分の気化に適した二色性対物レンズ部とを備え、試料の表面とビアホールの内部に存在する微小微量成分を効果的に採集して分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例に係る移動型成分採集分析装置の概念図である。
【図２】図１の試料採集管の詳細構成図である。
【図３】図１の制御部の詳細構成を含む移動型成分採集分析装置の概念図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る移動型成分採集分析装置の全体構成図である。
【図５】本発明の第１および第２実施例における、分析地点がプリント基板のビアホールの内壁にある場合の動作を示す図である。
【図６】本発明の第１および第２実施例における、基板の試料表面に半導体パッケージなどの突出物があるときの動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の目的、特定の利点および新規の特徴は添付図面に連関する以下の詳細な説明と好適な実施例からさらに明白になるであろう。
【００２２】
これに先立ち、本明細書および請求の範囲に使用された用語または単語は、通常的で辞典的な意味で解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
【００２３】
本発明において、各図面の構成要素に参照番号を付加するにおいて、同一の構成要素については、他の図面上に表示されても、出来る限り同一の番号を付することに留意すべきであろう。なお、本発明を説明するにおいて、関連した公知の技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を無駄に乱すおそれがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例に係る移動型成分採集分析装置の概念図である。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の第１実施例に係る移動型成分採集分析装置は、採集部１００、二色性対物レンズ部２００、レーザー光源部３００、カメラ部４００、分析部５００、および制御部６００を備えている。
【００２５】
ここで、採集部１００は、試料１０を環境から隔離し、気化した試料１０を採集するための装置であって、下部が開放された小型容器１１０と、二色性対物レンズ部２００を回転させて光学観察及びレーザー照射角度を変更させるシンバル(gimbal)１２０と、二色性対物レンズ部２００をｘｙｚ座標上で直線運動させて光学観察およびレーザー照射の位置を変更させるｘｙｚ−線形移動器(linear translation system)１３０と、レーザービームにより気化した試料成分を近くから採集する気体採集管１４０と、不活性気体としてのファージガスを注入するためのファージガス注入口１５０と、外部気体の小型容器１１０内への流入を防止し、気化された成分が気体採集管１４０へ効果的に流入できるようにするファージガス注入口１５０から注入される不活性気体としてのファージガスを放出する複数のファージガスノズル１６０と、小型容器１１０の下端の開口部に取り付けられ、試料１０と小型容器１１０間の密閉性を高める密閉器１７０と、ファージガスの一部を前記小型容器１１０の外部へ放出させて過度な圧力増加を防止するファージガス排出口１８０とを備えている。
ここで、小型容器(chamber)１１０は、下端に開口部がある直径２０ｃｍ未満の円筒形を取ることが好ましいが、他の形状を取ってもよい。
【００２６】
このような小型容器１１０は、一部或いは全体に強化ガラス、ポリカーボネートなどの透明素材を用いて内部が見えるようにする。また、小型容器１１０は、重さ中心を下方に置いて安定性を高めるために、下方に重い金属素材を使用することが好ましい。
【００２７】
前記小型容器１１０の最上端に採集部１００のジンバル１２０が設置される。このようなジンバル１２０を介して前記二色性対物レンズ部２００を前記小型容器１１０に取り付けることにより、前記二色性対物レンズ部２００と小型容器１１０の中心軸との角度を調整することができる。
このような角度調整のために、ジンバル１２０以外にもベローズ(bellows)などの他の機械装置が制限なく使用されることも可能である。
このようなジンバル１２０は、手動で動いてもよく、モーターなどの駆動装置によって動いてもよい。
【００２８】
次に、採集部１００のｘｙｚ−線形移動器１３０は、前記二色性対物レンズ部２００をｘｙｚ座標上で直線運動させて光学観察およびレーザー照射の位置を変更させるためのもので、前記小型容器１１０の上端部と下端部との間に取り付けることにより、小型容器１１０の上端部に取り付けられた部分、例えば前記ジンバル１２０や二色性対物レンズ部２００、気体採集管１４０などを所望の位置へ同時に移動させる。
【００２９】
このようなｘｙｚ−線形移動器１３０は、手動で動いてもよく、モーターなどの駆動装置によって動いてもよく、分解能がマイクロメートル単位を有することが好ましい。
【００３０】
採集部１００の気体採集管１４０は、レーザー光源部３００のレーザー光源３１０から発振されたレーザービームにより気化した試料１０の成分を近くで採集するためのもので、好ましくは内径１０ｍｍ以下のステンレス鋼などの金属管である。
このような気体採集管１４０は、前記小型容器１１０の上端部を介して容器に連結され、前記ｘｙｚ−線形移動器１３０によって移動できる。
【００３１】
また、このような気体採集管１４０は、気化した試料１０が管の表面に吸着されることを防止するために、発熱装置との接触を介して、或いは採集管１４０自体に電流を流して摂氏１００度以上に加熱し、管の内部をガラス、シリカ、石英、テフロンなどでコートすることが好ましい。
【００３２】
また、このような気体採集管１４０は、必要な場合、端部を試料１０の分析位置に非常に近く接近させるか或いは遠く後退させることができるように、長手方向に押し込んだり引き出したりすることを可能にすることが好ましい。
このために、このような気体採集管１４０を前記小型容器１１０にＯリングなどを介して挿入するなどの方法が使用できる。
【００３３】
採集効率および分析効率を増加させるために、このような気体採集管１４０を試料１０に非常に近く接近させてもレーザー照射と光学的観察が気体採集管１４０によって妨げられないように、図２に示すように、気体採集管１４０の側面にレーザービームと光学観察の光が通過しうる孔１４０−２を作ることができる。
【００３４】
このような気体採集管１４０には、採集された気体試料を分析部５００へ伝達するための連結管１４０−１がさらに取り付けられてもよい。このような連結管１４０−１は、耐化学性および耐熱性に優れる内径５ｍｍ以下のフレキシブルな管であって、ステンレス鋼などの金属可撓管またはテフロンなどの耐熱性高分子材質の管が好ましい。気体の吸着および反応を防止するために、管の内部はガラス、石英、テフロンなどでコートすることができ、管の外部は熱線を巻いて加熱し、或いは金属管に直接電流を流して加熱することができる。
【００３５】
一方、ファージガスノズル１６０は、外部気体の前記小型容器１１０への流入を防止し、気化した成分が前記気体採集管１４０へ効果的に流入できるように不活性気体としてのファージガスを放出するために、前記小型容器１１０の内壁下端部に対称的に配置する。
このようなファージガスノズル１６０は、下方に向かせてファージガスの流れが試料の表面を経て上部へ移動し得るようにする。
【００３６】
ファージガスとしては、高純度の窒素やアルゴンなどの不活性気体が使用できる。このようなファージガスは、ファージガス注入口１５０に取り付けられたバルブまたは流量制御器を介して制御された流量だけ前記小型容器１１０内のファージガスノズル１６０から供給される。
【００３７】
次に、前記採集部１００の密閉器１７０は、小型容器１１０の下端の開口部に取り付けられ、試料１０と小型容器１１０間の密閉性を高めるためのもので、合成ゴムなどの稠密な弾性体からなって試料容器１１０が試料１０に定着されるようにし、外部からの空気流入と内部からの気化試料の流出を最小化する。
【００３８】
前記採集部１００のファージガス排出口１８０は、採集部１００の上端に配置され、ファージガスと気化した試料のうち気体採集管１４０へ流入していない部分がこれを介して外部へ排出されるようにして、採集部１００の内部圧力が一定に維持できるようにする。
このようなファージガス排出口１８０には、排出流量を調節することができるようにバルブまたは流量制御器をさらに取り付けてもよい。
【００３９】
一方、前記二色性対物レンズ部２００は、光学観察した特定の位置にレーザービームが正確に照射されるようにするための装置であって、レーザービームの集束と観察イメージの拡大のための対物レンズ２１０と、試料１０に入射されるレーザービーム、および試料からカメラ部４００に入力される試料１０の光学イメージが前記対物レンズ２１０の同一経路を通過するようにする二色性ミラー(dichroic mirror)２２０と、このような二色性対物レンズ部２００をレーザー光源部３００およびカメラ部４００に連結する２つの光ファイバー３３０、４４０がそれぞれ取り付けられるカプラー２３０と、光学観察に必要な照明を供給する照明器２４０とを備えている。
【００４０】
このような二色性対物レンズ部２００の対物レンズ２１０は、手動で操作できるうえ、モーターなどの駆動装置を含んでいるため、遠隔で焦点距離や倍率などの調節が可能である。
このような二色性対物レンズ部２００の照明器２４０は、前記対物レンズ２１０にリング状に取り付けられるＬＥＤ照明が好ましい。
【００４１】
一方、レーザー光源部３００は、試料１０の気化に必要なレーザービームを発生させるもので、レーザー光源３１０とカプラー３２０を備え、柔軟性のある光ファイバー３３０をさらに備えることにより、発生したレーザービームを二色性対物レンズ部２００へ提供する。
【００４２】
カメラ部４００は、試料の特定部位に対する光学イメージを得ることに使用されるもので、カメラ４１０、対眼レンズ４２０、カプラー４３０および光ファイバー４４０を含む。
分析部５００は、採集部１００で気化して伝達された試料の成分を分析する。
制御部６００は、試料の観察、レーザービームの照射および成分分析過程などを所望の方式通り行うように、関連部分を制御する。
【００４３】
このような制御部６００は、図３を参照すると、レーザー制御器６１０、カメラ制御器６２０、駆動制御器６３０、温度制御器６４０、分析部制御器６５０、中央制御器６６０およびモニター６７０を備えている。図３には省略されているが、各制御器６１０〜６６０は当該電源装置を共に含む。
以下、このように構成される本発明の第１実施例に係る移動型試料採集分析装置の動作について考察する。
【００４４】
まず、使用者は、温度制御器６４０を介して気体採集管１４０と連結管１４０−１の温度を調節する。一般に、約摂氏１００度の温度が好ましく、熱電対などの多様な温度測定装置が温度の測定に制限なく使用できる。
【００４５】
次いで、使用者は、分析を所望する地点に採集部１００の小型容器１１０を移して位置させる。使用者は、ファージガス注入口１５０に取り付けられたバルブなどを調節して適正流量のファージガスをファージガスノズル１６０を介して流すことにより、小型容器１１０の内部がファージガスで充填され、十分に乾燥するようにする。
その後、使用者は、二色性対物レンズ部２００の対物レンズ２１０と照明器２４０を制御しながらカメラ部４００を用いて光学的観察を行う。
【００４６】
使用者は、カメラ制御器６２０を介して拡大およびプロセスされたイメージを制御部６００のモニター６７０を介して観察し、駆動制御器６３０を介してジンバル１２０とｘｙｚ−線形移動器１３０を動かして正確な観察および分析地点を決定する。必要な場合、駆動制御器６３０を介して対物レンズ２１０を制御して焦点距離と倍率を調節する。
【００４７】
次いで、レーザー制御器６１０を介してパワー、パルス幅、パルス周期などを調節した後、レーザー光源３１０からレーザービームを発射する。一般に、ＵＶレーザーまたはＩＲレーザーが用いられる。レーザービームは、二色性対物レンズ部２００の対物レンズ２１０を通過して、光学的に観察された試料の位置を正確に打撃する。
【００４８】
その後、レーザー照射により気化した成分は、ファージガスノズル１６０から噴出されるファージガス流れによって誘導されて気体採集管１４０の内部へ流入する。流入した気体は、連結管１４０−１を通過して分析部５００へ移送される。気体採集管１４０と連結管１４０−１は、温度制御器６４０によって加熱されており、その内部表面はガラス、石英、テフロンなどでコートされている。よって、気化した成分が管の表面に容易に吸着されず分析部５００へ直ちに移送できる。
【００４９】
次に、分析部５００は到達した気体の成分を分析する。分析部５００としては、質量分析器や赤外線分光分析器など、気体状態の成分分析が可能な各種化学成分分析器が使用でき、分析制御器６５０を介して分析部５００の作動が制御される。分析制御器６５０で処理されたデータはモニター６７０を介して表示される。
【００５０】
前記動作過程は、分析者が前記各制御器を順次操作することにより行われ得るが、中央制御器６６０に制御パラメータを予め入力して各制御器を所定の方式で制御するようにすることにより自動的に行われてもよい。
図４は本発明の第２実施例に係る移動型成分採集分析装置の全体構成図である。
【００５１】
図４を参照すると、本発明の第２実施例に係る移動型成分採集分析装置では、図１〜図３に示した本発明の第１実施例に係る構成において、分析部５００と分析制御器６５０のみが排除され、それを吸着部５００’と吸着制御器６５０’が代替する。
【００５２】
このような吸着部５００’は、前記連結管を介して移送されてきた試料成分を吸着させる吸着管５１０’、吸着管５１０’の温度を降温させて吸着効率を増加させる冷却器５２０’、および気体試料を移送させる真空ポンプ５３０’で構成される。
【００５３】
このような吸着部５００’の吸着管５１０’は、パイレックスガラスまたは石英管からなっており、内部にはガラス繊維や活性炭などの繊維または多孔性物質からなる吸着材５１０’−１で充填されていることが好ましい。
このような吸着部５００’の冷却器５２０’は、ペルチエなどの熱電素子または冷媒循環器に連結された熱交換器である。
【００５４】
このような吸着部５００’の吸着制御器６５０’は、前記冷却器５２０’とポンプ５３０’を制御して冷却器５２０’の温度とポンプ５３０’のポンピング速度を制御する。
このように構成される本発明の第２実施例に係る移動型試料採集分析装置の動作は、分析部に関連した過程を除いては本発明の第１実施例の動作と同様である。
【００５５】
本発明の第２実施例に係る移動型試料採集分析装置の動作では、連結管を通過した試料成分が、第１実施例の分析器に流入する代わりに、前記冷却器５２０’によって冷却されている吸着管５１０’に流入する。
次に、流入した試料成分は低温に維持されている前記吸着管５１０’を経て吸着材５１０’−１に吸着され、ファージガスは吸着材５１０’−１を通過する。
その後、吸着材５１０’−１による捕集が終わると、ＧＣ−ＭＳなどの別途の分析装置に連結して試料の化学成分を分析することができる。
【００５６】
図５および図６は、本発明の第１および第２実施例における、分析地点がプリント基板のビアホール２０の内壁にあるとき、或いは基板の試料の表面に半導体パッケージなどの突出物３０があるときの動作を詳細に示す図である。
【００５７】
図５を参照すると、ビアホール２０の側面または底面隅の成分を観察し気化させるためには、光学的観察軸とレーザービームとが重なり合った状態で同一の方向と大きさで傾けなければならない。
【００５８】
また、図６を参照すると、基板の表面に半導体などの突出物３０があって、採集部１００全体が傾くしかない状況でビアホール２０の底面の成分を観察し気化させるためには、採集部１００が傾いても、光学的観察軸とレーザービームとは重なり合ったまま垂直を維持しなければならない。
【００５９】
本発明では、前記ジンバル１２０を用いて前記二色性対物レンズ部２００を傾けることにより、このような要求を満足させることができる。勿論、必要な場合、ｘｙｚ−線形移動器１３０を用いて小型容器１１０の上端部の位置を微細調整し、気体採集管１４０を試料に対して接近または後退させる作業がさらに必要である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 試料
２０ ビアホール
３０ 突出物
１００ 採集部
１１０ 小型容器
１２０ ジンバル
１３０ 線形移動器
１４０ 気体採集管
１５０ ファージガス注入口
１６０ ファージガスノズル
１７０ 密閉器
１８０ ファージガス排出口
２００ 二色性対物レンズ部
２１０ 対物レンズ
２２０ 二色性ミラー
２３０ カプラー
２４０ 照明器
３００ レーザー光源部
３１０ レーザー光源
３２０ カプラー
３３０ 光ファイバー
４００ カメラ部
４１０ カメラ
４２０ 対眼レンズ
４３０ カプラー
４４０ 光ファイバー
５００ 分析部
５００’ 吸着部
５１０ 吸着管
５１０’−１ 吸着材
５２０’ 冷却器
５３０’ ポンプ
６００ 制御部
６１０ レーザー制御器
６２０ カメラ制御器
６３０ 駆動制御器
６４０ 温度制御器
６５０ 分析制御器
６５０’ 吸着制御器
６６０ 中央制御器
６７０ モニター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を環境から隔離し、気化した試料を採集する採集部と、
傾きと回転を加えることができるように前記採集部に設置され、観察地点にレーザービームが照射されるようにする二色性対物レンズ部と、
前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の気化に必要なレーザービームを発生させるレーザー光源部と、
前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の観察地点に対する光学イメージを獲得するカメラ部と、
前記採集部、前記レーザー光源部および前記カメラ部の動作を制御して試料の観察とレーザービームの位置および角度の調整とレーザーの照射とを行うように制御する制御部とを含んでなることを特徴とする、移動型成分採集分析装置。
【請求項２】
前記採集部は、
一面が開放された小型容器と、
前記二色性対物レンズ部を回転させて光学観察およびレーザー照射の角度を変更させるジンバルと、
前記二色性対物レンズ部をｘｙｚ座標上で直線運動させて光学観察およびレーザー照射の位置を変更させるｘｙｚ−線形移動器と、
レーザービームにより気化した成分を近接して採集する気体採集管と、
外部気体の前記小型容器への流入を防止し、気化した成分が気体採集管へ効果的に流入できるように不活性気体を放出するファージガスノズルと、
前記小型容器の開口部に取り付けられ、前記試料と前記小型容器間の密閉性を高める密閉器と、
ファージガスの一部を前記小型容器の外部へ放出させて過度な圧力増加を防止するファージガス排出口とを含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項３】
前記小型容器は、強化ガラスまたはポリカーボネートを含む透明素材からなることを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項４】
前記ジンバルは、前記小型容器の上端部と前記二色性対物レンズとの間に取り付けられ、前記小型容器の中心軸を基準として光学軸を調整することができることを特徴とする、 請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項５】
前記気体採集管は、前記小型容器の上端部を介して容器に連結され、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項６】
前記気体採集管は、レーザービームの出入りを可能にする孔を含むことを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項７】
前記ｘｙｚ−線形移動器は、前記小型容器の中央付近に取り付けられ、前記ジンバルと前記気体採集管を移動させることを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項８】
前記ファージガスノズルに流入するファージガスの流入量を調節する第１流量調節器と、
前記ファージガス排出口を介して排出されるファージガスの排出量を調節する第２流量調節器とをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項９】
前記二色性対物レンズ部は、
レーザービームの集束および観察イメージの拡大のための対物レンズと、
試料に入射されるレーザービーム、および試料から前記カメラに入力される試料のイメージが前記対物レンズ内の同一の光学経路を通過するようにする二色性ミラーと、
前記二色性対物レンズ部と前記レーザー光源部と前記カメラ部との間を連結する２つの光ファイバーがそれぞれ取り付けられる一対のカプラーとを含むことを特徴とする、 請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記採集部と前記二色性対物レンズ部を制御する駆動制御器と、
前記レーザー光源部を制御するレーザー制御器と、
前記カメラ部を制御し、獲得されたイメージを処理するカメラ制御器と、
前記採集部の温度を制御する温度制御器と、
イメージおよび分析データを表示するモニターと、
前記駆動制御器、前記レーザー制御器、前記カメラ制御器および前記温度制御器を統制する中央制御器とを含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１１】
前記レーザー光源部と前記二色性対物レンズ部とを連結する光ファイバーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１２】
前記カメラ部と前記二色性対物レンズ部とを連結する光ファイバーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１３】
前記採集部に連結され、採集部で採集されて伝達された試料の成分を分析する分析部をさらに含み、
前記制御部は前記分析部の動作とデータを処理する分析制御器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１４】
前記採集部は、前記採集部と前記分析部とを連結し、採集された気体を分析部へ移動させる連結管を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１５】
前記連結管は、フレキシブルな管であり、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする、請求項１４に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１６】
前記採集部に連結され、採集部で採集されて伝達された試料の成分を吸着する吸着部をさらに含み、
前記制御部は前記吸着部の動作を制御する吸着制御器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１７】
前記吸着部は、
前記採集部で採集された試料成分を吸着させる吸着管と、
前記吸着管の温度を冷却させる冷却器と、
気体試料を移送させる真空ポンプとを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１８】
前記採集部は、前記採集部と前記吸着部とを連結し、採集された気体を吸着部へ移動させる連結管を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１９】
前記連結管は、フレキシブルな管であり、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする、請求項１８に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１】
試料を環境から隔離し、気化した試料を採集する採集部と、
傾きと回転を加えることができるように前記採集部に設置され、観察地点にレーザービームが照射されるようにする二色性対物レンズ部と、
前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の気化に必要なレーザービームを発生させるレーザー光源部と、
前記二色性対物レンズ部に連結され、試料の観察地点に対する光学イメージを獲得するカメラ部と、
前記採集部、前記レーザー光源部および前記カメラ部の動作を制御して試料の観察とレーザービームの位置および角度の調整とレーザーの照射とを行うように制御する制御部とを含んでなることを特徴とする、移動型成分採集分析装置。
【請求項２】
前記採集部は、
一面が開放された小型容器と、
前記二色性対物レンズ部を回転させて光学観察およびレーザー照射の角度を変更させるジンバルと、
前記二色性対物レンズ部をｘｙｚ座標上で直線運動させて光学観察およびレーザー照射の位置を変更させるｘｙｚ−線形移動器と、
レーザービームにより気化した成分を近接して採集する気体採集管と、
外部気体の前記小型容器への流入を防止し、気化した成分が気体採集管へ効果的に流入できるように不活性気体を放出するファージガスノズルと、
前記小型容器の開口部に取り付けられ、前記試料と前記小型容器間の密閉性を高める密閉器と、
ファージガスの一部を前記小型容器の外部へ放出させて過度な圧力増加を防止するファージガス排出口とを含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項３】
前記小型容器は、強化ガラスまたはポリカーボネートを含む透明素材からなることを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項４】
前記ジンバルは、前記小型容器の上端部と前記二色性対物レンズとの間に取り付けられ、前記小型容器の中心軸を基準として光学軸を調整することができることを特徴とする、 請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項５】
前記気体採集管は、前記小型容器の上端部を介して容器に連結され、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項６】
前記気体採集管は、レーザービームの出入りを可能にする孔を含むことを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項７】
前記ｘｙｚ−線形移動器は、前記小型容器の中央付近に取り付けられ、前記ジンバルと前記気体採集管を移動させることを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項８】
前記ファージガスノズルに流入するファージガスの流入量を調節する第１流量調節器と、
前記ファージガス排出口を介して排出されるファージガスの排出量を調節する第２流量調節器とをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項９】
前記二色性対物レンズ部は、
レーザービームの集束および観察イメージの拡大のための対物レンズと、
試料に入射されるレーザービーム、および試料から前記カメラに入力される試料のイメージが前記対物レンズ内の同一の光学経路を通過するようにする二色性ミラーと、
前記二色性対物レンズ部と前記レーザー光源部と前記カメラ部との間を連結する２つの光ファイバーがそれぞれ取り付けられる一対のカプラーとを含むことを特徴とする、 請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記採集部と前記二色性対物レンズ部を制御する駆動制御器と、
前記レーザー光源部を制御するレーザー制御器と、
前記カメラ部を制御し、獲得されたイメージを処理するカメラ制御器と、
前記採集部の温度を制御する温度制御器と、
イメージおよび分析データを表示するモニターと、
前記駆動制御器、前記レーザー制御器、前記カメラ制御器および前記温度制御器を統制する中央制御器とを含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１１】
前記レーザー光源部と前記二色性対物レンズ部とを連結する光ファイバーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１２】
前記カメラ部と前記二色性対物レンズ部とを連結する光ファイバーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１３】
前記採集部に連結され、採集部で採集されて伝達された試料の成分を分析する分析部をさらに含み、
前記制御部は前記分析部の動作とデータを処理する分析制御器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１４】
前記採集部は、前記採集部と前記分析部とを連結し、採集された気体を分析部へ移動させる連結管を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１５】
前記連結管は、フレキシブルな管であり、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする、請求項１４に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１６】
前記採集部に連結され、採集部で採集されて伝達された試料の成分を吸着する吸着部をさらに含み、
前記制御部は前記吸着部の動作を制御する吸着制御器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１７】
前記吸着部は、
前記採集部で採集された試料成分を吸着させる吸着管と、
前記吸着管の温度を冷却させる冷却器と、
気体試料を移送させる真空ポンプとを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１８】
前記採集部は、前記採集部と前記吸着部とを連結し、採集された気体を吸着部へ移動させる連結管を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の移動型成分採集分析装置。
【請求項１９】
前記連結管は、フレキシブルな管であり、管の内部がガラス、シリカ、石英およびテフロンの少なくとも一つでコートされたことを特徴とする、請求項１８に記載の移動型成分採集分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１３２８９０（Ｐ２０１２−１３２８９０Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３１７７２（Ｐ２０１１−３１７７２）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
２．パイレックス
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
２．パイレックス
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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