分析装置的制作方法

1.本文公开的技术涉及分析装置。


背景技术：

2.例如，jp 2020-113569 a公开了被配置为进行对样本的成分分析的分析装置(分光装置)。具体地，jp 2020-113569 a中公开的分光装置包括聚光透镜和收集头，该聚光透镜被配置为收集主电磁波(紫外激光)，该收集头被配置为收集响应于主电磁波而在样本表面上生成的副电磁波(等离子体)，以使用激光诱导击穿分光法(libs)进行成分分析。根据jp 2020-113569 a，从副电磁波的信号来测量样本的谱的峰，使得可以执行基于测量出的峰的样本的化学分析。
3.此外，根据jp 2020-113569 a的收集头经由光纤连接至检测器(分光计)。
4.在样本表面上生成的副电磁波(等离子体)经由光纤被引导至检测器(分光计)。
5.另一方面，在jp 2020-113569 a中公开的分析装置中，被引导至检测器的副电磁波可能衰减，这在实现分析精度的改进方面是不利的。


技术实现要素：

6.本文公开的技术是针对这样的观点而进行的，其目的在于提高使用主电磁波和副电磁波的分析装置的分析精度。
7.本公开的一个实施例涉及进行分析对象的成分分析的分析装置。分析装置包括：电磁波发射器，其发射用于分析分析对象的主电磁波；反射物镜，其具有主镜和副镜，在所述主镜中在径向中央处设置有开口，在所述开口周围设置有主反射面，所述主反射面反射响应于所述主电磁波的发射而在分析对象中生成的副电磁波，所述副镜设置有副反射面，所述副反射面接收并进一步反射由所述主反射面反射的副电磁波，所述反射物镜通过所述主镜和所述副镜收集所述副电磁波并将所述副电磁波引导至开口；检测器，用于接收在分析对象中生成并由反射物镜收集的副电磁波，并且生成强度分布谱，该强度分布谱是针对副电磁波的各个波长的强度分布；以及处理器，用于基于由检测器生成的强度分布谱来进行对分析对象的成分分析。副反射面设置在副镜的外边缘处，并且主电磁波透射通过的透射区域设置在副镜的中央处。
8.然后，根据本公开的一个实施例，透射区域被配置为透射已经从电磁波发射器发射并穿过开口的主电磁波，以沿着反射物镜的光轴发射主电磁波。
9.根据一个实施例，主电磁波在与反射物镜的光轴同轴的状态下(即在没有角度的状态下)被发射至分析对象。由此，在分析对象中生成的副电磁波能够通过主镜尽可能充分地收集。由此，能够提高到达检测器的副电磁波的强度，并且能够提高分析装置的检测精度。
10.此外，根据本公开的另一实施例，分析装置还可以包括抛物面镜，所述抛物面镜用于反射反射物镜收集的副电磁波，并且所述抛物面镜可以被配置为将由抛物面镜反射的副
电磁波会聚在检测器上。
11.根据另一实施例，副电磁波经由抛物面镜到达检测器。由于以这种方式由反射系统引导副电磁波，因此可以实现不需要光纤的无光纤结构。由此，尽可能抑制副电磁波的损失，这在提高分析装置的检测精度方面是有利的。
12.此外，根据本公开的又一实施例，分析装置可以包括分光元件，所述分光元件由第二波长区域的透射率高于第一波长区域的透射率的材料制成的，所述第二波长区域属于等于或大于预定波长的波长区域，所述第一波长区域属于小于所述预定波长的波长区域。所述分光元件可以被配置为接收反射物镜所收集的副电磁波并反射该副电磁波中的与第一波长区域相对应的副电磁波，并且发射与第二波长区域相对应的副电磁波。所述检测器具有：第一检测器，所述分光元件所反射的副电磁波入射在所述第一检测器上，以及第二检测器，透射通过所述分光元件的副电磁波入射在所述第二检测器上。
13.根据又一实施例，分析装置被配置为在不需要透射通过玻璃材料的情况下将可能由于透射通过玻璃材料而损失的紫外侧上的第一波长区域引导至第一检测器，并且使得与第一波长区域相比受损失影响较小的红外侧上的第二波长区域透射通过玻璃材料并被引导至第二检测器。利用该结构，可以在尽可能地抑制副电磁波的损失的同时实现由多个检测器进行的检测。多个检测器进行的检测有助于提高波长分辨率。这由于抑制了副电磁波的损失并且提高了波长分辨率而有助于提高测量精度。
14.此外，根据本公开的又一实施例，分析装置可以包括偏转元件，从所述电磁波发射器发射的主电磁波入射在所述偏转元件上，并且所述偏转元件使主电磁波在所述反射物镜的光轴方向上偏转。所述偏转元件可以具有：反射区域，其被布置为与所述透射区域相对以沿着所述反射物镜的光轴方向反射主电磁波，以及中空区域，其使得所述反射物镜所收集的副电磁波能够通过。
15.根据又一实施例，偏转元件通过反射区域反射主电磁波以将主电磁波引导至反射物镜，并且允许副电磁波穿过中空区域。通过允许副电磁波穿过中空区域，可以抑制副电磁波的损失。因此，该又一实施例在实现对反射区域的同轴主电磁波的同轴设置和由于抑制副电磁波的损失而引起的测量精度提高这两者方面是有利的。
16.此外，根据本公开的又一实施例，分析装置可以包括分析壳体，所述分析壳体用于容纳所述偏转元件。所述偏转元件可以具有：板状元件支撑部，其附接至所述分析壳体并设置有通孔；镜构件，其布置在所述通孔的中央处并形成所述反射区域；以及第一支撑腿，其从所述镜构件的外侧面径向延伸并连接到所述通孔的内侧面。所述中空区域可以由所述通孔的内侧面和所述镜构件的外侧面来限定。
17.根据又一实施例，反射区域和中空区域可以通过单个偏转元件同时实现。这样的结构在实现利用反射区域的对同轴主电磁波的同轴设置和由于抑制副电磁波的损失而引起的测量精度提高这两者方面是有利的。
18.此外，根据本公开的又一实施例，所述副镜可以经由以下组件连接至所述分析壳体：环形镜支撑部，其围绕所述副反射面布置并附接至所述分析壳体，以及第二支撑腿，其从所述副反射面的外边缘径向延伸并连接至所述镜支撑部的内周面。所述第一支撑腿和所述第二支撑腿可以被布置为在沿着所述反射物镜的光轴方向观看的情况下彼此重叠。
19.根据又一实施例，已经穿过第一支撑腿附近的区域的副电磁波能够穿过偏转元件
而不被第二支撑腿阻挡。这在抑制副电磁波的损失和实现分析装置中的测量精度的提高方面是有利的。
20.此外，根据本公开的又一实施例，元件支撑部可以以厚度方向相对于反射物镜的光轴方向倾斜的姿势附接至分析壳体，并且通孔可以形成为沿着反射物镜的光轴方向穿透元件支撑部。
21.根据又一实施例，限定中空区域的通孔形成为沿着反射物镜的光轴方向延伸。在以这种方式形成的情况下，通孔可以被配置为绕光轴旋转对称。由此，能够确保通孔的内周面与穿过中空区域的副电磁波之间的距离，并且能够抑制通孔与副电磁波之间的干扰。这在抑制副电磁波的损失方面是有利的，并且有助于提高测量精度。
22.此外，根据本公开的又一实施例，分析装置可以包括照相机，所述照相机用于经由所述反射物镜收集分析对象所反射的反射光，并且检测所收集的反射光的光接收量，所述照相机可以收集经由与所述反射物镜收集的副电磁波共用的光路所收集的反射光。
23.根据该结构，不仅主电磁波而且照相机的光轴被设置为与反射物镜同轴。由此，包括用主电磁波照射分析对象、从分析对象收集副电磁波以及由照相机拍摄分析对象的三个功能可以通过单个反射物镜来实现而不彼此制约。
24.此外，根据本公开的又一实施例，用于阻挡由分析对象反射的反射光的光学薄膜可以介于透射区域和放置分析对象的放置面之间，并且照相机可以收集由主反射面和副反射面反射的反射光。
25.根据又一实施例，可以抑制通过透射区域的反射光的收集，并且只能通过主反射面和副反射面收集反射光。由此，抑制了反射光在照相机中双重成像的可能性，这在提高测量精度方面是有利的。
26.此外，根据本公开的又一实施例，分析装置可以包括同轴照明器，所述照相机用于用照明光照射分析对象，并且所述同轴照明器可以经由与从所述电磁波发射器发射的主电磁波同轴的光路发射所述照明光。
27.根据该结构，不仅照相机的光轴而且照明装置也被设置为与反射物镜同轴。由此，包括用主电磁波照射分析对象、从分析对象收集副电磁波、由照相机拍摄分析对象以及用照明光照射分析对象的四个功能可以由单个反射物镜实现而不彼此制约。
28.此外，根据本公开的又一实施例，可以使用用于发射作为主电磁波的激光的激光光源而构成。反射物镜可以收集响应于从电磁波发射器发射的激光的照射而在分析对象中生成的光。检测器可以生成强度分布谱，该强度分布谱是针对在分析对象中生成并由反射物镜收集的光的各个波长的强度分布。
29.如上所述，在根据本公开的使用主电磁波和副电磁波的分析装置中，可以提高分析精度。
附图说明
30.图1是示出分析观察装置的整体结构的示意图；
31.图2是示出光学系统组件的斜视图；
32.图3是示出光学系统组件的侧视图；
33.图4是示出光学系统组件的正视图；
34.图5是示出光学系统组件的分解斜视图；
35.图6是示意性地示出光学系统组件的结构的侧视图；
36.图7是示出分析光学系统的结构的示意图；
37.图8a是示出反射物镜和侧照明器的结构的纵向截面图；
38.图8b是示出反射物镜和侧照明器的结构的纵向截面图；
39.图9是用于描述第一检测器和第二检测器的附接构造的图；
40.图10是示出反射物镜和侧照明器的结构的底面图；
41.图11是示出副镜的结构的斜视图；
42.图12是示出偏转元件的结构的斜视图；
43.图13是示出副镜和偏转元件之间的位置关系的平面图；
44.图14是示出主镜、副镜和偏转元件之间的位置关系的纵向截面图；
45.图15是用于描述滑动机构的结构的示意图；
46.图16a是用于描述头部的水平移动的图；
47.图16b是用于描述头部的水平移动的图；
48.图17a是用于描述倾斜机构的操作的图；
49.图17b是用于描述倾斜机构的操作的图；
50.图18是示出控制器主体的结构的框图；
51.图19是示出控制器的结构的框图；
52.图20是示出分析观察装置的基本操作的流程图；
53.图21是示出由照明设置部进行的照明条件设置过程的流程图；
54.图22是示出由分析光学系统进行的样本分析过程以及由照明控制器进行的点亮状态控制过程的流程图；
55.图23是示出分析观察装置的显示画面的图；
56.图24是示出在第二模式中使用侧照明器生成的图像数据的图；
57.图25是示出在第二模式中使用同轴照明器生成的图像数据的图；
58.图26是示出在第一模式中使用同轴照明器生成的图像数据的图；
59.图27是示出在第一模式中使用侧照明器生成的图像数据的图；以及
60.图28是示出侧照明器的变形例的底面图。
具体实施方式
61.在下文中，将参考附图描述本公开的实施例。注意，给出以下描述作为示例。
62.《分析观察装置a的整体结构》
63.图1是示出根据本公开的实施例的作为分析装置的分析观察装置a的整体结构的示意图。图1所示的分析观察装置a可以对用作观察对象和分析对象这两者的样本sp进行放大观察，并且还可以对样本sp进行成分分析。
64.具体地，例如，根据本实施例的分析观察装置a可以通过对包括诸如微小物体等的样品、电子组件和工件等的样本sp的图像进行放大和拍摄，来搜索样本sp中要进行成分分析的部位并且对该部位的外观进行检查、测量等。当关注于观察功能时，分析观察装置a可以被称为放大观察装置，简称为显微镜，或称为数字显微镜。
65.分析观察装置a还可以在对样本sp的成分分析中进行被称为激光诱导击穿分光法(libs)或激光诱导等离子体分光法(lips)等的方法。当关注于分析功能时，分析观察装置a可以被称为成分分析装置，简称为分析装置，或者称为分光装置。
66.如图1所示，根据本实施例的分析观察装置a包括作为主要构成要素的光学系统组件(光学系统主体)1、控制器主体2和操作部3。
67.其中，光学系统组件1可以进行对样本sp的拍摄和分析，并且将与拍摄结果和分析结果相对应的电信号输出到外部。
68.控制器主体2包括控制器21，该控制器21被配置为用于控制构成光学系统组件1的诸如第一照相机81等的各种组件。控制器主体2可以使用控制器21使光学系统组件1观察并分析样本sp。控制器主体2还包括能够显示各种类型的信息的显示器22。显示器22可以显示在光学系统组件1中拍摄的图像、以及指示样本sp的分析结果的数据等。
69.操作部3包括接受用户的操作输入的鼠标31、控制台32以及键盘33(键盘33仅在图18中示出)。控制台32可以通过操作按钮和调整旋钮等来向控制器主体2指示图像数据的获取、亮度调整以及第一照相机81的聚焦。
70.注意，操作部3没有必要一定包括鼠标31、控制台32以及键盘33所有这三者，也可以包括任意一个或两个。此外，除了鼠标31、控制台32以及键盘33以外或者代替鼠标31、控制台32以及键盘33，还可以使用触摸面板式输入装置或音频式输入装置等。在触摸面板式输入装置的情况下，可以检测显示在显示器22上的画面上的任何位置。
71.《光学系统组件1的细节》
72.图2至4是分别示出光学系统组件1的斜视图、侧视图和正视图。此外，图5是光学系统组件1的分解斜视图，以及图6是示意性地示出光学系统组件1的结构的侧视图。
73.如图1至6所示，光学系统组件1包括：支撑各种仪器并放置样本sp的台4、以及附接至台4的头部6。这里，通过将容纳有观察光学系统9的观察壳体90安装到容纳有分析光学系统7的分析壳体70上来形成头部6。这里，分析光学系统7是被配置为进行对样本sp的成分分析的光学系统。观察光学系统9是被配置为进行对样本sp的放大观察的光学系统。头部6被配置为具有样本sp的分析功能和放大观察功能这两者的装置组。
74.注意，在以下的描述中，如图1至4所示定义光学系统组件1的前后方向和左右方向。即，与用户相对的一侧是光学系统组件1的前侧，其相对侧是光学系统组件1的后侧。当用户与光学系统组件1相对时，从该用户观看的右侧是光学系统组件1的右侧，并且从该用户观看的左侧是光学系统组件1的左侧。注意，前后方向和左右方向的定义旨在帮助理解描述，并且不限制实际使用状态。可使用任何方向作为前向。
75.此外，在以下描述中，光学系统组件1的左右方向被定义为“x方向”，光学系统组件1的前后方向被定义为“y方向”，光学系统组件1的上下方向被定义为“z方向”，并且绕与z轴平行的轴旋转的方向被定义为“方向”。x方向和y方向在同一水平面上彼此正交，并且沿着水平面的方向被定义为“水平方向”。z轴是与水平面正交的法线的方向。这些定义也可以适当地改变。
76.虽然后面将详细描述，但头部6可以沿着图2至图6所示的中心轴ac移动或绕中心轴ac摆动。如图6等所示，中心轴ac沿着上述水平方向延伸，特别是沿着前后方向延伸。
77.(台4)
78.台4包括安装在工作台等上的基座41、连接到基座41的台架42以及由基座41或台架42支撑的放置台5。台4是被配置为用于规定放置台5与头部6之间的相对位置关系的构件，并且被配置为使得至少头部6的观察光学系统9及分析光学系统7能够安装至该台。
79.基座41形成台4的大致下半部分，并且如图2所示形成为前后方向的尺寸比左右方向的尺寸长的台座形状。基座41具有要安装在工作台等上的底面。放置台5附接至基座41的前侧部分。
80.此外，如图6等所示，在基座41的后侧部分(特别是位于比放置台5更靠后侧的部分)上，以从前侧起依次并排布置的状态设置第一支撑部41a和第二支撑部41b。第一支撑部41a和第二支撑部41b这两者被设置为从基座41向上突出。在第一支撑部41a和第二支撑部41b中形成有与中心轴ac同心地布置的圆形轴承孔(未示出)。
81.台架42形成台4的大致上半部分，并且如图2至3、图6等所示形成为在垂直于基座41(具体地，基座41的底面)的上下方向上延伸的柱形形状。头部6经由单独的安装工具43附接至台架42的上侧部分的前面。
82.此外，如图6等所示，在台架42的下侧部分中，以从前侧起依次并排布置的状态设置第一附接部42a和第二附接部42b。第一附接部42a和第二附接部42b分别具有与第一支撑部41a和第二支撑部41b相对应的结构。具体地，陈设第一支撑部41a和第二支撑部41b以及第一附接部42a和第二附接部42b，使得第一支撑部41a夹持在第一附接部42a和第二附接部42b之间、并且第二附接部42b夹持在第一支撑部41a和第二支撑部41b之间。
83.此外，在第一支撑部41a和第二支撑部41b中形成与第一附接部42a和第二附接部42b中形成的轴承孔同心且具有相同直径的圆形轴承孔(未示出)。轴构件44经由诸如交叉滚子轴承等的轴承(未示出)插入到这些轴承孔中。轴构件44被布置成使得其轴与中心轴ac同心。通过插入轴构件44使得基座41和台架42以能够相对摆动的方式连结。轴构件44与第一支撑部41a、第二支撑部41b以及第一附接部42a、第二附接部42b一起形成本实施例的倾斜机构45。
84.由于基座41与台架42经由倾斜机构45连结，因此台架42在能够绕中心轴ac摆动的状态下由基座41支撑。台架42绕中心轴ac摆动，以相对于预定基准轴as在左右方向上倾斜(参见图17a和17b)。基准轴as可以设置为在图4等所示的非倾斜状态下与放置台5的上表面(放置面51a)垂直地延伸的轴。此外，中心轴ac用作由倾斜机构45引起的摆动的中心轴(旋转中心)。
85.具体地，根据本实施例的倾斜机构45可以使台架42相对于基准轴as向右倾斜约90
°
或者相对于基准轴as向左倾斜约60
°
。如上所述，由于头部6附接至台架42，因此头部6也能够相对于基准轴as在左右方向上倾斜。倾斜头部6相当于倾斜分析光学系统7和观察光学系统9，最终，相当于倾斜后述的分析光轴aa和观察光轴ao。
86.安装工具43包括：导轨43a，其沿着台架42的长边方向(其与非倾斜状态中的上下方向相对应并且将在下文中被称为“大致上下方向”)引导头部6；以及锁定杆43b，其被配置为锁定头部6相对于导轨43a的相对位置。头部6的后面部分(具体地，头部附接构件61)插入导轨43a中，并且可沿着大致上下方向移动。然后，通过在将头部6设置在期望位置的状态下操作锁定杆43b，能够将头部6固定在期望位置处。此外，也可以通过操作图2至3所示的第一操作旋钮46来调整头部6的位置。
87.此外，台4或头部6内置有被配置为在大致上下方向上移动头部6的头部驱动器47。头部驱动器47包括由控制器主体2控制的致动器(例如，步进马达)(未示出)和将步进马达的输出轴的旋转转换成在大致上下方向上的直线运动的运动转换机构，并且基于从控制器主体2输入的驱动脉冲来移动头部6。当头部驱动器47移动头部6时，能够使该头部6沿着大致上下方向移动，并且最终使分析光轴aa和观察光轴ao沿着大致上下方向移动。
88.放置台5布置在比基座41的前后方向的中央靠前侧的位置，并附接至基座41的上表面。放置台5被配置为在开放空间中设置的电动式放置台，并且可以使放置在放置面51a上的样本sp沿着水平方向移动、沿着上下方向升降或者沿着方向旋转。
89.具体地，根据本实施例的放置台5包括：放置台主体51，其具有被配置为用于安装样本sp的放置面51a；放置台支撑部52，其布置在基座41与放置台主体51之间并且用于使放置台主体51移位；以及之后将描述的图18所示的放置台驱动器53。
90.放置台主体51的上表面形成放置面51a。放置面51a形成为沿着大致水平方向延伸。在大气开放状态下(即，在未容纳在真空室等中的状态下)，将样本sp放置在放置面51a上。
91.放置台支撑部52是连结基座41与放置台主体51的构件，并且形成为沿着上下方向延伸的大致圆柱形状。放置台支撑部52能够容纳放置台驱动器53。
92.放置台驱动器53包括由控制器主体2控制的多个致动器(例如步进马达)(未示出)、以及将各步进马达的输出轴的旋转转换成直线运动的运动转换机构，并且基于从控制器主体2输入的驱动脉冲来移动放置台主体51。随着通过放置台驱动器53移动放置台主体51，能够使放置台主体51沿着水平方向和上下方向移动，并且最终使放置在放置面51a上的样本sp沿着水平方向和上下方向移动。
93.相似地，放置台驱动器53还可以基于从控制器主体2输入的驱动脉冲沿着方向旋转放置台主体51。当放置台驱动器53旋转放置台主体51时，可以使放置在放置面51a上的样本sp在方向上旋转。
94.此外，能够通过操作图2所示的第二操作旋钮54等来手动移动和旋转放置台主体51。省略第二操作旋钮54的详细内容。
95.返回到基座41和台架42的描述，第一倾斜传感器sw3内置在基座41中。第一倾斜传感器sw3可以检测与放置面51a垂直的基准轴as相对于重力方向的倾斜。另一方面，第二倾斜传感器sw4附接至台架42。第二倾斜传感器sw4可以检测分析光学系统7相对于重力方向的倾斜(更具体地，分析光轴aa相对于重力方向的倾斜)。第一倾斜传感器sw3的检测信号和第二倾斜传感器sw4的检测信号这两者被输入到控制器21。
96.(头部6)
97.头部6包括容纳在分析壳体70中的分析光学系统7、容纳在观察壳体90中的观察光学系统9、头部附接构件61、壳体连结部64以及滑动机构(水平驱动机构)65。头部附接构件61是被配置为将分析壳体70连接至台架42的构件。壳体连结部64是被配置为将观察壳体90连接至分析壳体70的构件。滑动机构65是被配置为使分析壳体70相对于台架42滑动的机构。
98.具体地，根据本实施例的头部附接构件61布置在头部6的后侧，并且被配置为用于将头部6安装至台架42的板状构件。如上所述，头部附接构件61固定至台架42的安装工具
43。
99.头部附接构件61包括：与头部6的背面大致平行地延伸的板主体61a；以及从板主体61a的下端向前突出的盖构件61b。板主体61a在后述的反射物镜74面向样本sp的第一模式(第一状态)中在前后方向上与头部6的背面分离。板主体61a在后述的物镜92面向样本sp的第二模式(第二状态)中与头部6的背面紧密接触或接近。
100.此外，如图15所示，形成滑动机构65的导轨65a附接至头部附接构件61的左端。导轨65a将头部附接构件61和头部6中的其它元件(具体地，分析光学系统7、观察光学系统9和壳体连结部64)以可在水平方向上相对移位的方式连结。
101.在下文中，将依次描述分析光学系统7和分析壳体70、观察光学系统9和观察壳体90、壳体连结部64以及滑动机构65的结构。
102.(分析光学系统7)
103.图7是示出分析光学系统7的结构的示意图。图8a和8b是示出反射物镜74和侧照明器84的结构的纵向截面图。图10是示出反射物镜74和侧照明器84的结构的底面图。
104.此外，图11是示出副镜12的结构的斜视图，图12是示出偏转元件73的结构的斜视图，图13是示出副镜12和偏转元件73之间的位置关系的平面图，以及图14是示出主镜11、副镜12和偏转元件73之间的位置关系的纵向截面图。
105.分析光学系统7是被配置为对作为分析对象的样本sp进行分析的组件集合，并且各个组件容纳在分析壳体70中。构成分析光学系统7的组件包括电磁波发射器71、由反射物镜74构成的收集头以及由第一检测器77a和第二检测器77b构成的检测器。至少这些组件容纳在分析壳体70中。此外，被配置为分析样本sp的元件还包括作为处理器的控制器21。
106.分析光学系统7可以使用例如libs方法等来进行分析。被配置为向控制器主体2发送电信号和从控制器主体2接收电信号的通信线缆c1连接至分析光学系统7。通信线缆c1不是必须的，并且分析光学系统7和控制器主体2可以通过无线通信连接。
107.注意，本文使用的术语“光学系统”在广义上使用。即，分析光学系统7被定义为除了诸如透镜等的光学元件之外还包括光源和摄像元件等的系统。这同样适用于观察光学系统9。
108.如图7所示，根据本实施例的分析光学系统7包括电磁波发射器71、输出调整器72、偏转元件73、作为收集头的反射物镜74、作为波长选择元件的分光元件75、第一抛物面镜76a、第一检测器77a、第一分束器78a、第二抛物面镜76b、第二检测器77b、第二分束器78b、同轴照明器79、成像透镜80、作为照相机的第一照相机81以及侧照明器84。分析光学系统7的一些构成要素也在图6中示出。此外，侧照明器84仅在图8a、8b和10中示出(图7中未示出)。
109.电磁波发射器71发射用于分析样本sp的主电磁波。特别地，根据本实施例的电磁波发射器71包括发射作为主电磁波的激光的激光光源。
110.尽管未详细示出，但根据本实施例的电磁波发射器71包括：使用激光二极管(ld)等配置的激励光源；聚焦透镜，其用于收集从激励光源输出的激光并且发射激光作为激光激励光；激光介质，其基于激光激励光生成基波；q开关，其被配置为使基波脉冲振荡；后镜和输出镜，其被配置为用于使基波共振；以及波长转换元件，其对从输出镜输出的激光的波长进行转换。
111.这里，例如优选使用棒状nd:yag作为激光介质以获得每脉冲高能量。注意，在本实施例中，通过受激发射而从激光介质发射的光子的波长(所谓的基波长)被设置为红外范围中的1064nm。
112.此外，可以使用在基波的强度超过预定阈值的情况下透射率增加的无源q开关作为q开关。无源q开关使用例如过饱和吸收器(诸如cr:yag等)来配置。由于使用无源q开关，因此可以在激光介质中累积了预定量的能量或更多能量的定时处自动进行脉冲振荡。此外，也可以使用能够从外部控制衰减率的所谓有源q开关。
113.此外，诸如lbo(lib3o3)等的两个非线性光学晶体被用作波长转换元件。由于使用两个晶体，因此能够从基波生成三次谐波。在本实施例中，三次谐波的波长被设置为紫外区域中的355nm。
114.即，根据本实施例的电磁波发射器71可以输出由紫外线形成的激光作为主电磁波。由此，可以通过libs方法对如玻璃等的透明样本sp进行光学分析。此外，紫外范围中的激光到达人视网膜的比例极小。通过采用激光不在视网膜上形成图像的结构，可以提高装置的安全性。
115.输出调整器72布置在连接电磁波发射器71和偏转元件73的光路上，并且可以调整激光(主电磁波)的输出。具体地，根据本实施例的输出调整器72包括半波板72a和偏振分束器72b。半波板72a被配置为相对于偏振分束器72b旋转，并且通过控制其旋转角度可以调整穿过偏振分束器72b的光量。
116.已被输出调整器72调整了输出的激光(主电磁波)被镜(未示出)反射并且进入光学基座700。
117.如图7所示，光学基座700布置在分析壳体70内部，并且限定用于构成分析光学系统7的光学元件的容纳空间。具体地，根据本实施例的光学基座700容纳偏转元件73、分光元件75、第一抛物面镜76a、第一分束器78a、第二抛物面镜76b、第二分束器78b、构成同轴照明器79的光学元件79b、以及成像透镜80。此外，光学基座700邻近电磁波发射器71布置在分析壳体70的内部空间中。光学基座700对应于设置在分析壳体70内部的“第二壳体”。
118.从电磁波发射器71发射的激光(主电磁波)所入射的偏转元件73使激光(主电磁波)在反射物镜74的光轴方向(沿着分析光轴aa的方向)上偏转。
119.具体地，偏转元件73被陈设成反射主电磁波(其从电磁波发射器71输出并且穿过输出调整器72，以经由反射物镜74被引导至样本sp)，并且允许响应于主电磁波而在样本sp中生成的副电磁波(其是由于在样本sp的表面上生成的等离子体发射的光，并且在下文中也被称为“等离子体光”)通过并将副电磁波引导至第一检测器77a和第二检测器77b。偏转元件73还被陈设成允许用于拍摄的所收集的可见光通过并且将可见光中的大部分引导至第一照相机81。
120.反射物镜74用作收集响应于从电磁波发射器71发射主电磁波而在样本sp中生成的副电磁波的收集头。特别地，根据本实施例的反射物镜74被配置为收集作为主电磁波的激光并用激光照射样本sp，并且收集响应于施加至样本sp的激光(主电磁波)在样本sp中生成的等离子体光(副电磁波)。在这种情况下，副电磁波对应于由于样本sp的表面上生成的等离子体而发射的电磁波。
121.反射物镜74被配置为使以下两个光学系统同轴：与来自电磁波发射器71的主电磁
波的发射相关的光学系统、与第一照相机81中的反射光的接收以及第一检测器77a和第二检测器77b中的副电磁波的接收相关的光学系统。换句话说，反射物镜74由两个类型的光学系统共享。
122.在本实施例中，包括利用主电磁波照射样本sp、从样本sp收集副电磁波以及通过第一照相机81拍摄样本sp的三个功能可以由单个反射物镜74实现而不彼此制约。
123.此外，在本实施例中，从分析光学系统7发射的主电磁波聚焦的焦点深度比第一照相机81聚焦的焦点深度深。利用该结构，即使从使用分析光学系统7的第一照相机81观察样本sp的观察状态用主电磁波照射样本sp，也不必重新调整主电磁波的焦点。由此，从分析光学系统7发射的主电磁波的焦点可被自动调整到由第一照相机81观察的位置。
124.此外，主电磁波聚焦的焦点深度可比引导至检测器77a或77b的副电磁波聚焦的焦点深度深。即，可以采用如下结构：通过增加反射物镜74的聚光光学系统的数值孔径，使深度变得比主电磁波的焦点深度浅，以增加副电磁波的聚光效率。
125.反射物镜74具有沿着大致上下方向延伸的分析光轴aa。分析光轴aa设置成与观察光学系统9的物镜92的观察光轴ao平行。以下描述中的“径向方向”是指与沿着分析光轴aa延伸的单位矢量正交并且从分析光轴aa径向延伸的方向。类似地，“周向方向”是指与沿着分析光轴aa延伸的单位矢量以及径向方向正交并且环绕分析光轴aa的方向。此外，分析光学系统7的“光轴方向”是指沿着分析光轴aa延伸的方向。
126.具体地，根据本实施例的反射物镜74是包括两个镜的施瓦兹希尔德(schwarzschild)物镜。如图7、图8a和图8b所示，反射物镜74包括：连接构件74a，其安装至分析壳体70；镜壳体74b，其经由连接构件74a连接至分析壳体70；主镜11，其具有环状和相对大的直径；副镜12，其具有盘状和相对小的直径；以及支撑构件14，其被配置成将副镜12连接至镜壳体74b。
127.连接构件74a形成为设置有与分析光轴aa同轴的通孔的台座形状。连接构件74a以在周向方向上固定的状态(不可旋转状态)紧固到光学基座700的下端。该紧固固定反射物镜74的角位置。此外，连接构件74a被布置成使得连接构件74a的通孔与在光学基座700的下端处设置的通孔彼此连通。
128.镜壳体74b形成为直径以朝向下侧的锥形形状减小的圆柱形状。镜壳体74b以在周向方向上固定的状态被固定至连接构件74a的下表面。镜壳体74b的内周面支撑主镜11和副镜12。
129.主镜11和副镜12这两者形成为关于分析光轴aa旋转对称。反射物镜74被配置为通过主镜11和副镜12收集副电磁波，并且将收集的副电磁波引导至主镜11的开口11a。
130.主镜11使用具有与分析光轴aa同轴的中心轴并且在径向方向上的中央处设置有通孔的圆柱构件构成。如图8a和8b所示，主镜11的通孔形成开口11a，开口11a被配置成允许主电磁波和副电磁波通过。对主镜11的下端面进行镜面精加工以形成主反射面11b。形成为圆柱形状的主镜11由镜壳体74b支撑。
131.具体地，主镜11在径向方向上的中央处设置有开口11a，并且设置有反射响应于主电磁波的发射而在样本sp中生成的副电磁波的主反射面11b。主反射面11b设置在开口11a的周围。
132.副镜12包括具有与分析光轴aa同轴的光轴的透镜。如图8a、图8b和图11所示，形成
副镜12的透镜设置有通过在上端面上进行镜面精加工而获得的副反射面12b以及被配置为透射主电磁波而未经受镜面精加工的透射区域12a。此外，支撑副镜12中的透镜的支撑构件14限定用于允许副电磁波通过的中空空间。副镜12经由支撑构件14由镜壳体74b支撑。副镜12经由支撑构件14、镜壳体74b、连接构件74a和光学基座700连接到分析壳体70。
133.具体地，副反射面12b设置在副镜12的外边缘处，并且接收并进一步反射由主镜11的主反射面11b反射的副电磁波。副反射面12b形成为大致圆环形状。透射区域12a设置在副镜12的中央并且被布置为透射主电磁波。透射区域12a形成为大致盘状。
134.如图8a和8b所示，具有面向上的凸表面和面向下的凹表面的凹弯月形透镜可用作形成副镜12的透镜。副反射面12b设置在透镜的周缘部，并且形成为镜面朝向大致上方的环状。
135.透射区域12a设置在透镜(例如，凹弯月形透镜)的径向中央处。透射通过透射区域12a的主电磁波在扩大波束直径的同时传播。
136.如图11所示，支撑构件14包括环形镜支撑部14a和连接至镜支撑部14a的第二支撑腿14b。支撑构件14支撑包括透射区域12a和设置在其周边的副反射面12b的副镜12，并且可将副镜12连接至镜壳体74b的内壁。
137.镜支撑部14a布置在副反射面12b的周围，并且形成为与分析光轴aa同轴的环状。镜支撑部14a以不可旋转的状态附接至镜壳体74b的内周面。镜支撑部14a经由镜壳体74b和连接构件74a附接至分析壳体70。副电磁波穿过的空间由镜支撑部14a的内周面以及容纳凹弯月形透镜和后述的三次透镜13的圆柱体的外周面限定。
138.第二支撑腿14b从副反射面12b的外边缘径向延伸并且连接至镜壳体74b的内周面。具体地，第二支撑腿14b被配置成从圆柱体径向延伸。根据本实施例的三个第二支撑腿14b在周向方向上以大约每120
°
设置。
139.此外，三次透镜13在大致上下方向上布置在透射区域12a与放置面51a之间。三次透镜13透射已经穿过透射区域12a的主电磁波并且收集主电磁波。
140.三次透镜13包括透镜主体13a和光学薄膜13b。三次透镜13与主镜11和副镜12同轴布置。
141.透镜主体13a可使用双凸透镜构造，该双凸透镜的直径小于形成副镜12的整个凹弯月形透镜的外径并且大于凹弯月形透镜中的单个透射区域12a的外径。透射通过透镜主体13a的主电磁波在径向方向上被收集的同时传播。
142.由透射区域12a和透镜主体13a构成的光学系统的焦点位置与由主镜11和副镜12构成的光学系统的焦点位置一致(参见图8a和8b中的黑点f)。
143.光学薄膜13b设置在透镜主体13a的下表面上，并且介于透射区域12a与放置面51a之间。光学薄膜13b阻挡诸如由样本sp反射的可见光等的反射光。由此，作为照相机的第一照相机81接收由主反射面11b和副反射面12b反射的反射光。注意，光学薄膜13b可以设置在位于形成副镜12的凹弯月形透镜中的透射区域12a的相对侧的凹面上。将光学薄膜13b在光轴方向上布置在透射区域12a与放置面51a之间就足够了。注意，代替在三次透镜13上设置光学薄膜13b或者除了光学薄膜13b之外，可以通过偏转元件73遮蔽可见光，或者可以在连接偏转元件73和三次透镜13的光路中设置遮蔽可见光的遮光构件。
144.在如上所述配置的反射物镜74中，主镜11允许主电磁波通过开口11a。穿过开口
11a的主电磁波顺次透射通过副镜12的透射区域12a和三次透镜13的透镜主体13a，并且被发射到样本sp(参见图8a和图14中的光路l1)。
145.此时，副镜12放大透射通过透射区域12a的激光(主电磁波)的光束直径，并且三次透镜13将通过透射区域12a直径放大的激光收集到预定焦点位置f处。由三次透镜13收集的激光会聚在对应于焦点位置f的工作距离处。随着距离变得等于或大于预定工作距离，激光以圆锥形状扩散。如果反射物镜74未被紧固至光学基座700，则激光作为由图14中的光路l1表示的平行光传播而不会聚。
146.注意，三次透镜13不是必须的。代替设置三次透镜13，副镜12可由凸透镜构成。
147.当用激光(主电磁波)照射样本sp时，响应于主电磁波的等离子体光(副电磁波)被生成并且朝向反射物镜74返回。由反射物镜74收集的等离子光被引导至主镜11。
148.主镜11的主反射面11b反射从样本sp返回的副电磁波。由主反射面11b反射的副电磁波被引导至副镜12的副反射面12b。
149.副镜12接收由主反射面11b反射并由副反射面12b反射的副电磁波，并将副电磁波大致向上发射。由副反射面12b反射的副电磁波沿着圆柱形(中空圆柱形)光路传播。此时，如图8a所示，由副电磁波形成的光路被配置为围绕以柱状传播的主电磁波的光路。换句话说，主电磁波传播通过副电磁波的光路中的圆筒的中空部分，以与副电磁波同轴。
150.然后，沿着圆柱形光路传播的副电磁波以与主电磁波同轴的状态从主镜11的开口11a发射。如图14所示(参见图8a和图14中的光路l2)，从开口11a发射的副电磁波被引导至偏转元件73。
151.输入到反射物镜74的主电磁波和从反射物镜74输出的副电磁波两者经由偏转元件73光学地连接到其它元件。偏转元件73具有适合于反射物镜74的结构。
152.具体地，根据本实施例的偏转元件73包括具有反射区域731和中空区域732的部分镜。其中，反射区域731被布置为与透射区域12a相对，以沿着反射物镜74的光轴方向反射主电磁波。中空区域732允许由反射物镜74收集的副电磁波通过。
153.具体地，偏转元件73包括：板状元件支撑部73a，其设置有通孔73b；镜构件73c，其布置在通孔73b的中央处并且形成反射区域731；以及第一支撑腿73d，其从镜构件73c的外侧面径向延伸并且连接至通孔73b的内侧面。通孔73b在光轴方向上穿透元件支撑部73a。
154.其中，元件支撑部73a形成为矩形薄板形状，并且在光轴方向上布置在分光元件75与反射物镜74的开口11a之间。元件支撑部73a以其厚度方向相对于光轴方向倾斜的姿势附接至分析壳体70。
155.如图14所示，通孔73b形成为沿着反射物镜74的光轴方向穿透元件支撑部73a。即，通孔73b在相对于元件支撑部73a的厚度方向倾斜的方向上延伸。
156.如图13所示，通孔73b形成为当沿着反射物镜74的光轴方向观看时具有恒定内径的圆形截面。在这种情况下，通孔73b的中心轴与反射物镜74的光轴(即，分析光轴aa)一致。即，通孔73b形成为当沿着元件支撑部73a的厚度方向观看时被视为椭圆形状，并且当投影在与分析光轴aa垂直的平面上时具有大致理想的圆形投影面。
157.镜构件73c使用以镜面朝向斜下方的姿势布置的光学镜构成。镜构件73c的镜面形成反射区域731。反射区域731在光轴方向上与透射区域12a对准，并且能够反射被引导至透射区域12a的主电磁波。
158.如图13所示，镜构件73c形成为当沿着反射物镜74的光轴方向观看时具有恒定内径的圆形。在这种情况下，镜构件73c的中心轴与通孔73b的中心轴和分析光轴aa一致。即，当沿着与镜面垂直的方向观看时，镜构件73c形成为椭圆形，并且当投影在与分析光轴aa垂直的平面上时，镜构件73c具有大致理想的圆形投影面。
159.中空区域732由通孔73b的内侧面和镜构件73c的外侧面限定。中空区域732被径向布置在反射区域731的外部，并且允许副电磁波的通过。
160.这里，如图13所示，当在沿着分析光轴aa的平面图中观看副镜12、支撑构件14和偏转元件73时，镜构件73c的外径形成为比副反射面12b的内径小。因此，如图14的光路l2所示，由副反射面12b反射并且以柱形形状传播的副电磁波穿过中空区域732而不被反射区域731阻挡。
161.第一支撑腿73d从镜构件73c的外侧面径向延伸，并且连接到通孔73b的内侧面。具体地，三个第一支撑腿73d在周向方向上以大约每120
°
设置。
162.如图13所示，第一支撑腿73d和第二支撑腿14b被布置成当沿着光轴方向观察时彼此重叠。这里，第一支撑腿73d在周向方向上的厚度与第二支撑腿14b在周向方向上的厚度大致一致。被输出以在第二支撑腿14b之间穿过的副电磁波可以穿过中空区域732，而不被第一支撑腿73d阻挡。
163.穿过中空区域732而没有被反射区域731和第一支撑腿73d阻挡的副电磁波到达分光元件75。分光元件75在反射物镜74的光轴方向上布置在偏转元件73与第一分束器78a之间，并且将在样本sp中生成的副电磁波的一部分引导至第一检测器77a并将另一部分引导至第二检测器77b等。后一等离子体光的大部分被引导至第二检测器77b，但其余部分到达第一照相机81。
164.具体地，从样本sp返回的副电磁波除了与作为主电磁波的激光对应的波长之外，还包括各种波长成分。因此，根据本实施例的分光元件75反射从样本sp返回的副电磁波中的短波长带的电磁波，并且将该电磁波引导至第一检测器77a。分光元件75还透射其它带的电磁波并且将该电磁波引导至第二检测器77b。
165.更具体地，分光元件75由如下材料制成，该材料在红外侧上的第二波长区域的透射率高于在紫外侧上的第一波长区域的透射率，该红外侧属于等于或大于预定波长的波长区域，该紫外侧属于小于预定波长的波长区域。这样的材料包括玻璃材料和合成树脂等。
166.例如，在使用玻璃材料的情况下，玻璃本身具有低的电磁波反射率。由此，可以采用如下结构：将反射属于第一波长区域的电磁波的光学薄膜沉积在玻璃表面上，以反射属于紫外侧上的波长区域的电磁波，并将该电磁波引导至第一检测器77a。
167.然后，根据本实施例的分光元件75接收由反射物镜74收集的副电磁波。分光元件75是所谓的二向色镜，并且反射与紫外侧上的第一波长区域相对应的副电磁波，并透射入射的副电磁波中与红外侧上的第二波长区域相对应的副电磁波。如上所述，作为分光元件75的主要成分的材料具有第一波长区域的相对低的透射率和第二波长区域的相对高的透射率。因此，与透射紫外侧上的第一波长区域的情况相比，分光元件75可以将由吸收到诸如玻璃等的材料中引起的整个副电磁波的损失最小化。
168.第一抛物面镜76a是所谓的抛物面镜，并且布置在分光元件75与第一检测器77a之间。第一抛物面镜76a收集由分光元件75反射的副电磁波，并且使收集的副电磁波入射在第
一检测器77a上。
169.具体地，第一抛物面镜76a反射紫外侧上的副电磁波，该副电磁波包括可见光带，并且在由反射物镜74收集并穿过偏转元件73之后被分光元件75反射。第一抛物面镜76a被配置为将由第一抛物面镜76a反射的副电磁波会聚在第一检测器77a上。
170.这里，第一检测器77a生成强度分布谱，该强度分布谱是针对在样本sp中生成的等离子体光(副电磁波)的各个波长的强度分布。特别地，第一检测器77a被配置为使得由分光元件75反射的紫外侧上的副电磁波入射到该第一检测器77a，并且具有被配置为接收副电磁波的入射狭缝77a。
171.注意，第一抛物面镜76a的焦点位置可以被布置成与入射狭缝77a一致，或者可以被布置成与入射狭缝77a不一致。后一布置对应于偏离正确焦点的布局。在激光的返回光的能量强并且可能损坏入射狭缝77a的情况下，该布局是有利的。
172.此外，第一检测器77a由图7和图9中示出的第一板701支撑。第一板701连接到光学基座700的上表面。第一检测器77a经由第一板701连接到光学基座700。利用该连接，能够使入射狭缝77a相对于诸如第一抛物面镜76a等的导光光学系统7a的定位稳定。
173.此外，用于调整第一检测器77a相对于第一板701的相对位置的第一调整机构771设置在第一检测器77a附近(仅在图7中示出)。由于使用第一调整机构771，所以能够调整入射狭缝77a相对于导光光学系统7a的相对位置。
174.注意，第一板701连接到光学基座700的结构不是必需的。例如，第一板701可连接到分析壳体70的内壁。在这样的结构中，第一调整机构771调整第一检测器77a相对于分析壳体70的相对位置。
175.第一检测器77a接收在样本sp中生成并由反射物镜74收集的副电磁波，并且生成作为针对副电磁波的各个波长的强度分布的强度分布谱。第一检测器77a被配置为接收从反射物镜74开始的副电磁波的光路中分散在第二检测器77b的上游侧的副电磁波。样本sp中生成的等离子光中的紫外侧上的第一波长区域通过多次反射被引导至第一检测器77a，而不透射通过透镜等。即，紫外侧上的第一波长区域经由反射光学系统(诸如反射物镜74和第一抛物面镜76a等)被引导至第一检测器77a，而不穿过透射光学系统。由于不发生色像差，因此可以提高分析精度。
176.特别地，在电磁波发射器71被使用激光光源配置并且反射物镜74被配置为收集响应于激光的照射而生成的光的情况下，第一检测器77a针对各个波长以不同的角度反射光以分离光，并且使分离的光的各个光束入射在具有多个像素的成像元件上。由此，能够使各个像素接收到的光的波长不同，并且能够针对各个波长获取光接收强度。在这种情况下，强度分布谱对应于针对光的各个波长的强度分布。
177.例如，可以使用基于czerny-turner检测器的检测器作为第一检测器77a。第一检测器77a被配置为适于检测紫外侧上的第一波长区域。第一检测器77a的入射狭缝被对准以与第一抛物面镜76a的焦点位置一致。由第一检测器77a生成的强度分布谱被输入到控制器主体2的控制器21。
178.第一分束器78a反射透射通过分光元件75的光的一部分(包括可见光带的红外侧上的副电磁波)以将其引导至第二检测器77b，并且透射另一部分(可见光带的一部分)以将其引导至第二分束器78b。属于可见光带的等离子光中的相对大量的等离子光被引导至第
二检测器77b，并且相对少量的等离子光经由第二分束器78b被引导至第一照相机81。
179.第二抛物面镜76b是所谓的抛物面镜，并且布置在第一分束器78a与第二检测器77b之间。第二抛物面镜76b收集由第一分束器78a反射的副电磁波，并且使所收集的副电磁波入射在第二检测器77b上。
180.具体地，第二抛物面镜76b反射穿过偏转元件73并透射通过分光元件75之后由第一分束器78a反射的红外侧上的副电磁波。第二抛物面镜76b被配置为将由第二抛物面镜76b反射的副电磁波会聚在第二检测器77b上。
181.这里，当利用来自作为壳体的分析壳体70的激光(主电磁波)照射放置在放置台5上的样本sp时，与第一检测器77a类似，第二检测器77b生成强度分布谱，该强度分布谱是样本sp中生成的等离子体光(副电磁波)的针对各个波长的强度分布。特别地，第二检测器77b被配置为使得透射通过分光元件75的红外侧上的等离子光入射到该第二检测器77b，并且第二检测器77b具有被配置为接收等离子光的入射狭缝77a。
182.注意，第二抛物面镜76b的焦点位置可以被布置成与第二检测器77b的入射狭缝77a一致，或者可以被布置成与入射狭缝77a不一致。后一布置对应于偏离正确焦点的布局。在激光的返回光的能量强并且可能损坏入射狭缝77a的情况下，该布局是有利的。
183.此外，第二检测器77b由图7和图9中示出的第二板702支撑。第二板702连接到光学基座700的上表面。第二检测器77b经由第二板702连接到光学基座700。利用该连接，能够使入射狭缝77a相对于诸如第二抛物面镜76b等的导光光学系统7a的定位稳定。
184.此外，用于调整第二检测器77b相对于第二板702的相对位置的第二调整机构772设置在第二检测器77b附近。由于使用第二调整机构772，所以能够调整入射狭缝77a相对于导光光学系统7a的相对位置。
185.注意，第二板702连接到光学基座700的结构不是必需的。例如，第二板702可以连接至分析壳体70的内壁。在这样的结构中，第二调整机构772调整第二检测器77b相对于分析壳体70的相对位置。
186.第二检测器77b接收在样本sp中生成并由反射物镜74收集的副电磁波，并且生成作为针对副电磁波的各个波长的强度分布的强度分布谱。第二检测器77b被配置为接收从反射物镜74开始的副电磁波的光路中分散在第一检测器77a的下游侧的副电磁波。样本sp中生成的等离子光中的红外侧上的第二波长区域除了穿过分光元件75之外还通过多次反射被引导至第二检测器77b。即，红外侧上的第二波长区域经由诸如反射物镜74和第一抛物面镜76a等的反射光学系统被引导至第一检测器77a。由于可以将色像差的发生最小化，因此可以提高分析精度。
187.特别地，在电磁波发射器71被使用激光光源配置并且反射物镜74被配置为收集响应于激光的照射而生成的光的情况下，第二检测器77b针对各个波长以不同角度反射光以分离光，并且使分离的光的各个光束入射在具有多个像素的成像元件上。由此，能够使各个像素接收到的光的波长不同，并且能够针对各个波长获取光接收强度。在这种情况下，强度分布谱对应于针对光的各个波长的强度分布。
188.例如，可以使用基于czerny-turner检测器的检测器作为第二检测器77b。第二检测器77b被配置为适于检测红外侧上的第二波长区域。第二检测器77b的入射狭缝被对准以与第二抛物面镜76b的焦点位置一致。第二检测器77b生成的强度分布谱与第一检测器77a
生成的强度分布谱类似地被输入到控制器主体2的控制器21。
189.由第一检测器77a生成的紫外强度分布谱和由第二检测器77b生成的红外强度分布谱被输入到控制器21。控制器21基于强度分布谱，使用稍后将描述的基本原理进行样本sp的成分分析。控制器21通过组合使用紫外侧上的强度分布谱和红外侧上的强度分布谱，能够使用更宽的频率范围进行成分分析。
190.第二分束器78b反射已经从led光源79a发射并且穿过光学元件79b的照明光(可见光)，并且经由第一分束器78a、分光元件75、偏转元件73和反射物镜74用照明光照射样本sp。由样本sp反射的反射光(可见光)经由反射物镜74返回到分析光学系统7。
191.在返回到分析光学系统7的反射光的光束中，第二分束器78b进一步使得透射通过第一分束器78a的反射光和透射通过第一分束器78a而未到达第一检测器77a和第二检测器77b的等离子体光透射，并且使反射光和等离子体光经由成像透镜80进入第一照相机81。
192.同轴照明器79包括发射照明光的led光源79a以及从led光源79a发射的照明光穿过的光学元件79b。同轴照明器79用作所谓的“同轴落射照明器”。从led光源79a发射的照明光与从电磁波发射器71输出并发射到样本sp的激光(主电磁波)和从样本sp返回的光(副电磁波)同轴传播。
193.具体地，同轴照明器79经由与从电磁波发射器71发射的主电磁波同轴的光路发射照明光。具体地，照明光的光路中连接偏转元件73和反射物镜74的部分与主电磁波的光路同轴。此外，照明光的光路中连接第一分束器78a和反射物镜74的部分与副电磁波的光路同轴。
194.虽然在图7所示的示例中，同轴照明器79内置于分析壳体70中，但是本公开不限于这样的结构。例如，光源可以布局在分析壳体70外部，并且光源和分析光学系统7可以经由光纤线缆耦接到光学系统。
195.侧照明器84被布置成围绕作为收集头的反射物镜74。侧照明器84从样本sp的侧面(换句话说，相对于分析光轴aa倾斜的方向)发射照明光。
196.具体地，侧照明器84被布置为包围反射物镜74的外周。更具体地，侧照明器84被使用通过环形地围绕反射物镜74形成的环形照明器来配置。对应于侧照明器84的环的中心轴(在侧照明器84被视为环的情况下的中心轴)被布置成与分析光轴aa同轴。
197.具体地，根据本实施例的侧照明器84包括壳体84a、发射照明光的led光源(光源)84b、透射从led光源84b发射的照明光的导光构件84c、以及扩散板84d。
198.壳体84a形成为与形成反射物镜74的连接构件74a和镜壳体74b相比具有更大的直径的大致圆柱形状。壳体84a覆盖反射物镜74的外周(连接构件74a和镜壳体74b)。如图8a和8b所示，根据本实施例的壳体84a不是由反射物镜74而是由分析壳体70支撑。壳体84a的内周面在径向方向上与反射物镜74的外周面分离。
199.壳体84a容纳有led光源84b、导光构件84c和扩散板84d。led光源84b、导光构件84c和扩散板84d沿径向方向布置在反射物镜74的外周面和壳体84a的内周面之间。
200.led光源84b由壳体84a的内周面支撑。led光源84b沿着周向方向环状布置，并且能够发射环状的照明光。此外，如图10所示，当沿着分析光轴aa从底部观看反射物镜74时，led光源84b沿着周向方向被分割成多个块(在附图的示例中为四个块)。led光源84b被配置为能够单独点亮各个分割后的块。在图10所示的示例中，当周向方向被视为时钟时，可以从位
于3点钟方向上的一个块发射照明光，或者可以从诸如6点钟方向和9点钟方向等的多个块发射照明光。经由导光构件84c和扩散板84d用从led光源84b发射的照明光照射样本sp。
201.具体地，根据本实施例的led光源84b以在径向方向上与反射物镜74的外周面相比更靠近壳体84a的内周面的方式布置。led光源84b布置在主镜11和副镜12的径向外侧上。led光源84b也可以例如以在沿着分析光轴aa的方向(反射物镜74的光轴方向)上与副镜12相比更靠近分析壳体70(换句话说，比副镜12更远离样本sp)的方式布置在主镜11和副镜12之间。
202.此外，如图8a和8b所示，led光源84b以与反射物镜74的外周面分离的状态定位，换句话说，以相对于反射物镜74的非接触状态定位。侧照明器84被配置为经由光学基座700连接到反射物镜74，并且被配置为不直接连接到反射物镜74。此外，如图8a和8b所示，在led光源84b的上方设置有通风口84e。通风口84e向壳体84a的侧面开口。
203.反射物镜74通过组合多个透镜而构造为一个物镜，并且比使用一个透镜构造的物镜对温度变化更敏感。因此，期望采用用于抑制到反射物镜74的热传递的方案，使得测量精度不会由于温度变化而劣化。
204.因此，通过在非接触状态下将led光源84b连接到反射物镜74并且如上所述在壳体84a中设置通风口84e，可以抑制从led光源84b到反射物镜74的热传递。
205.导光构件84c沿径向方向扩散从led光源84b发射的照明光。由导光构件84c扩散的照明光在径向方向上扩展的同时被发射(参见图8b中的光路l3)。
206.具体地，根据本实施例的导光构件84c由环形构件制成，该环形构件具有在沿着分析光轴aa接近放置面51a时在径向方向上直径连续减小的内周面和在径向方向上直径连续减小的外周面。
207.这里，导光构件84c的内周面沿着分析光轴aa朝向放置面51a从外周面急剧减小直径。因此，导光构件84c在径向方向上的厚度沿着分析光轴aa朝向放置面51a逐渐增加。
208.然后，已经穿过导光构件84c的照明光根据导光构件84c的内周面和外周面之间的角度θl扩大。可以通过调整角度θl的大小来控制从侧照明器84发射的照明光的扩散。特别地，根据本实施例的角度θl被配置成使得包括至少主电磁波的焦点位置f的区域被已经穿过导光构件84c的照明光照射。由导光构件84c放大的照明光穿过扩散板84d并被发射到放置面51a。
209.与同轴照明器79相比，侧照明器84经由相对于从电磁波发射器71发射的主电磁波倾斜的光路发射照明光。分析观察装置a可以分别使用同轴照明器79和侧照明器84。
210.因此，作为处理器的控制器(具体地，将在后面描述的照明控制器27)21向侧照明器84和同轴照明器79中的至少一个输入控制信号，以从侧照明器84和同轴照明器79中的至少一个发射照明光。
211.通过调整由控制器21生成的控制信号，可以如上所述地单独地开启构成led光源84b的各个块。另外，可以通过控制器21来控制诸如同轴照明器79或侧照明器84的光量等的各个照明器的点亮状态。
212.如图7和图9所示，第一照相机81容纳在分析壳体70中并连接到光学基座700的上端。第一照相机81经由反射物镜74收集由样本sp反射的反射光。第一照相机81通过检测所收集的反射光的光接收量来拍摄样本sp的图像。第一照相机81的光轴与主电磁波、副电磁
波和照明光同轴。注意，由第一照相机81收集的反射光包括从侧照明器84发射的照明光所引起的反射光以及从同轴照明器79发射的照明光所引起的反射光这两者。即，作为照相机的第一照相机81由同轴照明器79和侧照明器84共用。
213.具体地，作为照相机的第一照相机81接收作为收集头的反射物镜74所收集的反射光。这里，第一照相机81经由与反射物镜74所收集的副电磁波共用的光路收集反射光。这里，共用光路对应于在反射光的光路中的连接反射物镜74和分光元件75的光路。该光路被分光元件75分散。
214.即，根据本实施例的分光元件75能够经由共用光路接收副电磁波和反射光，并且分散共用光路以将副电磁波引导至检测器(第一检测器77a)并且将反射光引导至照相机(第一照相机81)。这里，第一光路对应于连接分光元件75、第一抛物面镜76a和入射狭缝77a的光路。第二光路对应于连接分光元件75和第一照相机81的光路。
215.以此方式，反射光的光路中的连接第一分束器78a和反射物镜74的部分与副电磁波的光路同轴。此外，反射光的光路中的连接偏转元件73和反射物镜74的部分与主电磁波的光路同轴。此外，反射光的光路中的连接第二分束器78b和反射物镜74的部分与照明光的光路同轴。
216.根据本实施例的第一照相机81通过布置在其光接收面上的多个像素对通过成像透镜80入射的光进行光电转换，并且将光转换为与被摄体(样本sp)的光学图像相对应的电信号。
217.第一照相机81可以具有沿着光接收面布置的多个光接收元件。在这种情况下，各个光接收元件对应于像素，从而可以生成基于各个光接收元件中的光接收量的电信号。具体地，根据本实施例的第一照相机81虽然使用包括互补金属氧化物半导体(cmos)的图像传感器来配置，但不限于该结构。例如，还可以使用包括电荷连结部件(ccd)的图像传感器作为第一照相机81。
218.然后，第一照相机81将通过检测各个光接收元件的光接收量而生成的电信号输入到控制器主体2的控制器21。控制器21基于输入的电信号生成与被摄体的光学图像相对应的图像数据。
219.注意，从样本sp返回的光在被分割的同时入射到第一检测器77a、第二检测器77b和第一照相机81。因此，在观察光学系统9中，第一照相机81的光接收量小于稍后将描述的第二照相机93的光接收量。由此，基于从第一照相机输入的电信号的图像数据(第二图像数据i2)倾向于具有与基于从第二照相机输入的电信号的图像数据(第一图像数据i1)不同的亮度。因此，通过调整曝光时间，在第一照相机81中确保与由第二照相机93生成的图像数据的亮度类似的亮度。
220.目前为止已描述的光学组件容纳在分析壳体70中。通孔70a设置在分析壳体70的下表面中。反射物镜74经由通孔70a与放置面51a相对。
221.图7中示出的遮蔽构件83可以布置在分析壳体70中。遮蔽构件83布置在通孔70a与反射物镜74之间，并且能够基于从控制器主体2输入的电信号插入在激光的光路上(参见图7中的虚线)。遮蔽构件83被配置为至少不透射激光。
222.通过在光路上插入遮蔽构件83可以限制来自分析壳体70的激光的发射。遮蔽构件83可以布置在电磁波发射器71与输出调整器72之间。
223.如图15所示，除了分析光学系统7的容纳空间之外，分析壳体70还限定滑动机构65的容纳空间。在这种意义上，分析壳体70也可被视为滑动机构65的要素。
224.具体地，根据本实施例的分析壳体70形成为前后方向上的尺寸短于左右方向上的尺寸的盒状。然后，分析壳体70的前表面70b的左侧部分向前突出，以确保导轨65a在前后方向上的移动余量。在下文中，该突出部分被称为“突出部”，并且由附图标记70c表示。突出部70c布置在前表面70b的上下方向的下半部(换言之，仅前表面70b的左侧部分的下半部突出)。
[0225]-关于光路之间的关系-[0226]
分析光学系统7使主电磁波经由输出调整器72、偏转元件73的反射区域731、主镜11的开口11a和副镜12的透射区域12a入射到样本sp上。如图14所示，反射区域731、开口11a和透射区域12a沿着分析光轴aa依次布置。因此，根据本实施例的透射区域12a可以通过透射从电磁波发射器71发射并穿过开口11a的主电磁波来沿着分析光轴aa发射主电磁波。
[0227]
沿着分析光轴aa发射的主电磁波被发射到样本sp以被散射或吸收。在样本sp中，通过用主电磁波进行照射来生成副电磁波。所生成的副电磁波经由反射物镜74返回到分析光学系统7。一般，以这种方式返回的副电磁波包括各种波长。
[0228]
因此，分析光学系统7经由主镜11的主反射面11b、副镜12的副反射面12b、主镜11的开口11a、偏转元件73的中空区域732、分光元件75以及第一抛物面镜76a，使紫外侧上的副电磁波入射在第一检测器77a上。
[0229]
分析光学系统7还经由主镜11的主反射面11b、副镜12的副反射面12b、主镜11的开口11a、偏转元件73的中空区域732、分光元件75、第一分束器78a以及第二抛物面镜76b使红外侧上的副电磁波入射在第二检测器77b上。
[0230]
以这种方式，分析光学系统7在没有光纤的介入的情况下使副电磁波入射在检测器77a和77b上。换句话说，根据本实施例的分析光学系统7在不经过光纤的情况下将副电磁波引导至检测器77a和77b。分析光学系统7具有关于副电磁波的光路的所谓无光纤结构。
[0231]
此外，根据本实施例的分析光学系统7在没有透射通过玻璃材料的透射的情况下仅使用电磁波的反射将紫外侧上的副电磁波引导至第一检测器77a。分析光学系统7具有关于紫外侧上的副电磁波的光路的无光纤和全反射系统(仅使用电磁波的反射的光学系统)的结构。
[0232]
当将红外侧上的副电磁波引导至第二检测器77b时，分析光学系统7仅使分光元件75透射。分析光学系统7具有关于红外侧上的副电磁波的光路尽可能地抑制电磁波的透射的无光纤结构。
[0233]
此外，根据本实施例的分析光学系统7直线地发射第一电磁波，以顺次穿过沿着分析光轴aa布置的反射区域731、开口11a和透射区域12a。另一方面，副反射面12b被布置成在反射物镜74的光轴方向上与主反射面11b相比更靠近放置面51a。
[0234]
因此，在样本sp中生成的副电磁波在被主反射面11b反射后从主反射面11b朝向副反射面12b传播时，一度在接近放置面51a的方向上传播。此后，由副反射面12b反射的副电磁波返回其传播方向以在远离放置面51a的方向上传播。
[0235]
以这种方式，副电磁波通过多次反射传播。与副电磁波直线传播的情况(例如与主电磁波直线传播的情况一样)相比，副电磁波的光路因多次反射引起的折返量而具有更长
长度。
[0236]
此外，在如上所述将凹弯月形透镜用作副镜12并且将凸透镜用作三次透镜13的情况下，或者在不使用三次透镜13而将凸透镜用作副镜12的情况下，入射在反射物镜74上的紫外激光由任意一个凸透镜收集，并且到达预定工作距离df处的焦点。在任意结构中，反射物镜74可以通过随着远离工作距离df或更远距离而逐渐减小紫外激光的能量密度来将紫外激光扩散成圆锥形状。
[0237]-分析光学系统7进行的分析的基本原理-[0238]
控制器21(特别是稍后描述的谱分析器213)基于从作为检测器的第一检测器77a和第二检测器77b输入的强度分布谱执行样本sp的成分分析。如上所述，可以使用libs方法作为具体的分析方法。libs方法是用于在元素水平上分析样本sp中包含的成分的方法(所谓的元素分析方法)。
[0239]
一般地，在对物质施加高能量的情况下，电子从原子核分离，使得物质变为等离子体状态。与原子核分离的电子暂时变为高能量且不稳定状态，但是从这样的状态损失能量并且被原子核再次捕获以转变为低能量且稳定状态(换言之，从等离子体状态返回到非等离子体状态)。
[0240]
这里，从电子损失的能量作为电磁波从电子发射，但是电磁波的能量的大小由基于各个元素固有的壳结构的能级规定。即，当电子从等离子体返回到非等离子体状态时发射的电磁波的能量对于各个元素(更确切地，受原子核束缚的电子的轨迹)具有固有值。电磁波的能量的大小由电磁波的波长规定。因此，通过分析从电子发射的电磁波的波长分布(即，从在等离子体状态时从物质发射的光的波长分布)，可以在元素水平上分析包含在物质中的成分。这样的技术通常称为原子发射光谱(aes)方法。
[0241]
libs方法是属于aes方法的分析方法。具体地，在libs方法中，用激光(主电磁波)照射物质(样本sp)以向物质施加能量。这里，用激光照射的部位局部变成等离子体，因此，通过分析随着变成等离子体而发射的光(副电磁波)的强度分布谱，可以进行物质的成分分析。
[0242]
即，如上所述，各个等离子体光(副电磁波)的波长对于各个元素具有固有值，因此，在强度分布谱在特定波长处形成峰的情况下，与峰相对应的元素变为样本sp的成分。然后，在强度分布谱包括多个峰的情况下，通过对各个峰的强度(光接收量)进行比较，能够计算出各个元素的成分比。
[0243]
根据libs方法，不需要抽真空，并且可以在大气开放状态下进行成分分析。此外，尽管样本sp经受破坏性测试，但是不必进行诸如溶解整个样本sp等的处理，使得样本sp的位置信息保留(测试仅是局部破坏性的)。
[0244]-观察光学系统9-[0245]
观察光学系统9是被配置为观察作为观察对象的样本sp的组件集合，并且各个组件被容纳在观察壳体90中。构成观察光学系统9的组件包括物镜92和作为第二照相机的第二照相机93。至少这些组件被容纳在观察壳体90中。此外，被配置为观察样本sp的元件还包括作为处理器的控制器21。
[0246]
观察光学系统9包括具有物镜92的观察单元9a。如图3等所示，观察单元9a对应于布置在观察壳体90的下端侧上的圆柱形镜筒。观察单元9a由分析壳体70保持。观察单元9a
可以单独地与观察壳体90分离。
[0247]
被配置为向控制器主体2发送电信号和从控制器主体2接收电信号的通信线缆c2以及被配置为引导来自外部的照明光的光纤线缆c3连接至观察壳体90。注意，通信线缆c2不是必需的，并且观察光学系统9和控制器主体2也可以通过无线通信来连接。
[0248]
具体地，如图6所示，观察光学系统9包括镜组91、物镜92、作为第二照相机的第二照相机93、第二同轴照明器94和第二侧照明器95。
[0249]
物镜92具有沿着大致上下方向延伸的观察光轴ao，收集要发射至放置在放置台主体51上的样本sp的照明光，并且收集来自样本sp的光(反射光)。观察光轴ao被设置成与观察光学系统7的反射物镜74的分析光轴aa平行。物镜92所收集的反射光由第二照相机93接收。
[0250]
镜组91透射由物镜92收集的反射光以将其引导至第二照相机93。如图6所示，根据本实施例的镜组91可以被使用全反射镜和分束器等来配置。镜组91还反射从第二同轴照明器94发射的照明光以将其引导至物镜92。
[0251]
第二照相机93收集由物镜92收集的反射光并且检测反射光的光接收量以拍摄样本sp的图像。具体地，根据本实施例的第二照相机93通过布置在其光接收面上的多个像素对通过物镜92从样本sp入射的光进行光电转换，并且将该光转换为与被摄体(样本sp)的光学图像相对应的电信号。
[0252]
第二照相机93可以具有沿着光接收面布置的多个光接收元件。在这种情况下，各个光接收元件对应于像素，从而可以生成基于各个光接收元件中的光接收量的电信号。根据本实施例的第二照相机93与第一照相机81相似地包括具有cmos的图像传感器，但是也可以使用具有ccd的图像传感器。
[0253]
然后，第二照相机93将通过检测各个光接收元件的光接收量而生成的电信号输入到控制器主体2的控制器21。控制器21基于输入的电信号生成与被摄体的光学图像相对应的图像数据。
[0254]
第二同轴照明器94发射从光纤线缆c3引导的照明光。第二同轴照明器94通过与通过物镜92收集的反射光共用的光路发射照明光。也就是说，第二同轴照明器94用作与物镜92的观察光轴ao同轴的“同轴落射照明器”。注意，代替从外部通过光纤线缆c3引导照明光，光源也可以内置在观察单元9a中。在这种情况下，不需要光纤线缆c3。
[0255]
如图6中示意性示出的，第二侧照明器95由布置成围绕物镜92的环形照明器构成。第二侧照明器95与分析光学系统7中的侧照明器84类似地从样本sp的斜上方发射照明光。尽管未详细示出，但是当第二侧照明器95被视为环状环时，中心轴与观察光轴ao一致。此外，类似于侧照明器84，第二侧照明器95在周向方向上被分割成多个块并且各个块可以单独地开启。
[0256]
在图10所示的示例中，类似于分析光学系统7的侧照明器84，当周向方向被视为时钟时，第二侧照明器95被分割成布置在0点钟位置、3点钟位置、6点钟位置和9点钟位置处的四个块，并且可以从位于3点钟方向上的一个块发射照明光或者从诸如6点钟方向和9点钟方向等的多个块发射照明光。
[0257]
分析观察装置a可以分别使用第二同轴照明器94和第二侧照明器95。因此，作为处理器的控制器(具体地，稍后描述的照明控制器216)21向第二侧照明器95和第二同轴照明
器94中的至少一个输入控制信号以从第二侧照明器95和第二同轴照明器94中的至少一个发射照明光。
[0258]
通过调整由控制器21生成的控制信号，构成第二侧照明器95的各个块可以如上所述地单独开启。另外，可以由控制器21控制诸如第二同轴照明器94或第二侧照明器95的光量等的各个照明器的点亮状态。
[0259]-壳体连结部64-[0260]
壳体连结部64是被配置为将观察壳体90连结到分析壳体70的构件。壳体连结部64连结壳体70和壳体90这两者，使得分析光学系统7和观察光学系统9一体地移动。
[0261]
壳体连结部64可以在分析壳体70的内部和外部附接，即壳体连结部64可以附接至分析壳体70的内部或外部，或者附接至台架42。特别地，在本实施例中，壳体连结部64附接至分析壳体70的外表面。
[0262]
具体地，根据本实施例的壳体连结部64被配置为可附接至分析壳体70的突出部70c并且将观察单元9a保持在比突出部70c靠右侧的位置。
[0263]
此外，如图3所示，在通过壳体连结部64将观察壳体90连结到分析壳体70的状态下，突出部70c的前表面从壳体连结部64和观察壳体90的前部向前突出。以这种方式，在本实施例中，在壳体连结部64保持观察壳体90的状态下，分析壳体70的至少一部分(本实施例中的突出部70c)和观察壳体90被陈设成当从侧面观看时(从与利用滑动机构65的观察光学系统9和分析光学系统7的移动方向正交的方向观看时)彼此重叠。
[0264]
根据本实施例的壳体连结部64可以通过将观察壳体90固定至光学壳体70来固定分析光轴aa相对于观察光轴ao的相对位置。
[0265]
具体地，如图15所示，壳体连结部64保持观察壳体90，使得观察光轴ao和分析光轴aa沿着利用滑动机构65使观察光学系统9和分析光学系统7相对于放置台5相对移动的方向(在本实施例中为前后方向)来并排布置。特别地，在本实施例中，观察光轴ao与分析光轴aa相比布置在前侧。
[0266]
此外，如图15所示，在壳体连结部64保持观察壳体90的情况下，观察光轴ao和分析光轴aa被布置成使得非移动方向(在本实施例中为左右方向)上的位置彼此一致，该非移动方向是沿水平方向延伸且与移动方向(在本实施例中为前后方向)正交的方向。
[0267]-滑动机构65-[0268]
图15是用于描述滑动机构65的结构的示意图。此外，图16a和16b是用于描述头部6的水平移动的图。
[0269]
滑动机构65被配置为沿着水平方向来使观察光学系统9和分析光学系统7相对于放置台主体51的相对位置移动，使得能够对作为观察对象的样本sp中的同一点进行观察光学系统9对样本sp的拍摄以及在通过分析光学系统7生成强度分布谱的情况下的电磁波(激光)的照射(换言之，分析光学系统7的电磁波发射器71进行的电磁波的照射)。
[0270]
通过滑动机构65进行的相对位置的移动方向可以是观察光轴ao和分析光轴aa的布置方向。如图15所示，根据本实施例的滑动机构65使观察光学系统9和分析光学系统7相对于放置台主体51的相对位置沿着前后方向移动。
[0271]
根据本实施例的滑动机构65使分析壳体70相对于台架42和头部附接构件61相对移位。由于分析壳体70和观察单元9a通过壳体连结部64连结，因此通过使分析壳体70移位，
观察单元9a也一体地移位。
[0272]
具体地，根据本实施例的滑动机构65包括导轨65a和致动器65b，该导轨65a形成为从头部附接构件61的前表面向前突出。
[0273]
具体地，导轨65a的基端固定至头部附接构件61。另一方面，导轨65a的远端侧部分插入到在分析壳体70中限定的容纳空间中，并且以可插入且可移除的状态附接至分析壳体70。分析壳体70相对于导轨65a的插入和移除方向与头部附接构件61和分析壳体70分离或彼此靠近的方向(在本实施例中的前后方向)相同。
[0274]
能够使用基于来自控制器21的电信号而工作的线性马达或步进马达等来配置致动器65b。通过驱动致动器65b，能够相对于台架42和头部附接构件61相对地移位分析壳体70，并且最终移位观察光学系统9和分析光学系统7。在步进马达用作致动器65b的情况下，还设置有将步进马达中的输出轴的旋转运动转换为前后方向的直线运动的运动转换机构。
[0275]
滑动机构65还包括被配置为检测观察光学系统9和分析光学系统7的各移动量的移动量传感器sw2。可以使用例如线性标尺(线性编码器)或光遮断器等来配置移动量传感器sw2。
[0276]
移动量传感器sw2检测分析壳体70与头部附接构件61之间的相对距离，并且将与该相对距离相对应的电信号输入到控制器主体2。控制器主体2计算从移动量传感器sw2输入的相对距离的变化量，以确定观察光学系统9和分析光学系统7的各位移量。
[0277]
如图16a和16b所示，当操作滑动机构65时，头部6沿着水平方向滑动，并且观察光学系统9和分析光学系统7相对于放置台5的相对位置移动(水平移动)。该水平移动使得头部6在反射物镜74与样本sp相对的第一模式和物镜92与样本sp相对的第二模式之间切换。滑动机构65能够在第一模式和第二模式之间滑动分析壳体70和观察壳体90。
[0278]
如图16a和16b所示，头部6在第一模式中处于相对前进状态，并且头部6在第二模式中处于相对缩回状态。第一模式是用于通过分析光学系统7对样本sp进行成分分析的操作模式，并且第二模式是用于通过观察光学系统9对样本sp进行放大观察的操作模式。
[0279]
特别地，根据本实施例的分析观察装置a被配置为使得第一模式中反射物镜74指向的点和第二模式中物镜92指向的点是相同的点。具体地，分析观察装置a被配置为使得在第一模式中分析光轴aa与样本sp交叉的点和在第二模式中观察光轴ao与样本sp交叉的点相同(参见图16b)。
[0280]
为了实现这样的结构，当操作滑动机构65时头部6的移动量d2被设置为与观察光轴ao和分析光轴aa之间的距离d1相同(参见图15)。另外，如图15所示，观察光轴ao和分析光轴aa的布置方向被设置为平行于头部6的移动方向。
[0281]
此外，在本实施例中，通过调整壳体连结部64在大致上下方向上的尺寸将以下两个距离设置为一致：第一模式(第一状态)中的反射物镜74的中心(更具体地，分析光轴aa和反射物镜74彼此交叉的位置)与样本sp之间的距离；第二模式(第二状态)中的物镜92的中心(更具体地，观察光轴ao和物镜92彼此交叉的位置)与样本sp之间的距离。也可以通过自动调焦获得聚焦位置来进行该设置。利用该设置，可以使焦点位置在分析样本sp期间的第一模式和观察样本sp期间的第二模式之间一致。由于在两个模式中使焦点位置一致，因此可以在模式切换之前和之后维持聚焦状态。
[0282]
注意，可以调整壳体连结部64的尺寸以获得焦点位置在第一模式和第二模式之间
近似一致的设计，并且可以通过在模式切换时自动调焦来更精确地调整焦点位置。以这种方式，焦点位置被预先设计成近似彼此一致，因此，可以缩短自动调焦所需的时间。
[0283]
通常，反射物镜74的wd比诸如物镜92等的一般物镜的wd短。因此，在本实施例中，通过将反射物镜74的透镜直径设置为大于物镜92的透镜直径，来将反射物镜74的wd配置为比通常更长。
[0284]
利用上述结构，可以在进行第一模式与第二模式之间的切换前后的定时处，从相同方向对样本sp中的相同点执行通过观察光学系统9进行的样本sp的图像生成以及通过分析光学系统7进行的强度分布谱的生成(具体地，通过分析光学系统7生成强度分布谱的情况下的由分析光学系统7进行的主电磁波的照射)。
[0285]
此外，如图16b所示，头部附接构件61中的盖构件61b被布置成在头部6处于相对缩回状态的第一模式中覆盖形成分析光学系统7的反射物镜74(遮蔽状态)，并且布置成在头部6处于相对前进状态的第二模式中与反射物镜74分离(非遮蔽状态)。
[0286]
在前者的遮蔽状态下，即使无意地发出激光，也能够通过盖构件61b遮蔽该激光。由此，能够提高装置的安全性。
[0287]
(倾斜机构45的细节)
[0288]
图17a和图17b是用于说明倾斜机构45的操作的图。在下文中，将参考图17a和17b进一步描述倾斜机构45诸如与壳体连结部64的关系等。
[0289]
倾斜机构45是包括上述轴构件44等的机构，并且能够使分析光学系统7和观察光学系统9中至少观察光学系统9相对于与放置面51a垂直的基准轴as倾斜。
[0290]
如上所述，在本实施例中，壳体连结部64将分析壳体70和观察壳体90一体地连结，从而维持观察光轴ao相对于分析光轴aa的相对位置。因此，如图17a和图17b所示，当使具有观察光轴ao的观察光学系统9倾斜时，具有分析光轴aa的分析光学系统7与观察光学系统9一体地倾斜。
[0291]
以这种方式，根据本实施例的倾斜机构45在维持观察光轴ao相对于分析光轴aa的相对位置的状态下使分析光学系统7和观察光学系统9一体地倾斜。
[0292]
此外，滑动机构65的操作和倾斜机构45的操作彼此独立，并且允许这两个操作的组合。因此，滑动机构65能够在利用倾斜机构45至少将观察光学系统9保持为倾斜姿势的状态下使观察光学系统9与分析光学系统7的相对位置移动。即，如图17b的双箭头a1所示，根据本实施例的分析观察装置a能够在使观察光学系统9倾斜的状态下使头部6前后滑动。
[0293]
特别地，在本实施例中，由于分析光学系统7和观察光学系统9被配置为一体地倾斜，因此滑动机构65在维持通过倾斜机构45使观察光学系统9和分析光学系统7这两者倾斜的状态的同时使观察光学系统9和分析光学系统7的相对位置移动。
[0294]
此外，分析观察装置a被配置为进行共心(eucentric)观察。即，在分析观察装置a中定义三维坐标系，该三维坐标系对于装置是唯一的并且由平行于x方向、y方向和z方向的三个轴形成。控制器21的存储装置21b还存储有分析观察装置a的三维坐标系中的稍后将描述的交叉位置的坐标。交叉位置的坐标信息可以在分析观察装置a出厂时预先存储在存储装置21b中。此外，可以由分析观察装置a的用户更新存储在存储装置21b中的交叉位置的坐标信息。
[0295]
如图17a和17b所示，假设分析光轴aa相对于基准轴as的角度被称为“倾斜θ”，则分
析观察装置a被配置为允许在例如倾斜θ小于预定第一阈值θmax的情况下发射激光。可以对倾斜机构45施加硬约束，以保持倾斜θ小于第一阈值θmax。例如，倾斜机构45可以设置有制动机构(未示出)以物理地限制倾斜机构45的操作范围。
[0296]
作为物镜92的光轴的观察光轴ao与中心轴ac交叉。当物镜92绕中心轴ac摆动时，在观察光轴ao与中心轴ac之间的交叉位置维持恒定的同时，观察光轴ao相对于基准轴as的角度(倾斜θ)改变。以这种方式，例如，在样本sp的观察对象部分位于上述交叉位置处的情况下，当用户通过倾斜机构45使物镜92绕中心轴ac摆动时，即使物镜92处于倾斜状态，也维持第二照相机93的视场中心不从相同的观察对象部分移开的共心关系。因此，可以防止样本sp的观察对象部分偏离第二照相机93的视场(物镜92的视场)。
[0297]
特别地，在本实施例中，分析光学系统7和观察光学系统9被配置为一体地倾斜，因此，作为反射物镜74的光轴的分析光轴aa与观察光轴ao相似地与中心轴ac交叉。当反射物镜74绕中心轴ac摆动时，在分析光轴aa和中心轴ac之间的交叉位置维持恒定的同时分析光轴aa相对于基准轴as的角度(倾斜θ)改变。
[0298]
此外，如上所述，倾斜机构45可以使台架42相对于基准轴as向右倾斜约90
°
或向左倾斜约60
°
。然而，在分析光学系统7和观察光学系统9被配置为一体地倾斜的情况下，如果台架42过度倾斜，则存在从分析光学系统7发射的激光朝向用户发射的可能性。
[0299]
因此，假设观察光轴ao和分析光轴aa各自相对于基准轴as的倾斜为θ，则期望倾斜θ至少在可发射激光的情况下落在满足预定安全标准的范围内。具体地，如上所述，根据本实施例的倾斜θ可以被调整为在低于预定第一阈值θmax的范围内。
[0300]
《控制器主体2的细节》
[0301]
图18是示出控制器主体2的结构的框图。此外，图19是示出控制器21的结构的框图。尽管在本实施例中，控制器主体2和光学系统组件1分开配置，但是本公开不限于这样的结构。控制器主体2的至少一部分可以设置在光学系统组件1中。
[0302]
如上所述，根据本实施例的控制器主体2包括进行各种处理的控制器21以及显示与控制器21进行的处理有关的信息的显示器22。其中，控制器21包括：具有cpu、系统lsi和dsp等的处理装置21a；包括易失性存储器和非易失性存储器等的存储装置21b；以及输入/输出总线21c。
[0303]
控制器21被配置为能够执行基于来自样本sp的光的光接收量对样本sp的图像数据的生成以及基于强度分布谱对包含在样本sp中的物质的分析这两者。
[0304]
具体地，如图18所示，控制器21至少电连接至鼠标31、控制台32、键盘33、头部驱动器47、放置台驱动器53、电磁波发射器71、输出调整器72、led光源79a、第一照相机81、遮蔽构件83、led光源84b、第二照相机93、第二同轴照明器(第二同轴照明器)94、第二侧照明器(第二侧照明器)95、致动器65b、透镜传感器sw1、移动量传感器sw2、第一倾斜传感器sw3以及第二倾斜传感器sw4。
[0305]
控制器21电控制头部驱动器47、放置台驱动器53、电磁波发射器71、输出调整器72、led光源79a、第一照相机81、遮蔽构件83、led光源84b、第二照相机93、第二同轴照明器94、第二侧照明器95以及致动器65b。
[0306]
此外，第一照相机81、第二照相机93、透镜传感器sw1、移动量传感器sw2、第一倾斜传感器sw3以及第二倾斜传感器sw4的输出信号被输入到控制器21。控制器21基于输入的输
出信号执行计算等，并且基于计算结果执行处理。
[0307]
例如，控制器21基于第一倾斜传感器sw3的检测信号和第二倾斜传感器sw4的检测信号来计算分析光学系统7相对于与放置面51a垂直的基准轴as的倾斜θ。当倾斜超过预定阈值时，控制器21向用户通知警告等。
[0308]
此外，控制器21能够识别与通过壳体连结部64固定至分析光学系统7的观察单元9a相对应的观察光学系统9的类型中的至少物镜92的类型，并且能够基于识别结果执行与样本sp的拍摄有关的处理。这里，可以基于透镜传感器sw1的检测信号来识别物镜92的类型。控制器21可以执行例如第二照相机93的曝光时间的调整、照明光的亮度的调整等作为与样本sp的拍摄有关的处理。
[0309]
具体地，如图19所示，根据本实施例的控制器21包括模式切换器211、谱获取器212、谱分析器213、图像处理器214、照明设置部215和照明控制器216。这些要素可以通过逻辑电路来实现，或者可以通过执行软件来实现。
[0310]-模式切换器211-[0311]
模式切换器211通过使分析光学系统7和观察光学系统9沿着水平方向(在本实施例中的前后方向)前进或缩回来从第一模式切换到第二模式或者从第二模式切换到第一模式。
[0312]
具体地，根据本实施例的模式切换器211预先读取预先存储在存储装置21b中的观察光轴ao与分析光轴aa之间的距离。接着，模式切换器211操作滑动机构65的致动器65b以使分析光学系统7和观察光学系统9前进和缩回。
[0313]
这里，模式切换器211将移动量传感器sw2所检测到的观察光学系统9和分析光学系统7的各位移量与预先读取的距离进行比较，并且判断前者的位移量是否达到后者的距离。然后，在位移量达到预定距离的定时处停止分析光学系统7和观察光学系统9的前进和缩回。注意，也可以预先确定预定距离，或者也可以将预定距离与致动器65b的最大可动范围配置为彼此一致。
[0314]
注意，也可以在模式切换器211进行向第二模式的切换之后使头部6倾斜。
[0315]-谱获取器212-[0316]
谱获取器212在第一模式中从分析光学系统7发射激光以获取强度分布谱。具体地，根据本实施例的谱获取器212从电磁波发射器71发射作为主电磁波(紫外激光)的激光，并且经由反射物镜74用激光照射样本sp。当用激光照射样本sp时，样本sp的表面局部变成等离子体，并且当从等离子体状态返回到气体等时，从电子发射出具有与能级之间的宽度相对应的能量的光(副电磁波)。以这种方式发射的副电磁波通过反射物镜74返回到分析光学系统7，并且到达第一照相机81、第一检测器77a和第二检测器77b。
[0317]
图像处理器214基于返回到第一照相机的光生成图像数据。此外，谱获取器212基于返回到第一检测器77a和第二检测器77b的光对各个波长的光接收量进行分散以生成强度分布谱。由谱获取器212生成的强度分布谱被输入到谱分析器213。
[0318]
注意，谱获取器212使第一检测器77a和第二检测器77b的光接收定时与激光的发射定时同步。利用该设置，谱获取器212能够与激光的发射定时相对应地获取强度分布谱。
[0319]-谱分析器213-[0320]
谱分析器213基于由谱获取器212生成的强度分布谱来执行样本sp的成分分析。如
上所述，在使用libs方法的情况下，样本sp的表面局部变成等离子体，并且当从等离子体状态返回到气体等时发射的光的峰波长对于各个元素(更精确地，受原子核束缚的电子的电子轨迹)具有固有值。因此，通过识别强度分布谱的峰位置，可以确定为与峰位置相对应的元素是包含在样本sp中的成分，并且还可以通过比较峰的大小(峰的高度)来确定各个元素的成分比并且基于所确定的成分比来估计样本sp的组成。
[0321]
谱分析器213的分析结果可以显示在显示器22上或者以预定格式存储在存储装置21b中。
[0322]-图像处理器214-[0323]
图像处理器214能够基于观察光学系统9中的第二照相机93所生成的图像数据(稍后描述的第一图像数据i1)、分析光学系统7中的第一照相机81所生成的图像数据(稍后描述的第二图像数据i2)、以及谱分析器213的分析结果等来控制显示器22上的显示模式。
[0324]
特别地，根据本实施例的图像处理器214使得在第一模式与第二模式之间切换前后由第二照相机93拍摄的区域(例如，区域的中心位置)与由第一照相机81拍摄的区域(例如，区域的中心位置)一致。图像处理器214可以调整第一照相机81和第二照相机93的显示模式，并且最终调整由照相机81和照相机93生成的第一图像数据i1和第二图像数据i2，以使各个区域一致。
[0325]
另外，如稍后描述的图26和27所示，图像处理器214还可以在第二图像数据上以叠加的方式显示指示激光的照射位置(更一般地，用电磁波照射的区域)的指标p1。
[0326]-照明设置部215-[0327]
在从第一模式切换到第二模式或者从第二模式切换到第一模式的情况下，照明设置部215存储模式切换前的照明条件，并且基于所存储的照明条件来设置模式切换后的照明条件。
[0328]
具体地，根据本实施例的照明设置部215设置切换后的照明条件，使得在第一模式与第二模式之间切换前后再现以下条件：第一模式中的与同轴照明器79相关的照明条件和与侧照明器84相关的照明条件以及第二模式中的与第二同轴照明器94相关的照明条件和与第二侧照明器95相关的照明条件之中的、在切换前参考的照明条件。
[0329]
这里，照明条件指的是与第一照相机81、同轴照明器79和侧照明器84相关的控制参数以及与第二照相机93、第二同轴照明器94和第二侧照明器95相关的控制参数。照明条件包括各个照明器的光量和各个照明器的点亮状态等。照明条件包括在设置方面可改变的多个项。
[0330]
与各个照明器的光量相关的控制参数包括流过led光源79a的电流的大小、利用电流通电的定时以及通电时间等。例如，可以通过流过led光源79a的电流的大小来控制同轴照明器79的光量。控制参数还包括第一照相机81和第二照相机93等的各个曝光时间。
[0331]
与各个照明器的点亮状态相关的控制参数包括例如指示构成各个侧照明器84和第二侧照明器95的块中的哪个块将被开启的信息。
[0332]
照明设置部215将包括多个设置项的照明条件中的当前的照明条件(即模式切换前已经参考的项)和模式切换后能够设置的项进行比较，以提取共用项。
[0333]
照明设置部215设置照明条件，使得模式切换前的设置内容用于所提取的共用项，并且将该照明条件存储在存储装置21b中。例如，可以考虑如下情况：在从第二模式切换到
第一模式时，在切换前的第二模式中使用第二侧照明器95并且在切换后的第一模式中使用侧照明器84。在这种情况下，照明设置部215存储第二侧照明装置95的光量以及包括四个块的第二侧照明器95中的在切换前的第二模式中已经被设置为点亮状态的块。照明设置部215设置包括光量和已经设置为点亮状态的块的照明条件，并且将该照明条件存储在存储装置21b中。
[0334]
注意，如果存在切换前后的照明条件之一固有的项，例如如果存在仅在切换后的状态下能够设置的项并且难以参考切换前的设置项，则照明设置部215可以通过读取照明条件的初始设置或者读取先前使用时使用的照明条件来设置当前的照明条件。即，在存储装置21b中按照使用顺序存储过去使用中已经参考的照明条件，并且照明设置部215能够基于所存储的内容设置照明条件中不能使用的项。
[0335]
此外，在模式切换后，能够通过操作部3手动改变照明条件。
[0336]
此外，可以在照明条件的初始设置和调整中考虑如下：分析光学系统7的由样本sp反射的光在返回到第一照相机81时穿过的光学元件(诸如分光元件75和成像透镜80等)的可见光透射率和形成第一照相机81的摄像元件的光接收灵敏度，以及形成观察光学系统9的光学元件(诸如镜组91等)的可见光透射率和形成第二照相机93的摄像元件的光接收灵敏度。
[0337]
此外，通过调整照明器的光量，以使得在从第一模式切换到第二模式或者从第二模式切换到第一模式时显示器22上显示的图像数据的亮度恒定，可以使第一照相机81的曝光时间和第二照相机93的曝光时间为共同的。
[0338]
由此，可以使第一照相机81和第二照相机93的帧频为共同的。注意，例如，通过将与第一照相机81和第二照相机93各自相关联的可见光透射率和光接收灵敏度的乘积控制为恒定，可以使图像数据的亮度恒定。
[0339]-照明控制器216-[0340]
照明控制器216从存储装置21b读取由照明设置部215设置的照明条件，并且控制同轴照明器79、侧照明器84、第二同轴照明器94或第二侧照明器95以反映所读取的照明条件。利用该控制，可以开启同轴照明器79和侧照明器84中的一个或两个，或者可以开启第二同轴照明器94和第二侧照明器95中的一个或两个。
[0341]
当在第一模式中发射激光时，不管照明条件的内容如何，照明控制器216都进一步暂时关闭所有同轴照明器79和侧照明器84。
[0342]
照明控制器216还使得存储装置21b在关闭同轴照明器79或侧照明器84之前存储执行关闭时已经参考的照明条件。
[0343]
在激光的发射完成之后的定时(例如，谱分析器213进行的分析前后的定时)处，照明控制器216解除同轴照明器79和侧照明器84的关闭。此时，照明控制器216读取执行关闭之前存储在存储装置21b中的照明条件，并且将该照明条件反映在同轴照明器79或侧照明器84的开启中。
[0344]
《控制流程的具体示例》
[0345]
图20是示出分析观察装置a的基本操作的流程图。此外，图21是示出照明设置部215的照明条件设置过程的流程图，以及图22是示出分析光学系统7进行的样本sp的分析过程和照明控制器216进行的照明状态控制过程的流程图。此外，图23是示出分析观察装置a
的显示画面的图。
[0346]
首先，观察光学系统9在图20的步骤s1中在第二模式中搜索分析对象。在该步骤s1中，控制器21基于由用户的进行操作输入，在调整诸如第二照相机93的曝光时间和由第二照相机93生成的图像数据(第一图像数据i1)的亮度(诸如由光纤线缆c3引导的照明光)等的条件的同时，在样本sp的各部分中搜索要由分析光学系统7分析的部分(分析对象)。此时，控制器21根据需要存储由第二照相机93生成的第一图像数据i1。
[0347]
注意，第二照相机93的曝光时间的调整和照明光的亮度的调整还可以被配置为在不伴随用户进行的操作输入的情况下由控制器21基于透镜传感器sw1的检测信号自动执行。
[0348]
图23示出当在第二模式中从斜上方对放置在放置面51a上的样本sp进行拍摄时的显示画面。如图23所示，指示字符“a”的槽m1设置在样本sp的上表面上。
[0349]
此外，图24示出当在第二模式中使用第二侧照明器95的同时从正上方(θ＝
±0°
)拍摄样本sp时的显示画面。在这种情况下，在显示器22上显示由图像处理器214基于第二照相机93的检测信号而生成的第一图像数据i1。
[0350]
另一方面，图25示出当在第二模式中使用第二同轴照明器94的同时从正上方(θ＝
±0°
)拍摄样本sp时的显示画面。在这种情况下，在显示器22上显示由图像处理器214基于第二照相机93的检测信号而生成的第一图像数据i1。
[0351]
如图24和25所示，在使用第二侧照明器95的情况下和使用第二同轴照明器94的情况下，获得看起来第一图像数据i1的明暗对比度反转的图像。具体地，例如在使用具有均匀表面的诸如金属等的样本sp的情况下，从金属表面发射大量的镜面反射光。由此，在使用第二同轴照明器94的情况下，通过物镜92收集相对大量的反射光，使得获得相对明的图像。另一方面，在第二侧照明器95用于相似样本sp的情况下，通过物镜92收集相对少量的镜面反射光，使得获得相对暗的图像。
[0352]
由于以这种方式使图像的明暗根据照明器的类型而不同，因此即使在使用一个照明器时难以在视觉上识别的信息(例如，样本sp的表面状态)在使用另一照明器时也变得容易在视觉上识别。
[0353]
例如，在图24和25中示出的示例中，不仅槽m1，而且微小凹凸结构(诸如存在于样本sp的表面上的刮痕sc1和sc2等)的明暗也改变。在图24中，容易在视觉上识别槽m1，但是难以在视觉上识别刮痕sc1和sc2。此外，在图24中还难以在视觉上识别刮痕sc3。另一方面，在图25中，难以在视觉上识别槽m1，但是容易在视觉上识别刮痕sc1和sc2。此外，在图25中清晰地在视觉上识别出刮痕sc3。以这种方式，用户可以通过根据样本sp的类型改变照明器来更适当地掌握样本sp的表面状态。
[0354]
在随后的步骤s2中，控制器21基于用户进行的操作输入而接收从第二模式切换为第一模式的指示。此时，未执行模式切换器211对滑动机构65的操作。
[0355]
随后，在步骤s3中，照明设置部215在执行模式切换之前设置照明条件。图21示出步骤s3中进行的处理。即，图20的步骤s3包括图21的步骤s31至s40。
[0356]
首先，在图21的步骤s31中，照明设置部215获取形成当前照明条件(在第二模式中参考的照明条件)的各个项。
[0357]
在随后的步骤s32中，照明设置部215获取形成需要在第一模式中参考的照明条件
的项中的在第一模式中可使用的项。
[0358]
在随后的步骤s33中，照明设置部215将在步骤s31中获取的当前照明条件的各个项与在步骤s32中获取的可用项进行比较，并且提取它们之间的共同项。
[0359]
在随后的步骤s34中，照明设置部215判断是否已经在步骤s33中提取了共同项(是否存在共同项)，在判断为“是”的情况下进入步骤s35，或者在判断为“否”的情况下进入步骤s36。
[0360]
在步骤s35中，照明设置部215使用包括多个项的照明条件中的在步骤s33中提取的共同项(在第一模式和第二模式两者中可以使用的项，诸如侧照明器84和第二侧照明器95中要开启哪个方向上的块等)的当前照明条件。另一方面，针对在步骤s33中未提取的项(例如，与分析光学系统7的结构相关的第一模式所特有的设置项)，读取先前使用的设置和初始设置等。当各个项的设置完成时，照明设置部215使控制处理进入步骤s39，并且使存储装置21b存储所设置的照明条件作为用于第一模式的照明条件。
[0361]
另一方面，在步骤s36中，照明设置部215判断是否存在先前使用的设置，并且在判断为“是”的情况下进入步骤s37，以及在判断为“否”的情况下进入步骤s38。在步骤s37中，照明设置部215读取先前使用的设置作为照明条件，进入步骤s39，并且使存储装置21b存储所读取的照明条件作为用于第一模式的照明条件。此外，在步骤s38中，照明设置部215读取初始设置作为照明条件，进入步骤s39，并且使存储装置21b存储所读取的照明条件作为用于第一模式的照明条件。
[0362]
在步骤s39之后的步骤s40中，照明控制器216关闭观察用的照明(第二同轴照明器94或第二侧照明器95)，并且结束图21所示的流程。然后，控制处理从图20的步骤s3进入步骤s4。
[0363]
在步骤s4中，模式切换器211操作滑动机构65以使观察光学系统9和分析光学系统7一体地滑动，从而执行从第二模式到第一模式的切换。
[0364]
在随后的步骤s5中，在模式切换完成之后，执行照明控制器216进行的照明控制以及谱获取器212和谱分析器213进行的样本sp的成分分析。在图22中示出在步骤s5中进行的处理。即，图20中的步骤s5包括图22中的步骤s51至s61。
[0365]
首先，在步骤s51中，照明控制器216从存储装置21b读取由照明设置部215设置的照明条件。在随后的步骤s52中，照明控制器216开启分析用的照明器(同轴照明器79或侧照明器84)以反映在步骤s51中读取的照明条件。由此，与分析用的照明器有关的各个控制参数(诸如第一照相机81的曝光时间和从led光源79a发射的照明光的光量等)尽可能多地再现第二模式中的控制参数。
[0366]
在本实施例中，用于成分分析的反射物镜74与用于观察的物镜92相比，在观察期间具有更浅的被摄体深度。因此，在步骤s52之后的步骤s53中，照明控制器216在第二图像数据i2中的各个位置处执行自动调焦，并且生成全聚焦图像。
[0367]
此外，在物镜92的放大率低于反射物镜74的放大率的情况下，图像处理器214可以在显示器22上仅显示在从第二模式切换至第一模式时存储的第一图像数据i1作为映射图像以及映射图像中的已经被拍摄为第二图像数据i2的任何点。
[0368]
图25示出当在第一模式中使用同轴照明器79从正上方(θ＝
±0°
)拍摄样本sp时的显示画面。在这种情况下，在显示器22上显示由图像处理器214基于第一照相机81的检测信
号而生成的第二图像数据i2。
[0369]
另一方面，图26示出当在第二模式中使用侧照明器84时从正上方(θ＝
±0°
)拍摄样本sp时的显示画面。在这种情况下，在显示器22上显示由图像处理器214基于第一照相机81的检测信号而生成的第二图像数据i2。
[0370]
如同在第二侧照明器95与第二同轴照明器94之间的比较，当将使用同轴照明器79的情况与使用侧照明器84的情况进行比较时，获得看起来第二图像数据i2的明暗对比度被反转的图像。如上所述，不仅槽m1而且微小凹凸结构(诸如存在于样本sp的表面上的刮痕sc1和sc2等)的明暗通过选择性地使用两个类型的照明器而改变。用户可以通过根据样本sp的类型改变照明器来更适当地掌握样本sp的表面状态。
[0371]
此外，图像处理器214还可以在第二图像数据i2上以重叠方式显示指示激光的照射位置(激光照射点)的标记p1。标记p1指示激光的对准。用户可以通过检查标记p1的位置来确认是否适当地设置了分析对象。图像处理器214可以基于指示确认结果的操作输入(例如，用户进行的手动输入)来使控制处理推进。
[0372]
这里，在未适当地设置分析对象的情况下，头部6驱动放置台驱动器53，以基于例如用户进行的操作输入来调整放置台主体51的位置。由此，可以校正样本sp相对于标记p1的相对位置。
[0373]
在随后的步骤s54中，控制器21判断是否已经接收到激光照射指示。该判断例如基于用户进行的操作输入来执行。控制器21重复步骤s54，直到该判断变为“是”为止。
[0374]
在随后的步骤s55中，图像处理器214将紧挨在激光照射之前的第二图像数据i2存储在存储装置21b中。在随后的步骤s56中，照明控制器216使存储装置21b存储此时的照明器的点亮状态(紧挨在激光的发射之前的定时处的照明条件)。在随后的步骤s57中，照明控制器216关闭分析用的照明器(同轴照明器79或侧照明器84)。
[0375]
然后，在步骤s58中，谱获取器212使分析光学系统7向样本sp发射激光。在步骤s58中，第一检测器77a和第二检测器77b接收由于在样本sp上发生的等离子体而发射的光(副电磁波)。此时，第一检测器77a和第二检测器77b的光接收定时被设置为与激光的发射定时同步。谱获取器212根据激光的发射定时获取强度分布谱。
[0376]
在随后的步骤s59中，照明控制器216开启分析用的照明器(同轴照明器79或侧照明器84)。在随后的步骤s60中，照明控制器216读取存储在存储装置21b中的照明条件，并且控制分析用的照明器以反映该照明条件。由此，再现紧挨在激光的发射之前的照明状态。注意，步骤s59和s60的顺序可以交换，或者两个步骤可以同时执行。
[0377]
在随后的步骤s61中，谱分析器213分析强度分布谱，以执行样本sp中包含的元素的成分和成分比率的分析以及基于成分比率的材料的估计。例如，在显示器22上显示材料估计的结果。由此，图20中的步骤s5结束，并且图20所示的流程结束。
[0378]
《分析观察装置a的主要特征》
[0379]
(有助于提高测量精度的特征)
[0380]
如上所述，如图8a和图14所示，根据本实施例的透射区域12a透射从电磁波发射器71发射并穿过开口11a的主电磁波，以沿着反射物镜74的分析光轴aa发射主电磁波。以与分析光轴aa同轴的状态用主电磁波照射样本sp。由此，可以通过主镜11尽可能充分地收集在样本sp中生成的副电磁波。由此，可以增加到达第一检测器77a和第二检测器77b的副电磁
波的强度，并且可以提高分析观察装置a的检测精度。
[0381]
此外，如图7所示，由反射物镜74收集的副电磁波经由第一抛物面镜76a或第二抛物面镜76b到达第一检测器77a或第二检测器77b。由于以这种方式仅使用反射系统来引导副电磁波，因此能够实现不需要光纤的无光纤结构。由此，尽可能地抑制副电磁波的损失，这在提高分析观察装置a的检测精度方面是有利的。
[0382]
此外，如图7所示，通过分别使第一抛物面镜76a和第二抛物面镜76b的焦点位置与第一检测器77a和第二检测器77b的入射狭缝77a和77a对准，可以使由第一检测器77a和第二检测器77b接收的副电磁波的各个增益最大化。这在提高分析观察装置a的检测精度方面是有利的。
[0383]
此外，如图7所示，分析观察装置a被配置为在不需要透射通过主要由玻璃材料制成的分光元件75的情况下将紫外侧上的可能由于通过玻璃材料的透射而损失的第一波长区域引导至第一检测器77a，并且使红外侧上的比第一波长区域更少受到损失影响的第二波长区域透射通过分光元件75并引导至第二检测器77b。利用该结构，能够在尽可能地抑制副电磁波的损失的同时实现多个检测器的检测。多个检测器的检测有助于波长分辨率的提高。因此，这样的结构由于抑制了副电磁波的损失和提高了波长分辨率而有助于提高测量精度。
[0384]
此外，如图14所示，偏转元件73通过反射区域731反射主电磁波以将其引导至反射物镜74，并且允许副电磁波穿过中空区域732。通过允许副电磁波穿过中空区域732，能够抑制副电磁波的损失。因此，这样的结构在实现利用反射区域731的同轴主电磁波的同轴设置以及由于抑制了副电磁波的损失而引起的测量精度提高这两者方面是有利的。
[0385]
此外，如图12所示，可通过单个偏转元件73同时获得反射区域731和中空区域732。这样的结构在实现利用反射区域731的同轴主电磁波的同轴设置以及由于抑制了副电磁波的损失而引起的测量精度提高这两者方面是有利的。
[0386]
此外，如图14所示，已经穿过第一支撑腿73d附近的区域的副电磁波可以穿过偏转元件73而不被第二支撑腿14b阻挡。这在抑制副电磁波的损失并且实现分析观察装置a中的测量精度的提高方面是有利的。
[0387]
此外，如图13所示，限定中空区域732的通孔73b形成为沿着反射物镜74的分析光轴aa方向延伸。当以这种方式形成时，通孔73b可以被配置为在将通孔73b绕分析光轴aa旋转预定角度时在平面图中旋转对称(在所示示例中为三重对称)。由此，能够确保通孔73b的内周面与穿过中空区域732的副电磁波之间的距离，并且能够抑制通孔73b与副电磁波之间的干扰。这在抑制副电磁波的损失方面是有利的，并且有助于提高测量精度。
[0388]
此外，如图7所示，不仅主电磁波，而且第一照相机81的光轴也被设置为与反射物镜74同轴。由此，包括用主电磁波照射样本sp、从样本sp收集副电磁波以及通过第一照相机81拍摄样本sp的三个功能可以由单个反射物镜74实现而不彼此制约。
[0389]
此外，光学薄膜13b介于透射区域12a与放置面51a之间，因此能够抑制经由透射区域12a的反射光的收集，并且可以仅由主反射面11b和副反射面12b收集反射光。由此，抑制在第一照相机81中反射光双重成像的可能性，这在提高测量精度方面是有利的。
[0390]
此外，如图7所示，不仅第一照相机81的光轴而且同轴照明器79也被设置为与反射物镜74同轴。由此，包括用主电磁波照射样本sp、从样本sp收集副电磁波、通过第一照相机
81拍摄样本sp以及用照明光照射样本sp的四个功能可以由单个反射物镜74实现而不彼此制约。
[0391]
(有助于改善可用性的特征)
[0392]
此外，根据本实施例的分析观察装置a包括作为分析用的照相机的第一照相机81，并且包括作为由第一照相机81进行拍摄所使用的照明装置的侧照明器84，该侧照明器84如图8a和8b所示从斜上方用照明光照射分析对象。由于侧照明器84以这种方式设置在作为收集头的反射物镜74的周围，因此能够使用户掌握在使用诸如同轴照明器等的另一照明器的情况下难以掌握的表面状态。由此，可以提高成分分析方面的可用性。
[0393]
此外，由于侧照明器84布置在反射物镜74的外周上，因此可以在不损害反射物镜74的紧凑大小的情况下在较宽区域上发射照明光。由此，生成可见性优异的图像数据，并且用户可以更清楚地掌握样本sp的表面状态。
[0394]
此外，例如，如图10所示，根据本实施例的侧照明器84可以以关于反射物镜74的分析光轴aa旋转对称的方式发射照明光。这在用照明光充分照射要由第一照相机81拍摄的区域方面是有利的。
[0395]
此外，如图8b所示，通过经由导光构件84c发射照明光，能够在较宽区域上发射照明光。由此，可以抑制可能由副镜12或第二支撑腿14b等引起的渐晕的出现。由于抑制渐晕的出现，因此可以抑制图像数据中的阴影的出现。由此，生成可见性更优异的图像数据，并且用户可以更清楚地掌握样本sp的表面状态。
[0396]
此外，如图8a和8b所示，通过采用侧照明器84和反射物镜74不直接连接的结构，抑制了led光源84b与主镜11和副镜12之间的热连接。由此，能够抑制由于led光源84b的发热而对主镜11和副镜12的热影响。由于对主镜11和副镜12的热影响被抑制，因此可以抑制两个镜11和12之间的位置偏移。这在由控制器21确保成分分析的精度方面是有利的。
[0397]
此外，如图8a和8b所示，led光源84b在光轴方向上布置在主镜11和副镜12之间，因此，可以防止led光源84b超过所需地接近放置面51a。由此，能够充分地确保在光轴方向上的导光构件84c的容纳空间。此外，由于led光源84b被配置为不超过所需地与放置面51a分离，因此可以在不过度地增加侧照明器84的直径的情况下充分地确保由侧照明器84相对于反射物镜74形成的倾斜角度。由此，能够用照明光照射适当的区域，并且能够生成可见性优异的图像数据。由此，用户能够更清楚地掌握样本sp的表面状态。
[0398]
此外，如图10所示，包括多个块的侧照明器84可以通过单独开启各个块来从各种角度发射照明光。由此，用户能够更清楚地掌握样本sp的表面状态。
[0399]
此外，根据本实施例的分析观察装置a能够选择性地使用具有不同照射方向的两种照明装置。由此，可以生成更多种类的图像数据，这在允许用户掌握样本sp的表面状态方面是有利的。
[0400]
此外，分析观察装置a不仅在分析光学系统7中而且在观察光学系统9中选择性地使用具有不同照射方向的两种照明装置。由此，可以生成更多种类的图像数据，这在允许用户掌握样本sp的表面状态方面是有利的。
[0401]
此外，如参考图21和22所述，作为处理器的控制器21可以在样本sp的观察与分析之间尽可能在相同条件下生成图像数据。由此，能够在不给用户带来不适感的情况下在观察期间生成的图像数据(第一图像数据i1)与分析期间生成的图像数据(第二图像数据i2)
之间进行切换，这在提高可用性方面是有利的。
[0402]
此外，根据本实施例的分析观察装置a被配置为使得样本sp的观察与分析之间的工作距离一致。由此，可以在样本sp的观察和分析之间尽可能在相同条件下生成图像数据。由此，能够在不给用户带来不适感的情况下在观察期间生成的图像数据(第一图像数据i1)与分析期间生成的图像数据(第二图像数据i2)之间进行切换，这在提高可用性方面是有利的。
[0403]
《其它实施例》
[0404]
(与硬件结构相关的变形例)
[0405]
图28是示出侧照明器的变形例的底面图。
[0406]
尽管在上述实施例中侧照明器84通过能够发射环形照明光的环形照明来配置，但是本公开不限于这样的结构。根据本公开的侧照明装置包括布置成围绕作为收集头的反射物镜74并且从斜上方用照明光照射样本sp的一般照明装置。即，侧照明器不限于侧照明器84(其是图28的上部中所示的环形照明器)，并且图28的中部中所示的矩形照明器95’可以用作侧照明器，或者图28的下部中所示的十字形照明器95”可以用作侧照明器。
[0407]
此外，上述实施例被配置为使得由分析壳体70的外表面支撑观察壳体90，但是本公开不限于这样的结构。观察壳体90或观察单元9a可以由分析壳体70的内表面支撑。在这种情况下，与分析光学系统7类似，观察壳体90或观察单元9a容纳在分析壳体70中。
[0408]
此外，上述实施例被配置为使得观察光轴ao和分析光轴aa彼此平行，但是本公开不限于这样的结构。分析光学系统7和观察光学系统9还可以被布置为使得观察光轴ao和分析光轴aa扭转。
[0409]
(分析方法的变形例)
[0410]
尽管根据上述实施例的分析观察装置a被配置为通过使电磁波发射器71发射作为主电磁波的激光来使用libs方法进行成分分析，但是本公开不限于这样的结构。
[0411]
例如，代替libs方法，红外光可以用作主电磁波以通过红外分光法进行分析。具体地，可以通过用红外光照射观察对象并且测量透射或反射光(副电磁波)来分析观察对象中包含的分子的化学结构。单色光可以用作电磁波以通过拉曼光谱进行分析，其中使用通过利用单色光照射观察对象而产生的拉曼散射光来研究诸如观察对象的结晶度等的物理特性。此外，可以使用约180至3000nm的紫外区域、可见区域和红外区域中的光作为电磁波以通过紫外-可见近红外分光法进行分析。具体地，可以通过用电磁波照射观察对象并且测量透射或反射光来进行观察对象中包含的目标成分的定性分析和定量分析。此外，可以通过使用x射线作为电磁波来进行x射线区域的谱分析。具体地，可以进行x射线荧光分析，其中用x射线照射观察对象(样品)，并且通过作为由该照射生成的作为固有x射线的荧光x射线的能量和强度来分析观察对象的元素。可使用电子束代替电磁波，以基于通过用电子束照射观察对象而生成的反射电子的能量和强度来分析观察对象的表面。根据本公开的结构还可应用于在上述分析中进行分光的情况。