試料の温度制御も問題か？

試料の温度特性を測る場合には、温度制御に注意を払いますが、それ以外の場合は注意を払わないケースが多いようです。
試料の温度変動が測定値に影響を与えることは自明の理です。温度特性を測定しない場合も、温度制御されることをお勧めします。特に長時間測定する際は重要事項になります。

”サブｎｍを測るには更に何が必要か”の項目で、示したように、ほんのわずかな温度変動が大きな影響を与えます。基本的に、ｎｍ計測するならば、０．０１度以内の制御を目指してください。
その理由を説明します。
その１．線膨張係数
　　　　試料の大きさが１ｃｍの長さ（高さ）を有するとします。温度変動ΔＴにより、ΔＬ＝α*Ｌ*ΔＴ、の伸縮が発生します。ここで、αは線膨張係数です。アルミニウムの場合α＝２．３１×１０＾−５（２０℃において）。ΔＬ＝１ｎｍ，Ｌ＝１ｃｍ、とすると、ΔＴ＝０．００４３度となります。この温度制御は、かなり厳しい。そこで、試料の長さを短くするか、試料を代えるか、のいずれかが要求されることになります。
その２．空気の屈折率変動
　　　レーザ光が空間を飛んでいる際に温度が変動すると、空気の屈折率が変わります。その一覧を示します。

実験室環境温度では、０．０１度温度が変動すると、屈折率は、Δｎ＝４×１０＾−８、変動します。この値は大きいのでしょうか小さいのでしょうか。
それはプローブと、試料との間隔Ｌをかければ明らかになります。片道５ｃｍ（往復で１０ｃｍ）だとすると、この温度変動で、ΔＬ＝０．１*Δｎ＝４×１０＾−９［ｍ］＝４［ｎｍ］となります。
０．０１度の温度変動は大変大きいことがわかります。空気の、この程度の温度揺らぎを抑えることは大変難しいことです。

上記で温度変動は大きな要因になることを示しました。
ただし、気をつけていただきたいのは、温度は短時間では変わりません、速くても１秒程度の周期でしょう。
従って、測定が１秒以内に終わるようならば、さほど温度変動を気にしなくても良い。このことは、その程度の測定時間内でのデータの変動はないという意味です。
しかしながら、繰り返し測定すれば、測定するたびに異なりますので、そのデータ分布をどのように解釈するかが課題となり、温度分布を考慮せざるを得なくなります。

”では高精度計測するためには、温度制御どうすればよいのか？”、が次の問題となります。
その１．温度変動をきわめて高く制御する。
　　　　　　　シンプルな解ですが、設備費用に糸目を付けなければ、最も良い方法です。
その２．真空機器の中に測定系を納める。
　　　　　　　これも良い方法です。しかし、これも設備費用がかかります。
その３．相対計測を行う。
　　　　　　　弊社が勧める方法です。同じ空間を測定光と参照光が飛んでいるならば、両者は同じ影響を受けるはずです。そこで、最後に差し引きすれば、この影響は消えてします。単純ですが、設備費用もかかりません。
　　　　　　　測り方を変えることは大きな要因だと思います。

＜測定環境は？＞、＜長時間測定は可能か？＞、＜サブｎｍを測るには更に何が必要か＞の項も参照ください。