JP2002168780A

JP2002168780A - 屈折率変化測定装置

Info

Publication number: JP2002168780A
Application number: JP2000368968A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kondo; 聖二近藤
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】測定精度が高く低価格な屈折率測定装置を提供
する。【解決手段】屈折率変化測定装置１００は、平行光ビー
ムを射出する光源部１０２と、光ビームの径を拡大する
ビームエキスパンダー１０４と、平行光ビームを収束性
の光ビームに変えて試料セル２００に照射する収束光学
素子１０８と、試料セル２００から戻る光ビームを選択
的に分離する分離光学素子１０６と、試料セル２００か
らの戻り光ビームを検出する光検出器１１０とを備えて
いる。試料セル２００は、入射する光ビームの一部を透
過するとともに残りを反射することにより、試料２０６
を通る試料光ビームと試料２０６を通らない参照光ビー
ムとを作り出す参照面２０２と、試料２０６を間に挟ん
で参照面２０２に対して平行に位置する反射面２０４と
を有している。試料セル２００は、収束光学素子１０８
に対して、光ビームが参照面２０２に垂直に照射される
ように配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体や液体や膜等
の試料の屈折率の変化を光学的に測定する装置、特に光
の干渉を利用して試料の屈折率の変化を測定する装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より試料の屈折率を測定する方法と
して様々な試みがなされている。試料としては、気体、
液体、膜、固体などであるが、検出原理としてはアッベ
の屈折計に代表されるプリズムを用いる方法が公知技術
としてあるが、他にも特開平１１−２９５２２０号に開
示されている方法もある。他の検出原理としては干渉法
を用いることも多く行われている。特開平２−１３８３
２号や特開平７−５５７００号などは、液体の屈折率を
干渉により測定する方法を開示している。特に高速クロ
マトグラフィヘ応用される用途であれば、特公平２−１
９８９５号や特開昭５９−２２０６３２号などに開示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】干渉法を用いて試料の
屈折率の変化を測定する屈折率測定装置は、一般に、光
学系が複雑である。また、参照光と試料光の強度を調整
するための構造が複雑である。さらに、屈折率の変化を
高感度に測定するために、可動式ミラーやシャッター等
の部品が必要である。加えて、試料や試料セルの形状、
参照セルの形状等の諸条件によって大きく変わる干渉縞
を解析するために、高価な検出器や解析装置が必要であ
る。その結果、屈折率測定装置は、一般に高価なものと
なっている。

【０００４】さらに、干渉法を用いる通常の屈折率測定
装置は、参照光と試料光に分割する素子と、試料とが、
別々の振動系に位置しているため、測定精度を低下させ
る要因である振動や温度変化等の外部ノイズの影響を受
け易い。

【０００５】本発明の目的は、測定精度が高く低価格な
屈折率測定装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の屈折率変化測定
装置であり、平行な光ビームを射出するための光源部
と、平行な光ビームを収束性の光ビームに変えるととも
に収束性の光ビームを試料セルに照射するための収束光
学素子と、試料セルから戻る光ビームを試料セルに向か
う光ビームから選択的に分離するための分離光学素子
と、分離光学素子によって分離された試料セルからの戻
り光ビームを検出するための光検出器とを備えており、
試料セルは、試料の前後に平行に位置する参照面と反射
面とを有しており、光ビームは参照面にほぼ垂直に照射
され、参照面は、入射する光ビームの一部を参照光ビー
ムとして反射するとともに残りを試料光ビームとして透
過し、反射面は、参照面を通過した試料光ビームを反射
し、反射面で反射された試料光ビームは参照面を通過し
て参照光ビームと結合して干渉し、参照光ビームと試料
光ビームの干渉は、光検出器の受光面にリング状の干渉
縞を形成し、光検出器は、試料の屈折率の変化に対応す
るリング状の干渉縞の移動を検出する。

【０００７】屈折率変化測定装置は、好ましくは、光源
部から収束光学素子に向かう光ビームの径を拡大する光
ビーム拡大部を更に備えている。

【０００８】試料セルは、試料が収容される空間を定め
るために一定の間隔を置いて安定に配置された試料セル
上板と試料セル下板とを含んでおり、試料セル上板は、
光学的に透明であり、実質的に互いに平行な二つの平面
を持つ平行平板であり、その外側の平面は参照面を構成
しており、試料セル下板は、試料セル上板の平面に平行
に配置された平面を有し、この平面は、高い反射率を有
し、反射面を構成している。

【０００９】より好ましい屈折率変化測定装置において
は、収束光学素子と試料セルの間隔を変更する機構を更
に備えており、収束光学素子と試料セルは、試料セルの
反射面が収束性の光ビームの焦点と収束光学素子の間に
位置する位置関係に配置されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００１１】図１に示されるように、本実施形態の屈折
率変化測定装置１００は、平行な光ビームを射出する光
源部１０２と、光源部１０２からの光ビームの径を拡大
するためのビームエキスパンダー１０４と、拡大された
平行な光ビームを収束性の光ビームに変えるとともに収
束性の光ビームを試料セル２００に照射するための収束
光学素子１０８と、試料セル２００から戻る光ビームを
試料セル２００に向かう光ビームから選択的に分離する
ための分離光学素子１０６と、分離光学素子１０６によ
って分離された試料セル２００からの戻り光ビームを検
出するための光検出器１１０とを備えている。

【００１２】光源部１０２は、好ましくは単色光を発す
る光源、より好ましくは高い可干渉能を有する位相の揃
った光を発する光源、例えばレーザー光源を含んでい
る。光源部１０２から射出される光ビームが、十分な径
を有している場合には、ビームエキスパンダー１０４は
省略されてもよい。

【００１３】分離光学素子１０６は、参照面２０２と反
射面２０４で反射された光ビームを、光源部１０２から
試料セル２００へ向かう光ビームから分離して、光検出
器１１０に方向付ける。分離光学素子１０６は、例えば
ハーフミラーであるが、好ましくは偏光ビームスプリッ
ターと直線偏光子とλ/４波長板の複合体である。

【００１４】収束光学素子１０８は、正のパワーを有す
る光学素子であり、いわゆる収束レンズや集光レンズや
凸レンズである。

【００１５】試料セル２００は、入射する光ビームの一
部を透過するとともに残りを反射することにより、試料
２０６を通る試料光ビームと試料２０６を通らない参照
光ビームとを作り出す参照面２０２と、試料２０６を間
に挟んで参照面２０２に対して平行に位置する反射面２
０４とを有している。試料セル２００は、収束光学素子
１０８に対して、そこからの光ビームが参照面２０２に
垂直に照射されるように配置される。

【００１６】図１において、光源部１０２から射出され
た平行光ビームは、ビームエキスパンダー１０４によっ
てそのビーム径が拡大され、拡大された平行光ビーム
は、分離光学素子１０６を通過し、収束レンズ等の収束
光学素子１０８によって収束光ビームに変えられ、収束
光ビームは、収束しながら、試料セル２００に達する。

【００１７】試料セル２００に達した光ビームは、参照
面２０２により、これを通過する試料光ビームと、これ
により反射される参照光ビームとに分割される。参照面
２０２を通過した試料光ビームは、参照面２０２と反射
面２０４の間に存在する気体や液体や膜等の試料２０６
を通過し、反射面２０４で反射され、再度、試料２０６
を通過し、再び参照面２０２を通過する。参照面２０２
を再度通過した試料光ビームは、参照面２０２で反射さ
れた参照光ビームと結合して干渉を起こす。

【００１８】試料セル２００から戻る干渉光ビームは、
分離光学素子１０６によって偏向され、光検出器１１０
の受光面を照明する。参照面２０２と反射面２０４とが
互いに平行であり、光ビームが参照面２０２に入射され
るため、光検出器１１０の受光面には、同心円状の干渉
縞が形成される。同心円状の干渉縞は、試料２０６の屈
折率の変化に応じて、径方向移動する。

【００１９】光検出器１１０は、照射される光の強度分
布を測定し得る、多数の受光素子を含むデバイス、例え
ばイメージセンサーであり、受光面に照射された光の強
度分布を反映した電気信号を出力する。その電気信号
は、図示しないコンピュータ等のデータ処理装置に取り
込まれ、データ処理装置により干渉縞の移動を調べるこ
とにより、試料の屈折率の変化が測定される。

【００２０】以下、図２を参照しながら、形成される干
渉縞について、詳しく説明する。

【００２１】図２において、点Ｏ２は、収束光学素子１
０８により光ビームが収束する点つまり収束光学素子１
０８の焦点を示し、点Ｏ１は、参照面２０２で反射され
た光ビームが収束する点を示している。

【００２２】光検出器１１０の受光面に形成される干渉
縞は、点Ｏ１から発散する光と点Ｏ２から発散する光と
が干渉して、収束光学素子１０８が配置されている平面
(以下ではレンズ面と呼ぶ)１０８ａに形成する干渉縞と
等価である。

【００２３】干渉縞の特徴、例えば形状や明暗のピッチ
等は、点Ｏ１から発散する光と点Ｏ２から発散する光の
光路差に依存する。両者の光路差は、点Ｏ１からレンズ
面１０８ａまでの距離Ｒ１を半径とする光の波面と、点
Ｏ２からレンズ面１０８ａまでの距離Ｒ２を半径とする
光の波面との差に等しい。

【００２４】光軸から距離ｘｍだけ離れた位置におけ
る、点Ｏ１からの波面の位置をｈ１、点Ｏ２からの波面
の位置をｈ２とすると、光路差は(ｈ１−ｈ２)となり、
これを求めることにより干渉縞を計算することができ
る。

【００２５】収束光学素子１０８の焦点距離をｆ、参照
面２０２と反射面２０４の間隔をｔ、参照面２０２と反
射面２０４の間の試料２０６の屈折率をｎとすると、ｘ
ｍにおける干渉光の強度Ｉ(ｘｍ)は次式(１)で表され
る。

【００２６】

【数１】

【００２７】ここでφ０は初期位相を示している。また
ｈ１とｈ２はそれぞれ次式(２)と次式(３)で表される。

【００２８】

【数２】

【００２９】

【数３】従って、光路差(ｈ１−ｈ２)は次式(４)で表れる。

【００３０】

【数４】

【００３１】これらの式から次のことが分かる。干渉光
の強度Ｉ(ｘｍ)は光軸からの距離ｘｍに依存した偶関数
であり、前述したように同心円状の干渉縞が形成され
る。さらに、同心円状の干渉縞は、参照面２０２と反射
面２０４の間の試料２０６の屈折率や距離の変化に対応
して、径方向に、すなわち、中心から外側に向かって、
あるいは、外側から中心に向かって移動する。

【００３２】従って、干渉縞の移動を調べることによ
り、試料２０６の屈折率の変化を求めることができる。
干渉縞の移動は、中心からの縞の位置を測定するだけで
求められる。あるいは、中心での明暗を測定することに
よって求めることもできる。

【００３３】干渉縞は常に同心円状であるので、その解
析が容易である。つまり、干渉縞の形状が同心円状と分
かっているので、干渉縞の形状を解析する必要がない。

【００３４】従って、本実施形態の屈折率変化測定装置
は、高価な検出器や解析装置や解析ソフトウェアを使用
せずに、試料２０６の屈折率の変化を測定を行なうこと
ができる。その結果、解析装置や解析に用いるソフトウ
ェアに要する費用を大幅に削減することができる。

【００３５】屈折率変化測定装置１００は、より好まし
くは、試料セル２００と収束光学素子１０８の間隔を変
更する機構を有しており、これを用いて、図３に示され
るように、収束光学素子１０８による収束光ビームの焦
点を反射面２０４からずらし、参照光と試料光の光量差
を変えることにより、干渉縞のコントラストを変えるこ
とができる。

【００３６】試料セル２００と収束光学素子１０８の間
隔を変更する機構は、例えば試料セルを移動可能に保持
する機構であり、このような機構としては、例えば、顕
微鏡の分野において広く一般に知られている試料ステー
ジを利用することができる。

【００３７】図３において、レンズ面１０８ａにおい
て、干渉像が観察される範囲は、言い換えれば、干渉像
が形成される範囲は、点Ｏ１から発散される参照光ビー
ムが、レンズ面１０８ａを照射する範囲と同じである。

【００３８】点Ｏ１から発散される光ビームの光強度Ｉ
ｇは、参照面２０２の反射率に依存し、点Ｏ２から発散
される光ビームの光強度Ｉｓは、反射面２０４の反射率
に依存している。

【００３９】参照面２０２は、光透過性を有するため、
その反射率は一般に低い。また、反射面２０４の反射率
は、その材質の特性に大きく依存するが、通常、その材
質には反射率の高いものが用いられる。従って、反射面
２０４は一般に高い反射率を有するので、一般にＩｇ≪
Ｉｓとなる。

【００４０】干渉像は、レンズ面１０８ａにおいて参照
光と試料光の単位面積当たりの光密度が等しいときに、
最大のコントラストを示す。

【００４１】参照光と試料光の単位面積当たりの光密度
は、収束光学素子１０８と試料セル２００の間隔を変え
ることにより、別の言い方をすれば、収束光学素子１０
８の焦点に対する試料セル２００の反射面２０４の位置
を変えることにより、調整することができる。

【００４２】例えば、図３に示されるように、反射面２
０４が収束光学素子１０８の焦点焦点位置よりも収束光
学素子１０８に近い場合、干渉縞のコントラストは、次
式(５)を満たすときに最大となる。

【００４３】

【数５】

【００４４】ここで、ｄは、収束光学素子１０８の焦点
の反射面２０４からの距離である。上式(５)は変形して
次式(６)で表すことができる。

【００４５】

【数６】

【００４６】上式(６)から、ｄの値を変化させることに
より、干渉縞のコントラストを変えられることが分か
る。すなわち、収束光学素子１０８と試料セル２００の
間隔を変えることにより、所望のコントラストの干渉縞
を得ることができる。

【００４７】平行光ビームを試料セルに斜めに照射する
従来の屈折率変化測定においては、参照光と試料光の光
量調整は、参照面に増反射膜を設ける等の処理により行
なっているが、本実施形態の屈折率変化測定装置では、
収束光学素子１０８と試料セル２００の間隔を変えるだ
けで、参照光と試料光の光量調整を行なえる。

【００４８】従って、本実施形態の屈折率変化測定装置
は、簡単な構成でありながら、好適なコントラストの干
渉縞を得ることができる。

【００４９】これまで、試料セル２００に関して、仮想
的な面である参照面２０２と反射面２０４について考察
してきたが、以下では、実際に参照面２０２と反射面２
０４を構成する試料セルの部材について考察する。

【００５０】試料セル２００は、具体的には、図４に示
されるように、試料２０６の前後に平行に位置する試料
セル上板２１０と試料セル下板２２０とを有している。
試料セル上板２１０と試料セル下板２２０は、通常はス
ペーサー等の介して互いに強固に接合されて、一定の間
隔を置いて配置されており、試料２０６が収容される空
間を規定している。

【００５１】試料セル上板２１０は、互いに実質的に平
行な二つの平面を持つ光学的に透明な平行平板であり、
その外側の平面２１２すなわち収束光学素子１０８に近
い側の平面２１２が参照面２０２として機能する。ま
た、試料セル下板２２０は、試料セル上板２１０の平面
に平行な高反射率の平面２２２を有しており、この高反
射率の平面２２２が反射面２０４として機能する。

【００５２】試料セル上板２１０の厚さをｔｇ、屈折率
をｎｇとし、試料２０６の厚さをｔｓ、屈折率をｎｓと
すると、Ｒ１とＲ２はそれぞれ次式(７)と次式(８)で表
される。

【００５３】

【数７】

【００５４】

【数８】

【００５５】式(７)と式(８)を前述の式(１)と式(４)に
代入して整理すると次式(９)が得られる。

【００５６】

【数９】

【００５７】ここで初期位相φ０は次式(１０)で表され
るので、結局、式(９)から最終的に次式(１１)が得られ
る。

【００５８】

【数１０】

【００５９】

【数１１】

【００６０】式(１１)に以下のパラメータ、λ＝０.０
００６３２[ｍｍ]、ｆ＝７５[ｍｍ]、ｎｇ＝１.４５８
０、ｔｇ＝０.５[ｍｍ]、ｎｓ＝１.３４５０，１.３４
５５、ｔｓ＝０.５[ｍｍ]、ｄ＝０，５，１０[ｍｍ]を
代入して干渉縞を計算した結果を表１に示す。また、表
１に記載されるように、それぞれの条件における干渉縞
の強度分布がそれぞれ図５〜図１０に示される。

【００６１】

【表１】

【００６２】図５〜図１０のグラフにおいて、横軸は光
軸からの距離ｘｍ[ｍｍ]を示し、縦軸は干渉光の強度Ｉ
を示している。収束光学素子１０８の焦点の反射面２０
４からの距離ｄ[ｍｍ]の各値に対して、試料２０６の屈
折率ｎｓが０.０００５変化したときの干渉縞の移動量
をまとめたものを表２に示す。

【００６３】

【表２】

【００６４】表２から、ｄの値が大きくなるにつれて、
干渉縞の移動量が大きくなることが分かる。つまり、試
料セル２００の反射面２０４を収束光学素子１０８の焦
点位置よりも収束光学素子１０８の近くに配置すること
により、高い感度が得られる。

【００６５】また、平行光ビームを試料セルに斜めに照
射する従来方法に従う屈折率変化測定では、試料の厚さ
ｔｓと屈折率ｎｓが次式(１２)の関係になるときに干渉
縞が１つ分移動する。

【００６６】

【数１２】

【００６７】式(１２)では、干渉縞が１つ分移動するた
めの屈折率変化は０.０００６３となり、０.０００５の
屈折率変化に対する干渉縞の移動は約０.８に相当す
る。

【００６８】これは、表２から、本実施形態におけるｄ
＝５[ｍｍ]の場合と同等であることが分かる。従って、
ｄ＞５[ｍｍ]において、本実施形態による測定の方が従
来方法に従う測定よりも高い感度を有することが分か
る。この高感度化は、試料セル２００を移動させる操作
だけで、つまり、実質的にコスト０で実現することがで
きる。

【００６９】従って、本実施形態の屈折率変化測定装置
は、コスト上昇を招くことなく、試料２０６の屈折率の
変化を高い感度で測定することができる。

【００７０】また、前述したように、収束光学素子１０
８に対して試料セル２００を移動させることにより、干
渉縞のコントラストを調整することができる。干渉縞の
コントラストは、試料セル上板２１０の厚さや屈折率、
試料セル下板２２０の反射率に依存する。干渉縞のコン
トラストの調整は、収束光学素子１０８に対して試料セ
ル２００を移動させるだけで行なえるので、様々な材質
の試料セル上板２１０や試料セル下板２２０に対しても
容易に対応できる。

【００７１】従って、本実施形態の屈折率変化測定装置
は、非常に自由度が高く応用範囲の広く、試料セルや他
の光学素子の構成を複雑にすることなく、簡単な構成で
ありながら、好適なコントラストの干渉縞を得ることが
できる。

【００７２】前述したように、試料セル２００は、互い
に平行に強固に接合された平行平板状の試料セル上板２
１０と試料セル下板２２０を有しており、試料セル上板
２１０の外側の平面が参照面を構成し、試料セル下板２
２０の内側の平面が反射面を構成しているので、測定精
度を低下させる要因である振動や温度変化等の外部から
のノイズの影響を受け難く、ＳＮ比の向上に有益であ
る。

【００７３】従って、本実施形態の屈折率変化測定装置
は、装置構成を複雑にすることなく、試料２０６の屈折
率の変化を高い精度で測定することができる。

【００７４】試料セル２００は、試料２０６を収容する
空間を規定する互いに平行に配置された参照面２０２と
反射面２０４とを有してさえすればよく、より具体的に
は、試料２０６を収容する空間を規定する互いに平行に
配置された光学的に透明な試料セル上板２１０と反射面
を持つ試料セル下板２２０とを有してさえすればよい。
試料２０６は、参照面２０２と反射面２０４の間に規定
される空間は、より具体的には、試料セル上板２１０と
試料セル下板２２０の間に規定される空間は、閉鎖され
ていても、開放されていてもよい。つまり、試料セル２
００は、試料２０６を空間内に封止するタイプの閉鎖型
セルであっても、試料２０６を空間内に流すタイプのフ
ローセルであってもよい。また、試料２０６は、気体で
あっても、液体であっても、固体であっても、膜であっ
ても、また、それらの複合体であってもよい。

【００７５】以下、実際に干渉縞を測定した具体例につ
いて説明する。その装置構成を図１１に示す。

【００７６】図１１に示されるように、屈折率変化測定
装置１００は、上述した実施形態と同様に、平行な光ビ
ームを射出する光源部１０２と、光源部１０２からの光
ビームの径を拡大するためのビームエキスパンダー１０
４と、拡大された平行な光ビームを収束性の光ビームに
変えるとともに収束性の光ビームを試料セル２００に照
射するための収束光学素子１０８と、試料セル２００か
ら戻る光ビームを試料セル２００に向かう光ビームから
選択的に分離するための分離光学素子１０６と、分離光
学素子１０６によって分離された試料セル２００からの
戻り光ビームを検出するための光検出器１１０とを備え
ている。

【００７７】屈折率変化測定装置１００は、さらに、光
源部１０２とビームエキスパンダー１０４の間に配置さ
れたＮＤフィルター１１２と、分離光学素子１０６と光
検出器１１０の間に配置されたレンズ１２２とを備えて
いる。レンズ１２２は、光検出器１１０の受光面を有効
に利用するために、干渉光ビームを光検出器１１０の受
光面の大きさに合わせて絞る。

【００７８】ビームエキスパンダー１０４は、スペイシ
ャルフィルター１１４とアクロマートレンズ１２０とを
有しており、スペイシャルフィルター１１４は凸レンズ
１１６とピンホール１１８を含んでおり、干渉の波面を
安定させる働きをする。

【００７９】光源部１０２は、He-Neレーザー光源を含
んでおり、レーザー光ビームを射出する。試料セル２０
０の試料セル上板２１０は、石英ガラス製であり、０.
５ｍｍの厚さを有している。試料セル下板２２０は、シ
リコン単結晶板である。また、用いた試料２０６は純水
であり、０.５ｍｍの厚さを有している。

【００８０】試料セル２００から戻る干渉光ビームは、
収束光学素子１０８と分離光学素子１０６とレンズ１２
２を経て、ＣＣＤカメラである光検出器１１０に達す
る。光検出器１１０は図示しないモニターと記録装置に
接続されており、これらを用いて干渉縞の観察と記録を
行なった。図１４に示されるように、同心円状の干渉縞
が実際に観察され、試料２０６である純水を例えばポリ
エチレングリコールを溶解した水溶液のポリエチレング
リコールの溶解濃度を変えることで変化させた水溶液と
連続的に置換させる様に屈折率を増加させる操作を行な
ったところ、中心から外側に向かう干渉縞の移動が確認
された。

【００８１】これまで、実施の形態について図面を参照
しながら具体的に説明したが、本発明は、上述した実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で行なわれるすべての実施を含む。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、気体や液体や固体や膜
等の試料の屈折率の変化を高い精度で測定できる低価格
な屈折率測定装置が提供される。具体的には、本発明の
屈折率測定装置では、得られる干渉縞は同心円状である
ため、干渉縞の解析が簡易であり、簡単で安価な検出器
や解析装置や解析ソフトウェアを使用できる。また、反
射面の位置を収束光学素子の焦点に対する試料セルの反
射面の位置を調整することにより、参照光と試料光の光
量差を調整できるので、高いコントラストの干渉縞を得
ることができる。さらに、参照面と反射面が一定の間隔
で安定に配置された試料セル上板と試料セル下板の平面
で構成されるので、本発明の屈折率測定装置は、測定精
度を低下させる要因である振動や温度変化等の外部から
のノイズの影響を受け難く、ＳＮ比の高い干渉縞を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の屈折率測定装置の光学系
を示している。

【図２】図１に示される試料セルと収束光学素子を概略
的に示している。

【図３】収束光学素子の焦点を反射面から外して配置さ
れた試料セルと収束光学素子を概略的に示している。

【図４】図３に示される配置関係における具体的な試料
セルを示している。

【図５】ｄ＝０[ｍｍ]、ｎｓ＝１.３４５０における干
渉縞の強度分布のグラフを示している。

【図６】ｄ＝０[ｍｍ]、ｎｓ＝１.３４５５における干
渉縞の強度分布のグラフを示している。

【図７】ｄ＝５[ｍｍ]、ｎｓ＝１.３４５０における干
渉縞の強度分布のグラフを示している。

【図８】ｄ＝５[ｍｍ]、ｎｓ＝１.３４５５における干
渉縞の強度分布のグラフを示している。

【図９】ｄ＝１０[ｍｍ]、ｎｓ＝１.３４５０における
干渉縞の強度分布のグラフを示している。

【図１０】ｄ＝１０[ｍｍ]、ｎｓ＝１.３４５５におけ
る干渉縞の強度分布のグラフを示している。

【図１１】実際に干渉縞の観察に用いた屈折率測定装置
の概略構成を示している。

【図１２】図１１に示される屈折率測定装置によって観
察された干渉縞の写真を示している。

【符号の説明】

１００屈折率変化測定装置１０２光源部１０６分離光学素子１０８収束光学素子１１０光検出器２００試料セル２０２参照面２０４反射面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料セルに収容された気体や液体や膜等
の試料の屈折率の変化を測定する屈折率変化測定装置で
あり、平行な光ビームを射出するための光源部と、平行な光ビームを収束性の光ビームに変えるとともに収
束性の光ビームを試料セルに照射するための収束光学素
子と、試料セルから戻る光ビームを試料セルに向かう光ビーム
から選択的に分離するための分離光学素子と、分離光学素子によって分離された試料セルからの戻り光
ビームを検出するための光検出器とを備えており、試料セルは、試料の前後に平行に位置する参照面と反射
面とを有しており、光ビームは参照面にほぼ垂直に照射
され、参照面は、入射する光ビームの一部を参照光ビー
ムとして反射するとともに残りを試料光ビームとして透
過し、反射面は、参照面を通過した試料光ビームを反射
し、反射面で反射された試料光ビームは参照面を通過し
て参照光ビームと結合して干渉し、参照光ビームと試料
光ビームの干渉は、光検出器の受光面にリング状の干渉
縞を形成し、光検出器は、試料の屈折率の変化に対応す
るリング状の干渉縞の移動を検出する、屈折率変化測定
装置。
【請求項２】光源部から収束光学素子に向かう光ビー
ムの径を拡大する光ビーム拡大部を更に備えている、屈
折率変化測定装置。
【請求項３】試料セルは、試料が収容される空間を定
めるために一定の間隔を置いて安定に配置された試料セ
ル上板と試料セル下板とを含んでおり、試料セル上板
は、光学的に透明であり、実質的に互いに平行な二つの
平面を持つ平行平板であり、その外側の平面は参照面を
構成しており、試料セル下板は、試料セル上板の平面に
平行に配置された平面を有し、この平面は、高い反射率
を有し、反射面を構成している、請求項１に記載の屈折
率変化測定装置。
【請求項４】収束光学素子と試料セルの間隔を変更す
る機構を更に備えている、請求項１に記載の屈折率変化
測定装置。
【請求項５】収束光学素子と試料セルは、試料セルの
反射面が収束性の光ビームの焦点と収束光学素子の間に
位置する位置関係に配置されている、請求項４に記載の
屈折率変化測定装置。