JP2003222589A - 二波長表面プラズモン共鳴分光装置 - Google Patents
二波長表面プラズモン共鳴分光装置Info
- Publication number
- JP2003222589A JP2003222589A JP2002023972A JP2002023972A JP2003222589A JP 2003222589 A JP2003222589 A JP 2003222589A JP 2002023972 A JP2002023972 A JP 2002023972A JP 2002023972 A JP2002023972 A JP 2002023972A JP 2003222589 A JP2003222589 A JP 2003222589A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- prism
- sample
- fixing member
- light
- surface plasmon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
- G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N2021/258—Surface plasmon spectroscopy, e.g. micro- or nanoparticles in suspension
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分光精度に優れた表面プラズモン分光装置の
提供 【解決手段】 少なくとも２以上の光源と、プリズム
と、試料台と、光検出器とからなり、波長の異なる二以
上の光線を用いる表面プラズモン共鳴分光装置におい
て、前記プリズムは、三角柱形状であり、前記光線のひ
とつは、近赤外光線であり、前記光線の他のひとつは、
可視光線であることを特徴とする、表面プラズモン共鳴
分光装置。 【効果】 本発明は、その場での（in situ）化学反応
などを観測する場合や、誘電率の微小な変化を観測する
場合に有効に用いられる。また、本発明は、単分子層な
ど薄膜の膜厚保や誘電率などを測定する場合に有効に用
いられる。
提供 【解決手段】 少なくとも２以上の光源と、プリズム
と、試料台と、光検出器とからなり、波長の異なる二以
上の光線を用いる表面プラズモン共鳴分光装置におい
て、前記プリズムは、三角柱形状であり、前記光線のひ
とつは、近赤外光線であり、前記光線の他のひとつは、
可視光線であることを特徴とする、表面プラズモン共鳴
分光装置。 【効果】 本発明は、その場での（in situ）化学反応
などを観測する場合や、誘電率の微小な変化を観測する
場合に有効に用いられる。また、本発明は、単分子層な
ど薄膜の膜厚保や誘電率などを測定する場合に有効に用
いられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、近赤外光線を用い
た二波長表面プラズモン共鳴分光装置に関する。より詳
しくは、測定に試料台を用いた二波長表面プラズモン共
鳴分光装置において、測定を正確に行うために特別な試
料台を用いた二波長表面プラズモン共鳴分光装置に関す
る。
た二波長表面プラズモン共鳴分光装置に関する。より詳
しくは、測定に試料台を用いた二波長表面プラズモン共
鳴分光装置において、測定を正確に行うために特別な試
料台を用いた二波長表面プラズモン共鳴分光装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）分光装置
は、金や銀などの金属薄膜表面に発生する表面プラズモ
ン共鳴現象を利用して、金属薄膜表面付近の屈折率変化
を検出する装置である。表面プラズモンとは、金属−誘
電体界面に生じる電子の疎密波の一種であり、その波数
は金属薄膜表面に接する薄い試料の厚さや光学特性（誘
電率、屈折率）によって変化する。この変化を直接測定
することは不可能なため、ＳＰＲ分光装置ではレーザー
を試料の反対面から当てエバネッセント波を発生させ、
これが表面ブラズモンと共鳴する時のレーザーの反射角
度変化又は反射強度の変化を測定することで、表面の状
態の変化を間接的に測定する。
は、金や銀などの金属薄膜表面に発生する表面プラズモ
ン共鳴現象を利用して、金属薄膜表面付近の屈折率変化
を検出する装置である。表面プラズモンとは、金属−誘
電体界面に生じる電子の疎密波の一種であり、その波数
は金属薄膜表面に接する薄い試料の厚さや光学特性（誘
電率、屈折率）によって変化する。この変化を直接測定
することは不可能なため、ＳＰＲ分光装置ではレーザー
を試料の反対面から当てエバネッセント波を発生させ、
これが表面ブラズモンと共鳴する時のレーザーの反射角
度変化又は反射強度の変化を測定することで、表面の状
態の変化を間接的に測定する。
【０００３】具体的には、プリズムの底部に装着させた
試料に全反射の条件下で光線を照射する。すると金薄膜
側にエバネッセント波が生じ、これが金薄膜の自由電子
によるブラズモンの共鳴に使われるため、固定した光源
でこの反射光の強度を測定すると、例えば図２にみられ
るような「くぼみ」（ｄｉｐ）が認められる。例えば、
金薄膜を形成した基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に試料
（ｓａｍｐｌｅ）を固定し、化学反応を起こさせると試
料が変化し、その結果として試料膜の屈折率が変化す
る。この屈折率の変化に応じて反射光が角度変化、又は
反射強度変化を起こし、くぼみが移動する。この「くぼ
み」が移動する様子を観測することにより、センサーチ
ップ表面での分子の相互作用をリアルタイムにモニター
することができる。
試料に全反射の条件下で光線を照射する。すると金薄膜
側にエバネッセント波が生じ、これが金薄膜の自由電子
によるブラズモンの共鳴に使われるため、固定した光源
でこの反射光の強度を測定すると、例えば図２にみられ
るような「くぼみ」（ｄｉｐ）が認められる。例えば、
金薄膜を形成した基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に試料
（ｓａｍｐｌｅ）を固定し、化学反応を起こさせると試
料が変化し、その結果として試料膜の屈折率が変化す
る。この屈折率の変化に応じて反射光が角度変化、又は
反射強度変化を起こし、くぼみが移動する。この「くぼ
み」が移動する様子を観測することにより、センサーチ
ップ表面での分子の相互作用をリアルタイムにモニター
することができる。
【０００４】すなわち、ＳＰＲ分光によれば、金属と有
機物質の間の化学的または物理的な挙動をモニターする
ことができる（例えば、H. E. de Brujinら Opt. Com
m. 82(1991) 425-432.）。また、近年ＳＰＲ分光はバイ
オテクノロジーや医薬調査の分野で広く用いられている
（例えば、X. Sunら Langumuir 12 (1996)3536-3540,A.
V. Kabashinら Opt. Comm. 150(1998) 5-8）。
機物質の間の化学的または物理的な挙動をモニターする
ことができる（例えば、H. E. de Brujinら Opt. Com
m. 82(1991) 425-432.）。また、近年ＳＰＲ分光はバイ
オテクノロジーや医薬調査の分野で広く用いられている
（例えば、X. Sunら Langumuir 12 (1996)3536-3540,A.
V. Kabashinら Opt. Comm. 150(1998) 5-8）。
【０００５】さらに、ＳＰＲ分光によれば、金属薄膜の
表面で生起している化学反応を当該金属薄膜の裏面から
測定することができるという特性を有している。ＳＰＲ
分光は、測定に使用する光が試料に直接照射されないの
で試料の着色、濁りや気泡などの影響を受けにくい。し
たがって、ＳＰＲ分光を用いることにより、金属薄膜上
で生起する相互作用や化学反応を、測定系による影響を
受けることなく、リアルタイム、かつ連続的に測定する
ことができることになる。さらに、ＳＰＲ分光では標識
物質を介さずに測定できるという点で、従来から感染症
の検査や診断の分野において利用されてきたＲＩＡやＥ
ＩＡなどの免疫測定法をＳＰＲ法に置き換えるためのセ
ンサーデバイスとして注目されている。さらに、ＳＰＲ
分光によれば、有機単層の膜厚や、有機物質の誘電率を
測定できることが知られている（例えば、A. V. Kabash
inら Opt. Comm. 150 (1998) 5-8）。
表面で生起している化学反応を当該金属薄膜の裏面から
測定することができるという特性を有している。ＳＰＲ
分光は、測定に使用する光が試料に直接照射されないの
で試料の着色、濁りや気泡などの影響を受けにくい。し
たがって、ＳＰＲ分光を用いることにより、金属薄膜上
で生起する相互作用や化学反応を、測定系による影響を
受けることなく、リアルタイム、かつ連続的に測定する
ことができることになる。さらに、ＳＰＲ分光では標識
物質を介さずに測定できるという点で、従来から感染症
の検査や診断の分野において利用されてきたＲＩＡやＥ
ＩＡなどの免疫測定法をＳＰＲ法に置き換えるためのセ
ンサーデバイスとして注目されている。さらに、ＳＰＲ
分光によれば、有機単層の膜厚や、有機物質の誘電率を
測定できることが知られている（例えば、A. V. Kabash
inら Opt. Comm. 150 (1998) 5-8）。
【０００６】ところで、近赤外光を用いたＳＰＲは、可
視光を用いたＳＰＲに比べ、単分子膜のような超薄膜の
特性を精度よく測定できることが知られている（例え
ば、G.Brinkら Sens. Actat. B 24-25 (1995) 756-76
1）。二波長を用いたＳＰＲによれば数値解析が可能な
パラメータが増え、薄膜の誘電率などをより適確に測定
することができる。
視光を用いたＳＰＲに比べ、単分子膜のような超薄膜の
特性を精度よく測定できることが知られている（例え
ば、G.Brinkら Sens. Actat. B 24-25 (1995) 756-76
1）。二波長を用いたＳＰＲによれば数値解析が可能な
パラメータが増え、薄膜の誘電率などをより適確に測定
することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の可視光を用いた
ＳＰＲ分光では、光の進路が肉眼により確認できるため
光学系の設定がしやすいものの、ＳＰＲ分光によって得
られる「くぼみ」が比較的ブロードであり、測定精度が
得られないという問題があった。従来のSPR法では、誘
電率を測定するために、膜厚を触針式などの方法で測定
する必要があった。あるいは、膜厚を測定するには、誘
電率既知の材料である必要があった。しかし、新しい材
料の開発においては、誘電率は未知のものが多く、SPR
法を用いる際、膜厚と誘電率を同定できないという問題
があった。ＳＰＲ分光においては、プリズムに直接金な
どの金属膜を形成し、その上に試料を形成して測定する
ことが一般的であった。しかし、このようなＳＰＲ分光
装置では、試料を替える度にいちいちプリズムを洗浄等
しなければならず煩にたえないという問題があった。ま
た従来のＳＰＲ分光装置では、基板の粗さが問題視され
ていなかったため、基板の粗さ由来の測定誤差を取り除
くことができないという問題があった。
ＳＰＲ分光では、光の進路が肉眼により確認できるため
光学系の設定がしやすいものの、ＳＰＲ分光によって得
られる「くぼみ」が比較的ブロードであり、測定精度が
得られないという問題があった。従来のSPR法では、誘
電率を測定するために、膜厚を触針式などの方法で測定
する必要があった。あるいは、膜厚を測定するには、誘
電率既知の材料である必要があった。しかし、新しい材
料の開発においては、誘電率は未知のものが多く、SPR
法を用いる際、膜厚と誘電率を同定できないという問題
があった。ＳＰＲ分光においては、プリズムに直接金な
どの金属膜を形成し、その上に試料を形成して測定する
ことが一般的であった。しかし、このようなＳＰＲ分光
装置では、試料を替える度にいちいちプリズムを洗浄等
しなければならず煩にたえないという問題があった。ま
た従来のＳＰＲ分光装置では、基板の粗さが問題視され
ていなかったため、基板の粗さ由来の測定誤差を取り除
くことができないという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題の少なくとも一
つは以下の発明によって解決される。すなわち、（１）
少なくとも２以上の光源と、プリズムと、試料台と、光
検出器とからなり、波長の異なる二以上の光線を用いる
表面プラズモン共鳴分光装置において、前記プリズム
は、三角柱形状であり、前記光線のひとつは、近赤外光
線であり、前記光線の他のひとつは、可視光線であるこ
とを特徴とする、表面プラズモン共鳴分光装置、（２）
前記試料台は、プリズムを固定するプリズム固定部材
と、プリズム固定部材とプリズムとの間に試料板を設置
した際に、前記プリズム固定部材とプリズムとともに試
料板を挟んで試料板を保持するための試料板固定部材
と、を具備する前記（１）に記載の表面プラズモン共鳴
分光装置、（３）前記プリズム固定部材は、プリズムを
保持するための三角形状の切り欠きがあり、前記試料固
定部材は、試料板に加えられる圧力を調整する加圧調整
部材を有する、前記（２）に記載の表面プラズモン共鳴
分光装置、（４）前記試料台は、少なくとも基板を有
し、前記基板は、前記プリズムと近接して設けられてお
り、前記基板の表面うちプリズムに面しない側の表面粗
さは、前記プリズムに入射する入射光の波長より小さ
い、前記（１）、（２）または（３）に記載の表面プラ
ズモン共鳴分光装置、（５）前記試料台は、少なくとも
基板を有し、前記基板は、前記プリズムと近接して設け
られており、前記基板には、金属薄膜が形成されており
その表面粗さは、５０ｎｍ以下である、前記（１）、
（２）または（３）に記載の表面プラズモン共鳴分光装
置、（６）前記光検出器が、ＣＣＤカメラである前記
（１）〜（５）のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴
分光装置、（７）少なくとも２以上の光源と、プリズム
と、試料台と、光検出器とからなり、波長の異なる二以
上の光線を用いる表面プラズモン共鳴分光装置におい
て、前記光源の少なくとも一つは、レーザーダイオード
であり、前記光源のほかの少なくとも一つは、ＹＡＧレ
ーザーであり、前記プリズムは、三角柱形状であり、前
記光線のひとつは、近赤外光線であり、前記光線の他の
ひとつは、可視光線であり、前記試料台は、プリズムを
固定するプリズム固定部材と、プリズム固定部材とプリ
ズムとの間に試料板を設置した際に、前記プリズム固定
部材とプリズムとともに試料板を挟んで試料板を保持す
るための試料板固定部材と、を具備し、前記プリズム固
定部材は、プリズムを保持するための三角形状の切り欠
きがあり、さらに、プリズムへの入射光および反射光が
通ることのできる穴が設けられており、前記試料固定部
材は、試料板に加えられる圧力を調整する加圧調整部材
を有し、前記加圧調整部材は、前記試料固定部材と１点
で接し、前記光検出器は、ＣＣＤカメラを含む表面プラ
ズモン共鳴分光装置、（８）光源と、プリズムと、試料
台と、光検出器とを用いる表面プラズモン共鳴分光方法
において、試料板に金属膜を蒸着する工程と、前記金属
膜をアニールする工程とを含む、表面プラズモン共鳴分
光方法、などである。
つは以下の発明によって解決される。すなわち、（１）
少なくとも２以上の光源と、プリズムと、試料台と、光
検出器とからなり、波長の異なる二以上の光線を用いる
表面プラズモン共鳴分光装置において、前記プリズム
は、三角柱形状であり、前記光線のひとつは、近赤外光
線であり、前記光線の他のひとつは、可視光線であるこ
とを特徴とする、表面プラズモン共鳴分光装置、（２）
前記試料台は、プリズムを固定するプリズム固定部材
と、プリズム固定部材とプリズムとの間に試料板を設置
した際に、前記プリズム固定部材とプリズムとともに試
料板を挟んで試料板を保持するための試料板固定部材
と、を具備する前記（１）に記載の表面プラズモン共鳴
分光装置、（３）前記プリズム固定部材は、プリズムを
保持するための三角形状の切り欠きがあり、前記試料固
定部材は、試料板に加えられる圧力を調整する加圧調整
部材を有する、前記（２）に記載の表面プラズモン共鳴
分光装置、（４）前記試料台は、少なくとも基板を有
し、前記基板は、前記プリズムと近接して設けられてお
り、前記基板の表面うちプリズムに面しない側の表面粗
さは、前記プリズムに入射する入射光の波長より小さ
い、前記（１）、（２）または（３）に記載の表面プラ
ズモン共鳴分光装置、（５）前記試料台は、少なくとも
基板を有し、前記基板は、前記プリズムと近接して設け
られており、前記基板には、金属薄膜が形成されており
その表面粗さは、５０ｎｍ以下である、前記（１）、
（２）または（３）に記載の表面プラズモン共鳴分光装
置、（６）前記光検出器が、ＣＣＤカメラである前記
（１）〜（５）のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴
分光装置、（７）少なくとも２以上の光源と、プリズム
と、試料台と、光検出器とからなり、波長の異なる二以
上の光線を用いる表面プラズモン共鳴分光装置におい
て、前記光源の少なくとも一つは、レーザーダイオード
であり、前記光源のほかの少なくとも一つは、ＹＡＧレ
ーザーであり、前記プリズムは、三角柱形状であり、前
記光線のひとつは、近赤外光線であり、前記光線の他の
ひとつは、可視光線であり、前記試料台は、プリズムを
固定するプリズム固定部材と、プリズム固定部材とプリ
ズムとの間に試料板を設置した際に、前記プリズム固定
部材とプリズムとともに試料板を挟んで試料板を保持す
るための試料板固定部材と、を具備し、前記プリズム固
定部材は、プリズムを保持するための三角形状の切り欠
きがあり、さらに、プリズムへの入射光および反射光が
通ることのできる穴が設けられており、前記試料固定部
材は、試料板に加えられる圧力を調整する加圧調整部材
を有し、前記加圧調整部材は、前記試料固定部材と１点
で接し、前記光検出器は、ＣＣＤカメラを含む表面プラ
ズモン共鳴分光装置、（８）光源と、プリズムと、試料
台と、光検出器とを用いる表面プラズモン共鳴分光方法
において、試料板に金属膜を蒸着する工程と、前記金属
膜をアニールする工程とを含む、表面プラズモン共鳴分
光方法、などである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の表面プラズモン共鳴分光
装置の一例は、図１に示されるように、光源と、プリズ
ムと、試料台と、試料台を回転させる回転機構（ステッ
ピングモーター）と、光検出器とを含むものが好まし
い。さらに、ミラー（Ｍ）、ビームスプリッター、偏光
子、結像レンズ系などの光学調整系などを含んでも良
い。
装置の一例は、図１に示されるように、光源と、プリズ
ムと、試料台と、試料台を回転させる回転機構（ステッ
ピングモーター）と、光検出器とを含むものが好まし
い。さらに、ミラー（Ｍ）、ビームスプリッター、偏光
子、結像レンズ系などの光学調整系などを含んでも良
い。
【００１０】［光源］光源としては、例えば、ＬＤ（レ
ーザーダイオード）、ＹＡＧレーザー、ルビーレーザー
などの固体レーザー、アルゴンレーザー、クリプトンレ
ーザー、窒素レーザーなどの気体レーザー、色素レーザ
ーが挙げられるが、ＳＰＲ分光分析に適したものであれ
ば特に限定されるものではない。これらのなかでもＬＤ
とＹＡＧレーザーがより好ましく、ＬＤが特に好まし
い。なお、本発明は、波長の異なる二以上の光線を用い
る表面プラズモン共鳴分光装置であるが、光源はひとつ
であってもかまわない。たとえば、ＹＡＧ（イットリウ
ムアルミニウムガーネット）レーザーを用いて、１０６
４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２４６ｎｍの光線を
作り出して用いても良い。二波長を用いたＳＰＲによれ
ば数値解析が可能なパラメータが増え、測定の正確さを
向上させることができる。また、二波長を用いたＳＰＲ
によれば金属薄膜の表面の異なる位置にある物質の反応
や作用を同時に観測することができる。測定に用いる光
として、３種類の波長の光を用いれば、異なる箇所の膜
厚、誘電率を同時に測定することができるため好まし
い。この場合、光源として、少なくともレーザーダイオ
ードを用い、その波長を変調して用いることも好まし
い。
ーザーダイオード）、ＹＡＧレーザー、ルビーレーザー
などの固体レーザー、アルゴンレーザー、クリプトンレ
ーザー、窒素レーザーなどの気体レーザー、色素レーザ
ーが挙げられるが、ＳＰＲ分光分析に適したものであれ
ば特に限定されるものではない。これらのなかでもＬＤ
とＹＡＧレーザーがより好ましく、ＬＤが特に好まし
い。なお、本発明は、波長の異なる二以上の光線を用い
る表面プラズモン共鳴分光装置であるが、光源はひとつ
であってもかまわない。たとえば、ＹＡＧ（イットリウ
ムアルミニウムガーネット）レーザーを用いて、１０６
４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２４６ｎｍの光線を
作り出して用いても良い。二波長を用いたＳＰＲによれ
ば数値解析が可能なパラメータが増え、測定の正確さを
向上させることができる。また、二波長を用いたＳＰＲ
によれば金属薄膜の表面の異なる位置にある物質の反応
や作用を同時に観測することができる。測定に用いる光
として、３種類の波長の光を用いれば、異なる箇所の膜
厚、誘電率を同時に測定することができるため好まし
い。この場合、光源として、少なくともレーザーダイオ
ードを用い、その波長を変調して用いることも好まし
い。
【００１１】また、本発明では少なくとも二以上の波長
の光線を用いているので、金属薄膜の表面の異なる位置
にある物質の反応や作用を同時に精度良く観測すること
ができる。本発明において、少なくともひとつの光線
は、近赤外光であるが、その他の光線としては、赤外
光、近赤外光、可視光、近紫外光、紫外光のいずれであ
っても良い。ここで、可視光とはおよそ波長が４００ｎ
ｍから７８０ｎｍの光を、赤外光とは、波長が７８０ｎ
ｍより長い光を、紫外光とは、波長が４００ｎｍより短
い光を意味する。近赤外光線は、目で見ることが困難で
あり、近赤外ＳＰＲ分光は、光学系の設定が難しい。し
かし、可視光を用いた場合よりも、近赤外光を用いた場
合の方が表面プラズモン共鳴の「くぼみ」（dip）は、
シャープになる。一方、近赤外光を用いた場合の方が、
可視光を用いた場合に比べ、くぼみのシフトは小さくな
るが、くぼみの位置はより正確に測定でき測定誤差を軽
減できる。さらに、多くの有機分子は近赤外領域に吸収
バンドを持たない。したがって、近赤外ＳＰＲ分光は、
可視光を用いたＳＰＲ分光よりも安定性と正確性に優れ
ているのである。
の光線を用いているので、金属薄膜の表面の異なる位置
にある物質の反応や作用を同時に精度良く観測すること
ができる。本発明において、少なくともひとつの光線
は、近赤外光であるが、その他の光線としては、赤外
光、近赤外光、可視光、近紫外光、紫外光のいずれであ
っても良い。ここで、可視光とはおよそ波長が４００ｎ
ｍから７８０ｎｍの光を、赤外光とは、波長が７８０ｎ
ｍより長い光を、紫外光とは、波長が４００ｎｍより短
い光を意味する。近赤外光線は、目で見ることが困難で
あり、近赤外ＳＰＲ分光は、光学系の設定が難しい。し
かし、可視光を用いた場合よりも、近赤外光を用いた場
合の方が表面プラズモン共鳴の「くぼみ」（dip）は、
シャープになる。一方、近赤外光を用いた場合の方が、
可視光を用いた場合に比べ、くぼみのシフトは小さくな
るが、くぼみの位置はより正確に測定でき測定誤差を軽
減できる。さらに、多くの有機分子は近赤外領域に吸収
バンドを持たない。したがって、近赤外ＳＰＲ分光は、
可視光を用いたＳＰＲ分光よりも安定性と正確性に優れ
ているのである。
【００１２】［プリズム］本発明において用いられるプ
リズムとしては、一般的に光学素子として用いられるも
のであれば、特に限定されるものではない。プリズムの
形状としては、三角柱状のものが好ましく、底面が直角
三角形である三角柱形状がより好ましく、底面が直角二
等辺三角形である三角柱形状であれば特に好ましい。
リズムとしては、一般的に光学素子として用いられるも
のであれば、特に限定されるものではない。プリズムの
形状としては、三角柱状のものが好ましく、底面が直角
三角形である三角柱形状がより好ましく、底面が直角二
等辺三角形である三角柱形状であれば特に好ましい。
【００１３】［試料台］試料としては、プリズムに直接
形成するのではなく、基板上に金属膜を蒸着などにより
形成した後に、試料の膜を作成したものが望ましい。Ｓ
ＰＲ分光では一般に、プリズムに試料を蒸着するが、こ
の場合は、単一の試料しか分析することができない。ま
た、個々の試料にプリズムを取り替える場合、コストが
高くなる。しかし、試料膜を基板上に固定できる試料台
を用いると、続けて多数の試料を分析することが可能と
なるのである。試料台は、試料膜がプリズムと近接し、
試料膜を保持することができるものであれば特に限定さ
れるものではない。例えば、試料台としては、プリズム
を固定するプリズム固定部材と、プリズム固定部材とプ
リズムとの間に試料板を設置した際に、前記プリズム固
定部材とプリズムとともに試料板を挟んで試料板を保持
するための試料板固定部材とを有する試料台が挙げられ
る。試料台は、ステッピングモーターなどの回転機構と
接続され、回転することができるものであることが好ま
しい。試料台の例としては、図示しない回転機構に接続
された図５記載の基盤と、図６に記載のプリズム固定部
材と、図７に記載の試料板固定部材とを組合せてなる試
料台が挙げられる。
形成するのではなく、基板上に金属膜を蒸着などにより
形成した後に、試料の膜を作成したものが望ましい。Ｓ
ＰＲ分光では一般に、プリズムに試料を蒸着するが、こ
の場合は、単一の試料しか分析することができない。ま
た、個々の試料にプリズムを取り替える場合、コストが
高くなる。しかし、試料膜を基板上に固定できる試料台
を用いると、続けて多数の試料を分析することが可能と
なるのである。試料台は、試料膜がプリズムと近接し、
試料膜を保持することができるものであれば特に限定さ
れるものではない。例えば、試料台としては、プリズム
を固定するプリズム固定部材と、プリズム固定部材とプ
リズムとの間に試料板を設置した際に、前記プリズム固
定部材とプリズムとともに試料板を挟んで試料板を保持
するための試料板固定部材とを有する試料台が挙げられ
る。試料台は、ステッピングモーターなどの回転機構と
接続され、回転することができるものであることが好ま
しい。試料台の例としては、図示しない回転機構に接続
された図５記載の基盤と、図６に記載のプリズム固定部
材と、図７に記載の試料板固定部材とを組合せてなる試
料台が挙げられる。
【００１４】図６にプリズム固定部材の一例を示す。プ
リズム固定部材は、プリズムを保持するための三角形状
の切り欠きがあるものが好ましい。また、プリズム固定
部材としては、プリズムへの入射光および反射光が通る
ことのできる穴が設けられているものが挙げられる。こ
のように穴が設けられていれば、プリズムを強固に固定
しつつ、必要な光のみを通すことができるので特に好ま
しい。穴の大きさとしては、例えば、直径５ｍｍ〜２０
ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜１５ｍｍが挙げられるが、
プリズムへの入射光および反射光を通すことができるも
のであれば特に限定されるものではない。
リズム固定部材は、プリズムを保持するための三角形状
の切り欠きがあるものが好ましい。また、プリズム固定
部材としては、プリズムへの入射光および反射光が通る
ことのできる穴が設けられているものが挙げられる。こ
のように穴が設けられていれば、プリズムを強固に固定
しつつ、必要な光のみを通すことができるので特に好ま
しい。穴の大きさとしては、例えば、直径５ｍｍ〜２０
ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜１５ｍｍが挙げられるが、
プリズムへの入射光および反射光を通すことができるも
のであれば特に限定されるものではない。
【００１５】図７に試料板固定部材の一例を示す。試料
板固定部材は、プリズム固定部材とプリズムとの間に試
料板を設置した際に、前記プリズム固定部材とプリズム
とともに試料板を挟んで試料板を保持するものであれば
特に限定されるものではない。試料板固定部材として
は、試料板に加えられる圧力を調整する加圧調整部材を
有するものが好ましい。加圧調整部材は、１つの支点で
試料板固定部材を保持するものであれば、試料板の試料
面とプリズム面とを略平行に保ちながら微調整（移動
等）することができるので好ましい。具体的な加圧調整
部材としては、ねじが挙げられる。ねじを加圧調整部材
として用いると、試料などに加えられる圧力を容易に調
整することができるので好ましい。ねじを加圧調整部材
として用いる場合は、固定台および試料板固定部材にね
じ穴を設けておき、そのねじ穴にねじを通して用いるも
のが挙げられる。このようなねじとしては、細すぎまた
は太すぎると試料板へ加えられる圧力が均一とならない
ため、ねじの直径としては１ｍｍ〜８ｍｍが好ましく、
２ｍｍ〜６ｍｍであればより好ましく、３ｍｍ〜５ｍｍ
であれば特に好ましい。また、圧力が均一に伝わるため
には、ねじの先端が半球状に加工されているものが特に
好ましい。このように、ねじなどを用いて1点で加圧す
ることにより試料板を固定する場合は、例えば、試料板
を左右から挟みこんで固定する場合に比べプリズムとの
平行を保つことが容易であり、精度良い測定をすること
ができるため好ましい。
板固定部材は、プリズム固定部材とプリズムとの間に試
料板を設置した際に、前記プリズム固定部材とプリズム
とともに試料板を挟んで試料板を保持するものであれば
特に限定されるものではない。試料板固定部材として
は、試料板に加えられる圧力を調整する加圧調整部材を
有するものが好ましい。加圧調整部材は、１つの支点で
試料板固定部材を保持するものであれば、試料板の試料
面とプリズム面とを略平行に保ちながら微調整（移動
等）することができるので好ましい。具体的な加圧調整
部材としては、ねじが挙げられる。ねじを加圧調整部材
として用いると、試料などに加えられる圧力を容易に調
整することができるので好ましい。ねじを加圧調整部材
として用いる場合は、固定台および試料板固定部材にね
じ穴を設けておき、そのねじ穴にねじを通して用いるも
のが挙げられる。このようなねじとしては、細すぎまた
は太すぎると試料板へ加えられる圧力が均一とならない
ため、ねじの直径としては１ｍｍ〜８ｍｍが好ましく、
２ｍｍ〜６ｍｍであればより好ましく、３ｍｍ〜５ｍｍ
であれば特に好ましい。また、圧力が均一に伝わるため
には、ねじの先端が半球状に加工されているものが特に
好ましい。このように、ねじなどを用いて1点で加圧す
ることにより試料板を固定する場合は、例えば、試料板
を左右から挟みこんで固定する場合に比べプリズムとの
平行を保つことが容易であり、精度良い測定をすること
ができるため好ましい。
【００１６】［基板］試料台は、基板を有しており、そ
の基板の表面うちプリズムに面しない側の表面粗さ、す
なわち、金属が蒸着され、または試料が設置される側の
面の表面粗さが、プリズムへの入射光の波長よりも小さ
いことが好ましく、プリズムへの入射光の波長の３／４
以下であれば、より好ましく、１／２以下であれば寄り
好ましく、１／４いかであればさらに好ましい。基板の
素材としては、例えばガラス、プラスチック、雲母、セ
ラミックスなどが挙げられるが、特に雲母が好ましい。
基板は、その表面を公知の方法で滑らかにし表面粗さを
軽減したものが好ましい。ここで表面粗さとは、２乗平
均粗さ（Ｒs）を意味する。さらに、その基板に金属薄
膜が形成された場合その表面の粗さが、５０ｎｍ以下で
あれば好ましく、１０ｎｍ以下であればより好ましく、
５ｎｍであればさらに好ましく、１ｎｍ以下であればさ
らに好ましく、０．５ｎｍ以下でれば特に好ましい。こ
のように基板上に形成された金属薄膜の表面粗さが小さ
ければ、金属膜上に試料膜を形成した際に、試料分子が
金属膜上の窪みにはまる事態を回避することができ、よ
り均一な試料膜を得ることができる結果、好適な測定状
況を得ることができるのである。表面を平らにするため
には、例えば、雲母などの基板の上に、金属膜を蒸着
し、その後焼きなまし（加熱工程）を加え、ゆっくり冷
やすこと（アニールすること）で、金の再結晶化を図る
方法が挙げられる。このようにすることで、原子配列が
整った金属膜を形成することができる。加熱としては、
例えば、ガスバーナーで１秒から１０分程度（好ましく
は、１０秒から１分程度）加熱する方法が挙げられる
が、金属膜の温度を上げることができる方法であれば限
定されない。
の基板の表面うちプリズムに面しない側の表面粗さ、す
なわち、金属が蒸着され、または試料が設置される側の
面の表面粗さが、プリズムへの入射光の波長よりも小さ
いことが好ましく、プリズムへの入射光の波長の３／４
以下であれば、より好ましく、１／２以下であれば寄り
好ましく、１／４いかであればさらに好ましい。基板の
素材としては、例えばガラス、プラスチック、雲母、セ
ラミックスなどが挙げられるが、特に雲母が好ましい。
基板は、その表面を公知の方法で滑らかにし表面粗さを
軽減したものが好ましい。ここで表面粗さとは、２乗平
均粗さ（Ｒs）を意味する。さらに、その基板に金属薄
膜が形成された場合その表面の粗さが、５０ｎｍ以下で
あれば好ましく、１０ｎｍ以下であればより好ましく、
５ｎｍであればさらに好ましく、１ｎｍ以下であればさ
らに好ましく、０．５ｎｍ以下でれば特に好ましい。こ
のように基板上に形成された金属薄膜の表面粗さが小さ
ければ、金属膜上に試料膜を形成した際に、試料分子が
金属膜上の窪みにはまる事態を回避することができ、よ
り均一な試料膜を得ることができる結果、好適な測定状
況を得ることができるのである。表面を平らにするため
には、例えば、雲母などの基板の上に、金属膜を蒸着
し、その後焼きなまし（加熱工程）を加え、ゆっくり冷
やすこと（アニールすること）で、金の再結晶化を図る
方法が挙げられる。このようにすることで、原子配列が
整った金属膜を形成することができる。加熱としては、
例えば、ガスバーナーで１秒から１０分程度（好ましく
は、１０秒から１分程度）加熱する方法が挙げられる
が、金属膜の温度を上げることができる方法であれば限
定されない。
【００１７】［試料台の回転精度］試料台の回転精度が
高いほど正確な測定ができる。試料台を回転させるため
の試料台回転機構としては、例えばステッピングモータ
ーが挙げられるが、その誤差は、±０．０１度以下であ
ることが好ましく、±０．００３度以下であることがよ
り好ましく、±０．００１度以下であれば特に好まし
い。
高いほど正確な測定ができる。試料台を回転させるため
の試料台回転機構としては、例えばステッピングモータ
ーが挙げられるが、その誤差は、±０．０１度以下であ
ることが好ましく、±０．００３度以下であることがよ
り好ましく、±０．００１度以下であれば特に好まし
い。
【００１８】［光検出器］検出系は、例えば、フォトダ
イオード、ＣＣＤカメラなどが挙げられるが、試料膜か
らの反射光の強度を測定できるものであれば特に限定さ
れるものではない。これらの中で、ＣＣＤカメラを用い
れば、試料を２次元的に測定することができるため好ま
しく、冷却ＣＣＤカメラを用いることがさらに好まし
い。２次元的な測定をすれば、薄膜上、特にＬＢ膜、単
一分子膜上に分子の整列状況、分布の均一性を鑑別でき
る。よって膜厚の測定がより正確になるため、ＣＣＤカ
メラを用いる方法は特に分子サイズが数ｎｍの薄い単一
有機分子膜の測定に望ましい。また、冷却装置付きなど
高感度ＣＣＤカメラを用いることによって、低ノイズ、
高感度な２次元計測ができるため、さらに望ましい。ま
た、これらに加え、結像系に顕微システムを用いたもの
が好ましく、冷却装置付きなど高感度ＣＣＤカメラと顕
微システムを組合せたものが特に好ましい。このような
測定系・結像系を組合せて用いることで、基板や試料の
表面状態を画像で得ることができる。
イオード、ＣＣＤカメラなどが挙げられるが、試料膜か
らの反射光の強度を測定できるものであれば特に限定さ
れるものではない。これらの中で、ＣＣＤカメラを用い
れば、試料を２次元的に測定することができるため好ま
しく、冷却ＣＣＤカメラを用いることがさらに好まし
い。２次元的な測定をすれば、薄膜上、特にＬＢ膜、単
一分子膜上に分子の整列状況、分布の均一性を鑑別でき
る。よって膜厚の測定がより正確になるため、ＣＣＤカ
メラを用いる方法は特に分子サイズが数ｎｍの薄い単一
有機分子膜の測定に望ましい。また、冷却装置付きなど
高感度ＣＣＤカメラを用いることによって、低ノイズ、
高感度な２次元計測ができるため、さらに望ましい。ま
た、これらに加え、結像系に顕微システムを用いたもの
が好ましく、冷却装置付きなど高感度ＣＣＤカメラと顕
微システムを組合せたものが特に好ましい。このような
測定系・結像系を組合せて用いることで、基板や試料の
表面状態を画像で得ることができる。
【００１９】
【実施例】以下実施例をあげて本発明を説明するが、本
発明は以下の実施例に限定されない。 ［実施例１］本発明の近赤外線と可視光を用いた表面プ
ラズモン共鳴分光装置の概図を図１に示す。Ｐ偏光レー
ザーダイオードからの平行光線（６７９ｎｍ）を、５０
／５０ビームスプリッターにより分け、信号光線と、参
照光線として用いた。フリッパーミラー（Ｍ）を用い
て、ＹＡＧレーザーからの光線（１０６４ｎｍ）をもう
ひとつの平行光線とした。試料に照射される光線を、ア
パーチャー（穴）といずれも３０ｍｍ以内の直径を有す
る２枚のレンズからなる光学系を用いて調整し、直径２
ｍｍのビーム径にした。なお、それらの要素について
は、図１には図示していない。試料への入射光の偏光状
態を特定の状態に保つために偏光子（Ｐ）を用いた。入
射光と金薄膜を結びつけるために直角のプリズムを用
い、これにより表面プラズモンを増強した。フレネルの
法則（Fresnel's Law）を満たすために、プリズムと試
料の間には屈折率の値がプリズムの屈折率と試料膜の屈
折率の間にある、あるいはそれらに近い値をもつなオイ
ル（ｎ＝１．５１５）を用いた。フォトダイオード検出
器（Ｄ１）を用いて、試料表面からの反射光を測定し
た。フォトダイオード検出器（Ｄ２）を用いて、参照光
線を観測した。この参照光線を信号光線の標準化のため
に用い、光源からの光強度のばらつき要因を取り除い
た。試料台を回転させることで、入射角を調整した。図
５〜図７を組合せた試料台を用いることで、試料を保持
したまま回転の分解能を向上させることができ、回転の
分解能は０．００３度であった。試料膜に可視光を入射
させ、反射光の強度が最小となる入射角を測定した。そ
のような角度は、本実験においてはおよそ４３．０５度
であった。本実験において用いた蒸着金薄膜の厚さはお
よそ４５ｎｍであった。
発明は以下の実施例に限定されない。 ［実施例１］本発明の近赤外線と可視光を用いた表面プ
ラズモン共鳴分光装置の概図を図１に示す。Ｐ偏光レー
ザーダイオードからの平行光線（６７９ｎｍ）を、５０
／５０ビームスプリッターにより分け、信号光線と、参
照光線として用いた。フリッパーミラー（Ｍ）を用い
て、ＹＡＧレーザーからの光線（１０６４ｎｍ）をもう
ひとつの平行光線とした。試料に照射される光線を、ア
パーチャー（穴）といずれも３０ｍｍ以内の直径を有す
る２枚のレンズからなる光学系を用いて調整し、直径２
ｍｍのビーム径にした。なお、それらの要素について
は、図１には図示していない。試料への入射光の偏光状
態を特定の状態に保つために偏光子（Ｐ）を用いた。入
射光と金薄膜を結びつけるために直角のプリズムを用
い、これにより表面プラズモンを増強した。フレネルの
法則（Fresnel's Law）を満たすために、プリズムと試
料の間には屈折率の値がプリズムの屈折率と試料膜の屈
折率の間にある、あるいはそれらに近い値をもつなオイ
ル（ｎ＝１．５１５）を用いた。フォトダイオード検出
器（Ｄ１）を用いて、試料表面からの反射光を測定し
た。フォトダイオード検出器（Ｄ２）を用いて、参照光
線を観測した。この参照光線を信号光線の標準化のため
に用い、光源からの光強度のばらつき要因を取り除い
た。試料台を回転させることで、入射角を調整した。図
５〜図７を組合せた試料台を用いることで、試料を保持
したまま回転の分解能を向上させることができ、回転の
分解能は０．００３度であった。試料膜に可視光を入射
させ、反射光の強度が最小となる入射角を測定した。そ
のような角度は、本実験においてはおよそ４３．０５度
であった。本実験において用いた蒸着金薄膜の厚さはお
よそ４５ｎｍであった。
【００２０】可視光λ１として波長が６７９ｎｍの光線
を、近赤外光λ２として波長が１０６４ｎｍの光線を用
いた。これら２つの波長における金の誘電率は、それぞ
れε２（λ１）＝１４．１８、およびε２（λ２）＝４
２．７６である。図１に示されるように、薄膜状の試料
をプリズムの近くに設置した。上述したように図５〜図
７に記載された部材を組合せた試料台を用いた。このた
め、試料とプリズムとの空間状態を好ましく維持または
変更することができた。実験中に試料とプリズムのぶれ
が生じ測定結果に悪影響を与えることはなかった。ま
た、試料台を回転させるために安定性にとても優れた図
示しないステッピングモーターを用いた。このため、本
発明の表面プラズモン分光によって、薄膜状の試料の厚
さを測定する場合には、およそ０．０３ｎｍの分解能を
持って測定することができた。ロックインアンプを用い
て光の検出精度を上げた。全ての観測系はコンピュータ
を用いて制御した。
を、近赤外光λ２として波長が１０６４ｎｍの光線を用
いた。これら２つの波長における金の誘電率は、それぞ
れε２（λ１）＝１４．１８、およびε２（λ２）＝４
２．７６である。図１に示されるように、薄膜状の試料
をプリズムの近くに設置した。上述したように図５〜図
７に記載された部材を組合せた試料台を用いた。このた
め、試料とプリズムとの空間状態を好ましく維持または
変更することができた。実験中に試料とプリズムのぶれ
が生じ測定結果に悪影響を与えることはなかった。ま
た、試料台を回転させるために安定性にとても優れた図
示しないステッピングモーターを用いた。このため、本
発明の表面プラズモン分光によって、薄膜状の試料の厚
さを測定する場合には、およそ０．０３ｎｍの分解能を
持って測定することができた。ロックインアンプを用い
て光の検出精度を上げた。全ての観測系はコンピュータ
を用いて制御した。
【００２１】[比較例１]可視光（波長＝６７９ｎｍ）を
プローブ光として用いたアゾベンゼンのＬＢ（Lungmuir
-Blodgett）薄膜の表面プラズモン共鳴分光の測定結果
を図２に示す。この比較例においては、近赤外光を用い
ていない。比較例１において、用いた金薄膜の厚さは、
およそ４５ｎｍであった。図２中、実線は金薄膜のみの
もの、点線は、金薄膜にアゾベンゼンの単層ＬＢ膜が蒸
着されたもの、破線は、金薄膜にアゾベンゼンの３層Ｌ
Ｂ膜が蒸着されたものの測定結果を示す。誘電率や薄膜
の厚さは図２の数値プロットから算出することができ
る。しかしながら、単層のＬＢ膜はとても薄く、反射光
の強度はそれほど変化しなかった。３層のＬＢ膜を用い
た場合でさえも「くぼみ」の位置はそれほど明瞭ではな
かった。
プローブ光として用いたアゾベンゼンのＬＢ（Lungmuir
-Blodgett）薄膜の表面プラズモン共鳴分光の測定結果
を図２に示す。この比較例においては、近赤外光を用い
ていない。比較例１において、用いた金薄膜の厚さは、
およそ４５ｎｍであった。図２中、実線は金薄膜のみの
もの、点線は、金薄膜にアゾベンゼンの単層ＬＢ膜が蒸
着されたもの、破線は、金薄膜にアゾベンゼンの３層Ｌ
Ｂ膜が蒸着されたものの測定結果を示す。誘電率や薄膜
の厚さは図２の数値プロットから算出することができ
る。しかしながら、単層のＬＢ膜はとても薄く、反射光
の強度はそれほど変化しなかった。３層のＬＢ膜を用い
た場合でさえも「くぼみ」の位置はそれほど明瞭ではな
かった。
【００２２】[実施例２]図３は、単層のデンドリマーＬ
Ｂ膜の二波長表面プラズモン共鳴分光測定結果を表す。
用いた金薄膜の厚さは、およそ４５ｎｍであり、比較例
１と同一である。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ波長
が６７９ｎｍの光線と、１０６４ｎｍの光線を用いた測
定結果を表す。図３Ｂのくぼみのほうが、図３Ａのくぼ
みに比べシャープであり、くぼみのずれもより正確に求
めることができることがわかる。
Ｂ膜の二波長表面プラズモン共鳴分光測定結果を表す。
用いた金薄膜の厚さは、およそ４５ｎｍであり、比較例
１と同一である。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ波長
が６７９ｎｍの光線と、１０６４ｎｍの光線を用いた測
定結果を表す。図３Ｂのくぼみのほうが、図３Ａのくぼ
みに比べシャープであり、くぼみのずれもより正確に求
めることができることがわかる。
【００２３】[実施例３]基板の表面粗さが測定結果に与
える影響について調べるために以下の実験を行った。す
なわち、図１に記載の装置のうち基板が、ガラスのもの
と雲母のものとを用いてアゾベンゼンのＬＢ膜の膜厚を
測定した。基板として用いたガラスの表面粗さは、１ｎ
ｍであり、雲母の表面粗さは０．３ｎｍであった。な
お、基板上に金属を蒸着した後、ガスバーナーで焼きな
ましし、１日ゆっくり冷却した。このようにして金属表
面を平らにした。得られた結果を表１に示す。
える影響について調べるために以下の実験を行った。す
なわち、図１に記載の装置のうち基板が、ガラスのもの
と雲母のものとを用いてアゾベンゼンのＬＢ膜の膜厚を
測定した。基板として用いたガラスの表面粗さは、１ｎ
ｍであり、雲母の表面粗さは０．３ｎｍであった。な
お、基板上に金属を蒸着した後、ガスバーナーで焼きな
ましし、１日ゆっくり冷却した。このようにして金属表
面を平らにした。得られた結果を表１に示す。
【表１】
表１から、ガラスを基板として用いた場合の薄膜の膜厚
よりも、雲母を基板として用いたものの膜厚の方が約３
０％大きいことがわかる。
よりも、雲母を基板として用いたものの膜厚の方が約３
０％大きいことがわかる。
【００２４】分子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて基板上
に蒸着された金薄膜および単層ＬＢ膜の表面状態を観測
した。その結果を図４に示す。図４（ａ）は、ガラス基
板に蒸着した金薄膜の様子をあらわす。図４（ｂ）は、
雲母基板に蒸着した金薄膜の様子をあらわす。図４
（ｃ）は、ガラス基板に蒸着した金薄膜の上に形成され
たアゾベンゼンの単層ＬＢ膜を表す。図４（ｄ）は、雲
母基板に蒸着した金薄膜の上に形成されたアゾベンゼン
の単層ＬＢ膜を表す。
に蒸着された金薄膜および単層ＬＢ膜の表面状態を観測
した。その結果を図４に示す。図４（ａ）は、ガラス基
板に蒸着した金薄膜の様子をあらわす。図４（ｂ）は、
雲母基板に蒸着した金薄膜の様子をあらわす。図４
（ｃ）は、ガラス基板に蒸着した金薄膜の上に形成され
たアゾベンゼンの単層ＬＢ膜を表す。図４（ｄ）は、雲
母基板に蒸着した金薄膜の上に形成されたアゾベンゼン
の単層ＬＢ膜を表す。
【００２５】ガラス基板に蒸着した金薄膜の上に形成さ
れたアゾベンゼンの単層ＬＢ膜（図４（ｃ））の表面粗
さは、０．７１４ｎｍであり、これは、ガラス基板に蒸
着した金薄膜の表面粗さ（図４（ａ））よりおよそ２０
％小さい。これは、ガラス基板に蒸着した金薄膜が、ガ
ラス基板のくぼみに埋まり、金薄膜の配列に欠損が生じ
たためと考えられる。図４からわかるように、金薄膜の
表面粗さと、基板の表面粗さの差は、雲母を基板とした
ものの方が、ガラスを基板としたものよりも小さい。こ
のことから、雲母を基板としたものの方がより規則的に
配列し、したがって厚さを測定する場合の誤差が小さい
ことがわかる。
れたアゾベンゼンの単層ＬＢ膜（図４（ｃ））の表面粗
さは、０．７１４ｎｍであり、これは、ガラス基板に蒸
着した金薄膜の表面粗さ（図４（ａ））よりおよそ２０
％小さい。これは、ガラス基板に蒸着した金薄膜が、ガ
ラス基板のくぼみに埋まり、金薄膜の配列に欠損が生じ
たためと考えられる。図４からわかるように、金薄膜の
表面粗さと、基板の表面粗さの差は、雲母を基板とした
ものの方が、ガラスを基板としたものよりも小さい。こ
のことから、雲母を基板としたものの方がより規則的に
配列し、したがって厚さを測定する場合の誤差が小さい
ことがわかる。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、試料の膜厚や誘電率を精度良
く測定することができる。特に、本発明は、その場での
（in situ）化学反応などを観測する場合や、誘電率の
微小な変化を観測する場合に有効に用いられる。また、
本発明は、単分子層など薄膜の膜厚や誘電率などを測定
する場合に有効に用いられる。
く測定することができる。特に、本発明は、その場での
（in situ）化学反応などを観測する場合や、誘電率の
微小な変化を観測する場合に有効に用いられる。また、
本発明は、単分子層など薄膜の膜厚や誘電率などを測定
する場合に有効に用いられる。
【図１】本発明の表面プラズモン共鳴分光装置の概図を
示す。
示す。
【図２】表面プラズモン共鳴分光の測定結果を示す。
【図３】単層のデンドリマーＬＢ膜の二波長表面プラズ
モン共鳴分光測定結果を表す。
モン共鳴分光測定結果を表す。
【図４】分子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による薄膜表面状態
の観測結果を示す。
の観測結果を示す。
【図５】試料台の基盤の一例を示す。
【図６】プリズム固定部材の一例を示す。
【図７】試料板固定部材の一例を示す。
フロントページの続き
(72)発明者 横山 士吉
東京都小金井市貫井北町４−２−１ 独立
行政法人通信総合研究所内
(72)発明者 益子 信郎
東京都小金井市貫井北町４−２−１ 独立
行政法人通信総合研究所内
Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB08 BB10 DD13 EE05
EE11 GG01 GG03 GG04 HH01
HH02 HH06 JJ11 JJ12 JJ13
JJ19 JJ22 KK03 KK04
Claims (8)
- 【請求項１】少なくとも２以上の光源と、プリズムと、
試料台と、光検出器とからなり、波長の異なる二以上の
光線を用いる表面プラズモン共鳴分光装置において、 前記プリズムは、三角柱形状であり、 前記光線のひとつは、近赤外光線であり、 前記光線の他のひとつは、可視光線であることを特徴と
する、 表面プラズモン共鳴分光装置。 - 【請求項２】前記試料台は、プリズムを固定するプリズ
ム固定部材と、 プリズム固定部材とプリズムとの間に試料板を設置した
際に、前記プリズム固定部材とプリズムとともに試料板
を挟んで試料板を保持するための試料板固定部材と、を
具備する請求項１に記載の表面プラズモン共鳴分光装
置。 - 【請求項３】前記プリズム固定部材は、プリズムを保持
するための三角形状の切り欠きがあり、 前記試料固定部材は、試料板に加えられる圧力を調整す
る加圧調整部材を有する、 請求項２に記載の表面プラズモン共鳴分光装置。 - 【請求項４】前記試料台は、少なくとも基板を有し、 前記基板は、前記プリズムと近接して設けられており、 前記基板の表面うちプリズムに面しない側の表面粗さ
は、前記プリズムに入射する入射光の波長より小さい、 請求項１、請求項２または請求項３に記載の表面プラズ
モン共鳴分光装置。 - 【請求項５】前記試料台は、少なくとも基板を有し、 前記基板は、前記プリズムと近接して設けられており、 前記基板には、金属薄膜が形成されており、当該金属薄
膜の表面粗さは、５０ｎｍ以下である、請求項１、請求
項２または請求項３に記載の表面プラズモン共鳴分光装
置。 - 【請求項６】前記光検出器が、ＣＣＤカメラである請求
項１〜５のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴分光装
置。 - 【請求項７】少なくとも２以上の光源と、プリズムと、
試料台と、光検出器とからなり、波長の異なる二以上の
光線を用いる表面プラズモン共鳴分光装置において、 前記光源の少なくとも一つは、レーザーダイオードであ
り、 前記光源のほかの少なくとも一つは、ＹＡＧレーザーで
あり、 前記プリズムは、三角柱形状であり、 前記光線のひとつは、近赤外光線であり、 前記光線の他のひとつは、可視光線であり、 前記試料台は、プリズムを固定するプリズム固定部材
と、プリズム固定部材とプリズムとの間に試料板を設置
した際に、前記プリズム固定部材とプリズムとともに試
料板を挟んで試料板を保持するための試料板固定部材
と、を具備し、 前記プリズム固定部材は、プリズムを保持するための三
角形状の切り欠きがあり、さらに、プリズムへの入射光
および反射光が通ることのできる穴が設けられており、 前記試料固定部材は、試料板に加えられる圧力を調整す
る加圧調整部材を有し、 前記加圧調整部材は、前記試料固定部材と１点で接し、 前記光検出器は、ＣＣＤカメラを含む表面プラズモン共
鳴分光装置。 - 【請求項８】光源と、プリズムと、試料台と、光検出器
とを用いる表面プラズモン共鳴分光方法において、 試料板に金属膜を蒸着する工程と、 前記金属膜をアニールする工程とを含む、 表面プラズモン共鳴分光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002023972A JP2003222589A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 二波長表面プラズモン共鳴分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002023972A JP2003222589A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 二波長表面プラズモン共鳴分光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003222589A true JP2003222589A (ja) | 2003-08-08 |
Family
ID=27746540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002023972A Pending JP2003222589A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 二波長表面プラズモン共鳴分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003222589A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007173786A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-07-05 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置および方法 |
| GB2462606A (en) * | 2008-08-11 | 2010-02-17 | Toshiba Res Europ Ltd | A reading system and method for reading encoded carriers |
| JP2011184706A (ja) * | 2010-03-04 | 2011-09-22 | Konica Minolta Holdings Inc | 成膜方法、及びその成膜方法を用いて製造された薄膜材料 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07159311A (ja) * | 1993-12-06 | 1995-06-23 | Toto Ltd | バイオセンサ |
| JPH07223839A (ja) * | 1993-10-01 | 1995-08-22 | Eastman Kodak Co | 表面プラスモン共鳴分析用担体の製造方法 |
| JPH10267841A (ja) * | 1997-03-24 | 1998-10-09 | Kokuritsu Shintai Shogaisha Rehabilitation Center Souchiyou | 表面プラズモン共鳴センシングデバイス |
| JPH1151857A (ja) * | 1997-02-26 | 1999-02-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | 表面プラズモンセンサー |
| JPH11271215A (ja) * | 1998-03-25 | 1999-10-05 | Nippon Laser Denshi Kk | 表面プラズモン共鳴角検出装置 |
| WO2000004389A2 (en) * | 1998-07-14 | 2000-01-27 | Zyomyx, Inc. | Arrays of protein-capture agents and methods of use thereof |
| JP2000065733A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-03-03 | Nippon Laser Denshi Kk | 表面プラズモン共鳴角検出装置及び検出方法 |
| JP2001041881A (ja) * | 1999-07-30 | 2001-02-16 | Japan Science & Technology Corp | 偏光を用いたｓｐｒ装置及びｓｐｒ測定方法 |
-
2002
- 2002-01-31 JP JP2002023972A patent/JP2003222589A/ja active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07223839A (ja) * | 1993-10-01 | 1995-08-22 | Eastman Kodak Co | 表面プラスモン共鳴分析用担体の製造方法 |
| JPH07159311A (ja) * | 1993-12-06 | 1995-06-23 | Toto Ltd | バイオセンサ |
| JPH1151857A (ja) * | 1997-02-26 | 1999-02-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | 表面プラズモンセンサー |
| JPH10267841A (ja) * | 1997-03-24 | 1998-10-09 | Kokuritsu Shintai Shogaisha Rehabilitation Center Souchiyou | 表面プラズモン共鳴センシングデバイス |
| JPH11271215A (ja) * | 1998-03-25 | 1999-10-05 | Nippon Laser Denshi Kk | 表面プラズモン共鳴角検出装置 |
| WO2000004389A2 (en) * | 1998-07-14 | 2000-01-27 | Zyomyx, Inc. | Arrays of protein-capture agents and methods of use thereof |
| JP2000065733A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-03-03 | Nippon Laser Denshi Kk | 表面プラズモン共鳴角検出装置及び検出方法 |
| JP2001041881A (ja) * | 1999-07-30 | 2001-02-16 | Japan Science & Technology Corp | 偏光を用いたｓｐｒ装置及びｓｐｒ測定方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007173786A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-07-05 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置および方法 |
| GB2462606A (en) * | 2008-08-11 | 2010-02-17 | Toshiba Res Europ Ltd | A reading system and method for reading encoded carriers |
| GB2462606B (en) * | 2008-08-11 | 2010-12-08 | Toshiba Res Europ Ltd | A reading system and method for reading encoded carriers |
| JP2011184706A (ja) * | 2010-03-04 | 2011-09-22 | Konica Minolta Holdings Inc | 成膜方法、及びその成膜方法を用いて製造された薄膜材料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU771594B2 (en) | A surface plasmon resonance sensor | |
| Niggemann et al. | Remote sensing of tetrachloroethene with a micro-fibre optical gas sensor based on surface plasmon resonance spectroscopy | |
| US8705039B2 (en) | Surface plasmon resonance sensor using vertical illuminating focused-beam ellipsometer | |
| US5442448A (en) | Device for the laterally resolved investigation of a laterally heterogeneous ultrathin object layer | |
| US20210341474A1 (en) | Light microscopy chips and data analysis methodology for quantitative localzied surface plasmon resonance (lspr) biosensing and imaging | |
| JP4863979B2 (ja) | 偏光解析測定方法および装置 | |
| JP5920996B2 (ja) | ２次元試料配列を検出及び撮像するためのシステム及び方法 | |
| KR100787046B1 (ko) | 나노 크기의 정렬된 금속 구조체들을 사용하는 국소 표면플라즈몬 센서 | |
| JP2004510972A (ja) | 差動開口数方法およびデバイス | |
| US11022752B2 (en) | Optical fibers having metallic micro/nano-structure on end-facet, and fabrication method, and application method thereof | |
| JPH06167443A (ja) | 表面プラズモン共鳴を利用した測定装置 | |
| JP2004500571A (ja) | 改良された撮像型表面プラズモン共鳴装置 | |
| JP2002530668A (ja) | Ｓｐｒセンサの並列読出しのための測定集成装置 | |
| US11867620B2 (en) | Ultrafast chemical imaging by widefield photothermal sensing of infrared absorption | |
| KR100203345B1 (ko) | 동시 다중각/다중파장 타원편광계와 측정방법 | |
| WO2019039551A1 (ja) | メタマテリアル構造体および屈折率センサ | |
| JPH03115834A (ja) | 薄い層の物理特性を検査する方法 | |
| JP2007078451A (ja) | 金属薄膜つきプリズム及びそれを用いた分光分析装置 | |
| Kivioja et al. | Thickness measurement of thin polymer films by total internal reflection Raman and attenuated total reflection infrared spectroscopy | |
| Ruemmele et al. | Quantitative surface plasmon resonance imaging: a simple approach to automated angle scanning | |
| JP3765036B2 (ja) | 測定試料の光学的評価方法およびその装置 | |
| JP2003222589A (ja) | 二波長表面プラズモン共鳴分光装置 | |
| JP3716305B2 (ja) | 内部反射型二次元イメージングエリプソメータ | |
| KR20070105568A (ko) | 물질 분석용 칩과 이를 포함하는 물질 분석 장치 | |
| KR100860267B1 (ko) | 표면 플라즈몬 공명 센싱 시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040127 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040423 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040720 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040819 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040928 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20041119 |