JP2010243311A

JP2010243311A - レーザ光源を用いた分光計およびキュベット

Info

Publication number: JP2010243311A
Application number: JP2009091810A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Saito; 齋藤俊正
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】光源にコヒーレント光を発するレーザ光源を用いても、干渉の起こりにくい分光計およびキュベットを提供する。
【解決手段】（１）コヒーレント光を発生するレーザ光源、（２）内部に被分析物を入れる試料空間を備え、前記コヒーレント光をレーザ光源側から該試料空間を通って透過させるキュベット、（３）前記キュベットを透過したコヒーレント光を受光する受光部、を備えた分光計において、前記キュベットの光が透過する部分の外側側面を、コヒーレント光の光軸と直交する面に対して所定の角度で傾斜させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光源を用いた分光計およびそれに用いて好適なキュベットに関する。

分光計は、試料による光の吸収を測定する装置である。分光計は、一般に図１に示すように、光源（発光部）１と検出器（受光部）２との間に反応セルやマイクロプレートなどのキュベット３に入れられた血液や尿などの試料４を設置し、試料４による所定の波長の光の吸収量を吸光度として観測する。

最近、この光源１にレーザ光源を用いた分光計が開発されている。レーザ光源には、半導体レーザ、色素レーザ、ガスレーザ、固体レーザ、色中心レーザ等を用いることができるが、高精度で波長選択が可能であることや、小型かつ安価に入手可能であることから、好ましくは半導体レーザが用いられる。

また、検出器２には、小型かつ安価に入手可能であることから、フォトダイオードが汎用されている。

また、キュベット３には、ガラス（石英など）、あるいは透明樹脂（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＭＭＡ、ＣＯＰなど）が素材として用いられ、光学特性向上のため、透過面に鏡面仕上げを施すことが一般的である。

特開２００２−１８１７０６号公報

従来技術の構成では、光源としてレーザ光源のようなコヒーレント光を使用した場合、その光路上の多重反射などにより干渉を起こし、出力光の不安定要因のひとつとなる。特に反応セルの外壁面と内壁面が平行で、表面粗度が良好なほど、壁面で反射する光と直接進行する光の間で強い干渉が起こる。

これは透過光と反射光との位相差が透過面内で一様になるためであり、したがって、干渉の程度は平行度、表面粗度によってまちまちとなり、出力光の不安定化につながる。

この問題のために、吸光光度法分析装置の光源としてコヒーレント光を用いることは、技術的に困難であった。

本発明は、上述した点に鑑み、光源にコヒーレント光を発するレーザ光源を用いても、干渉の起こりにくい分光計およびキュベットを提供することにある。

この目的を達成するため、本発明にかかるレーザ光源を用いた分光計は、
（１）コヒーレント光を発生するレーザ光源、
（２）内部に被分析物を入れる試料空間を備え、前記コヒーレント光をレーザ光源側から該試料空間を通って透過させるキュベット、
（３）前記キュベットを透過したコヒーレント光を受光する受光部、
を備えた分光計において、
前記キュベットの光が透過する部分の外側側面を、コヒーレント光の光軸と直交する面に対して所定の角度で傾斜させたことを特徴としている。

また、前記レーザ光源は、半導体レーザであることを特徴としている。

また、前記受光部は、フォトダイオードであることを特徴としている。

また、前記光軸に対する傾斜角度は、２〜３°であることを特徴としている。

また、本発明にかかるキュベットは、
コヒーレント光の透過光と反射光が干渉を起こさないように、光が透過する部分の外側側面を、コヒーレント光の光軸と直交する面に対して所定の角度で傾斜されたことを特徴としている。

また、前記傾斜角度は、２〜３°であることを特徴としている。

また、前記光が透過する部分の外側側面は、光が入射する側の面と光が出射する側の面とが互いに平行ではないことを特徴としている。

本発明のレーザ光源を用いた分光計によれば、
（１）コヒーレント光を発生するレーザ光源、
（２）内部に被分析物を入れる試料空間を備え、前記コヒーレント光をレーザ光源側から該試料空間を通って透過させるキュベット、
（３）前記キュベットを透過したコヒーレント光を受光する受光部、
を備えた分光計において、
前記キュベットの光が透過する部分の外側側面を、コヒーレント光の光軸と直交する面に対して所定の角度で傾斜させたので、
光源にコヒーレント光を発するレーザ光源を用いても、干渉の起こりにくい分光計を提供することができる。

また、本発明のキュベットによれば、
コヒーレント光の透過光と反射光が干渉を起こさないように、光が透過する部分の外側側面を、コヒーレント光の光軸と直交する面に対して所定の角度で傾斜されているので、
光源にコヒーレント光を発するレーザ光源を用いても、干渉の起こりにくいキュベットを提供することができる。

従来の分光計の一例を示す図である。本発明にかかる分光計の一実施例を示す全体図である。本発明にかかる分光計の別の実施例を示す全体図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図２に本発明にかかる分光計の一実施例を示す。図中ａは、半導体レーザなどのレーザ光源とレンズなどとで構成された発光部である。発光部ａから出射したコヒーレント光ｂは、反応セル、マイクロプレートなどでできたキュベットｃに入射する。その際に、数％のコヒーレント光がセル外壁面ｆのテーパー１で反射される。

キュベットｃに入射したコヒーレント光ｂは、液体の被分析物ｄを透過し、セル外壁面ｇのテーパー２から出射する。その際にも、数％のコヒーレント光がセル外壁面ｇのテーパー２で反射される。

被分析物ｄを透過したコヒーレント光ｂは、フォトダイオードなどで構成された受光部ｅに入射するが、コヒーレント光ｂの反射は、発光部ａや受光部ｅなどの構成部品上でも起こる。

ところが、本実施例では、透過光と、セル外壁面ｆのテーパー１で反射された光と、セル外壁面ｇのテーパー２で反射された光とは、キュベットｃの表面が斜めに加工されているために、透過面において反射光と透過光との位相差が一様にならないので、干渉は見かけ上起こらない。さらに、テーパー１とテーパー２が互いに平行ではないため、テーパー面の間での反射光の干渉も起こらない。

このように、キュベットｃの外壁面に傾きを設けたために、透過光と外壁面での反射光との間で干渉が起こらず、出力光を安定させることが可能になった。

なお、セル外壁面ｆのテーパー１と、セル外壁面ｇのテーパー２のテーパー角度は、光軸が大きく傾かない程度に十分小さくて良く、２〜３°程度が加工上も妥当である。

ただ、同様の効果は、壁面にテーパーを設けるのではなく、無反射マルチコーティング技術を用いても得られると考えられる。しかしながら、その方法は、製造コストが高いという欠点がある。

図３に本発明にかかる分光計の別の実施例を示す。図中ａは、半導体レーザなどのレーザ光源とレンズなどとで構成された発光部である。発光部ａから出射したコヒーレント光ｂは、反応セル、マイクロプレートなどでできたキュベットｃに入射する。その際に、数％のコヒーレント光がセル外壁面ｆで反射される。

キュベットｃに入射したコヒーレント光ｂは、液体の被分析物ｄを透過し、セル外壁面ｇから出射する。その際にも、数％のコヒーレント光がセル外壁面ｇで反射される。

本実施例では、発光部ａと受光部ｅを結ぶ光軸をキュベットｃの入射面および出射面に対して２〜３°傾斜させている。このため、透過面において反射光と透過光との位相差が一様にならないので、干渉は見かけ上起こらない。

本実施例の場合、キュベットｃ側に特別な加工は必要ないので、実施例１に比べ、より低コストでコヒーレント光の干渉を防止することができる。

分光計に広く利用できる。

１：光源、２：検出器、３：キュベット、４：試料、ａ：発光部、ｂ：コヒーレント光、ｃ：キュベット、ｄ：被分析物、ｅ：受光部、ｆ：セル外壁面テーパー１、ｇ：セル外壁面テーパー２

Claims

（１）コヒーレント光を発生するレーザ光源、
（２）内部に被分析物を入れる試料空間を備え、前記コヒーレント光をレーザ光源側から該試料空間を通って透過させるキュベット、
（３）前記キュベットを透過したコヒーレント光を受光する受光部、
を備えた分光計において、
前記キュベットの光が透過する部分の外側側面を、コヒーレント光の光軸と直交する面に対して所定の角度で傾斜させたことを特徴とするレーザ光源を用いた分光計。
前記レーザ光源は、半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源を用いた分光計。
前記受光部は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源を用いた分光計。
前記光軸に対する傾斜角度は、２〜３°であることを特徴とする請求項１記載のレーザ光源を用いた分光計。
コヒーレント光の透過光と反射光が干渉を起こさないように、光が透過する部分の外側側面を、コヒーレント光の光軸と直交する面に対して所定の角度で傾斜されたキュベット。
前記傾斜角度は、２〜３°であることを特徴とする請求項５記載のキュベット。
前記光が透過する部分の外側側面は、光が入射する側の面と光が出射する側の面とが互いに平行ではないことを特徴とする請求項５記載のキュベット。