JP2014521086A - アンダーフィル光ファイバ試料インタフェースを有する光学分光計 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図7
Description
A=−log[(Isample on−Isample off)/(Ireference on−Ireference off)] (1)
として計算し得、式中、Isample onは、光源300が光を発する状態で検出器312において測定される強度であり、Isample offは、光源300がオフの状態で検出器312において測定される強度であり、Ireference onは、光源300が光を発する状態で参照検出器304において測定される強度であり、Ireference offは、光源300がオフである状態で参照検出器304において測定される強度である。したがって、参照検出器304の使用により、光源300の変動を補正することができる。例示的な実施形態では、強度測定に関連付けられた電気信号は、参照検出器304及び検出器312からの電流測定である。
a(λ) = -log[(Isample on(λ)−Isample off)/(Ireference on(λ)−Ireference off)] (2)
式中、λは波長である。
Areported = A(λsample) - A(λbaseline) (3)
であるものとして計算され、式中、A(λsample)は、式(2)を使用して関心のある波長で計算される吸光度であり、A(λbaseline)は、式(2)を使用して基線波長で計算される吸光度である。したがって、基線LED702の使用により、試料の汚染に関連するファクタを補正することができる。
r1+zsin(α)/n+Δr<r2 (4)
式中、r1は送信光ファイバ308のコア半径であり、r2は受信光ファイバ310のコア半径であり、zは最大距離1000であり、αは送信光ファイバ308と受信光ファイバ310との間のギャップのラジアン単位の半角ビーム広がり1002であり、Δrは、最大オフセット1004であり、nは試料ホルダ206上に配置される試料の屈折率である。sinα≒αである小角の場合、α及びsinαは、
r1+zα/n+Δr<r2 (5)
であるように区別せずに使用することができる。したがって、
αs=rs/zs (7)
であるように位置決めされ、式中、αsは、第1の部分1108の角度分布の半角1104であり、α、すなわち、ラジアン単位の、送信光ファイバ308と受信光ファイバ310との間のギャップの半角ビーム広がり1002に等しくもあり、zsは距離1102であり、rsはアパーチャ1100の半径である。式(6)と式(7)を結合すると、受信光ファイバ310の入射面508の入射アパーチャのアンダーフィルを生じさせるアパーチャ1100の設計式になる。
Claims (20)
- 光学装置であって、
光源から光を受け取るように取り付けられた収束レンズ装置を備え、受け取られる前記光は実質的にコリメートされており、さらに、前記収束レンズ装置は、受け取った前記光を送信光ファイバに収束するように構成され、
入射面及び出射面を備えた前記送信光ファイバを更に備え、前記送信光ファイバは、前記入射面を通して、収束された前記光を受け取り、受け取った収束光を、前記出射面から試料を通して受信光ファイバに送信するように取り付けられており、
解析のために前記試料を保持するように構成された試料ホルダを更に備え、
入射面及び出射面を備えた前記受信光ファイバを更に備え、前記受信光ファイバは、前記試料を通して送信された後に、送信された前記光を前記受信光ファイバの前記入射面を通して受け取るように取り付けられ、
前記収束レンズ装置は、前記送信光ファイバの前記入射面に達する前記収束光の角度分布の半角が、空間寸法及び角度寸法の両方で前記受信光ファイバの前記入射面の入射アパーチャをアンダーフィルするように選択されるように、受け取った前記光を前記送信光ファイバの前記入射面に収束させるように位置決めされる、光学装置。 - 前記収束レンズ装置は、収束レンズを備え、
前記収束レンズの直径は、前記収束光の第1の部分が前記収束レンズを透過し、前記送信光ファイバの前記入射面に到達できるように選択され、前記収束光の残りの部分は、前記送信光ファイバの前記入射面への到達が阻止される、請求項1に記載の光学装置。 - 前記収束レンズは、da/2αTにより定義される距離において、前記送信光ファイバの入射光軸に沿って位置決めされ、式中、daは前記収束レンズの直径であり、αTは、前記収束光の前記第1の部分の前記角度分布の前記半角である、請求項2に記載の光学装置。
- 前記収束レンズ装置は、収束レンズ及びアパーチャ板を備え、
前記アパーチャ板は、前記収束レンズと前記送信光ファイバの前記入射面との間に取り付けられ、前記収束光の第1の部分を前記送信光ファイバの前記入射面に到達させるように構成されたアパーチャを備え、前記アパーチャ板は、前記収束光の残りの部分が、前記送信光ファイバの前記入射面に到達しないように阻止する、請求項1に記載の光学装置。 - 前記アパーチャ板は、da/2αTにより定義される距離において、前記送信光ファイバの入射光軸に沿って位置決めされ、式中、daは前記アパーチャの直径であり、αTは前記収束光の前記第1の部分の前記半角である、請求項5に記載の光学装置。
- 前記光を形成するように構成された前記光源を更に備え、前記光源は、第1の波長に概ねセンタリングされた第1の光を発するように構成された第1の光源を備え、前記第1の波長は前記試料の解析のために選択される、請求項1に記載の光学装置。
- 前記光源は、基線波長に概ねセンタリングされた基線光を発するように構成された基線光源をさらに備え、前記基線波長は、前記第1の波長と異なり、前記試料の解析に使用されない電磁スペクトルの領域内でセンタリングされるように選択される、請求項8に記載の光学装置。
- 前記光源は、前記第1の光源と前記収束レンズ装置との間に取り付けられる帯域制限フィルタをさらに備え、前記基線光源は、前記基線光を前記帯域制限フィルタに向けて発するように取り付けられ、前記帯域制限フィルタは、前記基線光を前記収束レンズ装置に向けて反射させ、且つ前記収束レンズに向けて発せられた前記第1の光をフィルタリングするようにさらに取り付けられている、請求項9に記載の光学装置。
- 前記光源は、第2の波長に概ねセンタリングされた第2の光を発するように構成された第2の光源をさらに備え、前記第2の波長は、前記試料の解析のために選択され、さらに、前記第2の波長は、前記第1の波長及び前記基線波長と異なる、請求項9に記載の光学装置。
- 前記光源は、前記第1の光源と前記収束レンズ装置との間に取り付けられた第1の帯域制限フィルタをさらに備え、前記第2の光源は、前記第1の帯域制限フィルタに向けて前記第2の光を発するように取り付けられ、前記第1の帯域制限フィルタは、前記第2の光を前記収束レンズ装置に向けて反射し、且つ前記収束レンズに向けて発せられた前記第1の光をフィルタリングするようにさらに取り付けられている、請求項11に記載の光学装置。
- 前記第1の帯域制限フィルタは、前記基線光を前記収束レンズ装置に向けて反射するようにさらに取り付けられている、請求項12に記載の光学装置。
- 前記光源は、前記第2の光源と前記基線光源との間に取り付けられる第2の帯域制限フィルタをさらに備え、前記基線光源は、前記基線光を前記第2の帯域制限フィルタに向けて発するように取り付けられ、前記第2の帯域制限フィルタは、前記基線光を前記第1の帯域制限フィルタに向けて反射させ、且つ前記第1の帯域制限フィルタに向けて発せられた前記第2の光をフィルタリングするようにさらに取り付けられている、請求項13に記載の光学装置。
- ビームスプリッタと、
参照検出器と、
をさらに備え、
前記ビームスプリッタは、前記第1の光源と前記収束レンズ装置との間に取り付けられ、前記基線光の基線部分及び前記第1の光の第1の部分を前記参照検出器に向けて反射するように構成され、前記参照検出器は、前記第1の光の前記第1の部分の第1の強度を示す第1の参照信号を生成するとともに、前記基線光の前記基線部分の第2の強度を示す第2の参照信号を生成するように構成されている、請求項9に記載の光学装置。 - ビームスプリッタと、
参照検出器と、
をさらに備え、
前記ビームスプリッタは、前記第1の光源と前記収束レンズ装置との間に取り付けられ、前記基線光の基線部分、前記第1の光の第1の部分、及び前記第2の光の第2の部分を前記参照検出器に向けて反射するように構成され、前記参照検出器は、前記第1の光の前記第1の部分の第1の強度を示す第1の参照信号、前記第2の光の前記第2の部分の第2の強度を示す第2の参照信号、及び前記基線光の前記基線部分の第3の強度を示す第3の参照信号を生成するように構成されている、請求項11に記載の光学装置。 - 前記受信光ファイバを通して送信された後に、前記受信光ファイバの前記出射面からの前記光を受け取るように結合された検出器と、
前記送信光ファイバの前記出射面と前記受信光ファイバの前記入射面との間の距離を調整するように動作可能に結合されたアクチュエータと、
をさらに備え、
前記検出器は、前記送信光ファイバの前記出射面と前記受信光ファイバの前記入射面との間の第1の距離の場合の前記第1の光の第1の試料強度を示す第1の試料信号を生成するとともに、前記送信光ファイバの前記出射面と前記受信光ファイバの前記入射面との間の第2の距離の場合の前記第1の光の第2の試料強度を示す第2の試料信号を生成するように構成されている、請求項15に記載の光学装置。 - 前記検出器は、前記第1の距離の場合の前記基線光の第1の試料強度を示す第3の試料信号を生成するとともに、前記第2の距離の場合の前記基線光の第2の試料強度を示す第4の試料信号を生成するようにさらに構成されている、請求項17に記載の光学装置。
- プロセッサと、
前記プロセッサに動作可能に結合されるコンピュータ可読媒体と、
をさらに備え、
前記コンピュータ可読媒体には、コンピュータ可読命令が記憶され、前記コンピュータ可読命令は、前記プロセッサにより実行されると、前記光学装置に、
前記アクチュエータを制御させて、前記送信光ファイバの前記出射面と前記受信光ファイバの前記入射面との間の前記距離を前記第1の距離に調整させ、
前記第1の試料信号を生成させ、
前記第3の試料信号を生成させ、
前記アクチュエータを制御させて、前記送信光ファイバの前記出射面と前記受信光ファイバの前記入射面との間の前記距離を前記第2の距離に調整させ、
前記第2の試料信号を生成させ、
前記第4の試料信号を生成させ、
前記第1の試料信号、前記第2の試料信号、前記第3の試料信号、及び前記第4の試料信号に基づいて、前記試料の吸光度を計算させる、請求項18に記載の光学装置。 - 前記コンピュータ可読命令は、前記光学装置にさらに、
前記第1の参照信号を生成させ、
前記第2の参照信号を生成させ、
前記試料の前記吸光度は、前記第1の参照信号及び前記第2の参照信号に基づいてさらに計算される、請求項19に記載の光学装置。
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