JP2016003858A - Detector, method for detection, and electric field enhancement element - Google Patents

Detector, method for detection, and electric field enhancement element Download PDF

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明子 山田
Akiko Yamada
明子 山田
山田 耕平
Kohei Yamada
耕平 山田
達徳 宮澤
Tatsunori Miyazawa
達徳 宮澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detector that can exchange electric field enhancement elements according to need while suppressing the frequency of exchanges of electric field enhancement elements.SOLUTION: A detector 100 according to the present invention includes: an electric field enhancement element 20; a light source 10 irradiating the electric field enhancement element 20 with first light L1; a light detecting unit 70 detecting second light L2 emitted from the electric field enhancement element 20 when the first light L1 reaches the electric field enhancement element 20; a filter 40 allowing lights with the same wavelength as that of the first light L1 to reflect from the filter and allowing the lights with a wavelength different from that of the first light L1 to pass through the filter; and a first moving unit 50 relatively moving the filter 40 to a first position where the second light L2 does not enter and a second position where the second light L2 enters with respect to the second light L2.

Description

本発明は、検出装置、検出方法、および電場増強素子に関する。   The present invention relates to a detection device, a detection method, and an electric field enhancement element.

近年、医療診断や飲食物の検査等に用いられるセンサーチップの需要が増大しており、高感度かつ小型のセンサーチップの開発が求められている。このような要求に応えるために、電気化学的な手法をはじめ様々なタイプのセンサーチップが検討されている。これらの中で、集積化が可能であること、低コスト、測定環境を選ばないこと等の理由から、表面プラズモン共鳴(SPR:Surface Plasmon Resonance)を利用した分光分析、特に表面増強ラマン散乱(SERS:Surface Enhanced Raman Scattering)を用いたセンサーチップに対する関心が高まっている。   In recent years, there has been an increasing demand for sensor chips used for medical diagnosis, food and beverage inspection, and the development of highly sensitive and small sensor chips is required. In order to meet such demands, various types of sensor chips including an electrochemical method have been studied. Among these, spectroscopic analysis using surface plasmon resonance (SPR), particularly surface-enhanced Raman scattering (SERS), for reasons such as integration, low cost, and choice of measurement environment. : Interest in sensor chips using Surface Enhanced Raman Scattering is increasing.

ここで、表面プラズモンとは、表面固有の境界条件により光とカップリングを起こす電子波の振動モードである。表面プラズモンを励起する方法としては、金属表面に回折格子を刻み、光とプラズモンを結合させる方法やエバネッセント波を利用する方法がある。例えば、SPRを利用したセンサーとしては、全反射型プリズムと、当該プリズムの表面に形成された標的物質に接触する金属膜と、を具備して構成されるものがある。このような構成により、抗原抗体反応における抗原の吸着の有無など、標的物質の吸着の有無を検出している。   Here, the surface plasmon is a vibration mode of an electron wave that causes coupling with light due to boundary conditions unique to the surface. As a method of exciting surface plasmons, there are a method of engraving a diffraction grating on a metal surface and combining light and plasmons and a method of using evanescent waves. For example, a sensor using SPR includes a total reflection prism and a metal film that contacts a target substance formed on the surface of the prism. With such a configuration, the presence or absence of target substance adsorption, such as the presence or absence of antigen adsorption in an antigen-antibody reaction, is detected.

ところで、金属表面に伝搬型の表面プラズモンが存在する一方、金属微粒子には局在型の表面プラズモンが存在する。局在型の表面プラズモン、つまり、表面の金属微細構造上に局在する表面プラズモンが励起された際には、著しく増強された電場が誘起されることが知られている。   By the way, while propagation-type surface plasmons exist on the metal surface, localized surface plasmons exist on the metal fine particles. It is known that when a localized surface plasmon, that is, a surface plasmon localized on the surface metal microstructure is excited, a significantly enhanced electric field is induced.

さらに、金属ナノ粒子を用いた局在表面プラズモン共鳴(LSPR:Localized Surface Plasmon Resonance)によって形成される増強電場にラマン散乱光が照射されると表面増強ラマン散乱現象によってラマン散乱光が増強されることが知られており、高感度のセンサー(検出装置)が提案されている。この原理を用いることで、各種の微量な物質を検出することが可能になる。   Further, when the Raman scattered light is irradiated to the enhanced electric field formed by localized surface plasmon resonance (LSPR) using metal nanoparticles, the Raman scattered light is enhanced by the surface enhanced Raman scattering phenomenon. Is known, and a highly sensitive sensor (detection device) has been proposed. By using this principle, various trace amounts of substances can be detected.

上記のようなセンサーチップを備えた検出装置において、例えば、センサーチップの表面に分子が吸着し該分子を取り除くことができないことによって、センサーチップが劣化する場合がある。例えば特許文献1には、センサーチップに流体試料中の検査対象の物質(分子)を吸着させて光検出部にて散乱光を検出する場合よりも、流体試料の流速を大きくしたり、光源からの光強度を大きくしたりすることによって、センサーチップに吸着された分子を、離脱させることが記載されている。   In the detection apparatus including the sensor chip as described above, the sensor chip may be deteriorated due to, for example, molecules adsorbed on the surface of the sensor chip and the molecules cannot be removed. For example, in Patent Document 1, the flow rate of a fluid sample is increased or a light source is used, compared to a case where a substance (molecule) to be inspected in a fluid sample is adsorbed to a sensor chip and scattered light is detected by a light detection unit. It is described that the molecules adsorbed on the sensor chip can be released by increasing the light intensity.

特開2012−230042号公報JP 2012-230042 A

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、センサーチップ(電場増強素子)に吸着する分子によって十分に離脱させることができない場合がある。さらに、電場増強素子の劣化は、電場増強素子の表面に分子が吸着し該分子を取り除くことができないことによって生じる他、電場増強素子の構造変化によって生じる場合もある。特許文献1に記載の方法では、電場増強素子の構造変化に起因した劣化は、防ぐことができない場合がある。   However, in the method described in Patent Document 1, there are cases where it cannot be sufficiently detached by molecules adsorbed on the sensor chip (electric field enhancing element). Furthermore, the deterioration of the electric field enhancing element is caused by the fact that molecules are adsorbed on the surface of the electric field enhancing element and cannot be removed, and may also be caused by the structural change of the electric field enhancing element. In the method described in Patent Document 1, deterioration due to the structural change of the electric field enhancing element may not be prevented.

そのため、電場増強素子を備えた検出装置において、電場増強素子が劣化した場合は、電場増強素子を交換することが好ましい。しかしながら、検出対象である標的物質の検出を行うたびに電場増強素子の交換を行うと、コストが高くなったり、交換作業の手間がかかったりする。そのため、電場増強素子の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子の交換を行うことが望まれている。   For this reason, in the detection device including the electric field enhancement element, when the electric field enhancement element deteriorates, it is preferable to replace the electric field enhancement element. However, if the electric field enhancing element is replaced each time the target substance that is the detection target is detected, the cost increases and the replacement work is troublesome. Therefore, it is desired to replace the electric field enhancing element as necessary while suppressing the number of times the electric field enhancing element is replaced.

本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、電場増強素子の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子の交換を行うことができる検出装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、電場増強素子の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子の交換を行うことができる検出方法を提供することにある。   One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a detection device that can replace an electric field enhancing element as needed while suppressing the number of times the electric field enhancing element is replaced. Moreover, one of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a detection method capable of exchanging the electric field enhancement element as necessary while suppressing the number of exchanges of the electric field enhancement element.

本発明に係る検出装置は、
電場増強素子と、
前記電場増強素子に第1光を照射する光源と、
前記第1光を前記電場増強素子に照射したとき前記電場増強素子が放射する第2光を検出する光検出器と、
前記第1光の波長と同じ波長の光を反射させ、前記第1光の波長と異なる波長の光を透過させるフィルターと、
前記フィルターを前記第2光に対して、前記第2光が入射しない第1位置と、前記第2光が入射する第2位置と、に相対的に移動させる第1移動部と、
を含む。
The detection device according to the present invention is:
An electric field enhancing element;
A light source for irradiating the electric field enhancing element with first light;
A photodetector for detecting second light emitted by the electric field enhancing element when the electric field enhancing element is irradiated with the first light;
A filter that reflects light having the same wavelength as the wavelength of the first light and transmits light having a wavelength different from the wavelength of the first light;
A first moving unit that moves the filter relative to the second light relative to a first position where the second light is not incident and a second position where the second light is incident;
including.

このような検出装置では、フィルターが第1位置にある状態における光検出器の検出結果に基づいて、電場増強素子を交換するか否かを判定することができ、さらに、フィルターが第2位置にある状態における光検出器の検出結果に基づいて、電場増強素子を交換するか否かを判定することができる。これにより、電場増強素子における反射光に基づいて、電場増強素子を交換するか否かの判定をすることができ、さらに、ラマンスペクトルに基づいて、電場増強素子を交換するか否かの判定をすることができる。したがって、このような検出装置では、電場増強素子の経時的な構造変化によって生じる電場増強素子の劣化と、電場増強素子の表面に標的物質(分子)が吸着し該分子を取り除くことができないことによって生じる電場増強素子の劣化と、を検知することができる。よって、このような検出装置では、電場増強素子の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子の交換を行うことができる。   In such a detection device, it is possible to determine whether or not to replace the electric field enhancement element based on the detection result of the photodetector in a state where the filter is in the first position, and further, the filter is in the second position. Based on the detection result of the photodetector in a certain state, it can be determined whether or not to replace the electric field enhancement element. Thereby, it is possible to determine whether or not to replace the electric field enhancement element based on the reflected light in the electric field enhancement element, and further to determine whether or not to replace the electric field enhancement element based on the Raman spectrum. can do. Therefore, in such a detection device, the deterioration of the electric field enhancement element caused by the structural change of the electric field enhancement element over time and the target substance (molecule) adsorbed on the surface of the electric field enhancement element cannot remove the molecule. It is possible to detect the deterioration of the electric field enhancement element that occurs. Therefore, in such a detection apparatus, the electric field enhancing element can be replaced as necessary while suppressing the number of times the electric field enhancing element is replaced.

本発明に係る検出装置において、
前記フィルターが前記第1位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する第1判定部と、
前記フィルターが前記第2位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する第2判定部と、
を含んでもよい。
In the detection apparatus according to the present invention,
A first determination unit that determines whether to replace the electric field enhancement element based on a detection result of the photodetector in a state where the filter is in the first position;
A second determination unit that determines whether to replace the electric field enhancement element based on a detection result of the photodetector in a state where the filter is in the second position;
May be included.

このような検出装置では、電場増強素子の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子の交換を行うことができる。   In such a detection device, the electric field enhancement element can be exchanged as necessary while suppressing the number of exchanges of the electric field enhancement element.

本発明に係る検出装置において、
前記電場増強素子は、
基板と、
前記基板の第1領域に設けられた金属微細構造体と、
前記基板の第2領域に設けられた金属層と、
を有してもよい。
In the detection apparatus according to the present invention,
The electric field enhancing element is
A substrate,
A metal microstructure provided in a first region of the substrate;
A metal layer provided in a second region of the substrate;
You may have.

このような検出装置では、金属微細構造体における反射光の強度(第2反射光強度)を、金属層における反射光の強度(第1反射光強度)で割ることにより、金属微細構造体の金属自体における吸収の影響を小さくし、SPRにおける吸収に基づく反射光の強度比を、より正確に得ることができる。さらに、このような検出装置では、1つの電場増強素子に、金属微細構造体と金属層とが設けられているので、第1反射光強度と第2反射光強度とを得るために、素子(基板)を交換する必要がなく、工数を削減することができる。   In such a detection device, the intensity of the reflected light in the metal microstructure (second reflected light intensity) is divided by the intensity of the reflected light in the metal layer (first reflected light intensity), thereby obtaining the metal of the metal microstructure. The influence of absorption in itself can be reduced, and the intensity ratio of reflected light based on the absorption in SPR can be obtained more accurately. Furthermore, in such a detection apparatus, since the metal fine structure and the metal layer are provided in one electric field enhancing element, in order to obtain the first reflected light intensity and the second reflected light intensity, the element ( It is not necessary to replace the substrate, and man-hours can be reduced.

本発明に係る検出装置において、
前記電場増強素子を前記第1光に対して、前記金属層に前記第1光が入射する第3位置と、前記金属微細構造体に前記第1光が入射する第4位置と、に相対的に移動させる第2移動部と、
前記フィルターが前記第1位置にあり、かつ前記電場増強素子が前記第3位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、第1反射光の強度を取得し、
前記フィルターが前記第1位置にあり、かつ前記電場増強素子が前記第4位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、第2反射光の強度を取得し、
前記第1反射光の強度と前記第2反射光の強度とから反射光の強度比を求める強度比演算部と、
を含み、
前記第1判定部は、前記強度比に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定してもよい。
In the detection apparatus according to the present invention,
The electric field enhancing element is relative to the first light at a third position where the first light is incident on the metal layer and a fourth position where the first light is incident on the metal microstructure. A second moving part to be moved to,
Based on the detection result of the photodetector in a state where the filter is in the first position and the electric field enhancing element is in the third position, the intensity of the first reflected light is obtained,
Based on the detection result of the photodetector in a state where the filter is in the first position and the electric field enhancing element is in the fourth position, the intensity of the second reflected light is obtained,
An intensity ratio calculation unit for obtaining an intensity ratio of reflected light from the intensity of the first reflected light and the intensity of the second reflected light;
Including
The first determination unit may determine whether to replace the electric field enhancing element based on the intensity ratio.

このような検出装置では、電場増強素子の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子の交換を行うことができる。   In such a detection device, the electric field enhancement element can be exchanged as necessary while suppressing the number of exchanges of the electric field enhancement element.

本発明に係る検出装置において、
前記フィルターが前記第2位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、ラマンスペクトルを取得するラマンスペクトル取得部を含み、
前記第2判定部は、前記ラマンスペクトルに基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定してもよい。
In the detection apparatus according to the present invention,
A Raman spectrum acquisition unit that acquires a Raman spectrum based on a detection result of the photodetector in a state where the filter is in the second position;
The second determination unit may determine whether to replace the electric field enhancing element based on the Raman spectrum.

このような検出装置では、電場増強素子の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子の交換を行うことができる。   In such a detection device, the electric field enhancement element can be exchanged as necessary while suppressing the number of exchanges of the electric field enhancement element.

本発明に係る検出装置において、
前記第2判定部は、前記ラマンスペクトルの所定のラマンシフトにおける強度と、前記ラマンスペクトルのベースラインの平均強度と、の差を求め、前記差が前記ラマンスペクトルのベースラインのノイズの強度以上の場合に、前記電場増強素子を交換すると判定してもよい。
In the detection apparatus according to the present invention,
The second determination unit obtains a difference between an intensity at a predetermined Raman shift of the Raman spectrum and an average intensity of the baseline of the Raman spectrum, and the difference is equal to or greater than a noise intensity of the baseline of the Raman spectrum. In this case, it may be determined that the electric field enhancing element is replaced.

このような検出装置では、第2判定部は、非常に少量な分子が電場増強素子に付着している場合でも、電場増強素子を交換すると判定することができる。   In such a detection device, the second determination unit can determine to replace the electric field enhancement element even when a very small amount of molecules are attached to the electric field enhancement element.

本発明に係る検出装置において、
前記第1判定部の判定結果および前記第2判定部の判定結果を出力する出力部を含んでもよい。
In the detection apparatus according to the present invention,
You may include the output part which outputs the determination result of the said 1st determination part, and the determination result of the said 2nd determination part.

このような検出装置では、電場増強素子の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子の交換を行うことができる。   In such a detection device, the electric field enhancement element can be exchanged as necessary while suppressing the number of exchanges of the electric field enhancement element.

本発明に係る検出方法は、
電場増強素子に第1光を照射して前記電場増強素子からの第2光を検出し、検出された前記第2光の強度に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する工程と、
前記電場増強素子に前記第1光を照射して前記電場増強素子からの前記第2光をフィルターを介して検出し、前記フィルターを介して検出された前記第2光の強度に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する工程と、
を含み、
前記フィルターは、前記第1光の波長と同じ波長の光を反射させ、前記第1光の波長と異なる波長の光を透過させる。
The detection method according to the present invention includes:
Irradiating the electric field enhancing element with the first light, detecting the second light from the electric field enhancing element, and determining whether to replace the electric field enhancing element based on the detected intensity of the second light Process,
Irradiating the electric field enhancing element with the first light to detect the second light from the electric field enhancing element through a filter, and based on the intensity of the second light detected through the filter, Determining whether to replace the electric field enhancing element; and
Including
The filter reflects light having the same wavelength as the wavelength of the first light and transmits light having a wavelength different from the wavelength of the first light.

このような検出方法では、第1工程(フィルターを介さずに検出された第2光の強度に基づいて、電場増強素子を交換するか否かを判定する工程)において、電場増強素子における反射光に基づいて電場増強素子を交換するか否か判定することができ、第2工程(フィルター検出された第2光の強度に基づいて、電場増強素子を交換するか否かを判定する工程)において、ラマンスペクトルに基づいて電場増強素子を交換するか否か判定することができる。したがって、このような検出方法では、電場増強素子の経時的な構造変化によって生じる電場増強素子の劣化と、電場増強素子の表面に分子が吸着し該分子を取り除くことができないことによって生じる電場増強素子の劣化と、を検知することができる。よって、本実施形態に係る検出方法では、電場増強素子の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子の交換を行うことができる。   In such a detection method, in the first step (the step of determining whether or not to replace the electric field enhancement element based on the intensity of the second light detected without passing through the filter), the reflected light from the electric field enhancement element. In the second step (step of determining whether to replace the electric field enhancement element based on the intensity of the second light detected by the filter). Based on the Raman spectrum, it can be determined whether or not to replace the electric field enhancing element. Therefore, in such a detection method, the electric field enhancement element caused by the deterioration of the electric field enhancement element caused by the structural change of the electric field enhancement element over time and the fact that the molecules cannot be adsorbed on the surface of the electric field enhancement element and cannot be removed. Can be detected. Therefore, in the detection method according to the present embodiment, the electric field enhancement element can be exchanged as necessary while suppressing the number of exchanges of the electric field enhancement element.

本発明に係る電場増強素子は、
基板と、
前記基板の第1領域に設けられた金属微細構造体と、
前記基板の第2領域に設けられた金属層と、
を含む。
The electric field enhancing element according to the present invention is
A substrate,
A metal microstructure provided in a first region of the substrate;
A metal layer provided in a second region of the substrate;
including.

本実施形態に係る検出装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the detection apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電場増強素子を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the electric field enhancement element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電場増強素子を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the electric field enhancement element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る検出装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the detection apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る検出装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the detection apparatus which concerns on this embodiment. ラマンスペクトルの一例を示すグラフ。The graph which shows an example of a Raman spectrum. 本実施形態に係る検出方法を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the detection method which concerns on this embodiment. 本実施形態の変形例に係る検出方法を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the detection method which concerns on the modification of this embodiment. 本実施形態に係る検出装置の具体的な構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the specific structure of the detection apparatus which concerns on this embodiment. 実験例に用いた試料基板のSEM写真。The SEM photograph of the sample board | substrate used for the experiment example. 反射光強度比スペクトルを示すグラフ。The graph which shows a reflected light intensity ratio spectrum. 波長632.8nmの反射率比を示す表。The table | surface which shows the reflectance ratio of wavelength 632.8nm. ラマンスペクトルを示すグラフ。The graph which shows a Raman spectrum. 強度差とベースラインのノイズの強度とを示した表。A table showing intensity differences and baseline noise intensity.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

1. 検出装置
まず、本実施形態に係る検出装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る検出装置100の機能ブロック図である。検出装置100は、図1に示すように、光源10と、電場増強素子20と、移動部30,50と、フィルター40と、制御部60と、光検出器70と、操作部80と、出力部82と、記憶部84と、記憶媒体86と、処理部90と、を含む。
1. Detection Device First, the detection device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of a detection apparatus 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the detection apparatus 100 includes a light source 10, an electric field enhancement element 20, moving units 30 and 50, a filter 40, a control unit 60, a photodetector 70, an operation unit 80, and an output. Unit 82, storage unit 84, storage medium 86, and processing unit 90.

光源10は、電場増強素子20に第1光L1を照射する。図示の例では、第1光L1は、ハーフミラー12およびレンズ14を介して、電場増強素子20に入射する。光源10は、例えば、半導体レーザー、気体レーザーであり、第1光L1は、レーザー光である。第1光L1の波長は、例えば、350nm以上1000mn以下であり、具体的には632.8nmである。   The light source 10 irradiates the electric field enhancing element 20 with the first light L1. In the illustrated example, the first light L1 enters the electric field enhancing element 20 through the half mirror 12 and the lens 14. The light source 10 is, for example, a semiconductor laser or a gas laser, and the first light L1 is laser light. The wavelength of the first light L1 is, for example, not less than 350 nm and not more than 1000 mn, and specifically 632.8 nm.

電場増強素子20は、第1光L1を受けて、第2光L2を放出する。第2光L2は、第1光L1によって電場増強素子20から放出される散乱光である。第2光L2は、例えば、電場増強素子20において反射される反射光を含んでいる。ここで、図2は、電場増強素子20を模式的に示す平面図である。図3は、電場増強素子20を模式的に示す図2のIII−III線断面図である。なお、図2および図3では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。   The electric field enhancing element 20 receives the first light L1 and emits the second light L2. The second light L2 is scattered light emitted from the electric field enhancing element 20 by the first light L1. The second light L2 includes, for example, reflected light reflected by the electric field enhancing element 20. Here, FIG. 2 is a plan view schematically showing the electric field enhancing element 20. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2 schematically showing the electric field enhancing element 20. 2 and 3, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other.

電場増強素子20は、図2および図3に示すように、基板21と、金属微細構造体25と、金属層26と、を含む。基板21は、支持基板22と、金属層23と、誘電体層24と、を有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the electric field enhancing element 20 includes a substrate 21, a metal microstructure 25, and a metal layer 26. The substrate 21 includes a support substrate 22, a metal layer 23, and a dielectric layer 24.

支持基板22は、例えば、ガラス基板、シリコン基板、樹脂基板である。   The support substrate 22 is, for example, a glass substrate, a silicon substrate, or a resin substrate.

金属層23は、支持基板22上に設けられている。金属層23の厚さは、例えば、10nm以上100μm以下である。金属層23の材質は、例えば、金、銀、アルミニウム、銅である。金属層23は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法によって形成される。金属層23は、電場増強素子20において伝播型表面プラズモン(PSP:Propageted Surface Plasmon)を励起させる機能を有していてもよい。具体的には、電場増強素子20に光(励起光)を入射することにより、金属層23と誘電体層24との界面に(界面近傍に)PSPが励起されてもよい。   The metal layer 23 is provided on the support substrate 22. The thickness of the metal layer 23 is, for example, not less than 10 nm and not more than 100 μm. The material of the metal layer 23 is, for example, gold, silver, aluminum, or copper. The metal layer 23 is formed by, for example, a vacuum deposition method or a sputtering method. The metal layer 23 may have a function of exciting a propagation surface plasmon (PSP) in the electric field enhancing element 20. Specifically, PSP may be excited at the interface between the metal layer 23 and the dielectric layer 24 (in the vicinity of the interface) by making light (excitation light) incident on the electric field enhancing element 20.

誘電体層24は、金属層23上に設けられている。誘電体層24の厚さは、金属層23と誘電体層24との界面に励起されるPSPと、金属微細構造体25に励起される局在型表面プラズモン(LSP:Localized Surface Plasmon)とが相互作用できるように設定されていてもよい。誘電体層24の厚さは、例えば、10μm以上1μm以下である。誘電体層24の材質は、例えば、酸化シリコン(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化タンタル(Ta)、窒化シリコン(Si)、酸化チタン(TiO)、PMMA(Polymethylmethacrylate)等の高分子、ITO(Indium Tin Oxide)である。誘電体層24は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成される。 The dielectric layer 24 is provided on the metal layer 23. The thickness of the dielectric layer 24 includes PSP excited at the interface between the metal layer 23 and the dielectric layer 24, and localized surface plasmon (LSP) excited by the metal microstructure 25. It may be set so that it can interact. The thickness of the dielectric layer 24 is, for example, 10 μm or more and 1 μm or less. The material of the dielectric layer 24 is, for example, silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), titanium oxide (TiO 2 ). , Polymers such as PMMA (Polymethylmethacrylate), ITO (Indium Tin Oxide). The dielectric layer 24 is formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

金属微細構造体25は、基板21の第1領域21aに設けられている。第1領域21aは、誘電体層24の上面の領域である。金属微細構造体25の形状は、特に限定されず、例えば、粒子状、角柱、球、回転楕円体であるが、図示の例では、円柱である。金属微細構造体25の大きさ(例えば、X軸方向の大きさ、およびY軸方向の大きさ)は、光源10から照射される第1光L1の波長以下である。金属微細構造体25の大きさは、10nm以上1μm以下であり、好ましくは、40nm以上700nm以下である。金属微細構造体25の厚さは、例えば、1nm以上500nm以下であり、好ましくは、10nm以上100nm以下である。なお、金属微細構造体25は、図示するように、第1領域21a全体にわたって設けられている必要はなく、第1領域21aの一部にのみ設けられていてもよい。   The metal microstructure 25 is provided in the first region 21 a of the substrate 21. The first region 21 a is a region on the upper surface of the dielectric layer 24. The shape of the metal microstructure 25 is not particularly limited, and is, for example, a particle shape, a prism, a sphere, or a spheroid, but in the illustrated example, a cylinder. The size of the metal microstructure 25 (for example, the size in the X-axis direction and the size in the Y-axis direction) is less than or equal to the wavelength of the first light L1 emitted from the light source 10. The size of the metal microstructure 25 is 10 nm or more and 1 μm or less, and preferably 40 nm or more and 700 nm or less. The thickness of the metal microstructure 25 is, for example, not less than 1 nm and not more than 500 nm, preferably not less than 10 nm and not more than 100 nm. As shown in the figure, the metal microstructure 25 need not be provided over the entire first region 21a, and may be provided only in a part of the first region 21a.

金属微細構造体25は、複数設けられている。金属微細構造体25の数は、特に限定されない。図示の例では、複数の金属微細構造体25の形状は、互いに同じであるが、互いに異なっていてもよい。図示の例では、複数の金属微細構造体25は、周期的に設けられているが、周期的に設けられていなくてもよい。金属微細構造体25のX軸方向のピッチは、例えば、1nm以上500nm以下である。金属微細構造体25のY軸方向のピッチは、例えば、1nm以上500nm以下である。図示の例では、金属微細構造体25のX軸方向のピッチは、Y軸方向のピッチと異なっているが、Y軸方向のピッチと同じでもよい。   A plurality of metal microstructures 25 are provided. The number of metal microstructures 25 is not particularly limited. In the illustrated example, the shapes of the plurality of metal microstructures 25 are the same as each other, but may be different from each other. In the illustrated example, the plurality of metal microstructures 25 are provided periodically, but may not be provided periodically. The pitch in the X-axis direction of the metal microstructures 25 is, for example, 1 nm or more and 500 nm or less. The pitch in the Y-axis direction of the metal microstructures 25 is, for example, 1 nm or more and 500 nm or less. In the illustrated example, the pitch in the X-axis direction of the metal microstructures 25 is different from the pitch in the Y-axis direction, but may be the same as the pitch in the Y-axis direction.

なお、金属微細構造体25のX軸方向のピッチとは、X軸方向において隣り合う金属微細構造体25の重心間の距離であり、金属微細構造体25のY軸方向のピッチとは、Y軸方向において隣り合う金属微細構造体25の重心間の距離である。   The pitch in the X-axis direction of the metal microstructures 25 is the distance between the centers of gravity of the metal microstructures 25 adjacent in the X-axis direction, and the pitch in the Y-axis direction of the metal microstructures 25 is Y This is the distance between the centers of gravity of adjacent metal microstructures 25 in the axial direction.

金属微細構造体25の材質は、金、銀、アルミニウム、銅である。金、銀、アルミニウム、および銅は、紫外〜可視光領域における誘電率の虚部が小さい金属であり、電場増強効果(詳細は後述)を高めることができる。金属微細構造体25は、例えば、真空蒸着法やスパッタ法等によって薄膜を形成した後にパターニングを行う方法、マイクロコンタクトプリント法、ナノインプリント法などによって形成される。   The material of the metal microstructure 25 is gold, silver, aluminum, or copper. Gold, silver, aluminum, and copper are metals having a small imaginary part of dielectric constant in the ultraviolet to visible light region, and can enhance the electric field enhancement effect (details will be described later). The metal microstructure 25 is formed by, for example, a patterning method after forming a thin film by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, a microcontact printing method, a nanoimprinting method, or the like.

金属微細構造体25には、図示はしないが、検出対象となる標的物質(標的分子)が吸着される。金属微細構造体25に吸着している標的物質に第1光L1を照射すると、第1光L1と同じ波長を有するレイリー散乱光と、第1光L1とは異なる波長を有するラマン散乱光と、が発生する。ラマン散乱光のエネルギーは、標的物質の構造に応じた特有の振動エネルギーに対応している。そのため、ラマン散乱光の波数(振動数)と、第1光L1の波数と、の差であるラマンシフトを求めることにより、標的物質を特定することができる。さらに、ラマンシフトおよび強度から標的物質の濃度を知ることができる。   Although not shown, a target substance (target molecule) to be detected is adsorbed to the metal microstructure 25. When the target substance adsorbed on the metal microstructure 25 is irradiated with the first light L1, Rayleigh scattered light having the same wavelength as the first light L1, and Raman scattered light having a wavelength different from the first light L1, Will occur. The energy of the Raman scattered light corresponds to a specific vibration energy corresponding to the structure of the target substance. Therefore, the target substance can be specified by obtaining the Raman shift that is the difference between the wave number (frequency) of the Raman scattered light and the wave number of the first light L1. Furthermore, the concentration of the target substance can be known from the Raman shift and the intensity.

金属微細構造体25は、第1光L1により表面プラズモン共鳴(SPR:Surface Plasmon Resonance)を生じる。具体的には、金属微細構造体25は、第1光L1により局在型プラズモン共鳴(LSPR)を生じる。LSPRとは、光の波長以下の金属構造体に光を入射させると、金属内に存在する自由電子が光の電場成分により集団的に振動し、外部に局在電場を誘起する現象である。この局在電場により、ラマン散乱光を増強することができる。このように、SPRにより誘起される電場によって、ラマン散乱光が増強されることを電場増強効果という。SPRによって増強されるラマン散乱光(SERS光)の強度は、SPRにより増強された電場の4乗に比例する。なお、金属層23と誘電体層24との界面にPSPが励起される場合は、該PSPによってさらに電場増強効果を強めることができる。   The metal microstructure 25 generates surface plasmon resonance (SPR: Surface Plasmon Resonance) by the first light L1. Specifically, the metal microstructure 25 generates localized plasmon resonance (LSPR) by the first light L1. LSPR is a phenomenon in which, when light is incident on a metal structure having a wavelength equal to or less than the wavelength of light, free electrons existing in the metal collectively vibrate due to the electric field component of the light and induce a localized electric field outside. This localized electric field can enhance Raman scattered light. The enhancement of Raman scattered light by the electric field induced by SPR is referred to as an electric field enhancement effect. The intensity of Raman scattered light (SERS light) enhanced by SPR is proportional to the fourth power of the electric field enhanced by SPR. When PSP is excited at the interface between the metal layer 23 and the dielectric layer 24, the electric field enhancement effect can be further enhanced by the PSP.

金属層26は、基板21の第2領域21bに設けられている。第2領域21bは、誘電体層24の上面の領域であり、第1領域21aと異なる領域である。図示の例では、金属層26の平面形状は、四角形である。金属層26は、厚さよりも、平面視における大きさ(例えば、X軸方向の大きさ、Y軸方向の大きさ)が大きい形状を有している。金属層26は、例えば、平面視における大きさが厚さの100倍以上であり、かつ金属からなる部材のことである。金属層26の平面視における大きさは、金属微細構造体25の平面視における大きさよりも大きい。金属層26のX軸方向の大きさは、金属微細構造体25よりも、例えば、1000倍以上100000倍以下であり、金属層26のY軸方向の大きさは、例えば、1000倍以上100000倍以下である。金属層26の厚さは、例えば、1nm以上10μm以下である。金属層26の厚さは、金属微細構造体25の厚さと同じであってもよい。なお、金属層26は、図示するように、第2領域21b全体にわたって設けられている必要はなく、第2領域21bの一部にのみ設けられていてもよい。   The metal layer 26 is provided in the second region 21 b of the substrate 21. The second region 21b is a region on the upper surface of the dielectric layer 24, and is a region different from the first region 21a. In the illustrated example, the planar shape of the metal layer 26 is a quadrangle. The metal layer 26 has a shape having a size (for example, a size in the X-axis direction and a size in the Y-axis direction) in plan view larger than the thickness. The metal layer 26 is, for example, a member made of metal having a size in plan view that is 100 times or more the thickness. The size of the metal layer 26 in plan view is larger than the size of the metal microstructure 25 in plan view. The size of the metal layer 26 in the X-axis direction is, for example, 1000 times or more and 100000 times or less than that of the metal microstructure 25, and the size of the metal layer 26 in the Y-axis direction is, for example, 1000 times or more and 100000 times. It is as follows. The thickness of the metal layer 26 is, for example, 1 nm or more and 10 μm or less. The thickness of the metal layer 26 may be the same as the thickness of the metal microstructure 25. As shown in the figure, the metal layer 26 does not need to be provided over the entire second region 21b, and may be provided only in a part of the second region 21b.

金属層26の材質は、例えば、金属微細構造体25の材質と同じである。金属層26は、例えば、金属微細構造体25と同じ方法で形成される。   The material of the metal layer 26 is the same as the material of the metal microstructure 25, for example. The metal layer 26 is formed by the same method as the metal microstructure 25, for example.

第2移動部30は、電場増強素子20を第1光L1に対して、金属層26に第1光L1が入射する位置(第3位置)と、金属微細構造体25に第1光L1が入射する位置(第4位置)と、に相対的に移動させる。例えば、第2移動部30は、電場増強素子20を、金属層26に第1光L1が入射する第3位置(図1参照)と、金属微細構造体25に第1光L1が入射する第4位置(図4参照)と、に移動させる。   The second moving unit 30 includes the electric field enhancing element 20 with respect to the first light L1, the position where the first light L1 is incident on the metal layer 26 (third position), and the first light L1 on the metal microstructure 25. It moves relatively to the incident position (fourth position). For example, the second moving unit 30 moves the electric field enhancing element 20 into the third position where the first light L1 is incident on the metal layer 26 (see FIG. 1) and the first position where the first light L1 is incident on the metal microstructure 25. 4 positions (see FIG. 4).

なお、第2移動部30は、電場増強素子20を移動させずに、図示せぬミラーを移動させることによって、電場増強素子20を第1光L1に対して、第3位置と第4位置とに相対的に移動させてもよい。すなわち、第2移動部30は、電場増強素子20を移動させずに、図示せぬミラーを移動させることによって、電場増強素子20に対する第1光L1の照射位置を、第3位置と第4位置とに相対的に移動させてもよい。このように、「電場増強素子20を第1光L1に対して、第3位置と第4位置とに相対的に移動させる」とは、電場増強素子20を直接第3位置と第4位置とに移動させる場合と、図示せぬミラーを移動させることによって、電場増強素子20を第1光L1に対して、第3位置と第4位置とに相対的に移動させる場合と、を含む。なお、図4は、検出装置100において、フィルター40が第1位置にあり、電場増強素子20が第3位置にある状態を示す機能ブロック図である。   Note that the second moving unit 30 moves the mirror (not shown) without moving the electric field enhancing element 20, thereby moving the electric field enhancing element 20 to the third position and the fourth position with respect to the first light L1. You may move relatively. That is, the second moving unit 30 moves the mirror (not shown) without moving the electric field enhancing element 20, thereby changing the irradiation position of the first light L1 to the electric field enhancing element 20 to the third position and the fourth position. You may move relatively. Thus, “moving the electric field enhancing element 20 relative to the first light L1 to the third position and the fourth position” means that the electric field enhancing element 20 is directly moved to the third position and the fourth position. And a case where the electric field enhancing element 20 is moved relative to the third position and the fourth position with respect to the first light L1 by moving a mirror (not shown). FIG. 4 is a functional block diagram illustrating a state in which the filter 40 is in the first position and the electric field enhancing element 20 is in the third position in the detection apparatus 100.

第2移動部30は、図示はしないが、例えば、電場増強素子20を支持する支持部と、該支持部を移動させる駆動部と、を有し、処理部90からの信号を受けて駆動部が駆動することにより支持部が移動して、電場増強素子20を移動させることができる。第2移動部30の駆動部は、例えば、モーターである。なお、第2移動部30は、つまみを有し、該つまみをつまむことによって手動で電場増強素子20を支持する支持部を移動させてもよい。   Although not shown, the second moving unit 30 includes, for example, a support unit that supports the electric field enhancing element 20 and a drive unit that moves the support unit, and receives a signal from the processing unit 90 and receives the signal from the processing unit 90. By driving, the support part moves, and the electric field enhancing element 20 can be moved. The drive part of the 2nd moving part 30 is a motor, for example. In addition, the 2nd moving part 30 has a knob, and you may move the support part which supports the electric field enhancement element 20 manually by pinching this knob.

フィルター40は、第1光L1の波長と同じ波長の光を反射させ、第1光L1の波長と異なる波長の光を透過させる。具体的には、フィルター40は、第2光L2のうちの第1光L1と同じ波長の光(レイリー散乱光)を反射させ、第2光L2のうちの他の散乱光(ラマン散乱光)を透過させる。フィルター40は、ノッチフィルターであってもよい。   The filter 40 reflects light having the same wavelength as that of the first light L1, and transmits light having a wavelength different from that of the first light L1. Specifically, the filter 40 reflects light (Rayleigh scattered light) having the same wavelength as the first light L1 in the second light L2, and other scattered light (Raman scattered light) in the second light L2. Permeate. The filter 40 may be a notch filter.

第1移動部50は、フィルター40を第2光L2に対して、フィルター40に第2光L2が入射しない位置(第1位置)と、フィルター40に第2光L2が入射する位置(第2位置)と、に相対的に移動させる。例えば、第1移動部50は、フィルター40を、フィルター40に第2光L2が入射しない第1位置(図4参照)と、フィルター40に第2光L2が入射する第2位置(図5参照)と、に移動させる。第2位置にあるフィルター40は、例えば、電場増強素子20と光検出器70との間に位置している。フィルター40が第2位置にある場合、第2光L2のうちの第1光L1の波長と異なる波長の光は、フィルター40を透過して、光検出器70に至る。なお、図5は、検出装置100において、フィルター40が第2位置にあり、電場増強素子20が第4位置にある状態を示す機能ブロック図である。   The first moving unit 50 places the filter 40 with respect to the second light L2 at a position where the second light L2 does not enter the filter 40 (first position) and a position where the second light L2 enters the filter 40 (second position). Position). For example, the first moving unit 50 moves the filter 40 into a first position where the second light L2 does not enter the filter 40 (see FIG. 4) and a second position where the second light L2 enters the filter 40 (see FIG. 5). ) And move to. The filter 40 in the second position is located between the electric field enhancing element 20 and the photodetector 70, for example. When the filter 40 is in the second position, light having a wavelength different from the wavelength of the first light L1 in the second light L2 passes through the filter 40 and reaches the photodetector 70. FIG. 5 is a functional block diagram showing a state where the filter 40 is in the second position and the electric field enhancing element 20 is in the fourth position in the detection apparatus 100.

なお、第1移動部50は、フィルター40を移動させずに、図示せぬミラーを移動させることによって、フィルター40を第2光L2に対して、第1位置と第2位置とに相対的に移動させてもよい。すなわち、第1移動部50は、フィルター40を移動させずに、図示せぬミラーを移動させることによって、フィルター40に対する第2光L2の照射位置を、第1位置と第2位置とに相対的に移動させてもよい。このように、「フィルター40を第2光L2に対して、第1位置と第2位置とに相対的に移動させる」とは、フィルター40を直接第1位置と第2位置とに移動させる場合と、図示せぬミラーを移動させることによって、フィルター40を第1光L1に対して、第1位置と第2位置とに相対的に移動させる場合と、を含む。   The first moving unit 50 moves the mirror (not shown) without moving the filter 40, thereby moving the filter 40 relative to the first position and the second position with respect to the second light L2. It may be moved. That is, the first moving unit 50 moves the mirror (not shown) without moving the filter 40, so that the irradiation position of the second light L <b> 2 with respect to the filter 40 is relative to the first position and the second position. It may be moved to. Thus, “relatively move the filter 40 to the first position and the second position with respect to the second light L2” means that the filter 40 is moved directly to the first position and the second position. And a case where the filter 40 is moved relative to the first light L1 between the first position and the second position by moving a mirror (not shown).

第1移動部50は、図示はしないが、例えば、フィルター40を支持する支持部と、該支持部を移動させる駆動部と、を有し、処理部90からの信号を受けて駆動部が駆動することにより支持部が移動して、フィルター40を移動させることができる。第1移動部50の駆動部は、例えば、モーターである。なお、第1移動部50は、つまみを有し、該つまみをつまむことによって手動でフィルター40を支持する支持部を移動させてもよい。   Although not shown, the first moving unit 50 includes, for example, a support unit that supports the filter 40 and a drive unit that moves the support unit, and the drive unit is driven by receiving a signal from the processing unit 90. By doing so, the support part moves and the filter 40 can be moved. The drive unit of the first moving unit 50 is, for example, a motor. In addition, the 1st moving part 50 has a knob, and you may move the support part which supports the filter 40 manually by pinching this knob.

制御部60は、処理部90からの信号を受けて、第2移動部30に信号を出力する。制御部60から第2移動部30に出力される信号は、例えば、電場増強素子20を第3位置から第4位置に移動させるための信号や、電場増強素子20を第4位置から第3位置に移動させるための信号である。   The control unit 60 receives a signal from the processing unit 90 and outputs a signal to the second moving unit 30. The signal output from the control unit 60 to the second moving unit 30 is, for example, a signal for moving the electric field enhancing element 20 from the third position to the fourth position, or the electric field enhancing element 20 from the fourth position to the third position. It is a signal for moving to.

制御部60は、処理部90からの信号を受けて、第1移動部50に信号を出力する。制御部60から第1移動部50に出力される信号は、例えば、フィルター40を第1位置から第2位置に移動させるための信号や、フィルター40を第2位置から第1位置に移動させるための信号である。   The control unit 60 receives the signal from the processing unit 90 and outputs a signal to the first moving unit 50. The signal output from the control unit 60 to the first moving unit 50 is, for example, a signal for moving the filter 40 from the first position to the second position, or for moving the filter 40 from the second position to the first position. Signal.

制御部60は、処理部90からの信号を受けて、光源10に信号を出力する。制御部60から光源10に出力される信号は、光源10から第1光L1を照射するための信号や、光源10の第1光L1の照射を停止するための信号である。   The control unit 60 receives a signal from the processing unit 90 and outputs a signal to the light source 10. The signal output from the control unit 60 to the light source 10 is a signal for irradiating the first light L1 from the light source 10 or a signal for stopping the irradiation of the first light L1 from the light source 10.

制御部60は、光検出器70からの信号を受けて、処理部90に信号を出力する。制御部60から光検出器70に出力される信号は、光検出器70において検出された第2光L2の強度に関する情報を含む信号である。制御部60は、例えば、IC等を含んで構成されている。   The control unit 60 receives a signal from the photodetector 70 and outputs a signal to the processing unit 90. The signal output from the control unit 60 to the photodetector 70 is a signal including information on the intensity of the second light L2 detected by the photodetector 70. The control unit 60 includes, for example, an IC and the like.

光検出器70は、第1光L1を電場増強素子20に照射したとき電場増強素子20が放射する第2光L2を検出する。光検出器70は、CCD(Charge Coupled Device)、光電子増倍管、フォトダイオード、イメージングプレートなどを含んで構成されていてもよい。   The photodetector 70 detects the second light L2 emitted by the electric field enhancing element 20 when the electric field enhancing element 20 is irradiated with the first light L1. The photodetector 70 may include a CCD (Charge Coupled Device), a photomultiplier tube, a photodiode, an imaging plate, and the like.

操作部80は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部90に信号を送る処理を行う。操作部80は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。   The operation unit 80 performs a process of acquiring an operation signal corresponding to an operation by the user and sending the signal to the processing unit 90. The operation unit 80 is, for example, a button, a key, a touch panel display, a microphone, or the like.

出力部82は、処理部90から入力される表示信号に基づいて、処理部90の処理結果等を出力するものである。具体的には、出力部82は、第1判定部95の判定結果および第2判定部98の判定結果を出力する。出力部82は、第1判定部95が電場増強素子20を交換すると判定した場合に判定結果を出力し、第1判定部95が電場増強素子20を交換しないと判定した場合は判定結果を出力しなくてもよい。同様に、出力部82は、第2判定部98が電場増強素子20を交換すると判定した場合に判定結果を出力し、第2判定部98が電場増強素子20を交換しないと判定した場合は判定結果を出力しなくてもよい。出力部82は、処理部90の処理結果を、文字で表示してもよいし、音として出力してもよい。処理部90の処理結果を文字で表示する場合、出力部82は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)、タッチパネル型ディスプレイなどである。   The output unit 82 outputs the processing result of the processing unit 90 based on the display signal input from the processing unit 90. Specifically, the output unit 82 outputs the determination result of the first determination unit 95 and the determination result of the second determination unit 98. The output unit 82 outputs a determination result when the first determination unit 95 determines to replace the electric field enhancement element 20, and outputs a determination result when the first determination unit 95 determines not to replace the electric field enhancement element 20. You don't have to. Similarly, the output unit 82 outputs a determination result when the second determination unit 98 determines to replace the electric field enhancement element 20, and determines when the second determination unit 98 determines not to replace the electric field enhancement element 20. The result need not be output. The output unit 82 may display the processing result of the processing unit 90 as characters or may output it as sound. When displaying the processing result of the processing unit 90 in characters, the output unit 82 is, for example, an LCD (Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode Ray Tube), a touch panel display, or the like.

記憶部84は、処理部90が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。記憶部84は、さらに、処理部90の作業領域として用いられ、操作部80から入力された操作信号、記憶媒体86から読み出されたプログラムやデータ、処理部90が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶する。記憶部84には、データベース85が記憶されている。   The storage unit 84 stores programs, data, and the like for the processing unit 90 to perform various calculation processes and control processes. The storage unit 84 is further used as a work area of the processing unit 90. The operation signal input from the operation unit 80, the program and data read from the storage medium 86, and the calculation result executed by the processing unit 90 according to various programs. Etc. are temporarily stored. A database 85 is stored in the storage unit 84.

データベース85には、分析の対象となる標的物質に関するデータが登録されている。具体的には、データベース85には、ラマンシフトから標的物質を特定するための(定性するための)データや、ラマンスペクトルの強度から標的物質の濃度を特定するための(定量するための)データが登録されている。なお、データベース85は、記憶媒体86に記憶されていてもよい。   In the database 85, data related to the target substance to be analyzed is registered. Specifically, the database 85 includes data for specifying (qualifying) the target substance from the Raman shift and data for specifying (quantifying) the concentration of the target substance from the intensity of the Raman spectrum. Is registered. The database 85 may be stored in the storage medium 86.

記憶媒体86には、各種のアプリケーションプログラムやデータを記憶するための、コンピューター読み取り可能な記憶媒体である。なお、当該プログラムは、ホスト装置(サーバー)が有する情報記憶媒体からネットワーク等を介して記憶媒体86(記憶部84)に配信されてもよい。   The storage medium 86 is a computer-readable storage medium for storing various application programs and data. Note that the program may be distributed from an information storage medium included in the host device (server) to the storage medium 86 (storage unit 84) via a network or the like.

記憶媒体86は、処理部90の処理により生成されるデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記憶する記憶部としても機能してもよい。記憶媒体86は、例えば、光ディスク(CD、DVD)、光磁気ディスク(MO)、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、メモリー(ROM、フラッシュメモリーなど)により実現される。   The storage medium 86 may also function as a storage unit that stores data that needs to be stored for a long time among the data generated by the processing of the processing unit 90. The storage medium 86 is realized by, for example, an optical disk (CD, DVD), a magneto-optical disk (MO), a magnetic disk, a hard disk, a magnetic tape, or a memory (ROM, flash memory, etc.).

処理部90は、記憶部84に記憶されているプログラムや記憶媒体86に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理を行う。本実施形態では、処理部90は、記憶部84に記憶されているプログラムを実行することで、強度比演算部91と、第2移動部制御部92と、第1判定部95と、第1移動部制御部96と、ラマンスペクトル取得部97と、第2判定部98として機能する。処理部90の機能は、各種プロセッサ(CPU、DSP等)、ASIC(ゲートアレイ等)などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。なお、処理部90の少なくとも一部をハードウェア(専用回路)で実現してもよい。   The processing unit 90 performs various types of calculation processing in accordance with programs stored in the storage unit 84 and programs stored in the storage medium 86. In the present embodiment, the processing unit 90 executes a program stored in the storage unit 84 to thereby execute an intensity ratio calculation unit 91, a second moving unit control unit 92, a first determination unit 95, and a first determination unit 95. It functions as a moving unit control unit 96, a Raman spectrum acquisition unit 97, and a second determination unit 98. The functions of the processing unit 90 can be realized by hardware such as various processors (CPU, DSP, etc.), ASIC (gate array, etc.), and programs. Note that at least a part of the processing unit 90 may be realized by hardware (dedicated circuit).

強度比演算部91は、フィルター40が第1位置(フィルター40に第2光L2が入射しない位置)にあり、かつ電場増強素子20が第3位置(金属層26に第1光L1が入射する位置)にある状態(図1参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、第1反射光の強度(第1反射光の強度)を取得する。第1反射光強度は、フィルター40が第1位置にあり、かつ電場増強素子20が第3位置にある状態において、光検出器70で検出される第2光L2の強度である。具体的には、フィルター40が第1位置にあり、かつ電場増強素子20が第3位置にある状態において、光検出器70から出力された信号を制御部60を介して受けとり、第1反射光強度を取得する。   In the intensity ratio calculation unit 91, the filter 40 is in the first position (the position where the second light L2 is not incident on the filter 40), and the electric field enhancing element 20 is the third position (the first light L1 is incident on the metal layer 26). The intensity of the first reflected light (the intensity of the first reflected light) is acquired based on the detection result of the photodetector 70 in the position (see FIG. 1). The first reflected light intensity is the intensity of the second light L2 detected by the photodetector 70 in a state where the filter 40 is in the first position and the electric field enhancing element 20 is in the third position. Specifically, in a state where the filter 40 is in the first position and the electric field enhancement element 20 is in the third position, the signal output from the photodetector 70 is received via the control unit 60, and the first reflected light is received. Get strength.

第2移動部制御部92は、強度比演算部91が第1反射光強度を取得した後に、第2移動部30を駆動させるための信号を、制御部60を介して、第2移動部30に出力する。第2移動部制御部92から出力される信号は、例えば、電場増強素子20を第3位置(図1参照)から第4位置(図4参照)に移動させるための信号や、電場増強素子20を第4位置から第3位置に移動させるための信号である。第2移動部制御部92は、第2移動部30を制御することにより、電場増強素子20の位置を制御することができる。   The second moving unit control unit 92 sends a signal for driving the second moving unit 30 to the second moving unit 30 via the control unit 60 after the intensity ratio calculating unit 91 acquires the first reflected light intensity. Output to. The signal output from the second moving unit control unit 92 is, for example, a signal for moving the electric field enhancing element 20 from the third position (see FIG. 1) to the fourth position (see FIG. 4) or the electric field enhancing element 20. Is a signal for moving from the fourth position to the third position. The second moving unit control unit 92 can control the position of the electric field enhancing element 20 by controlling the second moving unit 30.

なお、図示せぬミラーを移動させることによって、電場増強素子20を第2光L2に対して、第3位置と第4位置とに相対的に移動させる場合は、第2移動部制御部92は、第2移動部30を制御することにより、ミラーの位置を制御することができる。   When the electric field enhancing element 20 is moved relatively to the third position and the fourth position with respect to the second light L2 by moving a mirror (not shown), the second moving unit control unit 92 is By controlling the second moving unit 30, the position of the mirror can be controlled.

強度比演算部91は、フィルター40が第1位置(フィルター40に第2光L2が入射しない位置)にあり、かつ電場増強素子20が第4位置(金属微細構造体25に第1光L1が入射する位置)にある状態(図4参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、第2反射光の強度(第2反射光強度)を取得する。第2反射光強度は、フィルター40が第1位置にあり、かつ電場増強素子20が第4位置にある状態において、光検出器70で検出される第2光L2の強度である。具体的には、強度比演算部91は、第2移動部制御部92から第2移動部30に信号が出力された後に、光検出器70において検出された第2光L2の強度(第2反射光強度)を取得する。   In the intensity ratio calculation unit 91, the filter 40 is in the first position (the position where the second light L2 is not incident on the filter 40), and the electric field enhancing element 20 is in the fourth position (the first light L1 is in the metal microstructure 25). The intensity of the second reflected light (second reflected light intensity) is acquired based on the detection result of the photodetector 70 in the state (see FIG. 4) in the incident position. The second reflected light intensity is the intensity of the second light L2 detected by the photodetector 70 in a state where the filter 40 is in the first position and the electric field enhancing element 20 is in the fourth position. Specifically, the intensity ratio calculation unit 91 outputs the intensity of the second light L2 detected by the photodetector 70 after the signal is output from the second moving unit control unit 92 to the second moving unit 30 (second Get reflected light intensity).

強度比演算部91は、取得した第1反射光強度で第2反射光強度を除算して反射光の強度比(第2反射光強度/第1反射光強度)を求める。   The intensity ratio calculator 91 divides the second reflected light intensity by the acquired first reflected light intensity to obtain the reflected light intensity ratio (second reflected light intensity / first reflected light intensity).

第1判定部95は、フィルター40が第1位置にある状態(図1および図4参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かを判定する。具体的には、第1判定部95は、強度比演算部91で求められた反射光の強度比(反射光強度比)に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かを判定する。   The first determination unit 95 determines whether or not to replace the electric field enhancement element 20 based on the detection result of the photodetector 70 in a state where the filter 40 is in the first position (see FIGS. 1 and 4). Specifically, the first determination unit 95 determines whether or not to replace the electric field enhancing element 20 based on the intensity ratio of reflected light (reflected light intensity ratio) obtained by the intensity ratio calculation unit 91.

より具体的には、第1判定部95は、電場増強素子20を交換して初めて求められた初回反射光強度比r(1度も標的物質をラマン分光法により検出するために用いられていない電場増強素子20における反射光強度比)と、今回、強度比演算部91で求められた反射光強度比rと、の差Δrがr以上である場合に、電場増強素子20を交換すると判定し、差Δrがr未満の場合に、電場増強素子20を交換しないと判定する。初回反射光強度比rは、例えば、記憶部84に記憶されている。rは、反射光強度比rの最大が1である場合に、例えば、0.1以上0.2以下である。例えば、後述する実験例で示すように、初回反射光強度比r=0.035であり、反射光強度比r(今回求めた反射光強度比)=0.031である場合は、差Δr=0.004となり、差Δrはr未満であるので、第1判定部95は、電場増強素子20を交換しないと判定する。一方、初回反射光強度比r=0.035であり、反射光強度比r=0.773である場合は、差Δr=0.738となり、差Δrはr以上であるので、第1判定部95は、電場増強素子20を交換すると判定する。 More specifically, the first determination unit 95 is used for detecting the first reflected light intensity ratio r 1 (once detected by the Raman spectroscopy once only after replacing the electric field enhancing element 20. If the difference Δr between the reflected light intensity ratio in the electric field enhancing element 20 and the reflected light intensity ratio r obtained by the intensity ratio calculation unit 91 is equal to or larger than r 2 , the electric field enhancing element 20 is replaced. If the difference Δr is less than r 2 , it is determined that the electric field enhancing element 20 is not replaced. The initial reflected light intensity ratio r 1 is stored in the storage unit 84, for example. r 2 is, for example, 0.1 or more and 0.2 or less when the maximum of the reflected light intensity ratio r is 1. For example, as shown in an experimental example described later, when the first reflected light intensity ratio r 1 = 0.035 and the reflected light intensity ratio r (reflected light intensity ratio obtained this time) = 0.031, the difference Δr Since 0.004 and the difference Δr is less than r 2 , the first determination unit 95 determines not to replace the electric field enhancing element 20. On the other hand, when the initial reflected light intensity ratio r 1 = 0.035 and the reflected light intensity ratio r = 0.773, the difference Δr = 0.338, and the difference Δr is greater than or equal to r 2 . The determination unit 95 determines to replace the electric field enhancing element 20.

第1移動部制御部96は、例えば、第1判定部95が電場増強素子20を交換しないと判定した場合に、第1移動部50を駆動させるための信号を、制御部60を介して、第1移動部50に出力する。第1移動部制御部96から出力される信号は、例えば、フィルター40を第1位置(図4参照)から第2位置(図5参照)に移動させるための信号や、フィルター40を第2位置から第1位置に移動させるための信号である。第1移動部制御部96は、第1移動部50を制御することにより、フィルター40の位置を制御することができる。   For example, when the first determination unit 95 determines not to replace the electric field enhancing element 20, the first movement unit control unit 96 sends a signal for driving the first movement unit 50 via the control unit 60. Output to the first moving unit 50. The signal output from the first moving unit control unit 96 is, for example, a signal for moving the filter 40 from the first position (see FIG. 4) to the second position (see FIG. 5) or the filter 40 in the second position. It is a signal for moving to 1st position. The first moving unit control unit 96 can control the position of the filter 40 by controlling the first moving unit 50.

なお、図示せぬミラーを移動させることによって、フィルター40を第2光L2に対して、第1位置と第2位置とに相対的に移動させる場合は、第1移動部制御部96は、第1移動部50を制御することにより、ミラーの位置を制御することができる。   When the filter 40 is moved relative to the second position with respect to the second light L2 by moving a mirror (not shown), the first moving unit control unit 96 By controlling one moving unit 50, the position of the mirror can be controlled.

ラマンスペクトル取得部97は、フィルター40が第2位置にあり、かつ電場増強素子20が第4位置にある状態(図5参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、ラマンスペクトル(SERSスペクトル)を取得する。具体的には、ラマンスペクトル取得部97は、フィルター40が第2位置にあり、かつ電場増強素子20が第4位置にある状態において、光検出器70から出力された信号を制御部60を介して受けて、ラマンスペクトルを取得する。例えば、ラマンスペクトル取得部97は、第1移動部制御部96から第1移動部50に信号が出力された後に、ラマンスペクトルを取得する。ここで、図6は、ラマンスペクトル取得部97において取得されるラマンスペクトルの一例を示すグラフである。ラマンスペクトルは、図6に示すように、横軸がラマンシフト、縦軸が強度として表される。   The Raman spectrum acquisition unit 97 determines the Raman spectrum (SERS spectrum) based on the detection result of the photodetector 70 in the state where the filter 40 is in the second position and the electric field enhancing element 20 is in the fourth position (see FIG. 5). ) To get. Specifically, the Raman spectrum acquisition unit 97 transmits the signal output from the photodetector 70 via the control unit 60 in a state where the filter 40 is in the second position and the electric field enhancing element 20 is in the fourth position. And get a Raman spectrum. For example, the Raman spectrum acquisition unit 97 acquires a Raman spectrum after a signal is output from the first movement unit control unit 96 to the first movement unit 50. Here, FIG. 6 is a graph showing an example of a Raman spectrum acquired by the Raman spectrum acquisition unit 97. As shown in FIG. 6, the Raman spectrum is expressed as a Raman shift on the horizontal axis and an intensity on the vertical axis.

第2判定部98は、フィルター40が第2位置にあり、かつ電場増強素子20が第4位置にある状態(図5参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かを判定する。具体的には、第2判定部98は、ラマンスペクトル取得部97で取得されたラマンスペクトルに基づいて、電場増強素子20を交換するか否かを判定する。   The second determination unit 98 determines the electric field enhancement element 20 based on the detection result of the photodetector 70 in a state where the filter 40 is in the second position and the electric field enhancement element 20 is in the fourth position (see FIG. 5). Determine whether to replace. Specifically, the second determination unit 98 determines whether or not to replace the electric field enhancing element 20 based on the Raman spectrum acquired by the Raman spectrum acquisition unit 97.

より具体的には、第2判定部98は、ラマンスペクトル取得部97で取得されたラマンスペクトルの所定のラマンシフトにおける強度と、ラマンスペクトルのベースラインの平均強度と、の強度差を求め、該強度差がラマンスペクトルのベースラインのノイズの強度以上の場合に、電場増強素子20を交換すると判定し、ベースラインのノイズの強度未満の場合に、電場増強素子20を交換しないと判定する。以下、第2判定部98の処理について、具体的に説明する。   More specifically, the second determination unit 98 obtains an intensity difference between the intensity at a predetermined Raman shift of the Raman spectrum acquired by the Raman spectrum acquisition unit 97 and the average intensity of the baseline of the Raman spectrum, and When the intensity difference is equal to or higher than the baseline noise intensity of the Raman spectrum, it is determined to replace the electric field enhancement element 20, and when the intensity difference is less than the baseline noise intensity, it is determined not to replace the electric field enhancement element 20. Hereinafter, the process of the 2nd determination part 98 is demonstrated concretely.

まず、第2判定部98は、所定のラマンシフトνにおける強度IMAXを取得する。具体的には、ユーザーが操作部80を介して出力部82に表示されている物質(例えば、ピリジン、トルエン、アデニンなど)を選択すると、第2判定部98は、第1範囲Sの間での最大強度IMAX、および強度がIMAXとなるラマンシフトνを取得する。第1範囲Sは、検出対象となる標的物質に応じて予め設定されており、記憶部84に記憶されている。ユーザーがピリジンを選択した場合、例えば、第1範囲Sは、1008cm−1〜1012cm−1である。図6に示す例では、IMAX=1425カウント(ν=1009.9cm−1)となる。 First, the second determination unit 98 acquires the intensity I MAX at a predetermined Raman shift ν. Specifically, the user through the operation unit 80 is displayed on the output section 82 material (e.g., pyridine, toluene, adenine, etc.) is selected, the second judging unit 98 during the first range S 1 The maximum intensity I MAX at and the Raman shift ν at which the intensity becomes I MAX are acquired. The first range S 1 is set in advance according to the target substance to be detected and is stored in the storage unit 84. When the user selects pyridine, for example, the first range S 1 is 1008 cm −1 to 1012 cm −1 . In the example shown in FIG. 6, I MAX = 1425 counts (ν = 1009.9 cm −1 ).

なお、例えば、ユーザーがトルエンを選択した場合、第1範囲Sは、1000cm−1〜1004cm−1であり、アデニンを選択した場合は、第1範囲Sは、718cm−1〜722cm−1である。 Incidentally, for example, if the user selects the toluene, the first range S 1 is 1000cm -1 ~1004cm -1, if you choose adenine, first range S 1 is, 718cm -1 ~722cm -1 It is.

次に、第2判定部98は、ラマンシフトνの周辺のベースラインの平均強度を求める。具体的には、第2判定部98は、第2範囲Sの平均強度と、第3範囲Sの平均強度と、を取得し、両値の平均強度IAVEを求める。第2範囲Sのラマンシフトは、ラマンシフトνよりも小さく、第3範囲Sのラマンシフトは、ラマンシフトνよりも大きい。第2範囲Sおよび第3範囲Sは、検出対象となる標的物質に応じて予め設定されており、記憶部84に記憶されている。ユーザーがピリジンを選択した場合、例えば、第2範囲Sは、990cm−1〜1000cm−1であり、第3範囲Sは、1020cm−1〜1030cm−1である。図6に示す例では、第2範囲S2の平均強度は842カウントであり、第3範囲S3の平均強度は843カウントであり、両値の平均強度IAVEは、842.5カウントとなる。 Next, the second determination unit 98 obtains the average intensity of the baseline around the Raman shift ν. Specifically, the second determination unit 98, the average intensity of the second range S 2, and the average intensity of the third range S 3, the acquired determines the average intensity I AVE of two values. Raman shift of the second range S 2 is smaller than the Raman shift [nu 1, the Raman shift of the third range S 3 is greater than the Raman shift [nu 1. The second range S 2 and the third range S 3 are set in advance according to the target substance to be detected and are stored in the storage unit 84. If the user selects a pyridine, eg, second range S 2 is a 990cm -1 ~1000cm -1, third range S 3 is 1020cm -1 ~1030cm -1. In the example shown in FIG. 6, the average intensity of the second range S2 is 842 counts, the average intensity of the third range S3 is 843 counts, and the average intensity I AVE of both values is 842.5 counts.

次に、第2判定部98は、強度IMAXからベースラインの平均強度IAVEを引いて、強度差ΔIを求める。図6に示す例では、強度差ΔIは、下記式(1)のようになる。 Next, the second determination unit 98 subtracts the baseline average intensity I AVE from the intensity I MAX to obtain the intensity difference ΔI. In the example shown in FIG. 6, the intensity difference ΔI is expressed by the following formula (1).

次に、第2判定部98は、ベースラインのノイズの強度を求める。ベースラインのノイズの強度は、ベースラインの標準偏差の値である。第2判定部98は、下記式(2)から、第2範囲Sの標準偏差σと、第3範囲Sの標準偏差σと、を求め、σの2乗とσの2乗とを足し合わせて平方根と求めて、ベースラインの標準偏差σ(ノイズの強度)を求める。 Next, the second determination unit 98 calculates the baseline noise intensity. The baseline noise intensity is the value of the baseline standard deviation. The second determination unit 98, the following equation (2), the standard deviation sigma 2 of the second range S 2, and the standard deviation sigma 3 of the third range S 3, the determined, the sigma 2 squared and sigma 3 The square root is obtained by adding the squares to obtain the standard deviation σ (noise intensity) of the baseline.

図6に示す例では、第2範囲Sの標準偏差σ=49.5、第3範囲Sの標準偏差σ=17.8であるので、ベースラインの標準偏差は、下記式(3)のようになる。なお、ベースラインの標準偏差は、光源10から照射されるレーザー強度や照射時間、電場増強素子20の構造や材質によって異なる。 In the example shown in FIG. 6, the standard deviation sigma 2 = 49.5 for the second range S 2, since the standard deviation sigma 3 = 17.8 in the third range S 3, the standard deviation of the baseline, the following formula ( It becomes like 3). The standard deviation of the baseline varies depending on the laser intensity and irradiation time from the light source 10 and the structure and material of the electric field enhancing element 20.

次に、第2判定部98は、強度差ΔIとベースラインのノイズの強度σとを比較する。そして、第2判定部98は、強度差ΔIが強度σ以上の場合に、電場増強素子20を交換すると判定し、強度差ΔIが強度σ未満の場合に、電場増強素子20を交換しないと判定する。図6に示す例では、強度差ΔIは強度σ以上であるので、第2判定部98は、電場増強素子20を交換すると判定する。   Next, the second determination unit 98 compares the intensity difference ΔI with the baseline noise intensity σ. Then, the second determination unit 98 determines to replace the electric field enhancement element 20 when the intensity difference ΔI is greater than or equal to the intensity σ, and determines not to replace the electric field enhancement element 20 when the intensity difference ΔI is less than the intensity σ. To do. In the example shown in FIG. 6, since the intensity difference ΔI is equal to or greater than the intensity σ, the second determination unit 98 determines to replace the electric field enhancing element 20.

なお、第2判定部98は、強度差ΔIが、予め設定された値以上の場合に、電場増強素子20を交換すると判定し、予め設定された値未満の場合に、電場増強素子20を交換しないと判定してもよい。また、第2判定部98は、ラマンスペクトルの所定のラマンシフトのピークの値に基づいて、電場増強素子20を交換するか否か、判定してもよい。   The second determination unit 98 determines to replace the electric field enhancement element 20 when the intensity difference ΔI is equal to or greater than a preset value, and replaces the electric field enhancement element 20 when the intensity difference ΔI is less than the preset value. You may decide not to. Further, the second determination unit 98 may determine whether or not to replace the electric field enhancing element 20 based on a predetermined Raman shift peak value of the Raman spectrum.

検出装置100は、例えば、以下の特徴を有する。   The detection apparatus 100 has the following features, for example.

検出装置100では、第1光L1の波長と同じ波長の光を反射させ、第1光L1の波長と異なる波長の光を透過させるフィルター40と、フィルター40を第2光L2に対して、第2光L2が入射しない第1位置と、第2光L2が入射する第2位置と、に相対的に移動させる第1移動部50と、を含む。そのため、検出装置100では、第1判定部95は、フィルター40が第1位置にある状態における光検出器70の検出結果に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かを判定することができ、第2判定部98は、フィルター40が第2位置にある状態における光検出器70の検出結果に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かを判定することができる。これにより、第1判定部95は、電場増強素子20における反射光に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かの判定をすることができ、第2判定部98は、ラマンスペクトルに基づいて、電場増強素子20を交換するか否かの判定をすることができる。したがって、検出装置100では、電場増強素子20の経時的な構造変化によって生じる電場増強素子20の劣化と、電場増強素子20の表面に標的物質(分子)が吸着し該分子を取り除くことができないことによって生じる電場増強素子20の劣化と、を検知することができる(詳細は後述する実験例参照)。よって、検出装置100では、電場増強素子20の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子20の交換を行うことができる。   In the detection apparatus 100, the filter 40 that reflects light having the same wavelength as the wavelength of the first light L1 and transmits light having a wavelength different from the wavelength of the first light L1, and the filter 40 with respect to the second light L2, The 1st moving part 50 moved relatively to the 1st position where 2 light L2 does not enter, and the 2nd position where 2nd light L2 injects is included. Therefore, in the detection apparatus 100, the first determination unit 95 determines whether to replace the electric field enhancement element 20 based on the detection result of the photodetector 70 in a state where the filter 40 is in the first position. The second determination unit 98 can determine whether or not to replace the electric field enhancing element 20 based on the detection result of the photodetector 70 in a state where the filter 40 is in the second position. Thereby, the 1st determination part 95 can determine whether the electric field enhancement element 20 is replaced | exchanged based on the reflected light in the electric field enhancement element 20, and the 2nd determination part 98 is based on a Raman spectrum. Thus, it can be determined whether or not to replace the electric field enhancing element 20. Therefore, in the detection apparatus 100, the electric field enhancement element 20 is deteriorated due to the structural change of the electric field enhancement element 20 with time, and the target substance (molecule) is adsorbed on the surface of the electric field enhancement element 20 and the molecule cannot be removed. It is possible to detect the deterioration of the electric field enhancement element 20 caused by the above (see the experimental example described later for details). Therefore, in the detection apparatus 100, it is possible to replace the electric field enhancing element 20 as necessary while suppressing the number of times the electric field enhancing element 20 is replaced.

例えばフィルターを透過した光は、光検出器において検出される光の強度が弱く、電場増強素子20における反射光の強度を、正確に求めることができない場合がある。また、フィルターを透過させない光は、レイリー散乱光の強度が強く、レイリー散乱光の波長に近い波長のラマン散乱光を検出できず、正確なラマンスペクトルを取得することができない場合がある。   For example, the light transmitted through the filter has a low intensity of light detected by the photodetector, and the intensity of the reflected light from the electric field enhancing element 20 may not be obtained accurately. In addition, light that does not pass through the filter has strong Rayleigh scattered light, cannot detect Raman scattered light having a wavelength close to the wavelength of Rayleigh scattered light, and may not be able to acquire an accurate Raman spectrum.

検出装置100では、電場増強素子20は、基板21の第1領域21aに設けられた金属微細構造体25と、基板21の第2領域21bに設けられた金属層26と、を有する。そのため、検出装置100では、金属微細構造体25における反射光の強度(第2反射光強度)を、金属層26における反射光の強度(第1反射光強度)で割ることにより、金属微細構造体25の金属自体における吸収の影響を小さくし、SPRにおける吸収に基づく反射光の強度比を、より正確に得ることができる。したがって、第1判定部81は、より正確に、電場増強素子20の経時的な構造変化によって生じる電場増強素子20の劣化を検知することができる。さらに、検出装置100では、1つの電場増強素子20に、金属微細構造体25と金属層26とが設けられえているので、第1反射光強度と第2反射光強度とを得るために、素子(基板)を交換する必要がなく、工数を削減することができる。   In the detection apparatus 100, the electric field enhancing element 20 includes a metal microstructure 25 provided in the first region 21 a of the substrate 21 and a metal layer 26 provided in the second region 21 b of the substrate 21. Therefore, in the detection apparatus 100, the intensity of the reflected light (second reflected light intensity) in the metal microstructure 25 is divided by the intensity of the reflected light (first reflected light intensity) in the metal layer 26, thereby obtaining the metal microstructure. The influence of absorption in the 25 metal itself can be reduced, and the intensity ratio of reflected light based on the absorption in SPR can be obtained more accurately. Therefore, the first determination unit 81 can more accurately detect the deterioration of the electric field enhancement element 20 caused by the structural change of the electric field enhancement element 20 over time. Further, in the detection device 100, since the metal microstructure 25 and the metal layer 26 are provided in one electric field enhancing element 20, in order to obtain the first reflected light intensity and the second reflected light intensity, the element There is no need to replace the (substrate), and man-hours can be reduced.

検出装置100では、第2判定部98は、ラマンスペクトルの所定のラマンシフトにおける強度と、ラマンスペクトルのベースラインの平均強度と、の強度差ΔIを求め、強度差ΔIがラマンスペクトルのベースラインのノイズよりも大きい場合に、電場増強素子20を交換すると判定する。そのため、検出装置100では、第2判定部98は、非常に少量な分子が電場増強素子20に付着している場合でも、電場増強素子20を交換すると判定することができる。   In the detection apparatus 100, the second determination unit 98 obtains an intensity difference ΔI between the intensity at a predetermined Raman shift of the Raman spectrum and the average intensity of the baseline of the Raman spectrum, and the intensity difference ΔI is calculated based on the baseline of the Raman spectrum. When it is larger than the noise, it is determined that the electric field enhancing element 20 is replaced. Therefore, in the detection apparatus 100, the second determination unit 98 can determine that the electric field enhancement element 20 is replaced even when a very small amount of molecules are attached to the electric field enhancement element 20.

2. 検出方法
次に、本実施形態に係る検出方法について、図面を参照しながら説明する。図7は、本実施形態に係る検出方法を説明するためのフローチャートである。以下では、本実施形態に係る検出方法として、検出装置100を用いた検出方法について説明する。
2. Detection Method Next, a detection method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a flowchart for explaining the detection method according to the present embodiment. Below, the detection method using the detection apparatus 100 is demonstrated as a detection method which concerns on this embodiment.

例えば、ユーザーが操作部80を介して、標的物質の濃度を求めるための処理を要求すると、処理部90は、操作部80からの操作信号を受けて、処理を開始する。例えば、ユーザーは、処理を要求する際に、分析の対象(検出の対象)となる標的物質の種類を入力する。   For example, when the user requests processing for obtaining the concentration of the target substance via the operation unit 80, the processing unit 90 receives the operation signal from the operation unit 80 and starts processing. For example, when requesting processing, the user inputs the type of target substance to be analyzed (target of detection).

まず、処理部90は、光源10に第1光L1を照射するための処理を行う(ステップS102)。具体的には、処理部90は、制御部60を介して、光源10に第1光L1を照射するための信号を出力する。光源10は、処理部90からの信号を受けて、電場増強素子20に第1光L1を照射する。   First, the processing unit 90 performs a process for irradiating the light source 10 with the first light L1 (step S102). Specifically, the processing unit 90 outputs a signal for irradiating the first light L <b> 1 to the light source 10 via the control unit 60. The light source 10 receives the signal from the processing unit 90 and irradiates the electric field enhancing element 20 with the first light L1.

次に、強度比演算部91は、フィルター40が第1位置(フィルター40に第2光L2が入射しない位置)にあり、かつ電場増強素子20が第3位置(金属層26に第1光L1が入射する位置)にある状態(図1参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、第1反射光強度を取得する(ステップS104)。具体的には、強度比演算部91は、フィルター40が第1位置にあり、かつ電場増強素子20が第3位置にある状態において、光検出器70から出力された信号を制御部60を介して受けて、第1反射光強度を取得する。   Next, in the intensity ratio calculation unit 91, the filter 40 is in the first position (the position where the second light L2 is not incident on the filter 40), and the electric field enhancing element 20 is in the third position (the first light L1 on the metal layer 26). The first reflected light intensity is acquired based on the detection result of the photodetector 70 in the state (see FIG. 1) at the position where the light is incident (step S104). Specifically, the intensity ratio calculation unit 91 transmits the signal output from the photodetector 70 via the control unit 60 in a state where the filter 40 is in the first position and the electric field enhancing element 20 is in the third position. And receiving the first reflected light intensity.

次に、第2移動部制御部92は、強度比演算部91が第1反射光強度を取得した後に、第2移動部30を駆動させるための信号を、第2移動部30に出力し、電場増強素子20を第3位置(金属層26に第1光L1が入射する位置)から第4位置(金属微細構造体25に第1光L1が入射する位置)に移動させる(ステップS106)。   Next, after the intensity ratio calculation unit 91 obtains the first reflected light intensity, the second moving unit control unit 92 outputs a signal for driving the second moving unit 30 to the second moving unit 30. The electric field enhancing element 20 is moved from the third position (position where the first light L1 is incident on the metal layer 26) to the fourth position (position where the first light L1 is incident on the metal microstructure 25) (step S106).

次に、強度比演算部91は、フィルター40が第1位置にあり、かつ電場増強素子20が第4位置にある状態(図4参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、第2反射光強度を取得すめる(ステップS108)。具体的には、強度比演算部91は、ステップS106において第2移動部制御部92から第2移動部30に信号が出力された後に、光検出器70において検出された第2光L2の強度(第2反射光強度)を取得する。   Next, based on the detection result of the photodetector 70 in the state where the filter 40 is in the first position and the electric field enhancing element 20 is in the fourth position (see FIG. 4), the intensity ratio calculation unit 91 The reflected light intensity is acquired (step S108). Specifically, the intensity ratio calculation unit 91 outputs the intensity of the second light L2 detected by the photodetector 70 after the signal is output from the second movement unit control unit 92 to the second movement unit 30 in step S106. (Second reflected light intensity) is acquired.

次に、強度比演算部91は、取得した第1反射光強度で第2反射光強度を除算して反射光強度比(第2反射光強度/第1反射光強度率)を求める(ステップS110)。   Next, the intensity ratio calculation unit 91 obtains a reflected light intensity ratio (second reflected light intensity / first reflected light intensity ratio) by dividing the second reflected light intensity by the acquired first reflected light intensity (step S110). ).

次に、第1判定部95は、強度比演算部91で求められた反射光強度比rに基づいて、電場増強素子20を交換するか否かの判定を行う(ステップS112)。第1判定部95は、例えば、電場増強素子20を交換して初めて強度比演算部91で求められた初回反射光強度比rと、今回、強度比演算部91で求められた反射光強度比rと、の差Δrがr以上の場合に、電場増強素子20を交換すると判定し、差Δrがr未満の場合に、電場増強素子20を交換しないと判定する。 Next, the first determination unit 95 determines whether or not to replace the electric field enhancing element 20 based on the reflected light intensity ratio r obtained by the intensity ratio calculation unit 91 (step S112). The first determination unit 95 is, for example, the first reflected light intensity ratio r 1 obtained by the intensity ratio calculating unit 91 for the first time after replacing the electric field enhancing element 20 and the reflected light intensity obtained by the intensity ratio calculating unit 91 this time. When the difference Δr with respect to the ratio r is equal to or greater than r 2 , it is determined that the electric field enhancement element 20 is replaced. When the difference Δr is less than r 2 , it is determined that the electric field enhancement element 20 is not replaced.

以上により、電場増強素子20に第1光L1を照射して電場増強素子20からの第2光を検出し、検出された第2光L2の強度に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かを判定することができる。   As described above, whether the electric field enhancing element 20 is irradiated with the first light L1 to detect the second light from the electric field enhancing element 20, and the electric field enhancing element 20 is exchanged based on the detected intensity of the second light L2. It can be determined whether or not.

第1判定部95が電場増強素子20を交換すると判定した場合(ステップS112でYesの場合)、第1判定部95は、出力部82に、電場増強素子20の交換の指示を表示するための信号を出力する(ステップS114)。さらに、第1判定部95は、制御部60を介して、光源10における第1光L1の照射を停止するための信号を出力する。そして、ユーザーは、出力部82の表示に従って、電場増強素子20を交換する。   When the first determination unit 95 determines to replace the electric field enhancement element 20 (Yes in step S112), the first determination unit 95 displays an instruction to replace the electric field enhancement element 20 on the output unit 82. A signal is output (step S114). Furthermore, the first determination unit 95 outputs a signal for stopping the irradiation of the first light L <b> 1 in the light source 10 via the control unit 60. Then, the user replaces the electric field enhancing element 20 according to the display on the output unit 82.

次に、第2移動部制御部92は、第1判定部95が出力部82に信号を出力した後に、第2移動部30を駆動させるための信号を、第2移動部30に出力し、電場増強素子20を第4位置から第3位置に移動させる(ステップS116)。なお、ステップS114とステップS116との順序は、特に限定されない。   Next, after the first determination unit 95 outputs a signal to the output unit 82, the second moving unit control unit 92 outputs a signal for driving the second moving unit 30 to the second moving unit 30. The electric field enhancing element 20 is moved from the fourth position to the third position (step S116). Note that the order of step S114 and step S116 is not particularly limited.

次に、交換された電場増強素子20について、ステップS102〜ステップS112の処理を行う。交換された電場増強素子20において、ステップS110で求められた反射光強度比rは、電場増強素子20を交換して初めて求められた初回反射光強度比rであり、処理部90は、記憶部84に記憶されている初回反射光強度比rの値を、求めた反射光強度比rの値に上書きする。したがって、交換された電場増強素子20では、反射光強度比r=初回反射光強度比rとなるので、ステップS112において第1判定部95は、電場増強素子20を交換しないと判定する。 Next, the process of step S102 to step S112 is performed on the replaced electric field enhancing element 20. In the replaced electric field enhancing element 20, the reflected light intensity ratio r obtained in step S110 is the first reflected light intensity ratio r 1 obtained for the first time after replacing the electric field enhancing element 20, and the processing unit 90 stores the The value of the initial reflected light intensity ratio r 1 stored in the unit 84 is overwritten with the obtained reflected light intensity ratio r. Therefore, the electric field enhancement device 20 is replaced, since the reflected light intensity ratio r = first reflected light intensity ratio r 1, the first determination unit 95 in step S112, it is determined not to replace the electric field enhancement device 20.

第1判定部95が電場増強素子20を交換しないと判定した場合(ステップS112でNoの場合)、第1移動部制御部96は、第1移動部50を駆動させるための信号を、第1移動部50に出力して、フィルター40を第1位置(フィルター40に第2光L2が入射しない位置)から第2位置(フィルター40に第2光L2が入射する位置)に移動させる(ステップS118)。   When the first determination unit 95 determines not to replace the electric field enhancing element 20 (No in step S112), the first moving unit control unit 96 outputs a signal for driving the first moving unit 50 as the first signal. Output to the moving unit 50 to move the filter 40 from the first position (position where the second light L2 does not enter the filter 40) to the second position (position where the second light L2 enters the filter 40) (step S118). ).

次に、ラマンスペクトル取得部97は、フィルター40が第2位置にあり、かつ電場増強素子20が第4位置にある状態(図5参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、ラマンスペクトルを取得する(ステップS120)。具体的には、ラマンスペクトル取得部97は、ステップS118において第1移動部制御部96から第1移動部50に信号が出力された後に、フィルター40が第2位置にあり、かつ電場増強素子20が第4位置にある状態において、光検出器70から出力された信号を制御部60を介して受けて、ラマンスペクトルを取得する。   Next, the Raman spectrum acquisition unit 97 determines the Raman spectrum based on the detection result of the photodetector 70 in a state where the filter 40 is in the second position and the electric field enhancing element 20 is in the fourth position (see FIG. 5). Is acquired (step S120). Specifically, the Raman spectrum acquisition unit 97 has the filter 40 in the second position after the signal is output from the first moving unit control unit 96 to the first moving unit 50 in step S118, and the electric field enhancing element 20. Is in the fourth position, the signal output from the photodetector 70 is received via the control unit 60, and the Raman spectrum is acquired.

次に、第2判定部98は、ラマンスペクトルに基づいて、電場増強素子20を交換するか否かの判定を行う(ステップS122)。第2判定部98は、例えば、ラマンスペクトルの所定のラマンシフトにおける強度IMAXと、ラマンスペクトルのベースラインの平均強度IAVEと、の強度差ΔIを求め、強度差ΔIがラマンスペクトルのベースラインのノイズの強度σ以上の場合に、電場増強素子20を交換すると判定し、強度差ΔIがラマンスペクトルのベースラインのノイズの強度σ未満の場合に、電場増強素子20を交換しないと判定する。 Next, the second determination unit 98 determines whether or not to replace the electric field enhancing element 20 based on the Raman spectrum (step S122). For example, the second determination unit 98 obtains an intensity difference ΔI between the intensity I MAX in a predetermined Raman shift of the Raman spectrum and the average intensity I AVE of the Raman spectrum baseline, and the intensity difference ΔI is the baseline of the Raman spectrum. It is determined that the electric field enhancement element 20 is to be replaced when the noise intensity σ is greater than or equal to the noise intensity σ, and it is determined that the electric field enhancement element 20 is not to be replaced when the intensity difference ΔI is less than the baseline noise intensity σ of the Raman spectrum.

以上により、電場増強素子20に第1光L1を照射して電場増強素子20からの第2光L2をフィルター40を介して検出し、フィルター40を介して検出された第2光L2の強度に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かの判定をすることができる。   As described above, the electric field enhancing element 20 is irradiated with the first light L1, the second light L2 from the electric field enhancing element 20 is detected through the filter 40, and the intensity of the second light L2 detected through the filter 40 is increased. Based on this, it can be determined whether or not to replace the electric field enhancing element 20.

第2判定部98が電場増強素子20を交換すると判定した場合(ステップS122でYesの場合)、第2判定部98は、出力部82に、電場増強素子20の交換の指示を表示するための信号を出力する(ステップS124)。さらに、第2判定部98は、制御部60を介して、光源10における第1光L1の照射を停止するための信号を出力する。そして、ユーザーは、出力部82の表示に従って、電場増強素子20を交換する。   When the second determination unit 98 determines to replace the electric field enhancement element 20 (Yes in step S122), the second determination unit 98 displays an instruction to replace the electric field enhancement element 20 on the output unit 82. A signal is output (step S124). Furthermore, the second determination unit 98 outputs a signal for stopping the irradiation of the first light L <b> 1 in the light source 10 via the control unit 60. Then, the user replaces the electric field enhancing element 20 according to the display on the output unit 82.

次に、第2移動部制御部92は、第2判定部98が出力部82に信号を出力した後に、第2移動部30を駆動させるための信号を、第2移動部30に出力し、電場増強素子20を第4位置から第3位置に移動させる(ステップS126)。   Next, after the second determination unit 98 outputs a signal to the output unit 82, the second moving unit control unit 92 outputs a signal for driving the second moving unit 30 to the second moving unit 30, The electric field enhancing element 20 is moved from the fourth position to the third position (step S126).

次に、第1移動部制御部96は、ステップS116において第2移動部制御部92が第2移動部30に信号を出力した後に、第1移動部50を駆動させるための信号を、第1移動部50に出力し、フィルター40を第2位置から第1位置に移動させる(ステップS128)。なお、ステップS124とステップS126とステップS128との順序は、特に限定されない。   Next, the first moving unit control unit 96 outputs a signal for driving the first moving unit 50 after the second moving unit control unit 92 outputs a signal to the second moving unit 30 in step S116. The output is made to the moving unit 50, and the filter 40 is moved from the second position to the first position (step S128). The order of step S124, step S126, and step S128 is not particularly limited.

次に、交換された電場増強素子20について、ステップS102〜ステップS112の処理、およびステップS118〜ステップS122の処理を行う。交換された電場増強素子20では、強度IMAXは平均強度IAVEよりも小さくなり、強度差ΔIは強度σ未満となる。したがって、ステップS122において、第2判定部98は、電場増強素子20を交換しないと判定する。 Next, the process of step S102 to step S112 and the process of step S118 to step S122 are performed on the replaced electric field enhancing element 20. In the replaced electric field enhancing element 20, the intensity I MAX is smaller than the average intensity I AVE and the intensity difference ΔI is less than the intensity σ. Therefore, in step S122, the second determination unit 98 determines not to replace the electric field enhancing element 20.

第2判定部98が電場増強素子20を交換しないと判定した場合(ステップS122でNoの場合)、処理部90は、例えば、標的物質の濃度を求める(ステップS130)。具体的には、標的物質を電場増強素子20の金属微細構造体25に付着させて、光検出器70において、ラマン散乱光を検出した後、処理部90は、光検出器70の検出結果に基づいて、標的物質の濃度を求める。そして、処理部90は、出力部82に、標的物質の濃度を表示するための信号を出力し、処理を終了する。   When the second determination unit 98 determines not to replace the electric field enhancing element 20 (No in step S122), the processing unit 90 obtains, for example, the concentration of the target substance (step S130). Specifically, after the target substance is attached to the metal microstructure 25 of the electric field enhancing element 20 and the Raman scattered light is detected by the photodetector 70, the processing unit 90 displays the detection result of the photodetector 70. Based on this, the concentration of the target substance is determined. Then, the processing unit 90 outputs a signal for displaying the concentration of the target substance to the output unit 82, and ends the processing.

本実施形態に係る検出方法は、例えば、以下の特徴を有する。   The detection method according to the present embodiment has the following features, for example.

本実施形態に係る検出方法では、電場増強素子20に第1光L1を照射して電場増強素子20からの第2光L2を検出し、検出された第2光L2の強度に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かを判定する工程(第1工程)と、電場増強素子20に第1光L1を照射して電場増強素子20からの第2光L2をフィルター40を介して検出し、フィルター40を介して検出された第2光の強度に基づいて、電場増強素子20を交換するか否かを判定する工程(第2工程)と、を含む。そのため、本実施形態に係る検出方法では、第1工程において、電場増強素子20における反射光に基づいて電場増強素子20を交換するか否か判定することができ、第2工程において、ラマンスペクトルに基づいて電場増強素子20を交換するか否か判定することができる。したがって、本実施形態に係る検出方法では、電場増強素子20の経時的な構造変化によって生じる電場増強素子20の劣化と、電場増強素子20の表面に分子が吸着し該分子を取り除くことができないことによって生じる電場増強素子20の劣化と、を検知することができる(詳細は後述する実験例参照)。よって、本実施形態に係る検出方法では、電場増強素子20の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子20の交換を行うことができる。   In the detection method according to the present embodiment, the electric field enhancing element 20 is irradiated with the first light L1 to detect the second light L2 from the electric field enhancing element 20, and the electric field is determined based on the detected intensity of the second light L2. A step of determining whether to replace the enhancement element 20 (first step), and irradiating the electric field enhancement element 20 with the first light L1 and detecting the second light L2 from the electric field enhancement element 20 through the filter 40 And a step of determining whether or not to replace the electric field enhancing element 20 based on the intensity of the second light detected through the filter 40 (second step). Therefore, in the detection method according to the present embodiment, in the first step, it can be determined whether or not to replace the electric field enhancement element 20 based on the reflected light from the electric field enhancement element 20, and in the second step, the Raman spectrum is converted into the Raman spectrum. Based on this, it can be determined whether or not to replace the electric field enhancing element 20. Therefore, in the detection method according to the present embodiment, the electric field enhancement element 20 is deteriorated due to the structural change of the electric field enhancement element 20 with time, and the molecules cannot be adsorbed on the surface of the electric field enhancement element 20 to be removed. It is possible to detect the deterioration of the electric field enhancement element 20 caused by the above (see the experimental example described later for details). Therefore, in the detection method according to the present embodiment, the electric field enhancing element 20 can be exchanged as necessary while suppressing the number of exchanges of the electric field enhancing element 20.

3. 検出方法の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る検出方法について、図面を参照しながら説明する。図8は、本実施形態の変形例に係る検出方法を説明するためのフローチャートである。以下では、本実施形態の変形例に係る検出方法において、本実施形態に係る検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
3. Next, a detection method according to a modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a flowchart for explaining a detection method according to a modification of the present embodiment. Hereinafter, in the detection method according to the modified example of the present embodiment, differences from the detection method according to the present embodiment will be described, and description of similar points will be omitted.

上述した本実施形態に係る検出方法では、図7に示すように、まず、第1判定部95において電場増強素子20を交換するか否か判定し(ステップS112)、次に、第2判定部98において電場増強素子20を交換するか否か判定した(ステップS122)。これに対し、本実施形態の変形例に係る検出方法では、図8に示すように、まず、第2判定部98において電場増強素子20を交換するか否か判定し、次に、第1判定部95において電場増強素子20を交換するか否か判定する。   In the detection method according to the present embodiment described above, as shown in FIG. 7, first, the first determination unit 95 determines whether or not to replace the electric field enhancement element 20 (step S112), and then the second determination unit. In 98, it was determined whether or not to replace the electric field enhancing element 20 (step S122). On the other hand, in the detection method according to the modification of the present embodiment, as shown in FIG. 8, first, the second determination unit 98 determines whether or not to replace the electric field enhancing element 20, and then the first determination. In section 95, it is determined whether or not to replace electric field enhancing element 20.

本実施形態の変形例に係る検出方法では、ラマンスペクトル取得部97は、フィルター40が第2位置にあり、かつ電場増強素子20が第4位置にある状態(図5参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、ラマンスペクトルを取得する(ステップS120)。   In the detection method according to the modification of the present embodiment, the Raman spectrum acquisition unit 97 includes the photodetector 70 in a state where the filter 40 is in the second position and the electric field enhancing element 20 is in the fourth position (see FIG. 5). Based on the detection result, a Raman spectrum is acquired (step S120).

次に、第2判定部98は、ラマンスペクトルに基づいて、電場増強素子20を交換するか否かの判定を行う(ステップS122)。   Next, the second determination unit 98 determines whether or not to replace the electric field enhancing element 20 based on the Raman spectrum (step S122).

第2判定部98が電場増強素子20を交換すると判定した場合(ステップS122でYesの場合)、第2判定部98は、出力部82に、電場増強素子20の交換の指示を表示するための信号を出力する(ステップS124)。さらに、第2判定部98は、制御部60を介して、光源10における第1光L1の照射を停止するための信号を出力する。そして、ユーザーが電場増強素子20を交換した後、処理部90は、交換された電場増強素子20において、ステップS102,S120,ステップS122の処理を行う。   When the second determination unit 98 determines to replace the electric field enhancement element 20 (Yes in step S122), the second determination unit 98 displays an instruction to replace the electric field enhancement element 20 on the output unit 82. A signal is output (step S124). Furthermore, the second determination unit 98 outputs a signal for stopping the irradiation of the first light L <b> 1 in the light source 10 via the control unit 60. Then, after the user replaces the electric field enhancing element 20, the processing unit 90 performs the processes of steps S102, S120, and S122 in the replaced electric field enhancing element 20.

第2判定部98が電場増強素子20を交換しないと判定した場合(ステップS122でNoの場合)、第2移動部制御部92は、第2移動部30を駆動させるための信号を、第2移動部30に出力し、電場増強素子20を第4位置から第3位置に移動させる(ステップS132)。   When the second determination unit 98 determines not to replace the electric field enhancing element 20 (No in step S122), the second moving unit control unit 92 outputs a signal for driving the second moving unit 30 to the second The electric field enhancing element 20 is output to the moving unit 30 and moved from the fourth position to the third position (step S132).

次に、第1移動部制御部96は、ステップS132において第2移動部制御部92から第2移動部30に信号が出力された後に、第1移動部50を駆動させるための信号を、第1移動部50に出力し、フィルター40を第2位置から第1位置に移動させる(ステップS134)。なお、ステップS132とステップS134との順序は、特に限定されない。   Next, the first moving unit control unit 96 outputs a signal for driving the first moving unit 50 after the signal is output from the second moving unit control unit 92 to the second moving unit 30 in step S132. 1 is output to the moving unit 50, and the filter 40 is moved from the second position to the first position (step S134). Note that the order of step S132 and step S134 is not particularly limited.

次に、強度比演算部91は、フィルター40が第1位置にあり、かつ電場増強素子20が第3位置にある状態(図1参照)における光検出器70の検出結果に基づいて、第1反射光強度を取得する(ステップS104)。   Next, based on the detection result of the photodetector 70 in the state where the filter 40 is in the first position and the electric field enhancing element 20 is in the third position (see FIG. 1), the intensity ratio calculation unit 91 The reflected light intensity is acquired (step S104).

次に、処理部90は、S106,S108,S110,S112の処理を行う。   Next, the processing unit 90 performs the processes of S106, S108, S110, and S112.

第1判定部95が電場増強素子20を交換すると判定した場合(ステップS112でYesの場合)、第1判定部95は、出力部82に、電場増強素子20の交換の指示を表示するための信号を出力する(ステップS114)。さらに、第2判定部98は、制御部60を介して、光源10における第1光L1の照射を停止するための信号を出力する。そして、ユーザーが電場増強素子20を交換した後、処理部90は、交換された電場増強素子20において、ステップS120,S120,S122,S202,S204,S104,S106,S108,S112の処理を行う。   When the first determination unit 95 determines to replace the electric field enhancement element 20 (Yes in step S112), the first determination unit 95 displays an instruction to replace the electric field enhancement element 20 on the output unit 82. A signal is output (step S114). Furthermore, the second determination unit 98 outputs a signal for stopping the irradiation of the first light L <b> 1 in the light source 10 via the control unit 60. Then, after the user replaces the electric field enhancing element 20, the processing unit 90 performs the processes of steps S120, S120, S122, S202, S204, S104, S106, S108, and S112 in the replaced electric field enhancing element 20.

第1判定部95が電場増強素子20を交換しないと判定した場合(ステップS112でNoの場合)、第1移動部制御部96は、第1移動部50を駆動させるための信号を、第1移動部50に出力し、フィルター40を第1位置から第2位置に移動させる(ステップS134)。   When the first determination unit 95 determines not to replace the electric field enhancing element 20 (No in step S112), the first moving unit control unit 96 outputs a signal for driving the first moving unit 50 as the first signal. The output is made to the moving unit 50, and the filter 40 is moved from the first position to the second position (step S134).

次に、処理部90は、ステップS134において第1移動部制御部96が第1移動部50に信号を出力した後に、例えば、標的物質の濃度を求める(ステップS130)
本実施形態の変形例に係る検出方法では、本実施形態に係る検出方法と同様に、電場増強素子20の交換回数を抑えつつ、必要に応じて電場増強素子20の交換を行うことができる。
Next, the processing unit 90 obtains the concentration of the target substance, for example, after the first moving unit control unit 96 outputs a signal to the first moving unit 50 in step S134 (step S130).
In the detection method according to the modified example of the present embodiment, the electric field enhancement element 20 can be replaced as necessary while suppressing the number of replacements of the electric field enhancement element 20 as in the detection method according to the present embodiment.

なお、本発明に係る検出方法は、図7および図8に示したフローチャートの例に限定されるものではない。   Note that the detection method according to the present invention is not limited to the examples of the flowcharts shown in FIGS.

4. 検出装置の具体的な構成
次に、本実施形態に係る検出装置の具体的な構成について、図面を参照しながら説明する。以下では、本実施形態に係る検出装置の具体的な構成として、検出装置100の具体的な構成について説明する。図9は、検出装置100の具体的な構成を説明するための図である。なお、便宜上、図9では、操作部80、出力部82、記憶部84、記憶媒体86、および処理部90の図示を省略している。
4). Specific Configuration of Detection Device Next, a specific configuration of the detection device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Below, the specific structure of the detection apparatus 100 is demonstrated as a specific structure of the detection apparatus which concerns on this embodiment. FIG. 9 is a diagram for explaining a specific configuration of the detection apparatus 100. For the sake of convenience, the operation unit 80, the output unit 82, the storage unit 84, the storage medium 86, and the processing unit 90 are not shown in FIG.

検出装置100は、図9に示すように、制御部60と、気体試料保持部210と、検出部220と、検出部220および制御部60を収容している筐体230と、を含む。   As shown in FIG. 9, the detection device 100 includes a control unit 60, a gas sample holding unit 210, a detection unit 220, and a housing 230 that houses the detection unit 220 and the control unit 60.

気体試料保持部210は、電場増強素子20と、第2移動部30と、電場増強素子20を覆うカバー212と、吸引流路214と、排出流路216と、を有している。ユーザーは、電場増強素子20を交換する場合、カバー212を開いて、電場増強素子20を交換する。   The gas sample holding unit 210 includes an electric field enhancing element 20, a second moving unit 30, a cover 212 that covers the electric field enhancing element 20, a suction channel 214, and a discharge channel 216. When the user replaces the electric field enhancing element 20, the user opens the cover 212 and replaces the electric field enhancing element 20.

検出部220は、光源10と、ハーフミラー12と、レンズ14a,14b,14c,14dと、フィルター40と、第1移動部50と、光検出器70と、を有している。   The detection unit 220 includes the light source 10, the half mirror 12, lenses 14 a, 14 b, 14 c, 14 d, a filter 40, a first moving unit 50, and a photodetector 70.

制御部60は、図9に示すように、外部との接続を行うための接続部62と、電気的に接続されていてもよい。   As shown in FIG. 9, the control unit 60 may be electrically connected to a connection unit 62 for connection to the outside.

検出装置100では、排出流路216に設けられている吸引機構217を作動させると、吸引流路214および排出流路216内が負圧になり、吸引口213から検出すべき標的物質を含んだ気体試料が吸引される。吸引口213には除塵フィルター215が設けられており、比較的大きな粉塵や一部の水蒸気などを除去することができる。気体試料は、吸引流路214、電場増強素子20の表面付近、および排出流路216を通り、排出口218から排出される。気体試料が電場増強素子20の表面付近を通る際に、標的物質は、電場増強素子20の表面に吸着する。   In the detection apparatus 100, when the suction mechanism 217 provided in the discharge flow channel 216 is operated, the suction flow channel 214 and the discharge flow channel 216 have negative pressure, and contain the target substance to be detected from the suction port 213. A gas sample is aspirated. The suction port 213 is provided with a dust removal filter 215, which can remove relatively large dust, some water vapor, and the like. The gas sample passes through the suction channel 214, the vicinity of the surface of the electric field enhancing element 20, and the discharge channel 216, and is discharged from the discharge port 218. When the gas sample passes near the surface of the electric field enhancing element 20, the target substance is adsorbed on the surface of the electric field enhancing element 20.

吸引流路214および排出流路216の形状は、外部からの光が電場増強素子20に入射しないような形状である。これにより、光検出器70において検出された光の強度に基づく信号のS/N比を、向上させることができる。流路214,216を構成する材料は、例えば、光を反射し難いような材料や色である。   The shapes of the suction channel 214 and the discharge channel 216 are such that light from the outside does not enter the electric field enhancing element 20. Thereby, the S / N ratio of the signal based on the intensity of the light detected by the photodetector 70 can be improved. The material constituting the channels 214 and 216 is, for example, a material or a color that hardly reflects light.

吸引流路214および排出流路216の形状は、気体試料に対する流体抵抗が小さくなるような形状である。これにより、高感度な検出が可能になる。例えば、流路214,216の形状を、できるだけ角部をなくし滑らかな形状にすることで、角部における気体試料の滞留をなくすことができる。吸引機構217としては、例えば、流路抵抗に応じた静圧、風量のファンモーターやポンプを用いる。   The shapes of the suction channel 214 and the discharge channel 216 are such that the fluid resistance to the gas sample is reduced. Thereby, highly sensitive detection becomes possible. For example, retention of the gas sample in the corners can be eliminated by making the shapes of the channels 214 and 216 as smooth as possible by eliminating the corners. As the suction mechanism 217, for example, a fan motor or a pump having a static pressure and an air volume corresponding to the flow path resistance is used.

検出装置100では、光源10から射出された第1光L1は、レンズ14aで集光された後、ハーフミラー12およびレンズ14bを介して、電場増強素子20に入射する。電場増強素子20からは、第2光L2が放射され、第2光L2は、レンズ14b、ハーフミラー12、およびレンズ14c,14dを介して、光検出器70に至る。第2光L2には、第1光L1と同じ波長のレイリー散乱光が含まれており、レイリー散乱光を除去したい場合は、第2光L2が光検出器70に至る前に、第2光L2をフィルター40に入射させる。第2光L2は、例えば、光検出器70の分光器72を介して受光素子74にて受光される。   In the detection device 100, the first light L1 emitted from the light source 10 is collected by the lens 14a, and then enters the electric field enhancement element 20 via the half mirror 12 and the lens 14b. The second light L2 is emitted from the electric field enhancing element 20, and the second light L2 reaches the photodetector 70 via the lens 14b, the half mirror 12, and the lenses 14c and 14d. The second light L2 includes Rayleigh scattered light having the same wavelength as the first light L1, and when it is desired to remove the Rayleigh scattered light, before the second light L2 reaches the photodetector 70, the second light L2 is incident on the filter 40. The second light L2 is received by the light receiving element 74 via the spectroscope 72 of the photodetector 70, for example.

光検出器70の分光器72は、例えば、ファブリペロー共振を利用したエタロン等で形成されており、通過波長帯域を可変とすることができる。光検出器70の受光素子74によって、例えば、標的物質に特有のラマンスペクトルが得られ、得られたラマンスペクトルと予め保持するデータとを照合することで、標的物質の信号強度を検出する(標的物質の濃度を求める)ことができる。   The spectroscope 72 of the photodetector 70 is formed of, for example, an etalon using Fabry-Perot resonance, and the pass wavelength band can be made variable. For example, a Raman spectrum peculiar to the target substance is obtained by the light receiving element 74 of the photodetector 70, and the signal intensity of the target substance is detected by comparing the obtained Raman spectrum with previously stored data (target The concentration of the substance can be determined).

5. 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
5. Experimental Example An experimental example is shown below to describe the present invention more specifically. The present invention is not limited by the following experimental examples.

5.1. 試料基板
実験例に用いた試料基板として、ガラス基板上に、厚さ100nmのAg層(金属層)、厚さ30nmのSiO層(誘電体層)、Ag粒子(金属微細構造体)を、この順に形成した。Ag粒子は、直径(平面視における直径)80nm、厚さ30nm、X軸方向のピッチを140nm、Y軸方向のピッチを400nmとした。試料基板子は、632.8nmのレーザー光を照射したときに、SPRにより強い電場増強効果が得られるように設計されている。
5.1. Sample substrate As a sample substrate used in the experimental example, an Ag layer (metal layer) having a thickness of 100 nm, an SiO 2 layer (dielectric layer) having a thickness of 30 nm, and Ag particles (metal microstructures) on a glass substrate, They were formed in this order. Ag particles had a diameter (diameter in plan view) of 80 nm, a thickness of 30 nm, a pitch in the X-axis direction of 140 nm, and a pitch in the Y-axis direction of 400 nm. The sample substrate is designed so that a strong electric field enhancement effect can be obtained by SPR when a laser beam of 632.8 nm is irradiated.

5.2. 第1実験例
試料基板のAg粒子に、白色光源を用いて光を照射し、反射光の強度を測定した。ここで、図10は、実験例に用いた試料基板のSEM写真である。本実験例では、図10に示すように、3種類の試料基板を用いた。試料基板Aは、1度も標的物質をラマン分光法により検出するために用いられていない試料基板(Ag粒子の構造変化が生じていない試料基板)である(図10(a)参照)。試料基板Bは、以前、標的物質をラマン分光法により検出するために用いられたが、SEM観察ではAg粒子の構造変化が確認されない試料基板である(図10(b)参照)。試料基板Cは、以前に、標的物質をラマン分光法により検出するために用いられ、SEM観察においてAg粒子の構造変化が確認された試料基板である(図10(c)参照)。
5.2. First Experimental Example Ag particles on a sample substrate were irradiated with light using a white light source, and the intensity of reflected light was measured. Here, FIG. 10 is a SEM photograph of the sample substrate used in the experimental example. In this experimental example, as shown in FIG. 10, three types of sample substrates were used. The sample substrate A is a sample substrate that has never been used for detecting a target substance by Raman spectroscopy (a sample substrate in which no structural change of Ag particles has occurred) (see FIG. 10A). The sample substrate B was previously used to detect the target substance by Raman spectroscopy, but the structural change of Ag particles is not confirmed by SEM observation (see FIG. 10B). The sample substrate C is a sample substrate that was previously used for detecting a target substance by Raman spectroscopy, and in which the structural change of Ag particles was confirmed by SEM observation (see FIG. 10C).

本実験例では、さらに、ガラス基板上に、厚さ200nmのAg層(金属層)を形成してリファレンス基板を形成し、リファレンス基板に、白色光源を用いて光を照射し、反射光の強度を測定した。そして、試料基板A,B,Cにおいて、反射光強度比(試料基板における反射光の強度/リファレンス基板における反射光の強度)を求めた。   In this experimental example, an Ag layer (metal layer) having a thickness of 200 nm is further formed on a glass substrate to form a reference substrate, and the reference substrate is irradiated with light using a white light source, and the intensity of reflected light. Was measured. Then, in the sample substrates A, B, and C, the reflected light intensity ratio (the intensity of the reflected light on the sample substrate / the intensity of the reflected light on the reference substrate) was obtained.

図11は、試料基板A,B,Cの反射光強度比スペクトルを示すグラフである。図11より、試料基板A,Bは、比較的同じスペクトル形状であるが、Ag粒子の構造変化が確認された試料基板Cは、試料基板A,Bとスペクトル形状が大きく異なっていることがわかった。ここで、SPRが生じると、光はAg粒子周辺に閉じ込められ、反射光強度比は低くなる。したがって、反射光強度比が低いほど、試料基板は、電場増強効果を強めることができる。すなわち、試料基板A,Bは、電場増強効果が強く、ラマン散乱光の強度を強くすることができるが、試料基板Cは、試料基板A,Bに比べて、電場増強効果が弱く、ラマン散乱光の強度を強くすることができないといえる。   FIG. 11 is a graph showing reflected light intensity ratio spectra of sample substrates A, B, and C. FIG. 11 shows that the sample substrates A and B have relatively the same spectral shape, but the sample substrate C in which the structural change of the Ag particles is confirmed is significantly different from the sample substrates A and B. It was. Here, when SPR occurs, the light is confined around the Ag particles, and the reflected light intensity ratio becomes low. Therefore, the lower the reflected light intensity ratio, the stronger the electric field enhancement effect of the sample substrate. That is, the sample substrates A and B have a strong electric field enhancing effect and can increase the intensity of Raman scattered light, but the sample substrate C has a weaker electric field enhancing effect than the sample substrates A and B, and Raman scattering. It can be said that the intensity of light cannot be increased.

図12は、図11に示した反射光強度比の波長632.8nmの値を抜き出した表(波長632.8nmの反射率比を示す表)である。図12より、試料基板Aの反射光強度比と試料基板Bの反射光強度比と差は、小さいが、試料基板Aの反射光強度比と試料基板Cの反射光強度比との差は、大きいことがわかった。   FIG. 12 is a table (table showing the reflectance ratio of the wavelength 632.8 nm) obtained by extracting the value of the reflected light intensity ratio of the wavelength 632.8 nm shown in FIG. From FIG. 12, the difference between the reflected light intensity ratio of the sample substrate A and the reflected light intensity ratio of the sample substrate B is small, but the difference between the reflected light intensity ratio of the sample substrate A and the reflected light intensity ratio of the sample substrate C is I found it big.

以上により、白色光源を用いて広い波長領域を測定しなくても、レーザー光源を用いて単一波長における反射光強度比を調べることで、Ag粒子の構造変化による試料基板の劣化を検知することができることがわかった。   As described above, it is possible to detect deterioration of the sample substrate due to the structural change of Ag particles by examining the reflected light intensity ratio at a single wavelength using a laser light source without measuring a wide wavelength region using a white light source. I found out that

5.3. 第2実験例
試料基板のAg粒子に、632.8nmのレーザー光を照射して、ラマンスペクトルを得た。本実験例では、1度も標的物質をラマン分光法により検出するために用いられていない試料基板D、以前に、標的物質をラマン分光法により検出するために用いられた試料基板E,F、濃度20ppmのピリジン気体に曝した(曝露した)試料基板G、および濃度3%のピリジン気体に曝露した試料基板Hについて、ラマンスペクトルを得た。
5.3. Second Experimental Example A Raman spectrum was obtained by irradiating Ag particles on a sample substrate with 632.8 nm laser light. In this experimental example, the sample substrate D that has never been used to detect the target substance by Raman spectroscopy, the sample substrates E and F that were previously used to detect the target substance by Raman spectroscopy, Raman spectra were obtained for the sample substrate G exposed to (exposed to) pyridine gas having a concentration of 20 ppm and the sample substrate H exposed to pyridine gas having a concentration of 3%.

図13は、試料基板D,E,F,G,Hのラマンスペクトルを示すグラフである。試料基板Fでは、1010cm−1付近にピークが確認される。これは、以前に、試料基板Fを用いてラマン分光法を行った際に、Ag粒子表面に分子(ピリジン)が付着し、該分子が離脱せずにそのまま残っているためである。 FIG. 13 is a graph showing Raman spectra of the sample substrates D, E, F, G, and H. In the sample substrate F, a peak is confirmed in the vicinity of 1010 cm −1 . This is because when a Raman spectroscopy method was previously performed using the sample substrate F, molecules (pyridine) adhered to the surface of the Ag particles, and the molecules remained as they were without leaving.

図13の試料基板G,Hのラマンスペクトルからわかるように、標的物質の濃度に応じて強度の異なるピークを得ることができ、標的物質(標的分子)の濃度を定量することができる。ピークのラマンシフト値(ピークの出現する位置)は、分子によって異なるので、ラマンスペクトルから分子種も特定することが可能である。ここで、例えばピリジン濃度を定量したいときに、試料基板Fのように、ピリジンを試料基板に曝す(曝露させる)前の試料基板において1010cm−1付近においてピークが確認されると、試料に曝した後のピーク強度を正しく知ることができなくなってしまう。特に、試料基板Gのように、低濃度の測定を行う際には、ピリジンを試料基板に曝す前にピークが存在すると、誤差が大きくなってしまう。例えば検出装置100では、このような試料基板Gを交換する旨の指示を出力することができる。なお、上述した図6は、試料基板Hのラマンスペクトルである。 As can be seen from the Raman spectra of the sample substrates G and H in FIG. 13, peaks with different intensities can be obtained according to the concentration of the target substance, and the concentration of the target substance (target molecule) can be quantified. Since the peak Raman shift value (position where the peak appears) differs depending on the molecule, the molecular species can also be specified from the Raman spectrum. Here, for example, when it is desired to quantify the pyridine concentration, the sample substrate was exposed to a sample when a peak was confirmed in the vicinity of 1010 cm −1 in the sample substrate before exposing (exposing) pyridine to the sample substrate as in the sample substrate F. The later peak intensity cannot be correctly determined. In particular, when a low concentration measurement is performed as in the case of the sample substrate G, if a peak exists before the pyridine is exposed to the sample substrate, the error becomes large. For example, the detection apparatus 100 can output an instruction to replace such a sample substrate G. Note that FIG. 6 described above is a Raman spectrum of the sample substrate H.

図14は、試料基板D,E,F,G,Hの強度差ΔIとベースラインのノイズの強度σとを示した表である。上述のように、強度差ΔIは、強度Iからベースラインの平均強度IAVEを引いて求められる値であり、ベースラインのノイズの強度σは、ベースラインの標準偏差の値である。上述のように、強度差ΔIが強度σ以上の場合に、電場増強素子20を交換すると判定する場合、試料基板Dは、交換されることとなる。 FIG. 14 is a table showing the intensity difference ΔI of the sample substrates D, E, F, G, and H and the baseline noise intensity σ. As described above, the intensity difference ΔI is a value obtained by subtracting the baseline average intensity I AVE from the intensity I 1 , and the baseline noise intensity σ is the value of the baseline standard deviation. As described above, when it is determined that the electric field enhancing element 20 is to be replaced when the intensity difference ΔI is greater than or equal to the intensity σ, the sample substrate D is replaced.

以上により、ラマンスペクトルから、試料基板の表面に標的物質が吸着し該分子を取り除くことができないことによって生じる試料基板の劣化を検知できることがわかった。   As described above, it was found from the Raman spectrum that the degradation of the sample substrate caused by the target substance adsorbed on the surface of the sample substrate and the removal of the molecule cannot be detected.

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。   The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

10…光源、12…ハーフミラー、14,14a,14b,14c,14d…レンズ、20…電場増強素子、21…基板、21a…第1領域、21b…第2領域、22…支持基板、23…金属層、24…誘電体層、25…金属微細構造体、26…金属層、30…第2移動部、40…フィルター、50…第1移動部、60…制御部、62…接続部、70…光検出器、72…分光器、74…受光素子、80…操作部、82…出力部、84…記憶部、85…データベース、86…記憶媒体、90…処理部、91…強度比演算部、92…第2移動部制御部、95…第1判定部、96…第1移動部制御部、97…ラマンスペクトル取得部、98…第2判定部、100…検出装置、210…気体試料保持部、212…カバー、213…吸引口、214…吸引流路、215…除塵フィルター、216…排出流路、217…吸引機構、218…排出口、220…検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light source, 12 ... Half mirror, 14, 14a, 14b, 14c, 14d ... Lens, 20 ... Electric field enhancement element, 21 ... Substrate, 21a ... First region, 21b ... Second region, 22 ... Support substrate, 23 ... Metal layer, 24 ... Dielectric layer, 25 ... Metal microstructure, 26 ... Metal layer, 30 ... Second moving part, 40 ... Filter, 50 ... First moving part, 60 ... Control part, 62 ... Connecting part, 70 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Photodetector, 72 ... Spectroscope, 74 ... Light receiving element, 80 ... Operation part, 82 ... Output part, 84 ... Memory | storage part, 85 ... Database, 86 ... Storage medium, 90 ... Processing part, 91 ... Intensity ratio calculating part , 92 ... 2nd moving part control part, 95 ... 1st determination part, 96 ... 1st moving part control part, 97 ... Raman spectrum acquisition part, 98 ... 2nd determination part, 100 ... Detection apparatus, 210 ... Gas sample holding | maintenance Part 212 ... cover 213 ... suction port 214 ... suction Passage, 215 ... dust filter, 216 ... discharge passage, 217 ... suction mechanism, 218 ... discharge port, 220 ... detector

Claims (9)

電場増強素子と、
前記電場増強素子に第1光を照射する光源と、
前記第1光を前記電場増強素子に照射したとき前記電場増強素子が放射する第2光を検出する光検出器と、
前記第1光の波長と同じ波長の光を反射させ、前記第1光の波長と異なる波長の光を透過させるフィルターと、
前記フィルターを前記第2光に対して、前記第2光が入射しない第1位置と、前記第2光が入射する第2位置と、に相対的に移動させる第1移動部と、
を含む、検出装置。
An electric field enhancing element;
A light source for irradiating the electric field enhancing element with first light;
A photodetector for detecting second light emitted by the electric field enhancing element when the electric field enhancing element is irradiated with the first light;
A filter that reflects light having the same wavelength as the wavelength of the first light and transmits light having a wavelength different from the wavelength of the first light;
A first moving unit that moves the filter relative to the second light relative to a first position where the second light is not incident and a second position where the second light is incident;
Including a detection device.
請求項1において、
前記フィルターが前記第1位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する第1判定部と、
前記フィルターが前記第2位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する第2判定部と、
を含む、検出装置。
In claim 1,
A first determination unit that determines whether to replace the electric field enhancement element based on a detection result of the photodetector in a state where the filter is in the first position;
A second determination unit that determines whether to replace the electric field enhancement element based on a detection result of the photodetector in a state where the filter is in the second position;
Including a detection device.
請求項2において、
前記電場増強素子は、
基板と、
前記基板の第1領域に設けられた金属微細構造体と、
前記基板の第2領域に設けられた金属層と、
を有する、検出装置。
In claim 2,
The electric field enhancing element is
A substrate,
A metal microstructure provided in a first region of the substrate;
A metal layer provided in a second region of the substrate;
A detection device.
請求項3において、
前記電場増強素子を前記第1光に対して、前記金属層に前記第1光が入射する第3位置と、前記金属微細構造体に前記第1光が入射する第4位置と、に相対的に移動させる第2移動部と、
前記フィルターが前記第1位置にあり、かつ前記電場増強素子が前記第3位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、第1反射光の強度を取得し、
前記フィルターが前記第1位置にあり、かつ前記電場増強素子が前記第4位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、第2反射光の強度を取得し、
前記第1反射光の強度と前記第2反射光の強度とから反射光の強度比を求める強度比演算部と、
を含み、
前記第1判定部は、前記強度比に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する、検出装置。
In claim 3,
The electric field enhancing element is relative to the first light at a third position where the first light is incident on the metal layer and a fourth position where the first light is incident on the metal microstructure. A second moving part to be moved to,
Based on the detection result of the photodetector in a state where the filter is in the first position and the electric field enhancing element is in the third position, the intensity of the first reflected light is obtained,
Based on the detection result of the photodetector in a state where the filter is in the first position and the electric field enhancing element is in the fourth position, the intensity of the second reflected light is obtained,
An intensity ratio calculation unit for obtaining an intensity ratio of reflected light from the intensity of the first reflected light and the intensity of the second reflected light;
Including
The first determination unit is a detection device that determines whether to replace the electric field enhancement element based on the intensity ratio.
請求項2ないし4のいずれか1項において、
前記フィルターが前記第2位置にある状態における前記光検出器の検出結果に基づいて、ラマンスペクトルを取得するラマンスペクトル取得部を含み、
前記第2判定部は、前記ラマンスペクトルに基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する、検出装置。
In any one of Claims 2 thru | or 4,
A Raman spectrum acquisition unit that acquires a Raman spectrum based on a detection result of the photodetector in a state where the filter is in the second position;
The detection device, wherein the second determination unit determines whether or not to replace the electric field enhancement element based on the Raman spectrum.
請求項5において、
前記第2判定部は、前記ラマンスペクトルの所定のラマンシフトにおける強度と、前記ラマンスペクトルのベースラインの平均強度と、の差を求め、前記差が前記ラマンスペクトルのベースラインのノイズの強度以上の場合に、前記電場増強素子を交換すると判定する、検出装置。
In claim 5,
The second determination unit obtains a difference between an intensity at a predetermined Raman shift of the Raman spectrum and an average intensity of the baseline of the Raman spectrum, and the difference is equal to or greater than a noise intensity of the baseline of the Raman spectrum. And a detection device that determines to replace the electric field enhancement element.
請求項2ないし6のいずれか1項において、
前記第1判定部の判定結果および前記第2判定部の判定結果を出力する出力部を含む、検査装置。
In any one of Claims 2 thru | or 6,
An inspection apparatus including an output unit that outputs a determination result of the first determination unit and a determination result of the second determination unit.
電場増強素子に第1光を照射して前記電場増強素子からの第2光を検出し、検出された前記第2光の強度に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する工程と、
前記電場増強素子に前記第1光を照射して前記電場増強素子からの前記第2光をフィルターを介して検出し、前記フィルターを介して検出された前記第2光の強度に基づいて、前記電場増強素子を交換するか否かを判定する工程と、
を含み、
前記フィルターは、前記第1光の波長と同じ波長の光を反射させ、前記第1光の波長と異なる波長の光を透過させる、検出方法。
Irradiating the electric field enhancing element with the first light, detecting the second light from the electric field enhancing element, and determining whether to replace the electric field enhancing element based on the detected intensity of the second light Process,
Irradiating the electric field enhancing element with the first light to detect the second light from the electric field enhancing element through a filter, and based on the intensity of the second light detected through the filter, Determining whether to replace the electric field enhancing element; and
Including
The detection method, wherein the filter reflects light having the same wavelength as the wavelength of the first light and transmits light having a wavelength different from the wavelength of the first light.
基板と、
前記基板の第1領域に設けられた金属微細構造体と、
前記基板の第2領域に設けられた金属層と、
を含む、電場増強素子。
A substrate,
A metal microstructure provided in a first region of the substrate;
A metal layer provided in a second region of the substrate;
Including an electric field enhancement element.
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