JP2017021024A - Liquid immersion probe, infrared spectrophotometer and atr crystal - Google Patents
Liquid immersion probe, infrared spectrophotometer and atr crystal Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017021024A JP2017021024A JP2016135129A JP2016135129A JP2017021024A JP 2017021024 A JP2017021024 A JP 2017021024A JP 2016135129 A JP2016135129 A JP 2016135129A JP 2016135129 A JP2016135129 A JP 2016135129A JP 2017021024 A JP2017021024 A JP 2017021024A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- atr crystal
- incident
- immersion probe
- light beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、液浸プローブ及び赤外分光光度計並びにATR結晶に関する。 The present invention relates to an immersion probe, an infrared spectrophotometer, and an ATR crystal.
従来、液浸プローブは、例えば化学反応槽における反応の進行度を測定するために用いられている。(1)このような液浸プローブとしては、出光手段としての出光用光ファイバー、及びこの出光用光ファイバーからの光線を受光する受光用光ファイバーを備え、この出光用光ファイバーから受光用光ファイバーまでの光路中に測定対象である反応液が介在可能な空洞部が設けられている(特開2009−250825号公報参照)。そして、この液浸プローブを反応液に浸漬した状態で、上記出光用光ファイバーから光線を出射すると、この光線が上記空洞部に介在される反応液を透過する際に一部の波長の光線が吸収される。このため、受光用光ファイバーで受光した光線を分析することで、反応液の状態等を把握することができ、このため反応の進行度を測定できる。 Conventionally, an immersion probe is used, for example, to measure the progress of a reaction in a chemical reaction tank. (1) As such an immersion probe, a light-emitting optical fiber as a light-emitting means and a light-receiving optical fiber that receives light from the light-emitting optical fiber are provided in the optical path from the light-emitting optical fiber to the light-receiving optical fiber. A cavity portion in which a reaction liquid to be measured can be interposed is provided (see JP 2009-250825 A). Then, when light is emitted from the light-emitting optical fiber in a state where the immersion probe is immersed in the reaction liquid, a part of the wavelength of light is absorbed when the light passes through the reaction liquid interposed in the cavity. Is done. For this reason, by analyzing the light received by the light receiving optical fiber, it is possible to grasp the state of the reaction solution and the like, and thus the progress of the reaction can be measured.
また、物質を分析する方法の一つに全反射減衰法(ATR法(attenuated total reflection法))がある。(2)この全反射減衰法では、図19に示すように、光線103が測定対象102の表面に向かって臨界角以上の入射角で入射すると、光線103はプリズム101と測定対象102との界面で全反射する。そして、全反射の際にエバネッセント波が測定対象102側に浸透する。全反射に際して光線は、測定対象102固有の吸収(浸透)がなされる。このため、プリズム101から出射された光線103を分析することにより、測定対象の状態を把握することができる。この全反射減衰法を用いて物質の状態を測定する素子としては、ATRプローブが公知である(特開2004−85433号公報参照)。このようなATRプローブは、ATR結晶と、ATR結晶に光線を入射させるための導光用光ファイバーと、ATR結晶から出射された光線を受光する受光用光ファイバーとを備え、このATR結晶は光線を反射する角錐部又は円錐部を有している。さらに、このATRプローブは、導光用光ファイバーとATR結晶との間に配設され、平行光線がATR結晶に入射されるよう光路を調整するための入射レンズを備える。また、このATRプローブは、受光用光ファイバーとATR結晶との間に配設され、平行光線が受光用光ファイバーに入射されるよう光路を調整するための出射レンズを備える。この入射レンズ及び出射レンズによって、平行光線がATR結晶の角錐部において全反射し、この全反射した光線が平行光線とされて受光用光ファイバーが受光して、上述のような測定が行われている。
One of the methods for analyzing a substance is an attenuated total reflection method (ATR method (attenuated total reflection method)). (2) In this total reflection attenuation method, as shown in FIG. 19, when the
さらに、(3)一方の底面側に入射部及び出射部を有する略円柱の形状のATR結晶と、上記入射部からATR結晶に光線を入射させるための導光手段と、この導光手段によって入射され、ATR結晶の側面及び他方の底面側で反射され、かつ上記出射部から出射される光線を受光する受光手段を備え、上記入射部及び出射部が、ATR結晶の仮想平面に対して非平行な傾斜面から構成されている液浸プローブが公知である(特開2015−75448号公報)。この略円柱の形状を有するATR結晶を用いる液浸プローブにあっては、測定対象たる液体に浸漬した状態で、導光手段から入射された光線が、ATR結晶の側面での反射を繰り返すことで略らせん状に他方側の底面に向けて進み、他方側の底面で反射されて、再度ATR結晶の側面での反射を繰り返すことで略らせん状に一方側の底面に向けて進み、このような反射に際して、光線は測定対象固有の波長が吸収される。そして、このようにATR結晶内を進んだ光線は、出射部から出射され、受光手段によって受光される。この受光手段によって受光された光線を分析し、吸収された光線を特定することで、測定対象の状態等を判断することができる。 Further, (3) a substantially cylindrical ATR crystal having an incident part and an emission part on one bottom surface side, a light guide means for making a light beam incident on the ATR crystal from the incident part, and incident by this light guide means And a light receiving means for receiving the light beam reflected from the side surface and the other bottom surface side of the ATR crystal and emitted from the emitting portion, wherein the incident portion and the emitting portion are not parallel to the virtual plane of the ATR crystal. An immersion probe composed of an inclined surface is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2015-75448). In the immersion probe using the ATR crystal having a substantially cylindrical shape, the light incident from the light guide means is repeatedly reflected on the side surface of the ATR crystal while being immersed in the liquid to be measured. Proceeding toward the bottom surface on the other side in a substantially spiral shape, reflected on the bottom surface on the other side, and proceeding toward the bottom surface on one side in a substantially spiral shape by repeating reflection on the side surface of the ATR crystal again, such as Upon reflection, the light beam absorbs the wavelength inherent to the measurement object. The light beam that has traveled through the ATR crystal in this way is emitted from the emitting portion and received by the light receiving means. By analyzing the light received by the light receiving means and specifying the absorbed light, it is possible to determine the state of the measurement object.
しかし、(1)上記従来の空洞部を有する液浸プローブにあっては、空洞部に的確に測定対象たる液体が流れ込まないと的確な測定を行うことができない。さらに、この空洞部に介在される液体内に気泡が存在すると、精度の良い測定を行うことができない。 However, (1) In the conventional immersion probe having a cavity, accurate measurement cannot be performed unless the liquid to be measured flows into the cavity. Furthermore, if bubbles are present in the liquid interposed in the cavity, accurate measurement cannot be performed.
また、(2)上記ATRプローブにあっては、上述のように光路を調製する光学レンズを配設しても、光線をATR結晶で確実に全反射させ、さらに受光用光ファイバーで正確に受光させるためには、導光用光ファイバー、受光用光ファイバー、光学レンズ及びATR結晶の位置決めを精度良く行う必要がある。つまり、この位置決めに僅かなズレが生じても、受光用光ファイバーによって正確に光線を受光できず、精度の良い測定を行うことができない。さらに、全反射減衰法では上述のように臨界角以上の入射角で測定対象との界面に光線を入射させる必要があり、測定対象の屈折率によって上記臨界角は異なるため、測定対象に応じてその都度上述のような位置決めを精度良く行う必要がある。 (2) In the ATR probe, even if the optical lens for adjusting the optical path is provided as described above, the light is surely totally reflected by the ATR crystal and is accurately received by the light receiving optical fiber. Therefore, it is necessary to accurately position the light guide optical fiber, the light receiving optical fiber, the optical lens, and the ATR crystal. That is, even if a slight deviation occurs in the positioning, the light receiving optical fiber cannot accurately receive the light beam and accurate measurement cannot be performed. Furthermore, in the total reflection attenuation method, as described above, it is necessary to allow light to be incident on the interface with the measurement object at an incident angle greater than the critical angle, and the critical angle differs depending on the refractive index of the measurement object. It is necessary to perform the positioning as described above with accuracy each time.
さらに、(3)特許文献3のように略円柱の形状を有するATR結晶を用いる液浸プローブにあっては、光線が略円柱の形状の側面で複数回反射するので、上述の(1)及び(2)と比べて高精度の測定を容易かつ確実に行うことができるが、本発明者が鋭意検討した結果、入射した光線を測定に十分に利用できていないことが判明した。その原因としては、本発明者が精密に検討したところ、略円柱の形状のATR結晶の側面と他方側の底面との間の角部が不連続点となっているため、この不連続点から光線が測定対象たる液体に出射されてしまい、この出射された光量が測定に利用されていないためと考えられる。 Further, (3) in an immersion probe using an ATR crystal having a substantially cylindrical shape as in Patent Document 3, since the light beam is reflected a plurality of times on the side surface of the substantially cylindrical shape, the above (1) and Although high-accuracy measurement can be performed easily and reliably as compared with (2), as a result of intensive studies by the inventor, it has been found that the incident light beam is not sufficiently utilized for measurement. The reason for this is that when the inventor has studied carefully, the corner between the side surface of the substantially cylindrical ATR crystal and the bottom surface on the other side is a discontinuous point. This is probably because the light beam is emitted to the liquid to be measured, and the emitted light quantity is not used for the measurement.
そこで、本発明は、上記従来の技術の不都合に着目してなされたものであり、入射した光線を測定に十分に利用でき、より高精度の測定を容易かつ確実に行うことができる液浸プローブ及び赤外分光光度計並びにATR結晶を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the disadvantages of the above-described conventional technology, and an immersion probe that can sufficiently use incident light for measurement and can perform more accurate measurement easily and reliably. And an infrared spectrophotometer and an ATR crystal.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明に係る液浸プローブは、一方の底面側に入射部及び出射部を有する略円柱の形状のATR結晶と、上記入射部からATR結晶に光線を入射させるための導光手段と、この導光手段によって入射され、ATR結晶の側面及び他方の底面側で反射され、かつ上記出射部から出射される光線を受光する受光手段を備える液浸プローブであって、上記ATR結晶の他方の底面の少なくとも周縁部が、側面から連続する曲面であることを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an immersion probe according to the present invention includes an ATR crystal having a substantially cylindrical shape having an incident portion and an emitting portion on one bottom surface side, and the incident portion. And a light receiving means for receiving the light beam incident on the side surface and the other bottom surface side of the ATR crystal and emitted from the emitting portion. An at least peripheral portion of the other bottom surface of the ATR crystal is a curved surface continuous from the side surface.
当該液浸プローブは、測定対象たる液体に浸漬した状態で、導光手段からの光線がATR結晶内に入射されると、この光線は、ATR結晶の側面での反射を繰り返し、略円柱状のATR結晶内を略らせん状に他方の底面側に向けて進む。そして、この光線は、他方側の底面で反射され、再度ATR結晶の側面での反射を繰り返すことで略らせん状に一方側の底面(入射部及び出射部側の底面)に向けて進む。このような反射に際して、光線は測定対象固有の波長が吸収される。そして、このようにATR結晶内を進んだ光線は、出射部から出射され、受光手段によって受光される。この受光手段によって受光された光線を分析し、吸収された光線を特定することで、測定対象の状態等を判断することができる。当該液浸プローブは、上述のように光線が略円柱状のATR結晶内を略らせん状に進み、ATR結晶の側面で光線の反射が繰り返し行われるので、上記測定対象固有の波長の吸収が顕著となり、このため容易かつ確実に高精度の測定を行うことができる。 When the light beam from the light guiding means is incident on the ATR crystal in a state where the immersion probe is immersed in the liquid to be measured, the light beam repeatedly reflects on the side surface of the ATR crystal, and is substantially cylindrical. Proceeds in the ATR crystal in a substantially spiral shape toward the other bottom surface. Then, this light beam is reflected on the bottom surface on the other side, and is again reflected on the side surface of the ATR crystal to advance toward the bottom surface on one side (the bottom surface on the incident portion and the emission portion side) in a spiral manner. During such reflection, the light beam absorbs the wavelength inherent to the measurement object. The light beam that has traveled through the ATR crystal in this way is emitted from the emitting portion and received by the light receiving means. By analyzing the light received by the light receiving means and specifying the absorbed light, it is possible to determine the state of the measurement object. In the immersion probe, as described above, the light beam travels in a substantially spiral shape in the substantially cylindrical ATR crystal, and the reflection of the light beam is repeatedly performed on the side surface of the ATR crystal. Therefore, highly accurate measurement can be performed easily and reliably.
しかも、当該液浸プローブは、上述のようにATR結晶の他方の底面の少なくとも周縁部が側面から連続する曲面であるので、側面と底面との境界部分から光線が測定対象である液体への出射を抑制することができる。このため、当該液浸プローブは、入射した光線を効率的に測定に利用することができ、より高精度の測定を容易かつ確実に行うことができる。 Moreover, since the immersion probe is a curved surface in which at least the peripheral portion of the other bottom surface of the ATR crystal is continuous from the side surface as described above, the light beam is emitted from the boundary portion between the side surface and the bottom surface to the liquid to be measured. Can be suppressed. For this reason, the said immersion probe can utilize the incident light beam efficiently for a measurement, and can perform a highly accurate measurement easily and reliably.
上記ATR結晶の他方の底面の周縁部が球面であることが好ましい。これにより、底面の周縁部で光線をより確実に出射部側に向けて反射することができる。なお、本発明において「球面」とは、球の全表面を意味するものではなく、球の表面の一部を構成する面を意味する。 The peripheral edge of the other bottom surface of the ATR crystal is preferably a spherical surface. Thereby, a light beam can be more reliably reflected toward the emitting portion side at the peripheral edge portion of the bottom surface. In the present invention, “spherical surface” does not mean the entire surface of a sphere, but means a surface constituting a part of the surface of the sphere.
上記球面の曲率半径が、上記円柱の半径と略同一であることが好ましい。これにより、底面の周縁部で光線をより確実に出射部側に向けて反射することができる。 It is preferable that the radius of curvature of the spherical surface is substantially the same as the radius of the cylinder. Thereby, a light beam can be more reliably reflected toward the emitting portion side at the peripheral edge portion of the bottom surface.
上記入射部又は出射部が、ATR結晶の軸方向と垂直な仮想平面に対して非平行な傾斜面から構成されていることが好ましい。このように入射部又は出射部がATR結晶の仮想平面に対して非平行な傾斜面から構成されることで、上述のように略らせん状に進むように光線を入射又は出射させやすい。さらに、この入射部又は出射部の法線方向とATR結晶の軸方向と垂直な仮想平面とのなす角度αが45°未満であることが好ましく、これにより上述のように略らせん状に進むように光線をATR結晶への入射及び出射がより容易かつ確実に行うことができる。 It is preferable that the incident part or the emitting part is composed of an inclined surface that is not parallel to a virtual plane perpendicular to the axial direction of the ATR crystal. As described above, the incident portion or the emission portion is configured by the inclined surface that is not parallel to the virtual plane of the ATR crystal, so that the light beam can be easily incident or emitted so as to proceed in a substantially spiral shape as described above. Furthermore, it is preferable that the angle α formed between the normal direction of the incident part or the outgoing part and the virtual plane perpendicular to the axial direction of the ATR crystal is less than 45 °, so that it proceeds in a substantially spiral shape as described above. In addition, it is possible to more easily and surely enter and exit the ATR crystal.
この場合、上記球面である周縁部の軸方向投影領域における側面から円柱の軸向きの幅Wが、L(1−cos2α)以上であることが好ましい(但し、Lは上記円柱の半径である)。 In this case, it is preferable that the axial width W of the cylinder from the side surface in the axial projection region of the peripheral edge that is the spherical surface is L (1-cos 2α) or more (where L is the radius of the cylinder). .
これにより、らせん状に他方の底面側に向いて進んだ光線が、球面である周縁部に的確に入射し、この底面側で一方の底面側に向けて的確に反射させることができる。 As a result, the light beam that has spirally traveled toward the other bottom surface can be accurately incident on the peripheral edge that is a spherical surface, and can be accurately reflected toward the bottom surface by this bottom surface.
また、上記課題を解決するための別の発明は、当該液浸プローブを備える赤外分光光度計である。当該赤外分光光度計は、当該液浸プローブを備えるので、精度の高い測定を容易かつ確実に行うことができる。 Another invention for solving the above problem is an infrared spectrophotometer including the immersion probe. Since the infrared spectrophotometer includes the immersion probe, highly accurate measurement can be performed easily and reliably.
さらに、上記課題を解決するための別の発明に係るATR結晶は、一方の底面側に入射部及び出射部を有する略円柱の形状を有し、他方の底面の少なくとも周縁部が、側面から連続する曲面である。 Furthermore, an ATR crystal according to another invention for solving the above-described problem has a substantially cylindrical shape having an incident portion and an emission portion on one bottom surface side, and at least a peripheral portion of the other bottom surface is continuous from the side surface. It is a curved surface.
当該ATR結晶は、測定対象たる液体に浸漬した状態で、光線が入射部から入射されると、この光線は、ATR結晶の側面での反射を繰り返し、略円柱状のATR結晶内を略らせん状に他方の底面側に向けて進み、他方側の底面の周縁部で反射されて、再度ATR結晶の側面での反射を繰り返すことで略らせん状に一方側の底面(入射部及び出射部側の底面)に向けて進み、このような反射に際して、光線は測定対象固有の波長が吸収され、この吸収された光線を特定することで、測定対象の状態等を判断することができる。当該液浸プローブは、上述のように光線が略円柱状のATR結晶内を略らせん状に進み、ATR結晶の側面で光線の反射が繰り返し行われるので、上記測定対象固有の波長の吸収が顕著となり、さらにATR結晶の他方の底面の少なくとも周縁部が、側面から連続する曲面であるので、側面と底面との接続部分から光線が測定対象である液体への出射を抑制することができ、このため、入射した光線を効率的に測定に利用することができ、より高精度の測定を容易かつ確実に行うことができる。 When the ATR crystal is immersed in the liquid to be measured and a light beam is incident from the incident portion, the light beam is repeatedly reflected on the side surface of the ATR crystal, and is substantially spiral in the substantially cylindrical ATR crystal. To the other bottom surface side, reflected at the peripheral edge of the bottom surface on the other side, and repeatedly reflected on the side surface of the ATR crystal again to form a substantially spiral bottom surface (on the incident side and emission side side). In such a reflection, the light beam absorbs a wavelength specific to the measurement object, and the state of the measurement object or the like can be determined by specifying the absorbed light beam. In the immersion probe, as described above, the light beam travels in a substantially spiral shape in the substantially cylindrical ATR crystal, and the reflection of the light beam is repeatedly performed on the side surface of the ATR crystal. Furthermore, since at least the peripheral part of the other bottom surface of the ATR crystal is a curved surface continuous from the side surface, it is possible to suppress the emission of light from the connecting portion between the side surface and the bottom surface to the liquid to be measured. Therefore, the incident light beam can be efficiently used for measurement, and more accurate measurement can be easily and reliably performed.
なお、球面の曲率半径が円柱の半径と略同一とは、両者が完全に同一の場合に限定されるものではなく、例えば球面の曲率半径が円柱の半径の90%以上110%以下、好ましくは95%以上105%以下であるものも含む。仮想平面とは、略円柱状のATR結晶の軸心に垂直な仮想平面を意味する。また、傾斜面とは、上記仮想平面と非平行、つまりは仮想平面に対して傾斜している面を意味し、平面に限られず湾曲面であってもよい。 Note that the curvature radius of the spherical surface is substantially the same as the radius of the cylinder is not limited to the case where both are completely the same. For example, the curvature radius of the spherical surface is 90% to 110% of the radius of the cylinder, preferably Also included is 95% or more and 105% or less. The virtual plane means a virtual plane perpendicular to the axis of the substantially cylindrical ATR crystal. Further, the inclined surface means a surface that is not parallel to the virtual plane, that is, a surface that is inclined with respect to the virtual plane, and is not limited to a flat surface but may be a curved surface.
以上説明したように、本発明の液浸プローブ及び赤外分光光度計並びにATR結晶は、 射した光線を測定に十分に利用でき、より高精度の測定を容易かつ確実に行うことができる。 As described above, the immersion probe, the infrared spectrophotometer, and the ATR crystal of the present invention can sufficiently use the emitted light for measurement, and can perform more accurate measurement easily and reliably.
<赤外分光光度計>
図1の赤外分光光度計1は、フーリエ変換赤外分光光度計であり、測定対象に赤外光をあてることによりスペクトル情報を得て測定対象の特性や状態等を得る機器である。例えば、当該赤外分光光度計1は、有機溶剤Lの反応状態を測定することができる。
<Infrared spectrophotometer>
An
当該赤外分光光度計1は、液浸プローブ2、光度計本体3、及び液浸プローブ2と光度計本体3とを接続する接続部4を備える。
The
(液浸プローブ)
上記液浸プローブ2は、測定対象に赤外光を照射し反射光を得る光学素子である。この液浸プローブ2を有機溶剤Lに浸漬させることにより赤外光を照射し反射光を得ることができる。
(Immersion probe)
The
液浸プローブ2は、図2〜図5に示すように、ATR結晶7、導光手段12、受光手段13、反射手段11及びATR結晶7等を保持する保持部14(保持手段)を備える。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
ATR結晶7は、略円柱状の形状を有し、一方の底面側に入射部8及び出射部9を有している。なお、本実施形態においては、便宜上ATR結晶7の入射部8及び出射部9を設けた側を上方とし、他方の底面側を下方として以下説明する。
The
このATR結晶7は、液浸プローブ2の下端部に配設されており、上記ATR結晶7の下端は保持部14よりも下方から突出して配設される(図2参照)。このATR結晶7は、この下方の突出部分が有機溶剤Lの中に浸漬されて用いられる(図1参照)。そして、上記導光手段12から出射される光線は、ATR結晶7内に入射部8から入射され、ATR結晶7の側面で複数回反射される。ここで、入射部8から入射された光線は、略円柱状のATR結晶7内を側面で反射しつつ下方に向けて略らせん状に進み(図5(A)参照)、下方の底面10の周縁部10aにおいて反射し、さらに側面で反射しつつ上方に向けて略らせん状に進む(図5(B)参照)。この反射に際して、有機溶剤Lとの界面においてエバネッセント波が有機溶剤L側に浸透する。つまり、反射に際して光線は、有機溶剤L固有の吸収(浸透)がなされる。そして、上述のように側面で複数回反射された光線は、上記出射部9から出射され、受光手段13によって受光される。この受光手段13によって受光された光線を分析することにより、測定対象の状態を把握することができる。
The
ATR結晶7は、特に限定されないが、ダイヤモンド、サファイア、ジルコン、石英等からなるとよい。これらの中でも高屈折率であること、不活性の特性を有すること、加工性の観点等からサファイア又はジルコンが好ましい。
The
上記ATR結晶7の屈折率の下限としては、1.43が好ましく、1.45がより好ましい。上記屈折率が上記下限未満であると、測定対象との屈折率差が小さくなり過ぎ、全反射を行う臨界角が小さくなり過ぎるおそれがある。なお、上記屈折率の上限は、特に限定されるものではなく、例えば2.5とすることができる。なお、上記屈折率は、波長589.3nmの光線(ナトリウムのD線)を用い、温度25℃で湿度50%の状態で測定した値であり、複屈折性を有する場合には常光線の屈折率と異常光線の屈折率との平均値を意味する。
The lower limit of the refractive index of the
上記入射部8及び出射部9は、ATR結晶7の軸方向に垂直な仮想平面Bに対して非平行な傾斜面7aから構成されている。この入射部8又は出射部9を構成する傾斜面7aは、ATR結晶構成材料を切削することで形成されている。また、入射部8及び出射部9を構成する傾斜面7aは同一平面内にあり(図4及び図5参照)、この平面の中心よりも一方の外側寄り(図5(C)の紙面上の上側)に入射部8が、他方の外側寄り(図5(C)の紙面上の下側)に出射部9が配設されることになる。具体的には、ATR結晶7の一方の底面は、図3(A)及び図4に示すように階段状に形成されており、仮想平面Bに若干傾斜する平行な二つの面7bと、この二つの面7bの間で段を構成する面(上記傾斜面7a)とから構成されている。そして、この段を構成する面(上記傾斜面7a)が、上記入射部8及び出射部9として機能する。なお、当該ATR結晶7は、後述するように上記入射部8に光線が入射部8に対して略垂直に(傾斜面7aの法線方向から)入射するよう設けられ、また上記出射部9から出射部9に対して略垂直に(傾斜面7aの法線方向へ)光線が出射するよう設けられている。ここで、略垂直とは、傾斜面7aとのなす角度が70°以上であること、好ましくは80°以上であることを意味する。
The
上述のように入射部8及び出射部9を構成する傾斜面7aは、下方に向かない(上方を向く)よう配設される。上記傾斜面7aが下方に向いて配設されると、上述のように下方に向けて略らせん状に進むように光線をATR結晶7内に入射させにくくなるおそれがある。この傾斜面7aの法線方向と、ATR結晶7の仮想平面Bとのなす角度α(図4参照)の上限としては、45°が好ましく、35°がより好ましく、20°がさらに好ましい。入射部8の傾斜面7aの法線方向と仮想平面Bとのなす角度αが上記上限を超えると、上述のように略らせん状に進むように光線をATR結晶7内に入射させにくくなるおそれがある。また、出射部9の傾斜面7aと仮想平面Bとのなす角度αが上記上限を超えると、上述のように略らせん状に進んだ光線を出射させにくくなるおそれがある。なお、上記傾斜面7aの法線方向と上記仮想平面Bとのなす角度αの下限は、5°が好ましく、10°がより好ましい。
As described above, the
上記ATR結晶7の入射部8に対向する側面における上縁(図4における右側の側面の上縁)が、上記入射部8よりも下方に配設されている。同様に、上記ATR結晶7の出射部9に対向する側面における上縁が、上記出射部9よりも下方に配設されている。具体的には、上記入射部8及び出射部9を構成する傾斜面7aの下縁と、上記側面における上縁とが、軸方向において略同一位置に配設されている(図4参照)。このように上記側面における上縁が、入射部8及び出射部9よりも下方に配設されていることで、入射部8から入射した光線のうち下方に進行せずに水平位置で反射しただけで出射部9から出射する光線が生ずるおそれが少ない。つまり、水平位置で反射しただけで出射部9から出射される光線は測定ノイズとなり、測定精度の低下を招くおそれがあるが、上記のように構成することで、入射部8から入射した光線は上記側面において下方に向けて反射するので、水平位置でのみ反射して出射部9から光線が出射されることを防止でき、これにより容易かつ確実に高精度の測定を行うことができる。
The upper edge (the upper edge of the right side surface in FIG. 4) of the side surface of the
上記入射部8の軸方向投影位置は、上述のように軸心Oよりも外側に配設されている(図5(C)参照)。この入射部8の軸方向投影位置は、仮想平面Bの半径の80%以上外側にあることが好ましい。すなわち、軸方向投影位置における入射部8と軸心Oとの距離の下限は、上述のように仮想平面Bの半径の80%が好ましく、85%がより好ましく、89%がさらに好ましい。これにより、入射部8から入射された光線が側面に対して鋭角となりやすく、様々な測定対象において入射角が臨界角以上となり、容易かつ確実に光線をATR結晶7内において全反射させることができる。
As described above, the projection position of the
また、同様に上記出射部9の軸方向投影位置は、上述のように軸心Oよりも外側に配設されている(図5(C)参照)。出射部9の軸方向投影位置と軸心Oとの距離の下限は、仮想平面Bの半径の80%が好ましく、85%がより好ましく、89%がさらに好ましい。これにより、上述のようにATR結晶7内で全反射した光線を出射部9から的確に出射させることができる。
Similarly, the projection position in the axial direction of the emitting
一方、軸方向投影位置における入射部8及び/又は出射部9と軸心Oとの距離の上限は、仮想平面Bの半径の95%が好ましく、93%がより好ましく、91%がさらに好ましい。これにより、入射部8から光線を的確入射させやすく、また出射部9から光線を的確に出射させやすい。なお、出射部9の軸方向投影位置と軸心Oとの距離、及び入射部8の軸方向投影位置と軸心Oとの距離は、略同一である。
On the other hand, the upper limit of the distance between the
上記ATR結晶7の直径(仮想平面Bの直径)は、特に限定されないが、この直径の下限は、0.4cmが好ましく、1cmがより好ましい。また、この直径の上限は、5cmが好ましく、3cmがより好ましい。上記直径が上記下限未満の場合、ATR結晶7が小さくなりすぎ、取扱いが困難となるおそれがある。一方、上記直径が上記上限を超える場合、ATR結晶7の高額化を招くおそれがある。
The diameter of the ATR crystal 7 (the diameter of the virtual plane B) is not particularly limited, but the lower limit of this diameter is preferably 0.4 cm, and more preferably 1 cm. Further, the upper limit of this diameter is preferably 5 cm, and more preferably 3 cm. When the diameter is less than the lower limit, the
上記ATR結晶7の側面の上下長さ(入射部8から側面下端までの軸方向の長さ)は、特に限定されないが、この上下長さの下限は0.5cmが好ましく、2cmがより好ましい。また、この上下長さの上限は、20cmが好ましく、10cmがより好ましい。上記上下長さが上記下限未満の場合、ATR結晶7が小さくなりすぎ、取扱いが困難となるおそれがある。一方、上記上下長さが上記上限を超える場合、ATR結晶7の高額化を招くおそれがある。なお、ATR結晶7の直径に対する上下長さの比の下限は、1倍が好ましく、2倍がより好ましい。また、上記比の上限は、10倍が好ましく、8倍がより好ましい。
The vertical length of the side surface of the ATR crystal 7 (the axial length from the
上記ATR結晶7の下側の底面10(入射部8及び出射部9の形成されていない底面)の周縁部10aは、側面から連続する曲面である。ATR結晶7の下側の底面10に到達した光線は、この底面10の周縁部10aで反射され、上方に向けて進行する。この周縁部10aが側面から連続する曲面であるので、側面と底面10との境界部分から光線が測定対象である液体への出射を抑制することができる。なお、この下側の底面10の中央部は、仮想平面Bと平行な面であり、上記周縁部10aの内側は中空となっていない。つまり、周縁部10aの内側は、ATR結晶7の形成材料が存在している。
The
上記ATR結晶の下側の底面10の周縁部10aの曲面は球面である。この球面の曲率半径は、ATR結晶7の円柱の半径と略同一である。
The curved surface of the
この球面である周縁部10aの軸方向投影領域における側面から円柱の軸向き(軸心O側)の幅Wは、L(1−cos2α)以上である(Lは、上記円柱の半径である)。さらに、上記幅Wの下限は、L(1−cos2α)の1.1倍が好ましく、1.2倍がより好ましい。これにより、ATR結晶7の下側の底面10に到達する光は、上記球面である周縁部10a以外に入射され難く、より的確に上記周縁部10aで光線を反射することができる。
The width W in the axial direction (axial center O side) of the cylinder from the side surface in the axial projection area of the
なお、球面である周縁部10aの軸方向投影領域内に上記入射部8及び出射部9が位置していることが好ましい。つまり、入射部8及び出射部9の下方には、底面10の周縁部10aが存在することが好ましい。これにより、ATR結晶7の下側の底面10に到達する光が、より確実に上記周縁部10aに入射される。
In addition, it is preferable that the said
上記ATR結晶7は、特に限定されるものではないが、上記底面10の周縁部10a又は側面の少なくとも一部の外面に蒸着された金属膜を有することが好ましい。これにより、ATR結晶7の底面10の周縁部10a又は側面における特定の光線の吸収がより起こりやすくなり、より高精度の測定を行うことができる。なお、この金属膜は、ATR結晶7の外面全体に設けることも可能であり、また有機溶剤Lに浸漬される部分のみに設けることも可能である。この金属膜に用いられる金属としては、特に限定されないが、銀、金、銅、亜鉛、アルミニウム、カリウム等が挙げられる。また、金属膜の厚さとしては、特に限定されないが、30nm以上70nm以下が好ましく、40nm以上60nm以下が好ましい。金属膜の厚さが上記範囲外の場合、金属膜による測定精度向上効果が十分に得られないおそれがある。
The
当該液浸プローブ2は、上記反射手段11として、導光手段12からの光線を入射部8に向けて反射する入射位置反射手段、及び上記出射部9から出射された光線を受光手段13に向けて反射する出射位置反射手段を備えている。本実施形態にあっては、この入射位置反射手段と出射位置反射手段とは、同一のミラー11から構成されている。具体的には、図3(A)に示すように、反射面としての上面が入射部8及び出射部9に向くよう仮想平面Bに対して傾斜し、ATR結晶7上に載置固定された三角柱状のミラー11から構成されている。なお、上記反射面としては、例えばアルミニウム等の金属蒸着面から構成することができる。
The
上記導光手段12は、上記入射位置反射手段としてのミラー11の反射面に光線を出射することで、上記入射部8からATR結晶7に光線を入射するものであり、導波管としての光ファイバーを備えている。なお、導波管としては、例えば円形又は方形の断面を持つ金属製の管から構成される中空導波管を採用することも可能である。
The light guide means 12 emits a light beam from the
上記導光手段12の光ファイバーは、ATR結晶7の軸方向に略平行に配設されている。この光ファイバーのコアの直径は、特に限定されないが、この直径の下限は、40μmが好ましく、50μmがより好ましい。また、この直径の上限は、600μmが好ましく、500μmがより好ましい。上記光ファイバーのコアの直径が上記下限未満の場合、光線をATR結晶7に入射させることが容易にできないおそれがある。一方、上記直径が上記上限を超える場合、液浸プローブ2が大きくなりすぎ、液浸プローブ2の取扱性が損なわれるおそれがある。
The optical fiber of the light guiding means 12 is disposed substantially parallel to the axial direction of the
この導光手段12及びミラー11は、光線が入射部8と略垂直に入射されるよう設けられている。つまり、当該液浸プローブ2にあっては、入射部8から光線が軸方向他方の底面側(下方)に向けて入射される。ここで、この入射する際の光線(入射前の光線)の仮想平面Bに対する角度の上限としては、45°が好ましく、35°がより好ましく、20°がさらに好ましい。この光線の上記角度が上記上限を超えると、光線がATR結晶7内で反射する回数が少なくなり過ぎるおそれがある。なお、上記角度の下限としては、5°が好ましく、10°がより好ましい。上記角度が上記下限未満であると、光線の制御が困難となるおそれが生ずる。
The light guide means 12 and the
上記受光手段13は、上記出射位置手段としてのミラー11の反射面を介して、上記出射部9から出射される光線を受光するものであり、導波管としての光ファイバーを備えている(図3(C)参照)。なお、導波管としては、中空導波管を採用することも可能である。
The light receiving means 13 receives a light beam emitted from the
この受光手段13の光ファイバーは、ATR結晶7の軸方向に略平行に配設されている。この光ファイバーのコアの直径は、特に限定されないが、この直径の下限は、40μmが好ましく、50μmがより好ましい。また、この直径の上限は、600μmが好ましく、500μmがより好ましい。上記光ファイバーのコアの直径が上記下限未満の場合、ATR結晶7からの光線を的確に受光できなくなるおそれが生ずる。一方、上記直径が上記上限を超える場合、液浸プローブ2が大きくなりすぎ、液浸プローブ2の取扱性が損なわれるおそれがある。なお、上記出射位置反射手段11は、上記出射部9から略垂直に出射された光線を、上記受光手段13に向けて上記軸方向と略平行に反射するよう設けられている。
The optical fiber of the light receiving means 13 is disposed substantially parallel to the axial direction of the
上記保持部14は、ATR結晶7の側面を気密に保持する円筒状の保持部位を有する。具体的には、保持部14は、ATR結晶7の側面に密着するOリング14aを有し、このOリング14aによってATR結晶7は気密に保持部14に保持され、有機溶剤L等が導光手段12及び受光手段13等に付着することが的確に防止されている。
The holding
(光度計本体)
光度計本体3は、測定光を出射する光源21、干渉光を生成する干渉計22、干渉光を検出する検出器23、検出器の検出信号をフーリエ変換することによりスペクトル情報を得る変換処理部24及び表示部25を備えている。
(Photometer body)
The photometer body 3 includes a
光源21は、赤外光の光線を出射する。出射する赤外光としては、特に限定されないが、例えば1μm以上11μmの波長成分を有する赤外光を採用することができる。また、光源21としては、特に限定されないが、タングステンヨウ素ランプや高輝度セラミック光源を用いることができる。
The
干渉計22は、光源21より出射された光線を干渉させる。干渉計22としては、特に限定されないが、マイケルソン干渉計、フィゾー干渉計、マッハツェンダー干渉計等を用いることができる。
The
検出器23は、液浸プローブ2より受光した光線を検出する。検出器23としては、特に限定されないが、DLATGS(Deuterated L−Alanine Triglycine Sulphate)検出器、MCT(Mercury Cadmium Tellurium)検出器、LiTaO3(Lithimu Tantalate)検出器等を用いることができる。
The
変換処理部24は、検出器23により検出した赤外光をデジタル化し、デジタル化したデータをフーリエ変換することによりスペクトル情報を作成する。なお、変換処理部24は、具体的には中央処理演算装置や記憶装置である。
The
表示部25は、変換処理部24により得られたスペクトル情報を表示する。表示部25としては、ディスプレイ、プリンタ等を用いることができる。
The
(接続部)
接続部4は、液浸プローブ2と光度計本体3とを光学的に接続する。接続部4は、干渉計22からの光線を液浸プローブ2に入射させるための導光用光ファイバー、液浸プローブ2からの光線を検出器23に受光させるための受光用光ファイバーを備えている。なお、この導光用ファイバー及び受光用光ファイバーは、導光手段12及び受光手段13の光ファイバーと同様のものを用いることができる。
(Connection part)
The connection unit 4 optically connects the
<利点>
当該赤外分光光度計1は、液浸プローブ2のATR結晶7の下端を有機溶剤Lに浸漬した状態で、導光手段12からの光線をATR結晶7内に入射し、受光手段13で受光された光線を分析して、吸収された光線を特定することで、有機溶剤Lの反応状態を把握することができる。ここで、ATR結晶7内を光線は略らせん状に進み、ATR結晶7の側面及び底面10の周縁部10aで光線の反射が繰り返されるため、有機溶剤L固有の波長の吸収が顕著となり、このため容易かつ確実に高精度の測定を行うことができる。
<Advantages>
In the
このように当該赤外線分光光度計1は、ATR結晶7の有機溶剤Lとの界面において上記波長の吸収を行わせることで測定対象の状態を判断するものであるので、上記従来の空洞部を有する液浸プローブに比べて、気泡等の存在により測定誤差を生ずるおそれが少なく、高精度の測定を容易かつ確実に行うことができる。
As described above, the
しかも、上記光線の反射は略円柱状のATR結晶7の側面で行われるので、導光手段12から入射された光線がこの略円柱状のATR結晶7の側面で全反射しやすく、このため従来の角錐部を有するATR結晶を用いるものに比べて、導光手段、受光手段及びATR結晶の位置決めを精度高くする必要が少なく、容易かつ確実に高精度の測定を行うことができる。また、このようにATR結晶7の側面で全反射が起こりやすいため、種々の検査対象物に対して当該液浸プローブ2を容易かつ確実に用いることができる。
In addition, since the reflection of the light beam is performed on the side surface of the substantially
また、入射部8及び出射部9は、ATR結晶7の二つの底面のうち同一の底面側(上方の底面側)に設けられているので、入射部8から入射されATR結晶7内を下方に略らせん状に進んだ光線は、下方の底面10の周縁部10aによって上方に向けて反射し、再度ATR結晶7内を上方に略らせん状に進んだ後、出射部9から出射することになり、このため光線の反射回数が多く、より高精度な測定を行うことができる。また、このように入射部8及び出射部9がともに上方に配設されることで、導光手段12及び受光手段13を同一側に配設することができ、例えば出射部9及び入射部8の設けられていない下方を容易かつ確実に有機溶剤Lに浸漬することができる。
Moreover, since the
特に、ATR結晶7の下方の底面10に至った光線は、側面から連続する曲面からなる周縁部10aにおいて的確に反射されるので、側面と底面10との境界部分から光線が測定対象である液体への出射を抑制することができ、このため、当該液浸プローブは、入射した光線を効率的に測定に利用することができ、より高精度の測定を容易かつ確実に行うことができる。
In particular, since the light beam that has reached the
また、上記周縁部10aは、ATR結晶7の半径と略同一の曲率半径の球面であるので、周縁部10aに至った光線を仮想平面Bに平行な方向に反射し(図5(A)参照)、この反射された光線がさらに周縁部10aの別の箇所に入射され、この周縁部10aの別の箇所に入射された光線が上方に向けて的確に反射される(図5(B)参照)。
Further, since the
上記入射部8及び出射部9を構成する傾斜面7aが同一平面内にあり、この傾斜面7aはATR結晶構成材料を切削することで形成されているため、容易かつ確実に入射部8及び出射部9を形成することができ、当該液浸プローブ2の製造コストの低減が図られる。
Since the
また、入射部8はATR結晶7の仮想平面Bに対して非平行な傾斜面7aから構成されているので、上述のように略らせん状に進むように光線を入射させやすい。さらに、出射部9がATR結晶7の仮想平面Bに対して非平行な傾斜面7aから構成されているので、上述のように略らせん状に進んだ光線を出射させやすい。
Moreover, since the
さらに、導光手段12及び受光手段13の導波管はATR結晶7の軸方向に略平行に配設されるので、装置の小型化を容易かつ確実に図ることができる。しかも、上記導光手段12の導波管から出射された光線を反射手段11によって入射部8に向けて反射するので、上述のように配設した導光手段12の導波管からの光線を容易かつ確実に入射部8からATR結晶7内に入射することができる。また、上記出射部9から出射された光線を反射手段11によって受光手段13の導波管に向けて反射するので、上述のように配設した受光手段13の導波管によって出射部9から出射した光線を容易かつ確実に受光することができる。しかも、上記入射位置及び出射位置における反射手段11は、同一構成のミラーから構成されるので、当該液浸プローブ2の製造コストの低減が図られる。
Furthermore, since the waveguides of the
<その他の実施形態>
なお、本発明の液浸プローブ及び赤外分光光度計並びにATR結晶は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
<Other embodiments>
The immersion probe, infrared spectrophotometer, and ATR crystal of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in variously modified and improved modes.
つまり、上記実施形態においては、入射部及び出射部の反対側の底面(下側の底面)の周縁部のみを曲面に設けるものについて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図6に示すように入射部8及び出射部9の反対側の底面10全体が半球状のものも採用可能である。なお、図6中、第一実施形態と同様の構成については、同一符号を用い、その詳細な説明を省略する。また、後述する図7乃至図16においても、第一実施形態と同様の構成については、同一符号を用い、その詳細な説明を省略する。
That is, in the above-described embodiment, the description has been given of the case where only the peripheral edge portion of the bottom surface (lower bottom surface) opposite to the entrance portion and the exit portion is provided on the curved surface, but the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 4, a semispherical
また、上記実施形態において周縁部10aの軸方向投影領域における側面から円柱の軸向きの幅WがL(1−cos2α)以上であるものについて説明したが、この幅Wは、下側の底面に到達した光線が周縁部に的確に入射される限り特に限定されるものではない。また、入射部における入射光線と仮想平面とのなす角度βが上記角度αと同一でない場合には、上記幅WをL(1−cos2β)以上とすることも可能であり、L(1−cos2β)の1.1倍以上とすることが好ましく、1.2倍以上とすることがより好ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the axial direction width W of the cylinder from the side surface in the axial direction projection area | region of the
さらに、上記実施形態においては、周縁部10aの内側は中空となっていないものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光路が確保される限り例えば図8に示すように周縁部10aの内側が中空10b(例えば測定対象物である液体が流入する部分)となっているものも本発明の意図する範囲内である。
Furthermore, in the said embodiment, although the inside of the
また、ATR結晶7の底面10の周縁部10aの中央部分が、図8に示すように周縁部10aから連続する断面円弧状10cになっているものや、図9に示すように円錐状10dになっているものも採用可能である。なお、図6及び図8に示すように底面10において不連続点を有さない形状とすることが好ましく、これによりノイズ光(測定に不要な光)が出射部から出射し難い利点を有する。図8に関して言及すると、底面10の周縁部10aは、その幅が上記実施形態と同様の幅(L(1−cos2α))であり、中央部分が周縁部10aから連続すると共に周縁部10aの曲率半径よりも大きい球面から構成されている。また、図6に示すように底面10を半球状とすることで、ATR結晶7に入射された光線のうち測定に不適な角度の光線が、底面10の中央部分に入射し、この中央部分で反射される際に測定に適した角度の光線と同様の角度となることを抑制でき、このため出射部から出射されるノイズ光の発生を抑制できる。
Further, the central portion of the
また、上述のようなミラーから構成される反射手段を設けたものについて説明したが、本発明はこれに限定されない。具体的には、図10に示すように、導光手段22と入射部8との間に反射手段を有さないものも本発明の意図する範囲内であり、同様に、出射部と受光手段との間に反射手段を有さないもの(図示省略)も本発明の意図する範囲内である。図10においては、導光手段22の導波管(光ファィバー)の出光面22aが入射部8と対向するよう配設されており、この導光手段22の導波管はATR結晶7の軸方向と非平行に配設されている。同様に、受光手段の導波管の受光面を出射部と対向するよう配設し、受光手段の導波管を上記軸方向と非平行に配設することも可能である。
Moreover, although what provided the reflection means comprised from the above mirrors was demonstrated, this invention is not limited to this. Specifically, as shown in FIG. 10, those having no reflecting means between the light guide means 22 and the
さらに、当該液浸プローブは、導光手段から出射された光線を入射部に向けて集光する入射位置集光手段を備えることで、導光手段から出射された光線を効率よくATR結晶に入射することができる。つまり、例えば図10に示すように、導光手段22と入射部8との間に入射位置集光手段30を設けることが可能である。この図10に示す液浸プローブにあっては、導光手段22の導波管(光ファイバー)の出光面22aに入射位置集光手段30が付設されている。この入射位置集光手段30としては、シリンドリカルレンズ等、入射部8に好適に集光できる集光レンズであれば特に限定されないが、ラジアル型屈折率分布型レンズ(セルフォックレンズ(登録商標))を用いることが好ましい。なお、上述のように略円柱状のATR結晶を備える当該液浸プローブにあっては、さほど厳密な並行光束でなくとも高精度の測定を行うことができるため、上記ラジアル型屈折率分布型レンズであっても厳密な並行光束を得る程度に厳密に付設されることを必ずしも要せず、光の拡散を抑える程度に付設されていても良い。
Furthermore, the immersion probe includes an incident position condensing unit that condenses the light emitted from the light guiding unit toward the incident part, thereby efficiently incident the light emitted from the light guiding unit on the ATR crystal. can do. That is, for example, as shown in FIG. 10, it is possible to provide the incident position condensing means 30 between the light guide means 22 and the
また同様に、当該液浸プローブは、上記出射部から出射された光線を受光手段に向けて集光する出射位置集光手段をさらに備えることで、出射部から出射された光線を効率よく受光手段に入射することができる。なお、図10においては入射位置集光手段30について図示しているが、出射位置集光手段も同一構成であるため図示を省略する。 Similarly, the immersion probe further includes an output position condensing unit that condenses the light emitted from the emitting unit toward the light receiving unit, thereby efficiently receiving the light emitted from the emitting unit. Can be incident. Although the incident position condensing means 30 is shown in FIG. 10, the output position condensing means has the same configuration and is not shown.
さらに、当該液浸プローブは、上記集光手段を設けるとともに反射手段を設けることも可能である。このように集光手段と反射手段とを設けるには、集光手段としての部材と反射手段としての部材をそれぞれ設ける手法と、集光機能と反射機能とを備える部材(集光反射手段)を設ける手法とが考えられる。前者としては、例えば上記実施形態のようなミラー等の反射手段を有する液浸プローブにおいて、導光手段の出光面に図10に示すようにラジアル型屈折率分布型レンズ(セルフォックレンズ(登録商標))等の集光手段を付設することが考えられる。後者としては、例えば図11又は図12に示すように導光手段12と入射部8との間に集光反射手段31を配設することが考えられる。 Further, the immersion probe can be provided with the light collecting means and the reflecting means. In order to provide the light collecting means and the reflecting means in this way, a method of providing a member as the light collecting means and a member as the reflecting means, respectively, and a member (light collecting and reflecting means) having a light collecting function and a reflective function It is conceivable to provide a method. As the former, for example, in an immersion probe having a reflecting means such as a mirror as in the above embodiment, a radial type gradient index lens (Selfoc lens (registered trademark) as shown in FIG. It is conceivable to add light collecting means such as)). As the latter, for example, as shown in FIG. 11 or FIG.
この図11又は図12に示すように、集光反射手段31によって導光手段12から出射された光線を入射部8に向けて反射するとともに集光することで、導光手段12の導波管をATR結晶7の軸方向と略平行に配設していても、導光手段12から出射された光線を効率よくATR結晶7に入射することができる。なお、図11に示す液浸プローブは、上記集光反射手段31として凹面鏡が用いられ、この凹面鏡の凹状の反射面31aが導光手段12の出射面及びATR結晶の7の入射部8と対向するよう配設されている。また、図12に示す液浸プローブは、上記集光反射手段31として半球レンズが用いられ、この半球レンズの底面にアルミニウム等を金属蒸着することで底面が反射面として機能する。なお、図11及び図12においては入射位置における集光反射手段31について図示したが、出射位置における集光反射手段についても同様の構成を採用でき、このように出射位置において集光反射手段を配設することで、受光手段の導波管をATR結晶の軸方向と略平行に配設していても、ATR結晶の出射部から出射された光線は集光反射手段によって受光手段に向けて反射されるともに集光されるため、光線を効率よく受光手段で受光することができる。
As shown in FIG. 11 or FIG. 12, the light beam emitted from the light guide means 12 by the light collecting / reflecting
さらに、当該液浸プローブは、導光手段と入射部との間に導光手段から出射する不要な光線(導光手段が出射する光線の一部)を遮光する遮光手段を配設することも可能である。これにより、不要な光線がATR結晶内を伝播することを防ぐことができる。なお、この遮光手段としては、特に限定されないが、例えば、導光手段の出射面と略同径の孔を備えるスペーサーを用いることができ、このスペーサーによって不要な光を遮光することができる。 Further, the immersion probe may be provided with a light shielding means for shielding unnecessary light (a part of the light emitted from the light guiding means) emitted from the light guiding means between the light guiding means and the incident portion. Is possible. Thereby, it is possible to prevent unnecessary rays from propagating through the ATR crystal. The light shielding means is not particularly limited. For example, a spacer having a hole having the same diameter as the light exit surface of the light guiding means can be used, and unnecessary light can be shielded by the spacer.
また、上記実施形態のように入射部8及び出射部9が同一の傾斜面7aから構成されるものに限定されるものではなく、図13に示すように入射部38の傾斜面37aと出射部39の傾斜面37bとがそれぞれ形成されたATR結晶7を採用することも本発明の意図する範囲内である。
Further, the
また、入射部及び出射部を同一の傾斜面から構成する場合にあっても、上記実施形態のように傾斜面7aが平面から構成されるものに限定されるものではなく、図14に示すように傾斜面47aが曲面から構成されているものも本発明の意図する範囲内である。
Further, even when the incident portion and the emission portion are configured from the same inclined surface, the
さらに、入射部又は出射部が形成されるATR結晶の底面が、上記実施形態のように階段状に設けられているものに限定されるものではなく、図15に示すように底面が傾斜面57aのみから構成されているものも本発明の意図する範囲内である。 Further, the bottom surface of the ATR crystal on which the incident portion or the emission portion is formed is not limited to the stepped shape as in the above embodiment, and the bottom surface is inclined 57a as shown in FIG. What is comprised only from this is also in the range which this invention intends.
また、上記実施形態のように上記傾斜面7aがATR結晶7の径方向において略中央(図3(A)及び(B)並びに図4における紙面左右方向中央)に設けられるものに限定されるものではなく、図16に示すように傾斜面67aが径方向の一方側(図16における左側)に偏って配設されるものも本発明の意図する範囲内である。
Further, as in the above-described embodiment, the
さらに、液浸プローブは、有機溶剤に浸漬させて用いるものに限定されず、種々の液体に浸漬することが可能であり、また、赤外分光光度計においても、フーリエ変換赤外分光光度計に限定されず、分散型赤外分光光度計であってもよい。また、掃引型分光器、アレイ型分光器のいずれも用いることが可能である。 Furthermore, the immersion probe is not limited to those used by being immersed in an organic solvent, and can be immersed in various liquids. In addition, in the infrared spectrophotometer, the Fourier transform infrared spectrophotometer is also used. It is not limited, A dispersive infrared spectrophotometer may be sufficient. In addition, either a sweep type spectrometer or an array type spectrometer can be used.
次に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の意図する範囲で適宜変更可能である。 EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and can be appropriately changed within the intended scope of the present invention.
[実施例1]
(ATR結晶)
図6に示すATR結晶を測定対象液に浸漬し、入射部から光線を入射させ、出射部からの光線を分析した。使用したATRプローブは、サフアイア製であって、直径が2cm、上下長さ(入射部から側面下端までの軸方向の長さ)が5cmの略円柱形状のものを用いた。上記入射部及び出射部は、その法線方向がATR結晶の仮想底面に対して15°傾いている。
[Example 1]
(ATR crystal)
The ATR crystal shown in FIG. 6 was immersed in the measurement target liquid, a light beam was incident from the incident portion, and the light beam from the emission portion was analyzed. The ATR probe used was made of Saffia, and had a substantially cylindrical shape with a diameter of 2 cm and a vertical length (axial length from the incident portion to the lower end of the side surface) of 5 cm. The normal direction of the incident part and the outgoing part is inclined by 15 ° with respect to the virtual bottom surface of the ATR crystal.
(入射方法)
上記入射部に入射する光源としては、100Wタングステンランプ(米国SPEX社製「1682A」)を用いた。また、干渉計として米国SPEX社製「270M」を用いた。この分光器から出射された光線を、光ファイバーを介して、上記入射部に入射部の法線方向から入射した。
(Injection method)
As a light source incident on the incident portion, a 100 W tungsten lamp (“1682A” manufactured by SPEX, USA) was used. In addition, “270M” manufactured by SPEX of the United States was used as an interferometer. The light beam emitted from the spectroscope was incident on the incident portion from the normal direction of the incident portion via an optical fiber.
(測定方法)
上記入射部から入射されATR結晶内を複数回反射した後に上記出射部から出射された光線を、光ファイバーを介して、受光器(浜松ホトニクス株式会社製「G6122」)によって受光した。
(Measuring method)
A light beam incident from the incident portion and reflected from the ATR crystal a plurality of times and then emitted from the emitting portion was received by a light receiver (“G6122” manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.) via an optical fiber.
(測定結果)
測定対象液として、エタノールを用いた場合、及び水を用いた場合における吸光度分布を図17に示す。図17において横軸は波数[1/cm]であり、縦軸は吸光度である。この図17から明らかなように、当該ATR結晶によって得られた吸光度分布は、水及びエタノールの特性を表しており、当該ATR結晶を用いることで100Wタングステンランプを用いても高精度の測定を行うことができることが分かる。
(Measurement result)
FIG. 17 shows the absorbance distribution when ethanol is used as the measurement target liquid and when water is used. In FIG. 17, the horizontal axis represents the wave number [1 / cm], and the vertical axis represents the absorbance. As apparent from FIG. 17, the absorbance distribution obtained by the ATR crystal represents the characteristics of water and ethanol, and the ATR crystal is used to perform high-precision measurement even with a 100 W tungsten lamp. I can see that
[実施例2]
実施例2では、測定対象物を濃度が異なる四種の硫酸銅溶液とし、分光器としてSte11arNet社製「EPP−2000」を用いた以外は、実施例1と同様に測定した。なお、測定対象物としての四種の硫酸溶液の濃度は、それぞれ0wt%、10wt%、30wt%及び50wt%とした。
[Example 2]
In Example 2, measurement was performed in the same manner as in Example 1 except that four types of copper sulfate solutions having different concentrations were used, and “EPP-2000” manufactured by Ste11arNet was used as a spectroscope. In addition, the density | concentration of the four types of sulfuric acid solutions as a measuring object was 0 wt%, 10 wt%, 30 wt%, and 50 wt%, respectively.
この実施例2の測定結果の吸光度分布を図18に示す。図18において横軸は波長であり、縦軸は光線の吸光度である。この図18から明らかなように、当該ATR結晶によって得られた光線の吸光度の分布は、各銅濃度に対応しており、当該ATR結晶を用いることで100Wタングステンランプを用いても高精度の測定を行うことができることが分かる。 The absorbance distribution of the measurement results of Example 2 is shown in FIG. In FIG. 18, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the light absorbance. As is apparent from FIG. 18, the distribution of light absorbance obtained by the ATR crystal corresponds to each copper concentration. By using the ATR crystal, high-accuracy measurement can be performed even with a 100 W tungsten lamp. It can be seen that can be done.
以上のように、本発明の液浸プローブ及びこの液浸プローブを備える赤外分光光度計は、例えば有機溶媒の反応状態の測定等に用いることができる。 As described above, the immersion probe of the present invention and the infrared spectrophotometer provided with the immersion probe can be used, for example, for measuring the reaction state of an organic solvent.
1 赤外分光光度計
2 液浸プローブ
3 光度計本体
4 接続部
7 ATR結晶
7a、37a、37b、47a、57a 傾斜面
7b 平面
8、38 入射部
9、39 出射部
10 他方の底面
10a 周縁部
11 反射手段
12 出光手段
13 受光手段
14 保持部
14a Oリング
21 光源
22 干渉計
23 検出器
24 変換処理部
25 表示部
30 集光手段
31 集光反射手段
L 有機溶剤
B 仮想平面
O 軸心
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記入射部からATR結晶に光線を入射させるための導光手段と、
この導光手段によって入射され、ATR結晶の側面及び他方の底面側で反射され、かつ上記出射部から出射される光線を受光する受光手段を備える液浸プローブであって、
上記ATR結晶の他方の底面の少なくとも周縁部が、側面から連続する曲面であることを特徴とする液浸プローブ。 A substantially cylindrical ATR crystal having an incident part and an emission part on one bottom side;
A light guiding means for causing a light beam to enter the ATR crystal from the incident portion;
An immersion probe that includes a light receiving means that receives light that is incident by the light guiding means, is reflected on the side surface and the other bottom surface side of the ATR crystal, and is emitted from the emitting portion,
An immersion probe, wherein at least a peripheral edge portion of the other bottom surface of the ATR crystal is a curved surface continuous from a side surface.
Lを上記円柱の半径とした場合、上記球面である周縁部の軸方向投影領域における側面から円柱の軸向きの幅Wが、L(1−cos2α)以上である請求項2又は請求項3に記載の液浸プローブ。 The incident part or the emitting part is composed of an inclined surface that is not parallel to a virtual plane perpendicular to the axial direction of the ATR crystal, and an angle α formed between the normal direction of the incident part or the emitting part and the virtual plane is Less than 45 °,
The width W in the axial direction of the cylinder from the side surface in the axial projection region of the peripheral part which is the spherical surface is L (1-cos2α) or more, where L is the radius of the cylinder. The immersion probe as described.
他方の底面の少なくとも周縁部が、側面から連続する曲面であるATR結晶。 It has a substantially cylindrical shape having an incident part and an emission part on one bottom side,
An ATR crystal in which at least the peripheral edge of the other bottom surface is a curved surface continuous from the side surface.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015139259 | 2015-07-10 | ||
JP2015139259 | 2015-07-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017021024A true JP2017021024A (en) | 2017-01-26 |
Family
ID=57888353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016135129A Pending JP2017021024A (en) | 2015-07-10 | 2016-07-07 | Liquid immersion probe, infrared spectrophotometer and atr crystal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017021024A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004530123A (en) * | 2001-03-27 | 2004-09-30 | ユーロ−セルティーク,エス.エイ. | ATR crystal device |
JP2014238333A (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | 西進商事株式会社 | Liquid immersion probe and infrared spectrophotometer |
JP2015075448A (en) * | 2013-10-11 | 2015-04-20 | Dic株式会社 | Atr element, and immersion probe |
-
2016
- 2016-07-07 JP JP2016135129A patent/JP2017021024A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004530123A (en) * | 2001-03-27 | 2004-09-30 | ユーロ−セルティーク,エス.エイ. | ATR crystal device |
JP2014238333A (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | 西進商事株式会社 | Liquid immersion probe and infrared spectrophotometer |
JP2015075448A (en) * | 2013-10-11 | 2015-04-20 | Dic株式会社 | Atr element, and immersion probe |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8743368B2 (en) | Optical sensor system and method of sensing | |
US7630080B2 (en) | Refractive index sensor utilizing gold island surface plasmon resonance on optical fiber | |
TW200306407A (en) | Fiber-optic based cavity ring-down spectroscopy apparatus | |
JP2004513363A (en) | Especially for plasma resonance sensors for biosensor technology | |
JP6217674B2 (en) | Transmission probe, optical apparatus, and liquid permeation overmeasurement method | |
JP5839641B2 (en) | ATR element, immersion probe, and spectrophotometer | |
US7973934B2 (en) | Plasmon resonance sensor | |
JP6681070B2 (en) | Optical fiber device and sensor system | |
JP2014238333A (en) | Liquid immersion probe and infrared spectrophotometer | |
GB2545157A (en) | Analysing apparatus and method | |
JP2014032148A (en) | Surface plasmon excitation enhanced fluorescence acquisition structure and surface plasmon excitation enhanced fluorescence measurement system | |
US9632027B2 (en) | Surface plasmon resonance sensor cell and surface plasmon resonance sensor | |
CN110702661A (en) | Enhanced Raman scattering sensor | |
JP2017021024A (en) | Liquid immersion probe, infrared spectrophotometer and atr crystal | |
JP2008232947A (en) | Optical fiber type surface plasmon sensor and measuring device using it | |
US10384152B2 (en) | Backscatter reductant anamorphic beam sampler | |
JP2004061419A (en) | Measuring instrument | |
JP6197796B2 (en) | Detection device | |
JP3987213B2 (en) | Optical measurement probe | |
JP6010009B2 (en) | ATR element and immersion probe | |
JP2015102455A (en) | Sensor device and measurement method | |
CN113960009B (en) | Capillary fluorometer with low background signal | |
JP2018128277A (en) | Probe and optical measuring device | |
JP2012078110A (en) | Collimator light source and surface plasmon resonance sensor using the same | |
JP2006112807A (en) | Surface plasmon sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160721 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160721 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180528 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190417 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190507 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20191203 |