JP2017532545A - ファイバコアの中心に沿って、試料を収容するための中空管路を備えている光ファイバ - Google Patents
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Abstract
Description
上述のタイプの測定セルから出発して、この課題は、本発明によれば、測定セルが、光線を誘導するための光学的な導波管として構成されており、この導波管が、屈折率nKを有しているコアを含んでおり、このコアが、導波管の長手方向軸線に沿って延在しており、その長手方向軸線に対して垂直な横断面において80μm2よりも小さい横断面積AKを有しており、且つ、nKよりも低い屈折率を有しているクラッドによって取り囲まれており、キャビティが、長手方向軸線に沿って延在している管路を形成しており、コアの内側に形成されているか、又はコアと接触するように形成されており、且つ、0.2μm2よりも小さい開口面積AHを有している少なくとも1つの開口端部を備えている、ことによって解決される。
1.試料材料が空間的に封入されること。
2.バックグラウンド信号が低いこと。
3.非常に小さい粒子/分子を測定できること。
4.測定装置を、既存の普及している市販の測定機器に容易に組み込むことができ、従って、取得コストを低く抑えることができ、またそれと共に光学的な導波管を廉価に製造できること。
・導波管、
・チップベースのプラットフォーム、オプションとしてリソグラフィにより形成されたチップベースのプラットフォーム、
・細管、
・光ファイバ、
に形成することができるか、又は、そのようなものとして形成することができる。
以下では、実施の形態及び図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
・1つ又は複数の試料粒子5を含んでいる流体を収容すること。
・試料粒子5が移動できる空間を限定すること。ここでは、試料粒子5の移動は実質的に、長手方向軸線9の方向における1次元の移動に限定されている。
・励起光を試料粒子5に伝播させること。可能であれば、管路4全体において可能な限り高い光強度を達成することが目標となる。
・特に、弾性光散乱(レイリー散乱)が検出されるべきケースにおいては、(光ファイバ用のその他の材料と比較して、石英ガラスの使用による)背景放射線散乱レベルの最小化が重要である。
・光ファイバが、少なくとも導光ファイバコア3、クラッド2及び中空管路4を含んでいる。
・中空管路4が、ファイバコア3内に設けられているか、又は、ファイバコア3に直接的に設けられており、それによって、ファイバコア3を介して供給される励起光の一部が中空管路4に進入する。好適には、中空管路4が、ファイバコア3によって完全に位置決めされている。
・光ファイバ1が、シングルモードファイバであるか、又は、基本モード及びその他の極少数のモードを有している(好適には、基本モード及び20よりも少ない2次モードを有している)ファイバである。
・中空管路4が、両側を開放した又は閉鎖したキャビティである(後者の場合には、例えば、中空ファイバの両端部が中空管路を備えていない別の光ファイバに接続されることによって、試料媒体が封入されている)。
・中空管路4が、半径方向の横断面で見て、円形の形状を有しており、且つ、誘導光の波長の振幅のオーダ又はそれよりも小さいオーダの直径を有している。
・光ファイバ1が、高開口数を有しており、従って、可能な限り小さいコア直径を有しており、それによって、中空管路4における光強度は最大になっている。
・光ファイバ1が、強い散乱背景放射線を阻止するために、ドープされている石英ガラス及び/又は非ドープの石英ガラスから成る。
・各期間にわたり変位ヒストグラムを取得する。
・変位ヒストグラムがガウス分布であるかを検査する。
・変位ヒストグラムの変化を用いて、平均二乗変位(MSD:mean square displacement)を計算する。
・短い期間の時間間隔に対する、MSDの傾きに対する適合度の半分として拡散定数を計算する。
・ストークス−アインシュタインの式を用いて、検出された各粒子の流体力学的直径を計算する。
流体力学的直径=4.11/(6×π×D)
ここでDは拡散定数である。
Claims (13)
- 検査試料を収容するためのキャビティを備えている測定セルにおいて、
前記測定セルは、光線を誘導するための光学的な導波管として構成されており、
前記導波管(1)は、屈折率nKを有しているコア(3)を含んでおり、前記コア(3)は、前記導波管(1)の長手方向軸線(9)に沿って延在しており、前記長手方向軸線(9)に対して垂直な横断面において80μm2よりも小さい横断面積AKを有しており、且つ、nKよりも低い屈折率を有しているクラッド(2)によって取り囲まれており、
前記キャビティは、前記長手方向軸線(9)に沿って延在している管路(4)を形成しており、前記コア(3)の内側に形成されているか、又はコア(3)と接触するように形成されており、且つ、0.2μm2よりも小さい開口面積AHを有している少なくとも1つの開口端部を備えている、
ことを特徴とする、測定セル。 - 前記コア(3)の屈折率と前記クラッド(2)の屈折率との差、前記コア(3)の横断面積及び誘導される前記光線の波長が調整され、それによって、前記光線の基本モード及び20を上回らない別のモードが伝播される、
請求項1に記載の測定セル。 - コア(3)及びクラッド(2)は、高度の珪質ガラスから構成されている、
請求項1又は2に記載の測定セル。 - 前記コア(3)は、酸化ゲルマニウムでドープされている石英ガラスから成り、
前記クラッド(2)は、非ドープの石英ガラス、又は、石英ガラスの屈折率を低下させることができる成分で、特にフッ素でドープされている石英ガラスから成る、
請求項3に記載の測定セル。 - 前記コア(3)は、非ドープの石英ガラスから成り、
前記クラッド(2)は、屈折率nCを有しており、且つ、石英ガラスの屈折率を低下させることができる成分で、特にフッ素でドープされている石英ガラスから成る、
請求項3に記載の測定セル。 - 差nK−nCは、少なくとも16×10-3、好適には少なくとも20×10-3である、
請求項5に記載の測定セル。 - 前記コア(3)及び前記クラッド(2)は、塊状の固体材料から形成される、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の測定セル。 - 前記長手方向軸線に対して垂直な横断面において、前記管路(4)は、円形であり、且つ、20nmから500nmまでの範囲の直径、好適には50nmから300nmまでの範囲の直径を有している、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の測定セル。 - 前記長手方向軸線に対して垂直な横断面において、前記コア(3)は、円形であり、且つ、10μmよりも小さい直径、好適には3μmよりも小さい直径、及び、前記管路(4)の各横断面領域の内側に位置しているコア中心点を有している、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の測定セル。 - 前記管路(4)は、前記コア(3)の内側全体に延在しており、
比率AK/AHは、4より大きく、好適には20よりも大きい、
請求項8に記載の測定セル。 - コア(3)、クラッド(2)及び管路(4)は、相互に同軸に延在している、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の測定セル。 - 前記光学的な導波管は、管路(4)を有しているステップインデックス型のファイバ(1)として構成されており、
前記管路(4)は、誘導されるべき光線の波長よりも小さい開口幅を有している、
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の測定セル。 - 前記光学的な導波管は、円形の横断面を有している光ファイバ(1)として構成されており、
前記クラッド(2)は、150μmから300μmまでの範囲の外径を有している、
請求項1乃至12のいずれか1項に記載の測定セル。
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