JP2019152523A - Optical rotation measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学活性物質の旋光度を計測する旋光度測定装置に関する。 The present invention relates to an optical rotation measuring device for measuring the optical rotation of an optically active substance.
糖類、アミノ酸、ビタミンなど、旋光性を有する光学活性物質の特定あるいは濃度を計測するための旋光度測定装置が知られている。旋光性とは、直線偏光が、例えばグルコースのような光学活性物質を通過するとき、その偏光面が回転する性質のことであり、このときの偏光面の回転角度は旋光度と呼ばれる。単位物質当たりの旋光度は物質に固有の値であり、溶液の旋光度を計測することによって、溶液中の物質の特定、あるいは、その濃度を測定することができる。 2. Description of the Related Art There are known optical rotation measuring devices for measuring the specificity or concentration of optically active substances having optical activity, such as sugars, amino acids and vitamins. Optical rotatory power is a property that the plane of polarization rotates when linearly polarized light passes through an optically active substance such as glucose. The rotation angle of the plane of polarization at this time is called optical rotation. The optical rotation per unit substance is a value specific to the substance. By measuring the optical rotation of the solution, the substance in the solution can be identified or its concentration can be measured.
旋光度を計測する旋光度測定装置は、偏光子を用いて直線偏光とした計測光を測定対象に入射し、その後、測定対象を通過した計測光を検光子に入射して、検光子を通過した光量を計測することで測定物質の旋光度を測定する装置である。具体的には、検光子を通過した光量を検出しながら検光子を回転させ、検光子を通過する光量がゼロとなる検光子の回転角度を求めることにより、測定対象が直線偏光の偏光面を回転させた角度、即ち測定対象の旋光度を求めることができる。 The optical rotation measurement device that measures the optical rotation enters the measurement light that is linearly polarized light using a polarizer, then enters the measurement light that has passed through the measurement object, and passes through the analyzer. It is a device that measures the optical rotation of the measurement substance by measuring the amount of light. Specifically, by rotating the analyzer while detecting the amount of light that has passed through the analyzer, and determining the rotation angle of the analyzer at which the amount of light that passes through the analyzer becomes zero, the object to be measured has a plane of polarization of linearly polarized light. The rotated angle, that is, the optical rotation of the measurement object can be obtained.
従来、旋光度を高精度に計測するため、計測光の偏光面を一定の角度で周期的に変動させ、検光子を通過する光量を変調させる偏光面振動方式が一般に用いられている。代表的な旋光度測定装置としては、検光子の前に配置されたファラデーセルを用いて偏光面の角度を振動させる装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
Conventionally, in order to measure the optical rotation with high accuracy, a polarization plane vibration method is generally used in which the polarization plane of measurement light is periodically changed at a constant angle to modulate the amount of light passing through the analyzer. As a typical optical rotation measuring device, a device that vibrates the angle of a polarization plane using a Faraday cell arranged in front of an analyzer is known (for example, see
ファラデーセルは、ファラデーコイル内にファラデーガラスが組み込まれた構成となっており、ファラデーコイルに電流を供給することで内部に磁場を発生させ、ファラデーガラスを通過する直線偏光の偏光面の角度を、磁気光学効果の一つであるファラデー効果により印加磁場の強さに応じて変動させる。交流電流が供給されたファラデーコイルは、内部に振動磁場を発生させ、ファラデーガラスを通過する直線偏光の偏光面は、この振動磁場に応じて回転角度および回転方向が振動する。検光子を通過する光量は、偏光面の角度に応じて変動するため、計測光を検出した検出信号は交流信号となり、計測光のノイズ成分が多い場合でも、旋光度を高精度に測定することができる。 The Faraday cell has a configuration in which a Faraday glass is incorporated in a Faraday coil, a magnetic field is generated by supplying current to the Faraday coil, and the angle of the polarization plane of linearly polarized light passing through the Faraday glass is The Faraday effect, which is one of magneto-optical effects, is varied according to the strength of the applied magnetic field. The Faraday coil supplied with the alternating current generates an oscillating magnetic field therein, and the polarization plane of the linearly polarized light passing through the Faraday glass vibrates in accordance with the oscillating magnetic field. Since the amount of light that passes through the analyzer varies depending on the angle of the polarization plane, the detection signal that detects the measurement light becomes an AC signal, and even when there are many noise components in the measurement light, the optical rotation must be measured with high accuracy. Can do.
ファラデー効果による偏光面の回転角度θfは、光が通過するファラデーガラスの長さl、印加された磁場の強さHに比例し、
θf=V×l×H ・・・(式1)
で表され、Vはヴェルデ定数と呼ばれる。例えば、比較的大きなヴェルデ定数を持つ重フリントガラス(V=1.3×10−1分/A)を用いた場合、数度の旋光角を得るためには、式1より、H〜105A/m(ただし、l=1cm)となり、ファラデーコイルの直径や巻き線数にもよるが、数Aの電流が必要となる。
The rotation angle θ f of the polarization plane due to the Faraday effect is proportional to the length l of the Faraday glass through which light passes and the strength H of the applied magnetic field,
θ f = V × l × H (Formula 1)
V is called the Verde constant. For example, when a heavy flint glass (V = 1.3 × 10 −1 min / A) having a relatively large Verde constant is used, in order to obtain an optical rotation angle of several degrees, from
一方、測定対象を通過した光の偏光面の角度を計測する別の手法として、光磁気記録システムにおいて一般的に知られている差動検出法を用いた旋光度測定装置が、特許文献3に開示されている。測定対象を通過した光を偏光ビーム分割器によって2つの光に分割して、各々の光を2台の光検出器により計測することで、検光子を使うことなく偏光角を読み取ることを特徴としている。なお、本先行技術文献では、ファラデーセルを用いることなく旋光度を測定しているが、旋光度を高精度に測定するためには、何らかの手法により計測光に変調を加える必要があることは、検光子を用いた従来の旋光度測定装置と同様である。
On the other hand, as another method for measuring the angle of the polarization plane of light that has passed through a measurement object, an optical rotation measurement device using a differential detection method generally known in a magneto-optical recording system is disclosed in
ファラデーセルを採用した旋光度測定装置では、前述のように、偏光面の角度を変動させるために、ファラデーセルに数Aの電流を供給する必要があり、消費電力が大きくなるという問題がある。さらに、ファラデーセルのサイズは、数cmと大きいため、装置の小型化といった点でも改善が求められている。 In the optical rotation measuring device employing the Faraday cell, as described above, in order to change the angle of the polarization plane, it is necessary to supply a current of several A to the Faraday cell, and there is a problem that power consumption increases. Furthermore, since the size of the Faraday cell is as large as several centimeters, improvement is also required in terms of downsizing the apparatus.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決するために、ファラデーセルを使用せずに旋光度測定装置を構成することにより、低消費電力かつ小型化が可能な旋光度測定装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical rotation measuring device that can be reduced in power consumption and reduced in size by configuring the optical rotation measuring device without using a Faraday cell in order to solve the above problems. It is in.
前記問題点を解決するために、本発明にかかる旋光度測定装置は、少なくとも、直線偏光を出射する光源ユニット、磁気カー効果によって計測光の強度あるいは偏光角を変調する磁気光学変調素子、該磁気光学変調素子に交流磁場を印加する磁場印加機構、および、前記磁気光学変調素子から反射した光を検出する光検出器を有している。磁気カー効果とは、磁気光学効果の一つであり、直線偏光を磁性材料に照射した場合に、磁性材料の磁化方向に応じて反射光の反射強度あるいは偏光面の角度が変化する現象である。ここで、本発明にかかる旋光度測定装置は、前記磁気光学変調素子としては、少なくとも、基板上に金属磁性層と、誘電体光干渉層と、金属反射層とが積層された積層体で構成することができる。そして、本発明の旋光度測定装置によれば、前記光源ユニットから出射された直線偏光が、測定対象を通過後に配置された前記積層体に入射したときに、前記積層体で発生する多重反射によって、反射光である磁気光学信号が増強する条件で前記光源ユニットからの光を照射する。このとき、本発明にかかる旋光度測定装置は、測定対象の通過にともなう偏光面の回転角度を、前記磁場印加機構によって前記金属磁性層の磁化方向を制御することにより、前記積層体からの反射光の変化である磁気光学信号として前記光検出器で検出することによって、測定対象の旋光度を測定することを特徴としている。前記磁気光学変調素子は、薄膜を積層した積層体により構成され、従来のファラデーセルを用いた旋光度測定装置に比較して、小型の旋光度測定装置が提供できる。 In order to solve the above problems, an optical rotation measuring device according to the present invention includes at least a light source unit that emits linearly polarized light, a magneto-optical modulation element that modulates the intensity or polarization angle of measurement light by the magnetic Kerr effect, and the magnetic A magnetic field application mechanism that applies an alternating magnetic field to the optical modulation element; and a photodetector that detects light reflected from the magneto-optical modulation element. The magnetic Kerr effect is one of magneto-optical effects, and is a phenomenon in which when a magnetic material is irradiated with linearly polarized light, the reflection intensity of reflected light or the angle of the polarization plane changes according to the magnetization direction of the magnetic material. . Here, the optical rotation measuring device according to the present invention includes at least a laminated body in which a metal magnetic layer, a dielectric optical interference layer, and a metal reflective layer are laminated on a substrate as the magneto-optic modulation element. can do. According to the optical rotation measuring device of the present invention, when the linearly polarized light emitted from the light source unit is incident on the laminated body arranged after passing through the measurement object, the multiple reflection generated in the laminated body The light from the light source unit is irradiated under the condition that the magneto-optical signal that is reflected light is enhanced. At this time, the optical rotation measuring apparatus according to the present invention reflects the reflection angle from the laminate by controlling the rotation angle of the polarization plane accompanying the passage of the measurement object and the magnetization direction of the metal magnetic layer by the magnetic field application mechanism. The optical rotation of the object to be measured is measured by detecting the magneto-optical signal, which is a change in light, with the photodetector. The magneto-optic modulation element is configured by a laminated body in which thin films are laminated, and can provide a smaller optical rotation measuring device than a conventional optical rotation measuring device using a Faraday cell.
さらに、本発明にかかる旋光度測定装置は、前記磁気光学変調素子を構成する前記金属磁性層としては、小さな飽和磁場を有する軟磁性薄膜であることが好ましい。かかる構成によれば、前記金属磁性層の磁化を制御するために前記磁場印加機構に供給する電流を小さくすることができ、低消費電力の旋光度測定装置を提供することが可能となる。 Furthermore, in the optical rotation measuring apparatus according to the present invention, the metal magnetic layer constituting the magneto-optic modulation element is preferably a soft magnetic thin film having a small saturation magnetic field. According to this configuration, it is possible to reduce the current supplied to the magnetic field application mechanism in order to control the magnetization of the metal magnetic layer, and to provide a low power consumption optical rotation measuring device.
また、本発明にかかる旋光度測定装置は、前記磁気光学変調素子に交流磁場を印加するための前記磁場印加機構としては、磁気光学変調素子として機能する前記積層体に絶縁体層を介して形成された金属電流層により構成されていることが好ましい。かかる構成によれば、前記金属電流層に交流電流を供給することで発生する漏洩磁場を用いることにより、前記積層体を構成する前記金属磁性層の磁化を制御することが可能となり、電磁石などを別途に設ける必要が無いため、装置構成が簡単となり、小型かつ、低コストの旋光度測定装置の提供が可能となる。 In addition, the optical rotation measuring apparatus according to the present invention is configured such that the magnetic field application mechanism for applying an alternating magnetic field to the magneto-optic modulation element is formed on the laminate functioning as the magneto-optic modulation element via an insulator layer. It is preferable that the metal current layer is formed. According to such a configuration, by using a leakage magnetic field generated by supplying an alternating current to the metal current layer, it becomes possible to control the magnetization of the metal magnetic layer constituting the laminate, and an electromagnet or the like. Since there is no need to provide it separately, the apparatus configuration is simplified, and it is possible to provide a small and low-cost optical rotation measuring apparatus.
また、前記磁気光学変調素子を構成する前記金属磁性層としては、FeCo合金薄膜あるいはCoPt合金薄膜であることが好ましい。かかる構成によれば、前記磁気光学変調素子で発生する磁気光学信号を大きくすることができ、旋光度を高精度に計測できるという効果を奏する。 The metal magnetic layer constituting the magneto-optic modulation element is preferably an FeCo alloy thin film or a CoPt alloy thin film. According to this configuration, the magneto-optical signal generated by the magneto-optical modulation element can be increased, and the optical rotation can be measured with high accuracy.
さらに、本発明にかかる旋光度測定装置は、直線偏光を出射する前記光源ユニットとしては、前記磁気光学変調素子に照射する直線偏光の偏光面の角度を調整するために、偏光子を回動させる回動手段を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、前記磁気光学変調素子から反射した磁気光学信号が所定の値となるように偏光子の回動角度を調整することで、該偏光子の回動角度から測定対象の旋光度を求めることができ、旋光度を効率よく計測することが可能な旋光度測定装置の提供が可能となる。 Furthermore, in the optical rotation measuring device according to the present invention, as the light source unit that emits linearly polarized light, the polarizer is rotated in order to adjust the angle of the polarization plane of the linearly polarized light that irradiates the magneto-optic modulation element. It is preferable to provide a rotation means. According to such a configuration, the rotation angle of the polarizer is adjusted so that the magneto-optical signal reflected from the magneto-optic modulation element has a predetermined value, so that the rotation angle of the measurement target can be determined from the rotation angle of the polarizer. Therefore, it is possible to provide an optical rotation measuring device capable of efficiently measuring the optical rotation.
本発明にかかる旋光度測定装置は、少なくとも、光源ユニット、磁気光学変調素子、磁場印加機構および光検出器を有し、さらに、前記光源ユニットから出射された光が、測定対象を通過後に配置された薄膜の積層体で構成された前記磁気光学変調素子に入射したときに、前記積層体で生じる多重反射によって磁気光学信号が増強する条件で前記光源ユニットから直線偏光を照射し、測定対象の通過にともなう前記直線偏光の偏光面の回転角度を、前記磁場印加機構によって前記積層体を構成する金属磁性層の磁化を制御することによって、磁気光学信号として前記光検出器により計測することで、測定対象の旋光度を測定する。そのため、本発明にかかる旋光度測定装置では、前記磁気光学変調素子は薄膜の積層体で構成されているため、従来のファラデーセルを用いた旋光度測定装置に比較して、装置の小型化が可能となる。また、前記金属磁性層として、飽和磁場が小さい軟磁性材料を用いることで、消費電力の削減が可能となる。さらに、前記積層体を構成する金属磁性層の磁化を制御する方法として、前記積層体に絶縁体層を介して形成された金属電流層に交流電流を印加することで発生する漏洩磁場を用いる場合、さらなる旋光度測定装置の小型化および消費電力の削減を可能とする等、本発明は優れた効果を奏する。 An optical rotation measuring device according to the present invention includes at least a light source unit, a magneto-optical modulation element, a magnetic field application mechanism, and a photodetector, and further, the light emitted from the light source unit is disposed after passing through a measurement target. When the light is incident on the magneto-optic modulation element composed of a thin film laminate, linearly polarized light is irradiated from the light source unit under the condition that the magneto-optic signal is enhanced by multiple reflections generated by the laminate, and passes through the measurement target. The rotation angle of the polarization plane of the linearly polarized light is measured by measuring the magnetization of the metal magnetic layer constituting the laminate by the magnetic field application mechanism, and measuring it as the magneto-optical signal by the photodetector. Measure the optical rotation of the object. Therefore, in the optical rotation measuring device according to the present invention, since the magneto-optic modulation element is composed of a thin film laminate, the device can be downsized as compared with a conventional optical rotation measuring device using a Faraday cell. It becomes possible. Further, by using a soft magnetic material having a small saturation magnetic field as the metal magnetic layer, power consumption can be reduced. Furthermore, as a method for controlling the magnetization of the metal magnetic layer constituting the laminate, a leakage magnetic field generated by applying an alternating current to the metal current layer formed on the laminate via an insulator layer is used. Further, the present invention has excellent effects such as further miniaturization of the optical rotation measuring device and reduction of power consumption.
本発明の旋光度測定装置では、少なくとも、金属磁性層と誘電体光干渉層と金属反射層とを含む積層体で構成された磁気光学変調素子に直線偏光を照射した場合、積層体の内部で生じる多重反射による磁気光学信号の増強現象を利用することで、測定対象の通過にともなって生じる計測光の偏光面の角度の変化、つまり測定対象の旋光度を計測する。以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。 In the optical rotation measuring device of the present invention, when linearly polarized light is irradiated to a magneto-optic modulation element composed of a laminate including at least a metal magnetic layer, a dielectric optical interference layer, and a metal reflection layer, By using the enhancement phenomenon of the magneto-optical signal due to the multiple reflection that occurs, the change in the angle of the polarization plane of the measurement light that occurs as the measurement object passes, that is, the optical rotation of the measurement object is measured. Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1、図2は、本発明の第1の実施形態にかかる旋光度測定装置10を模式的に示す構成図である。図中の点線の矢印は光路であり、旋光度測定装置10は、磁気カー効果の一つである横カー効果光学系を基本とし、図1および図2に示すように、磁気光学変調素子として機能する積層体15の表面に対して、斜め方向から光を照射した状態で、入射光と反射光の反射面(積層体15)への射影に対して直交する方向、つまり図1および図2の描画面に対して垂直方向に交流磁場を印加し、積層体15からの反射光の強度の変化である磁気光学信号を計測することで、積層体15に入射した光の偏光面の角度を測定する。光源ユニットUは、光源11、回動手段としての中空モータ12、および偏光子13を備えている。本実施形態では、旋光度測定装置10は、光源11から出射された光を直線偏光とする偏光子13と、測定対象を入れるサンプルセル14と、測定対象を通過した計測光を磁気光学効果により変調するための積層体15と、該積層体から反射された光をバンドパスフィルタ16に入射し、該バンドパスフィルタを通過した光を検出する光検出器17によって構成される。
[First Embodiment]
1 and 2 are configuration diagrams schematically showing an optical
光源11としては、半導体レーザ、あるいは、ガスレーザなどの単一の波長の光を出射する単色光源が用いられ、さらに、光源11から出射された光を直線偏光とするための偏光子13としては、グラントムソンプリズムなどを用いて、直線偏光特性を向上させるようにすることが好ましい。なお、光源11が、直線偏光を出射する半導体レーザ等により構成される場合、偏光子13を使用することなく旋光度測定装置を構成することができるため、装置構成のさらなる簡略化および低価格化を可能にするという効果を奏する。また、偏光子13は、中空の筒状に形成した電動モータである中空モータ12の開口部をふさぐ位置に固定されている。中空モータ12にはモータドライバ21が接続されており、該モータドライバから供給される駆動電流によって中空モータを回動させることにより、偏光子13を回動させて、直線偏光の偏光面が所定の角度となるように調整して、直線偏光がサンプルセル14に入射する。
As the
サンプルセル14は、液体状の測定対象が注入される透明容器であり、測定対象内を光路が通る位置に配置されている。サンプルセル14を通過した光は、磁気光学変調素子として機能する積層体15に入射し、積層体15で生じる磁気光学効果によって、磁気光学信号として出射される。積層体15から出射された光は、バンドパスフィルタ16を通って、光検出器17へ入射される。バンドパスフィルタ16は、旋光度の計測に用いる波長の光を通過させ、その他の波長の光を遮断する光学フィルタである。
The sample cell 14 is a transparent container into which a liquid measurement object is injected, and is arranged at a position where an optical path passes through the measurement object. The light that has passed through the sample cell 14 enters the laminate 15 that functions as a magneto-optic modulation element, and is emitted as a magneto-optic signal due to the magneto-optic effect generated in the
積層体15は、基板上に、金属磁性層32と誘電体光干渉層31と金属反射層30とをこの順番で積層した構造体により構成され、積層体15の内部で生じる多重反射によって磁気光学効果が増強する条件で、直線偏光が照射される。したがって、誘電体光干渉層31は、積層体15に照射された光が、積層体15の内部で多重反射を生じる厚さに設定する必要があり、具体的には、誘電体光干渉層31と金属反射層30のそれぞれの厚さと屈折率とを乗じて加算した値が、照射する光の波長に対して1/4程度より厚いことが好ましい。さらに、金属反射層30は、積層体15に照射された光が、積層体15の内部に侵入できる厚さである必要があり、具体的には、30nm以下の厚さであることが好ましい。また、金属磁性層32は、積層体15の内部に侵入した光を反射させるのに十分な厚さである必要があり、具体的には、30nm以上の厚さであることが好ましい。なお、積層体15を構成する各層を積層する順番は、上記に限定されるものではない。積層体15の内部で生じる多重反射によって磁気光学信号が増強されるように各層の厚さを調整した場合には、例えば、基板上に、金属反射層30と誘電体光干渉層31と金属磁性層32とをこの順番で積層することも可能である。
The
図1に示した磁場印加機構18、あるいは、図2に示した金属電流層34には、電流源19が接続されており、該電流源から交流電流を供給することで発生する漏洩磁場を用いて、金属磁性層32の磁化を、積層体15への入射光と反射光への射影に対して直交する方向、つまり図1および図2の描画面に対して手前方向あるいは奥行方向に制御するためのものである。磁場印加機構18は、積層体15への入射光と反射光との法線方向に磁場を印加するものである。特に、磁場印加機構として、図2に示すように、積層体15に近接して金属電流層34を形成した場合、電磁石などを別途に設ける必要がないため、装置構成が簡単となり、小型かつ、低コストの旋光度測定装置を提供できるといった効果を奏する。この場合、金属電流層34に効率よく電流を供給するため、金属電流層34と金属磁性層32との間には、絶縁体層33を形成することが望ましく、また、金属電流層34は、金属磁性層32の磁化を制御するのに十分な電流を供給できる厚さである必要があり、具体的には、30nm以上の厚さであることが好ましい。なお、図2の磁場印加機構18は、絶縁体層33、および金属電流層34を備えている。
A
金属磁性層32に用いる材料としては、Fe,Co,Ni等の金属や合金等からなる一般的な磁性材料が挙げられるが、特に、大きな磁気光学効果を有するFeを主成分とした材料であることが好ましい。この場合、計測光の偏光面の角度変化にともなう磁気光学信号を大きくすることができ、高精度の旋光度計測を可能とするといった効果を奏する。さらに、消費電力を抑えるという観点からは、磁性金属層32に用いる材料としては、飽和磁場が小さい軟磁性材料であることが好ましい。このような条件にあう磁性金属層32の一例としては、FeCo合金(鉄とコバルトとの合金薄膜)あるいはFeSi合金等が挙げられる。一般に、これらの磁性材料の飽和磁場は103A/m程度であり、これは式1を用いて計算したファラデーセルの駆動磁場(H〜105A/m)の1/100程度である。したがって、磁性金属層32として飽和磁場が小さい軟磁性材料を用いた本発明の旋光度測定装置では、従来のファラデーセルを用いた旋光度測定装置に比べて、消費電流を1/100程度に大きく低減することができるといった効果を奏する。
Examples of the material used for the metal
誘電体光干渉層31に用いる材料としては、SiO2,ZnO,TiO2,AlN,MgF2等の一般的な透明酸化物、透明窒化物あるいは透明弗化物が挙げられ、光源11から照射される光の波長に対して、高い透過率を有することが好ましい。さらに、金属反射層30に用いる材料としては、Ag,Al,Au,Cu等の金属や合金等からなる一般的な金属材料が挙げられ、光源11から照射される光の波長に対して、高い反射率を有することが好ましい。これらの材料を用いた場合、積層体15の内部での多重反射によって発生する光量の減少を少なくすることができ、高精度の旋光度計測を可能にするといった効果を奏する。
Examples of the material used for the dielectric
次に、本実施形態の旋光度測定装置10による旋光度の測定原理について図3を使って説明する。ここで、前記磁気光学変調素子を構成する積層体15に、偏光面の角度がθ1の直線偏光が入射したときに、積層体15の内部で生じる多重反射によって、反射される光の強度変化、つまり磁気光学信号が最も大きくなる構成である場合について考える。
Next, the principle of optical rotation measurement by the optical
前記構成の積層体15において、金属磁性層32の磁化を単一方向とすることが可能な所定の強度の磁場(+H1あるいは−H1)を、図1に示した磁場印加機構18あるいは図2に示した金属電流層34からの漏洩磁場により印加した状態で、直線偏光の光を照射した場合、図3(a)に示すように、積層体13の内部で生じる多重反射によって大きな磁気光学効果を受け、結果として、照射された光は大きな強度変化(+ΔR1あるいは−ΔR1)を持って出射される。金属磁性層32に印加する磁場の方向は、入射光と反射光の反射面への射影に対して直交する方向であり、このような構成は、一般に、横カー効果と呼ばれる。次に、図3(b)に示すように、磁場(+H1あるいは−H1)を印加した状態で、積層体15に入射する直線偏光の偏光面の角度がθ1からθ2に変化した場合、積層体15での光の干渉条件が変化するため、多重反射の影響が小さくなり、結果として、出射される光の強度変化の大きさ(|ΔR2|)は、入射光の偏光面の角度がθ1である初期状態に比較して小さくなる(|ΔR1|>|ΔR2|)。なお、R1およびR2は、それぞれ、反射光の平均の強度を表している。積層体15から反射される光の強度変化は、積層体15を構成する金属磁性層32の磁化の向きに応じて変化するため、入射光の偏光面の角度によって磁気光学曲線はそれぞれ図3(c)および図3(d)に示す通りとなる。
In the
したがって、図1に示した磁場印加機構18あるいは図2に示した金属電流層34から生じる漏洩磁場により所定の強度で周期的に変化する磁場(±H1)を積層体15に印加することで、入射光の偏光面の角度を、積層体15から反射された光の強度変化である磁気光学信号として光検出器17により計測することで、測定対象を通過することで生じた計測光の偏光面の回転角度、つまり旋光度を測定することが可能となる。特に、入射光の偏光面の角度と磁気光学信号との関係を予め導出しておくことは、測定対象の旋光度を短時間かつ、簡単に計測することを可能にするという効果を奏する。 Therefore, by applying a magnetic field (± H 1 ) periodically changing at a predetermined intensity by the leakage magnetic field generated from the magnetic field applying mechanism 18 shown in FIG. 1 or the metal current layer 34 shown in FIG. The polarization of the measurement light generated by passing through the measurement object by measuring the angle of the polarization plane of the incident light by the photodetector 17 as a magneto-optical signal that is a change in the intensity of the light reflected from the laminate 15. It becomes possible to measure the rotation angle of the surface, that is, the optical rotation. In particular, deriving the relationship between the angle of the polarization plane of incident light and the magneto-optical signal in advance has the effect of making it possible to easily measure the optical rotation of the measurement object in a short time.
具体的には、サンプルセル14に測定対象を注入していない状態で、中空モータ12を回動させることにより、偏光子13を回動させることで、積層体15に入射する光の偏光面の角度をさまざまに変えて、積層体15から反射される光の強度変化である磁気光学信号を光検出器17により計測する。図3を用いて説明したように、積層体15から反射される磁気光学信号は、入射光の偏光面の角度に依存して変化し、偏光面の角度と磁気光学信号との関係式を予め導出し、これをコンピュータ20に記憶する。その後、中空モータ12を回動させて、積層体15からの磁気光学信号が最大となるように偏光子13を回動し、これを初期状態とする。次に、サンプルセル14に測定対象を注入し、積層体15からの磁気光学信号を計測して、予め導出しておいた磁気光学信号と偏光面の角度との関係式から、測定対象を通過することで生じた計測光の偏光面の回転角度、つまり旋光度を導出する。
Specifically, the rotation plane of the polarizer 13 is rotated by rotating the hollow motor 12 in a state where the measurement object is not injected into the sample cell 14, so that the polarization plane of the light incident on the
このような計測方法では、測定対象の旋光度を実際に計測する際には、偏光子13を回動させて計測光の偏光面の角度を変える必要がないため、短時間かつ、低消費電力での旋光度の測定が可能となる。 In such a measurement method, it is not necessary to rotate the polarizer 13 to change the angle of the polarization plane of the measurement light when actually measuring the optical rotation of the measurement object. It is possible to measure the optical rotation at.
図4は、本実施形態の実施例にかかる旋光度測定装置を構成する磁気光学変調素子40を模式的に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the magneto-
本実施例の磁気光学変調素子40は、ガラス基板46上に、厚さが10nmのPd薄膜からなる下地層45を形成し、その上に実際に旋光度を計測する積層体41を形成している。積層体41は、金属磁性層44として厚さが100nmのFeCo合金薄膜、誘電体光干渉層43として厚さが116nmのZnO薄膜、さらに、金属反射層42として厚さが11nmのAu薄膜がこの順番で積層された構造体により構成されている。
In the magneto-
実際に、この磁気光学変調素子40を用いて、入射光の偏光面の角度変化、つまり旋光度を計測した結果を図5(a)および図5(b)に示す。本実施例においては、光源としては、波長が658nmの半導体レーザを使用し、偏光子を透過させることで直線偏光とした光を、磁気光学変調素子40の表面に対して斜め45度の角度で照射し、磁気光学変調素子に、−40Oe(図4で描画面に対して奥行方向)から+40Oe(図4で描画面に対して手前方向)で、周期的に変動する磁場を印加した状態で、磁気光学変調素子40からの反射光の強度変化を測定した。磁気光学変調素子40に印加する磁場の方向は、入射光と反射光の反射面への射影に対して直交する方向とした。
FIG. 5A and FIG. 5B show the results of actually measuring the angle change of the polarization plane of incident light, that is, the optical rotation using this magneto-
積層体41から出射される磁気光学信号、つまり磁場の印加による反射光強度の変化率ΔR/Rは、図5(a)に示す通り、積層体41に入射する光の偏光面の角度θPに応じて変動した。ここで、反射光強度の変化率ΔR/Rと入射光の偏光面の角度θPとの関係式は、 The magneto-optical signal emitted from the laminate 41, that is, the rate of change ΔR / R of the reflected light intensity due to the application of a magnetic field is the angle θ P of the polarization plane of the light incident on the laminate 41 as shown in FIG. It fluctuated according to. Here, the relational expression between the change rate ΔR / R of the reflected light intensity and the angle θ P of the polarization plane of the incident light is
と表すことができた。したがって、計測光の偏光面の角度θP、つまり旋光度は、計測光の変化率ΔR/Rを測定することで、
It was possible to express. Therefore, the angle θ P of the polarization plane of the measurement light, that is, the optical rotation is obtained by measuring the rate of change ΔR / R of the measurement light.
より導出することができる。
図5(b)は、磁気光学変調素子40に入射する計測光の偏光角、つまり旋光度が、偏光子を回動させることで初期状態から+1.2度回転した場合に、磁気光学変調素子40から出射される磁気光学信号の変化する様子を示している。最初に、磁気光学変調素子40から出射される磁気光学信号、つまり反射光の強度変化が最も大きくなるように偏光子を回動させて、これを初期状態、つまり旋光度がゼロとする。次に、偏光子を時計回りに回動させることで偏光角を+1.2度に設定して、同様に磁気光学変調素子40から出射される磁気光学信号を計測する。このとき、図5(b)から分かるように、光検出器17で計測される磁気光学信号は、初期状態の±48.4%から、偏光角を+1.2度とすることで±38.4%に変化した。したがって、式3にΔR/R=38.4を代入することで、旋光度θPは+1.21度と求めることができ、偏光子による設定値とよく一致することが確認できた。
Can be derived.
FIG. 5B shows the magneto-optical modulation element when the polarization angle of the measurement light incident on the magneto-
本実施例においては、反射光強度の変化率の減少量を計測することで旋光度を測定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。初期状態での入射光の偏光面の角度は、任意の角度に設定することが可能である。特に、偏光子13の初期状態を、磁気光学信号が急峻な変化を示す角度に設定することにより、旋光度を高い分解能で測定することが可能となる。 In the present embodiment, the case where the optical rotation is measured by measuring the amount of decrease in the change rate of the reflected light intensity has been described, but the present invention is not limited to this. The angle of the polarization plane of incident light in the initial state can be set to an arbitrary angle. In particular, the optical rotation can be measured with high resolution by setting the initial state of the polarizer 13 to an angle at which the magneto-optical signal shows a steep change.
さらに、以上のような旋光度測定装置では、光検出器17で計測される磁気光学信号は、磁場印加機構18あるいは金属電流層34から積層体15に印加する磁場と同期して検出される。したがって、周期的に変動する磁場を用いて、同期計測あるいはフーリエ解析を行うことは、磁気光学信号のノイズ低減による測定精度の向上に有効である。 Further, in the optical rotation measuring device as described above, the magneto-optical signal measured by the photodetector 17 is detected in synchronization with the magnetic field applied to the laminate 15 from the magnetic field application mechanism 18 or the metal current layer 34. Therefore, performing synchronous measurement or Fourier analysis using a periodically varying magnetic field is effective in improving measurement accuracy by reducing noise in the magneto-optical signal.
また、旋光度の別の計測方法として、測定対象をサンプルセル14に注入した状態で、積層体15からの磁気光学信号が最大となるように、中空モータ12を回動させることで偏光子13を回動させて、このときの偏光子13の回転角度を初期状態からの変化量として計測することで、旋光度を求めることも有効である。この場合、旋光度が大きな測定対象に対しても、旋光度を高精度に測定することが可能となる。 As another method of measuring the optical rotation, the polarizer 13 is rotated by rotating the hollow motor 12 so that the magneto-optical signal from the laminate 15 is maximized in a state where the measurement object is injected into the sample cell 14. It is also effective to obtain the optical rotation by measuring the rotation angle of the polarizer 13 at this time as the amount of change from the initial state. In this case, the optical rotation can be measured with high accuracy even for a measurement object having a large optical rotation.
[第2の実施形態]
図6は、本発明の第2の実施形態にかかる旋光度測定装置50を模式的に示す構成図である。旋光度測定装置50は、磁気カー効果の一つである縦カー効果光学系を基本とし、磁気光学変調素子として機能する積層体15の表面に対して、斜め方向から光を照射した状態で、入射光と反射光の反射面への射影に対して同一方向、つまり図6の描画面に対して面内方向に交流磁場を印加したときに生じる反射光の偏光面の角度変化である磁気光学信号を計測することで旋光度を測定する。本実施形態では、旋光度測定装置50は、光源11から出射された光を直線偏光とする偏光子13と、測定対象を入れるサンプルセル14と、測定対象を通過した光を偏光角の変化である磁気光学信号に変換するための積層体15と、該積層体から反射した磁気光学信号を光の強度における変化に変換するための検光子23と、該検光子を透過した光の強度を検出するための光検出器17によって構成される。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing an optical
ここで、本実施形態の旋光度測定装置50は、磁場印加機構18が、磁気光学変調素子として機能する積層体15に、入射光と反射光の反射面への射影に対して同じ方向に交流磁場を印加する構成であること、および、積層体15から反射した光の偏光角の変化である磁気光学信号を光の強度における変化に変換するために検光子23を備えること以外は、第1の実施形態と同様である。また、磁場印加機構18は、図6に示した構成に限定されるものではなく、第1の実施形態の他の旋光度測定装置と同様に、積層体15に絶縁体層33を介して形成された金属電流層34に交流電流を供給する構成としたものでも構わない。
Here, in the optical
本実施形態の旋光度測定装置50の磁気光学変調素子は、第1の実施形態の場合と同様に、金属磁性層32と誘電体光干渉層31と金属反射層30とを積層した積層体15により構成され、積層体15の構造ならびに積層体15を構成する各層の材料および厚さは、第1の実施形態の場合と同じ理由により、第1の実施形態の場合と同様であることが好ましい。
As in the case of the first embodiment, the magneto-optic modulation element of the optical
本実施形態の旋光度測定装置50による旋光度の測定原理を図7および図8を用いて説明する。
The principle of optical rotation measurement by the optical
前記磁気光学変調素子を構成する積層体15に、斜め方向から直線偏光を入射した状態で、入射光と反射光の反射面に対して同一方向の磁場を印加した場合、図7(a)に示すように、積層体15からの反射光は、金属磁性層32の磁化の方向に応じて、偏光角の変化である磁気光学信号として出射される。このような構成は、一般に、縦カー効果と呼ばれる。具体的には、積層体15に対して、金属磁性層32の磁化を一方向とすることが可能な所定の強度の磁場(+H2あるいは−H2)を印加した状態で、偏光角がθの直線偏光を入射した場合、積層体15の内部で生じる多重反射によって大きな磁気光学効果を受けて、積層体15から反射する光は、大きな偏光面の角度変化(+Δθ2あるいは−Δθ2)を持って出射される。つまり、磁気光学変調素子を構成する積層体15の磁気光学曲線は、印加磁場に応じて図7(b)に示す通りとなる。
When a magnetic field in the same direction is applied to the reflecting surface of the incident light and the reflected light in a state where linearly polarized light is incident on the
図8(a)は、積層体15から反射した磁気光学信号(θ+Δθ2あるいはθ−Δθ2)と、検光子23の偏光方向との関係を示している。積層体15から反射した磁気光学信号は、検光子23を通過することで光の強度における変化(I+ΔI2あるいはI−ΔI2)に変換されて光検出器17に入射し、したがって、光検出器17は、+ΔV2あるいは−ΔV2の交流信号を出力する。図8(b)は、偏光子13を回動させて積層体15に入射する光の偏光面を変えた場合における光検出器17の出力信号を示している。光検出器17の交流出力は、積層体15に入射する光の偏光面の角度と検光子23の偏光方向とに依存し、特に、両者が同一の角度となった場合に、出力信号はゼロとなる。したがって、光検出器17の出力信号がゼロとなるように、中空モータ12を回動させて、偏光子13を回動させ、このときの偏光子13の回転角度を初期状態からの変化量として計測することで、測定対象の旋光度を計測することが可能である。
FIG. 8A shows the relationship between the magneto-optical signal (θ + Δθ 2 or θ−Δθ 2 ) reflected from the
実際に、第1の実施形態における実施例として示した図4の磁気光学変調素子40に対して縦カー効果の測定を行い、従来の旋光度測定装置で用いられているファラデーセルと同程度の約±8度の偏光角の変化である磁気光学信号を確認した。本実施形態の磁気光学変調素子は、薄膜の積層体で構成されていることから、従来の旋光度測定装置に比べて、装置を小型とすることが可能である。
Actually, the longitudinal Kerr effect is measured with respect to the magneto-
本実施形態においても、第1の実施形態の場合と同様に、周期的に変化する磁場を用いて、同期計測あるいはフーリエ解析を行うことは、磁気光学信号のノイズ低減による計測制度の向上に有効である。さらに、磁場印加機構として、積層体15に絶縁体層を介して形成された金属電流層34を用いた場合には、第1の実施形態の場合と同様に、装置構成がさらに簡単となり、さらなる小型化かつ、低コストが可能な旋光度測定装置を提供できるといった効果を奏する。
Also in this embodiment, as in the case of the first embodiment, performing synchronous measurement or Fourier analysis using a periodically changing magnetic field is effective in improving the measurement system by reducing noise in the magneto-optical signal. It is. Furthermore, when the metal current layer 34 formed through the insulator layer is used as the magnetic field application mechanism in the stacked
また、偏光角を計測する別の手法として、光磁気記録システムにおいて一般的に知られている差動検出法を用いることも有効である。具体的には、検光子23に替わって偏光ビーム分割器と2台の光検出器を用いることで、偏光ビーム分割器を通過することで2つの光に分割された光の強度を2台の光検出器で検出し、その強度比を計測することで偏光角を導出することが可能である。本手法では、光源から出射される光の強度が変動した場合でも、低いノイズでの計測が可能となり、高性能の旋光度測定装置が供給できるといった効果を奏する。 It is also effective to use a differential detection method generally known in the magneto-optical recording system as another method for measuring the polarization angle. Specifically, by using a polarization beam splitter and two photodetectors instead of the analyzer 23, the intensity of the light split into two lights by passing through the polarization beam splitter can be reduced to two. It is possible to derive the polarization angle by detecting with a photodetector and measuring the intensity ratio. In this method, even when the intensity of light emitted from the light source fluctuates, it is possible to perform measurement with low noise and to provide an effect that a high-performance optical rotation measuring device can be supplied.
[第3の実施形態]
図9は、本発明の第3の実施形態にかかる旋光度測定装置60を模式的に示す構成図である。図9および図10に示すように、旋光度測定装置60は、磁気カー効果の一つである極カー効果光学系を基本とし、磁気光学変調素子として機能する積層体15の表面に対して、垂直方向から光を照射した状態で、入射光と同じ方向に積層体15に交流磁場を印加したときに生じる反射光の偏光面の角度変化(+Δθ3あるいは−Δθ3)である磁気光学信号を計測することで旋光度を測定する。磁気光学変調素子を構成する積層体15の磁気光学曲線は、印加磁場に応じて図10(b)に示す通りとなる。本実施形態では、旋光度測定装置60は、光源11から出射された光を直線偏光とする偏光子13と、測定対象を入れるサンプルセル14と、測定対象を通過した計測光を磁気光学効果によって偏光角における変化である磁気光学信号に変換するための積層体15と、積層体15から反射した磁気光学信号をバンドパスフィルタ16に導くためのハーフミラー22と、バンドパスフィルタ16を通過した磁気光学信号を光の強度における変化に変換するための検光子23と、検光子23を透過した光の強度を検出するための光検出器17によって構成される。
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a configuration diagram schematically showing an optical
ここで、本実施形態の旋光度測定装置60は、積層体15に垂直方向から直線偏光の光を照射する配置であること、積層体15から反射した光を光検出器17に導くためのハーフミラー22を備えること、および、磁場印加機構18が、積層体15の表面に対して垂直方向の磁場(+H3あるいは−H3)を印加する構成であること以外は、第2の実施形態と同様であり、旋光度は、図4で説明した方法と同様の手法により測定される。
Here, the optical
ただし、本実施形態の磁気光学変調素子として機能する積層体15は、基板上に金属反射層30と誘電体光干渉層31と金属磁性層32とをこの順番で積層した積層体15により構成され、積層の順番は第2の実施形態の場合とは逆としている。本実施形態においても、積層体15を構成する各層の厚さは、積層体の内部で生じる多重反射によって磁気光学信号が増強する条件である必要がある。具体的には、誘電体光干渉層31は、積層体15に照射された光が、積層体15の内部で多重反射を生じる厚さに設定する必要があり、誘電体光干渉層31と金属磁性層32のそれぞれの厚さと屈折率を乗じて加算した値が、照射する光の波長に対して1/4程度より厚いことが好ましい。さらに、金属磁性層32は、積層体15に照射された光が、積層体15の内部に侵入できる厚さである必要があり、30nm以下であることが望ましい。また、金属反射層30は、積層体15の内部に侵入した光を反射させるのに十分な厚さである必要があり、30nm以上の厚さであることが望ましい。また、積層体15は、上記した構成だけでなく、第2の実施形態の旋光度測定装置と同様に、基板上に金属磁性層32と誘電体光干渉層31と金属反射層30とをこの順番で積層したものでも構わない。
However, the
本実施形態の金属磁性層32に用いる材料としては、金属磁性層32を膜面垂直方向に効率よく磁化させるためには、膜面垂直方向に磁化容易軸を持つ材料であることが好ましく、具体的には、CoPt合金膜(コバルトと白金との合金薄膜)、FePt合金膜、TbFeCo合金膜、Co/Pt多層膜、Co/Pd多層膜、Co/Ni多層膜等が挙げられる。これらの材料を用いることで、低消費電力の旋光度測定装置を提供することが可能となる。
The material used for the metal
図11は、本実施形態の実施例にかかる旋光度測定装置を構成する磁気光学変調素子70を模式的に示す断面図である。 FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a magneto-optical modulation element 70 constituting the optical rotation measuring device according to the example of the present embodiment.
本実施例の磁気光学変調素子70は、ガラス基板76上に、厚さが10nmのZnO薄膜からなる下地層75を形成し、その上に実際に旋光度を計測する積層体71を形成している。積層体71は、金属反射層74として厚さが100nmのAg薄膜、誘電体光干渉層73として厚さが60nmのZnO薄膜、さらに、金属磁性層72として厚さが5nmのCoPt合金薄膜がこの順番で積層された構造体により構成されている。 In the magneto-optic modulation element 70 of this embodiment, a base layer 75 made of a ZnO thin film having a thickness of 10 nm is formed on a glass substrate 76, and a laminate 71 for actually measuring the optical rotation is formed thereon. Yes. The laminated body 71 is made of an Ag thin film having a thickness of 100 nm as the metal reflective layer 74, a ZnO thin film having a thickness of 60 nm as the dielectric optical interference layer 73, and a CoPt alloy thin film having a thickness of 5 nm as the metal magnetic layer 72. It is comprised by the structure laminated | stacked in order.
図12(a)は、上記構成の磁気光学変調素子70の表面に対して垂直方向に−1kOe(図11で下向き方向)から+1kOe(図11で上向き方向)で、周期的に変動する磁場を印加した状態で、直線偏光が磁気光学変調素子に垂直方法に入射したときの、磁気光学変調素子70からの反射光の偏光角の変化を示している。磁気光学変調素子70からは、金属磁性層72の磁化方向が上向きか下向きかに応じて、約±13度の偏光角の変化を持った磁気光学信号が出射される。これは、前述のとおり、従来の旋光度測定装置で用いられているファラデーセルと同程度以上の磁気光学信号であり、薄膜の積層体で構成された本実施形態の磁気光学変調素子では、従来に比べて小型の旋光度測定装置を提供することが可能である。 FIG. 12A shows a magnetic field that fluctuates periodically from −1 kOe (downward in FIG. 11) to +1 kOe (upward in FIG. 11) in a direction perpendicular to the surface of the magneto-optic modulation element 70 having the above configuration. FIG. 5 shows a change in the polarization angle of the reflected light from the magneto-optic modulation element 70 when linearly polarized light is incident on the magneto-optic modulation element in a vertical manner in the applied state. The magneto-optic modulation element 70 emits a magneto-optic signal having a polarization angle change of about ± 13 degrees depending on whether the magnetization direction of the metal magnetic layer 72 is upward or downward. As described above, this is a magneto-optical signal equal to or higher than that of the Faraday cell used in the conventional optical rotation measuring apparatus. In the magneto-optical modulation element of this embodiment configured by a thin film stack, It is possible to provide a smaller optical rotation measuring device than
実際に、この磁気光学変調素子70を用いて、図4で説明した方法によって、入射光の偏光角、つまり旋光度を測定した結果を図12(b)に示す。図12(b)の縦軸である偏光子のオフセット量は、磁気光学変調素子70から反射した光の偏光面の角度を、検光子の偏光方向と同一にするために必要な偏光子の回転角度を示している。偏光子のオフセット量と入射光の偏光角とは、良い一致を示しており、初期状態からの偏光子のオフセット量を計測することで、旋光度(入射光の偏光角)を測定することが可能であることが確認できた。 FIG. 12B shows the result of actually measuring the polarization angle of the incident light, that is, the optical rotation using the magneto-optic modulation element 70 by the method described with reference to FIG. The offset amount of the polarizer, which is the vertical axis in FIG. 12B, is the rotation of the polarizer necessary to make the angle of the polarization plane of the light reflected from the magneto-optic modulation element 70 the same as the polarization direction of the analyzer. Shows the angle. The offset amount of the polarizer and the polarization angle of the incident light are in good agreement, and the optical rotation (the polarization angle of the incident light) can be measured by measuring the offset amount of the polarizer from the initial state. It was confirmed that it was possible.
本実施形態の旋光度測定装置においても、第1および第2の実施形態の場合と同様に、周期的に変化する磁場を用いて、同期計測あるいはフーリエ解析を行うことは、磁気光学信号のノイズ低減による計測制度の向上に有効である。 Also in the optical rotation measuring device of this embodiment, as in the first and second embodiments, performing synchronous measurement or Fourier analysis using a periodically changing magnetic field is a noise of a magneto-optical signal. It is effective in improving the measurement system by reducing the amount.
また、第2の実施形態の場合と同様に、計測光の偏光角を測定する方法として、検光子に替わって、偏光ビーム分割器と2台の光検出器を用いて差動検出法を利用することも有効である。本手法では、光源から出射される光の強度変動が発生した場合でも、低いノイズでの計測が可能となり、高性能の旋光度測定装置が供給できるといった効果を奏する。 As in the case of the second embodiment, as a method for measuring the polarization angle of measurement light, a differential detection method is used by using a polarization beam splitter and two photodetectors instead of an analyzer. It is also effective to do. In this method, even when the intensity fluctuation of the light emitted from the light source occurs, it is possible to perform measurement with low noise and to provide an effect that a high-performance optical rotation measuring device can be supplied.
本発明にかかる旋光度測定装置は、光学活性物質の旋光度を計測する旋光度測定装置として利用可能である。 The optical rotation measuring device according to the present invention can be used as an optical rotation measuring device for measuring the optical rotation of an optically active substance.
10,50,60…旋光度測定装置、U…光源ユニット、11…光源、
12…中空モータ、13…偏光子、14…サンプルセル、15,41,71…積層体、
16…バンドパスフィルタ、17…光検出器、18…磁場印加機構、19…電流源、
20…コンピュータ、21…モータドライバ、22…ハーフミラー、23…検光子、
30,42,74…金属反射層、31,43,73…誘電体光干渉層、
32,44,72…金属磁性層、33…絶縁体層、34…金属電流層、
40,70…磁気光学変調素子、45,75…下地層、46,76…ガラス基板。
10, 50, 60 ... Optical rotation measuring device, U ... Light source unit, 11 ... Light source,
12 ... Hollow motor, 13 ... Polarizer, 14 ... Sample cell, 15, 41, 71 ... Laminate,
16 ... band pass filter, 17 ... photodetector, 18 ... magnetic field application mechanism, 19 ... current source,
20 ... computer, 21 ... motor driver, 22 ... half mirror, 23 ... analyzer,
30, 42, 74 ... metal reflective layer, 31, 43, 73 ... dielectric optical interference layer,
32, 44, 72 ... metal magnetic layer, 33 ... insulator layer, 34 ... metal current layer,
40, 70: magneto-optic modulation element, 45, 75: underlayer, 46, 76: glass substrate.
Claims (10)
前記光源ユニットから出射された前記直線偏光を測定対象に入射し、前記測定対象を通過した後の前記直線偏光が前記磁気光学変調素子に入射光として入射したときに、前記積層体で発生する多重反射によって、磁気光学信号が増強する条件で前記光源ユニットから光を照射し、
前記測定対象の通過にともなう前記直線偏光の偏光面の回転角度を、前記磁場印加機構によって前記積層体の磁化を制御することにより、前記積層体からの反射光の変化である前記磁気光学信号に変換して前記光検出器によって計測することにより、前記測定対象の旋光度を測定することを特徴とする旋光度測定装置。 At least a light source unit that emits linearly polarized light, a magneto-optic modulation element composed of a laminate including a metal magnetic layer, a dielectric optical interference layer, and a metal reflection layer, a magnetic field application mechanism, and a photodetector,
Multiplexing that occurs in the laminate when the linearly polarized light emitted from the light source unit is incident on a measurement object and the linearly polarized light after passing through the measurement object is incident on the magneto-optic modulation element as incident light. By irradiating light from the light source unit under conditions where the magneto-optical signal is enhanced by reflection,
The rotation angle of the polarization plane of the linearly polarized light accompanying the measurement object is controlled by controlling the magnetization of the laminate by the magnetic field application mechanism, so that the magneto-optical signal that is a change in the reflected light from the laminate can be obtained. An optical rotation measuring device for measuring the optical rotation of the measurement object by converting and measuring with the photodetector.
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前記直線偏光とする偏光子と、
前記磁気光学変調素子に照射する前記直線偏光の前記偏光面の角度を調整するために、前記偏光子を回動させる回動手段と、
を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の旋光度測定装置。 The light source unit is
A light source that emits light;
A polarizer having the light emitted from the light source as the linearly polarized light;
Rotation means for rotating the polarizer to adjust the angle of the polarization plane of the linearly polarized light applied to the magneto-optic modulation element;
The optical rotation measuring device according to claim 1, comprising:
前記磁場印加機構が、前記金属電流層に交流電流が印加されることで前記積層体を構成する前記金属磁性層の磁化を制御することを特徴とする、請求項1に記載の旋光度測定装置。 The magnetic field application mechanism comprises a metal current layer, and an insulator layer formed between the laminate and the metal current layer,
2. The optical rotation measuring device according to claim 1, wherein the magnetic field application mechanism controls the magnetization of the metal magnetic layer constituting the stacked body by applying an alternating current to the metal current layer. 3. .
Priority Applications (1)
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