JP2019512701A5

JP2019512701A5 -

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Publication number: JP2019512701A5
Application number: JP2018548932A
Authority: JP
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2019-06-20

Description

本実施形態は、図２の実施形態の特徴事項のすべてを有するが、図２とは異なり、可動型レンズステージ３３５を移動させることにより、試料内の散乱体積の位置を調整してもよい。可動型レンズステージ３３５は、移動ステージ（例えば、電動式移動ステージ）上に取り付けられてもよい。照射ビーム３３０と検出ビーム経路３５０、３５１、３５２はいずれもレンズ３３５を通過する。そのため、レンズ３３５を動かすことで、照射ビーム３３０と検出ビーム経路３５０、３５１、３５２が試料３１５の中で交差する位置が変化する。いくつかの実施形態では、照射ビームと検出光経路のうちの少なくとも一方が可動型レンズ３３５を横切る（必ずしも、照射ビームと検出光経路の両方が可動型レンズ３３５を横切る必要はない）。

別の配置（図示せず）では、可動型レンズ３３５（ＮＩＢＳレンズまたは非侵襲的後方散乱レンズと呼ばれることもある）が省略され、代わりに、試料３１５内に複数の検出位置の静的範囲を設け、各検出位置が、検出ビーム経路３５０、３５１、３５２と照射ビーム３３０とが交差する点に対応するようにしてもよい。更に別の配置では、試料内の複数の検出位置が、試料３１５内で複数の検出点を前後に移動可能な光学的配置と組み合わされてもよい。低濃度の試料用の検出領域のための最適な位置は、試料セルの中心またはその近くに位置してもよい。これにより、試料セルの壁からの散乱寄与を低減でき、散乱信号を最大化できる。高濃度の（または混濁した）試料のための最適な位置はセル壁に近接してもよく、これにより、測定精度を低減し得る多重散乱を最小限に抑える。

図３の配置では、光ファイバ３７０、３７１、３７２は、散乱体積位置調整手段３３５、３９５を介して試料セルに光学的に結合される。これにより、各照射光ビームと検出光ビームとが交差する点に関連付けられる散乱体積の位置が調整可能となる。散乱体積位置調整手段３３５、３９５は、可動型レンズ素子３３５に加えて更なる光学部品を有してもよい。レンズ素子アレイ３９５は、移動ステージ上に取り付けられてもよい。これにより、試料内における各検出経路の焦点が調整可能となり、結果、集光効率が向上し得る。

図４を参照して、例示的な光ファイバアレイ４０１が図示される。ファイバアレイ４０１は、ファイバ４７０〜４７８とファイバ支持部材４０２とを有する。各光ファイバ４７０〜４７８の第一端部４７０ａ〜４７８ａは、一次元アレイの中に配置される。別の配置では、各光ファイバの第一端部４７０ａ〜４７８ａは、二次元アレイの中に配置されてもよい。矩形アレイや六角形パックアレイなど、どのような好都合な充填配置を用いてもよい。これらの第一端部４７０ａ〜４７８ａは、関連するクラッディング、バッファ、および／またはジャケットを取り除いた光ファイバコアから構成されてもよい。先に述べたように、ファイバ４７０〜４７８の実装密度が上がり、結果として、小さな体積内で多数の検出位置を実現可能とする。ファイバ支持部材４０２は、Ｖ溝の配列によって光ファイバの第一端部４７０ａ〜４７８ａを支持する。

図５を参照して、例示的なレンズ素子アレイ５９０が図示される。先に述べたように、レンズ素子アレイ５９０を介して光ファイバ２７０、２７１、２７２を試料セル２１０へ光結合することで、結合効率の最大化に貢献する。二次元アレイが図示されているが、アレイは、二次元レンズアレイまたは一次元レンズアレイのいずれかであってもよい。

図２とは異なり、光ファイバの第一端部は、実質的に平行というよりも、寧ろ異なる角度で方向付けられる。更に、検出器経路が、レンズ素子アレイではなく、寧ろ１枚の単レンズ８９３によって（試料セル８１０から）最初に屈折させられる。各光ファイバ８７１、８７２は、カップリングレンズ（例えば、屈折率分布型、すなわちＧＲＩＮレンズ）８９１、８９２に関連付けられる。これらのカップリングレンズ８９１、８９２は、互いに不一致（例えば、異なるスポットサイズ、および／または異なる有効焦点距離を有する）であってもよく、および／または、各検出器経路８５１、８５２が各光ファイバ８７１、８７２に入る前に異なる角度で広がるように配置されてもよい。このような配置は、収束させられる照射ビーム８３０に沿って一致したビーム幅をもたらすように構成されてもよい。

Claims

粒子特性評価用の装置であって、
試料を保持するための試料セルと、
照射ビームを前記試料に照射するように構成された光源と、
複数の光検出器と、を備え、
前記光検出器のそれぞれは、前記照射ビームと前記試料との間の相互作用から生じる散乱光を、検出器経路のそれぞれに沿って受け取るように構成され、
前記検出器経路のそれぞれは、前記照射ビームに対して実質的に同じ角度を成す、装置。
複数の光ファイバを更に備え、
前記光ファイバのそれぞれは光検出器に対応し、前記検出器経路のそれぞれからの光を、対応する前記光検出器に結合するように配置される、請求項１に記載の装置。
前記光ファイバのそれぞれは、前記検出器経路からの前記散乱光を第一端部で受け取るように配置され、
前記光ファイバのそれぞれの前記第一端部は、実質的に平行である、請求項２に記載の装置。
前記光ファイバのそれぞれの前記第一端部は、一次元ファイバアレイを有する、請求項３に記載の装置。
前記光ファイバのそれぞれの前記第一端部は、二次元ファイバアレイを有する、請求項３に記載の装置。
前記光ファイバのそれぞれは、前記検出器経路からの前記散乱光を第一端部で受け取るように構成され、
前記ファイバのそれぞれの前記第一端部は、異なる角度で方向付けされる、請求項２に記載の装置。
１つまたは複数のファイバ支持部材を更に備える、請求項３〜６のいずれか一項に記載の装置。
前記光ファイバの前記第一端部のそれぞれは、ファイバ支持部材のＶ溝のアレイによって支持される、請求項６または請求項７に記載の装置。
前記光ファイバの前記第一端部は光ファイバコアから構成され、いかなる関連するクラッディング、バッファ、および／またはジャケットも取り除かれている、請求項３〜８のいずれか一項に記載の装置。
複数のピンホール開口を更に備え、
前記光検出器のそれぞれは、対応するピンホール開口を介して前記検出器経路のそれぞれから光を受け取るように構成される、請求項１に記載の装置。
複数のレンズ素子を更に備え、
前記レンズ素子のそれぞれは光検出器に対応し、前記検出器経路のそれぞれからの光を、対応する前記光検出器に結合するように配置される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
複数の前記レンズ素子は、レンズ素子アレイを有する、請求項１１に記載の装置。
複数の前記レンズ素子のうち少なくともいくつかは不一致である、請求項１１に記載の装置。
前記試料からの前記検出器経路のうち少なくともいくつかは、異なる率で広がる、請求項１１または請求項１３に記載の装置。
複数の光源を更に備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
前記光源の一つまたはそれぞれは、複数の照射ビームを前記試料に照射するように構成される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
前記試料セルを前記照射ビームに対して垂直および／または平行に移動するように構成された試料移動ステージを更に備える、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
前記検出器経路は、前記照射ビームに沿う複数の位置で前記照射ビームとそれぞれ交わるように配置される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の装置。
前記複数の位置は、前記試料セルの側壁から複数の異なる距離にある、請求項１８に記載の装置。
前記検出器経路のそれぞれは、照射経路に沿う異なる位置で、および／または、前記試料セルの側壁から異なる距離で、前記照射経路と交わるように配置される、請求項１９に記載の装置。
前記光検出器のそれぞれは、前記散乱光に応じて強度信号を生成するように構成され、
前記装置は、前記強度信号それぞれの自己相関を取って複数の自己相関関数を生成し、前記自己相関関数のそれぞれを組み合わせて全自己相関関数を生成するように構成されたプロセッサを備える、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の装置。
前記プロセッサは、前記全自己相関関数から、平均粒子径、多分散、および粒子径分布のうち少なくとも一つを判断するように構成される、請求項２１に記載の装置。
前記プロセッサは、汚染物または大粒子に対応する強度信号および／または自己相関関数を識別し廃棄するように、または、別途解析するように構成される、請求項２１に記載の装置。
前記識別は、所定の棄却閾値または動的棄却閾値に基づく、請求項２３に記載の装置。
第一及び第二電極と、
表面と、を更に備え、
前記第一及び第二電極は、前記試料内において前記表面に平行な方向に電場を形成するように動作可能であり、
前記複数の位置は前記表面から異なる距離の位置を含む、請求項１８に記載の装置。
前記表面から異なる距離における前記複数の位置に対応する複数の光検出器の出力からゼータ電位を判断するように構成されたプロセッサを更に備える、請求項２５に記載の装置。
前記装置は、前記表面を移動させることなく、前記試料に対していかなる検出器経路または前記照射ビームも移動させることなく、ゼータ電位を判断するように動作可能である、請求項２６に記載の装置。
表面ゼータ電位を判断する方法であって、
試料内において前記表面に隣接して電場を形成することと、
少なくとも一つの照射光ビームを試料に照射することと、
前記試料中の粒子による前記照射光ビームからの散乱光を複数の検出器経路に沿って検出することと、を備え、前記検出器経路のそれぞれは異なる光検出器に対応し、前記検出器経路のそれぞれは前記表面から異なる距離にある複数の測定位置に対応し、前記検出器経路のそれぞれは前記照射光ビームに対して同じ角度を成し、
検出された前記散乱光から表面ゼータ電位を判断すること、を備える方法。
粒子径または粒子径分布を判断する方法であって、
少なくとも一つの照射光ビームを試料に照射することと、
前記試料中の粒子による前記照射光ビームからの散乱光を、前記照射光ビームに対して同じ角度を成す複数の検出器経路に沿って検出し、前記検出器経路のそれぞれにつき強度信号を生成することと、
前記強度信号に自己相関演算を適用して自己相関関数を生成することと、
汚染物および／または大粒子に対応する強度信号および／または自己相関関数を識別することと、
汚染物に対応していると識別されない自己相関関数を組み合わせることで全自己相関関数を生成することと、
前記全自己相関関数から前記粒子径または粒子径分布を判断することと、を備える方法。
粒子径または粒子径分布を判断する方法であって、
少なくとも一つの照射光ビームを試料に照射することと、
前記試料中の粒子による前記照射光ビームからの散乱光を複数の検出器経路に沿って検出することと、を備え、前記検出器経路のそれぞれは異なる光検出器に対応し、前記検出器経路のそれぞれは、試料セルの中心から異なる距離にある複数の測定位置に対応し、前記検出器経路のそれぞれは、前記照射光ビームに対して同じ角度を成し、
多重散乱および／または不十分な散乱を示す測定位置を除外することと、
除外されていない前記測定位置から前記粒子径または粒子径分布を判断することと、を備える、方法。