JP2023123194A - Analysis device, and analysis method - Google Patents

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Abstract

To provide an analysis device and analysis method that enable simultaneous and instantaneous measurement of DLS and SLS for the same object.SOLUTION: There are provided an analysis method and an analysis device comprising: a light irradiation unit 140 that forms a focus within a sample 154 on the basis of light generated by a light source 110; a parallel scattering light conversion unit 170 that receives small-angle scattering light 160 from an analysis minute region 156 having the focus formed within the sample 154, and generates parallel small-angle scattering light 168; a scattering light detection unit 200 that measures the small-angle scattering light 160 from the sample 154 on the basis of the parallel small-angle scattering light 168; and an analysis unit 250 that measures the sample 154 on the basis of a measurement result of the scattering light detection unit 200, having a storage device 290. In the analysis method, the scattering light detection unit 200 measures the small-angle scattering light 160, and the analysis unit 250 analyzes both a dynamic scattering light component and static scattering light component on the basis of the measurement result.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、サンプルに光を照射することにより得られた散乱光に基づき、上記サンプルの分析を行う分析装置および分析方法に関する。 The present invention relates to an analysis apparatus and an analysis method for analyzing a sample based on scattered light obtained by irradiating the sample with light.

従来から、サンプル液中における微粒子のサイズや形状等の状態、またその凝集体のサイズや構造等の状態、特にナノメートルからサブミクロンメートルサイズの微粒子や凝集体の状態が分析評価の対象になっている。例えば、サンプル液中に分散し比較的溶媒分子との相互作用が小さい、ナノからサブミクロンの金属やプラスチック及び無機物などの粒子、及びその凝集体の状態が分析評価される。また例えば、サンプル溶液中のペプチドや核酸等の低中分子、及びタンパク質等の生体高分子など、溶媒分子と強く相互作用し溶解している分子、及びその凝集体の液中における状態が分析評価の対象である。 Conventionally, the size and shape of fine particles in a sample liquid, the size and structure of their aggregates, especially the fine particles and aggregates of nanometer to sub-micrometer size, have been the subject of analytical evaluation. ing. For example, particles such as nano- to sub-micron metals, plastics, and inorganic substances that are dispersed in a sample liquid and have relatively little interaction with solvent molecules, and the states of their aggregates are analyzed and evaluated. In addition, for example, the state of molecules strongly interacting with solvent molecules and dissolved, such as low and medium molecules such as peptides and nucleic acids, and biopolymers such as proteins, and their aggregates in a sample solution are analyzed and evaluated. is subject to

上記分析評価において、一般に2つの光散乱測定法が用いられている。その光散乱測定法の一つは、分析評価の対象物からの光散乱を所定の散乱角度で検出して、光散乱の時間的変動(揺らぎ)を計測する動的光散乱(DLS:Dynamic Light Scattering)測定法である。DLS測定法では、主に分析対象の散乱体の運動に関する情報が得られる。 Two light scattering measurements are commonly used in the above analytical evaluations. One of the light scattering measurement methods is dynamic light scattering (DLS), which detects light scattering from an object to be analyzed and evaluated at a predetermined scattering angle and measures the temporal variation (fluctuation) of light scattering. Scattering) measurement method. DLS measurements primarily provide information about the motion of the scatterers to be analyzed.

もう一つの光散乱測定法は、分析対象からの光散乱の平均強度に対して散乱角度の依存性を測定する方法で、静的光散乱(SLS:Static Light Scattering)測定法である。SLS測定法では、主に分析対象の散乱体の構造に関する情報が得られる。 Another light scattering measurement method is a static light scattering (SLS) measurement method that measures the dependence of the scattering angle on the average intensity of light scattering from an analyte. SLS measurements primarily provide information about the structure of the scatterer to be analyzed.

上記DLS測定法あるいはSLS測定法を用いたサンプルの分析装置が、以下に記載の特許文献1や特許文献2、特許文献3に記載されている。 Sample analyzers using the above DLS measurement method or SLS measurement method are described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 described below.

特許第5883233号公報Japanese Patent No. 5883233 特許第6757964号公報Japanese Patent No. 6757964 特表2019―536997号公報Japanese translation of PCT publication No. 2019-536997

T.Wakamatsu,T.Onoda,M.Makoto,“Time-resolved forward-light-scattering monitoring of protein-lysozyme aggregation in precrystalline solutions”,Japanese Journal of Applied Physics,(2018),vol.57,058003-1~058003-3.T. Wakamatsu, T.; Onoda, M.; Makoto, "Time-resolved forward-light-scattering monitoring of protein-lysozyme aggregation in precrystalline solutions", Japanese Journal of Applied Physics, (2 018), vol. 57, 058003-1 to 058003-3.

サンプルである測定対象は時間経過と共にその状態が変化する。サンプルの経時変化は避けられない。同じ測定対象において、しかも同じ経過時間の状態において、多くの情報をえることが非常に重要である。例えば、同じ測定対象についてDLSとSLSの測定を同時に行うことができれば、上記測定対象に関してたいへん貴重な情報が得られる。これは一例に過ぎないが、粒子や凝集体等の分析対象の運動と構造に関する知見を分析・評価する、貴重な情報が得られる。 The state of the measurement target, which is a sample, changes with the passage of time. Sample aging is unavoidable. It is very important to obtain a large amount of information on the same measuring object and in the same elapsed time state. For example, if DLS and SLS measurements can be performed simultaneously on the same measurement target, very valuable information regarding the measurement target can be obtained. Although this is just one example, valuable information can be obtained for analyzing and evaluating knowledge about the motion and structure of the analysis target such as particles and aggregates.

公知文献について調査を行ったが、同じ測定対象に対して、同時にDLSとSLSの測定を行うことの重要性を記載あるいは示唆している公知文献は見つからなかった。またこれを実現するための構成を示唆している公知文献も見つからなかった。 A search of known literature was conducted, but no known literature was found that describes or suggests the importance of simultaneously measuring DLS and SLS for the same measurement object. Also, no known document suggesting a configuration for realizing this was found.

本発明の目的は、同じ測定対象に関して、同じ経過時間の状態に於ける、DLS計測法とSLS計測法の両方の計測を実行することが可能な、分析装置および分析方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an analyzer and an analysis method capable of performing both DLS measurement and SLS measurement on the same object under the same elapsed time. .

〔第1の発明〕
上記課題を解決する第1の発明は、
サンプルの計測のために使用する光を発生する光源と、
前記光源が発生した光に基づき、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部と、
前記照射光の前記焦点が形成された領域である分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルからの前記小角散乱光の状態を計測するための散乱光検出部と、
前記散乱光検出部の計測結果に基づき前記サンプルの解析を行う、記憶装置を備えた、解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行うことを特徴とする、分析装置である。
[First Invention]
The first invention for solving the above problems is
a light source for generating light used for measuring the sample;
a light irradiation unit that irradiates the sample with irradiation light that forms a focal point in the sample based on the light generated by the light source;
a parallel scattered light conversion unit that receives forward or backward small-angle scattered light generated in the analysis microregion, which is the region where the focal point of the irradiation light is formed, and generates parallel small-angle scattered light;
a scattered light detector for measuring the state of the small-angle scattered light from the sample based on the parallel small-angle scattered light;
an analysis unit equipped with a storage device that analyzes the sample based on the measurement result of the scattered light detection unit;
The analysis unit repeatedly stores the measurement result of the scattered light detection unit in the storage device,
Based on the measurement result of the scattered light detection unit stored in the storage device, the analysis unit detects the dynamic scattered light component, the static scattered light component, or the dynamic scattered light component and the static scattered light. The analysis apparatus is characterized in that it analyzes both of the components and analyzes the analysis microregion of the sample.

〔第2の発明〕
上記課題を解決する第2の発明は、第1の発明の分析装置において、
前記散乱光検出部は光検出器を備え、
前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、
前記解析部は、前記顕微鏡画像を前記散乱光検出部の前記計測結果として繰り返し取り込んで、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置である。
[Second Invention]
A second invention for solving the above problems is the analysis device of the first invention,
The scattered light detection unit includes a photodetector,
generating a microscope image on the photodetector, which is a magnified image of the state of the sample present in the analysis microregion;
The analysis device is characterized in that the analysis unit repeatedly takes in the microscope image as the measurement result of the scattered light detection unit and stores it in the storage device.

〔第3の発明〕
上記課題を解決する第3の発明は、第2の発明の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部から前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像を前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分や前記静的散乱光成分を解析することを特徴とする、分析装置である。
[Third Invention]
A third invention for solving the above problems is the analyzer of the second invention,
The analysis unit stores moving images of the microscope images in the storage device by repeatedly capturing the microscope images from the scattered light detection unit,
The analysis unit is an analysis apparatus characterized by analyzing the dynamic scattered light component and the static scattered light component based on the stored moving image.

〔第1から第3の発明の作用効果〕
次に第1から第3の発明の作用効果について説明する。第1のから第3の発明の構成では、前記解析部は、前記散乱光検出部の計測結果を、例えば、定められた回数あるいは定められた時間、繰り返して前記記憶装置に記憶する構成を有している。従って、瞬時に、動的散乱光および静的散乱光の解析に必要なサンプルの計測結果を得ることができる。サンプルは時間経過と共にその状態が変化する場合が多いが、第1から第3の発明では、サンプルは時間経過と対比すると、動的散乱光および静的散乱光の解析に必要なサンプルの計測結果を同時に、瞬時に、得られるとみることができる。すなわち、同一の計測対象領域に対して、しかも同一の時間経過の状態において、動的散乱測定法および静的散乱測定法による分析評価が可能となる。
[Actions and effects of the first to third inventions]
Next, the effects of the first to third inventions will be described. In the configurations of the first to third aspects of the invention, the analysis unit has a configuration in which the measurement results of the scattered light detection unit are repeatedly stored in the storage device, for example, a predetermined number of times or for a predetermined period of time. are doing. Therefore, it is possible to instantaneously obtain the sample measurement results necessary for the analysis of dynamic scattered light and static scattered light. In many cases, the state of the sample changes with the passage of time, but in the first to third inventions, the measurement results of the sample necessary for the analysis of dynamic scattered light and static scattered light can be viewed as being obtained simultaneously and instantaneously. That is, it is possible to analyze and evaluate the same measurement target region by the dynamic scattering measurement method and the static scattering measurement method in the same state over time.

また従来の技術では、サンプル内の解析可能領域が大きく、微小領域に絞り込んだ解析が不可能であった。第1の発明では、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部を備えており、分析しようとする領域を非常に小さい分析微小領域に絞り込むことができる。 Moreover, in the conventional technique, the analyzable area in the sample is large, and analysis narrowed down to a minute area is impossible. In the first invention, a light irradiating section for irradiating the sample with irradiation light forming a focal point in the sample is provided, and the area to be analyzed can be narrowed down to a very small analysis minute area.

例えば、特許文献1に記載の技術では、時間平均自己相関関数―相関関数の緩和データを取得する測定解析装置であって、すなわちDLS測定解析装置であり、回転機構(散乱角調整機構)により散乱角を変更させて、散乱角ごとにDLS測定を行っている。例えば、特許文献1の段落[0045]等を参照のこと。 For example, in the technique described in Patent Document 1, a measurement analysis device that acquires time-averaged autocorrelation function-relaxation data of the correlation function, that is, a DLS measurement analysis device, scattering by a rotating mechanism (scattering angle adjustment mechanism) DLS measurements are performed for each scattering angle by changing the angle. See, for example, paragraph [0045] of Patent Document 1.

また、特許文献1では、走査型顕微光散乱測定解析装置の別の実施形態として、試料からの散乱光に対して、対物レンズとカバー部材の使用により、選択した散乱角での散乱光のみを選択検出するDLS測定法について、(例えば特許文献1の段落[0103]等に記載のように)、さらに対物レンズと結像用レンズの間に散乱角選択フィルターを配置して、同様に選択した散乱角での散乱光のみを選択検出するDLS測定法について(例えば、特許文献1の段落[0115]等に記載のように)、開示している。 Further, in Patent Document 1, as another embodiment of a scanning microscopic light scattering measurement analysis apparatus, only scattered light at a selected scattering angle is detected by using an objective lens and a cover member for scattered light from a sample. For the DLS measurement method with selective detection (for example, as described in paragraph [0103] of Patent Document 1, etc.), a scattering angle selection filter was also placed between the objective lens and the imaging lens, and was similarly selected. A DLS measurement method that selectively detects only the scattered light at the scattering angle is disclosed (eg, as described in paragraph [0115] of US Pat.

しかしながら、上記カバー部材ならびに上記散乱角選択フィルター(ここでは、便宜上、散乱角選択デバイスと呼ぶ)を使用し散乱角を連続的に変化させて、散乱光を計測する手段が開示されておらず、上記散乱角選択デバイスを用いて、散乱角度を瞬時に連続的に変化させて(例えば、1°~15°の散乱角範囲において角度分解能0.1°程度以下で、0.1秒以下の瞬時測定を行う場合等)、散乱光の強度空間パターン(散乱角に対する散乱光強度分布)を計測するSLS測定は、技術的に困難である。したがって、特許文献1の技術では、DLSとSLSを同時に測定することが困難であった。 However, there is no disclosure of a means for measuring scattered light by continuously changing the scattering angle using the cover member and the scattering angle selection filter (herein referred to as a scattering angle selection device for convenience). Using the scattering angle selection device, the scattering angle can be instantaneously and continuously changed (for example, in the scattering angle range of 1° to 15°, the angular resolution is about 0.1° or less, and the instantaneous measurement), SLS measurement for measuring the intensity spatial pattern of scattered light (scattered light intensity distribution with respect to the scattering angle) is technically difficult. Therefore, with the technique of Patent Document 1, it is difficult to measure DLS and SLS at the same time.

また、特許文献1では、試料の多数点におけるDLS測定について、例えば、走査機構により数μm間隔で測定位置を変えながら微小体積についてのDLS測定について開示されている。例えば、特許文献1の段落[0007]等を参照のこと。しかしながら、上述のように上記散乱角選択デバイスの使用によって顕微鏡スケールにおける試料からのSLSを瞬時で測定することは難しい上に、さらに顕微鏡スケールでDLSとSLSの測定を同時に瞬時に行うことは困難であった。 Further, Patent Document 1 discloses DLS measurement at multiple points on a sample, for example, DLS measurement for a minute volume while changing measurement positions at intervals of several μm by a scanning mechanism. See, for example, paragraph [0007] of Patent Document 1. However, as described above, it is difficult to instantaneously measure SLS from a sample on a microscope scale by using the scattering angle selection device, and furthermore, it is difficult to simultaneously and instantaneously measure DLS and SLS on a microscope scale. there were.

また、特許文献2では、タンパク質結晶化溶液からの前方小角散乱光又は後方小角散乱光の測定において、これら散乱光を所定の散乱角範囲で取り込み、平行な散乱光に変換して、散乱光の強度分布(散乱角に対する分布関数)を一度にリアルタイムで計測していた。例えば、特許文献2の段落[0070]等を参照のこと。 In addition, in Patent Document 2, in the measurement of small-angle forward scattered light or small-backward scattered light from a protein crystallization solution, the scattered light is taken in a predetermined scattering angle range, converted into parallel scattered light, and the scattered light The intensity distribution (distribution function for the scattering angle) was measured in real time at once. See, for example, paragraph [0070] of Patent Document 2.

特許文献2には、リアルタイムのSLS測定法と、そのSLS測定データの解析方法については開示されている。例えば、特許文献2の段落[0107]等を参照のこと。しかし、リアルタイムのDLS測定法とその解析方法については開示も示唆もされておらず、さらに、DLSとSLSの同時測定法とその解析方法については記載されていない。さらにまた、特許文献2では、溶液セルに入射する入射光として平行光(コリメート光)である。例えば、特許文献2の段落[0056]を参照のこと。入射光ビームのサイズは、例えば直径0.7mm程度である。例えば、特許文献2の段落[0133]等を参照のこと。このためサンプルの例えば数十~百μm2程度以下の微小領域において、顕微鏡スケールでDLSとSLSの同時測定法を行い、局所的に粒子や凝集体の分析評価を行うことは困難である。したがって、特許文献2では、DLSとSLSの測定を同時に瞬時に行い、分析対象の粒子や凝集体等の拡散係数やサイズ、及び凝集体等の構造などを分析し、顕微鏡スケールにおいて溶液構造などの微細構造を分析評価することは難しい。 Patent Literature 2 discloses a real-time SLS measurement method and a method for analyzing the SLS measurement data. See, for example, paragraph [0107] of Patent Document 2. However, neither a real-time DLS measurement method nor an analysis method thereof is disclosed or suggested, and a simultaneous measurement method of DLS and SLS and an analysis method thereof are not described. Furthermore, in Patent Document 2, the incident light incident on the solution cell is parallel light (collimated light). See, for example, paragraph [0056] of Patent Document 2. The size of the incident light beam is, for example, about 0.7 mm in diameter. See, for example, paragraph [0133] of Patent Document 2. For this reason, it is difficult to carry out simultaneous DLS and SLS measurements on a microscopic scale in a microscopic region of, for example, several tens to hundreds of μm 2 or less, and to locally analyze and evaluate particles and aggregates. Therefore, in Patent Document 2, DLS and SLS are measured simultaneously and instantaneously, the diffusion coefficient and size of the particles and aggregates to be analyzed, the structure of the aggregates, etc. are analyzed, and the structure of the solution, etc. is analyzed on a microscope scale. It is difficult to analyze the microstructure.

さらにまた、特許文献3に記載の技術は、アキシコンレンズを含む光学素子によりサンプル中に干渉ビームを生成し実質的に照射されない暗領域を形成して、遠視野での暗領域において散乱光を検出するように配置し、照射軸から0°~10°の低角度の散乱角度でのDLSおよび/またはSLSの測定を行う技術である。上記散乱光の検出器は、0°~10°の範囲で複数の検出器が配置される。例えば、特許文献3の段落[0015]等を参照のこと。例えば、前記検出器または前記複数の検出器は、1°または2°または3°または4°または5°の範囲の散乱光を検出するように構成される。例えば、特許文献3の段落[0016]等を参照のこと。 Furthermore, the technique described in US Pat. No. 6,200,000 generates interfering beams in a sample by means of an optical element including an axicon lens to form a substantially unilluminated dark region, thereby capturing scattered light in the dark region in the far field. The technique is positioned to detect and perform DLS and/or SLS measurements at low scattering angles of 0° to 10° from the illumination axis. The scattered light detector has a plurality of detectors arranged in the range of 0° to 10°. See, for example, paragraph [0015] of Patent Document 3. For example, the detector or detectors are configured to detect scattered light in the range of 1° or 2° or 3° or 4° or 5°. See, for example, paragraph [0016] of Patent Document 3.

すなわち、複数の検出器を使用して、離散的な散乱角度で前記散乱光を検出するために、連続的なSLSの空間パターンを瞬時で測定することは困難である。ここで、0°~10°の間の任意角度での散乱光測定する場合について、検出器に光ファイバを結合させる、と記載がある。例えば、特許文献3の段落[0016]等を参照のこと。しかし具体的な方法についての開示は無く、様々な角度に関して光ファイバで取り込んだ散乱光を検出器で検出して、SLS信号すなわち散乱光強度関数(散乱光強度の散乱角依存)に変換して得ることは、技術的に困難である。したがって、特許文献2では、DLSとSLSを、同時に瞬時に行うことは困難である。 That is, it is difficult to instantaneously measure a continuous SLS spatial pattern to detect the scattered light at discrete scattering angles using multiple detectors. Here, it is described that an optical fiber is coupled to the detector for the case of measuring scattered light at an arbitrary angle between 0° and 10°. See, for example, paragraph [0016] of Patent Document 3. However, there is no disclosure of a specific method. Scattered light captured by an optical fiber with respect to various angles is detected by a detector and converted into an SLS signal, that is, a scattered light intensity function (scattering angle dependence of scattered light intensity). It is technically difficult to obtain. Therefore, in Patent Document 2, it is difficult to perform DLS and SLS simultaneously and instantaneously.

〔第2の発明および第3の発明の作用効果〕
上記説明に加え、さらに第2の発明や第3の発明では、前記サンプル内の、前記照射光の前記焦点が形成された分析微小領域からの前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行散乱光変換部により形成された平行小角散乱光を散乱光検出部で検出する構成を備えている。第2の発明では上述したように、前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の顕微鏡スケールで拡大された画像である顕微鏡画像が生成される。またこの顕微鏡画像を連続して繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の時々刻々起こる変化を動画像として計測することが可能となった。時々刻々変わる変化を特定領域について解析することにより、DLS解析を行うことができる。また前記顕微鏡画像を光軸から半径方向に伸びる領域で捕らえて解析することにより、SLS解析が行える。すなわち同一の領域に於いて起こる、サンプルの時間経過に伴う変化の過程を、顕微鏡スケールで拡大された画像である顕微鏡画像の動画像として捉えることができる。さらにこの動画像から、サンプルの経時的な変化の過程における特定の時間経過時点での、DLS解析とSLS解析の両方の解析結果を得ることができる。しかも顕微鏡スケールで拡大された状態の計測結果を用いて、解析を行うことができる。従来技術に於いて、このような解析は行えなかった。
[Action and effect of the second invention and the third invention]
In addition to the above description, in the second and third inventions, forward or backward small-angle scattered light is received from the analysis minute region in which the focal point of the irradiation light is formed in the sample, and parallel scattered light is received. A configuration is provided in which the scattered light detection section detects parallel small-angle scattered light formed by the conversion section. In the second invention, as described above, the photodetector generates a microscopic image, which is an image magnified on a microscopic scale of the state of the sample existing in the microanalysis area. In addition, by continuously and repeatedly taking in the microscope images, it has become possible to measure the momentary changes in the microscope images as moving images. A DLS analysis can be performed by analyzing the time-varying changes for a particular region. Also, SLS analysis can be performed by capturing and analyzing the microscopic image in a region extending radially from the optical axis. That is, it is possible to capture the process of changes in the sample over time that occur in the same region as moving images of microscope images, which are images magnified on a microscope scale. Further, from this moving image, analysis results of both DLS analysis and SLS analysis can be obtained at a specific point in time in the course of the sample's change over time. Moreover, analysis can be performed using the measurement results in a state of being enlarged on a microscope scale. In the prior art, such analysis could not be performed.

〔第4の発明〕
上記課題を解決する第4の発明は、第1の発明から第3の発明の内の一の分析装置において、
前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部を設け、前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光が、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部の前記光検出器に入射し、
前記平行小角散乱光の前記光検出器への入射により、前記光検出器によって、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像が検出される、ことを特徴とする、分析装置である。
[Fourth invention]
A fourth invention for solving the above problems is the analysis device according to one of the first to third inventions,
A scattering angle filter and a scattered light collecting section are provided between the parallel scattered light conversion section and the scattered light detection section, and the scattering angle filter detects the parallel small angle scattered light from the parallel scattered light conversion section. Arc-shaped specific-angle scattered light having a specific angle and forming an arc shape on a plane perpendicular to the optical axis of the parallel small-angle scattered light is detected through the scattered-light collecting unit. incident on the photodetector of the part,
The analyzer detects the microscopic image, which is an enlarged display of the state of the sample in the analysis minute area, by the photodetector when the parallel small-angle scattered light is incident on the photodetector. is.

〔第5の発明〕
上記課題を解決する第5の発明は、第4の発明の分析装置において、
前記解析部は、前記光検出器によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の前記動画像が、前記記憶装置に記憶される、ことを特徴とする、分析装置である。
[Fifth invention]
A fifth invention for solving the above problems is the analyzer of the fourth invention,
The analysis unit repeatedly acquires and stores the microscopic image, which is an enlarged display of the state of the sample in the microanalysis area, detected by the photodetector, thereby reducing the quality of the sample in the microanalysis area. The analysis device is characterized in that the moving image of the microscope image in which the state is enlarged and displayed is stored in the storage device.

〔第6の発明〕
上記課題を解決する第6の発明は、第4の発明あるいは第5の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置である。
[Sixth invention]
A sixth invention for solving the above problems is the analyzer of one of the fourth invention or the fifth invention,
The scattering angle filter is made of a material that blocks light, and has an arcuate opening with a radius corresponding to the specific angle with respect to the optical axis of the parallel small-angle scattered light. Characterized as an analytical device.

〔第4の発明から第6の発明に関する作用効果〕
以下で図10から図14に記載の実施例に基づき説明する如く、光照射部140より照射された照射光148に基づき、サンプル154内の分析微小領域156に存在するサンプルによって小角散乱光160が作られる。この小角散乱光160が平行散乱光変換部170により平行小角散乱光168に変えられる。平行小角散乱光168が散乱角フィルター180に入射することにより、特定の散乱角であってさらに光軸146に垂直な面における円弧状の形状の円弧状特定角度散乱光186が散乱角フィルター180を通過し、散乱光集光部190に入射する。この円弧状特定角度散乱光186が散乱光集光部190を介して光検出器202に入射することにより、分析微小領域156に存在するサンプルの状態を表す画像が拡大された状態の顕微鏡画像として、光検出器202により検出される。この顕微鏡画像を光検出器202の検出結果として解析部250に取り込み、保存することができる。
[Effects of the fourth to sixth inventions]
As will be described below with reference to the embodiments shown in FIGS. 10 to 14, small-angle scattered light 160 is generated by the sample existing in the analysis minute region 156 in the sample 154 based on the irradiation light 148 emitted from the light irradiation unit 140. made. This small-angle scattered light 160 is converted into parallel small-angle scattered light 168 by the parallel scattered light converter 170 . When the parallel small-angle scattered light 168 is incident on the scattering angle filter 180 , the arc-shaped specific angle scattered light 186 having a specific scattering angle and an arc shape on a plane perpendicular to the optical axis 146 passes through the scattering angle filter 180 . It passes through and enters the scattered light collector 190 . This arc-shaped specific-angle scattered light 186 is incident on the photodetector 202 via the scattered light collector 190, so that the image representing the state of the sample present in the analysis microregion 156 is enlarged into a microscopic image. , are detected by photodetector 202 . This microscope image can be captured and stored in the analysis unit 250 as the detection result of the photodetector 202 .

公知文献を調査したが、分析微小領域156に存在するサンプルの状態を表す拡大画像、すなわち顕微鏡画像を表示できる技術を開示あるいは示唆している公知例は発見できなかった。なお特許文献1には、散乱角選択フィルタ19が記載されている。しかし、この散乱角選択フィルタ19の開口は点であり、円弧状の広がりがない。このため前記顕微鏡画像を作ることができない。 Although publicly known documents have been investigated, no known example disclosing or suggesting a technology capable of displaying an enlarged image representing the state of the sample existing in the analysis minute area 156, that is, a microscopic image could be found. Note that Patent Document 1 describes a scattering angle selection filter 19 . However, the aperture of this scattering angle selection filter 19 is a point and does not spread in an arc shape. Therefore, the microscope image cannot be produced.

〔第7の発明〕
上記課題を解決する第7の発明は、第1の発明から第6の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部に入射する入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、前記入射光の光ビームの直径が1.6mm以下であることを特徴とする、分析装置である。
[Seventh Invention]
A seventh invention for solving the above problems is the analyzer according to one of the first to sixth inventions,
The analyzer is characterized in that the incident light incident on the light irradiation unit is a light beam having a circular cross-sectional shape, and the diameter of the light beam of the incident light is 1.6 mm or less.

〔第8の発明〕
上記課題を解決する第8の発明は、第1の発明から第7の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部は、光を集光するための集光レンズと前記集光レンズを、前記光照射部へ入射する前記入射光の光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±10ミリ以下であり、移動調整できる最小長さが50μm以下であることを特徴とする、分析装置である。
[Eighth Invention]
An eighth invention for solving the above problems is the analysis device of one of the first to seventh inventions,
The light irradiation section includes a condenser lens for condensing light and a lens adjustment mechanism for moving the condenser lens along an optical axis of the incident light incident on the light irradiation section. ,
The lens adjustment mechanism is characterized in that the distance that the condenser lens can be moved along the optical axis is ±10 mm or less, and the minimum length that can be moved and adjusted is 50 μm or less.

〔第9の発明〕
上記課題を解決する第9の発明は、第1の発明から第8の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される最小ビームスポットの直径が、10μm以上で100μm以下の範囲であることを特徴とする、分析装置である。
[Ninth Invention]
A ninth invention for solving the above problems is the analysis device of one of the first to eighth inventions,
An analysis apparatus characterized in that a diameter of a minimum beam spot formed inside the sample by irradiating the sample with the irradiation light from the light irradiation unit is in the range of 10 μm or more and 100 μm or less. is.

〔第10の発明〕
上記課題を解決する第10の発明は、第1の発明から第9の発明の内の一の発明の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための計測指示に基づき、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記分析を行うことを特徴とする、分析装置である。
[Tenth invention]
A tenth invention for solving the above problems is the analyzer of one invention among the first invention to the ninth invention,
having a sample section,
The sample unit includes a sample cell for holding the sample and a sample position adjustment mechanism for adjusting the position of the sample cell,
The analysis unit outputs an adjustment image for adjusting the position of the sample cell by the sample position adjustment mechanism based on the measurement result of the scattered light detection unit,
The analysis unit repeatedly stores the measurement result of the scattered light detection unit in the storage device based on a measurement instruction for performing the analysis,
The analysis unit is an analysis apparatus, characterized in that the analysis is performed based on the measurement results of the scattered light detection unit repeatedly stored in the storage device.

〔第10の発明の作用効果〕
第10の発明の作用効果を説明する。第1の発明では、前記サンプル内の解析したい領域に、前記照射光の前記焦点を形成することにより、分析したい領域の状態を正確に計測できる効果がある。しかしこの効果を活かすためには、分析したい領域に前記照射光の焦点が形成されるように、サンプルセルの位置を、例えば光軸に垂直な面において、サンプル位置調整機構により調整することが必要となる。この作業を簡単にしかも正確に行うことができるように、本発明では、調整用画像を表示する。この調整用画像は、例えば現在の照射光の焦点位置のサンプルから発生した小角散乱光に基づいて描かれる。この画像を見ながらサンプルセルの位置を、サンプル位置調整機構を用いて調整することにより、サンプルセルの位置を、より正確に、しかもよりスムーズに調整することができる
[Action and effect of the tenth invention]
The effects of the tenth invention will be described. In the first invention, by forming the focus of the irradiation light on the region desired to be analyzed within the sample, there is an effect that the state of the region desired to be analyzed can be accurately measured. However, in order to make use of this effect, it is necessary to adjust the position of the sample cell, for example, in a plane perpendicular to the optical axis, using a sample position adjustment mechanism, so that the focus of the irradiation light is formed on the region to be analyzed. becomes. In the present invention, an adjustment image is displayed so that this work can be performed easily and accurately. This adjustment image is drawn, for example, based on the small-angle scattered light generated from the sample at the focal position of the current irradiation light. By adjusting the position of the sample cell using the sample position adjustment mechanism while viewing this image, the position of the sample cell can be adjusted more accurately and more smoothly.

〔第11の発明〕
上記課題を解決する第11の発明は、第1の発明から第10の発明の内の一の発明の分析装置において、前記光照射部から前記サンプルへ照射される照射光の光軸に対する最大入射角θiは、0.5度から20度の範囲であることを特徴とする、分析装置である。
[Eleventh Invention]
An eleventh invention for solving the above problems is the analysis apparatus according to one of the first to tenth inventions, wherein the maximum incidence of the irradiation light with respect to the optical axis from the light irradiation unit onto the sample is The analytical device characterized in that the angle θi ranges from 0.5 degrees to 20 degrees.

〔第12の発明〕
上記課題を解決する第12の発明は、第1の発明から第11の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し散乱光検出部の前記計測結果を取り込む第1ステップと、
前記繰り返し取り込んだ散乱光検出部の前記計測結果から、動的散乱光分析領域の計測結果および静的散乱光分析領域の計測結果を抽出する第2ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく静的散乱光分析のための演算を行う、第3ステップと 、
を有することを特徴とする、分析方法である。
[Twelfth Invention]
A twelfth invention for solving the above problems is the analyzer of one invention among the first invention to the eleventh invention,
a first step in which the analysis unit acquires the measurement results of the repeated scattered light detection unit based on set sampling conditions;
a second step of extracting the measurement result of the dynamic scattered light analysis region and the measurement result of the static scattered light analysis region from the measurement results of the scattered light detection unit that are repeatedly captured;
performing calculations for dynamic scattered light analysis based on the measurement results of the dynamic scattered light analysis area and calculations for static scattered light analysis based on the measurement results of the static scattered light analysis area; 3 steps and
An analysis method characterized by having

〔第13の発明〕
上記課題を解決する第13の発明は、第12の発明の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から繰り返し計測結果を取り込む第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔の終了後再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記解析部は、設定された前記第1ステップの実行回数、あるいは設定された、前記第1ステップの実行とその後の実行停止とを繰り返し継続し続ける時間である総撮影時間、に従って、前記第1ステップの実行と前記撮影間隔の間の前記第1ステップの実行の停止との動作を繰り返す、ことを特徴とする、分析方法。
[Thirteenth invention]
A thirteenth invention for solving the above problems is the analysis method of the twelfth invention,
After the first step of acquiring repeated measurement results from the scattered light detection unit based on the set sampling conditions, the analysis unit suspends execution of the first step for a set imaging interval,
The analysis unit restarts execution of the first step after the end of the set imaging interval,
According to the set number of times of execution of the first step or the set total imaging time, which is the time during which the execution of the first step and the subsequent stop of execution are continued repeatedly, the first An analysis method characterized by repeating an operation of executing a step and stopping the execution of the first step during the imaging interval.

〔第14の発明〕
上記課題を解決する第14の発明は、第12あるいは第13の発明の内の一の発明の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、散乱光検出部からの計測データに基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う第3ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法である。
[14th Invention]
A fourteenth invention for solving the above problems is the analysis method according to one of the twelfth or thirteenth inventions,
The analysis unit performs an operation in an adjustment mode and an operation in a measurement analysis mode based on the instruction,
In the adjustment mode operation, the third step of performing the calculation for the dynamic scattered light analysis and the calculation for the static scattered light analysis based on the measurement data from the scattered light detection unit is stopped. Characterized by an analysis method.

本発明によれば、同じ測定対象に関して、同じ経過時間の状態における、DLS測定法とSLS測定法の両測定を実行することが可能な、分析装置および分析方法を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an analysis apparatus and an analysis method capable of performing both DLS measurement and SLS measurement with respect to the same measurement object at the same elapsed time.

本発明が適用された、サンプルの分析微小領域の分析を行う分析装置の実施例を説明するための説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an embodiment of an analyzer for analyzing minute analysis regions of a sample, to which the present invention is applied; 図1に記載の構成における、光照射部および試料部、平行散乱光変換部に関する構成および動作を説明する説明図である。1. It is explanatory drawing explaining the structure and operation|movement regarding a light irradiation part, a sample part, and a parallel scattering light conversion part in the structure of FIG. 図1に記載のサンプルの分析微小領域に於ける照射光と小角散乱光の発生との関係を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the relationship between irradiation light and generation of small-angle scattered light in the minute analysis region of the sample shown in FIG. 1; 本発明が適用された実施例に於いて計測された顕微鏡画像の説明図である。It is explanatory drawing of the microscope image measured in the Example to which this invention was applied. 小角散乱光の顕微鏡画像に基づく解析方法を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an analysis method based on a microscope image of small-angle scattered light; 散乱光検出部における光検出器の一例において、その検出面を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a detection surface in an example of a photodetector in a scattered light detection section; 散乱光検出部により検出された検出結果と記憶状態との関係を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between a detection result detected by a scattered light detection unit and a storage state; 散乱光検出部で検出された小角散乱光に基づく顕微鏡画像とDLS分析領域R1およびSLS分析領域R2との関係を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between a microscope image based on small-angle scattered light detected by a scattered light detection unit and a DLS analysis area R1 and an SLS analysis area R2; SLS分析領域R2と散乱光検出部の検出エリアにおける検出結果との関係を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the SLS analysis region R2 and the detection result in the detection area of the scattered light detection unit; 本発明が適用された他の実施例を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining another embodiment to which the present invention is applied; 図10に記載の他の実施例における散乱角フィルターおよび散乱光集光部の動作を説明する説明図である。11A and 11B are explanatory diagrams for explaining the operation of the scattering angle filter and the scattered light collector in the other embodiment shown in FIG. 10; 散乱角フィルターを説明する説明図である。It is an explanatory view explaining a scattering angle filter. 散乱光検出部としてレンズ付きカメラを使用した場合の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram when a camera with a lens is used as a scattered light detection unit; 散乱光検出部としてレンズ付きカメラを使用して、散乱光像を測定する場合の他の実施例である。It is another example in the case of measuring a scattered light image using a camera with a lens as a scattered light detection unit. 図15は、分析装置の動作の一例を説明する説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating an example of the operation of the analyzer. 図15の動作を行うためのフローチャートである。16 is a flowchart for performing the operation of FIG. 15; 計測結果の記憶装置に於ける記憶状態、及び記憶されたデータを利用した分析結果の記憶状態、を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a storage state of measurement results in a storage device and a storage state of analysis results using the stored data;

1.散乱光に基づくサンプル154の分析を行うための分析装置100の説明
1.1 はじめに
本明細書においては、同一符号を付した構成は、同じ動作および作用を為し、同じ効果を奏する。煩雑さを避けるため、同じ符号の構成に対して繰り返しの説明を省略する場合がある。また本明細書の記載において、「検知」や「検出」、「計測」、「測定」の用語に関し、厳密な使い分けを行わない。同様の意味を持つものとして記載する。さらに「照射する」や「入射する」の用語に関し、厳密な使い分けを行わない。同様の意味を持つものとして記載する。
1. Description of Analysis Apparatus 100 for Analysis of Sample 154 Based on Scattered Light 1.1 Introduction In the present specification, configurations denoted by the same reference numerals perform the same operations and actions and have the same effects. In order to avoid complication, there are cases where repeated explanations for configurations with the same reference numerals are omitted. Also, in the description of this specification, the terms "detection", "detection", "measurement", and "measurement" are not strictly differentiated. Described as having the same meaning. Furthermore, the terms "irradiate" and "incident" are not used strictly. Described as having the same meaning.

1.2 分析装置100の概要の説明
図1に、本発明が適用された実施例である、分析装置100の構成を示す。以下で詳述するが、光源110で分析対象であるサンプル154を照射するのに適した光112を発生する。光源110で発生した光112は、入射光調整部120に導かれ、入射光調整部120で光112を調整して入射光126を発生する。入射光126は光照射部140に導入される。光照射部140は導入された入射光126に基づいてサンプル154を照射するための照射光148を発生する。照射光148はサンプル154の分析微小領域156に照射され、分析微小領域156に焦点を形成する。照射光148の照射により、サンプル154の分析微小領域156から、散乱光が、サンプル154の前方側および後方側に発生する。この前方側および後方側の散乱光の内の、少なくとも一方側の小角散乱光160が平行散乱光変換部170により平行小角散乱光168に変更され、散乱光検出部200で検出される。散乱光検出部200の検出結果に基づき、解析部250でサンプル154に関する解析が行われ、解析結果が解析部250の入出力装置266から出力される。
1.2 Overview of Analysis Apparatus 100 FIG. 1 shows the configuration of an analysis apparatus 100, which is an embodiment to which the present invention is applied. As will be described in more detail below, light source 110 produces light 112 suitable for illuminating sample 154 to be analyzed. The light 112 generated by the light source 110 is guided to the incident light adjusting section 120 , and the incident light adjusting section 120 adjusts the light 112 to generate the incident light 126 . Incident light 126 is introduced into the light irradiation section 140 . The light irradiation unit 140 generates irradiation light 148 for irradiating the sample 154 based on the introduced incident light 126 . Illumination light 148 illuminates analysis microregion 156 of sample 154 and forms a focus on analysis microregion 156 . Due to irradiation with the irradiation light 148 , scattered light is generated on the front side and the rear side of the sample 154 from the analysis minute region 156 of the sample 154 . At least one of the forward and backward scattered light 160 is converted into parallel small-angle scattered light 168 by the parallel scattered light converter 170 and detected by the scattered light detector 200 . Based on the detection result of the scattered light detection unit 200 , the sample 154 is analyzed by the analysis unit 250 and the analysis result is output from the input/output device 266 of the analysis unit 250 .

なお後方側に発生した小角散乱光160、および前記後方側に発生した小角散乱光160を平行小角散乱光168に変換する構成、後方側の小角散乱光68に基づく平行小角散乱光168を検出する散乱光検出部200、に関する構成は、前方側に発生した小角散乱光160を平行散乱光変換部170により、平行小角散乱光168に変換して、散乱光検出部200で検知する構成と、ほぼ同じ構成であり、ほぼ同じ作用効果であるので、図を用いた記載を省略する。 The small-angle scattered light 160 generated on the rear side and the small-angle scattered light 160 generated on the rear side are converted into parallel small-angle scattered light 168, and the parallel small-angle scattered light 168 based on the small-angle scattered light 68 on the rear side is detected. Scattered light detection unit 200 has a configuration in which small-angle scattered light 160 generated on the front side is converted into parallel small-angle scattered light 168 by parallel scattered light conversion unit 170 and detected by scattered light detection unit 200. Since they have the same configuration and substantially the same effects, description using drawings is omitted.

光照射部140が発生する照射光148は、サンプル154の解析精度を向上するうえで大変重要である。光照射部140では、入射光調整部120が発生した入射光126に基づいて照射光148が形成されるので、入射光調整部120は、照射光148を発生するのに適した状態の入射光126を発生することが重要となる。また光照射部140に入射光126以外の迷光が入射するのを防止することが望ましい。光学絞り138はこのような目的で設けられている。さらに光学絞り138は試料部150や平行散乱光変換部170等からの反射光が、再度、試料部150のサンプル154へ入射するのを防ぐ効果を発揮する。 The irradiation light 148 generated by the light irradiation unit 140 is very important in improving the analysis accuracy of the sample 154 . In the light irradiation section 140 , the irradiation light 148 is formed based on the incident light 126 generated by the incident light adjustment section 120 . 126 is important. In addition, it is desirable to prevent stray light other than the incident light 126 from entering the light irradiation section 140 . The optical diaphragm 138 is provided for this purpose. Furthermore, the optical diaphragm 138 has the effect of preventing reflected light from the sample section 150, the parallel scattered light conversion section 170, and the like from entering the sample 154 of the sample section 150 again.

図1に記載の実施例では、照射光148に基づいてサンプル154が発生する小角散乱光160の内の前方の方向に発生する小角散乱光160を利用する構成を記載している。さらに図1の記載では、光軸146に対して一方側に発生した小角散乱光160のみを記載している。しかしこれらは説明の煩雑さや図示の煩雑さを避けたためである。サンプル154からは前方方向だけでなく、後方方向にも同様に散乱光が発生する。この散乱光の内の小角散乱光160に関して、前方だけでなく後方に向けて発生した小角散乱光160も同様に利用可能である。また前方および後方に向けて発生する小角散乱光160は、光軸146に対して特定角度だけでなく、全周に渡って発生する。この全周に渡って発生する散乱光を利用することが可能である。図1で散乱光の内の特定角にだけ限定した小角散乱光160が散乱光検出部200に入射しているように記載している。しかしこれは一例として記載したものであり、図1に記載の小角散乱光160以外の部分を含めた光軸146に対して全周に渡る散乱光が発生している。必要に応じて散乱光検出部200に入力可能であり、検出可能である。 The embodiment shown in FIG. 1 describes a configuration that utilizes small-angle scattered light 160 generated in the forward direction of the small-angle scattered light 160 generated by sample 154 based on illumination light 148 . Furthermore, in the description of FIG. 1, only the small-angle scattered light 160 generated on one side of the optical axis 146 is illustrated. However, these are for avoiding complexity of explanation and complexity of illustration. Scattered light is generated from the sample 154 not only in the forward direction but also in the backward direction. Regarding the small-angle scattered light 160 among the scattered lights, the small-angle scattered light 160 generated toward the rear as well as forward can be used similarly. Also, the small-angle scattered light 160 generated forward and backward is generated not only at a specific angle with respect to the optical axis 146 but also over the entire circumference. It is possible to utilize the scattered light generated over the entire circumference. In FIG. 1, the small-angle scattered light 160 limited to only a specific angle of the scattered light is shown entering the scattered light detector 200 . However, this is described as an example, and scattered light is generated over the entire circumference of the optical axis 146 including portions other than the small-angle scattered light 160 illustrated in FIG. It can be input to the scattered light detection unit 200 as necessary and can be detected.

分析装置100において、光照射部140と入射光調整部120の配置関係に自由度を持たせることが好ましく、光照射部140に対して入射光126の光軸を変更することが必要となる場合が生じる。この場合には光路変更部130を設けることにより、光軸を変更することが可能である。この実施例では、入射光調整部120と光学絞り138との間に光路変更部130を設けているがこれは一例であり、必要に応じ他の部分に設けることも可能であり、また複数個設けても良い。 In the analysis device 100, it is preferable to have a degree of freedom in the positional relationship between the light irradiation unit 140 and the incident light adjustment unit 120, and when it is necessary to change the optical axis of the incident light 126 with respect to the light irradiation unit 140. occurs. In this case, it is possible to change the optical axis by providing the optical path changing unit 130 . In this embodiment, the optical path changing section 130 is provided between the incident light adjusting section 120 and the optical diaphragm 138, but this is only an example, and it can be provided in other parts as required. You can set it.

上述したが、光照射部140では、光路変更部130からの入射光126を、焦点を有する集光ビームに変え、照射光148として、サンプル154に照射する。照射光148の焦点が、サンプル154の分析すべき対象領域の位置に一致するように、すなわち分析を行いたい分析微小領域156に焦点が位置するように光照射部140の集光レンズ142が設定されている。言い換えると集光レンズ142の焦点距離に基づいて、集光レンズ142とサンプル154との位置関係が設定される。 As described above, the light irradiation section 140 converts the incident light 126 from the optical path changing section 130 into a condensed beam having a focal point, and irradiates the sample 154 with the irradiation light 148 . The condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 is set so that the focal point of the irradiation light 148 coincides with the position of the target area to be analyzed on the sample 154, that is, the focal point is positioned at the analysis minute area 156 to be analyzed. It is In other words, the positional relationship between the condenser lens 142 and the sample 154 is set based on the focal length of the condenser lens 142 .

照射光148の焦点位置が、サンプル154の内部の分析を試みたい分析対象点である分析微小領域156となるように、試料部150に設けられているサンプル位置調整機構158により、サンプル154を収納するサンプルセル152の位置を3次元において微調整することが可能である。このような構成により、以下で詳述するが、サンプル154の内の解析したい部分である分析微小領域156で、照射光148が焦点を結ぶように、サンプル位置調整機構158を調整することにより、分析したい領域から小角散乱光160を正確に発生させることができる。本実施例では、サンプル154内の目的とする部分で発生させた小角散乱光160を使用することができるので、目的とする部分の分析結果を得ることができる。 A sample position adjustment mechanism 158 provided in the sample section 150 accommodates the sample 154 so that the focal position of the irradiation light 148 is the analysis microregion 156, which is the analysis target point to be analyzed inside the sample 154. It is possible to fine-tune the position of the sample cell 152 in three dimensions. With such a configuration, as will be described in detail below, by adjusting the sample position adjustment mechanism 158 so that the irradiation light 148 is focused on the analysis minute region 156, which is the portion of the sample 154 to be analyzed, Small-angle scattered light 160 can be generated precisely from the region one wishes to analyze. In this embodiment, the small-angle scattered light 160 generated at the target portion within the sample 154 can be used, so that the analysis result of the target portion can be obtained.

照射光148の焦点位置とサンプル154との光軸146方向の関係は、集光レンズ142の焦点距離で定まるので、集光レンズ142とサンプルセル152との光軸146上の距離は、集光レンズ142とサンプルセル152との距離を正確に維持することで、照射光148の焦点をサンプル154の内部に位置させることができる。しかし、サンプル154における光軸146に垂直な面のどこに照射光148の焦点を結ばせるかは、操作者の意図により変わる。このため、サンプル位置調整機構158は、光軸146に垂直な面において、サンプルセル152を移動できることが重要である。以下で再度説明するが、本実施例および以下で説明する他の実施例でも同様、正式な計測に入る前に、散乱光検出部200の検知結果をもとに、平行小角散乱光168に基づく調整用画像を解析部250により調整用画像として入出力装置266に表示する。この調整用画像を見ながら、サンプル位置調整機構158で少なくともサンプルセル152を光軸146に垂直な面において移動調整する。このことにより、分析したい領域に照射光148の焦点を結ぶことができる。照射光148の焦点の領域が望ましい分析微小領域156となる。 Since the relationship between the focal position of the irradiation light 148 and the sample 154 in the direction of the optical axis 146 is determined by the focal length of the condenser lens 142, the distance on the optical axis 146 between the condenser lens 142 and the sample cell 152 is By accurately maintaining the distance between lens 142 and sample cell 152 , illumination light 148 can be focused inside sample 154 . However, where on the plane perpendicular to the optical axis 146 on the sample 154 the irradiation light 148 should be focused depends on the intention of the operator. Therefore, it is important that the sample positioning mechanism 158 can move the sample cell 152 in a plane perpendicular to the optical axis 146 . As will be described again below, similar to this embodiment and other embodiments described below, before starting formal measurement, based on the detection result of the scattered light detection unit 200, the parallel small-angle scattered light 168 The image for adjustment is displayed on the input/output device 266 as an image for adjustment by the analysis unit 250 . While viewing this adjustment image, the sample position adjustment mechanism 158 moves and adjusts at least the sample cell 152 in a plane perpendicular to the optical axis 146 . This allows the illuminating light 148 to be focused on the area desired to be analyzed. The focal region of the illuminating light 148 is the desired analysis microregion 156 .

照射光148の焦点位置により定まる分析微小領域156の設定が行われた後、操作者による正式な計測開始の指示が解析部250の入出力装置266により行われる。これにより、解析部250により動的散乱光および静的散乱光の解析に必要な計測結果が散乱光検出部200より取り込まれる。取り込まれた散乱光検出部200の計測結果は、解析部250の記憶装置290に、散乱光検出部200の計測面に於ける計測素子の位置と関連付けられて記憶される。計測したい分析微小領域156が正確に設定でき、そこから繰り返し取り込まれる計測データが、光軸146に対する角度情報と関係づけられる光検出器202に於ける計測面上の位置関係に関連付けられて記憶されるので、記憶されたデータから以下で説明する動的光散乱や静的光散乱の両方に関する高い精度の解析が可能となる。記憶された計測結果は、共通の分析微小領域156に対する、しかも同じ時間的なタイミングで計測された値である。 After the analysis minute area 156 determined by the focal position of the irradiation light 148 is set, the operator issues a formal measurement start instruction through the input/output device 266 of the analysis unit 250 . As a result, the analysis unit 250 acquires the measurement results necessary for analyzing the dynamic scattered light and the static scattered light from the scattered light detection unit 200 . The captured measurement result of the scattered light detection unit 200 is stored in the storage device 290 of the analysis unit 250 in association with the position of the measurement element on the measurement plane of the scattered light detection unit 200 . The analysis minute area 156 to be measured can be accurately set, and the measurement data repeatedly taken from there is stored in association with the positional relationship on the measurement plane in the photodetector 202 that is related to the angle information with respect to the optical axis 146. Therefore, the stored data enables highly accurate analysis of both dynamic light scattering and static light scattering as described below. The stored measurement results are the values measured for the common analysis minute area 156 at the same temporal timing.

サンプル154に照射された照射光148は、その一部が散乱光となるが、大部分はサンプル154を貫通する透過光164となる。透過光164は平行散乱光変換部170により、光軸146に平行な光に変えられ、平行散乱光変換部170の後方または前方に配置された透過光遮光部176により遮断される。一方サンプル154の分析微小領域156により発生した散乱光の内、透過光164に近い角度である、言い換えると図3で述べる最大角度θ0Sより小さい角度である、小角散乱光160は、平行散乱光変換部170により、平行小角散乱光168に変換され、散乱光検出部200で検出される。 A portion of the irradiation light 148 applied to the sample 154 becomes scattered light, but most of it becomes transmitted light 164 that penetrates the sample 154 . The transmitted light 164 is converted into light parallel to the optical axis 146 by the parallel scattered light conversion section 170 and blocked by the transmitted light blocking section 176 arranged behind or in front of the parallel scattered light conversion section 170 . On the other hand, of the scattered light generated by the analysis minute region 156 of the sample 154, the small angle scattered light 160, which has an angle close to the transmitted light 164, in other words, an angle smaller than the maximum angle θ0S described in FIG. It is converted into parallel small-angle scattered light 168 by the section 170 and detected by the scattered light detection section 200 .

図1に記載の実施例では、サンプル154の分析微小領域156に絞り込んで、照射光148を照射することができる。このためサンプル154の分析したい分析微小領域156で発生した散乱光を、動的光散乱と静的光散乱の両方に関して散乱光検出部200でリアルタイム(実時間)に検出でき、サンプル154である液中の粒子や凝集体の状態を、解析部250によりリアルタイム(実時間)で分析することができる。 In the embodiment illustrated in FIG. 1, the illuminating light 148 can be focused on the analysis microregion 156 of the sample 154 . Therefore, the scattered light generated in the analysis minute region 156 of the sample 154 to be analyzed can be detected in real time by the scattered light detection unit 200 for both dynamic light scattering and static light scattering. The state of particles and aggregates inside can be analyzed in real time by the analysis unit 250 .

解析部250は、動的光散乱と静的光散乱の両方を検出し、これらの検出結果に基づいて、サンプル154内の粒子や凝集体の各種状態を分析し、その結果は解析部250の入出力装置266から出力することができる。各種状態を表す情報としては例えば、粒子や凝集体の拡散係数や、粒子や凝集体のサイズ、粒子や凝集体の構造パラメータ、等があり、これらの解析結果が入出力装置266から分析結果として出力される。 The analysis unit 250 detects both dynamic light scattering and static light scattering, analyzes various states of particles and aggregates in the sample 154 based on these detection results, and outputs the results to the analysis unit 250. It can be output from the input/output device 266 . Information representing various states includes, for example, the diffusion coefficient of particles and aggregates, the size of particles and aggregates, the structural parameters of particles and aggregates, and the like. output.

図1に記載の実施例では、サンプル154が発生する前方および後方の小角散乱光160の内、前方の小角散乱光160を検出する構成を代表例として示している。サンプル154の分析微小領域156は、上述したとおり、前方だけでなく後方にも小角散乱光160を発生する。従って前方だけでなく後方に向けて発生する小角散乱光160を使用しても、前方の小角散乱光160を使用した場合と同様に、分析結果を得ることができる。従って前方の小角散乱光160の代わりに後方の小角散乱光160を利用することができる。以下に記載の実施例では、前方の小角散乱光160または後方の小角散乱光160に基づく実施例の代表例として、前方小角散乱光を使用した実施例を示して説明する。技術的な作用および効果は基本的な部分に於いて、これら両方の実施例に関しほぼ同じである。なお、透過光164は光の進行方向における前方に存在し、後方には存在しない。後方の小角散乱光160を利用する場合、透過光164と小角散乱光160との重なりを考慮する必要が無い。しかし、照射光148との重なりを考慮することが必要である。また光照射部140と平行散乱光変換部170との関係も考慮することが必要となる。 In the embodiment shown in FIG. 1, a configuration for detecting the forward small-angle scattered light 160 among the forward and backward small-angle scattered lights 160 generated by the sample 154 is shown as a representative example. The analysis microregion 156 of the sample 154 produces small angle scattered light 160 not only forwards but also backwards, as described above. Therefore, even if the small-angle scattered light 160 that is generated toward the rear as well as the forward is used, analysis results can be obtained in the same way as when the small-angle scattered light 160 that is forward is used. Therefore, the backward small-angle scattered light 160 can be used instead of the forward small-angle scattered light 160 . In the embodiments described below, as a representative example of the embodiments based on the forward small-angle scattered light 160 or the backward small-angle scattered light 160, an embodiment using forward small-angle scattered light will be shown and described. The technical action and effect are essentially the same for both embodiments. It should be noted that the transmitted light 164 exists in the forward direction in the traveling direction of light, and does not exist in the rearward direction. If the backward small-angle scattered light 160 is used, there is no need to consider the overlapping of the transmitted light 164 and the small-angle scattered light 160 . However, it is necessary to consider the overlap with the illumination light 148 . It is also necessary to consider the relationship between the light irradiation section 140 and the parallel scattered light conversion section 170 .

1.3 分析装置100を構成する各構成の説明
(1)光源110の説明
図1に記載の光源110は、分析対象であるサンプル154に照射する照射光148を発生するのに適した光112を発生することが求められる。光源110が発生した光112に基づいて、入射光調整部120により入射光126が形成され、入射光126に基づいて、サンプル154へ照射する照射光148が光照射部140により形成される。照射光148をサンプル154に照射したときに、サンプル154から散乱光、特に小角散乱光160が効率よく発生することが望ましい。光源110はサンプル154に於いて小角散乱光160が効率よく発生するのに適した性質を持つ光112を発生することが求められる。
1.3 Description of Each Configuration Constituting Analysis Apparatus 100 (1) Description of Light Source 110 The light source 110 described in FIG. is required to occur. Incident light 126 is formed by the incident light adjustment unit 120 based on the light 112 generated by the light source 110 , and irradiation light 148 for irradiating the sample 154 is formed by the light irradiation unit 140 based on the incident light 126 . When the irradiation light 148 is applied to the sample 154 , it is desirable that the sample 154 efficiently generates scattered light, particularly small-angle scattered light 160 . Light source 110 is required to produce light 112 with properties suitable for efficiently producing small angle scattered light 160 at sample 154 .

光源110には、例えば、各種ガスレーザ、半導体レーザ(LD)、ダイオード励起固体(DPSS)レーザ、及び発光ダイオード(LED)等、色々なレーザを、用いることができる。その中でも光源110は、高輝度のレーザ光源であって、高いコヒーレンス長を持った、シングル縦モードの単一波長で発振するレーザ光源を用いることが好ましい。このようなレーザ光源としては、例えば、DPSSレーザがある。DPSSレーザは、レーザ光発振に必要な光共振器が内蔵された、小型のレーザ光源である。このDPSSレーザは、低電力で高効率の安定な高出力レーザ光が得られるという特長がある。このため、本発明の実施例である分析装置100の光源110として、好適である。 The light source 110 can use various lasers, such as various gas lasers, semiconductor lasers (LD), diode pumped solid state (DPSS) lasers, and light emitting diodes (LEDs). Among them, the light source 110 is preferably a high-intensity laser light source that has a high coherence length and oscillates at a single wavelength in a single longitudinal mode. As such a laser light source, for example, there is a DPSS laser. A DPSS laser is a small laser light source containing an optical resonator necessary for laser light oscillation. This DPSS laser has the advantage of being able to obtain stable, high-output laser light with low power and high efficiency. Therefore, it is suitable as the light source 110 of the analysis device 100 that is the embodiment of the present invention.

また、光源110は、駆動電源と光源本体が小型で、粒子や凝集体を分析するための分析装置100への組み込むのに適したサイズであることが好ましい。このため、例えば、ペプチドや核酸等の低中分子やタンパク質等の生体高分子、及びその凝集体、また、ナノからサブミクロンの金属やプラスチック及び無機物等の微粒子、及びその凝集体などを分析対象とする場合は、数mW~数十mWのレーザ光源を用いることが好適である。 In addition, the light source 110 preferably has a compact driving power source and a light source main body, and has a size suitable for incorporation into the analysis apparatus 100 for analyzing particles and aggregates. For this reason, for example, low and medium molecules such as peptides and nucleic acids, biopolymers such as proteins, and their aggregates, as well as fine particles such as nano to submicron metals, plastics, and inorganic substances, and their aggregates, are subject to analysis. , it is preferable to use a laser light source of several mW to several tens of mW.

光源110が出力する光112のパワーは、分析対象のサンプル154の散乱光の強度や、散乱光検出部200の光検出器202の感度、あるいは光検出用カメラ204の感度、散乱光強度計測で使用する増幅器の増幅度、光検出器202による散乱光強度測定の露光時間、あるいは光検出器202による散乱光強度測定の露光時間等の内の一つあるいは幾つかに対応して、調整することが好適である。なお、サンプル154への入射光126の強度は、光源110からの光112の強度を、入射光調整部120の光量調整素子122で調整することによって、適切な強度範囲に調整することができる。 The power of the light 112 output by the light source 110 is determined by the intensity of the scattered light of the sample 154 to be analyzed, the sensitivity of the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200, the sensitivity of the light detection camera 204, and the scattered light intensity measurement. Adjusting according to one or more of the amplification of the amplifier used, the exposure time of the scattered light intensity measurement by the photodetector 202, or the exposure time of the scattered light intensity measurement by the photodetector 202, etc. is preferred. The intensity of the incident light 126 to the sample 154 can be adjusted to an appropriate intensity range by adjusting the intensity of the light 112 from the light source 110 with the light amount adjusting element 122 of the incident light adjusting section 120.

光源110から出射される光112のビームサイズはできる限り小さく細いことが好ましい。即ちスポット状の光ビームであることが好適である。また、光源110からの光112は、平行な光、即ち、コリメート光であることが好適である。さらに色々な種類のサンプルの分析に広く対応でき、しかも高い検知精度が得られるとの観点から、光112の断面が円形であることが好ましい。また光照射部140からの照射光148に関して、サンプル154の分析部分である分析微小領域156に、光を正確に収束できることが重要であり、この観点において、本実施例では、光112の断面サイズ即ちビームサイズが、直径1.6mm以下であることが好ましい。光112の断面サイズが1mm以下であることがさらに好ましい。光照射部140へ入射される入射光126の断面サイズ、すなわちビームサイズは、入射光調整部120で調整されるが、光112のビームサイズが直径1.6mm以下、特に1mm以下であれば、入射光調整部120でビームサイズの調整をほとんど加えることなく、入射光126のビームサイズが定まり、入射光126のビームサイズを直径1.6mm以下に、さらには特に1mm以下に維持することが容易となる。 It is preferable that the beam size of the light 112 emitted from the light source 110 is as small and thin as possible. That is, it is preferable to use a spot-shaped light beam. Also, the light 112 from the light source 110 is preferably parallel light, that is, collimated light. Furthermore, it is preferable that the cross section of the light 112 is circular from the viewpoint of being able to widely analyze various types of samples and to obtain high detection accuracy. Regarding the irradiation light 148 from the light irradiation unit 140, it is important that the light can be accurately focused on the analysis minute region 156, which is the analysis portion of the sample 154. From this point of view, in this embodiment, the cross-sectional size of the light 112 is That is, the beam size is preferably 1.6 mm or less in diameter. More preferably, the cross-sectional size of the light 112 is 1 mm or less. The cross-sectional size of the incident light 126 incident on the light irradiation unit 140, that is, the beam size, is adjusted by the incident light adjustment unit 120. If the beam size of the light 112 is 1.6 mm or less in diameter, particularly 1 mm or less, The beam size of the incident light 126 is determined with little adjustment of the beam size in the incident light adjustment unit 120, and the beam size of the incident light 126 can be easily maintained at a diameter of 1.6 mm or less, particularly 1 mm or less. becomes.

光源110から出射される光112の広がり角は、光照射部140から照射される照射光148の焦点位置での絞り込み精度に大きく影響する。照射光148の焦点位置での大きさをできる限り小さくすることが、分析精度の向上に非常に重要である。このような関係から、光112の広がり角は、全放射角度で1.5mrad以下、特に1mrad以下とすることが好適である。光源110から出射される光112の広がり角が大きい場合、光照射部140の集光用レンズ群、例えば対物レンズ等、によって、検知に必要な小さなスポット状の光ビームをサンプル154へ入射させることが困難になる。さらにまた、小角散乱光160の散乱角度との関係が乱れ、平行散乱光変換部170のレンズ群によって、所定の放射散乱角範囲でサンプルからの散乱光を平行光に正確に変換することが困難となる。これらは解析精度が低下する原因となる。 The spread angle of the light 112 emitted from the light source 110 greatly affects the narrowing accuracy of the irradiation light 148 emitted from the light irradiation unit 140 at the focal position. Reducing the size of the irradiation light 148 at the focal position as much as possible is very important for improving analysis accuracy. From this relationship, it is preferable that the spread angle of the light 112 is 1.5 mrad or less, particularly 1 mrad or less in terms of the total radiation angle. When the spread angle of the light 112 emitted from the light source 110 is large, a small spot-like light beam necessary for detection is incident on the sample 154 by a group of condensing lenses, such as an objective lens, of the light irradiation unit 140. becomes difficult. Furthermore, the relationship between the small-angle scattered light 160 and the scattering angle is disturbed, and it is difficult to accurately convert the scattered light from the sample into parallel light within a predetermined radiation scattering angle range by the lens group of the parallel scattered light conversion unit 170. becomes. These cause a decrease in analysis accuracy.

光源110からの出射される光112の偏光性には特に制限はない。直線偏光や円偏光、楕円偏光、等の偏光した光を用いることができる。また無偏光であってもよい。この中で、TE偏光やTM偏光等の直線偏光が利用し易い。 The polarization of the light 112 emitted from the light source 110 is not particularly limited. Linearly polarized light, circularly polarized light, elliptically polarized light, or other polarized light can be used. It may also be non-polarized. Among these, linearly polarized light such as TE polarized light and TM polarized light is easy to use.

偏光解消光散乱法を用いて、サンプル154の測定対象粒子やその凝集体等の各運動要素、例えば並進運動と回転運動、を分析する場合や、高分子等の薄膜中の結晶粒などの配向性を分析する場合では、入射光として既知の偏光状態の光、例えば直線偏光を利用する。入射光に対して平行に偏光された散乱光成分、及び垂直に偏光された散乱光成分が、偏光子等を用いてそれぞれ別けて検出される。例えば、垂直方向に偏光された入射光の偏光状態であるV偏光状態に対して、水平方向に偏光された偏光状態であるH偏光状態の散乱光が検出される場合、「VH」と表記される。「VV」と「VH」、並びに「HH」と「HV」等を測定しそれらの評価から、液中の測定対象粒子やその凝集体等の各運動要素である並進運動と回転運動や、高分子等の薄膜中の結晶粒などの配向性を分析できる。また、高精度の散乱光計測には入射光の安定性が要求される。このため、光源110の出力安定度は、1時間当たり数%以下であることが好適である。さらに、散乱光の測定において、入射光の強度変化をモニターすることによって、入射光変動の影響を避けることも可能である。 Using the depolarized light scattering method, when analyzing each motion element such as the particles to be measured of the sample 154 and their aggregates, such as translational motion and rotational motion, or the orientation of crystal grains in thin films such as polymers When analyzing the properties, light of a known polarization state, such as linearly polarized light, is used as the incident light. A scattered light component polarized parallel to the incident light and a scattered light component polarized perpendicular to the incident light are separately detected using a polarizer or the like. For example, when scattered light in the H polarization state, which is the horizontal polarization state, is detected with respect to the V polarization state, which is the polarization state of the incident light which is vertically polarized, is denoted as “VH”. be. "VV" and "VH", as well as "HH" and "HV" are measured and evaluated. The orientation of crystal grains in thin films such as molecules can be analyzed. In addition, the stability of incident light is required for highly accurate scattered light measurement. Therefore, it is preferable that the output stability of the light source 110 is several percent or less per hour. Furthermore, in measuring scattered light, it is possible to avoid the influence of variations in incident light by monitoring changes in the intensity of incident light.

サンプル154からの散乱光の計測法、特にDLS測定法では、サンプル154の散乱体からの散乱光自体の時間自己相関をとって、時間相関関数を得るホモダイン計測法と、上記散乱体からの散乱光に、ある周波数で変調した参照光を混合して、それに対して時間相関関数を得るヘテロダイン計測法と、がある。DLS測定で用いるホモダイン計測法は、光学系が比較的簡単であり、高いS/N比で計測することができ、散乱光の時間相関関数を得られ易い。一方、電気泳動測定などのようにサンプル154の散乱体が一定の運動している場合などには、ヘテロダイン計測法がよく用いられる。 In the measurement method of the scattered light from the sample 154, especially the DLS measurement method, the time autocorrelation of the scattered light itself from the scatterer of the sample 154 is taken to obtain the time correlation function, and the homodyne measurement method to obtain the time correlation function. There is a heterodyne measurement method in which light is mixed with a reference light modulated at a certain frequency and a time correlation function is obtained for it. The homodyne measurement method used in DLS measurement requires a relatively simple optical system, enables measurement with a high S/N ratio, and easily obtains the time correlation function of scattered light. On the other hand, the heterodyne measurement method is often used when the scatterers of the sample 154 are in constant motion, such as in electrophoresis measurement.

ホモダイン計測法を用いるDLS測定では、光源110が発生する光112として、時間的に強度が一定である光を用いて、散乱光自体の時間的揺らぎから時間相関関数を得ることができる。また光源110が発生する光112として、ある周波数で変調した変調光を出力するようにしてもよい。また例えばある一定の周波数で回転又は振動するライトチョッパー等の光変調器や、光変調デバイス等の光変調素子を使用して、光源110から出射された光112をある所定の周波数で変調させて入射光126として用いてもよい。 In the DLS measurement using the homodyne measurement method, light having a constant intensity over time is used as the light 112 generated by the light source 110, and a time correlation function can be obtained from the temporal fluctuation of the scattered light itself. Further, as the light 112 generated by the light source 110, modulated light modulated at a certain frequency may be output. Alternatively, for example, an optical modulator such as a light chopper that rotates or oscillates at a certain frequency or an optical modulation element such as an optical modulation device is used to modulate the light 112 emitted from the light source 110 at a certain predetermined frequency. It may be used as incident light 126 .

一方、ヘテロダイン計測法を用いるDLS測定では、サンプル154の散乱体からの散乱光に混合させる参照光として、ある所定の周波数で変調した光を用いることができる。例えば変調した参照光として、上述同様に光源110からの変調光を用いることができる。この場合、光源110から出射された光112を、例えば2つの光路に分岐させて、一つの光路上にある光を入射光126として光照射部140に導入し、光照射部140から照射光148としてサンプル154へ照射する。この照射光148の照射に基づくサンプル154からの散乱光を、平行散乱光変換部170を介して散乱光検出部200の光検出器202へ導く。さらにもう一つの光路の光を上記の光変調器や光変調素子等によって、ある所定の周波数に変調された変調光を、そのまま光検出器202へ入射させる。サンプル154の散乱体からの動的散乱光と、変調した参照光を混合させて光検出器202と、を光検出器202で計測する。このようにして、変調の参照光に対する散乱光の時間相関関数を得ることができる。 On the other hand, in the DLS measurement using the heterodyne measurement method, light modulated at a certain predetermined frequency can be used as the reference light to be mixed with the scattered light from the scatterers of the sample 154 . For example, modulated light from the light source 110 can be used as the modulated reference light as described above. In this case, the light 112 emitted from the light source 110 is split into, for example, two optical paths, and the light on one optical path is introduced into the light irradiation unit 140 as the incident light 126, and the irradiation light 148 is emitted from the light irradiation unit 140. The sample 154 is irradiated with . Scattered light from the sample 154 based on the irradiation of the irradiation light 148 is guided to the photodetector 202 of the scattered light detection section 200 via the parallel scattered light conversion section 170 . Further, the light on another optical path is modulated to a predetermined frequency by the above optical modulator, optical modulation element, etc., and the modulated light is made incident on the photodetector 202 as it is. The photodetector 202 measures the dynamically scattered light from the scatterers of the sample 154 and the modulated reference light mixed together. In this way the time correlation function of the scattered light with respect to the modulated reference light can be obtained.

(2)入射光調整部120の説明
入射光調整部120は、試料部150に設けられたサンプル154へ照射される照射光148の状態を調整する機能を有する。具体的には、例えば、入射光調整部120は光学素子群から構成されており、光源110からの光112をサンプル154に適した照射光148にするために、光量や偏光状態、及び光ビームの形状やサイズ、等を調整する。入射光調整部120より調整された入射光は、必要に応じ光路変更部130により光路が変更され、光照射部140に導かれる。なおこの実施例に於いて、入射光調整部120を光路変更部130の後に設けても良い。
(2) Description of Incident Light Adjusting Section 120 The incident light adjusting section 120 has a function of adjusting the state of the irradiation light 148 with which the sample 154 provided in the sample section 150 is irradiated. Specifically, for example, the incident light adjustment unit 120 is composed of a group of optical elements, and adjusts the amount of light, the polarization state, and the light beam in order to convert the light 112 from the light source 110 into the irradiation light 148 suitable for the sample 154 . Adjust the shape, size, etc. of The incident light adjusted by the incident light adjusting section 120 is guided to the light irradiation section 140 after the optical path is changed by the optical path changing section 130 as necessary. In addition, in this embodiment, the incident light adjusting section 120 may be provided after the optical path changing section 130 .

入射光調整部120は、一例として、光量調整素子122と偏光素子124を有している。光量調整素子122は、光源110からの光112を受け、分析対象であるサンプル154へ照射する照射光148の強度を調整する。光量調整素子122は例えばニュートラルデンシティー(ND)フィルター、等である。 The incident light adjusting section 120 has, for example, a light quantity adjusting element 122 and a polarizing element 124 . The light amount adjusting element 122 receives the light 112 from the light source 110 and adjusts the intensity of the irradiation light 148 that irradiates the sample 154 to be analyzed. The light quantity adjusting element 122 is, for example, a neutral density (ND) filter or the like.

具体的には、光量調整素子122として、各種の光学フィルター、例えば、金属薄膜フィルターや誘電体フィルター等を用いることができる。光量調整素子122として、例えば透過率0.1%~50%までのNDフィルター等を用いることで、入射光の光量である光強度を容易に調整することができる。 Specifically, various optical filters such as a metal thin film filter and a dielectric filter can be used as the light quantity adjusting element 122 . By using an ND filter or the like having a transmittance of 0.1% to 50%, for example, as the light amount adjusting element 122, the light intensity, which is the amount of incident light, can be easily adjusted.

光量調整素子122の透過率は、分析対象サンプルの散乱光の強度、散乱光検出部200の光検出器202の検出感度や露光時間、及び検出信号の増幅度に対応して調節すればよい。ここで増幅度とは、増幅率や、利得、ゲインである。光検出器202により、分析対象のサンプル154からの散乱光が、光照射部140から出射される照射光148の光量に対して、良好なSN比、すなわちノイズ信号に対するシグナル信号の比率、が得られるように、入射光126の光量が設定されることが好ましい。 The transmittance of the light amount adjusting element 122 may be adjusted according to the intensity of the scattered light of the sample to be analyzed, the detection sensitivity and exposure time of the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200, and the amplification degree of the detection signal. Here, the amplification factor is an amplification factor, a gain, or a gain. Scattered light from the sample 154 to be analyzed by the photodetector 202 has a good SN ratio, that is, a ratio of the signal signal to the noise signal, with respect to the light amount of the irradiation light 148 emitted from the light irradiation unit 140. The amount of incident light 126 is preferably set so that

入射光調整部120が有する偏光素子124は、光源110からの光112の偏光状態を調整して、入射光126の偏光状態を設定する機能を有しており、偏光状態を調整する光学素子で構成されている。偏光素子124としては、光源110からの光112が無偏光の光であれば、入射光126の偏光性を設定するために、各種の偏光板や偏光フィルターを用いることができる。 The polarization element 124 of the incident light adjustment unit 120 has a function of adjusting the polarization state of the light 112 from the light source 110 and setting the polarization state of the incident light 126, and is an optical element that adjusts the polarization state. It is configured. If the light 112 from the light source 110 is unpolarized light, various polarizing plates and polarizing filters can be used as the polarizing element 124 to set the polarization of the incident light 126 .

また、光源110からの光112が直線偏光の光であれば、偏光子として、1/2波長板等を用いてもよい。これを用いることで、入射光126の偏光の方向を任意の方位角度に設定でき、電場ベクトルが光学系に対して水平であるTM偏光(p)偏光、又は垂直であるTE(s)偏光が得られる。さらにまた、光源110からの光112が直線偏光の光であれば、1/4波長板等を用いて、光源110からの光112の偏光を、円偏光又は楕円偏光に変換させて、光照射部140の入射光126として使用することも、必要に応じて可能となる。 If the light 112 from the light source 110 is linearly polarized light, a half-wave plate or the like may be used as the polarizer. By using this, the direction of polarization of the incident light 126 can be set to any azimuth angle, and TM polarized light (p) polarized light whose electric field vector is horizontal to the optical system or TE (s) polarized light perpendicular to the optical system is used. can get. Furthermore, if the light 112 from the light source 110 is linearly polarized light, the polarization of the light 112 from the light source 110 is converted into circularly polarized light or elliptically polarized light using a quarter-wave plate or the like, and the light is irradiated. It can also be used as incident light 126 in section 140 if desired.

さらに、分析対象のサンプル154からの前方または後方の小角散乱光160の強度が、入射光126の偏光性に強く依存する場合には、入射光126の散乱強度が大きくなるように、偏光素子124により入射光126の偏光状態を調整することが望ましい。 Furthermore, if the intensity of the forward or backward small-angle scattered light 160 from the sample 154 being analyzed is strongly dependent on the polarization of the incident light 126, the polarizing element 124 may be It is desirable to adjust the polarization state of the incident light 126 by .

(3)光路変更部130の説明
実際に分析装置100を製造するためには、光源110から光照射部140に至る光路の光軸を変えることが好ましい場合がある。このような場合には光路変更部130を使用することが可能である。なお、光源110からの光112を、入射光調整部120にて上述の調整を行った後、入射光126のための光路変更を行う、図1に示す構成は一例である。光路変更が必要な場所に、光路変更部130を設けることで、光路変更が可能となる。
(3) Description of Optical Path Changing Unit 130 In order to actually manufacture the analysis device 100, it may be preferable to change the optical axis of the optical path from the light source 110 to the light irradiation unit 140. FIG. In such a case, the optical path changing section 130 can be used. The configuration shown in FIG. 1, in which the light 112 from the light source 110 is adjusted as described above by the incident light adjustment unit 120 and then the optical path for the incident light 126 is changed, is an example. The optical path can be changed by providing the optical path changing unit 130 at a place where the optical path needs to be changed.

光路変更部130は、例えば、一群のミラーや、レンズ、プリズム、等、の光学素子によって構成されている。光路変更部130は、例えば、光源110からの光112の光軸に対して、入射角45度となる状態に配置された平面ミラー132や、平面ミラー132なよる反射光に対して入射角45度となる状態に配置された平面ミラー134を備えている。この構成により、光112の進行方向を反転させた入射光126を光照射部140に入射することができる。入射光126の光軸146上に、光照射部140からの照射光148の光軸や、平行散乱光変換部170の光軸、散乱光検出部200の光検出器202を配置するための基準の軸、を設定している。 The optical path changing unit 130 is configured by optical elements such as a group of mirrors, lenses, prisms, and the like, for example. For example, the optical path changing unit 130 is arranged such that the plane mirror 132 is arranged at an incident angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the light 112 from the light source 110 , or the incident angle of 45 degrees with respect to the reflected light from the plane mirror 132 . It has a plane mirror 134 which is arranged in a state of being in a degree. With this configuration, the incident light 126 in which the traveling direction of the light 112 is reversed can be incident on the light irradiation section 140 . Reference for placing the optical axis of the irradiation light 148 from the light irradiation unit 140, the optical axis of the parallel scattered light conversion unit 170, and the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 on the optical axis 146 of the incident light 126. The axis of , is set.

このことにより、試料部150や平行散乱光変換部170、散乱光検出部200の配置関係の調整が容易となる。さらに分析装置100の形状の小型化にも役立つ。それに加え、入射光126の光軸146上に生じる照射光148の焦点位置が、サンプル154における解析したい位置に合うように、試料部150のサンプル位置調整機構158を調整する操作が容易となる。このことは調整精度の向上にも繋がる。光路変更部130を使用して、光路を最適な状態に設定することは、分析装置100の小型化だけでなく、解析精度の向上にも役立つ。 This facilitates adjustment of the arrangement relationship among the sample unit 150 , the parallel scattered light conversion unit 170 , and the scattered light detection unit 200 . Furthermore, it helps to reduce the size of the analyzer 100 . In addition, the operation of adjusting the sample position adjustment mechanism 158 of the sample section 150 is facilitated so that the focal position of the illumination light 148 generated on the optical axis 146 of the incident light 126 matches the position of the sample 154 to be analyzed. This also leads to an improvement in adjustment accuracy. Using the optical path changing unit 130 to set the optical path to an optimum state is useful not only for reducing the size of the analysis device 100 but also for improving analysis accuracy.

サンプル154に対して異なる波長からなる光照射部140の照射光148を照射して、照射光148の波長の相違による、小角散乱光160の違いを解析することが有効な場合がある。この場合には、サンプル154への入射光126の光軸を一定に設定し、波長の異なる複数のレーザ光源を配置する構成が有効な構成となる。光路変更部130において、各レーザ光源等に対してそれぞれハーフミラーや、全反射ミラー、プリズム、等、を備えることにより、上述したサンプル154に対して異なる波長を入射する構成が可能となる。 It may be effective to irradiate the sample 154 with the irradiation light 148 of the light irradiation unit 140 having different wavelengths and analyze the difference in the small-angle scattered light 160 due to the difference in the wavelength of the irradiation light 148 . In this case, a configuration in which the optical axis of the incident light 126 to the sample 154 is set constant and a plurality of laser light sources with different wavelengths are arranged is an effective configuration. By providing a half mirror, a total reflection mirror, a prism, or the like for each laser light source or the like in the optical path changing unit 130, a configuration in which different wavelengths are incident on the sample 154 described above is possible.

(4)光学絞り138の説明
図1に示すように、入射光調整部140の前段に光学絞り138が入射光126の光軸146に沿って配置されている。光学絞り138は、サンプル154への光照射部140からの照射光148以外の迷光の入射を防止する機能を有する。さらに試料部150や平行散乱光変換部170等からの反射光が、再度、サンプル154へ入射することを防ぐ機能も有している。光学絞り138はこの実施例では、並列に配置された2枚の絞り139を備えている。絞り139のそれぞれの口径は、入射光126を通過させるための入射光126の断面形状より大きい形状のスリットを有している。この実施例では、入射光126の断面形状が円形であるので、上記スリットは円形を成している。各絞り139に形成されたスリットである開口の径は、入射光126の径よりも大きく、上述の迷光や反射光を防止するために適切な口径を有している。入射光126の光ビームの径が、例えば、直径1mmφであれば、絞り139の口径は、直径1.2mm以上で2mm以下が好ましい。
(4) Description of Optical Diaphragm 138 As shown in FIG. The optical diaphragm 138 has a function of preventing stray light other than the irradiation light 148 from the light irradiation section 140 from entering the sample 154 . Furthermore, it also has a function of preventing reflected light from the sample unit 150 , the parallel scattered light conversion unit 170 , and the like from entering the sample 154 again. The optical diaphragm 138 comprises two diaphragms 139 arranged in parallel in this embodiment. Each aperture of the diaphragm 139 has a slit having a shape larger than the cross-sectional shape of the incident light 126 for passing the incident light 126 . In this embodiment, the slit has a circular shape because the cross-sectional shape of the incident light 126 is circular. The diameter of the aperture, which is a slit formed in each diaphragm 139, is larger than the diameter of the incident light 126, and has an aperture diameter suitable for preventing the above-described stray light and reflected light. If the diameter of the light beam of the incident light 126 is, for example, 1 mmφ, the diameter of the diaphragm 139 is preferably 1.2 mm or more and 2 mm or less.

光学絞り138は、一個の絞り139から構成されていても、上述した迷光や反射光を防止する効果がある。しかしサンプル154への照射光148の光軸146に対して垂直で、間隔を隔てて平行にずらして配置した、複数の光学絞りで構成した方が、より大きな効果を奏する。特に、光学絞り138として、同一サイズの口径をもつ2つの絞りを間隔隔てた配置した構成が好適である。絞り139としては、例えば、直径1mmφの入射光126に対して、直径1.2mm以上で2mm以下程度の口径をもつ2つの絞りを、入射光の光軸方向に5cm以上で30cm以下程度の間隔で平行に配置した構成が、たいへん大きな効果を奏する。 Even if the optical diaphragm 138 is composed of a single diaphragm 139, it has the effect of preventing the above-described stray light and reflected light. However, a greater effect can be obtained by arranging a plurality of optical apertures which are arranged perpendicular to the optical axis 146 of the illumination light 148 on the sample 154 and spaced apart in parallel. In particular, as the optical diaphragm 138, a configuration in which two diaphragms having apertures of the same size are spaced apart is preferable. As the diaphragm 139, for example, for the incident light 126 having a diameter of 1 mmφ, two diaphragms having a diameter of about 1.2 mm or more and about 2 mm or less are arranged at an interval of about 5 cm or more and 30 cm or less in the optical axis direction of the incident light. The configuration in which they are arranged in parallel with each other produces a very large effect.

(5)光照射部140の説明
図1に加え、図2および図3を用いて、光照射部140と試料部150の動作を説明する。光照射部140は、入射光126を、サンプル154内に焦点を結ぶ光ビームに変え、照射光148として試料部150のサンプル154へ照射する。具体的には、光照射部140は、入射光調整部120により調整された入射光126を集光させるための光学素子と、サンプル154へ照射する照射光148のスポットサイズやサンプル154中における照射光148の焦点位置等を調整するレンズ調整機構144と、を有している。
(5) Description of Light Irradiation Unit 140 Operations of the light irradiation unit 140 and the sample unit 150 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 in addition to FIG. The light irradiation section 140 converts the incident light 126 into a light beam focused within the sample 154 and irradiates the sample 154 of the specimen section 150 as irradiation light 148 . Specifically, the light irradiation unit 140 includes an optical element for condensing the incident light 126 adjusted by the incident light adjustment unit 120, a spot size of the irradiation light 148 applied to the sample 154, and an irradiation amount in the sample 154. and a lens adjustment mechanism 144 that adjusts the focal position of the light 148 and the like.

光照射部140に入射される入射光126の光ビームサイズに応じて、光照射部140の集光用レンズである対物レンズ等の種類とサイズ、サンプルセル152の形状とそのサイズが定まる。さらに入射光126の光ビームサイズにより、後述する平行散乱光変換部170を構成するレンズの種類とそれらのサイズ、あるいは散乱光集光部190を構成するレンズの種類とそれらのサイズ、散乱光検出部200の光検出器202や散乱光検出部200のとして光検出用カメラ204を使用した場合の光検出用カメラ204の受光部の形状とそのサイズ等が定まる。なお、散乱光検出部200は画像を検知して電気信号に変換する機能を有しており、光検出用カメラ204を備えていても良い。光検出用カメラ204は光検出器202の代わりとして使用できる。 Depending on the size of the light beam of the incident light 126 incident on the light irradiating section 140, the type and size of the objective lens, which is the condensing lens of the light irradiating section 140, and the shape and size of the sample cell 152 are determined. Furthermore, depending on the light beam size of the incident light 126, the types and sizes of lenses constituting a parallel scattered light conversion unit 170, which will be described later, or the types and sizes of lenses constituting a scattered light collecting unit 190, scattered light detection When the photodetector camera 204 is used as the photodetector 202 or the scattered light detector 200 of the unit 200, the shape and size of the light receiving portion of the photodetector camera 204 are determined. The scattered light detection unit 200 has a function of detecting an image and converting it into an electric signal, and may include a light detection camera 204 . Photodetection camera 204 can be used as an alternative to photodetector 202 .

既に上述したが、試料部150は、サンプル154を収納するサンプルセル152と、サンプルセル152をX軸やY軸、Z軸方向に移動するためサンプル位置調整機構158を備えている。サンプルセル152に収納されたサンプル154における解析したい部分である分析微小領域156に、照射光148の照射位置である最小ビームスポット157が合致するように、サンプルセル152を、サンプル位置調整機構158により、3次元の軸である、X軸とY軸、Z軸に沿って、微細に移動することができる。これによりサンプル154における目的とする位置の分析微小領域156に最小ビームスポット157が重なるように照射光148が形成されて照射され、分析微小領域156から検出に適した小角散乱光160を発生させることができる。上述のように、3次元の軸に沿ってサンプル位置調整機構158により、サンプルセル152の位置を最小ビームスポット157に対して相対的に微細に移動可能とすることができる。しかし3次元の軸に沿った調整に限る必要はなく、例えば光軸146に沿う方向にだけサンプルセル152を移動できるように構成することも有効である。また光軸146に垂直な平面において、位置の微調整が可能となるようにしても良い。 As already mentioned above, the sample section 150 includes a sample cell 152 containing a sample 154 and a sample positioning mechanism 158 for moving the sample cell 152 in the X, Y and Z directions. The sample cell 152 is moved by the sample position adjustment mechanism 158 so that the minimum beam spot 157, which is the irradiation position of the irradiation light 148, coincides with the minute analysis area 156, which is the portion to be analyzed in the sample 154 stored in the sample cell 152. , along the X, Y, and Z axes, which are three-dimensional axes. As a result, the irradiation light 148 is formed and irradiated so that the minimum beam spot 157 overlaps the analysis microregion 156 at the target position in the sample 154, and the analysis microregion 156 generates the small-angle scattered light 160 suitable for detection. can be done. As described above, the position of sample cell 152 can be finely moved relative to minimum beam spot 157 by sample positioning mechanism 158 along a three-dimensional axis. However, it is not necessary to limit the adjustment along the three-dimensional axis, and it is also effective to configure the sample cell 152 so that it can be moved only along the optical axis 146, for example. Further, fine adjustment of the position may be made possible on a plane perpendicular to the optical axis 146 .

光照射部140からの照射光148のサンプル154における最小ビームスポット157と小角散乱光160との発生の関係を、図3を用いて説明する。サンプル154へ入射する照射光148の最大入射角を最大入射角θiとし、サンプル154を通過する透過光164の最大透過角度を最大透過角度θ0とし、サンプル154から放射され、測定される最大小角散乱光167の放射角度を放射角度θ0Sとする。なおこれらの各角度は、サンプル154への照射光148の中心軸である光軸146からの角度で表す。 The relationship between the minimum beam spot 157 in the sample 154 of the irradiation light 148 from the light irradiation unit 140 and the generation of the small-angle scattered light 160 will be described with reference to FIG. The maximum angle of incidence of the illumination light 148 incident on the sample 154 is defined as the maximum angle of incidence θi, the maximum transmission angle of the transmitted light 164 passing through the sample 154 is defined as the maximum transmission angle θ0, and the maximum small-angle scattering emitted from the sample 154 and measured is Let the radiation angle of the light 167 be radiation angle θ0S. Each of these angles is represented by an angle from the optical axis 146 which is the central axis of the irradiation light 148 to the sample 154 .

図3に示すように、試料部150のサンプル154へ入射した照射光148は、サンプル154を通過中に測定対象である粒子、凝集体、結晶粒などの散乱体により散乱されながら、その多くの光は透過して、サンプル154から透過光164が放射される。サンプル154への照射光148は、所定の入射角θiの範囲において様々な入射角度で入射する照射光148であるため、サンプル154からの透過光164は、ある放射角度θ0の範囲以内で様々な角度で放射される。 As shown in FIG. 3, the irradiation light 148 incident on the sample 154 of the sample unit 150 is scattered by scattering objects such as particles, aggregates, and crystal grains to be measured while passing through the sample 154. The light is transmitted and transmitted light 164 is emitted from the sample 154 . Since the illuminating light 148 on the sample 154 is illuminating light 148 that is incident at various incident angles within a given range of incident angles θi, the transmitted light 164 from the sample 154 is various within a range of radiation angles θ0. Radiation at an angle.

ここで、サンプル154の透過光164の領域(θ<θ0)には、透過光164の他にサンプル154からの小角散乱光160も含まれる。粒子や凝集体を含むサンプルや固体薄膜など、測定対象の散乱体による散乱光は、一般に透過光に比べて非常に弱いために、透過光164の領域(θ<θ0)では、小角散乱光を透過光164と区別して測定することは、実質上困難である。このため測定可能な小角散乱光160としては、透過光164の領域外、つまり、θ>θ0に現れる散乱光となる。そのため、サンプル154の小角散乱光の角度として、光軸からの角度のθ0Sの他に、最大透過角度θ0から測った測定散乱角θSは次式となる。
[数1]
θS=θ0S―θ0 (式1)
Here, the area (θ<θ0) of the transmitted light 164 of the sample 154 includes not only the transmitted light 164 but also the small-angle scattered light 160 from the sample 154 . Scattered light from a scatterer to be measured, such as a sample containing particles or aggregates or a solid thin film, is generally much weaker than transmitted light. It is practically difficult to measure it separately from the transmitted light 164 . Therefore, the small-angle scattered light 160 that can be measured is the scattered light that appears outside the region of the transmitted light 164, that is, when θ>θ0. Therefore, as the angle of the small-angle scattered light of the sample 154, in addition to the angle θ0S from the optical axis, the measured scattering angle θS measured from the maximum transmission angle θ0 is given by the following equation.
[Number 1]
θS=θ0S−θ0 (Formula 1)

サンプル154へ照射させる照射光148を形成する光照射部140の集光レンズ142としては、各種レンズ、例えば球面平凸レンズ並びに球面両凸レンズ(以下、単に「球面凸レンズ」)、非球面レンズ、円筒面平凸レンズ並びに円筒面両凸レンズ(以下、単に「シリンドリカルレンズ」と呼ぶ)等の単レンズ、及び光学的に性質の異なる単レンズを、2つ以上貼り合わせた各種アクロマティックレンズ等を用いることが可能である。光照射部140は、試料部150のサンプル154へ微小なスポット状の照射光を形成して効率よく照射光148を照射する作用をなすように、上述の単レンズ、アクロマティックレンズ、又はこれら各種レンズを組み合わせた光学系等で構成されている。 As the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 that forms the irradiation light 148 to be irradiated to the sample 154, various lenses such as a spherical plano-convex lens, a spherical bi-convex lens (hereinafter simply referred to as a "spherical convex lens"), an aspherical lens, and a cylindrical surface can be used. It is possible to use single lenses such as plano-convex lenses and cylindrical biconvex lenses (hereinafter simply referred to as "cylindrical lenses"), and various achromatic lenses made by bonding two or more single lenses with different optical properties. is. The light irradiation unit 140 is configured to form a minute spot of irradiation light on the sample 154 of the sample unit 150 and efficiently irradiate the irradiation light 148 with the above-described single lens, achromatic lens, or any of these lenses. It is composed of an optical system etc. combining lenses.

光源110からの光がレーザ光等の平行(コリメート)ビーム光である場合、例えば、光学絞り等によって光ビームサイズを形成して、光照射部140へ入射させて、微小サイズに変更された照射光148をサンプル154へ入射させる。ここで、上述の単レンズ、アクロマティックレンズ、又はこれら各種レンズを組み合わせで構成された集光レンズ142によって、例えば円形の平行ビーム光を集光させて得られる照射光148の最小ビームスポット157のサイズWは、次の式で表される。なお集光レンズ142の焦点距離をfとする。また最小ビームスポット157のサイズWは直径である。
[数2]
W=2λ/(π・NA) (式2)
When the light from the light source 110 is parallel (collimated) beam light such as laser light, for example, the light beam size is formed by an optical diaphragm or the like, and is incident on the light irradiation unit 140, so that the irradiation is changed to a minute size. Light 148 is incident on sample 154 . Here, the minimum beam spot 157 of the irradiation light 148 obtained by condensing, for example, a circular parallel beam light by the condensing lens 142 configured by the above-described single lens, achromatic lens, or a combination of these various lenses The size W is represented by the following formula. Note that the focal length of the condenser lens 142 is f. Also, the size W of the minimum beam spot 157 is the diameter.
[Number 2]
W=2λ/(π・NA) (Formula 2)

ここで、サイズWは、ガウシアン強度分布をもつレーザ光等の中央最大値の1/e2(=0.135)以内の範囲の円形ビームの最小ビームスポット157の直径であり、λは光の波長、NA(numerical aperture)は集光レンズ系の開口数である。さらに、光照射部140の集光レンズ142の開口数NAは、NA=D0/(2f)である。ここで、D0は集光レンズ系へ入射する光ビームの直径(中央最大値の1/e2以内の範囲)である。従って、集光レンズ142の焦点距離fで得られる最小ビームスポット157のサイズWは、次式で表される。
[数3]
W=4fλ/(π・D0) (式3)
例えば、光照射部140の集光レンズ142を焦点距離f=10mmの集光レンズで構成して、集光レンズ142へ入射する入射光126の直径D0=0.7mm、波長λ=473nmの平行レーザ光ビームを集光させた場合、最小ビームスポット157の直径Wとして8.6μmの最小ビームスポットが得られる。
Here, the size W is the diameter of the minimum beam spot 157 of a circular beam within 1/e2 (=0.135) of the central maximum value of a laser beam having a Gaussian intensity distribution, and λ is the wavelength of light. , NA (numerical aperture) is the numerical aperture of the condenser lens system. Furthermore, the numerical aperture NA of the condenser lens 142 of the light irradiation section 140 is NA=D0/(2f). Here, D0 is the diameter of the light beam incident on the condenser lens system (range within 1/e2 of the central maximum value). Therefore, the size W of the minimum beam spot 157 obtained at the focal length f of the condenser lens 142 is expressed by the following equation.
[Number 3]
W=4fλ/(π・D0) (Formula 3)
For example, if the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 is composed of a condenser lens with a focal length f=10 mm, the incident light 126 entering the condenser lens 142 has a diameter D0 of 0.7 mm and a wavelength λ of 473 nm. When the laser light beam is condensed, a minimum beam spot of 8.6 μm is obtained as the diameter W of the minimum beam spot 157 .

ここで、例えば光源110からの光がレーザ光である場合、集光レンズ142へ入射する入射光126は、レーザ光自身の広がり角によって、光源110の出射口におけるビーム径よりも大きくなる。すなわち、集光レンズ142へ入射する入射光126の径D0は、次の式で表される。 Here, for example, when the light from the light source 110 is laser light, the incident light 126 incident on the condenser lens 142 becomes larger than the beam diameter at the exit port of the light source 110 due to the spread angle of the laser light itself. That is, the diameter D0 of the incident light 126 entering the condenser lens 142 is expressed by the following equation.

[数4]
D0=Dout+ωL (式4)
ここで、Doutは光源110の出射口におけるビーム径で、ωはレーザ光ビームの広がり角(全角)で、Lは光源110の出射口から光照射部140の入射側までの距離である。なお、D0とDoutの光ビーム径は、ガウシアン強度分布をもつレーザ光の中央最大値の1/e2(=0.135)以内の範囲のビーム径を示す。
[Number 4]
D0=Dout+ωL (Formula 4)
Here, Dout is the beam diameter at the exit port of the light source 110, ω is the spread angle (full angle) of the laser light beam, and L is the distance from the exit port of the light source 110 to the incident side of the light irradiation section 140. The light beam diameters of D0 and Dout indicate beam diameters within a range of 1/e2 (=0.135) of the central maximum value of laser light having a Gaussian intensity distribution.

例えば、光照射部140へ入射する入射光126の径D0の値は、ω=1.2mradのレーザ光源からDout=0.7mmで、例えばレーザ光源から集光レンズ142までの距離L=665mmである場合、上式から計算するとD0=1.5mmである。 For example, the value of the diameter D0 of the incident light 126 incident on the light irradiation unit 140 is Dout=0.7 mm from the laser light source of ω=1.2 mrad, and for example, the distance L from the laser light source to the condenser lens 142 is 665 mm. In some cases, D0=1.5 mm calculated from the above equation.

従って、例えば、焦点距離f=10mmの集光レンズ142を用いて、λ=473nm、ω=1.2mradの光源110から出力された径Dout=0.7mmのレーザ光に対して、例えば、集光レンズ142までの距離L=665mmである場合、集光レンズ142で集光させて得られる最小ビームスポット157の直径Wは、W=4.0μmと上記の値(8.6μm)よりも小さくなり、レーザ光ビームの広がりにより、より小さいサイズの最小ビームスポット157を形成する照射光148が得られる。 Therefore, for example, a laser beam having a diameter Dout of 0.7 mm output from the light source 110 of λ=473 nm and ω=1.2 mrad using a condenser lens 142 having a focal length of f=10 mm is condensed. When the distance L to the optical lens 142 is 665 mm, the diameter W of the minimum beam spot 157 obtained by condensing the light with the condensing lens 142 is W=4.0 μm, which is smaller than the above value (8.6 μm). , and the spread of the laser light beam results in illumination light 148 forming a smaller size minimum beam spot 157 .

ここで、上述のように、光照射部140の集光レンズ142でレーザ光等を集光させて得られる照射光148の最小ビームスポット157のサイズWは、集光スポット周辺の媒質が空気(屈折率n=1.00)である場合の計算値である。光照射部140のサンプル154中における最小ビームスポット157のサイズは、その媒質が空気よりも屈折率が大きいために(例えば水の場合n=1.33である)、実際のサイズWの値は、これら計算値よりも若干大きくなる。従って、図3に示すように、光照射部140の集光レンズ142からサンプル154へ照射される照射光148の最小ビームスポット157のサイズは、上記の計算値よりも若干大きい。 Here, as described above, the size W of the minimum beam spot 157 of the irradiation light 148 obtained by condensing the laser beam or the like with the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 depends on the medium around the condensed spot being air ( It is a calculated value when the refractive index is n=1.00). The size of the minimum beam spot 157 in the sample 154 of the light irradiation unit 140 is because the medium has a larger refractive index than air (for example, n=1.33 for water), so the actual value of the size W is , is slightly larger than these calculated values. Therefore, as shown in FIG. 3, the size of the minimum beam spot 157 of the irradiation light 148 irradiated onto the sample 154 from the condenser lens 142 of the light irradiation section 140 is slightly larger than the above calculated value.

光照射部140は、試料部150のサンプル154へ照射光148を照射させるための、集光レンズ142とサンプル154との間隔を微調整するレンズ調整機構144を備える。すなわち、光照射部140は、サンプル154への集光レンズ142の焦点位置(距離)を微調整する機構を備えている。集光レンズ142の焦点位置(距離)の微調整としては、例えば、マイクロメータで集光レンズ142を微小移動するマイクロメータ付き光学ステージなどを使用できる。より具体的には、例えば、集光レンズ142を搭載したステージの移動距離が±3mm、マイクロメータの最小目盛が10μmの精密光学ステージ等が使用でき、適切である。 The light irradiation unit 140 includes a lens adjustment mechanism 144 that finely adjusts the distance between a condenser lens 142 and the sample 154 for irradiating the sample 154 of the sample unit 150 with the irradiation light 148 . That is, the light irradiation section 140 has a mechanism for finely adjusting the focal position (distance) of the condenser lens 142 to the sample 154 . For fine adjustment of the focal position (distance) of the condensing lens 142, for example, an optical stage with a micrometer that finely moves the condensing lens 142 with a micrometer can be used. More specifically, for example, a precision optical stage having a moving distance of ±3 mm on which the condenser lens 142 is mounted and a minimum scale of a micrometer of 10 μm can be used, which is suitable.

図1から図3に実施例として示すように、光照射部140の集光レンズ142で形成された照射光148が、サンプル154へ照射する状態での最大入射角θiは、光照射部140へ入射する入射光126の円形光ビームの直径D0と、集光レンズ142の焦点距離fとによって、次のように近似的に求められる。
[数5]
θi=tan-1(D0/2f) (式5)
As shown in FIGS. 1 to 3 as an example, the maximum incident angle θi when the sample 154 is irradiated with the irradiation light 148 formed by the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 is Using the diameter D0 of the circular light beam of the incident light 126 and the focal length f of the condenser lens 142, it can be approximately determined as follows.
[Number 5]
θi=tan−1(D0/2f) (Formula 5)

例えば、焦点距離f=10mmの集光レンズ142を用いて、D0=1.5mmのレーザ光ビームを集光させて、試料部150のサンプル154へ照射する場合、図3に示す最大入射角θiは4.3度であり、入射角度θ<4.3度の照射光148が、サンプル154に照射される。 For example, when a laser beam of D0=1.5 mm is focused using a condenser lens 142 with a focal length of f=10 mm and irradiated onto the sample 154 of the sample unit 150, the maximum incident angle θi shown in FIG. is 4.3 degrees, and the sample 154 is irradiated with the irradiation light 148 having an incident angle θ<4.3 degrees.

また、例えば、焦点距離f=4mmの集光レンズ142を用いて、D0=1.5mmのレーザ光ビームを集光させて、試料部150のサンプル154へ照射する場合、最大入射角θiは10.8度であり、入射角度θ<10.8度の照射光148が、測定サンプルサンプル154に照射される。集光レンズ142の焦点距離fが短くなるにつれて、最大入射角θiが大きくなり、透過光164の最大角度θ0も大きくなる。この結果測定散乱角θSが減少する。一方上述のとおり、最小ビームスポット157のサイズWを狭くでき、分析微小領域156が狭くなる。 Further, for example, when a laser light beam of D0=1.5 mm is condensed using a condenser lens 142 of focal length f=4 mm and irradiated onto the sample 154 of the sample section 150, the maximum incident angle θi is 10 .8 degrees and the incident angle .theta.<10.8 degrees. As the focal length f of the condenser lens 142 decreases, the maximum incident angle θi increases, and the maximum angle θ0 of the transmitted light 164 also increases. This results in a decrease in the measured scattering angle .theta.S. On the other hand, as described above, the size W of the minimum beam spot 157 can be narrowed, and the minute analysis area 156 is narrowed.

光照射部140によって、サンプル154へ照射する照射光148の最大入射角θiは、0.5度から20度の範囲が好ましく、特に0.5度から10度の範囲が好適である。照射光148の最大入射角θiを上述の条件で設定し、最大入射角θi以下の入射角度にある照射光148をサンプル154に入射して、サンプル154から散乱光を発生させることが望ましい。 The maximum incident angle θi of the irradiation light 148 irradiated onto the sample 154 by the light irradiation unit 140 is preferably in the range of 0.5 degrees to 20 degrees, and more preferably in the range of 0.5 degrees to 10 degrees. It is desirable to set the maximum incident angle θi of the irradiation light 148 under the above-described conditions and allow the irradiation light 148 at an incident angle equal to or less than the maximum incident angle θi to enter the sample 154 to generate scattered light from the sample 154 .

サンプル154へ照射する照射光148の最大入射角度θiは、より正確には、光照射部140の集光レンズ142の焦点距離fと、集光レンズ142へ入射させる入射光126の光ビームのサイズ(直径)と、集光レンズ142とサンプル154との距離と、サンプル154自体の屈折率や透過光がサンプル154を通過する光軸方向の長さ(光路長)と、サンプル154を収容するサンプルセル152の形状やその構成部材の材質(屈折率)等によって決定される。 More precisely, the maximum incident angle θi of the irradiation light 148 that irradiates the sample 154 is determined by the focal length f of the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 and the size of the light beam of the incident light 126 that is incident on the condenser lens 142. (diameter), the distance between the condenser lens 142 and the sample 154, the refractive index of the sample 154 itself and the length (optical path length) of the transmitted light passing through the sample 154 in the optical axis direction, and the sample housing the sample 154 It is determined by the shape of the cell 152 and the material (refractive index) of its constituent members.

図3に示す最大入射角度θiは、0.5°よりも小さくてもよい。θi=0°、つまり、測定試料部4のサンプル154へ入射する光として、平行光(コリメート光)であってもよい。この場合、光照射部140を構成する、例えばレンズとピンホールと光学絞り等の光学素子を組み合わせたビーム光形成用の光学素子群を用いて、サンプル154へ照射する光ビームのサイズを調整して、サンプル154へ平行光(コリメート光)を入射させる。 The maximum incident angle θi shown in FIG. 3 may be smaller than 0.5°. θi=0°, that is, the light incident on the sample 154 of the measurement sample section 4 may be parallel light (collimated light). In this case, the size of the light beam irradiated to the sample 154 is adjusted using an optical element group for beam light formation, which is a combination of optical elements such as a lens, a pinhole, and an optical diaphragm, which constitutes the light irradiation unit 140. to make parallel light (collimated light) incident on the sample 154 .

具体的な集光レンズ142としては、焦点距離が短く高いNAをもつ対物レンズが特に好適である。より具体的には、作動距離WDが比較的長く、無限遠補正の対物レンズが特に好ましい。集光レンズ142として、結像レンズが無い場合でも拡大像を結像できる、有限系タイプの顕微鏡用対物レンズを用いることも可能である。 As a specific condenser lens 142, an objective lens having a short focal length and a high NA is particularly suitable. More specifically, an objective lens that has a relatively long working distance WD and is corrected for infinity is particularly preferable. As the condenser lens 142, it is possible to use a finite system type microscope objective lens that can form an enlarged image even without an imaging lens.

例えば、集光レンズ142として好適である、これらの対物レンズのNAの値は、それぞれ、5倍の対物レンズでは0.13、10倍の対物レンズでは0.3、20倍の対物レンズでは0.4、50倍の対物レンズでは0.55、及び100倍の対物レンズでは0.8である。また、例えば、好適である集光レンズ142としてのこれらの対物レンズの作動距離WDは、2mm(100倍の対物レンズの場合)~11.6mm(5倍の対物レンズの場合)程度と比較的長い。 For example, the NA values of these objectives, which are suitable as the condenser lens 142, are respectively 0.13 for a 5× objective lens, 0.3 for a 10× objective lens, and 0 for a 20× objective lens. 0.4, 0.55 for a 50x objective and 0.8 for a 100x objective. Further, for example, the working distance WD of these objective lenses as the condenser lens 142, which is preferable, is about 2 mm (for a 100-fold objective lens) to 11.6 mm (for a 5-fold objective lens), which is relatively large. long.

光照射部140の集光レンズ142として、例えば、無限遠補正の長作動距離用対物レンズで、20倍対物レンズ(焦点距離fが10mm、作動距離WDが11.1mm、NAが0.4、分解能が0.7μm)や、50倍対物レンズ(fが4mm、WDが8.2mm、NAが0.55、分解能が0.5μm)などが好適である。 As the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140, for example, an objective lens for a long working distance with infinity correction, a 20-fold objective lens (focal length f is 10 mm, working distance WD is 11.1 mm, NA is 0.4, resolution of 0.7 μm) or a 50× objective lens (f=4 mm, WD=8.2 mm, NA=0.55, resolution=0.5 μm).

(6)試料部150の説明
試料部150について説明する。試料部150は、サンプル154を収納するサンプルセル152と、サンプルセル152を支持すると共にサンプルセル152の位置を照射光148の光軸146に対して微細に移動し調整するサンプル位置調整機構158を有する。光照射部140の集光レンズ142により形成された照射光148をサンプル154へ照射する分析微小領域156をサンプル位置調整機構158により、光軸146に垂直な2次元平面上を、あるいは3次元方向に、微細に移動できる機能を有する。さらに図示していないがサンプル154の温度を制御できる機能を有している。
(6) Description of sample section 150 The sample section 150 will be described. The sample unit 150 includes a sample cell 152 that stores a sample 154 and a sample position adjustment mechanism 158 that supports the sample cell 152 and finely moves and adjusts the position of the sample cell 152 with respect to the optical axis 146 of the irradiation light 148 . have. A sample position adjustment mechanism 158 irradiates a sample 154 with irradiation light 148 formed by a condenser lens 142 of a light irradiation unit 140 , and a sample position adjustment mechanism 158 irradiates the analysis microregion 156 on a two-dimensional plane perpendicular to the optical axis 146 or in a three-dimensional direction. In addition, it has the function of being able to move minutely. Furthermore, although not shown, it has a function of controlling the temperature of the sample 154 .

サンプルセル152は、サンプル154が液体である場合には、その液体を収容し、サンプル154からの散乱光を透過できる容器である。サンプル154が薄膜等の固体である場合では、サンプル154は、その固体を収容して固定し、サンプル154からの散乱光を透過できる構造であっても良い。さらに例えば、ガラス基板等の透明な基板上に形成された薄膜等を測定対象とする場合には、薄膜等を形成する基板自体が、サンプルセル152として機能し、上記基板上に形成された薄膜等がサンプル154として作用する。 The sample cell 152 is a container that can contain the liquid and transmit scattered light from the sample 154 when the sample 154 is liquid. If the sample 154 is a solid such as a thin film, the sample 154 may contain and fix the solid and have a structure that allows the scattered light from the sample 154 to pass through. Furthermore, for example, when a thin film or the like formed on a transparent substrate such as a glass substrate is to be measured, the substrate itself on which the thin film or the like is formed functions as the sample cell 152, and the thin film formed on the substrate functions as the sample cell 152. etc. act as samples 154 .

サンプルセル152は、サンプル位置調整機構158によって設置位置が調整可能である。調整が終了した後に、その上で計測動作に入る。サンプル154に於ける解析に望ましい計測スポットを見つけ、望ましい計測スポットにおいて、DLS計測やSLS計測の両方に利用できるデータを散乱光検出部200で計測して記憶装置290に取り込むことが望ましい。このため、以下で説明するが、調整用として光照射部140から照射光148を照射し、この照射光148の照射により発生した小角散乱光160を散乱光検出部200で計測し、計測結果に基づく画像を解析部250の入出力装置266において、調整用画像として表示する。この調整用画像を見ながら、サンプルセル152を、例えば光軸146に垂直な面上に於いて移動し、調整用画像に表示される画像が望ましい画像となる状態の照射位置を見つけることができる。この調整用画像により、調整が非常に効率的に最適に領域、分析微小領域156として設定することができる。 The sample cell 152 is adjustable in installation position by a sample position adjustment mechanism 158 . After the adjustment is completed, the measurement operation is started. It is desirable to find a desired measurement spot for analysis on the sample 154 , measure data that can be used for both DLS measurement and SLS measurement at the desired measurement spot by the scattered light detector 200 , and store the data in the storage device 290 . For this reason, as will be described below, the irradiation light 148 is emitted from the light irradiation unit 140 for adjustment, and the small-angle scattered light 160 generated by the irradiation of the irradiation light 148 is measured by the scattered light detection unit 200, and the measurement result is The based image is displayed as an adjustment image in the input/output device 266 of the analysis unit 250 . While viewing this adjustment image, the sample cell 152 can be moved, for example, on a plane perpendicular to the optical axis 146 to find an irradiation position where the image displayed in the adjustment image is a desired image. . This adjustment image allows the adjustment to be set very efficiently as an optimal region, the analysis micro-region 156 .

サンプルセル152は、サンプル154が液体である場合には、図3に記載のサンプルセル152の入射面151と透過面153が平面となる角型セルを用いることが好ましい。また、光照射部140による照射光148を液体のサンプル154へスポット状に照射し、小角散乱光160を効率よく発生し測定するためには、サンプル154を通過する照射光148の光軸方向の長さであるサンプル154の光路長LSは、できる限り短いことが好ましい。サンプル154の光路長LSが短いほど、光照射部140の集光レンズ142により形成された照射光148のスポット状ビームは、サンプル154の中ではほとんど広がらず、サンプル154の局所部分から散乱光を放出させることができ、サンプル154内の局所的な分析が可能となる。 When the sample 154 is a liquid, the sample cell 152 is preferably a rectangular cell in which the incident surface 151 and the transmission surface 153 of the sample cell 152 shown in FIG. 3 are flat. In order to irradiate the liquid sample 154 with the irradiation light 148 from the light irradiation unit 140 in a spot shape and to efficiently generate and measure the small-angle scattered light 160, the direction of the optical axis of the irradiation light 148 passing through the sample 154 should be The optical path length LS of the sample 154, which is the length, is preferably as short as possible. The shorter the optical path length LS of the sample 154, the less the spot beam of the irradiation light 148 formed by the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 spreads in the sample 154, and the more scattered light is scattered from the local portion of the sample 154. It can be ejected, allowing localized analysis within the sample 154 .

そのため、サンプル154を収容するサンプルセル152は、光軸方向の長さである光路長LSが短い、つまり、可能な限り薄いサンプルセル152が好ましい。例えばサンプル154の光路長LSは1mm以下が好ましく、さらに0.5mm以下が好適である。従ってサンプルセル152の入射面151と透過面153との間の長さは、同程度のサイズ、すなわち1mm以下が好ましく、0.5mm以下がより好ましい。また、使用するサンプル154の容量は、数百μl以下から数十μl以下が好ましい。上述のlはリットルを表す。 Therefore, the sample cell 152 containing the sample 154 preferably has a short optical path length LS, which is the length in the optical axis direction, that is, the sample cell 152 as thin as possible. For example, the optical path length LS of the sample 154 is preferably 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less. Therefore, the length between the entrance surface 151 and the transmission surface 153 of the sample cell 152 is preferably about the same size, that is, 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less. Moreover, the volume of the sample 154 to be used is preferably several hundred μl or less to several tens of μl or less. The above l stands for liters.

このため、液体のサンプル154とするサンプルセル152として、例えば、2つの透明な平板状基板で、特定の厚さの平板状のスペーサーを挟み、このスペーサーによって形成される基板間にサンプル154を注入し保持する、サンドイッチ型構造のサンプルセル152を用いることが好適である。前方小角散乱光測定の場合、上記の2つの透明な平板状基板のうち、光照射部140からの照射光148が一方の基板側から入射して(入射側)、サンプル154を通過し、もう一方の基板側から放射される散乱光を測定する。また、後方小角散乱光測定の場合では、上記の2つの透明な平板状基板のうち、光照射部140から照射光148が一方の基板から入射して、この同じ基板側から放射される散乱光を測定する。すなわち、サンプル154の一方の基板側で、サンプル154への光入射と、散乱光放射が行われる。 Therefore, as the sample cell 152 for the liquid sample 154, for example, two transparent flat substrates sandwich a flat spacer having a specific thickness, and the sample 154 is injected between the substrates formed by the spacer. It is preferred to use a sandwich-type sample cell 152 that holds and holds the sample. In the case of forward small-angle scattered light measurement, the irradiation light 148 from the light irradiation unit 140 is incident from one substrate side (incidence side) of the two transparent flat plate substrates, passes through the sample 154, The scattered light emitted from one substrate side is measured. Further, in the case of the small angle backward scattered light measurement, the irradiation light 148 from the light irradiation unit 140 is incident from one of the two transparent flat plate substrates, and the scattered light emitted from the same substrate side to measure. That is, on one substrate side of the sample 154, light is incident on the sample 154 and scattered light is emitted.

具体的には、上記の透明な平板状基板として、入射光側と散乱光放射側で、測定する光の波長領域で透明性に優れた光学材料を用いることが好ましい。このため、各種透明ガラスや透明プラスチック等が好適である。 Specifically, it is preferable to use an optical material having excellent transparency in the wavelength region of the light to be measured on the incident light side and the scattered light emission side as the transparent flat substrate. Therefore, various transparent glasses, transparent plastics, and the like are suitable.

サンプル154が、タンパク質、ペプチド、核酸などの生体分子やその凝集体を含む溶液の場合、10度以下の小さい散乱角範囲で、特に8度以下の散乱角において、散乱光が顕著に大きく、小角散乱光が顕著である。サンプル154からの散乱光は、透明なサンプルセル152を通過して外部へ放出されるために、入射面151と透過面153で屈折の影響を受ける。 When the sample 154 is a solution containing biomolecules such as proteins, peptides, nucleic acids, or aggregates thereof, the scattered light is remarkably large in a small scattering angle range of 10 degrees or less, particularly in a scattering angle of 8 degrees or less. Scattered light is noticeable. Scattered light from the sample 154 passes through the transparent sample cell 152 and is emitted to the outside, so that it is affected by refraction at the incident surface 151 and the transmission surface 153 .

また上述したように、光照射部140の集光レンズ142によって、好ましい最大入射角θiが0.5度から20度の範囲、特に最大入射角θiが0.5度から10度の範囲の入射角度で、サンプル154へ照射光148を入射させることが好ましい。サンプル154の入射光側の入射角度も、小角散乱光160の散乱角と同じ様に、小さい角度であることが好ましい。なお、本実施例においては、サンプルセル152の入射面151と透過面153が平板状であるために、その厚さがある程度薄ければ、入射角度が20度以下、特に10度以下と小角入射であって、散乱角度が10度以下という小角では、上記のような屈折に伴う屈折角における補正を特に必要としない。すなわち、ある特定程度の薄い平板状のサンプルセル152であれば、小角の入射角の照射光148に対する小角散乱光の測定において、サンプルセル152における屈折角を考慮した散乱角度の補正は、特に必要ではなくなる。 Further, as described above, the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 allows the incident light with a preferable maximum incident angle θi in the range of 0.5 degrees to 20 degrees, particularly a maximum incident angle θi in the range of 0.5 degrees to 10 degrees. Preferably, the illumination light 148 is incident on the sample 154 at an angle. The incident angle on the incident light side of the sample 154 is also preferably small, as is the scattering angle of the small angle scattered light 160 . In this embodiment, since the entrance surface 151 and the transmission surface 153 of the sample cell 152 are flat, if the thickness is thin to some extent, the incident angle is 20 degrees or less, especially 10 degrees or less. In addition, when the scattering angle is as small as 10 degrees or less, there is no particular need to correct the refraction angle associated with refraction as described above. That is, if the sample cell 152 is thin to a certain degree, it is particularly necessary to correct the scattering angle in consideration of the refraction angle in the sample cell 152 in measuring the small-angle scattered light for the irradiation light 148 with a small incident angle. no longer.

従って、小角散乱光160の測定において、サンプルセル152を構成する入射面151と透過面153の平板は、可能な限り薄いことが好適である。具体的には、小角入射の照射光148における小角散乱光160の測定の場合、サンプルセル152の入射面151平板の厚さtinと透過面153の平板の厚さtoutは、光照射部140の集光レンズ142へ入射する入射光126の径D0の1/10~1/5の範囲以下が好ましい。すなわち、厚さtin<D0/10~D0/5、厚さtout<D0/10~D0/5の条件が好ましい。特に厚さtin<D0/10、厚さtout<D0/10がより好適である。 Therefore, in the measurement of the small-angle scattered light 160, it is preferable that the flat plates of the incident surface 151 and the transmission surface 153 that constitute the sample cell 152 are as thin as possible. Specifically, in the case of measurement of small-angle scattered light 160 in irradiation light 148 of small-angle incidence, the thickness tin of the incident surface 151 flat plate of the sample cell 152 and the thickness tout of the flat plate of the transmission surface 153 of the light irradiation unit 140 are The range of 1/10 to 1/5 or less of the diameter D0 of the incident light 126 entering the condenser lens 142 is preferable. That is, the thickness tin<D0/10 to D0/5 and the thickness tout<D0/10 to D0/5 are preferable. In particular, thickness tin<D0/10 and thickness tout<D0/10 are more preferable.

また、小さい散乱角度の前方小角散乱光の発生が顕著である、タンパク質、ペプチド、核酸などの生体分子やその凝集体を含む溶液やプラスチックなどの高分子等の結晶粒を形成する固体薄膜などでは、サンプル154の構造や光学的な配置等によっては、照射光148の入射側と同じ側に散乱光が出射されることがある。この場合には、サンプル154から散乱光が照射光148の入射側で検出される。すなわち、サンプル154によっては、後方小角散乱光が前方小角散乱光より顕著に現れる場合がある。後方小角散乱光は、照射光148の透過光164の光軸146からの散乱角度が170度以上、180度(入射光の反転方向)までの散乱角範囲で、特に172度~180度の散乱角における散乱光である。 In addition, in solutions containing biomolecules such as proteins, peptides, and nucleic acids and their aggregates, and in solid thin films such as polymers such as plastics that form crystal grains, where the generation of small forward scattered light with a small scattering angle is remarkable. , the scattered light may be emitted to the same side as the incident side of the irradiation light 148 depending on the structure and optical arrangement of the sample 154 . In this case, scattered light from sample 154 is detected on the incident side of illumination light 148 . That is, depending on the sample 154, the backward small-angle scattered light may appear more prominently than the forward small-angle scattered light. Backward small-angle scattered light is scattered at a scattering angle of 170 degrees or more from the optical axis 146 of the transmitted light 164 of the irradiation light 148 and up to 180 degrees (reversal direction of the incident light), particularly from 172 degrees to 180 degrees. Scattered light at corners.

後方小角散乱光は、具体的には、例えば、サンプル154への照射光148がサンプル154を収納しているサンプルセル152の反対側の壁で反射し、その反射光がサンプル154で小角散乱光を発生させ、照射光148の入射側と同じ側で散乱光が放射される。この場合は、後方小角散乱光を測定することになり、例えば、2つの透明な平板状基板で構成するサンプルセル152の入射側の平板は、散乱光出射側も兼ねるために、前方小角散乱光の測定と同様に、薄いことが好ましい。しかし、もう一方の反対側の平板は厚くても良く、測定サンプルを通過する透過光164を効率良く反射させることができればよい。後方小角散乱光を測定する場合に使用するサンプルセル152では、照射光148の前方側に設けられる平板は、光を反射する材質であればよく、ガラスをはじめ、各種プラスチックなどが使用できる。使用する上記前方側の平板は、それ自体から散乱光を放出しないような表面が滑らかであることが必要であり、上記透過光をよく反射することが好適である。 Specifically, the small angle backward scattered light is, for example, the irradiation light 148 to the sample 154 is reflected by the opposite wall of the sample cell 152 containing the sample 154, and the reflected light is the small angle scattered light from the sample 154. , and scattered light is emitted on the same side as the incident side of the illumination light 148 . In this case, backward small-angle scattered light is to be measured. Similar to the measurement of , thin is preferred. However, the other flat plate on the opposite side may be thick as long as it can efficiently reflect the transmitted light 164 passing through the measurement sample. In the sample cell 152 used for measuring small-angle backward scattered light, the flat plate provided in front of the irradiation light 148 may be made of any material that reflects light, such as glass and various plastics. The front flat plate used should have a smooth surface so as not to emit scattered light from itself, and preferably reflect the transmitted light well.

また、サンプルセル152を構成する入射面151と透過面153の平板は、同じ材質及び同じ厚さの透明部材であってもよく、また異なる材質及び異なる厚さの部材であってもよい。同じ材質及び厚さの透明部材により、入射側と散乱光出射側の平板状基板を構成した場合には、サンプルセル152において入射面151と透過面153の区別はなくなる。すなわち、これらのどちら側から照射光148を入射させてもよい。この場合、サンプルセル152の平板として、例えば、同一規格の厚さ0.2mm以下のカバーガラスを用いることが可能である。 In addition, the flat plates of the entrance surface 151 and the transmission surface 153 forming the sample cell 152 may be transparent members of the same material and the same thickness, or may be members of different materials and different thicknesses. If the flat plate-shaped substrates on the incident side and the scattered light emitting side are made of transparent members of the same material and thickness, there is no distinction between the entrance surface 151 and the transmission surface 153 in the sample cell 152 . That is, the irradiation light 148 may be incident from either side. In this case, as the flat plate of the sample cell 152, it is possible to use, for example, a cover glass of the same standard with a thickness of 0.2 mm or less.

サンプルセル152の上記の平板状スペーサーとしては、ガラスをはじめ、ポリスチレン、ポリプロピレン、フッ素ゴムやシリコンゴム等が適する。特にシリコンゴムが好ましく、シートやフイルムを使用する。シリコンゴムは、ガラス基板等との密着性が良く、サンプルセル152をバッチ法で分析する場合、数時間程度以内であれば、隙間からの溶媒蒸発でサンプル154の各種溶質の濃度変化は、ほとんど問題にならない。しかしながら、数十時間以上の長時間にわたり、測定サンプル溶液をサンプルセル152に保持した状態で使用する場合などでは、更に液漏れ防止のために、スペーサーと平板状基板との間をシリコングリースやフッ素グリース等でシールすることが好適である。 As the flat plate spacer of the sample cell 152, glass, polystyrene, polypropylene, fluororubber, silicon rubber, and the like are suitable. Silicon rubber is particularly preferred, and a sheet or film is used. Silicon rubber has good adhesion to a glass substrate or the like, and when the sample cell 152 is analyzed by a batch method, the concentration of various solutes in the sample 154 hardly changes due to solvent evaporation from the gap within several hours. It doesn't matter. However, when the measurement sample solution is held in the sample cell 152 for a long period of several tens of hours or longer, silicon grease or fluorine is used between the spacer and the flat substrate to further prevent liquid leakage. Sealing with grease or the like is preferred.

サンプル154の溶媒が、エタノールやアセトニトリルなどの有機系である場合、サンプルセル152の上記スペーサーとして使用するシリコンゴムは、ガラス基板等との密着性が弱くなる。その場合、スペーサーと平板状基板との間をシリコングリースやフッ素グリース等でシールしたり、クリップ等を使用してサンプルセル152の平板へある程度の圧力を加えた状態で保持したりして、シリコンゴムとガラス基板等との密着性を高め、隙間からの溶媒蒸発や液漏れを防止する。あるいは、サンプルセル152を保持するサンプル位置調整機構158で平板基板へある程度の圧力を加えて保持する。 When the solvent of the sample 154 is an organic solvent such as ethanol or acetonitrile, the silicon rubber used as the spacer of the sample cell 152 has weak adhesion to the glass substrate or the like. In that case, the space between the spacer and the flat substrate is sealed with silicone grease, fluorine grease, or the like, or the flat plate of the sample cell 152 is held with a certain amount of pressure using a clip or the like. Improves adhesion between rubber and glass substrates, etc., and prevents solvent evaporation and liquid leakage from gaps. Alternatively, the sample position adjustment mechanism 158 that holds the sample cell 152 applies a certain amount of pressure to the flat substrate to hold it.

上述したように、サンプル154を構成するスペーサーと、2枚の平板とは、サンプル154を保持するサンプルセル152として機能する。このため、例えば、平板状スペーサー内に円形、楕円形、長方形等の任意形状の溝孔を形成し、2枚の平板でこのスペーサーをサンドイッチすることで形成される溝孔空間に、サンプル154を収納することができる。すなわち、サンプルセル152は、この溝孔空間にサンプル154が注入され、保持される。 As described above, the spacers that make up the sample 154 and the two flat plates function as the sample cell 152 that holds the sample 154 . For this reason, for example, a slot of any shape such as circular, elliptical, or rectangular is formed in a flat plate spacer, and the sample 154 is placed in the slot space formed by sandwiching the spacer between two flat plates. can be stored. That is, the sample cell 152 has a sample 154 injected and held in this slotted space.

溶液や固体薄膜等のサンプル154の分析は、多くは均一で一様として行われる。そのため、小角散乱光160の測定によるサンプル154の分析からは、光が照射されているサンプルの一部、あるいは全てにサンプル154の例えば粒子や凝集体等の運動や構造などに関する情報として、平均の情報が得られる。しかしながら、次のようなサンプル154の分析では、上述のような平均の情報のみならず、局所的な分析が必要になる。すなわち、例えば、液―液相分離のように液体中で局所的に構成成分の濃度差が発生するサンプル、タンパク質やペプチド及び核酸などの結晶化溶液について凝集体の形成や結晶核の形成が溶液中で不均一に生じるようなサンプル、高分子等の薄膜等で結晶粒の形成が不均一に発生するサンプルなど、が分析対象となる。このようなサンプル154を分析対象とする場合、散乱光の測定によって顕微鏡スケールでの測定サンプル内の分布を計測することになる。 Analysis of a sample 154, such as a solution or solid thin film, is often performed homogeneously and uniformly. Therefore, from the analysis of the sample 154 by measuring the small-angle scattered light 160, some or all of the sample 154 irradiated with light has information about the movement and structure of particles, aggregates, etc. of the sample 154. information is obtained. However, the following analysis of sample 154 requires not only average information as described above, but also local analysis. That is, for example, samples in which concentration differences of constituent components occur locally in a liquid, such as liquid-liquid phase separation, and crystallization solutions of proteins, peptides, nucleic acids, etc., aggregates and crystal nuclei are formed in the solution. Samples in which crystal grains are formed unevenly in a thin film such as a polymer film, etc., are analyzed. When such a sample 154 is to be analyzed, the scattered light is measured to measure the distribution within the measurement sample on a microscope scale.

試料部150に用いる上記スペーサーの厚さtspは、サンプル154における光路長に対応する。集光レンズ142からの照射光148をサンプル154にできるだけ拡大させずに、適宜の微小スポットを保持したまま、サンプル154を通過させ、サンプル154において微小な照射部分からの散乱光を効率よく放射させるために、測定対象のサンプル154の光路長は短く、サンプル154の容量も微量であることが好適である。具体的には、測定対象のサンプル154の容量は、例えば、25μl以下と微量であることが好適である。この場合、上記スペーサーの厚さtspは、光照射部140の集光レンズ142へ入射する入射光126の径程度、例えば1mm以下、特に0.5mm以下が好適である。 The spacer thickness tsp used in the sample portion 150 corresponds to the optical path length in the sample 154 . The irradiation light 148 from the condenser lens 142 is allowed to pass through the sample 154 while maintaining an appropriate minute spot without expanding it to the sample 154 as much as possible, and the scattered light from the minute irradiation portion of the sample 154 is efficiently emitted. Therefore, it is preferable that the optical path length of the sample 154 to be measured is short and the volume of the sample 154 is very small. Specifically, the volume of the sample 154 to be measured is preferably as small as, for example, 25 μl or less. In this case, the spacer thickness tsp is preferably about the diameter of the incident light 126 incident on the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140, for example, 1 mm or less, particularly 0.5 mm or less.

試料部150内にサンプル154を封止した状態での散乱光測定、すなわち、バッチ法におけるサンプル分析の他に、分析の際に外部からサンプルセル152へサンプル液や、凝集化剤や結晶化剤等の溶液を注入したり排出したりできるように構成することも可能である。この場合、サンプルセル152に液を注入、又は排出するための挿入口や排出口などを設けてもよい。その場合、サンプル154の散乱光測定による分析中に、各物質の濃度を調整したり、変化させたりして分析を行うことが可能である。 In addition to scattered light measurement in a state where the sample 154 is sealed in the sample unit 150, that is, sample analysis in a batch method, a sample liquid, a flocculating agent, or a crystallization agent is transferred from the outside to the sample cell 152 during analysis. It is also possible to configure so that a solution such as the like can be injected and discharged. In this case, the sample cell 152 may be provided with an insertion port or a discharge port for injecting or discharging a liquid. In that case, it is possible to perform analysis by adjusting or changing the concentration of each substance during the analysis of the sample 154 by scattered light measurement.

サンプルセル152として、光吸収測定用の市販の角型や円筒形などの溶液セルを使用することも考えられる。多くの市販の溶液セルは、溶液セルの光路長LSが例えば5mm~1cmと長く、数ml以上のサンプル液が必要となるため、サンプルセル152として適用は難しい。しかし、市販の溶液セルの光路長が特に短い、例えば1mm程度以下のものであれば、利用することも可能である。ただし、この場合、前方小角散乱光の測定、又は後方小角散乱光の測定では、溶液セルの入射側と散乱光側の厚さ(例えば、厚さ1mm程度)に対して、サンプルセル152における屈折角を考慮した集光光の入射角度、及び散乱角度についての補正が必要となる。 As the sample cell 152, it is conceivable to use a commercially available rectangular or cylindrical solution cell for light absorption measurement. Many commercially available solution cells have a long optical path length LS of, for example, 5 mm to 1 cm and require a sample liquid of several ml or more. However, if the optical path length of a commercially available solution cell is particularly short, for example, about 1 mm or less, it can also be used. However, in this case, in the measurement of the small-angle forward scattered light or the measurement of the small-angle backward scattered light, the refraction in the sample cell 152 is It is necessary to correct the incident angle and the scattering angle of the condensed light in consideration of the angle.

サンプルセル152を支持するサンプル位置調整機構158は、サンプル154への入射角度を調整するための回転機構や傾斜機構、入射光ビームの中心軸である光軸に対する位置移動等を行う機構を備える。 A sample position adjusting mechanism 158 that supports the sample cell 152 includes a rotating mechanism and a tilting mechanism for adjusting the angle of incidence on the sample 154, and a mechanism for performing positional movement with respect to the optical axis, which is the central axis of the incident light beam.

サンプルセル152への入射光中心の入射角度としては、光照射部140の集光レンズ142による照射光148の中心軸、つまり、入射光126の光軸146に対して垂直(入射角度0°)が特に好ましい。また、垂直入射の入射角度付近の僅かな角度、例えば入射角度が1~2°以下であればよく、サンプルセル152の反射光が迷光となって散乱光検出部200の光検出器202の受光部へ入射しないように、サンプル位置調整機構158により入射角度を調整する。このような集光レンズ142の入射角度の調整には、回転ステージや傾斜ステージ等を利用できる。また、特に回転ステージや傾斜ステージ等を使用しなくても、サンプルセル152をサンプル位置調整機構158に固定する際に、例えば入射角度が1~2°以下で入射角度を設定できるように構成されていればよい。 The incident angle of the center of the incident light to the sample cell 152 is perpendicular to the central axis of the irradiated light 148 by the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140, that is, the optical axis 146 of the incident light 126 (incidence angle 0°). is particularly preferred. In addition, a slight angle near the incident angle of normal incidence, for example, an incident angle of 1 to 2° or less is sufficient, and the reflected light of the sample cell 152 becomes stray light, which is received by the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200. The incident angle is adjusted by the sample position adjustment mechanism 158 so that the sample position adjustment mechanism 158 does not impinge on the part. A rotating stage, a tilting stage, or the like can be used to adjust the incident angle of the condenser lens 142 in this manner. In addition, when the sample cell 152 is fixed to the sample position adjusting mechanism 158, the incident angle can be set at, for example, 1 to 2° or less without using a rotating stage, tilting stage, or the like. It is good if there is

サンプルセル152を支持するサンプル位置調整機構158には、照射光148の光軸146に対して垂直方向にサンプルセル152を2次元で微小移動させ、サンプル154の面内方向で微小スポットの入射光ビームを相対的に走査して、サンプル154の微小領域からの散乱光を計測する。これにより、サンプル154の顕微鏡スケールにおける分析を行うことができる。 A sample position adjustment mechanism 158 that supports the sample cell 152 has a structure in which the sample cell 152 is finely moved two-dimensionally in a direction perpendicular to the optical axis 146 of the irradiation light 148, and the incident light of a fine spot in the in-plane direction of the sample 154 is adjusted. The beam is relatively scanned to measure scattered light from a minute area of sample 154 . This allows microscopic scale analysis of the sample 154 to be performed.

サンプルセル152の微小移動は、具体的には、例えば、支持ホルダーを軸とXY軸の2軸ステージ上に設置して、X軸とY軸の2軸ステージを用いて行う。また、さらに支持ホルダーを光軸方向のZ軸ステージ上に設置して、つまり、支持ホルダーをX軸とY軸、Z軸の3軸ステージ上に設置して、サンプルセル152を微小移動させてもよい。また、サンプル154の局所的分析で、ある一次元的分布を調査する場合などでは、例えば、支持ホルダーをX軸ステージ又はY軸ステージ上に設置して、この1軸ステージを用いてサンプルセル152を微小移動させてもよい。 Specifically, the sample cell 152 is finely moved, for example, by placing the support holder on a two-axis stage of the axis and the XY axes and using the two-axis stage of the X axis and the Y axis. Furthermore, the support holder is installed on the Z-axis stage in the optical axis direction, that is, the support holder is installed on the three-axis stage of the X-, Y-, and Z-axes, and the sample cell 152 is moved minutely. good too. In addition, in the case of investigating a certain one-dimensional distribution in the local analysis of the sample 154, for example, the support holder is installed on the X-axis stage or the Y-axis stage, and the sample cell 152 is used using this single-axis stage. may be moved slightly.

また、支持ホルダーとして、サンプルセル152を微小移動させるためのXY2軸ステージ、或いはXYZ3軸ステージを使用してもよい。この場合、サンプルセル152をXY2軸ステージ、或いはXYZ3軸ステージに設置し、保持する。 Also, an XY two-axis stage or an XYZ three-axis stage for finely moving the sample cell 152 may be used as the support holder. In this case, the sample cell 152 is placed and held on an XY two-axis stage or an XYZ three-axis stage.

サンプルセル152を微小移動させる機構であるサンプル位置調整機構158として、上述したように、例えば、光を通過させることができる貫通孔のあるX軸とY軸の2軸ステージ、或いはX軸とY軸、Z軸の3軸ステージを使用できる。X軸とY軸の2軸、或いはX軸とY軸、Z軸の3軸の多軸ステージとして、マイクロメータで直動移動する手動型ステージで、例えば、テーブル面サイズが120mm×120mm、移動量が±20mm、マイクロメータの最小目盛10μmの多軸ステージ等が使用可能である。光照射部140の集光レンズ142によってサンプル154へ照射する照射光148の最小ビームスポット157が、例えば、直径10μm以下である場合、上記ステージをマイクロメータで、例えば最小10μmで移動させることによって、サンプル154内の照射位置を走査させることができる。従って、散乱光計測によって、サンプル154に対して顕微鏡スケールの局所分析が可能となる。 As the sample position adjusting mechanism 158, which is a mechanism for finely moving the sample cell 152, as described above, for example, an X-axis and Y-axis biaxial stage having a through hole through which light can pass, or an X-axis and Y-axis stage. A 3-axis stage of axis and Z axis can be used. As a multi-axis stage with 2 axes of X axis and Y axis, or 3 axes of X axis, Y axis, and Z axis, it is a manual type stage that moves linearly with a micrometer. A multi-axis stage with a volume of ±20 mm and a micrometer minimum scale of 10 μm can be used. When the minimum beam spot 157 of the irradiation light 148 irradiated onto the sample 154 by the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 is, for example, 10 μm or less in diameter, by moving the stage by a micrometer, for example, a minimum of 10 μm, The illumination positions within the sample 154 can be scanned. Scattered light measurements thus allow microscopic scale local analysis of the sample 154 .

また、サンプル154を極微動走査して、例えば分解能10μm程度以下の顕微鏡的分析を行う場合には、例えば、ピエゾ素子駆動の超精密ステージをサンプル位置調整機構158として利用できる。ピエゾ素子駆動の超精密ステージとして、例えば、テーブル面サイズが120mm×120mm、移動量100μm、最小位置決め分解能0.01μmなどが使用できる。ここで、サンプル154の走査において、マイクロメータ付きステージと、ピエゾ素子駆動のステージとを組み合わせて多軸ステージを構成して使用してもよい。この場合、例えば、サンプル154の走査で、10μm以上の微動移動ではマイクロメータ付きステージを使用し、10μm程度以下の極微動ではピエゾ素子駆動ステージを使用する。 Further, when the sample 154 is subjected to microscopic motion scanning for microscopic analysis with a resolution of about 10 μm or less, for example, an ultra-precision stage driven by a piezoelectric element can be used as the sample position adjusting mechanism 158 . As an ultra-precision stage driven by a piezoelectric element, for example, a table surface size of 120 mm×120 mm, a movement amount of 100 μm, and a minimum positioning resolution of 0.01 μm can be used. Here, in scanning the sample 154, a stage with a micrometer and a stage driven by a piezoelectric element may be combined to constitute a multi-axis stage and be used. In this case, for example, when scanning the sample 154, a stage with a micrometer is used for fine movement of 10 μm or more, and a piezo element driving stage is used for very fine movement of about 10 μm or less.

分析対象である、ペプチドや核酸等の低中分子、タンパク質等の生体高分子、金属やプラスチック等無機物などの粒子やそれら凝集体は、液体中で溶媒分子、例えば水溶液では水分子による熱運動による衝突を受けて、ランダムな拡散であるブラウン運動をする。このようなブラウン運動は、粒子や凝集体が存在する液の温度Tに対して敏感である。例えば、球形粒子のブラウン運動の拡散係数D[m2/s]は、次式のようにストークス・アインシュタインの式で表され、液体の温度T[K]に比例する。
[数6]
D=kBT/(6πηa) (6)
ここで、η[kg/m・s]は液体媒質の粘性率(粘性係数、粘度)、a[m]は粒子や凝集体の半径、kBはボルツマン定数(kB=1.380×10―23J/K)である。
動的光散乱(DLS)測定から、球形粒子として散乱体の拡散係数Dを評価することによって、上記のストークス・アインシュタインの式により、球形粒子のサイズ(半径)aを、a=kBT/(6πηD)から見積もることが可能である。ここで、液体媒質の粘性率ηと液体の温度Tは、別な適切な方法で測定して、それらの測定値が用いられる。なお、液体のサンプル154の温度は、所定の一定温度に調整して制御した状態で、散乱光の測定を行うことが好ましい
Low and medium molecules such as peptides and nucleic acids, biopolymers such as proteins, particles such as inorganic substances such as metals and plastics, and their aggregates, which are the targets of analysis, are subject to thermal motion by solvent molecules in liquids, for example water molecules in aqueous solutions. Under collision, they undergo Brownian motion, which is random diffusion. Such Brownian motion is sensitive to the temperature T of the liquid in which the particles and aggregates are present. For example, the diffusion coefficient D [m 2 /s] of the Brownian motion of spherical particles is represented by the Stokes-Einstein equation as shown below and is proportional to the liquid temperature T [K].
[Number 6]
D=kBT/(6πηa) (6)
Here, η [kg/m s] is the viscosity of the liquid medium (viscosity coefficient, viscosity), a [m] is the radius of the particles or aggregates, kB is the Boltzmann constant (kB = 1.380 × 10-23 J /K).
By estimating the diffusion coefficient D of the scatterers as spherical particles from dynamic light scattering (DLS) measurements, the size (radius) a of the spherical particles can be calculated by the Stokes-Einstein equation above as a=kBT/(6πηD ) can be estimated from Here, the viscosity η of the liquid medium and the temperature T of the liquid are measured by another appropriate method and their measured values are used. The temperature of the liquid sample 154 is preferably adjusted to a predetermined constant temperature and the scattered light is measured.

一方、散乱光の測定中に、サンプル154の温度を変化させ、液体中の粒子や凝集体の状態をリアルタイムで分析するニーズが存在する。具体的には、例えば、タンパク質やペプチド等の溶液において、温度に依存して凝集体が形成される過程を分析する場合などである。例えば、サンプルからの散乱光を計測しながら、サンプルの温度を昇温、又は降温させて、凝集体の形成状態をリアルタイムで分析・評価する。このような分析の場合、液体のサンプル154の温度を所定の昇温速度、又は所定の降温速度で変化させながら、散乱光の計測を行う。従って、液体のサンプル154の温度は、所定の昇温速度、又は所定の降温速度で変化させることができ、サンプル154の温度を調整して制御した状態で、サンプル154が発生する散乱光の測定を行うことが可能となる。 On the other hand, there is a need to change the temperature of the sample 154 while measuring the scattered light and analyze the state of particles and aggregates in the liquid in real time. Specifically, for example, in a solution of proteins, peptides, etc., the process of forming aggregates depending on temperature is analyzed. For example, while measuring the scattered light from the sample, the temperature of the sample is increased or decreased to analyze and evaluate the state of aggregate formation in real time. In the case of such analysis, the scattered light is measured while changing the temperature of the liquid sample 154 at a predetermined heating rate or a predetermined cooling rate. Therefore, the temperature of the liquid sample 154 can be changed at a predetermined heating rate or a predetermined cooling rate, and the scattered light generated by the sample 154 can be measured while the temperature of the sample 154 is adjusted and controlled. It is possible to do

また、別な分析対象である、プラスチック等のような高分子等の結晶粒を形成する薄膜の場合では、結晶粒等の形成は温度に対して敏感に変化する。従って、液体のサンプル154と同様に、薄膜等のサンプル154の温度を所定の一定温度に維持するように制御した状態で、サンプル154が発生する散乱光の測定を行う。また、薄膜等のサンプル154の場合は、サンプル154の温度を、所定の昇温速度、又は所定の降温速度で変化させ、このような環境下でのサンプル154が発生する散乱光を測定することにより、薄膜等のサンプル154の分析を行うことが可能となる。 Also, in the case of thin films forming crystal grains of polymers such as plastics, which are another object of analysis, the formation of crystal grains and the like changes sensitively to temperature. Therefore, similarly to the liquid sample 154, the scattered light generated by the sample 154 is measured while the temperature of the sample 154 such as a thin film is controlled to be maintained at a predetermined constant temperature. In the case of the sample 154 such as a thin film, the temperature of the sample 154 is changed at a predetermined temperature increase rate or a predetermined temperature decrease rate, and the scattered light generated by the sample 154 under such an environment is measured. This makes it possible to analyze a sample 154 such as a thin film.

光照射部140は、サンプル154の温度を調整して制御する機構を備える。サンプル154の温度を調整・制御する機器としては、各種温度制御器や冷却加熱ステージ等が使用できる。これらの温度制御器では、例えば、ヒーター等による加熱や冷媒等による冷却、ペルチェ素子等による加熱や冷却によって温度を変化させ、白金抵抗体や半導体等の温度センサで対象物の温度を計測して、加熱と冷却機構にフィードバックしながら、例えばPID制御方式で温度が調整・制御される。サンプル154の温度の調整・制御は、試料部150を収納するサンプルセル152を介して行うため、サンプル154を含む試料部150の熱的性質(熱容量、熱伝導率など)を考慮して、適切な温度制御器を使用する。 The light irradiation section 140 has a mechanism for adjusting and controlling the temperature of the sample 154 . Various temperature controllers, cooling/heating stages, and the like can be used as devices for adjusting and controlling the temperature of the sample 154 . In these temperature controllers, for example, the temperature is changed by heating with a heater, cooling with a refrigerant, heating or cooling with a Peltier element, etc., and the temperature of an object is measured with a temperature sensor such as a platinum resistor or a semiconductor. , with feedback to the heating and cooling mechanisms, the temperature is regulated and controlled, for example, by a PID control method. Since the temperature of the sample 154 is adjusted and controlled via the sample cell 152 that houses the sample section 150, the thermal properties (heat capacity, thermal conductivity, etc.) of the sample section 150 including the sample 154 are taken into consideration. use a suitable temperature controller.

温度制御器によってサンプル154の温度を室温以下で冷却する場合、結露を防止する必要がある。冷却による結露によってサンプルセル152に水滴が付着し、水滴による散乱光が強いバックノイズとなって、サンプル154の散乱光の測定が難しくなる。そのため、窒素やアルゴン等の不活性ガスをサンプルセル152の外側周囲部分に導入することが好ましく、温度制御器のサンプルセル152を取り付け部分などに不活性ガスの導入口を設ける。また、不活性ガスの導入は、プラスチック等のような高分子等の結晶粒を形成する薄膜等のサンプルの加熱時に発生の恐れある酸化を防止する効果があるため、特に高温での使用では不活性ガスの導入は好ましい。 When the temperature controller cools the temperature of the sample 154 below room temperature, it is necessary to prevent condensation. Water droplets adhere to the sample cell 152 due to condensation due to cooling, and the scattered light due to the water droplets becomes strong back noise, making it difficult to measure the scattered light of the sample 154 . Therefore, it is preferable to introduce an inert gas such as nitrogen or argon into the outer peripheral portion of the sample cell 152, and an inlet for the inert gas is provided at a portion where the sample cell 152 of the temperature controller is attached. In addition, the introduction of inert gas has the effect of preventing oxidation that may occur during heating of samples such as thin films that form crystal grains such as polymers such as plastics, so it is not suitable for use at high temperatures. Introduction of active gas is preferred.

サンプル154の温度を調整・制御する機器として、ペルチェ素子等を使用した冷却加熱ステージは、小さなサイズのペルチェ素子等で加熱と冷却が行えるために小型であり、小サイズのサンプルセル152に対して特に好ましい。より具体的には、例えば、顕微鏡用のペルチェ式冷却加熱ステージが好適である。顕微鏡用ペルチェ式冷却加熱ステージは、例えば、ペルチェ素子と水循環ユニットの組み合わせによってサンプルの加熱と冷却を行う。 A cooling/heating stage using a Peltier element or the like as a device for adjusting and controlling the temperature of the sample 154 is compact because heating and cooling can be performed with a small-sized Peltier element or the like. Especially preferred. More specifically, for example, a Peltier cooling and heating stage for microscopes is suitable. Microscopic Peltier Cooling Heating Stages heat and cool samples, for example, by combining Peltier elements and water circulation units.

液体のサンプル154が測定対象である場合、例えば、―20℃~120℃の温度範囲において、±0.05℃の精度でサンプルの温度を調整・制御できる。また、昇温・降温速度を例えば0.01~20℃/minで行える。 When the liquid sample 154 is to be measured, the temperature of the sample can be adjusted and controlled with an accuracy of ±0.05°C within a temperature range of -20°C to 120°C, for example. Also, the temperature rising/falling rate can be set at, for example, 0.01 to 20° C./min.

また、薄膜等の固体物が測定対象である場合、例えば、―190℃又は室温~600℃の温度範囲において、温度精度±0.2℃(―190℃~室温)、±0.05℃(室温~600℃)でサンプルの温度を調整・制御できる。また、昇温・降温速度を例えば0.01℃/min~20℃/min(―190℃~室温)、0.01℃/min~150℃/min(室温~600℃)で行える。 In addition, when a solid object such as a thin film is to be measured, for example, in the temperature range of -190°C or room temperature to 600°C, the temperature accuracy is ±0.2°C (-190°C to room temperature), ±0.05°C ( The temperature of the sample can be adjusted and controlled from room temperature to 600°C. Also, the temperature rising/falling rate can be set at, for example, 0.01° C./min to 20° C./min (−190° C. to room temperature) and 0.01° C./min to 150° C./min (room temperature to 600° C.).

顕微鏡用のペルチェ式冷却加熱ステージには、サンプル154の顕微鏡観察を可能とする光学窓が設けられており、顕微鏡観察用の対物レンズに対応できる。顕微鏡用のペルチェ式冷却加熱ステージは、例えば、20倍、50倍、100倍の長作動距離用の対物レンズに対応し、サンプルの温度制御下においてサンプルの顕微鏡観察が可能であるため、実施例に係る粒子・凝集体の分析装置におけるサンプル154の温度制御器として好適である。 The microscope Peltier cooling/heating stage is provided with an optical window that enables microscopic observation of the sample 154, and is compatible with an objective lens for microscopic observation. A Peltier type cooling and heating stage for a microscope corresponds to objective lenses for long working distances of, for example, 20x, 50x, and 100x, and enables microscopic observation of a sample under temperature control of the sample. is suitable as a temperature controller for the sample 154 in the particle/aggregate analyzer according to

液体のサンプル154を収納するサンプルセル152は、サンプル154の温度を調整・制御する構成を備えている。冷却加熱ステージ等の冷却加熱部位に直接、取り付け保持し、サンプル154の温度制御を行ってもよい。すなわち、この場合、冷却加熱ステージ自体が、試料部150の支持ホルダーとして機能を有し、サンプルセル152を保持する。また、サンプル154が薄膜等の固体物である場合には、上記冷却加熱ステージ等の冷却加熱部位にサンプル154を直接取り付けて保持し、サンプル154の温度制御を行ってもよい。 A sample cell 152 containing a liquid sample 154 has a structure for adjusting and controlling the temperature of the sample 154 . The temperature of the sample 154 may be controlled by directly attaching and holding it to a cooling/heating portion such as a cooling/heating stage. That is, in this case, the cooling/heating stage itself functions as a support holder for the sample section 150 and holds the sample cell 152 . When the sample 154 is a solid object such as a thin film, the temperature of the sample 154 may be controlled by directly attaching and holding the sample 154 to a cooling/heating portion such as the cooling/heating stage.

サンプル154の温度を調整・制御する機器である、冷却加熱ステージ等は、散乱光測定によるサンプル154の顕微鏡的分析を行うためにサンプルセル152を微動走査する、上記のX軸とY軸の2軸、或いはX軸とY軸、Z軸の3軸の多軸ステージに搭載してもよい。また、冷却加熱ステージ等において、サンプルセル152やサンプル154自体を、例えばX軸とY軸の2軸方向に微小移動させる機構を備えてもよい。具体的には、例えば冷却加熱ステージ等に内蔵のマイクロメータ―ステージによってサンプルセル152や測定サンプルを微小走査し、サンプル154の局所領域からの散乱光を計測して、顕微鏡的分析を行うことができる。 A device for adjusting and controlling the temperature of the sample 154, such as a cooling and heating stage, finely scans the sample cell 152 for microscopic analysis of the sample 154 by scattered light measurements. It may be mounted on a multi-axis stage with three axes, X, Y, and Z axes. Further, the cooling/heating stage or the like may be provided with a mechanism for finely moving the sample cell 152 or the sample 154 itself in, for example, the X-axis and Y-axis directions. Specifically, for example, the sample cell 152 or the measurement sample is finely scanned by a micrometer stage built into a cooling/heating stage or the like, and scattered light from a local region of the sample 154 is measured to perform microscopic analysis. can.

(7)平行散乱光変換部170の説明
平行散乱光変換部170は、試料部150に照射された照射光148のビームから放射されるサンプル154による散乱光の内の、小角散乱光160を、測定散乱角θSの範囲で取り込み、光軸146に平行な平行小角散乱光168に変換する。本実施例は、前方の小角散乱光160を使用する場合について記載しているが、考え方は後方の小角散乱光に対しても同じであり、同様の作用および効果が得られる。具体的には、光照射部140の集光レンズ142により、既定の大きさに集光した照射光148が、サンプル154に照射される。サンプル154からの透過光164に加え、小角散乱光が前方に放出される。この時後方にも同時に小角散乱光が放出されるが、上述のとおり、本実施例では前方に放出された小角散乱光を使用する構成を、前方および後方に向けて発生する散乱光の計測および分析を行う分析装置の代表例として説明する。照射光148がサンプル154の最小ビームスポット157に照射されたとすると、最小ビームスポット157から測定散乱角θSの範囲内において放出された小角散乱光160が、レンズ172に入射して、レンズ172により、平行光(コリメート光)である平行小角散乱光168に変換される。最小ビームスポット157の径は例えば、数十μmから数百μmの範囲であり、10μm以上で100μm以下の範囲が好適である図。
(7) Description of Parallel Scattered Light Conversion Unit 170 The parallel scattered light conversion unit 170 converts the small-angle scattered light 160 out of the scattered light from the sample 154 emitted from the beam of the irradiation light 148 irradiated to the sample unit 150 into A range of measured scattering angles .theta.S are captured and converted into parallel small-angle scattered light 168 parallel to the optical axis 146. FIG. Although this embodiment describes the case of using the forward small-angle scattered light 160, the concept is the same for the backward small-angle scattered light, and similar actions and effects can be obtained. Specifically, the sample 154 is irradiated with irradiation light 148 condensed to a predetermined size by the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 . In addition to transmitted light 164 from sample 154, small angle scattered light is emitted forward. At this time, small-angle scattered light is also emitted backward at the same time. A representative example of an analyzer for analysis will be described. Assuming that the minimum beam spot 157 of the sample 154 is irradiated with the irradiation light 148, the small-angle scattered light 160 emitted within the range of the measurement scattering angle θS from the minimum beam spot 157 is incident on the lens 172, and the lens 172 It is converted into parallel small-angle scattered light 168 that is parallel light (collimated light). The diameter of the minimum beam spot 157 is, for example, in the range of several tens of μm to several hundreds of μm, preferably in the range of 10 μm or more and 100 μm or less.

平行散乱光変換部170によって光軸146に平行な平行小角散乱光168に変換され、平行小角散乱光168は、散乱光検出部200に入射して、平行小角散乱光168の光の強度が検出される。なお、後方に発生した小角散乱光を利用する場合は、後方に配置された図示しない平行散乱光変換部170により、光軸146に平行な光に変換されてその強度が、散乱光検出部200と同様の装置で検出される。具体的には、散乱光検出部200は、平行小角散乱光168を、所定の散乱角範囲の強度分布として一度に測定する、あるいは、所定の時間範囲で、上記強度分布を連続して測定する。なお、散乱光検出部200は、平行前方小角散乱光又は平行後方小角散乱光をそれぞれ平行前方小角散乱光像又は平行後方小角散乱光像として、動画撮影してもよい。 The parallel scattered light conversion unit 170 converts the parallel small angle scattered light 168 parallel to the optical axis 146, and the parallel small angle scattered light 168 enters the scattered light detection unit 200, where the light intensity of the parallel small angle scattered light 168 is detected. be done. In the case of using the small-angle scattered light generated in the rear, the scattered light is converted into light parallel to the optical axis 146 by the parallel scattered light conversion unit 170 (not shown) arranged behind, and the intensity of the light is detected by the scattered light detection unit 200. Detected by equipment similar to Specifically, the scattered light detection unit 200 measures the parallel small-angle scattered light 168 as an intensity distribution in a predetermined scattering angle range at once, or continuously measures the intensity distribution in a predetermined time range. . The scattered light detection unit 200 may capture moving images of parallel forward small-angle scattered light or parallel backward small-angle scattered light as a parallel forward small-angle scattered light image or a parallel backward small-angle scattered light image, respectively.

散乱光検出部200による測定結果は解析部250に送られ、解析部250は、散乱光検出部200により測定された平行小角散乱光168の強度分布から、サンプル154の粒子や凝集体の状態を解析する。このため、解析部250は、例えば、散乱光検出部200により測定された平行小角散乱光168の計測データを一時的に演算処理部270の記憶装置290に記憶し、必要に応じて記憶装置290から読出し、解析を行う。 The measurement result by the scattered light detection unit 200 is sent to the analysis unit 250, and the analysis unit 250 determines the state of particles and aggregates of the sample 154 from the intensity distribution of the parallel small-angle scattered light 168 measured by the scattered light detection unit 200. To analyze. For this reason, the analysis unit 250 temporarily stores the measurement data of the parallel small-angle scattered light 168 measured by the scattered light detection unit 200 in the storage device 290 of the arithmetic processing unit 270, and stores the measurement data in the storage device 290 as necessary. read from and analyze.

平行散乱光変換部170は、レンズ172と、レンズ172を支える支持装置174を有している。支持装置174は、例えばレンズ172を支持し、レンズ172の位置や傾き角を調整する機構を備えている。 The parallel scattered light conversion section 170 has a lens 172 and a support device 174 that supports the lens 172 . The support device 174 has, for example, a mechanism for supporting the lens 172 and adjusting the position and tilt angle of the lens 172 .

平行散乱光変換部170のレンズ172としては、各種レンズ、例えば球面平凸レンズ、球面両凸レンズ、円筒面平凸レンズ並びに円筒面両凸レンズ(以下、単に、「シリンドリカルレンズ」と呼ぶ)等の単一レンズ、及び光学的性質の異なる単レンズを2つ以上貼り合わせた各種アクロマティックレンズ等を用いることができる。レンズ172は、所定の散乱角度範囲で広がった散乱光を効率よく取り込み、平行光に変換する作用を備えるように、上記の単一レンズ、アクロマティックレンズ、又はこれら各種レンズを組み合わせた光学系等で構成されている。 As the lens 172 of the parallel scattering light conversion unit 170, various lenses, for example, a single lens such as a spherical plano-convex lens, a spherical bi-convex lens, a cylindrical plano-convex lens, and a cylindrical bi-convex lens (hereinafter simply referred to as a "cylindrical lens"). , and various achromatic lenses in which two or more single lenses having different optical properties are bonded together can be used. The lens 172 may be the single lens, the achromatic lens, or an optical system combining these various lenses so as to efficiently take in scattered light spread over a predetermined scattering angle range and convert it into parallel light. consists of

平行散乱光変換部170のレンズ172は、光照射部140の集光レンズ142と散乱光検出部200の光検出器202との間に配置され、さらにサンプル154からの小角散乱光160を光軸146に平行な平行小角散乱光168に変換するのに好適な位置に配置される。レンズ172によって変換された平行小角散乱光168が、散乱光検出部200の光検出器202の検出面に垂直に入射するように散乱光検出部200が配置される。すなわち、散乱光検出部200の光検出器202は、光軸146に対して垂直になるように配置される。 The lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170 is arranged between the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 and the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200, and further converts the small-angle scattered light 160 from the sample 154 into the optical axis. It is placed in a position suitable for converting into parallel small angle scattered light 168 parallel to 146 . The scattered light detector 200 is arranged so that the parallel small-angle scattered light 168 converted by the lens 172 is perpendicularly incident on the detection surface of the photodetector 202 of the scattered light detector 200 . That is, the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 is arranged perpendicular to the optical axis 146 .

平行散乱光変換部170を構成するレンズとしては、球面収差の少ないアクロマティックレンズが好適である。例えば円形のアクロマティックレンズを使用した場合には、サンプル154の微小な円形スポット状光、図3に示す最小ビームスポット157、の照射領域から放射される散乱光を変換して、平行度の高い平行小角散乱光168を比較的容易に得ることができる。また、平行散乱光変換部170のレンズ172として、円形以外の形状、例えば円筒形のアクロマティックシリンダーレンズを使用することができる。単一レンズのシリンドリカルレンズやアクロマティックシリンダーレンズの使用の場合、それら円筒形の曲面方向のみで平行化された平行小角散乱光168が得られる。 An achromatic lens with little spherical aberration is suitable for the lens constituting the parallel scattered light conversion unit 170 . For example, when a circular achromatic lens is used, the scattered light emitted from the irradiation area of the minute circular spot-like light of the sample 154, the minimum beam spot 157 shown in FIG. The parallel small-angle scattered light 168 can be obtained relatively easily. Also, as the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170, a shape other than circular, for example, a cylindrical achromatic cylinder lens can be used. When using a single-lens cylindrical lens or an achromatic cylinder lens, the collimated small-angle scattered light 168 is obtained only in the curved surface direction of the cylinder.

図2に記載の構成において、試料部150のサンプルセル152から平行散乱光変換部170のレンズ172までの距離を距離LBとすると、距離LBは、レンズ172の焦点距離f、入射光の入射角範囲、入射光のビームサイズ、サンプル154における照射光148のサイズ、及びサンプルセル152の構造等に依存する。これらの要因の中で特に、平行散乱光変換部170に使用するレンズ172の焦点距離fに大きく依存する。平行散乱光変換部170のレンズ172を配置する位置は、サンプル154の分析微小領域156から小角散乱光160が放射されるとすると、理論上は、距離LBは焦点距離fと等しくなる。 In the configuration shown in FIG. 2, when the distance from the sample cell 152 of the sample section 150 to the lens 172 of the parallel scattered light conversion section 170 is the distance LB, the distance LB is the focal length f of the lens 172 and the incident angle of the incident light. It depends on the range, the beam size of the incident light, the size of the illuminating light 148 at the sample 154, the structure of the sample cell 152, and the like. Among these factors, it largely depends on the focal length f of the lens 172 used in the parallel scattered light conversion section 170 . Assuming that the small-angle scattered light 160 is emitted from the minute analysis area 156 of the sample 154, the position where the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170 is arranged is such that the distance LB is theoretically equal to the focal length f.

しかしながら、平行散乱光変換部170のレンズ172の最も適切な配置は、レンズ172によって、サンプル154からの小角散乱光160が光軸146に平行(コリメート)となる位置である。具体的には、平行散乱光変換部170のレンズ172を通過した散乱光が平行像となり、平行な小角散乱光像となる位置に配置する。つまり、平行小角散乱光168が得られるレンズの位置が、平行散乱光変換部170のレンズ172を配置する位置となる。 However, the most appropriate placement of the lens 172 of the parallel scattered light conversion section 170 is the position where the lens 172 causes the small angle scattered light 160 from the sample 154 to be parallel (collimated) to the optical axis 146 . Specifically, the scattered light passing through the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170 becomes a parallel image, and is arranged at a position where it becomes a parallel small-angle scattered light image. That is, the position of the lens at which the parallel small-angle scattered light 168 is obtained is the position where the lens 172 of the parallel scattered light conversion section 170 is arranged.

より具体的には、平行散乱光変換部170を構成するレンズとしてレンズ172は、例えば焦点距離fが50mm~150mmの範囲の直径50mmφの円形アクロマティックレンズを使用することができる。直径が同じ円形レンズでは、焦点距離が短いほど、サンプル154からより広い散乱角度範囲の散乱光を取り込むことができる。 More specifically, the lens 172 constituting the parallel scattered light conversion section 170 can be, for example, a circular achromatic lens with a diameter of 50 mmφ and a focal length f in the range of 50 mm to 150 mm. For circular lenses of the same diameter, a shorter focal length can capture a wider range of scattering angles from the sample 154 .

例えば、純水に分散させた直径0.1μmのラテックス粒子を測定対象とするサンプル154対して、光照射部140の集光レンズ142として、例えば20倍の無限遠補正の対物レンズを使用する。なお本対物レンズの焦点距離fは10mm、開口数NAは0.4である。図2において、集光レンズ142からサンプル154までの距離LAを例えば10mmとなるように配置する。図3に示す最大入射角θiが4.3度の照射光148をサンプルセル152へ入射する。ここでは、サンプル154を収納するサンプルセル152は、厚さ0.15mmの顕微鏡用カバーガラスの2枚で、直径7mmの孔を空けた厚さ0.5mmのシリコンゴムシートを挟んだ構造で構成している。この場合、平行散乱光変換部170のレンズ172として、例えば、焦点距離fが75mmの直径50mmφの円形アクロマティックレンズをその焦点距離75mmよりもやや短い距離LBが68mmの位置に配置する。レンズ172によって、サンプル154から、放射角θ0Sが20度より小さい角度範囲にある前方小角散乱光を取り込むことができ、平行な前方小角散乱光に変換できる。 For example, a 20× infinity correction objective lens, for example, is used as the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 for the sample 154 whose measurement target is latex particles with a diameter of 0.1 μm dispersed in pure water. The objective lens has a focal length f of 10 mm and a numerical aperture NA of 0.4. In FIG. 2, the distance LA from the condenser lens 142 to the sample 154 is arranged to be 10 mm, for example. Irradiation light 148 having a maximum incident angle θi of 4.3 degrees shown in FIG. Here, the sample cell 152 for storing the sample 154 is composed of two pieces of 0.15 mm thick microscope cover glass sandwiching a 0.5 mm thick silicone rubber sheet with a 7 mm diameter hole. are doing. In this case, as the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170, for example, a circular achromatic lens with a diameter of 50 mm and a focal length f of 75 mm is arranged at a position where the distance LB is 68 mm, which is slightly shorter than the focal length of 75 mm. The lens 172 can capture forward small-angle scattered light from the sample 154 in an angular range where the emission angle θ0S is less than 20 degrees and convert it into parallel small-angle forward scattered light.

本実施例において、平行散乱光変換部170のレンズ172として、焦点距離が短く大きなNAをもつ対物レンズを使用することができる。特に作動距離WDが比較的長く、無限遠補正の対物レンズが好適である。試料部150のサンプル154からの小角散乱光160を、平行散乱光変換部170のレンズ172として対物レンズを使用した場合、対物レンズで平行小角散乱光168に正確に変換することは、上述の各種レンズ、特に焦点距離fの長い、例えば焦点距離fが75mmのアクロマティックレンズ等の場合と比べて、対物レンズの焦点距離が短いゆえに、対物レンズの位置調整が難しくなる。しかしながら、平行散乱光変換部170のレンズ172の位置を調整する機構を備える支持装置174に、精密光学ステージ等、例えばマイクロメータ使用の多軸精密光学ステージ等を使用して、対物レンズの微小な位置、特にサンプルセル152とレンズ172に使用する対物レンズとの間の距離定めることになる対物レンズの位置を微調整できる構造とすることにより、試料部150のサンプル154からの小角散乱光160を、対物レンズによって正確に変換できる。すなわち正確な平行小角散乱光168を得ることができる。 In this embodiment, an objective lens having a short focal length and a large NA can be used as the lens 172 of the parallel scattered light conversion section 170 . In particular, an objective lens that has a relatively long working distance WD and is corrected for infinity is suitable. When an objective lens is used as the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170, the small angle scattered light 160 from the sample 154 of the sample unit 150 is accurately converted into the small parallel scattered light 168 by the objective lens. Compared to lenses with a long focal length f, such as an achromatic lens with a focal length f of 75 mm, for example, the short focal length of the objective lens makes it difficult to adjust the position of the objective lens. However, a precision optical stage or the like, for example, a multi-axis precision optical stage using a micrometer or the like is used in the support device 174 having a mechanism for adjusting the position of the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170, so that the objective lens can be finely adjusted. Small-angle scattered light 160 from sample 154 in sample section 150 can be captured by a structure that allows fine adjustment of the position, particularly the position of the objective lens that defines the distance between sample cell 152 and the objective lens used in lens 172. , can be accurately converted by the objective lens. That is, accurate parallel small-angle scattered light 168 can be obtained.

なお、平行散乱光変換部170を用いずに、小角散乱光160を直接、散乱光検出部200の光検出器202の受光部に導くような構成をしてもよい。すなわち、平行散乱光変換部170を用いずに、光照射部140からの小角散乱光160を、一度に散乱光検出部200で測定するような構成にすることもできる。 Alternatively, the small-angle scattered light 160 may be directly guided to the light receiving section of the photodetector 202 of the scattered light detection section 200 without using the parallel scattered light conversion section 170 . That is, without using the parallel scattered light conversion section 170, the scattered light detection section 200 can measure the small-angle scattered light 160 from the light irradiation section 140 all at once.

(8)透過光遮光部176の説明
サンプル154を通過した透過光164は、サンプル154からの散乱光に比べてその強度は極めて大きい。そのため、散乱光検出部200の光検出器202によって微弱な散乱光を測定するには、強い透過光が散乱光検出部200へ入射することによる光検出信号のスケールオーバーを避ける必要がある。また、透過光は、散乱光検出部200への迷光の原因となり、微弱な散乱光計測を妨げる。従って、図1や図2に示すように透過光遮光部176によって、サンプル154からの透過光164が散乱光検出部200に入射しないように防止することが好適である。すなわち、透過光遮光部176は、サンプル154の透過光164が散乱光検出部200へ入射するのを遮断し、又は透過光164の強度を減衰させる。
(8) Description of Transmitted Light Blocking Portion 176 The transmitted light 164 that has passed through the sample 154 has an extremely high intensity compared to the scattered light from the sample 154 . Therefore, in order to measure weak scattered light with the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 , it is necessary to avoid scale over of the photodetection signal due to strong transmitted light entering the scattered light detection unit 200 . In addition, the transmitted light causes stray light to the scattered light detection unit 200 and interferes with weak scattered light measurement. Therefore, it is preferable to prevent the transmitted light 164 from the sample 154 from entering the scattered light detection section 200 by the transmitted light shielding section 176 as shown in FIGS. That is, the transmitted light blocking section 176 blocks the transmitted light 164 of the sample 154 from entering the scattered light detection section 200 or attenuates the intensity of the transmitted light 164 .

サンプル154からの透過光164は、サンプル154からの散乱光、特に前方の小角散乱光160と同様に、平行散乱光変換部170のレンズ172を通過するため、レンズ172のレンズ作用を受けて進む。すなわち、光照射部140の集光レンズ142で形成された照射光148がサンプル154へ入射し、その透過光164は、所定の最大透過角度θ0の範囲内で、様々な放射角度で広がってサンプル154から放射して、サンプル154からの散乱光と同様にレンズ172に取り込まれる。そして、レンズ172によって、サンプル154からの散乱光と同様、透過光164は平行透過光166に変換され、レンズ172で平行化された散乱光、特に平行小角散乱光168と平行して、散乱光検出部200の光検出器202へ進む。そのため、透過光遮光部176は、サンプル154からの透過光164が散乱光検出部200の光検出器202へ入射するのを防止するように、レンズ172によって平行化された平行透過光166の光軸146上に設置することが好適である。透過光遮光部176は、特にサンプル154からの小角散乱光160を計測する場合、例えば、レンズ172と散乱光検出部200の検出面との間、又はサンプルセル152とレンズ172との間に配置する。 The transmitted light 164 from the sample 154, like the scattered light from the sample 154, particularly the forward small-angle scattered light 160, passes through the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170, and thus proceeds under the lens action of the lens 172. . That is, the illumination light 148 formed by the condenser lens 142 of the light illumination unit 140 is incident on the sample 154, and the transmitted light 164 spreads at various radiation angles within the range of the predetermined maximum transmission angle θ It radiates from 154 and is captured by lens 172 in the same manner as scattered light from sample 154 . Then, the lens 172 converts the transmitted light 164 into parallel transmitted light 166 as well as the scattered light from the sample 154, and parallels the scattered light collimated by the lens 172, especially the parallel small-angle scattered light 168, to generate the scattered light. Proceed to photodetector 202 of detector 200 . Therefore, the transmitted light blocker 176 blocks the parallel transmitted light 166 collimated by the lens 172 so as to prevent the transmitted light 164 from the sample 154 from entering the photodetector 202 of the scattered light detector 200 . Mounting on shaft 146 is preferred. The transmitted light shielding part 176 is arranged, for example, between the lens 172 and the detection surface of the scattered light detection part 200, or between the sample cell 152 and the lens 172, especially when the small-angle scattered light 160 from the sample 154 is measured. do.

透過光遮光部176は、各種の吸収体やミラーなどを用いることができる。さらに透過光遮光部176は、散乱光を発生しないことが必要である。透過光遮光部176の材料としては、透過光を遮断する機能、又は透過光の強度を減衰させ、さらに散乱光を発生しない材料で構成すれば、特に制限はない。例えば、透過光遮光部176の材料として、紙、木材、金属、プラスチック、ガラスなどを用いることが可能である。透過光を遮断する効果、又は透過光を減衰させる効果を高めるために、これらの表面に特に黒色につや消しを施すことが好ましい。透過光遮光部176として、各種光学素子も使用することができる。例えば、フィルター、ミラー、ハーフミラー、ビームスプリッター、及び光路変更用光学素子等を用いることが可能である。より具体的には、金属、金属膜、及び誘電体多層膜等の各種フィルターやミラー及びハーフミラー、偏光板や波長板等の偏光素子、光吸収物質を含有する吸収型NDフィルター、金属膜等の反射型NDフィルター、各種プリズムやレンズ等の光路変更用光学素子などを用いてもよい。 Various absorbers, mirrors, and the like can be used for the transmitted light shielding portion 176 . Furthermore, the transmitted light shielding part 176 must not generate scattered light. The material of the transmitted light shielding portion 176 is not particularly limited as long as it has a function of blocking transmitted light or attenuates the intensity of transmitted light and does not generate scattered light. For example, paper, wood, metal, plastic, glass, etc. can be used as the material of the transmitted light shielding portion 176 . In order to enhance the effect of blocking transmitted light or the effect of attenuating transmitted light, these surfaces are preferably matte, particularly black. Various optical elements can also be used as the transmitted light shielding portion 176 . For example, filters, mirrors, half mirrors, beam splitters, optical path changing optical elements, and the like can be used. More specifically, various filters such as metals, metal films, and dielectric multilayer films, mirrors and half mirrors, polarizing elements such as polarizing plates and wavelength plates, absorption ND filters containing light absorbing substances, metal films, etc. A reflective ND filter, an optical path changing optical element such as various prisms and lenses, and the like may also be used.

サンプル154からの透過光の形状とそのサイズは、試料部150のサンプルセル152又はサンプル154へ入射する照射光148の形状と入射角度の範囲、サンプルセル152の構造、サンプル154における照射光148のスポットサイズ、集光レンズ142の形状と焦点距離fなどに依存する。そのため、平行散乱光変換部170に使用する部材の形状とそのサイズは、サンプル154からの透過光164の形状とサイズに応じて選択する。例えば、円形状の透過光である場合、それよりも大きなサイズの円盤状等の部材を使用する。透過光遮光部176がレンズ172と散乱光検出部200との間に配置される場合には、レンズ172によって平行透過光166は平行化され、或いは拡散されるため、透過光遮光部176の配置する位置における透過光の形状とサイズに対応した部材を使用する。 The shape and size of the transmitted light from the sample 154 depends on the shape and range of incident angles of the irradiation light 148 incident on the sample cell 152 or the sample 154 of the sample unit 150, the structure of the sample cell 152, and the irradiation light 148 on the sample 154. It depends on the spot size, the shape and focal length f of the condenser lens 142, and the like. Therefore, the shape and size of the member used for the parallel scattered light conversion section 170 are selected according to the shape and size of the transmitted light 164 from the sample 154 . For example, in the case of circular transmitted light, a disk-shaped member having a size larger than that is used. When the transmitted light shielding part 176 is arranged between the lens 172 and the scattered light detection part 200, the parallel transmitted light 166 is collimated or diffused by the lens 172. Therefore, the arrangement of the transmitted light shielding part 176 is A member corresponding to the shape and size of the transmitted light at the position where the light is transmitted is used.

透過光遮光部176は、サンプル154からの平行透過光166を遮断、あるいは減衰させる。しかしそれだけではなく、サンプル154からの散乱光も遮断、あるいは減衰させる。すなわち、透過光遮光部176は、散乱光検出部200の光検出器202による散乱光の測定では、影体となり、散乱光検出部200の受光面上で表れるその影の部分に対応する散乱角範囲では、散乱光の測定は困難である。従って、サンプル154からの平行小角散乱光168をより低角度側まで正確に測定することが望ましく、そのために、透過光遮光部176に使用する部材としては、可能な限りにその大きさを小さくすることが好適である。このため、透過光遮光部176には、遮る透過光ビームのサイズよりやや大きい部材を使用することが好適である。 The transmitted light blocker 176 blocks or attenuates the parallel transmitted light 166 from the sample 154 . However, not only that, but also the scattered light from the sample 154 is blocked or attenuated. That is, the transmitted light shielding part 176 becomes a shadow in measurement of the scattered light by the photodetector 202 of the scattered light detection part 200, and the scattering angle corresponding to the part of the shadow appearing on the light receiving surface of the scattered light detection part 200 is At range, the measurement of scattered light is difficult. Therefore, it is desirable to accurately measure the parallel small-angle scattered light 168 from the sample 154 to the lower angle side. is preferred. For this reason, it is preferable to use a member slightly larger than the size of the transmitted light beam to be blocked for the transmitted light blocking portion 176 .

例えば、直径0.1μmのラテックス粒子の純水分散のサンプル154に対して、光照射部140の集光レンズ142として20倍の無限遠補正の対物レンズ(f=10mm、NA0.4)を使用し、図2に示すように、集光レンズ142からサンプル154までの距離LAが10mmの位置に配置する。図3に示す最大入射角θiが4.3度で照射光148をサンプルセル152へ入射させ、平行散乱光変換部170のレンズ172として、焦点距離fが75mmの直径50mmφの円形アクロマティックレンズを距離LBが68mmの位置に配置する。ここで、サンプル154を収納するサンプルセル152は、厚さ0.15mmの顕微鏡用カバーガラスの2枚で、直径7mmの孔を空けた厚さ0.5mmのシリコンゴムシートを挟んだ構造で構成している。上記の場合、サンプル154からの透過光164は、172によって平行化され、円形の平行透過光のビームの直径D1は、10mmである。従って、この場合、透過光遮光部176として、例えば黒色つや消しを施した直径12mmの金属製の円盤やロッド等を使用することが好適である。 For example, a 20x infinity corrected objective lens (f = 10 mm, NA 0.4) is used as the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 for the pure water dispersion sample 154 of latex particles with a diameter of 0.1 µm. Then, as shown in FIG. 2, it is placed at a position where the distance LA from the condenser lens 142 to the sample 154 is 10 mm. Irradiation light 148 is incident on the sample cell 152 at a maximum incident angle θi of 4.3 degrees shown in FIG. It is arranged at a position where the distance LB is 68 mm. Here, the sample cell 152 for storing the sample 154 has a structure in which a silicon rubber sheet with a thickness of 0.5 mm and a hole with a diameter of 7 mm is sandwiched between two microscope cover glasses with a thickness of 0.15 mm. are doing. In the above case, the transmitted light 164 from the sample 154 is collimated by 172 and the diameter D1 of the circular collimated beam of transmitted light is 10 mm. Therefore, in this case, it is preferable to use, for example, a metallic disc or rod with a diameter of 12 mm and which is matted black as the transmitted light shielding portion 176 .

また、透過光遮光部176は平行散乱光変換部170と散乱光検出部200との間、又はサンプル154と平行散乱光変換部170との間のどちらかに配置することで、効果が得られる。透過光遮光部176をサンプル154と平行散乱光変換部170との間に設置する場合、試料部150のサンプルセル152又はサンプル154からの透過光が、サンプル154の微小な照射光ビームスポットである最小ビームスポット157からの透過光であるゆえに、透過光遮光部176の部材のサイズは、レンズ172を通過した平行透過光166を遮光する場合よりも、小さくすることが可能であり、すなわち、透過光遮光部176をより小型にすることができる。よりサイズの小さい透過光遮光部176となることで、より小角の散乱角で散乱光を測定することが可能となる。 Further, the transmitted light shielding part 176 is arranged either between the parallel scattered light conversion part 170 and the scattered light detection part 200 or between the sample 154 and the parallel scattered light conversion part 170 to obtain the effect. . When the transmitted light shielding part 176 is installed between the sample 154 and the parallel scattered light conversion part 170, the transmitted light from the sample cell 152 of the sample part 150 or the sample 154 is a minute irradiation light beam spot on the sample 154. Since the transmitted light is from the minimum beam spot 157, the size of the member of the transmitted light blocking portion 176 can be made smaller than in the case of blocking the parallel transmitted light 166 that has passed through the lens 172. The light shielding portion 176 can be made smaller. The transmitted light shielding portion 176 having a smaller size makes it possible to measure scattered light at a smaller scattering angle.

また、透過光遮光部176は、試料部150と散乱光検出部200との間で、透過光の光軸上で、散乱光検出部200の光検出器202への透過光を入射させないように配置する。また、透過光遮光部176は、透過光の光軸(進む方向)上に配置すればよく、サンプル154と散乱光検出部200との間において、その位置(距離)には制限はない。なお、透過光遮光部176は、後方の小角散乱光を測定する構成では、配置されなくてもよい。 In addition, the transmitted light shielding part 176 prevents the transmitted light from entering the photodetector 202 of the scattered light detection part 200 on the optical axis of the transmitted light between the sample part 150 and the scattered light detection part 200. Deploy. Moreover, the transmitted light shielding part 176 may be arranged on the optical axis (advancing direction) of the transmitted light, and the position (distance) between the sample 154 and the scattered light detection part 200 is not limited. It should be noted that the transmitted light shielding part 176 may not be arranged in the configuration for measuring the rear small-angle scattered light.

(9)散乱光検出部200の構成および作用効果の説明
散乱光検出部200は、受光面203を有する光検出器202を備えていて、光検出器202により、平行散乱光変換部170からの平行小角散乱光168を検知する。光検出器202の受光面203は多数の光検出素子で構成されている。各光検出素子11は入射した平行小角散乱光168の光強度に対応する電気信号に出力し、該電気信号は、増幅・冷却部212で増幅されて、解析部250へ送られる。
(9) Description of Configuration and Effects of Scattered Light Detector 200 The scattered light detector 200 includes a photodetector 202 having a light receiving surface 203. Parallel small angle scattered light 168 is detected. A light receiving surface 203 of the photodetector 202 is composed of a large number of photodetection elements. Each photodetector 11 outputs an electrical signal corresponding to the light intensity of the incident parallel small-angle scattered light 168 , and the electrical signal is amplified by the amplification/cooling section 212 and sent to the analysis section 250 .

散乱光検出部200の受光面203に平行小角散乱光168が垂直に入射することが重要である。このため散乱光検出部200には、光検出器202の受光面203を光軸146すなわち平行小角散乱光168に対して垂直な状態に調整するための、言い換えると、散乱光検出部200の受光面203の光軸146に対する角度を調整するための、角度調整機構が位置調整機構220に設けられている。散乱光検出部200は、光検出器202の各光検出素子11からの信号を増幅したり、散光検出器202を冷却したりする増幅・冷却部212を備え、さらに散乱光検出部200からの出力信号や光検出器202並びに増幅・冷却部212への制御信号を電気的に送受信するための制御インターフェース(図示せず)と、光検出器202の駆動電源(図示せず)等、を有している。 It is important that the parallel small-angle scattered light 168 is perpendicularly incident on the light receiving surface 203 of the scattered light detection unit 200 . For this reason, the scattered light detection unit 200 includes a light receiving surface 203 of the photodetector 202 for adjusting the light receiving surface 203 of the photodetector 202 to be perpendicular to the optical axis 146 , that is, the parallel small-angle scattered light 168 . A position adjustment mechanism 220 is provided with an angle adjustment mechanism for adjusting the angle of surface 203 with respect to optical axis 146 . The scattered light detection unit 200 includes an amplification/cooling unit 212 that amplifies the signal from each photodetection element 11 of the photodetector 202 and cools the scattered light detector 202 . A control interface (not shown) for electrically transmitting and receiving output signals and control signals to the photodetector 202 and the amplifier/cooling unit 212, a driving power supply (not shown) for the photodetector 202, etc. are doing.

散乱光検出部200による、小角散乱光160に関する前方小角散乱光像の画像の検出について、光検出器202を使用した例を以下説明する。しかし、前記小角散乱光160に基づく前方小角散乱光像の画像の検出は、光検出用カメラ204を使用しても同様に検出でき、以下の説明がそのまま適用できる。すなわち、図13や図14に示すカメラレンズ206を備えた光検出用カメラ204を用いても前記小角散乱光160に基づく前方小角散乱光像の画像を同様に検出することができる。なお図13や図14に記載の実施例は、具体的には、記散乱角フィルター180のリング状の開口182の作用により作られる前方小角散乱光像の画像についての説明である。しかし上述したように、図1から図9を用いて説明する前方小角散乱光像の画像の検出においても、散乱光検出部200の代わりに、同様に使用でき、同様の効果を奏する。 An example of using the photodetector 202 for detecting the image of the forward small-angle scattered light image of the small-angle scattered light 160 by the scattered light detection unit 200 will be described below. However, the image of the forward small-angle scattered light image based on the small-angle scattered light 160 can be detected in the same way by using the light detection camera 204, and the following description can be applied as it is. That is, the image of the forward small-angle scattered light image based on the small-angle scattered light 160 can be similarly detected using the light detection camera 204 having the camera lens 206 shown in FIGS. The examples shown in FIGS. 13 and 14 specifically describe the image of the forward small-angle scattered light image produced by the action of the ring-shaped aperture 182 of the scattering angle filter 180 . However, as described above, it can also be used in place of the scattered light detection unit 200 in the detection of the small-angle forward scattered light image described with reference to FIGS.

光検出器202は、サンプル154の散乱光の検出に適した光検出器である。具体的には光検出器202は、マルチチャンネルのフォトダイオードアレイやリニアイメージセンサ等の多数の光センサ素子アレイ、CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサ等を含むマルチチャンネル光検出器(多数画素センサから構成した光検出器)を備える。本実施例では、光検出器202として、多数の微小光検出素子を高密度に並べた、又は集積した大面積の光検出器であるマルチチャンネル光検出器を用いることが好ましい。マルチチャンネル光検出器を用いる構成では、光検出器202を固定した静止状態で、平行小角散乱光168の強度分布を例えば空間パターンの状態で一度に、短時間に計測することができる。つまり、この場合は、マルチチャンネル光検出器で散乱光が描く散乱光像を、静止画像として計測する。さらに、マルチチャンネル光検出器によって、平行小角散乱光168を連続撮影する、言い換えると動画撮影することで、上記強度分布が描く空間パターンの時間的変化即ち経時的変化を計測することができる。 Photodetector 202 is a photodetector suitable for detecting scattered light from sample 154 . Specifically, the photodetector 202 is a multichannel photodetector (consisting of a multi-pixel sensor) including a large number of photo sensor element arrays such as a multichannel photodiode array and a linear image sensor, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, and the like. a photodetector). In this embodiment, as the photodetector 202, it is preferable to use a multi-channel photodetector, which is a large-area photodetector in which a large number of microphotodetection elements are arranged or integrated at high density. In a configuration using a multi-channel photodetector, the intensity distribution of the parallel small-angle scattered light 168 can be measured, for example, in a spatial pattern at once in a short time while the photodetector 202 is fixed and stationary. That is, in this case, the scattered light image drawn by the scattered light by the multichannel photodetector is measured as a still image. Furthermore, by continuously photographing the parallel small-angle scattered light 168 with a multi-channel photodetector, in other words, by photographing moving images, temporal changes in the spatial pattern described by the intensity distribution can be measured.

この場合、マルチチャンネル光検出器によって、平行小角散乱光168を画像として連続撮影して、得られたそれら散乱光像の動画像には、サンプル154に関するSLSとDLSが含まれている。すなわち、画像として撮影された散乱光強度の位置依存性、つまり散乱光の強度分布は、SLSに対応する。一方、撮影された散乱光像のある特定点あるいは特定位置に着目した、その点における散乱光強度の時間変化は、DLSに対応する。ある所定の時間間隔で散乱光像を連続撮影することによって、散乱光像上の着目点での散乱光強度の時間変化が取得できる。この取得データに基づいて、必要に応じ、散乱光像上の各点において言い換えると複数の部分に於いて、散乱光強度の時間変化に対する周波数パワースペクトルあるいは周波数パワースペクトルの変化を解析により解析部250から出力することができる。 In this case, the small-angle parallel scattered light 168 is continuously photographed as images by the multichannel photodetector, and the moving images of the scattered light images obtained include the SLS and DLS regarding the sample 154 . That is, the position dependence of the scattered light intensity photographed as an image, that is, the scattered light intensity distribution corresponds to the SLS. On the other hand, focusing on a specific point or a specific position in the captured scattered light image, the time change of the scattered light intensity at that point corresponds to the DLS. By continuously photographing scattered light images at predetermined time intervals, it is possible to acquire temporal changes in scattered light intensity at a point of interest on the scattered light image. Based on this acquired data, if necessary, at each point on the scattered light image, in other words, at a plurality of parts, the analysis unit 250 analyzes the frequency power spectrum or changes in the frequency power spectrum with respect to the time change of the scattered light intensity. can be output from

光検出器202は、例えば、100ms以下、より好適には、50ms以下の瞬時に、一度に、例えば、所定の散乱角範囲で散乱光を計測することが好ましい。光検出器202によって、平行散乱光変換部170からの平行小角散乱光168を、散乱光の像として連続撮影、すなわち動画撮影できることが好適である。光検出器202として、例えば、CMOSイメージセンサを含むマルチチャンネル光検出器(以下、単に「CMOSカメラ」)が特に好適である。CMOSカメラで、例えば、露光時間10ms、フレームレート100f/sで、あるいは50f/sで連続撮影の長さ(撮影の画像枚数)150枚~300枚で連続撮影が可能である。 It is preferable that the photodetector 202 measures the scattered light in, for example, a predetermined scattering angle range at a time of, for example, 100 ms or less, more preferably 50 ms or less. It is preferable that the photodetector 202 can continuously shoot the parallel small-angle scattered light 168 from the parallel scattered light conversion unit 170 as scattered light images, that is, to shoot moving images. As the photodetector 202, for example, a multi-channel photodetector including a CMOS image sensor (hereinafter simply "CMOS camera") is particularly suitable. With a CMOS camera, for example, continuous shooting is possible with an exposure time of 10 ms and a frame rate of 100 f/s or 50 f/s with a length of continuous shooting (the number of shot images) of 150 to 300 shots.

散乱光検出部200の光検出器202は、散乱光測定に使用する光源110の光波長付近で高い受光感度をもつことが好ましい。溶液中のペプチドや核酸等の低中分子、及びタンパク質等の生体高分子など、溶媒分子と強く相互作用している分子やその凝集体に対する散乱光は、液体中に分散し比較的溶媒分子との相互作用が小さい、ナノからサブミクロンの金属やプラスチック及び無機物など粒子やその凝集体の場合と比較して、一般に微弱である。比較的散乱強度が大きい、前方小角散乱光又は後方小角散乱光でさえも、上記の溶媒に分散した粒子や凝集体の散乱光と比較して極端に散乱光強度は小さいため、散乱光散乱光検出部200の光検出器202には、高い検出感度をもった光検出器を用いることが好ましい。 The photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 preferably has high light receiving sensitivity near the light wavelength of the light source 110 used for scattered light measurement. Scattered light from molecules strongly interacting with solvent molecules, such as low and medium molecules such as peptides and nucleic acids in solution, and biopolymers such as proteins, and their aggregates, is dispersed in the liquid and is relatively strong against the solvent molecules. The interactions are generally weak compared to particles and aggregates thereof, such as nano- to sub-micron metals, plastics, and inorganic substances. Even forward small-angle scattered light or backward small-angle scattered light, which has a relatively large scattering intensity, has an extremely small scattered light intensity compared to the scattered light from the particles and aggregates dispersed in the solvent, so the scattered light A photodetector with high detection sensitivity is preferably used for the photodetector 202 of the detection unit 200 .

光源110の光波長付近で光検出器202自体の量子効率が高いことは必要であって、さらに、微弱な散乱光を計測するために、光検出器202は高感度な状態で使用する。そのためには、光検出器202の暗電流ノイズをできるだけ抑制するために、光検出器202の受光部を冷却する。光検出器の受光部の冷却には、送風、水流循環、電子素子等によって行うことが可能であり、特にペルチェ素子の電子素子を用いた場合、素子が小型であるために光検出器に冷却器を内蔵できる。例えば、量子効率が50%以上の光検出器で、ペルチェ素子を使用して光検出器の受光部を―10℃以下に冷却して、暗電流ノイズを低下させて使用することが好ましい。 The photodetector 202 itself needs to have a high quantum efficiency near the light wavelength of the light source 110, and the photodetector 202 is used in a highly sensitive state in order to measure weak scattered light. For this purpose, the light receiving part of the photodetector 202 is cooled in order to suppress the dark current noise of the photodetector 202 as much as possible. The light-receiving part of the photodetector can be cooled by blowing air, water flow circulation, electronic elements, etc. In particular, when using an electronic element such as a Peltier element, the element is small, so it is possible to cool the photodetector. can be built in. For example, it is preferable to use a photodetector with a quantum efficiency of 50% or more, and use a Peltier element to cool the light receiving part of the photodetector to −10° C. or less to reduce dark current noise.

散乱光検出部200に適した光検出器202としては、特に受光面のサイズが大きい、CCDイメージセンサをもつCCDカメラ、又はCMOSイメージセンサをもつCMOSカメラが好適である。微弱光計測用のCCDカメラ又はCMOSカメラが特に適しており、量子効率が50%~70%以上と高く、暗電流が非常に小さく、飽和電荷量が大きく、ダイナミックレンジの広いリニアイメージセンサを受光面にもつカメラが好ましい。これらのカメラには、暗電流を抑制するために、増幅・冷却部61等にペルチェ素子等の電子冷却器を内蔵し、例えば―10℃以下まで受光面を冷却するように構成してもよい。 As the photodetector 202 suitable for the scattered light detection unit 200, a CCD camera with a CCD image sensor or a CMOS camera with a CMOS image sensor, which has a particularly large light receiving surface, is suitable. A CCD camera or CMOS camera for weak light measurement is particularly suitable, and a linear image sensor with a high quantum efficiency of 50% to 70% or more, a very small dark current, a large saturation charge amount, and a wide dynamic range is used. A face-to-face camera is preferred. In order to suppress dark current, these cameras may incorporate an electronic cooler such as a Peltier device in the amplifier/cooling unit 61, etc., and may be configured to cool the light receiving surface to -10°C or less, for example. .

散乱光検出部200の光検出器202として、例えば、受光部のサイズが横14.0mm×高さ16.6mmで、最小ピクセルサイズ6.5μm(量子効率50%以上)の有効画素2160×2560チャンネル(ピクセル)の5.5メガピクセルのCMOSエリアイメージセンサをもつCMOSカメラを使用することができる。ペルチェ素子を内蔵し―10℃まで、CMOSセンサを冷却でき、暗電流ノイズが0.02e-/(ピクセル・秒)と極めて低い。また、ダイナミックレンジは3300:1と広い。 As the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200, for example, the size of the light receiving unit is 14.0 mm wide×16.6 mm high, and the minimum pixel size is 6.5 μm (quantum efficiency of 50% or more) effective pixels 2160×2560. A CMOS camera with a 5.5 megapixel CMOS area image sensor of channels (pixels) can be used. A built-in Peltier element allows the CMOS sensor to be cooled down to -10°C, and the dark current noise is extremely low at 0.02e-/(pixels/sec). Also, the dynamic range is as wide as 3300:1.

このCMOSカメラによって、散乱光像等の連続撮影(動画撮影)では、例えば、撮影に有効な受光面が全エリアの2160×2560ピクセルの場合、グローバルシャッター機構で撮影フレムレートが49f/s、ローリングシャッター機構で100f/sで連続的に画像を計測することができる。さらに高速で動画撮影する場合には、例えば、有効受光面エリアを例えば1080×1920ピクセルに設定して、グローバルシャッターで97f/s、ローリングシャッターで200f/sにおいて、散乱光像等を動画撮影することが可能となる。ただし、散乱光検出部200の光検出器202として好適なカメラとして、上記のCMOSカメラの仕様に限定するものではない。 With this CMOS camera, in continuous shooting (video shooting) of scattered light images, for example, when the effective light receiving surface for shooting is 2160 × 2560 pixels in the entire area, the shooting frame rate is 49 f / s with the global shutter mechanism, rolling shutter The mechanism can measure images continuously at 100 f/s. When shooting moving images at a higher speed, for example, the effective light receiving surface area is set to, for example, 1080×1920 pixels, and moving images such as scattered light images are shot at 97 f/s with a global shutter and 200 f/s with a rolling shutter. becomes possible. However, the camera suitable for the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 is not limited to the specifications of the CMOS camera described above.

(10)解析部250の構成および作用効果の説明
入出力装置266から散乱光検出部200に対する計測条件を操作者が入力すると、入力された計測条件に基づいて、散乱光検出部200が制御され、光検出器202の位置や角度が、入力条件に基づいて設定され、固定される。光検出器202が固定された後に、入力条件に基づいて平行小角散乱光168の強度分布が計測される。入力条件が静止画像の計測であれば、静止画像が計測される。例えば静止画像を指定した間隔をあけて複数回撮影する指示内容であれば、指示内容に従った撮影が行われる。また入力条件が動画画像の計測であれば、平行小角散乱光168の強度分布が動画画像として連続撮影される。
(10) Description of Configuration and Effect of Analysis Unit 250 When the operator inputs measurement conditions for the scattered light detection unit 200 from the input/output device 266, the scattered light detection unit 200 is controlled based on the input measurement conditions. , the position and angle of the photodetector 202 are set and fixed based on the input conditions. After the photodetector 202 is fixed, the intensity distribution of the parallel small-angle scattered light 168 is measured based on the input conditions. If the input condition is measurement of a still image, the still image is measured. For example, if the instruction content is to shoot a still image a plurality of times at specified intervals, shooting is performed according to the instruction content. Also, if the input condition is measurement of moving images, the intensity distribution of the parallel small-angle scattered light 168 is continuously photographed as moving images.

静止画像撮影や動画像撮影などの撮影タイミングや撮影時間は、時間経過に従って制御されることが多い。このため入出力装置266から入力された制御条件の内の時間経過が関係する条件は、一旦時間管理装置280により絶対時間を基準とする条件に変換されて記憶され、記憶された時間に関する条件と時間管理装置280で作られる絶対時間の経過との対応に基づき、分析装置100の関係する構成が制御される。各構成への制御は制御信号264により行われ、CPU276の動作に基づいてコントローラ260から関係する構成へ出力される。また各構成からの計測結果や各構成の状態を表す信号は、コントローラ260を介して、解析部250に取り込まれる。散乱光検出部200において計測されたデータも同様であり、散乱光検出部200からのデータはコントローラ260から取り込まれ、記憶装置290によって保存される。解析部250による具体的な解析動作等については、以下で改めて説明する。 The shooting timing and shooting time of still image shooting and moving image shooting are often controlled according to the passage of time. For this reason, among the control conditions input from the input/output device 266, the conditions related to the passage of time are once converted into conditions based on absolute time by the time management device 280 and stored. Based on the correspondence with the passage of absolute time made by the time management device 280, the related configuration of the analysis device 100 is controlled. Each component is controlled by a control signal 264 which is output from the controller 260 to the relevant component based on the operation of the CPU 276 . Measurement results from each component and signals representing the state of each component are captured by the analysis unit 250 via the controller 260 . Data measured by the scattered light detection unit 200 is the same. Specific analysis operations and the like by the analysis unit 250 will be described later.

1.4 動的光散乱(DLS)と静的光散乱(SLS)の測定
(1)概要説明
上述したように、光散乱測定法の一つは、サンプル154からの光散乱を所定の散乱角度で検出して、光散乱の時間的変動、言い換えると揺らぎ、を計測する動的光散乱(DLS:Dynamic Light Scattering)測定法である。このDLS測定法では、例えば分析対象であるサンプル154の散乱体の運動に関する情報が得られる。
1.4 Measurement of dynamic light scattering (DLS) and static light scattering (SLS) (1) Overview
As described above, one light scattering measurement method is dynamic light scattering (DLS), which detects light scattering from the sample 154 at a predetermined scattering angle and measures the temporal variation, or fluctuation, of the light scattering. : Dynamic Light Scattering) measurement method. This DLS measurement provides, for example, information about the movement of the scatterers of the sample 154 to be analyzed.

所定の散乱角度θ0、つまりある一定の散乱ベクトルqにおいて、時間変化する光散乱強度I(q,t)から、時間に関するフーリエ解析や相関関数解析により、周波数パワースペクトルI(ω)や相関関数G(τ)、及び散乱因子S(q,ω)が得られる。ここで、ωは角周波数、τは緩和時間である。 At a predetermined scattering angle θ0, that is, at a certain scattering vector q0 , the frequency power spectrum I(ω) and the correlation A function G(τ) and a scattering factor S(q 0 , ω) are obtained. where ω is the angular frequency and τ is the relaxation time.

さらに、DLS測定法の解析では、しばしば相関関数G(τ)から散乱体の拡散係数Dを算出して、散乱体のサイズ、すなわち流体力学的粒径サイズRhの値が評価される。ここで、拡散係数Dから評価される散乱体の粒径サイズRhは、微粒子や凝集体等の分析対象が球状等の散乱体モデルが適用できる場合に限り、その評価値が有効であることに留意する必要がある。また、Rhの算出には、他に微粒子や凝集体を含むサンプル溶液の粘性係数(粘度)η、および温度Tの測定値を用いる必要があって、特にDLS測定とは別に粘性係数ηの値を測定することになる。 Furthermore, in DLS measurement analysis, the diffusion coefficient D of the scatterer is often calculated from the correlation function G(τ) to evaluate the size of the scatterer, ie, the value of the hydrodynamic particle size Rh. Here, the evaluation value of the particle diameter size Rh of the scatterer evaluated from the diffusion coefficient D is effective only when a spherical scatterer model can be applied to the analysis target such as fine particles and aggregates. It should be noted. In addition, to calculate Rh, it is necessary to use the viscosity coefficient (viscosity) η of the sample solution containing fine particles and aggregates, and the measured value of the temperature T. In particular, the value of the viscosity coefficient η will be measured.

もう一つの光散乱測定法は、分析対象からの光散乱の平均強度に対して散乱角度の依存性を測定する方法で、静的光散乱(SLS:Static Light Scattering)測定法である。SLS測定法では、主に分析対象であるサンプル154の散乱体の構造に関する情報が得られる。 Another light scattering measurement method is a static light scattering (SLS) measurement method that measures the dependence of the scattering angle on the average intensity of light scattering from an analyte. The SLS measurement method mainly provides information about the structure of the scatterers of the sample 154 to be analyzed.

様々な散乱角度θ(散乱ベクトルq)で、ある時間tで平均化した光散乱の平均強度I(q,ω)を測定し、散乱体内の構造因子S(q,ω)が得られる。ここで、ωはtに対する角周波数である。SLS測定法では、しばしば、散乱体の濃度が十分薄く散乱体間における干渉効果が無視できるような、高分子やコロイド等の希薄溶液に対して、異なる濃度のサンプルにおける散乱光強度を測定し、SLS解析では、例えばジムプロット、ベリープロット等から、モル質量(分子量)、回転半径、及び第2ビリアル係数が分析評価される。 At various scattering angles θ (scattering vector q), the average intensity I(q, ω 0 ) of light scattering averaged at a certain time t 0 is measured, and the structure factor S(q, ω 0 ) in the scatterer is obtained. be done. where ω 0 is the angular frequency with respect to t 0 . In the SLS measurement method, the scattered light intensity is often measured in dilute solutions such as polymers and colloids in which the concentration of the scatterers is sufficiently thin so that the interference effect between the scatterers can be ignored, and the intensity of the scattered light is measured in samples of different concentrations. In the SLS analysis, the molar mass (molecular weight), the radius of gyration, and the second virial coefficient are analyzed and evaluated, for example, from Zim's plot, Berry's plot, and the like.

また、SLS測定法では、特に低角度の前方又は後方において平均光散乱強度の散乱角度依存性が測定され、散乱体の構造パラメーター(構造因子)の一指標であるフラクタル次元が分析評価される。すなわち、低角度の前方光散乱又は後方小角散乱の平均強度I(q,ω)の空間パターン、つまり散乱ベクトルqの関数としてのI(q,ω)から得られる、構造因子S(q,ω)は、平均局所密度関数の空間フーリエ変換であるために、散乱体の微細な構造に直接関するファクターが評価できる。 In addition, in the SLS measurement method, the scattering angle dependence of the average light scattering intensity is measured particularly at a low angle forward or backward, and the fractal dimension, which is an index of the structural parameter (structural factor) of the scatterer, is analyzed and evaluated. That is , the structure factor S(q , ω 0 ) is the spatial Fourier transform of the average local density function, so the factors directly related to the fine structure of the scatterer can be evaluated.

すなわち、粒子や凝集体に対して測定される、前方散乱光又は後方散乱光の平均強度I(q,ω)は、べき関数型を示す。つまり、I(q,ω)=I-αと表される。ここで、Iは定数、αはべき数であり、3次元空間の測定対象では0<α<3の値を示す。そして、測定された平均強度I(q,ω)のべき関数によるカーブフィッティングから、べき数αを評価して、測定粒子の集合体や凝集体のフラクタル次元Dfが評価される。 That is, the average intensity I(q,ω 0 ) of forward scattered light or backscattered light measured for particles or aggregates exhibits a power function type. That is, I(q, ω 0 )=I 0 q −α . Here, I0 is a constant, α is a power number, and indicates a value of 0<α<3 for a measurement object in a three-dimensional space. Then, the fractal dimension Df of the aggregate or agglomerate of the measured particles is evaluated by evaluating the power number α from curve fitting with the power function of the measured average intensity I(q,ω 0 ).

従来は、光散乱計測による粒子の分析では、粒子サイズとその分布の分析評価にはDLS測定法が用いられ、一方、分子量など分析評価ではSLS測定法が用いられていた。すなわち、すなわち分析評価の目的によって、どちらか一方の光散乱測定法が採用された分析装置がそれぞれ別々に使用されていた。同一の分析装置で、DLS測定法とSLS測定法の両方の測定を行い両方の分析を行うことが可能な分析装置が存在しなかった。 Conventionally, in the analysis of particles by light scattering measurement, the DLS measurement method was used for analytical evaluation of particle size and its distribution, while the SLS measurement method was used for analytical evaluation such as molecular weight. In other words, depending on the purpose of analysis and evaluation, analytical instruments employing either one of the light scattering measurement methods have been used separately. There has been no analyzer capable of measuring both the DLS measurement method and the SLS measurement method with the same analyzer and performing both analyses.

また、DLS測定法とSLS測定法では、上記のように光散乱の測定方法自体が大きく異なる上に、測定データの解析方法も大きく異なる。特徴的な光散乱の2つの側面、すなわち、同じ解析対象に対して、光散乱の時間的測定(DLS測定)と空間的測定(SLS測定)を同時に測定できれば、粒子や凝集体等の分析対象の運動と構造に関する知見を1つの光散乱測定装置で同時に分析・評価することができ、その効果は非常に大きい。 In addition, the DLS measurement method and the SLS measurement method greatly differ in the method of measuring light scattering itself as described above, and also greatly differ in the method of analyzing the measurement data. If two aspects of characteristic light scattering, that is, temporal measurement (DLS measurement) and spatial measurement (SLS measurement) of light scattering can be measured simultaneously for the same analysis object, analysis objects such as particles and aggregates It is possible to simultaneously analyze and evaluate the knowledge about the motion and structure of , with one light scattering measurement device, and the effect is very large.

さらに、高分子ゲル化をはじめ、タンパク質やペプチド等の結晶化、細胞内の代謝反応などで最近特に注目されている、液―液相分離によるミクロンオーダーのドロップレット形成や、溶液中で不均一に起こるタンパク質やペプチド等の凝集化などに対しては、サブミクロンメートルの顕微鏡スケールにおける溶液の微細構造分析及び評価が求める大きなニーズがある。実施例の分析装置100はこのようなニーズに十分答えることができる。 In addition, the formation of micron-order droplets by liquid-liquid phase separation, which has recently attracted particular attention for polymer gelation, crystallization of proteins and peptides, and intracellular metabolic reactions, and heterogeneity in solution. There is a great need for microstructural analysis and evaluation of solutions on a submicron scale for the aggregation of proteins, peptides, etc. that occur in microscopic scales. The analyzer 100 of the embodiment can sufficiently meet such needs.

(2)実施例の分析装置100における散乱光検出に関する説明
先に説明したように分析装置100において、分析の対象であるサンプル154に対して、散乱光検出部200によりDLS測定法とSLS測定法の両方に使用できる測定データを得ることができる。測定のための構成を説明する前に、分析装置100の構成により測定された結果を、図4および図5を用いて説明する。
(2) Description of Scattered Light Detection in Analysis Apparatus 100 of Embodiment As described above, in the analysis apparatus 100, the DLS measurement method and the SLS measurement method are performed by the scattered light detection unit 200 on the sample 154 to be analyzed. measurement data that can be used for both Before describing the configuration for measurement, the results measured by the configuration of the analyzer 100 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

図4は散乱光検出部200の光検出器202で最小ビームスポット157から発生した小角散乱光160に基づく平行小角散乱光168を測定して解析した撮影画像230である。最小ビームスポット157からの小角散乱光160による小角散乱光像が、顕微鏡スケールで拡大され、散乱光検出部200の光検出器202に顕微鏡画像として表示され、この顕微鏡画像を計測結果として記憶装置290記憶し、計測結果である顕微鏡画像のデータに基づいて作成した撮影画像である。光軸146に近い側はサンプル154からの小角散乱光が透過光遮光部176により遮光されたために生じた暗部232である。暗部232の外周側に平行小角散乱光168の測定に基づく画像部234が広がる。 FIG. 4 is a photographed image 230 obtained by measuring and analyzing parallel small-angle scattered light 168 based on small-angle scattered light 160 generated from the minimum beam spot 157 by the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 . A small-angle scattered light image by the small-angle scattered light 160 from the minimum beam spot 157 is magnified on a microscope scale and displayed as a microscope image on the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200. This microscope image is stored in the storage device 290 as the measurement result. It is a photographed image created based on data of a microscope image that is stored and is a measurement result. On the side closer to the optical axis 146 is a dark portion 232 that is generated because the small-angle scattered light from the sample 154 is shielded by the transmitted light shielding portion 176 . An image portion 234 based on the measurement of the parallel small-angle scattered light 168 spreads on the outer peripheral side of the dark portion 232 .

(3)画像部234の中のDLS分析領域R1についての解析の説明
図4において、DLS分析領域R1における小角散乱光160の計測データは、DLS測定法に基づく解析を行う場合、所定時間の経過毎に測定が繰り返し行われる。この場合、本実施例では、繰り返し行われた測定で得られたDLS分析領域R1に関する測定データの特定が可能となり、DLS測定法が実施可能となる。
(3) Explanation of Analysis of DLS Analysis Region R1 in Image Unit 234 In FIG. Measurements are repeated every time. In this case, in this embodiment, it is possible to specify measurement data relating to the DLS analysis region R1 obtained by repeated measurements, and to implement the DLS measurement method.

例えばDLS測定法による解析対象として、操作者がDLS分析領域R1を特定すると、図5に記載のように、DLS分析領域R1の座標が、座標(xp,yp)であることが、解析部250における演算から求められる。求められた座標(xp,yp)における、X座標の値xpとY座標の値ypの、各測定時毎のDLS分析領域R1に関するデータを、解析部250において特定できる。従って所定時間毎に連続して繰り返し測定されて得られた測定データから、DLS分析領域R1の各測定時におけるデータを読み出し、その変化を、例えば時間をパラメータとするグラフとして表示することにより、DLS測定法に基づく解析結果を入出力装置266から出力することができる。 For example, when the operator specifies the DLS analysis region R1 as an analysis target by the DLS measurement method, as shown in FIG. It is obtained from the operation in The analysis unit 250 can specify the data regarding the DLS analysis region R1 for each measurement of the X-coordinate value xp and the Y-coordinate value yp in the obtained coordinates (xp, yp). Therefore, by reading the data at each measurement of the DLS analysis region R1 from the measurement data obtained by repeatedly measuring continuously at predetermined time intervals, and displaying the change as a graph with time as a parameter, for example, the DLS Analysis results based on the measurement method can be output from the input/output device 266 .

(4)DLS分析領域R1に関する測定データの特定方法の説明
図6は、散乱光検出部200における光検出器202の一例における、画像検出面の部分拡大図である。各光検出素子は2次元平面を構成するように配列されており、例えばX軸方向に、光検出素子11から光検出素子12、光検出素子13、・・・が配列され、Y軸方向に光検出素子11から光検出素子21、光検出素子31、・・・が配列されている。X軸方向およびY軸方向に従って、各光検出素子の検出結果が定められた順序で散乱光検出部200から解析部250に送信され、解析部250の記憶装置290に、例えばアドレスの順に記憶されて保持される。記憶装置290に保持されているアドレスの順番は、各光検出素子と、定められた対応関係を有する。このため利用したい光検出素子の計測データを記憶装置290のアドレスを特定することにより、読み出すことができる。従って光検出器202により検出された、小角散乱光160に基づく像がX軸とY軸の2次元において、細かく分割され、その分割エリア毎の検出データが記憶装置290に、前記分割された各エリアと記憶装置290における記憶位置との相関関係を保って、記憶される。
(4) Description of Method of Specifying Measurement Data Concerning DLS Analysis Region R1 FIG. 6 is a partially enlarged view of an image detection surface in an example of the photodetector 202 in the scattered light detection unit 200. FIG. Each photodetector is arranged to form a two-dimensional plane. For example, photodetector 11 to photodetector 12, photodetector 13, . Photodetector elements 11 to 21, photodetector elements 31, . . . are arranged. The detection result of each photodetector is transmitted from the scattered light detection unit 200 to the analysis unit 250 in a predetermined order along the X-axis direction and the Y-axis direction, and stored in the storage device 290 of the analysis unit 250, for example, in the order of addresses. retained. The order of addresses held in the storage device 290 has a predetermined correspondence with each photodetector. Therefore, by specifying the address of the storage device 290, the measurement data of the photodetector to be used can be read. Therefore, the image based on the small-angle scattered light 160 detected by the photodetector 202 is finely divided in two dimensions of the X axis and the Y axis, and the detection data for each divided area is stored in the storage device 290 for each of the divided areas. The area and the storage position in the storage device 290 are stored while maintaining the correlation.

さらに操作者により設定された条件で、前記光検出器202は前記小角散乱光160に基づく像の検出動作を維持し、前記エリア毎の、言い換えると光検出素子11から光検出素子34で例示する各エリアの検出結果が、繰り返し上述の条件の下に、記憶装置290に記憶される。すなわち前記小角散乱光160に基づく像の時間的な変化が記憶装置290に記憶される。記憶装置290に記憶された検出結果に基づき、設定された領域に関して時間経過に基づく計測結果の変化が解析可能となり、解析部250によるDLS分析が可能となる。 Furthermore, under conditions set by the operator, the photodetector 202 maintains the operation of detecting an image based on the small-angle scattered light 160, and the photodetector elements 11 to 34 for each area, in other words, are exemplified. The detection results for each area are repeatedly stored in the storage device 290 under the above conditions. That is, the temporal change of the image based on the small-angle scattered light 160 is stored in the storage device 290 . Based on the detection results stored in the storage device 290, it becomes possible to analyze changes in the measurement results over time for the set area, and the DLS analysis by the analysis unit 250 becomes possible.

また光検出器202により検出される上記前方小角散乱光像には図4や図5に記載のように、光軸146に対応するエリアや、光軸146から光軸146に対して垂直な面に於ける半径方向の像に関係するエリアが含まれている。操作者が指定した領域を含む光軸146から半径方向に伸びる領域の前記前方小角散乱光像が細かく分割され、前記細かく分割された計測単位のエリア毎に計測され、その計測結果が前記細かく分割された計測単位のエリア毎に、その位置が指定できる状態で記憶装置290に記憶される。従って前記指定された領域に於けるSLS解析に必要な検出結果を読み出して使用することができ、これにより上記指定された領域に関係するSLS分析が可能となる。 The forward small-angle scattered light image detected by the photodetector 202 includes an area corresponding to the optical axis 146 and a plane perpendicular to the optical axis 146 from the optical axis 146, as shown in FIGS. contains the area associated with the radial image at . The forward small-angle scattered light image of the area extending in the radial direction from the optical axis 146 including the area specified by the operator is finely divided, the finely divided measurement unit area is measured, and the measurement result is divided into the finely divided areas. Each area of the specified measurement unit is stored in the storage device 290 in a state in which the position can be designated. Therefore, the detection results necessary for SLS analysis in the specified region can be read out and used, thereby enabling SLS analysis related to the specified region.

光軸146と散乱光検出部200の光検出器202との位置関係が特定された状態においては、図5に示す光軸146の座標(x0,y0)やDLS分析領域R1座標(xp,yp)と、図6に記載の光検出素子との関係は、それぞれ対応付けられた状態となる。従って対応付けられた光検出素子から、検出データが保持されている記憶装置290のアドレスが定まり、利用したい座標(x0,y0)やDLS分析領域R1座標(xp,yp)の計測結果を、配線205を介して読み出すことができる。ここで上記各光検出素子は上述の各計測単位のエリアに相当する。 When the positional relationship between the optical axis 146 and the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 is specified, the coordinates (x0, y0) of the optical axis 146 and the coordinates (xp, yp) of the DLS analysis region R1 shown in FIG. ) and the photodetector elements shown in FIG. 6 are associated with each other. Therefore, the address of the storage device 290 holding the detection data is determined from the associated photodetection element, and the measurement results of the coordinates (x0, y0) desired to be used and the coordinates (xp, yp) of the DLS analysis region R1 are wired. 205 can be read out. Here, each photodetector element corresponds to the area of each measurement unit described above.

DLS測定法に基づく解析を行う場合、DLS分析領域R1における定められた時間間隔で計測したデータをその都度記憶し、解析を行う場合に記憶された異なる計測時点でのデータを読み出すことが必要となる。図7は定められた時間間隔で計測したデータを記憶している状態を示す。測定時点T1、T2・・・TN、とN回測定する場合、一例として、測定時点T1、T2・・・TN、の測定時点毎の測定結果を記憶するために、記憶装置290にブロックB1、ロックB2、・・・TN、を確保する。測定時点T1に於ける光検出器202の各光検出素子の検出結果を、記憶装置290のブロックB1のエリアに於いて各光検出素子と対応付けられたアドレスに記憶する。同様に測定時点T2に於ける光検出器202の各光検出素子の検出結果を、ブロックB2のエリアに於いて各光検出素子と対応付けられたアドレスに記憶する。これをN回繰り返すことにより、測定時点TNまでの検出結果を、対応付けられたブロック内のアドレスに対応付けて光検出器202の各光検出素子の検出結果を記憶することができる。 When performing an analysis based on the DLS measurement method, it is necessary to store the data measured at predetermined time intervals in the DLS analysis region R1 each time, and to read out the stored data at different measurement points when performing the analysis. Become. FIG. 7 shows a state in which data measured at predetermined time intervals are stored. When measuring N times at measurement time points T1, T2, . . . Secure locks B2, . . . TN. The detection result of each photodetector element of the photodetector 202 at the measurement time T1 is stored in the area of the block B1 of the storage device 290 at the address associated with each photodetector element. Similarly, the detection result of each photodetector element of the photodetector 202 at the measurement time T2 is stored in the address associated with each photodetector element in the area of block B2. By repeating this N times, the detection result of each photodetector element of the photodetector 202 can be stored by associating the detection result up to the measurement time TN with the address in the associated block.

DLS分析領域R1におけるDLS測定法に基づく解析を行う場合に、記憶装置290の各ブロックB1・・・BNから、異なる検出時間T1・・・TNにおけるDLS分析領域R1の計測データを読み出すことができ、これらの計測データからDLS測定法に基づく解析を行うことが可能となる。 When performing an analysis based on the DLS measurement method in the DLS analysis region R1, the measurement data of the DLS analysis region R1 at different detection times T1 . . . TN can be read from the blocks B1 . , it is possible to perform analysis based on the DLS measurement method from these measurement data.

DLS分析領域R1を分析したい位置に設定することがたいへん重要である。図4に記載の撮影画像230を解析部250で作成して表示し、撮影画像230を基にDLS分析領域R1を設定することにより、大変役に立つDLS分析結果を得ることができる。上述した方法により、撮影画像230の例えば画面上にDLS分析領域R1を設定する。解析部250の演算により、DLS分析領域R1に対応した光検出器202における光検出素子が特定され、図7のブロック毎にDLS分析領域R1に対応したデータが読み出され、このデータに基づいて分析したい領域に対してDLS分析が可能となる。 It is very important to set the DLS analysis area R1 to the position to be analyzed. By creating and displaying the photographed image 230 shown in FIG. 4 by the analysis unit 250 and setting the DLS analysis region R1 based on the photographed image 230, a very useful DLS analysis result can be obtained. A DLS analysis region R1 is set on the captured image 230, for example, by the method described above. The photodetector element in the photodetector 202 corresponding to the DLS analysis region R1 is specified by the calculation of the analysis unit 250, the data corresponding to the DLS analysis region R1 is read for each block in FIG. DLS analysis can be performed on the region desired to be analyzed.

(5)SLS分析領域R2に関する測定データの特定方法の説明
次に図8と図9を用いて、分析装置100におけるSLS測定法について説明する。図8に記載されている撮影画像は、先に図4を用いて説明した撮影画像であり、散乱光検出部200の光検出器202により測定した、最小ビームスポット157から発生した小角散乱光160に基づく平行小角散乱光168を測定して解析した撮影画像である。SLS測定法は、低角度の光散乱強度の散乱角度依存性を測定する、測定法であり、いま図8に示すSLS分析領域R2の測定を行うことを例として説明する。図1に記載の光検出器202により、平行小角散乱光168を計測する。図8で、小角散乱光160の内、光軸146に近い暗部232は透過光遮光部176により、平行小角散乱光168および平行透過光166が遮光された部分である。画像部234は、平行小角散乱光168の光軸146を基準とした散乱角度に依存した小角散乱光の強度を表している。
(5) Description of method for specifying measurement data relating to SLS analysis region R2 Next, the SLS measurement method in the analysis device 100 will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. The photographed image shown in FIG. 8 is the photographed image described above with reference to FIG. is a photographed image obtained by measuring and analyzing the parallel small-angle scattered light 168 based on . The SLS measurement method is a measurement method for measuring the scattering angle dependence of the low-angle light scattering intensity, and the measurement of the SLS analysis region R2 shown in FIG. 8 will now be described as an example. The parallel small-angle scattered light 168 is measured by the photodetector 202 shown in FIG. In FIG. 8, of the small-angle scattered light 160, a dark portion 232 near the optical axis 146 is a portion where the parallel small-angle scattered light 168 and the parallel transmitted light 166 are blocked by the transmitted light blocking portion 176. FIG. The image portion 234 represents the intensity of the small-angle scattered light that depends on the scattering angle with respect to the optical axis 146 of the parallel small-angle scattered light 168 .

画像部234におけるSLS分析領域R2が特定されると、先に説明したように、SLS分析領域R2に対応した光検出器202の光検出素子が特定される。SLS分析領域R2のX軸方向に対応した光検出器202の光検出素子が例えば図9に記載の光検出素子21から光検出素子2Nである。またY軸方向のSLS分析領域R2の幅に対応する光検出素子は、光検出素子11や光検出素子21、検出素子31である。実際にはSLS分析領域R2のY軸方向の幅は、光検出素子21や検出素子2Nに対して広く、Y軸方向に複数あるいは多くの光検出素子が含まれる可能性がある。その場合は、Y軸方向の幅に含まれる光検出素子の測定結果の平均値を用いても良い。 Once the SLS analysis region R2 in the image portion 234 is identified, the photodetector elements of the photodetector 202 corresponding to the SLS analysis region R2 are identified as described above. The photodetector elements of the photodetector 202 corresponding to the X-axis direction of the SLS analysis area R2 are, for example, the photodetector elements 21 to 2N shown in FIG. The photodetector elements corresponding to the width of the SLS analysis region R2 in the Y-axis direction are the photodetector element 11, the photodetector element 21, and the detector element 31, respectively. Actually, the width of the SLS analysis region R2 in the Y-axis direction is wider than the photodetector elements 21 and 2N, and there is a possibility that a plurality of or many photodetector elements are included in the Y-axis direction. In that case, the average value of the measurement results of the photodetectors included in the width in the Y-axis direction may be used.

上記説明では、説明を簡単にするためにSLS分析領域R2をX軸方向とした。しかし散乱角度を決定する場合に、X軸方向以外の角度を自由に決定することができる。例えば図4や図8に記載の画像部234を解析部250により表示し、図4や図8に記載の画像部234に基づいて、操作者がSLS分析領域R2を設定することができる。SLS分析領域R2が設定されると、設定されたSLS分析領域R2に対応する光検出器202における光検出素子が決定され、光検出器202の対応する光検出素子の測定値を、図7に記載の記憶装置290のアドレスから読み出すことが可能となる。光軸146に対応する光検出素子からの距離に応じて、記憶装置290のアドレスから読み出した測定データを解析することにより、SLS分析領域R2の分析結果を得ることかできる。 In the above description, the SLS analysis region R2 is assumed to be in the X-axis direction for the sake of simplicity. However, when determining the scattering angle, angles other than the X-axis direction can be freely determined. For example, the image portion 234 shown in FIGS. 4 and 8 can be displayed by the analysis portion 250, and the operator can set the SLS analysis region R2 based on the image portion 234 shown in FIGS. When the SLS analysis region R2 is set, the photodetector element in the photodetector 202 corresponding to the set SLS analysis region R2 is determined, and the measured values of the corresponding photodetector element of the photodetector 202 are shown in FIG. It becomes possible to read from the address of the storage device 290 described. By analyzing the measurement data read from the address of the storage device 290 according to the distance from the photodetector corresponding to the optical axis 146, the analysis result of the SLS analysis region R2 can be obtained.

2.他の実施例の説明
(1)他の実施例の概要
図1から図9に記載の実施例に対し、さらに機能を追加あるいは変更した分析装置102を、他の実施例として、図10から図14に記載する。図10に記載の分析装置102の構成において、光源110や入射光調整部120、光路変更部130、光学絞り138、光照射部140、試料部150、平行散乱光変換部170、散乱光検出部200、解析部250、などは、既に分析装置100の構成として説明した。図1から図9に記載の符号と同じ符号の構成は、特に説明を追加しない限りは、同じ構成であり、同じ作用効果を奏する。分析装置102と分析装置100との大きな相違点は、散乱角フィルター180や散乱光集光部190を、平行散乱光変換部170と散乱光検出部200との間に設けたことである。これによる分析内容の違いや改良点などについては以下で説明する。
2. Description of Other Embodiments (1) Overview of Other Embodiments An analyzer 102 in which functions are added or changed to the embodiments shown in FIGS. 1 to 9 is shown in FIGS. 14. In the configuration of the analysis apparatus 102 shown in FIG. 10, the light source 110, the incident light adjustment section 120, the optical path changing section 130, the optical diaphragm 138, the light irradiation section 140, the sample section 150, the parallel scattered light conversion section 170, the scattered light detection section 200 , the analysis unit 250 , etc. have already been described as components of the analysis device 100 . Components with the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 9 have the same configuration and the same effects unless otherwise specified. A major difference between the analyzer 102 and the analyzer 100 is that the scattered angle filter 180 and the scattered light collector 190 are provided between the parallel scattered light converter 170 and the scattered light detector 200 . Differences in analysis content and improvements due to this will be explained below.

(2)散乱角フィルター180および散乱光集光部190の説明
図11及び図12を用いて、散乱角フィルター180および散乱光集光部190について説明する。平行散乱光変換部170と散乱光集光部190との間に、開口182を持つ散乱角フィルター180を配置しており、散乱角フィルター180の開口182により平行小角散乱光168の内の設定された角度の特定角平行小角散乱光が選択され、選択された角度の特定角平行小角散乱光が以下で説明する円弧状特定角度散乱光186として散乱光集光部190に入射する。入射した円弧状特定角度散乱光186は散乱光集光部190により収束する小角散乱収束光196に変えられ、散乱光検出部200の光検出器202へ導かれ、その強度などが計測される。
(2) Description of Scattering Angle Filter 180 and Scattered Light Condensing Section 190 The scattering angle filter 180 and the scattered light condensing section 190 will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. A scattered angle filter 180 having an opening 182 is arranged between the parallel scattered light conversion unit 170 and the scattered light collecting unit 190 . The specific-angle parallel small-angle scattered light with the selected angle is incident on the scattered light collector 190 as the arcuate specific-angle scattered light 186 described below. The incident circular arc-shaped specific-angle scattered light 186 is converted into converged small-angle scattered convergent light 196 by the scattered light collector 190, guided to the photodetector 202 of the scattered light detector 200, and its intensity and the like are measured.

散乱光集光部190は、レンズ192と支持ホルダ194、などを備えている。支持ホルダ194は、レンズ192を保持し、レンズ192の位置や傾き角を調整する機構を備えている。また散乱角フィルター180は、平行小角散乱光168の内の、設定した角度に対応した長さを半径とする光軸146を中心とした円弧形状を成す光を、透過する。散乱角フィルター180により選択された、この円弧形状の光を、円弧状特定角度散乱光186として図10と図11、及び図13と図14に示す。散乱角フィルター180は平行小角散乱光168から、円弧状特定角度散乱光186を選択して透過する機能を備えている。この実施例では、散乱角フィルター180はさらに、サンプル154からの平行透過光166が散乱光検出部200へ入射するのを防止する、先の実施例における透過光遮光部176の機能も備えている。 The scattered light collector 190 includes a lens 192, a support holder 194, and the like. The support holder 194 has a mechanism for holding the lens 192 and adjusting the position and tilt angle of the lens 192 . Moreover, the scattering angle filter 180 transmits the arc-shaped light centered on the optical axis 146 whose radius is the length corresponding to the set angle, out of the parallel small-angle scattered light 168 . This arc-shaped light selected by the scattering angle filter 180 is shown in FIGS. 10 and 11 and FIGS. The scattering angle filter 180 has a function of selecting and transmitting arcuate specific angle scattered light 186 from parallel small angle scattered light 168 . In this embodiment, the scattered angle filter 180 also has the function of the transmitted light blocker 176 in the previous embodiment, which prevents the parallel transmitted light 166 from the sample 154 from entering the scattered light detector 200. .

散乱角フィルター180は、図12に記載のように、リング形状の開口182が形成された遮光板181を有している。遮光板181によりサンプル154からの透過光164に基づく平行透過光166は遮光され、光検出器200への入射を防止できる。遮光板181は光軸146に対して垂直に配置され、遮光板181は光軸146に対する垂直な面に於ける特定の半径の光のみを透過する。前記特定の半径は特定の散乱光の散乱角に対応するので、設定された特定の散乱角の特定角平行小角散乱光のみを選択的に透過することができる。なお以下で説明するが、散乱角フィルター180に形成された開口182は、光軸146に対して前記特定角で定まる半径の円周の少なくとも一部をなす、円弧状の形状を有している。従って散乱角フィルター180の開口182を透過した光は円弧状の形状を成しており、平行小角散乱光168の内、円弧状特定角度散乱光186が散乱角フィルター180で選択され、散乱角フィルター180を通過して散乱光集光部190に入射する。 The scattering angle filter 180 has, as shown in FIG. 12, a light blocking plate 181 having a ring-shaped opening 182 formed therein. A parallel transmitted light 166 based on the transmitted light 164 from the sample 154 is blocked by the light shielding plate 181 and can be prevented from entering the photodetector 200 . The light shielding plate 181 is arranged perpendicular to the optical axis 146 , and the light shielding plate 181 transmits only light of a specific radius in a plane perpendicular to the optical axis 146 . Since the specific radius corresponds to the scattering angle of the specific scattered light, it is possible to selectively transmit only the specific angle parallel small angle scattered light of the set specific scattering angle. As will be described below, the aperture 182 formed in the scattering angle filter 180 has an arcuate shape that forms at least a portion of the circumference of a circle with a radius determined by the specific angle with respect to the optical axis 146. . Therefore, the light transmitted through the opening 182 of the scattering angle filter 180 has an arcuate shape. 180 to enter the scattered light collector 190 .

図12において、遮光板181は、光軸146を中心とする円形の内側遮光部183と開口182と周囲遮光部185とを備えている。設定された散乱角である円弧状特定角度散乱光186を、開口182により、選択的に通過させる。このため、リング状の開口182の光軸146側に設けられた内側遮光部183により、特定の散乱角より内側の平行透過光166を遮光し、さらに周囲遮光部185により、平行小角散乱光168の内の開口182より外周側の平行小角散乱光168を遮光する。散乱角フィルター180は図12に記載のように、リング状開口182を形成し、内側遮光部183を支持するために、周囲遮光部185と内側遮光部183とを繋ぐ複数の架橋187を有している。 12, the light shielding plate 181 includes a circular inner light shielding portion 183 centered on the optical axis 146, an opening 182, and a surrounding light shielding portion 185. As shown in FIG. Arc-shaped specific angle scattered light 186 at a set scattering angle is selectively passed through aperture 182 . For this reason, the inner light shielding portion 183 provided on the optical axis 146 side of the ring-shaped opening 182 shields the parallel transmitted light 166 inside the specific scattering angle, and the surrounding light shielding portion 185 further shields the parallel small-angle scattered light 168 . The parallel small-angle scattered light 168 on the outer peripheral side of the opening 182 is blocked. Scattering angle filter 180 has a plurality of bridges 187 connecting peripheral light shield 185 and inner light shield 183 to form a ring-shaped aperture 182 and support inner light shield 183, as shown in FIG. ing.

散乱角フィルター180の開口182や、内側遮光部183、周囲遮光部185は、上述のように、平行小角散乱光168の形状、選択する散乱角における円弧状特定角度散乱光186の形状とその選択散乱角の範囲、遮光する平行透過光166の形状、散乱光検出部200の光検出器202の形状などに応じて決定される。平行小角散乱光168が円形像である場合、散乱角フィルター180の開口182の形状としては、リング状であることが好適である。例えば、平行小角散乱光168が長方形像である場合には、散乱角フィルター180の開口182の形状としては、直線形スリットであることが好適である。 The aperture 182 of the scattering angle filter 180, the inner light shielding portion 183, and the surrounding light shielding portion 185 are, as described above, the shape of the parallel small angle scattered light 168, the shape of the arcuate specific angle scattered light 186 at the selected scattering angle, and the selection thereof. It is determined according to the range of the scattering angle, the shape of the parallel transmitted light 166 to be shielded, the shape of the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200, and the like. When the parallel small-angle scattered light 168 is a circular image, the shape of the aperture 182 of the scattering angle filter 180 is preferably ring-shaped. For example, when the parallel small-angle scattered light 168 is a rectangular image, the shape of the aperture 182 of the scattering angle filter 180 is preferably a linear slit.

散乱角フィルター180の材質としては、試料部150のサンプル154からの透過光164が通過しない材料であれば、特に制限はない。例えば、各種の金属やプラスチック、木材等を使用することができる。また、サンプル154からの透過光164が散乱角フィルター180へ照射され、迷光が発生しないようすることが望ましい。例えば、散乱角フィルター180の表面、特に透過光164の照射面側につや消し黒塗り処理を施すことが好ましい。 The material of the scattering angle filter 180 is not particularly limited as long as it is a material through which the transmitted light 164 from the sample 154 of the sample section 150 does not pass. For example, various metals, plastics, wood, etc. can be used. It is also desirable to prevent the transmitted light 164 from the sample 154 from illuminating the scattering angle filter 180 to generate stray light. For example, it is preferable that the surface of the scattering angle filter 180, particularly the side irradiated with the transmitted light 164, is matted black.

具体的に散乱角フィルター180として、図12に示すように例えば、中心部の内側遮光部183の半径188が4.5mm、円形の周囲遮光部185の中心半径189が5.5mmでは、中心部の内側遮光部183と円形の周囲遮光部185との間に、隙間1.0mmのリング状の開口182が形成される。この1.0mmのリング状開口182を持つ散乱角フィルター180を使用し、例えば、平行散乱光変換部170のレンズ172として、20倍の無限遠補正の対物レンズ(焦点距離fが10mm、開口数NAが0.4)を用い、サンプル154から平行散乱光変換部170の対物レンズ172までの距離LBを例えば15mmに設置する場合では、平行小角散乱光168は、計算上、サンプル154からの放射角度θ0S(図3参照)が16.7度から20.2度の散乱角度の範囲で選択され、この散乱角フィルター180のリング状開口182を通過することができる。また、平行散乱光変換部170の対物レンズ172によって、サンプル154からの透過光164のビーム径が、例えば半径1.5mmである場合、最大角度θ0S(図3参照)は、計算上、最大角度θ0Sが5.7度となるため、平行小角散乱光168の内の測定散乱角θSが11.0度から14.5度の範囲にある平行小角散乱光が散乱角フィルター180によって選択され、散乱光集光部190のレンズ192へ導入される。 Specifically, as the scattering angle filter 180, as shown in FIG. A ring-shaped opening 182 with a gap of 1.0 mm is formed between the inner light shielding portion 183 and the circular surrounding light shielding portion 185 . Using this scattering angle filter 180 with a ring-shaped aperture 182 of 1.0 mm, for example, as the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170, a 20-fold infinity correction objective lens (focal length f is 10 mm, numerical aperture NA is 0.4), and the distance LB from the sample 154 to the objective lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170 is set at, for example, 15 mm. The angle θ0S (see FIG. 3) is selected in the range of scattering angles from 16.7 degrees to 20.2 degrees to allow passage through the ring aperture 182 of this scattering angle filter 180 . Further, when the beam diameter of the transmitted light 164 from the sample 154 is, for example, 1.5 mm in radius by the objective lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170, the maximum angle θ0S (see FIG. 3) is calculated to be the maximum angle Since θ0S is 5.7 degrees, the parallel small-angle scattered light with the measured scattering angle θS in the range of 11.0 degrees to 14.5 degrees is selected by the scattering angle filter 180 and scattered. It is introduced into the lens 192 of the light condensing section 190 .

散乱角フィルター180により選択された、所定の狭い散乱角範囲の平行小角散乱光は、散乱光集光部190のレンズ192によって集束され散乱光像として、散乱光検出部200の光検出器202で検出される。従って、散乱光検出部200で検出される集束の散乱光像は、散乱角フィルター180の開口182を通過した円弧状特定角度散乱光186であるために、散乱角フィルター180の開口182の形状を縮小又は拡大した画像となる。なお、本実施例では理想的な画像を生じさせるために、開口182は円形に近い形状である。しかし、開口182は円弧であれば、円弧に相当した画像を作成することができる。例えば円周の6分の1程度の円弧であっても円弧に対応した像が生じる。しかし、開口が点であれば、それを通過する光量が非常に不十分なため、 実質的には画像が生じない。 The parallel small-angle scattered light in the predetermined narrow scattering angle range selected by the scattering angle filter 180 is focused by the lens 192 of the scattered light collecting unit 190 as a scattered light image, and is detected by the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200. detected. Therefore, since the focused scattered light image detected by the scattered light detection unit 200 is the arc-shaped specific angle scattered light 186 that has passed through the aperture 182 of the scattering angle filter 180, the shape of the aperture 182 of the scattering angle filter 180 is The image is reduced or enlarged. In this embodiment, the aperture 182 has a nearly circular shape in order to produce an ideal image. However, if the opening 182 is an arc, an image corresponding to the arc can be created. For example, even if the arc is about 1/6 of the circumference, an image corresponding to the arc is produced. However, if the aperture is a point, the amount of light passing through it is so inadequate that virtually no image is produced.

散乱角フィルター180を通過し、散乱光集光部190のレンズ192へ入射する円弧状特定角度散乱光186は、平行散乱光変換部170のレンズ172によって平行化(コリメート)された光であるゆえに、特に例えば、散乱光集光部190のレンズ192の焦点位置、すなわちレンズ192と散乱光検出部200の受光面との距離L1をレンズ192の焦点距離に等しく配置した場合には、円弧状特定角度散乱光186の集束した散乱光像は、最小サイズとなる。特に、サンプル154の無限小点から散乱光が放射されると見なせば、理論上、その散乱光像も無限小の点となる。 The arc-shaped specific angle scattered light 186 that passes through the scattering angle filter 180 and enters the lens 192 of the scattered light collector 190 is collimated by the lens 172 of the parallel scattered light converter 170. In particular, for example, when the focal position of the lens 192 of the scattered light collecting section 190, that is, the distance L1 between the lens 192 and the light receiving surface of the scattered light detecting section 200 is arranged to be equal to the focal length of the lens 192, the arc-shaped specific The focused scattered light image of angularly scattered light 186 is of minimal size. In particular, if it is assumed that the scattered light is emitted from an infinitesimal point on the sample 154, the scattered light image is theoretically an infinitesimal point.

しかしながら、実際には前述のように、サンプル154へ入射する照射光148は、例えば円形の入射ビーム径が数μm~数十μmと有限な微小サイズであるために、レンズ192と散乱光検出部200の受光面との距離をレンズ192の焦点距離に等しく配置した場合であっても、平行小角散乱光168の集束した散乱光像は、点状ではなく有限サイズの円形像として、散乱光検出部200で検出される。 However, in practice, as described above, the irradiation light 148 incident on the sample 154 has a finite minute size of, for example, a circular incident beam diameter of several μm to several tens of μm. Even when the distance from the light receiving surface of 200 is arranged equal to the focal length of the lens 192, the focused scattered light image of the parallel small-angle scattered light 168 is not as a point but as a circular image of finite size. It is detected by the detection unit 200 .

また、散乱光検出部200の受光面を、散乱光集光部190のレンズ192の焦点位置の前後に配置した場合、散乱角フィルター180を通過し、レンズ192によって集束した平行小角散乱光168の散乱光像は、散乱光検出部200の受光面上で散乱角フィルター180の開口182の形状が投影され、その開口182を通過した光像が 縮小又は拡大した形状の画像となる。 Further, when the light receiving surface of the scattered light detection unit 200 is arranged before and after the focal position of the lens 192 of the scattered light collector 190, the parallel small-angle scattered light 168 that passes through the scattering angle filter 180 and is focused by the lens 192 is The scattered light image is obtained by projecting the shape of the opening 182 of the scattering angle filter 180 onto the light receiving surface of the scattered light detection unit 200, and reducing or enlarging the light image passing through the opening 182. FIG.

光照射部140の集光レンズ142によって形成された照射光148が、サンプル154へ入射して、その微小な照射光領域である最小ビームスポット157(図3参照)から散乱光が放射される。サンプル154の照射光領域内における僅かに異なる位置、例えば、サンプル154中の数μm程度以下離れた2つの散乱体から放射される散乱光は、僅かに異なる位置から放射されるために、僅かに異なる光路をたどる。そのため、それらの散乱光は、平行散乱光変換部170のレンズ172により光路を変更され、散乱角フィルター180によりその一部が選択され、散乱光集光部190のレンズ192により光路変更されて、散乱光像が形成される。 Irradiation light 148 formed by the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 is incident on the sample 154, and scattered light is emitted from the minimum beam spot 157 (see FIG. 3), which is a minute irradiation light area. Scattered light emitted from slightly different positions within the irradiated light region of the sample 154, for example, two scatterers separated by several μm or less in the sample 154, is emitted from slightly different positions. Follow different optical paths. Therefore, the scattered light has its optical path changed by the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170, a part of it is selected by the scattering angle filter 180, and the optical path is changed by the lens 192 of the scattered light collecting unit 190, A scattered light image is formed.

散乱光検出部200で検出される散乱光像には、次の2種類の散乱光を含んで形成される。すなわち、一つは、サンプル154において微小な点と見なせる照射光領域から散乱体によって散乱光が放射され、平行散乱光変換部170のレンズ172によりその散乱光が平行化(コリメート化)されて平行小角散乱光168となる。平行小角散乱光168の内、散乱角フィルター180によって、ある所定の散乱角度範囲にある一部の散乱光が選択され、レンズ192によって集束した小角散乱収束光196が形成する散乱光像である。 The scattered light image detected by the scattered light detection unit 200 is formed by including the following two types of scattered light. That is, one is that scattered light is radiated by a scatterer from an irradiation light region that can be regarded as a minute point on the sample 154, and the scattered light is collimated by the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170. Small-angle scattered light 168 is obtained. A scattering angle filter 180 selects a portion of the parallel small-angle scattered light 168 within a predetermined scattering angle range, and the small-angle scattered convergent light 196 is focused by a lens 192 to form a scattered light image.

もう一つは、サンプル154において有限サイズと見なせる照射光領域内の異なる位置の散乱体群から散乱光が放射され、平行散乱光変換部170のレンズ172によりそれらの散乱光の光路が変更されて、それら散乱光は、レンズ172によってほぼ平行化される。散乱角フィルター180によってそれら一部の散乱光が選択され、レンズ192によって散乱光の光路が変更されて形成する散乱光像である。従って、上記後者の散乱光が形成する散乱光像は、サンプル154において照射光領域内の散乱体の位置分布を反映したものとなる。すなわち、上記後者の散乱光が形成する散乱光像は、サンプル154に対し散乱光の顕微鏡的な画像 である顕微鏡画像を表す。 The other is that scattered light is radiated from a group of scatterers at different positions within an irradiation light region that can be regarded as a finite size in the sample 154, and the optical path of the scattered light is changed by the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170. , the scattered light is substantially collimated by the lens 172 . A scattering angle filter 180 selects a part of the scattered light, and a lens 192 changes the optical path of the scattered light to form a scattered light image. Therefore, the scattered light image formed by the latter scattered light reflects the positional distribution of the scatterers in the irradiation light region in the sample 154 . That is, the scattered light image formed by the latter scattered light represents a microscopic image of the sample 154, which is a microscopic image of the scattered light.

測定サンプル154に対して、上述する2種類の前方小角散乱光又は後方小角散乱光が形成する散乱光像は、それぞれ異なる光路をたどり、結像されるために、散乱光検出部200で検出される散乱光像としては散乱角フィルター180の開口部の形状が投影された散乱光像とは異なる位置に表れる。具体的には、例えば、上述のようにリング状の開口部をもつ散乱角フィルター180を使用した場合、レンズ192によって集束した平行前方小角散乱光又は平行後方小角散乱光が形成する、散乱角フィルター180のリング状開口部が投影された、明るいリング状の散乱光像が中央付近に表れ、例えば、その明るいリング状散乱光像の外側周辺領域に、サンプル154の照射光領域内の散乱体の位置分布を反映した散乱光像が表れる。すなわち、散乱角フィルター180のリング状開口部が投影された明るい散乱光像と異なる暗視野の領域に、上記散乱光の顕微鏡画像が表れる。従って、例えば図11に示す構成によって、サンプル154に対して、顕微鏡スケールにおいて動的及び静的前方小角散乱光の同時測定を行うことができる。 With respect to the measurement sample 154, the scattered light images formed by the two types of forward small-angle scattered light and backward small-angle scattered light follow different optical paths and are formed into images. As for the scattered light image, the shape of the aperture of the scattering angle filter 180 appears at a position different from the projected scattered light image. Specifically, for example, when using a scattering angle filter 180 with a ring-shaped aperture as described above, the parallel forward small-angle scattered light or the parallel backward small-angle scattered light focused by the lens 192 forms a scattered angle filter A bright ring-shaped scattered light image onto which the ring-shaped aperture of 180 is projected appears near the center. A scattered light image reflecting the position distribution appears. That is, the scattered light microscopic image appears in a dark field area different from the bright scattered light image projected by the ring-shaped aperture of the scattering angle filter 180 . Thus, for example, the arrangement shown in FIG. 11 allows simultaneous dynamic and static small angle forward scattered light measurements to be made on the sample 154 at the microscope scale.

なお、図11には、散乱光検出部200は顕微鏡画像の検出のために光検出器202を有している。図13に記載の実施例では、散乱光検出部200として、半透明スクリーン208とカメラレンズ206を備えた光検出用カメラ204を使用する。また図14に記載の実施例では、カメラレンズ206を備えた光検出用カメラ204を、散乱光検出部200として使用する。光検出用カメラ204の検出結果は、先に説明した散乱光検出部200の動作や効果と同様である。計測結果は解析部250に取り込まれ、記憶装置290に記憶され、DLS解析やSLS解析に、記憶された結果が使用される。 In addition, in FIG. 11, the scattered light detection unit 200 has a photodetector 202 for detecting a microscope image. In the embodiment shown in FIG. 13, a light detection camera 204 having a translucent screen 208 and a camera lens 206 is used as the scattered light detection section 200 . Further, in the embodiment shown in FIG. 14, a light detection camera 204 having a camera lens 206 is used as the scattered light detection section 200 . The detection result of the light detection camera 204 is the same as the operation and effect of the scattered light detection unit 200 described above. The measurement results are taken into the analysis unit 250, stored in the storage device 290, and the stored results are used for DLS analysis and SLS analysis.

上述の光検出器202の使用例では、平行小角散乱光168による顕微鏡画像が光検出器202の計測面に作られ、その画像が光検出器202により細分化されて計測される。図13や図14に記載の光検出用カメラ204でも同様であり、カメラレンズ206を介して取り込まれた小角散乱収束光196により作られた顕微鏡画像が、細分化されたエリアに分けられて順に取り込まれ、記憶装置290に記憶される。 In the use example of the photodetector 202 described above, a microscopic image is created on the measurement surface of the photodetector 202 by the parallel small-angle scattered light 168, and the image is subdivided by the photodetector 202 and measured. The same is true for the light detection camera 204 shown in FIGS. 13 and 14, and the microscopic image created by the small-angle scattered convergent light 196 captured through the camera lens 206 is divided into subdivided areas and sequentially captured and stored in storage device 290 .

図13に記載の実施例は、小角散乱収束光196に基づく画像をスクリーンに表示し、前記スクリーンに表示された顕微鏡画像を、カメラレンズ206を備える光検出用カメラ204により撮影し、撮影した顕微鏡画像を解析部250の記憶装置290に記憶する。図13で、前記スクリーンとして半透明スクリーン208を使用する。このようにすることで、半透明スクリーン208の裏側である、半透明スクリーン208の後方側から前記顕微鏡画像を撮影できる。この場合、光検出用カメラ204のカメラレンズ206を光軸146に合わせて配置することが容易であり、装置全体を小型にできるなどの効果がある。 The embodiment shown in FIG. 13 displays an image based on small-angle scattered convergent light 196 on a screen, and the microscope image displayed on the screen is photographed by a light detection camera 204 having a camera lens 206, and photographed by a microscope. The image is stored in the storage device 290 of the analysis unit 250 . In FIG. 13, a translucent screen 208 is used as the screen. By doing so, the microscopic image can be taken from the rear side of the semi-transparent screen 208 , which is the back side of the semi-transparent screen 208 . In this case, it is easy to arrange the camera lens 206 of the photodetection camera 204 so as to be aligned with the optical axis 146, and there is an effect that the entire device can be made compact.

また図14に記載の実施例は、光検出用カメラ204のカメラレンズ206を小角散乱収束光196による焦点位置の後方に配置した例である。小角散乱収束光196の焦点位置の後方に配置するかあるいは前方に配置するかなどにより、小角散乱収束光196により作られる顕微鏡画像の大きさを変えることができる。 The embodiment shown in FIG. 14 is an example in which the camera lens 206 of the photodetection camera 204 is arranged behind the focal position of the small-angle scattered convergent light 196 . The size of the microscope image created by the small-angle scattered convergent light 196 can be changed by arranging it behind or in front of the focus position of the small-angle scattered convergent light 196 .

なお、図13や図14で、増幅・冷却部212は撮影した信号の増幅作用や、光検出用カメラ204の内部で生じる電気的なノイズのレベルを下げるための冷却装置である。図2に記載の増幅・冷却部212と同様の作用を為し、効果を奏する。 13 and 14, the amplification/cooling unit 212 is a cooling device for amplifying the captured signal and for reducing the level of electrical noise generated inside the photodetection camera 204. FIG. It has the same effect as the amplifying/cooling section 212 shown in FIG.

3解析部250の説明
3.1解析部250の構成
解析部250はコントローラ260や入出力装置266、CPU276、記憶装置290、などを有している。解析部250は、分析装置100あるいは分析装置102の全体の動作を制御すると共に、光検出器202を備えた散乱光検出部200や散乱光検出部200として動作する光検出用カメラ204の計測結果を取り込み、DLS分析やSLS分析を実行し、その結果を入出力装置266から出力する。分析装置100や分析装置102の各構成を制御するためにコントローラ260を有しており、CPU276からの指令によりコントローラ260からそれぞれの構成に対して制御信号が送られる。また散乱光検出部200の光検出器202や散乱光検出部200として動作する光検出用カメラ204からの計測結果は、コントローラ260を介して取り込まれ、上述したように記憶装置290に記録される。
3 Description of Analysis Unit 250 3.1 Configuration of Analysis Unit 250 The analysis unit 250 includes a controller 260, an input/output device 266, a CPU 276, a storage device 290, and the like. The analysis unit 250 controls the overall operation of the analysis device 100 or the analysis device 102, and also detects measurement results of the scattered light detection unit 200 including the photodetector 202 and the light detection camera 204 that operates as the scattered light detection unit 200. , performs DLS analysis and SLS analysis, and outputs the results from the input/output device 266 . A controller 260 is provided to control each component of the analysis device 100 and the analysis device 102 , and a control signal is sent from the controller 260 to each component according to a command from the CPU 276 . Measurement results from the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 and the photodetection camera 204 operating as the scattered light detection unit 200 are captured via the controller 260 and recorded in the storage device 290 as described above. .

操作者が指示内容を入力する場合には、入出力装置266から指示内容が入力される。また計測結果や分析結果は、入出力装置266から出力される。入出力装置266はこれらの動作を行うために、キーボードや表示装置、印刷装置等を備えている。 When the operator inputs the instruction content, the instruction content is input from the input/output device 266 . Measurement results and analysis results are output from the input/output device 266 . The input/output device 266 has a keyboard, a display device, a printer, and the like to perform these operations.

3.2解析部250の動作の説明
図15は、分析装置100や分析装置102の動作の一例を説明する説明図である。例えばこの実施例では、DLS分析やSLS分析を行うための計測結果の取り込みや取り込んだ計測結果に基づくDLS分析やSLS分析の実行を行う計測解析モードM2の動作に入る前に、調整モードM1の動作が行われる。試料部150のサンプル位置調整機構158によるサンプルセル152の位置の調整を行うための調整モードM1は、調整モードM1の開始の指示が入出力装置266から入力されることにより開始される。調整モードM1において、サンプルセル152の位置がサンプル位置調整機構158により調整され、解析したい位置に照射光148の照射位置が一致するように調整される。実際には、照射光148の現在の照射位置からの小角散乱光160による画像が、散乱光検出部200や散乱光検出部200として動作する光検出用カメラ204から、解析部250に取り込まれ、上記画像が入出力装置266に、調整用画像として表示される。操作者は入出力装置266に表示された画像である調整用画像を見ながら、サンプル位置調整機構158により、サンプルセル152の位置を調整することができる。解析したい位置を入出力装置266に表示された画像をもとに見つけ出し、サンプル位置調整機構158によるサンプルセル152の位置の設定が終了すると、調整モードM1が終了する。この終了のための解析部250の制御および動作は、操作者の終了の指示により行われても良いし、操作者による計測解析モードM2の開始の指示により行われても良い。
3.2 Description of Operation of Analysis Unit 250 FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating an example of the operation of the analysis device 100 and the analysis device 102 . For example, in this embodiment, before entering the measurement analysis mode M2 for capturing measurement results for performing DLS analysis and SLS analysis and executing DLS analysis and SLS analysis based on the captured measurement results, adjustment mode M1 is performed. action is performed. An adjustment mode M 1 for adjusting the position of the sample cell 152 by the sample position adjustment mechanism 158 of the sample section 150 is started when an instruction to start the adjustment mode M 1 is input from the input/output device 266 . In the adjustment mode M1, the position of the sample cell 152 is adjusted by the sample position adjusting mechanism 158 so that the irradiation position of the irradiation light 148 matches the position to be analyzed. Actually, an image of the small-angle scattered light 160 from the current irradiation position of the irradiation light 148 is captured by the analysis unit 250 from the scattered light detection unit 200 and the light detection camera 204 that operates as the scattered light detection unit 200, The image is displayed on the input/output device 266 as an adjustment image. The operator can adjust the position of the sample cell 152 by the sample position adjustment mechanism 158 while viewing the adjustment image displayed on the input/output device 266 . When the position to be analyzed is found based on the image displayed on the input/output device 266 and the position of the sample cell 152 is set by the sample position adjustment mechanism 158, the adjustment mode M1 ends. The control and operation of the analysis unit 250 for this end may be performed by the operator's instruction to end, or may be performed by the operator's instruction to start the measurement analysis mode M2.

調整モードM1では散乱光検出部200あるいは光検出器202から取り込んだデータに基づく画像を調整用画像として入出力装置266で表示される。しかし、散乱光検出部200や散乱光検出部200として使用する光検出用カメラ204の検出結果に基づくDLS分析やSLS分析のための演算は実行されない。また散乱光検出部200あるいは散乱光検出部200として使用する光検出用カメラ204の計測結果の記憶装置290への連続した繰り返しの取り込み動作も停止される。 In the adjustment mode M1, the input/output device 266 displays an image based on data taken in from the scattered light detector 200 or the photodetector 202 as an adjustment image. However, calculations for DLS analysis and SLS analysis based on the detection result of the scattered light detection unit 200 and the light detection camera 204 used as the scattered light detection unit 200 are not executed. In addition, the operation of continuously and repeatedly taking in the measurement results of the scattered light detection unit 200 or the light detection camera 204 used as the scattered light detection unit 200 into the storage device 290 is also stopped.

なお、試験的に現在のサンプルセル152の設定位置で定まる照射光148の照射位置からの小角散乱光160に基づく、散乱光検出部200や乱光検出部200として使用する光検出用カメラ204の計測結果を試験的に繰り返し取り込み、その結果を使用して試験的にDLS分析やSLS分析を行い、この結果に基づきサンプルセル152の位置を再調整しても良い。この実施例では、上記以下で説明する計測解析モードM2で、上記試験的なDLS分析やSLS分析を行い、その結果に基づいて、サンプル位置調整機構158によるサンプルセル152の再調整を行うことも可能である。 The light detection camera 204 used as the scattered light detection unit 200 or the diffuse light detection unit 200 based on the small angle scattered light 160 from the irradiation position of the irradiation light 148 determined by the current set position of the sample cell 152 experimentally. The measurement results may be taken repeatedly on a trial basis, the results may be used to perform DLS analysis or SLS analysis on a trial basis, and the position of the sample cell 152 may be readjusted based on these results. In this embodiment, the test DLS analysis and SLS analysis are performed in the measurement analysis mode M2 described below, and the sample cell 152 is readjusted by the sample position adjustment mechanism 158 based on the results. It is possible.

調整モードM1におけるサンプルセル152の位置決めの調整が終了した後、操作者の計測開始の指示が入出力装置266から入力され、計測解析モードM2が開始される。計測解析モードM2の一例を図15により説明する。後述する初期設定に基づき、撮影回数1から撮影回数Nの撮影、すなわち散乱光検出部200や光検出器202からの計測結果の取り込みが行われる。撮影回数1に於いてDLS解析を行うため、あるいは動画撮影を行うために、散乱光検出部200や散乱光検出部200として動作する光検出用カメラ204の計測結果を繰り返し連続的に取り込み、記憶装置290に保持する。ここでは一回の散乱光検出部200や光検出器202からの計測結果の取り込みをサンプリングと記載している。 After the adjustment of the positioning of the sample cell 152 in the adjustment mode M1 is completed, the operator's instruction to start measurement is input from the input/output device 266, and the measurement analysis mode M2 is started. An example of the measurement analysis mode M2 will be described with reference to FIG. Based on an initial setting to be described later, imaging is performed from imaging times 1 to imaging times N, that is, measurement results from the scattered light detection unit 200 and the photodetector 202 are captured. In order to perform DLS analysis at the number of imaging times 1 or to perform video imaging, the measurement results of the scattered light detection unit 200 and the light detection camera 204 operating as the scattered light detection unit 200 are repeatedly and continuously captured and stored. Hold in device 290 . Here, one-time acquisition of measurement results from the scattered light detection unit 200 and the photodetector 202 is described as sampling.

撮影回数1から撮影回数Nのそれぞれに於ける撮影時間T1が設定されると、各撮影回数に割り当てられた撮影時間T1の中で図15に記載のごとく、設定されたサンプリング周波数で繰り返し、上記計測結果の記憶装置290への取り込みが連続して行われる。サンプリングの実行周期は初期設定で入力されたサンプリング周波数で決定される。記憶装置290への繰り返しの取り込み回数である撮影時間T1におけるサンプリング数は、サンプリング回数を直接入力して設定しても良いし、撮影時間T1である繰り返しの継続時間を入力して設定しても良い。サンプリング動作が、設定された撮影時間T1に於いて、設定されたN回行われるあるいは、設定された上記計測結果の連続取り込みの継続時間である撮影時間T1の間行われる等の、設定条件に基づくサンプリング動作が連続的に繰り返し行われる。サンプリング動作の撮影時間T1が終了すると、例えば撮影回数1として図15に記載した動作が終了する。 When the photographing time T1 is set for each of the photographing times 1 to the photographing times N, as shown in FIG. The measurement results are continuously loaded into the storage device 290 . The sampling execution cycle is determined by the sampling frequency input in the initial setting. The number of samplings at the imaging time T1, which is the number of times of repeated capture to the storage device 290, may be set by directly inputting the number of samplings, or may be set by inputting the duration of repetition, which is the imaging time T1. good. Sampling operation is performed a set N times in a set imaging time T1, or is performed during the set imaging time T1, which is the duration of continuous acquisition of the measurement results. The sampling operation based on is continuously repeated. When the imaging time T1 of the sampling operation ends, for example, the operation described in FIG. 15 as the number of imaging times 1 ends.

設定された撮影間隔T2の間は、サンプリング動作を停止する。解析部250の時間管理装置280は、制御動作の開始や終了のタイミングを管理するための機能を有しており、撮影間隔T2が終了すると、CPU276は時間管理装置280からの報告に基づき、撮影回数2の動作を開始するための指示を出す。先に撮影回数1の動作として説明した内容の動作が撮影回数2として行われる。その後、撮影間隔T2の間、再びサンプリング動作を停止する。 The sampling operation is stopped during the set shooting interval T2. The time management device 280 of the analysis unit 250 has a function of managing the timing of the start and end of the control operation. Issue an instruction to start the second operation. The operation described above as the operation for the number of times of photographing 1 is performed for the number of times of photographing 2 . After that, the sampling operation is stopped again during the imaging interval T2.

上述の動作を繰り返し、撮影回数Nの実行を終了すると計測解析モードM2を終了し、DLS分析やSLS分析のためのデータの取り込みが終了する。このデータに基づきDLS分析やSLS分析のための演算が行われ、分析結果が入出力装置266から出力される。なお、上記撮影回数をN回繰り返すことにより、計測解析モードM2の動作を終了する方法は一例である。すなわち上記撮影回数の数Nを設定するのではなく、撮影を行う総撮影時間TAを設定する方法でも良い。連続して繰り返し散乱光検出部200の計測結果を取り込む動作を継続する撮影時間T1およびそれに続く撮影間隔T2の条件は同じくして、撮影時間T1およびそれに続く撮影間隔T2の繰り返しを、数ではなく、総撮影時間TAで定め、この総撮影時間TAを初期設定として設定することも可能である。この場合、総撮影時間TAが経過した後は、新たな撮影時間T1による散乱光検出部200の計測結果の取り込み動作は行われない。これにより、計測解析モードM2の終了を制御することができる。 The above operation is repeated, and when the number of times of photographing N is completed, the measurement analysis mode M2 is terminated, and the acquisition of data for DLS analysis and SLS analysis is terminated. Calculations for DLS analysis and SLS analysis are performed based on this data, and analysis results are output from the input/output device 266 . Note that the method of ending the operation of the measurement analysis mode M2 by repeating the number of times of photographing N times is an example. That is, instead of setting the number N of times of photographing, a method of setting the total photographing time TA for photographing may be used. The conditions for the photographing time T1 and the subsequent photographing interval T2 in which the operation of continuously and repeatedly acquiring the measurement results of the scattered light detection unit 200 are the same. , the total photographing time TA, and the total photographing time TA can be set as an initial setting. In this case, after the total imaging time TA has elapsed, the acquisition operation of the measurement result of the scattered light detection unit 200 for the new imaging time T1 is not performed. Thereby, the end of the measurement analysis mode M2 can be controlled.

図15に記載の動作は、散乱光検出部200や散乱光検出部200の他の具体例である光検出用カメラ204からの計測結果の取り込みについて説明している。図15に記載の内容は一例であって、操作者の指示内容により変化する。またDLS分析やSLS分析のための演算は、取り込まれたデータを基に、撮影回数Nの終了を待たないで一部の解析を実行することが可能である。すなわち計測解析モードM2における散乱光検出部200の計測結果の取り込め動作と並行して、取り込まれた計測結果に基づき、上記DLS測定法やSLS測定法のための演算を行うことができる。 The operation shown in FIG. 15 describes the acquisition of measurement results from the scattered light detection unit 200 and the light detection camera 204 that is another specific example of the scattered light detection unit 200 . The content shown in FIG. 15 is an example, and changes depending on the content of the operator's instruction. Further, calculations for DLS analysis and SLS analysis can be partially analyzed based on the captured data without waiting for the end of the number of times N of photographing. That is, in parallel with the operation of loading the measurement results of the scattered light detection unit 200 in the measurement analysis mode M2, calculations for the DLS measurement method and the SLS measurement method can be performed based on the loaded measurement results.

図16は、CPU276が図15に記載の計測解析モードM2の動作を実行するためのフローチャートである。また図17は、計測結果の記憶装置290に於ける記憶状態、及び記憶されたデータを利用した分析結果の記憶状態、を説明する説明図である。図16は、既に調整モードM1を終了した状態である、計測解析モードM2の動作を示している。ステップS300で、動作が開始されると、ステップS302で、上述した初期設定が、操作者によって行われる。初期設定では、例えば、撮影回数1から撮影回数Nのそれぞれの撮影回数における撮影時間T1や、撮影回数1から撮影回数Nのそれぞれの撮影回数に於いて実行されるサンプリング周波数、間欠撮影の時間間隔T2、撮影回数の全体の繰り返し回数N、DLS分析領域、SLS分析領域、総撮影時間TA、等、図15に記載の設定内容が、入出力装置266から入力される。その後、ステップS304へCPU276の実行が移り、図15に記載の撮影回数1における散乱光検出部200からの計測結果の取り込みが実行、すなわち図15に示す、サンプリング1からサンプリングNによる計測結果の取り込みが実行され、図17に記載のメモリブロックB1に記憶される。 FIG. 16 is a flow chart for the CPU 276 to execute the operation of the measurement analysis mode M2 shown in FIG. FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining the storage state of measurement results in the storage device 290 and the storage state of analysis results using the stored data. FIG. 16 shows the operation of the measurement analysis mode M2 in which the adjustment mode M1 has already ended. When the operation is started in step S300, the initial setting described above is performed by the operator in step S302. In the initial settings, for example, the shooting time T1 for each of the number of shootings 1 to N, the sampling frequency executed for each of the number of shootings 1 to N, and the time interval of intermittent shooting are set. The setting contents shown in FIG. 15, such as T2, the total repetition number N of the number of times of imaging, the DLS analysis area, the SLS analysis area, the total imaging time TA, etc., are input from the input/output device 266 . After that, the execution of the CPU 276 moves to step S304, and the acquisition of the measurement result from the scattered light detection unit 200 at the number of times of photographing 1 shown in FIG. 15 is executed. is executed and stored in the memory block B1 shown in FIG.

撮影回数1の計測結果の取り込みの連続した動作が終了すると、ステップS310が実行され、DLS分析領域やSLS分析領に対応した計測結果が、メモリブロックB1に記憶された計測結果から選択的に抽出され、図17に示す記憶装置290のDD1やSD1として確保されたアドレスに記憶される。次にステップS312で、前記アドレスSD1に記憶されたデータに基づき、静的散乱光の分析のための演算が実行され、ステップS314で、その演算結果が記憶装置290のアドレスARS1に記憶される。 When the continuous operation of capturing the measurement results for the number of times of imaging 1 is completed, step S310 is executed, and the measurement results corresponding to the DLS analysis area and the SLS analysis area are selectively extracted from the measurement results stored in the memory block B1. and stored in the addresses reserved as DD1 and SD1 of the storage device 290 shown in FIG. Next, in step S312, calculation for analysis of static scattered light is performed based on the data stored in the address SD1, and the calculation result is stored in the storage device 290 in the address ARS1 in step S314.

さらにステップS322で、動的散乱光の分析のための演算が実行され、その結果がステップS324で、アドレスARD10やアドレスARD11に保存される。ステップS324の実行の後、ステップS330で実行終了かどうかの判断が行われ、撮影回数1の終了に基づき、次の撮影回数2に関する動作がステップS304で開始される。ステップS304の動作開始が撮影間隔T2の経過後であるが、図16のフローチャートでは、この撮影間隔T2の経過についての記載を省略している。実際には上述した時間管理装置280で時間の管理を行い、割り込み処理等を行って撮影回数2の動作開始のタイミングの制御が行われ、ステップS304の動作が開始される。 Further, in step S322, calculations for analysis of dynamic scattered light are executed, and the results are stored in addresses ARD10 and ARD11 in step S324. After the execution of step S324, it is determined in step S330 whether or not the execution is finished, and based on the end of the number of times of photographing 1, the operation related to the number of times of photographing 2 is started in step S304. Although the operation of step S304 is started after the photographing interval T2 has elapsed, the description of the passage of the photographing interval T2 is omitted in the flowchart of FIG. Actually, the time management device 280 described above manages the time, performs interrupt processing, etc., and controls the timing of starting the operation of the number of times of photographing 2, and the operation of step S304 is started.

撮影回数1から撮影回数Nで、計測解析モードM2の実行時間すなわち計測解析モードM2の終了条件を設定するのではなく、総撮影時間TAで計測解析モードM2の終了条件を設定した場合には、ステップS330で計測解析モードM2の時間経過が総撮影時間TAに達したかどうかを計測解析モードM2の時間経過に基づいて判断し、計測解析モードM2の時間経過が総撮影時間TAに達した場合には、ステップS304の実行を開始するのではなく、CPU276の実行がステップS340へ遷移する。ステップS340で、S300からのタスクの実行終了の動作が行われ、計測解析モードM2が終了する。なおステップS330で総撮影時間TAに達したかどうかの判断が実行されたときに、総撮影時間TAに達していないと判断された場合には、再びステップS304の実行が開始される。 Instead of setting the execution time of the measurement analysis mode M2, that is, the end condition of the measurement analysis mode M2, by the number of times of photography 1 to the number of times of photography N, if the end condition of the measurement analysis mode M2 is set by the total photography time TA, In step S330, it is determined whether the elapsed time in the measurement analysis mode M2 has reached the total imaging time TA based on the elapsed time in the measurement analysis mode M2, and if the elapsed time in the measurement analysis mode M2 has reached the total imaging time TA , the execution of the CPU 276 transitions to step S340 instead of starting the execution of step S304. At step S340, the task execution end operation from S300 is performed, and the measurement analysis mode M2 ends. When it is determined in step S330 whether or not the total shooting time TA has been reached, if it is determined that the total shooting time TA has not been reached, the execution of step S304 is started again.

図15に記載の撮影回数1から撮影回数N-1までのサンプリングに基づく計測結果の取り込みが終了し、撮影回数Nのサンプリングに基づく計測結果の取り込みがステップS304で行われると、上記計測結果が記憶装置290のブロックBNに格納される。ステップS310が実行されると、DLS分析領域のデータが記憶装置290の前記アドレスDDNに記憶される。またSLS分析領域のデータが記憶装置290の前記アドレスSDNに記憶される。ステップS312で前記アドレスSDNに記憶されたデータに基づき、静的光散乱の分析のための演算が実行される。この演算結果がステップS314で、アドレスARSNに記憶される。さらにステップS322で、動的光散乱の分析が実行され、その演算結果がステップS324で、アドレスARDN0やアドレスARDN1に記憶される。 When the acquisition of the measurement results based on sampling from the number of times of photography 1 to the number of times of photography N-1 shown in FIG. Stored in block BN of storage device 290 . When step S310 is executed, the data of the DLS analysis area are stored in the address DDN of the storage device 290. FIG. Also, data in the SLS analysis area is stored in the storage device 290 at the address SDN. Based on the data stored at the address SDN in step S312, operations for analysis of static light scattering are performed. This calculation result is stored in the address ARSN in step S314. Furthermore, in step S322, analysis of dynamic light scattering is performed, and the calculation result is stored in address ARDN0 and address ARDN1 in step S324.

CPU276の実行がステップS324からステップS330へ移る。ステップS330で、図15に記載の計測解析モードM2の終了条件である、撮影回数Nの終了、あるいは総撮影時間TAの終了、の判断で、終了条件が満たされたと判断されると、CPU276の実行がステップS340へ移る。ステップS340で、計測解析モードM2に於ける計測データの取り込みを終了すると共に、取り込んだ計測結果に基づく分析の動作が終了する。 Execution of CPU 276 transfers from step S324 to step S330. In step S330, when it is determined that the termination condition of the measurement analysis mode M2 shown in FIG. Execution continues to step S340. At step S340, the acquisition of measurement data in the measurement analysis mode M2 ends, and the analysis operation based on the acquired measurement results ends.

図16に記載のフローチャートに示す実施例では、CPU276による、ステップS312とステップS314の実行を、ステップS322とステップS324の実行より先に行っている。これは一例であり、ステップS312とステップS314の実行とステップS322とステップS324の実行は、順序が逆であっても良い。またステップS312とステップS314の実行とステップS322とステップS324の実行の両方を常に連続して行う必要性はなく、別々に行っても良い。また一方のみを行っても良い。ステップS304の実行により、散乱光検出部200からあるいは散乱光検出部200の一例である光検出用カメラ204から取り込まれた計測結果は、静的散乱光の分析と動的散乱光の分析の両方に使用できる。このため操作者は、前記取り込まれた計測結果を使用することにより、静的散乱光の分析と動的散乱光の分析の両方を行うことも可能であり、どちらかを選択的に行うことも可能である。 In the embodiment shown in the flowchart of FIG. 16, the CPU 276 executes steps S312 and S314 before executing steps S322 and S324. This is an example, and the order of execution of steps S312 and S314 and execution of steps S322 and S324 may be reversed. Further, it is not always necessary to continuously perform steps S312 and S314 and steps S322 and S324, and they may be performed separately. Alternatively, only one of them may be performed. By executing step S304, the measurement results captured from the scattered light detection unit 200 or from the light detection camera 204, which is an example of the scattered light detection unit 200, can be used for both static scattered light analysis and dynamic scattered light analysis. can be used for Therefore, the operator can use the captured measurement results to analyze both the static scattered light and the dynamic scattered light, or selectively perform either one. It is possible.

本発明に基づくサンプルの分析装置および分析方法は、産業上利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The sample analysis apparatus and analysis method based on the present invention can be used industrially.

11・・・光検出素子、100・・・分析装置、102・・・分析装置、110・・・光源、120・・・入射光調整部、122・・・光量調整素子、124・・・偏光素子、126・・・入射光、130・・・光路変更部、132・・・平面ミラー、134・・・平面ミラー、138・・・光学絞り、139・・・絞り、140・・・光照射部、142・・・集光レンズ、144・・・レンズ調整機構、146・・・光軸、148・・・照射光、150・・・試料部、151・・・入射面、152・・・サンプルセル、153・・・透過面、154・・・サンプル、156・・・分析微小領域、157・・・最小ビームスポット、158・・・サンプル位置調整機構、160・・・小角散乱光、162・・・最大小角散乱光、164・・・透過光、166・・・平行透過光、168・・・平行小角散乱光、169・・・選択平行小角散乱光、170・・・平行散乱光変換部、172・・・レンズ、174・・・支持装置、176・・・透過光遮光部、180・・・散乱角フィルター、182・・・開口、184・・・特定角平行小角散乱光、185・・・周囲遮光部、186・・・円弧状特定角度散乱光 、187・・・架橋、188・・・半径、189・・・中心半径、190・・・散乱光集光部、192・・・レンズ、194・・・支持機構、196・・・小角散乱収束光、200・・・散乱光検出部、202・・・光検出器、203・・・受光面 、204・・・光検出用カメラ、205・・・配線、206・・・カメラレンズ、208・・・半透明スクリーン、212・・・増幅・冷却部、220・・・位置調整機構、230・・・撮影画像、232・・・暗部、234・・・画像部、250・・・解析部、260・・・コントローラ、266・・・入出力装置、270・・・演算処理部、276・・・CPU、280・・・時間管理装置、290・・・記憶装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Photon detection element, 100... Analysis apparatus, 102... Analysis apparatus, 110... Light source, 120... Incident light adjustment part, 122... Light quantity adjustment element, 124... Polarization Element 126 Incident light 130 Optical path changing unit 132 Plane mirror 134 Plane mirror 138 Optical diaphragm 139 Diaphragm 140 Light irradiation Part 142 Condensing lens 144 Lens adjustment mechanism 146 Optical axis 148 Irradiation light 150 Sample part 151 Entrance surface 152 Sample cell 153 Transmitting surface 154 Sample 156 Micro area to be analyzed 157 Minimum beam spot 158 Sample position adjustment mechanism 160 Small angle scattered light 162 . Part 172 Lens 174 Support device 176 Transmitted light shielding part 180 Scattering angle filter 182 Aperture 184 Specific angle parallel small angle scattered light 185 Surrounding light shielding part 186 Circular specific angle scattered light 187 Bridge 188 Radius 189 Center radius 190 Scattered light collecting part 192 lens 194 support mechanism 196 small-angle scattered convergent light 200 scattered light detector 202 photodetector 203 light receiving surface 204 for photodetection Camera 205 Wiring 206 Camera lens 208 Translucent screen 212 Amplification/cooling unit 220 Position adjustment mechanism 230 Photographed image 232 Dark part 234 Image part 250 Analysis part 260 Controller 266 Input/output device 270 Arithmetic processing part 276 CPU 280 Time Management device, 290... Storage device.

Claims (14)

サンプルの計測のために使用する光を発生する光源と、
前記光源が発生した光に基づき、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部と、
前記照射光の前記焦点が形成された領域である分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルからの前記小角散乱光の状態を計測するための散乱光検出部と、
前記散乱光検出部の計測結果に基づき前記サンプルの解析を行う、記憶装置を備えた、解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行うことを特徴とする、分析装置。
a light source for generating light used for measuring the sample;
a light irradiation unit that irradiates the sample with irradiation light that forms a focal point in the sample based on the light generated by the light source;
a parallel scattered light conversion unit that receives forward or backward small-angle scattered light generated in the analysis microregion, which is the region where the focal point of the irradiation light is formed, and generates parallel small-angle scattered light;
a scattered light detector for measuring the state of the small-angle scattered light from the sample based on the parallel small-angle scattered light;
an analysis unit equipped with a storage device that analyzes the sample based on the measurement result of the scattered light detection unit;
The analysis unit repeatedly stores the measurement result of the scattered light detection unit in the storage device,
Based on the measurement result of the scattered light detection unit stored in the storage device, the analysis unit detects the dynamic scattered light component, the static scattered light component, or the dynamic scattered light component and the static scattered light. Analyzing both of the components to analyze the minute analysis area of the sample.
請求項1に記載の分析装置において、
前記散乱光検出部は光検出器を備え、
前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、
前記解析部は、前記顕微鏡画像を前記散乱光検出部の前記計測結果として繰り返し取り込んで、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置。
In the analysis device according to claim 1,
The scattered light detection unit includes a photodetector,
generating a microscope image on the photodetector, which is a magnified image of the state of the sample present in the analysis microregion;
The analysis device, wherein the analysis unit repeatedly takes in the microscope image as the measurement result of the scattered light detection unit and stores it in the storage device.
請求項2に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部から前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像が前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分や前記静的散乱光成分の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
In the analysis device according to claim 2,
The analysis unit repeatedly captures the microscope image from the scattered light detection unit, thereby storing a moving image of the microscope image in the storage device,
The analyzing apparatus, wherein the analysis unit analyzes the dynamic scattered light component and the static scattered light component based on the stored moving image.
請求項1から請求項3の内の一に記載の分析装置において、
前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部を設け、前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光が、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部の前記光検出器に入射し、
前記平行小角散乱光の前記光検出器への入射により、前記光検出器によって、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した顕微鏡画像が検出される、ことを特徴とする、分析装置。
In the analyzer according to any one of claims 1 to 3,
A scattering angle filter and a scattered light collecting section are provided between the parallel scattered light conversion section and the scattered light detection section, and the scattering angle filter detects the parallel small angle scattered light from the parallel scattered light conversion section. Arc-shaped specific-angle scattered light having a specific angle and forming an arc shape on a plane perpendicular to the optical axis of the parallel small-angle scattered light is detected through the scattered-light collecting unit. incident on the photodetector of the part,
2. An analysis apparatus according to claim 1, wherein said photodetector detects a microscopic image in which a state of a sample in said minute analysis area is enlarged and displayed by said photodetector when said parallel small-angle scattered light is incident on said photodetector.
請求項4に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記光検出器によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の前記動画像が、前記記憶装置に記憶される、ことを特徴とする、分析装置。
In the analysis device according to claim 4,
The analysis unit repeatedly acquires and stores the microscopic image, which is an enlarged display of the state of the sample in the microanalysis area, detected by the photodetector, thereby reducing the quality of the sample in the microanalysis area. The analyzing apparatus, wherein the moving image of the microscopic image in which the state is displayed in an enlarged manner is stored in the storage device.
請求項第4あるいは請求項5の内の一に記載の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
In the analysis device according to claim 4 or claim 5,
The scattering angle filter is made of a material that blocks light, and has an arcuate opening with a radius corresponding to the specific angle with respect to the optical axis of the parallel small-angle scattered light. An analyzer, characterized in that:
請求項1から請求項6の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部に入射する入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、前記入射光の光ビームの直径が1.6mm以下であることを特徴とする、分析装置。
In the analyzer according to any one of claims 1 to 6,
The analyzer according to claim 1, wherein the incident light incident on the light irradiation unit is a light beam having a circular cross-sectional shape, and the diameter of the light beam of the incident light is 1.6 mm or less.
請求項1から請求項7の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記照射光を集光するための集光レンズと、前記集光レンズを前記光照射部に入射する前記入射光の光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±10mm以下であり、移動調整できる最小長さが50μm以下であることを特徴とする、分析装置。
In the analyzer according to any one of claims 1 to 7,
The light irradiation unit includes a condenser lens for condensing the irradiation light, a lens adjustment mechanism for moving the condenser lens along the optical axis of the incident light incident on the light irradiation unit, and
The analyzer according to claim 1, wherein the lens adjusting mechanism has a movable distance of ±10 mm or less along the optical axis, and a minimum length of movable adjustment of 50 μm or less.
請求項第1から請求項8の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される最小ビームスポットの直径が、10μm以上で100μm以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
In the analyzer according to any one of claims 1 to 8,
An analysis apparatus characterized in that a diameter of a minimum beam spot formed inside the sample by irradiating the sample with the irradiation light from the light irradiation unit is in the range of 10 μm or more and 100 μm or less. .
請求項第1から請求項9の内の一に記載の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための計測指示に基づき、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記分析を行うことを特徴とする、分析装置。
In the analyzer according to any one of claims 1 to 9,
having a sample section,
The sample unit includes a sample cell for holding the sample and a sample position adjustment mechanism for adjusting the position of the sample cell,
The analysis unit outputs an adjustment image for adjusting the position of the sample cell by the sample position adjustment mechanism based on the measurement result of the scattered light detection unit,
The analysis unit repeatedly stores the measurement result of the scattered light detection unit in the storage device based on a measurement instruction for performing the analysis,
The analysis device, wherein the analysis unit performs the analysis based on the measurement results of the scattered light detection unit repeatedly stored in the storage device.
請求項1から請求項10の内の一に記載の分析装置において、前記光照射部から前記サンプルへ照射される前記照射光の光軸に対する最大入射角θiは、0.5度から20度の範囲であることを特徴とする、分析装置。 11. The analyzer according to claim 1, wherein the maximum incident angle θi with respect to the optical axis of the irradiation light irradiated from the light irradiation unit to the sample is from 0.5 degrees to 20 degrees. An analyzer, characterized in that it is a range. 請求項第1から請求項11の内の一に記載の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し散乱光検出部の前記計測結果を取り込む第1ステップと、
前記繰り返し取り込んだ散乱光検出部の前記計測結果から、動的散乱光分析領域の計測結果および静的散乱光分析領域の計測結果を抽出する第2ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく静的散乱光分析のための演算を行う、第3ステップと 、
を有することを特徴とする、分析方法。
In the analyzer according to any one of claims 1 to 11,
a first step in which the analysis unit acquires the measurement results of the repeated scattered light detection unit based on set sampling conditions;
a second step of extracting the measurement result of the dynamic scattered light analysis region and the measurement result of the static scattered light analysis region from the measurement results of the scattered light detection unit that are repeatedly captured;
performing calculations for dynamic scattered light analysis based on the measurement results of the dynamic scattered light analysis area and calculations for static scattered light analysis based on the measurement results of the static scattered light analysis area; 3 steps and
An analysis method characterized by having
請求項12に記載の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から繰り返し計測結果を取り込む第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔の終了後再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記解析部は、設定された前記第1ステップの実行回数、あるいは設定された、前記第1ステップの実行とその後の実行停止とを繰り返し継続し続ける時間である総撮影時間、に従って、前記第1ステップの実行と前記撮影間隔の間の前記第1ステップの実行の停止との動作を繰り返す、ことを特徴とする、分析方法。
In the analysis method according to claim 12,
After the first step of acquiring repeated measurement results from the scattered light detection unit based on the set sampling conditions, the analysis unit suspends execution of the first step for a set imaging interval,
The analysis unit restarts execution of the first step after the end of the set imaging interval,
According to the set number of times of execution of the first step or the set total imaging time, which is the time during which the execution of the first step and the subsequent stop of execution are continued repeatedly, the first An analysis method characterized by repeating an operation of executing a step and stopping the execution of the first step during the imaging interval.
請求項12あるいは請求項13の内の一に記載の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、散乱光検出部からの計測データに基づく前記動的散乱光分析のための演算および静的散乱光分析のための演算を行う第3ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。
In the analysis method according to claim 12 or claim 13,
The analysis unit performs an operation in an adjustment mode and an operation in a measurement analysis mode based on the instruction,
The adjustment mode operation is characterized in that the third step of performing the calculation for the dynamic scattered light analysis and the calculation for the static scattered light analysis based on the measurement data from the scattered light detection unit is stopped. and the analysis method.
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