JP2736171B2

JP2736171B2 - フォトサーマルセンサ

Info

Publication number: JP2736171B2
Application number: JP6507638A
Authority: JP
Inventors: シュルツ，トルステン; ファウベル，ヴェルナー
Original assignee: FUORUSHUNGUSUTSUENTORUMU KAARUSURUUE GmbH
Current assignee: FUORUSHUNGUSUTSUENTORUMU KAARUSURUUE GmbH
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: EP0660923B1; DE59305288D1; DE4231214C2; ATE148226T1; WO1994007125A1; JPH08507367A; DE4231214A1; US5513006A; EP0660923A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、励起光源を備え、該光源は、試料において
および第１の光ビームのビーム路において吸収が生ずる
波長の第１の光ビームを放射し、変調器を備え、さらに
後続して結像光学系を備え、該結像光学系は試料の近傍
において第１の光ビームの集束を生じさせ、検出レーザ
を備え、該検出レーザはコヒーレント光の第２の光ビー
ムを第１の光ビームに対して垂直に放射し、第２の光ビ
ーム路の中にレンズを備え、２つの面を有するビームス
プリッタを備え、該ビームスプリッタは、励起光源から
放射された第１の光ビームが変調器と結像光学系とを通
過した後に、および検出レーザから放射されたコヒーレ
ント光の第２の光ビームがレンズを通過した後に、ビー
ムスプリッタの相互に異なる面へ入射するように配置さ
れ、また励起光源から放射された第１の光ビームの成分
も、検出レーザから放射されたコヒーレント光の成分
も、試料へ入射するように配置され、第１の光感応検出
器を備え、該光感応検出器はビームスプリッタの後方の
ビーム路における第１の光ビームの成分を検出するよう
に配置され、さらに試料へ入射して該試料を透過する光
のビーム路において試料の後方に、絞りとフィルタとを
備え、該絞りとフィルタの後方のビーム路に第２の光感
応検出器が設けられている形式の試料中の成分の濃度を
測定するためのフォトサーマルセンサに関する。

フォトサーマルセンサにおいては光は検査すべき試料
へ入射される。試料が光を吸収する物質を含んでいる
と、光エネルギは熱エネルギに変換されて、これにより
試料の温度が上昇する。屈折率は一般に温度に依存して
変化するため、ここでは光学的媒質は分布屈折率レンズ
のように構成され、定義にしたがって“熱的レンズ（省
略してT.L.）”と称される。この熱的レンズは、試料へ
第２の光ビームを入射させてその屈折を検出することに
より検出できる。試料は、第２の光ビームが試料を通過
した後に検出可能であるように、充分に透明でなければ
ならない。

冒頭に述べた形式のフォトサーマルセンサは刊行物Do
rys Rojas,Robert J.Silva,Jonathan D.Spear,Richard
E.Russo“Dual−Beam Opical Fiber Thermal Lens Spek
troscopy"in Anal.Chem.1991,63,1927−1932から公知で
ある。このセンサにより、キュベット中のNd³⁺イオンの
水溶液から成る試料の濃度が測定される。

励起光源として、波長590nmのコヒーレント光を放射
し、持続光アルゴンイオンレーザによりポンピングされ
る色素レーザが用いられる。励起レーザの光ビームは10
Hzで変調され、光導波体と、３つのレンズから成るクロ
マティック光学系とを介して、試料の個所においてビー
ムの集束が行われるように導かれる。検出レーザとして
ヘリウム・ネオンレーザが用いられる。このレーザのコ
ヒーレント光ビームは励起レーザの光ビームに対して垂
直に放射され、他のレンズによって試料の後方のビーム
路においてビームの第２の集束が行われるように調整さ
れる。励起光源の光はビームスプリッタにおいて試料の
方向へ偏向される。ビームスプリッタを通過する光の50
％の成分は第１の検出器の中へ導かれる。検出レーザの
光はビームスプリッタを通過して同じく試料へ入射す
る。試料を通過する光のビーム路にまず最初に干渉フィ
ルタが配置され、次に第２の光導波体が配置される。こ
の第２の光導波体において光の大部分が遮断される。さ
らに第２の検出器および評価ユニットが後続して配置さ
れる。

前記刊行物に示されているように、試料と第２の光導
波体の入射面との間隔は少なくとも10〜15cmの値でなけ
ればならない。それは第２の検出器への充分な光強度変
調を達成するためである。そのためこの公知のフォトサ
ーマルセンサはコンパクトには構成できない。

フォトサーマル分光用の別のセンサがドイツ連邦共和
国特許第3937905号明細書から公知である。このセンサ
の場合、試料の光ビームおよび変調された励起光ビーム
は、光ファイバへ結合される。この光ファイバの端部に
試料光ビームおよび励起光ビームが現れて、不可欠なク
ロマティック光学系において集束される。この場合、２
つの光ビームが空間的に交互に分離した２つの焦点を有
するクロマティック光学系が用いられる。焦点の領域に
分析すべき媒質が置かれる。試料光ビームの強度はアパ
ーチャ絞りを介して検出器により検出される。検出器信
号は中央の評価装置へ導かれる。

波長に依存する光学系の使用は、このセンサにおいて
励起光源および検出レーザに対する任意の波長の組み合
わせを選択する際に制限を生じさせる。光ファイバの結
像特性により、このセンサはセンサ感度が低下してしま
う。

別のフォトサーマルセンサが刊行物Shaole Wu,Norman
J.Dovichi“Fresnel diffraction theory for steady
−state thermal lens measurements in thin films"J.
Appl.Phys.67（３） 1.Febr.1990,1170−1182頁から公
知である。このセンサの場合には励起光源と検出レーザ
とは同一である。信号最適化のためにフレネルの回折法
則が適用される。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式のフォトサーマル
センサをコンパクトに構成できるようにすることであ
る。例えば、試料と装置（ここで試料を通過した光の大
部分が遮断される）との間隔を、屈折率の変化に対する
感度を低下させることなく低減すべきである。

この課題は本発明により、レンズは、試料の個所にお
ける、検出レーザから放射されたコヒーレント光の第２
の光ビームのビーム半径が、試料の個所における第１の
光ビームの集束部分の半径の少なくとも５倍に拡大され
るように選択されており、絞りが試料の直接後方に、第
１の光ビームが妨げられずに該絞りを通過するように配
置されるようにフォトサーマルセンサを構成して解決さ
れる。従属形式の請求項に本発明によるセンサの有利な
実施例が示されている。

刊行物J.F.Power“Pulsed mode thermal lens effect
detection in the near field via thermally induced
probe beam spatial phase modulation:a theory",App
lied Optics,Vol.29,No.1（1.Jan.1990）,52−63頁に、
フレネルの回折法則の利用に基づく熱的レンズの理論が
示されている。これは次の境界条件から出発している。

（ｉ）集束された励起光源は、フォトサーマル効果を屈
折率分布を介して検出するために利用される（第１図参
照）。

（ii）コヒーレントな検出レーザビームは、屈折率分布
プロフィルの検出のために使用される。

（iii）励起光ビームおよび検出光ビームは共線的に導
かれる。

（iv）励起光ビームおよび検出光ビームの半径比は、1:
2〜1:10の範囲内で変化すべきである（第２図参照）。

（ｖ）試料とアパーチャ絞りとの間隔ｄは、0.5〜200cm
の間にある。

（vi）信号改善のためにフレネルの回折法則が利用され
る。

しかし本発明によるフォトサーマルセンサは、重要な
点において上記フォトサーマルシステムとは異なる。

（ｉ）この刊行物によれば励起光源はパルス化されなけ
ればならない。これは本発明においては必要ない。

（ii）この刊行物には、励起光源から放射された光ビー
ムが試料を通過した後にどのような手段で導かれるべき
か示されていない。

（iii）この理論によれば、試料の厚さ１は制限された
条件下に置かれる（１≪ｄ）。ゆえに試料は、試料と絞
りとの間隔の数倍分の１の薄さに選択されるという結果
が導き出されざるをえない。このような制限は本発明に
よれば必要ない。

（iv）検出レーザから放射された光ビームはこの理論に
よればかならず試料の前方で集束されなければならな
い。本発明によればこの光ビームは拡大されるだけでよ
い。

（ｖ）ここで展開されている理論は、例えば検出器とし
てのダイオードアレーを用いた、立体的に解像する検出
法に関する。この場合ダイオードアレーは絞りの個所に
配置される。

本発明によるフォトサーマルセンサの重要な特徴は、
請求項１の上位概念に示されたセンサから出発して、検
出レーザのビーム路に、試料の後方の個所で光ビームを
集束させる収束レンズまたは光ファイバではなく、拡大
レンズが使用されるということである。このレンズによ
り検出レーザの光ビームは円錐状に次のように拡大され
る。すなわち、試料の個所での光ビームの半径が、励起
光源から放射され試料の個所で集束された光ビームの半
径より少なくとも５倍、例えば５〜50倍大きく選択され
るのである。

検出レーザから放射された光ビームの拡大の大きさ
は、試料の幾何学的寸法と、屈折率の変化に関連する、
センサの所要の感度とに依存する。拡大されたビームに
よって試料全体が捕捉されるべきである。拡大の下限は
例えば、流体の試料において小さい表面だけを利用でき
るような小さな容積のみを利用できる程度に選択され
る。さらに拡大を小さく選択するとたいていは感度を低
下させる。より大きい試料を使用できる場合には大きく
拡大を行うと有利である。なぜならこの場合にはセンサ
の感度が改善されるからである。相応に大きい試料の場
合、状況に応じて50倍よりも大きく拡大された光ビーム
により作業ができる。

励起光源からの光ビームは、冒頭に述べたフォトサー
マルセンサの場合と同様に、試料の個所または少なくと
もその近傍に、完全な光強度が試料へ集中するように集
束されるべきである。励起光源として例えばレーザ、レ
ーザダイオードまたはアークランプが用いられる。それ
らの光はコヒーレント光でなくてもよい。

有利には本発明によるフォトサーマルセンサは色消し
光学系を含む。そのためこのセンサは、励起光および検
出光の波長の選択に関して制限されず、励起光源として
例えば同調可能なレーザが用いられる場合には、真の分
光器として使用される。

ビームスプリッタとして有利にはロングパスエッジフ
ィルタが使用される。なぜならこの種のフィルタにより
一層高い光強度を試料へ配向できるからである。このロ
ングパスエッジフィルタにより、第１の光ビームも第２
の光ビームも共線的かつ中心対称的に結合されて試料へ
入射される。これを達成するために、第１の実施例、す
なわち第１の光ビームが偏向され第２の光ビームが透過
される場合には、最大反射率が励起光の波長において存
在し最大透過率が検出光の波長において存在するような
ロングパスエッジフィルタが使用される。第２の実施
例、すなわち励起光源と検出レーザとが入れ替えられて
いる場合には、ロングパスエッジフィルタの反射特性と
透過特性は相応に逆になっていなければならない。

特に有利にはこのようなフォトサーマルセンサに、ビ
ームスプリッタと試料との間のビーム路へアイリス絞り
が配置される。このアイリス絞りの開口直径は、開口状
態において２つの光ビームが妨げられずに透過される大
きさにすべきである。閉じた状態においてこの開口直径
は例えば0.5mmの値を有する。アイリス絞りは絞りと組
み合わせて、ロングパスエッジフィルタに対する調節補
助手段として使用できる。２つの光ビームが閉じたアイ
リス絞りと絞りとを通過してはじめて、共線的かつ中心
対称な結合の条件が保証される。フォトサーマル効果の
測定のためにアイリス絞りが開かれる。

絞りとして有利にはアパーチャ絞りが用いられる。ア
パーチャ絞りの開口直径は、励起光源から放射された第
１の光ビームが妨げられずに絞りを通過するように選択
される。この直径は例えば1mmである。検出レーザから
放射された第２の光ビームのうちビーム中心点だけが透
過される。

絞りは有利にはフィルタの前方でかつ試料の直後のビ
ーム路に配置される。これにより絞りの平面上に、検出
レーザから放射された第２の光ビームのフレネル回折パ
ターンが結像される。絞りの配置方法は、検出レーザか
ら放射された光の第２の光ビームがレンズにより拡大さ
れることにより与えられる。冒頭で論じられた刊行物D.
Rojas他は、励起光源から放射された第１のビームの出
力結合を示していない。ここに示されているセンサの場
合、試料と絞りとの間にフィルタが配置されている。こ
の配置が試料と絞りとのわずかな間隔（10cm）内に選
択される場合には、第１の光ビームが試料への後方反射
による障害作用、および別の不所望のフォトサーマル効
果の形成による障害作用が回避できないであろう。この
理由からも前記刊行物から公知のセンサにおいては、試
料と絞りとの間に大きい間隔が維持されなければならな
い。

フレネル回折の適用および利用により、感度を損なわ
ずに著しく小さい検出器を使用することができる。さら
に本発明によるフォトサーマルセンサは簡単な操作で使
用される。

冒頭に論じた刊行物から公知のセンサとは異なり、絞
りは10cmよりも小さい試料からの間隔で配置でき、感度
が屈折率の変化に対して低下することはない。これによ
り著しく有利な測定装置が構成される。なぜなら結像光
学系、レンズ、ビームスプリッタ、試料、必要によりア
イリス絞りおよびアパーチャ絞りはコンパクトな部品と
して一体化されるからである。

試料と第２の検出器との間のビーム路にフィルタとし
て有利にはロングパスエッジフィルタが挿入され、この
フィルタにより励起光および検出光の大部分が遮断され
る。励起光源の光に対する第２の検出器を保護するこの
解決手段は、吸収フィルタまたは干渉フィルタを使用す
るよりも有利である。遮断された光はビームトラップ
（ビームストップ）へ導かれる。ビームトラップではな
く第３の検出器を設けることも可能であり、この検出器
を用いて直接的な吸収測定が実施できる。ロングパスエ
ッジフィルタを使用することにより、さらに試料への後
方反射が確実に回避される。

本発明によるフォトサーマルセンサにより、気体試
料、流体試料だけでなく固体の試料も検査できる。流体
および気体の試料は静止している試料だけでなく、流動
する試料であってもよい。すなわち本発明によるセンサ
は流量測定装置としても使用できる。有利には変調器の
周波数は試料の形式に適合化される。静止している流体
試料の場合は周波数は約5Hzに選択される。流量測定の
場合は変調周波数は40〜60Hzの範囲に置かれる。さらに
高い変調周波数は固体の試料の検査の場合に用いられ
る。この場合は周波数は約3000Hzの値とされる。

本発明によるフォトサーマルセンサにより、屈折率の
差10^-8ひいては吸収10^-6〜10^-5/cm^-1が検出される。
このことはこのセンサを、例えば飲料水分析のような分
析技術において使用するのに適する。なぜなら、有機物
の有害物質のppd値を検出することができるからであ
る。本発明による拡大レンズの使用は、冒頭に述べた形
式のセンサに比べて検出の制限を著しく引き下げる。

本発明によるセンサのコンパクトな構造と、２つのビ
ームを共線的に案内する、センサに接続される短い区画
とにより、検出信号は２つのビームの相互の空間的な位
置ずれがあっても比較的影響を受けない。

さらに検出ビームを大きくすることにより同様に感度
低下への影響が小さくなる。このビームがわずかにずれ
た場合でも、信号を通過させるアパーチャ絞りは依然と
してビームの中心点にある。この場合注意すべきは、ア
パーチャ絞りの個所（すなわち検出レーザ強度最大値の
個所）における検出レーザのビーム強度がほとんど変化
しないようにするということである。そのためアパーチ
ャを調節する際に、２つのレーザビームが正確に相互共
線的である必要はなく、装置はわずかな誤差を許容され
る。

本発明によるフォトサーマルセンサの実施例およびこ
れにより得られる効果を次に図面および実施例を用いて
詳細に説明する。

第１図は本発明によるフォトサーマルセンサの実施例
の図、第２図は第１の（励起）光ビームおよび第２の
（検出）光ビームのフレネル回折パターンの略図、第３
図は測定信号の強度を時間に依存して示す線図、第４図
は第１図によるフォトサーマルセンサにより検出され
た、有機物の有害物質ジニトロオルトクレゾール（DNO
C）のための較正直線図、第５図はDNOCでの吸収測定の
線図である。

第１図に本発明によるフォトサーマルセンサの実施例
が示されている。励起光源４は出力150mWのアルゴンイ
オンレーザから成り、励起波長364nmの第１の光ビーム
を放射する。この波長においてDNOCの水溶液は吸収帯を
有する。レーザビームは変調器17により5.2Hzでチョッ
ピングされ、さらに色消し結像光学系14へ、試料11に焦
点スポットを形成するために導かれる。色消し光学系は
焦点距離f_acromatic＝200mmを有し、試料に直径250μｍ
の光ビームの集束（集束点）を生じさせる。

検出レーザ３として、波長633nmのHe・Neレーザが用
いられる。この波長においてDNOCの水溶液は吸収の最小
値を有する。第２の光ビームは第１の光ビームに対して
垂直に放射されて、焦点距離f₆₃₃nm＝20mmを有する光学
系８により拡大される。拡大光学系８はビーム路におい
て試料11の前方125mmの個所に存在する。これにより5mm
のビーム直径が試料11の個所に得られる。試料としてDN
OCの水溶液は選択的に、20mmおよび10mm長の（貫流）キ
ュベットの中に収容される。

２つのレーザビームはロングパスエッジフィルタ9aに
より中心対称かつ共線的に結合されて試料へ入射され
る。励起レーザ４から出た光ビームはその場合ロングパ
スエッジフィルタ9aの第１の上側の面１において反射さ
れる。検出レーザ３から出た光ビームはロングパスエッ
ジフィルタ9aの第２の下側の面２に当たり透過される。
使用されるロングパスエッジフィルタ9aは、励起レーザ
４の波長において最大反射率99.5％を有し、かつ垂直偏
波方向（Ｓ−Pol）での検出レーザ３の波長において最
大透過率99.5％を有する。

試料11の前方に、開放開口0.5mmを有するアイリス絞
り10が閉じた状態で配置されている。アイリス絞り10は
アパーチャ絞り12とともに、ロングパスエッジフィルタ
および試料に対する調節補助手段として用いられる。

変位ユニット15により試料11は２つのレーザビームに
対してそれぞれ垂直に変位可能であり、ビーム路内に位
置を決められる。さらに試料11は２つの光ビームに対す
るそれぞれの垂直位置から傾倒させることができる。そ
の結果ビームのずれ（このずれは、光の波長の分散に基
づく、空気／試料の境界面における２つのビームの相互
に異なる屈折に起因する）が生じても、補償されて共線
性を維持することができる。

試料11の直後に5mmの間隔をおいてアパーチャ絞り12
が設けらている。アパーチャ絞り12の開口直径は1mm
で、励起レーザ４から出た光ビームが妨げられずに通過
し、検出レーザ３から出た光ビームのうちビーム中心点
だけが透過するように選択される。この選択により検出
器６において、熱的レンズによりアパーチャ絞り12の平
面に形成される大きな強度変化を検出することが保証さ
れる。

光学系13は、検出レーザ３から出た光ビームによる検
出器６の最適な照射を保証する。フィルタとして用いら
れるロングパスエッジフィルタ9bは、励起レーザ４から
放射された光ビームをビームトラップ（ビームストッ
プ）７へ反射する。これにより励起レーザ４から出た光
ビームが、試料へ後方反射することが阻止される。この
後方反射は試料に不所望の別の熱作用を生じさせるおそ
れがある。さらに検出レーザ３から放射された光ビーム
だけが検出器で検出される。２つのロングパスエッジフ
ィルタ9a、9bは同じ物理的特性を有するものでもよい。

光強度変化の検出は光感応検出器５、６を介して行わ
れる。これらの検出器の信号は適切な増幅器を用いて評
価ユニット19へ接続線16を介して導かれる。光感応検出
器５は、ロングパスエッジフィルタ9aの個所における励
起光の光強度を測定する。ここで強度変化が現れると、
これに基づく検出器６での信号変化は評価ユニット19に
より補正される。検出器６は熱的レンズ（T.L.）の実際
の信号を測定する。励起光源４からの光ビームが変調器
17によりチョッピングされると、検出器６において、変
調周波数に位相の依存するT.L.信号が得られる。次に評
価ユニット19において評価が位相に依存して行われる
（ロックイン技術）。

励起光源４および検出レーザ３をスペース上の理由か
ら試料の直接近傍に配置できない場合には、個所18に光
導波体を挿入することができる。

次に、本発明によるセンサのアイリス絞り10を用いて
の調節を説明する。

調節は閉じられたアイリス絞り10にて行われる。試料
11またはそのビーム位置のずれにより調節が不適切な場
合、２つの光ビームは正確にはアパーチャ絞り12のアパ
ーチャへ入射しない。その結果、検出レーザ３からのビ
ームの光強度、すなわちアイリス絞り10のシェーディン
グにより小さい光点だけを生じさせるビームの光強度は
検出器６において比較的小さくなる。試料を変位ユニッ
ト15により２つのビームに対する垂直位置から傾倒させ
ると、試料11におけるビームの位置ずれの変化により検
出器６での光強度の変化が生じる。同じ作用は励起光源
４からの光ビームに対しても生じる。この場合は光ビー
ムの強度変化は検出器７で検出される。２つの光ビーム
がアイリス絞り10の閉じられている場合に最大の強度で
アパーチャ絞り12を透過するように試料11が傾倒される
と、センサが適切に調節される。ビームトラップではな
く検出器７によってこの調節を自動的に行うこともでき
る。計算器は２つの検出器６、７の信号を評価し、必要
に応じて試料11を移動させる。試料は最大で角度α＝５
゜傾倒させなくてはならない。ただしαは、ビームスプ
リッタの方向での試料面の法線と光ビームの軸とが成す
角度を表す。

第２図に本発明により発生されるビームの状態が略線
図により示されている。本発明によるフォトサーマルセ
ンサの構成要素のうち試料11（例えばキュベット中の水
溶液）、アパーチャ絞り12、検出器６が示されている。
参照番号21で、励起光源から放射された第１の光ビーム
が示されている。このビームは試料11の個所で集束すな
わち収れんされている。アパーチャ絞りは試料11から間
隔ｄをおいて配置されている。アパーチャ絞りの開口直
径は、第１の光ビームが妨げられずにアパーチャ絞りを
通過するように選択されている。検出レーザから放射さ
れた第２の光ビーム20は、試料の個所での半径が、第１
の光ビームの半径の少なくとも５倍の大きさになるよう
に拡大される。

第３図はフォトサーマル測定中に検出されるT.L.信号
の波形図である。横軸に時間がmsecで、縦軸に検出信号
がmVで示されている。波形図の下の部分に、検出器５
（第１図参照）で得られる信号が示されている。波形図
の上の部分には検出器６（第１図参照）で測定される信
号が示されている。

第４図は、第１図に示されたフォトサーマルセンサに
より測定された較正直線を示す線図である。試料は水の
中にジニトロオルトクレゾール（DNOC）の溶液から形成
された。横軸にDNOCの濃度がppbで示されており、縦軸
に検出器６（第１図参照）のT.L.信号がmVで示されてい
る。この較正直線に示されているように、本発明による
センサにより数ppbの濃度の有機物質を検出することが
できる。

第５図はDNOCにおける吸収測定の結果を示す。横軸に
DNOCの濃度がppbで、縦軸に吸収が単位cm^-1で示されて
いる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）励起光源（４）を備え、該光源は、試
料（11）においておよび第１の光ビームのビーム路にお
いて吸収が生ずる波長の第１の光ビームを放射し、ｂ）変調器（17）を備え、さらに後続してｃ）結像光学系（14）を備え、該結像光学装置は試料
（11）の近傍において第１の光ビームの集束を生じさ
せ、ｄ）検出レーザ（３）を備え、該検出レーザはコヒーレ
ント光の第２の光ビームを第１の光ビームに対して垂直
に放射し、ｅ）第２の光ビーム路の中にレンズ（８）を備え、ｆ）２つの面（１、２）を有するビームスプリッタ（9
a）を備え、該ビームスプリッタは、励起光源（４）か
ら放射された第１の光ビームが変調器（17）と結像光学
系（14）とを通過した後に、および検出レーザ（３）か
ら放射されたコヒーレント光の第２の光ビームがレンズ
（８）を通過した後に、ビームスプリッタ（9a）の相互
に異なる面へ入射するように配置され、また励起光源
（４）から放射された第１の光ビームの成分も、検出レ
ーザ（３）から放射されたコヒーレント光の第２の光ビ
ームの成分も、試料（11）へ入射するように配置されて
おり、ｇ）第１の光感応検出器（５）を備え、該光感応検出器
はビームスプリッタ（9a）の後方のビーム路における第
１の光ビームの成分を検出するように配置され、さらに
試料（11）へ入射して該試料（11）を透過する光のビー
ム路において試料（11）の後方にｈ）絞り（12）と、ｉ）フィルタ（9b）とを備え、該絞りとフィルタの後方
のビーム路にｊ）第２の光感応検出器（６）が設けられている形式の
試料中の成分の濃度を測定するためのフォトサーマルセ
ンサにおいて、ｋ）レンズ（８）は、試料（11）の個所における、検出
レーザ（３）から放射されたコヒーレント光の第２の光
ビームの半径が、試料（11）の個所における第１の光ビ
ームの集束部の半径の少なくとも５倍に拡大されるよう
に選択されており、ｌ）絞り（12）が試料（11）の直接後方に、第１の光ビ
ームが妨げられずに該絞りを通過するように配置される
ことを特徴とする試料（11）中の成分の濃度を測定する
ためのフォトサーマルセンサ。
【請求項２】結像光学系（14）が色消し光学系である、
請求項１記載のフォトサーマルセンサ。
【請求項３】ビームスプリッタ（9a）がロングパスエッ
ジフィルタである、請求項１記載のフォトサーマルセン
サ。
【請求項４】ビーム路においてビームスプリッタ（9a）
と試料（11）との間にアイリス絞り（10）が配置され
る、請求項１記載のフォトサーマルセンサ。
【請求項５】絞り（12）がアパーチャ絞りである、請求
項１記載のフォトサーマルセンサ。
【請求項６】フィルタ（9b）としてロングパスエッジフ
ィルタが用いられ、該ロングパスエッジフィルタにより
偏向された光がビームトラップの中へ案内される、請求
項１記載のフォトサーマルセンサ。
【請求項７】ビームトラップとして第３の検出器（７）
が用いられる、請求項６記載のフォトサーマルセンサ。
【請求項８】試料（11）が静止している溶液で充たされ
ているキュベットであり、変調器（17）が約４〜6Hzの
周波数を有する、請求項１記載のフォトサーマルセン
サ。
【請求項９】試料（11）が流れる溶液で充たされている
貫流キュベットであり、変調器が40〜60Hzの周波数を有
する、請求項１記載のフォトサーマルセンサ。
【請求項１０】試料（11）が固体であり、変調器（17）
が約3000Hzの周波数を有する、請求項１記載のフォトサ
ーマルセンサ。
【請求項１１】レンズ（８）は、試料（11）の個所にお
ける、検出レーザ（３）から放放射されたコヒーレント
光の第２の光ビームのビーム半径が、試料（11）の個所
における第１の光ビームの集束部の半径の５〜50倍の大
きさに拡大されるように選択されている、請求項１記載
のフォトサーマルセンサ。