JP3136104B2 - Optical sensor for detecting organic substances in water - Google Patents

Optical sensor for detecting organic substances in water

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JP3136104B2
JP3136104B2 JP08259439A JP25943996A JP3136104B2 JP 3136104 B2 JP3136104 B2 JP 3136104B2 JP 08259439 A JP08259439 A JP 08259439A JP 25943996 A JP25943996 A JP 25943996A JP 3136104 B2 JP3136104 B2 JP 3136104B2
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thin film
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polymer thin
light
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弘信 山本
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アヴェンティス・リサーチ・ウント・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー・ウント・コー・カーゲー
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、感応性ポリマ薄
膜を用いて光反射量を測定するようにした、水中に溶存
する有機物質を検出するための光学的センサに関するも
ので、特に、水中に溶存する有機物質と反応、吸収、吸
着によって相互作用して膜厚及び屈折率に物理的変化を
生じるポリマ薄膜を使用し、該ポリマ薄膜のこうした物
理的変化をIER法(干渉増幅反射法、interfe
rence enhanced reflection
method)によって測定して水中溶存有機物質の
濃度を決定するのに最適な光学的センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical sensor for detecting an organic substance dissolved in water, wherein the amount of light reflection is measured by using a sensitive polymer thin film. A polymer thin film that interacts with a dissolved organic substance by reaction, absorption, and adsorption to cause a physical change in film thickness and refractive index is used, and such a physical change in the polymer thin film is measured by an IER method (interference amplification reflection method, interfe).
rence enhanced reflection
an optical sensor that is optimal for determining the concentration of dissolved organic matter in water as measured by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】気相状態の化学種又は水中に溶存する化
学物質を検出するために光学的センサにポリマ薄膜を使
用することについて、種々の報告がなされている。これ
らの報告の多くは、エバネッセント波や被きょう導波
(guided wave)を用いた、光ファイバ・セ
ンサ又は光導波路センサに関するものである。
2. Description of the Related Art Various reports have been made on the use of polymer thin films in optical sensors to detect gas phase species or chemicals dissolved in water. Many of these reports relate to optical fiber sensors or optical waveguide sensors using evanescent waves and guided waves.

【0003】周知の事項であるが、光が屈折率n1の誘
電体と屈折率n2(>n1)の誘電体との境界面に入射し
たとき、全反射(total internal re
flection)が起こるのは、光が屈折率n2の誘
電体から屈折率n1の誘電体へ入射し、且つ、そのとき
の入射角が臨界角θcよりも大きいときである。なお、
全反射の臨界角θcは式
As is well known, when light enters a boundary surface between a dielectric material having a refractive index of n 1 and a dielectric material having a refractive index of n 2 (> n 1 ), total internal reflection occurs.
The effect occurs when light is incident from the dielectric having the refractive index n 2 to the dielectric having the refractive index n 1 , and the incident angle at that time is larger than the critical angle θc. In addition,
The critical angle θc of total reflection is given by the formula

【数1】θc = sin-1(n1/n2) で表される。この場合、全入射光は屈折率n2の誘電体
へ反射され、屈折率n1の誘電体へ光が入ることはな
い。しかし、エバネッセント波と呼ばれる波動効果があ
り、エバネッセント波は屈折率n1の誘電体と屈折率n2
の誘電体との境界面に平行に伝搬する。エバネッセント
波の電界Eは前記境界面からの距離zと共に指数関数的
に減衰し、指数関数を用いて
## EQU1 ## It is represented by θc = sin −1 (n 1 / n 2 ). In this case, all the incident light is reflected into the dielectric of the refractive index n 2, the light will not enter into the dielectric of the refractive index n 1. However, there is a wave effect called an evanescent wave, and the evanescent wave has a refractive index of n 1 and a refractive index of n 2.
Propagates parallel to the interface with the dielectric. The electric field E of the evanescent wave decays exponentially with the distance z from the boundary surface, and using the exponential function

【数2】E = E0exp(−z/dp) で表すことができる。ただし、E0は前記境界面での電
界であり、dpは、光が入射角θで前記境界面に入射し
たときのエバネッセント波の電界が該境界面での値から
1/eまで減少するときの距離として定義される浸透厚
さであり、
## EQU2 ## It can be expressed by E = E 0 exp (−z / d p ). Here, E 0 is the electric field at the boundary surface, and d p is the electric field of the evanescent wave when the light is incident on the boundary surface at the incident angle θ decreases from the value at the boundary surface to 1 / e. The penetration thickness, defined as the distance when

【数3】 dp = λ[2π(n2 2sin2θ − n1 21/2] で表される。Equation 3] d p = λ [2π (n 2 2 sin 2 θ - n 1 2) 1/2] is represented by.

【0004】周知のとおり、光導波路は全反射の原理で
動作する。その一種である平面導波路は、屈折率n2
第1の媒質を屈折率n1の第2の媒質と屈折率n3の第3
の媒質とで上下から挟んだ構造をしており、それらの媒
質の屈折率はn2>n3≧n1が成立するように選択され
る。光ビームは、第1の媒質と他の媒質との境界面での
全反射の臨界角よりも大きな角度θで第1の媒質内を伝
搬するとき(このときsinθ>n3/n2≧n1/n2
成り立つ)、連続的な全反射によって第1の媒質内に閉
じ込められる。この場合、導波現象(waveguid
ing)が起こり、第1の媒質に存在する光ビームは被
きょう導波と呼ばれる。光ファイバは別の形態の導波路
であり、屈折率n2の円筒形のコアの周囲を屈折率n
1(<n2)のクラッドで取り囲むようにしたものであ
る。
[0004] As is well known, optical waveguides operate on the principle of total internal reflection. Planar waveguide which is a kind, the third of the second medium and the refractive index n 3 of the first medium of refractive index n 2 the refractive index n 1
Are sandwiched from above and below, and the refractive indices of those media are selected so that n 2 > n 3 ≧ n 1 holds. When the light beam propagates in the first medium at an angle θ larger than the critical angle of total reflection at the interface between the first medium and another medium (in this case, sin θ> n 3 / n 2 ≧ n 1 / n 2 ), and are confined in the first medium by continuous total reflection. In this case, the waveguide phenomenon (waveguide)
ing), and the light beam present in the first medium is called guided wave. Optical fiber is a waveguide of another form, around the cylindrical core of refractive index n 2 the refractive index n
1 (<n 2 ).

【0005】エバネッセント波センサ又は被きょう導波
センサにおいては、光は全反射の臨界角よりも大きな角
度で伝搬しなければならない。エバネッセント波又は被
きょう導波に基づく光化学的センサの典型的な例は多く
の公知の文献に紹介されており、例えば、米国再発行特
許第Re33,064号明細書、特開平5−19123
号公報、特許国際公開第WO95/20151号公報、
ヒンリッヒ等の「ポリマ被覆内部反射素子を用いてのI
R/ATR分光学による有機化合物の決定(Deter
mination of organic compo
unds by IR/ATR spectrosco
py withpolymer−coatedinte
rnal reflectionelements)」
Applied Spectroscopy、44(1
990)1641−1646、バーク等の「水中の有機
汚濁物を監視するための光ファイバ・エバネッセント・
フィールド吸収センサ(A fiber optic
evanescentfield absorptio
n sensor for monitoring o
rganic contamination in w
ater)」Fresenius J. And Ch
em.、342(1922)394−400、及び、
「水中の無極性有機化合物のその場決定のための光ファ
イバ・エバネッセント波センサ(Fiber−opti
c evsnescent wave sensor
for in situ determination
of non−polar organic comp
ounds in water )」Sensors
and Actuators B、18−19(199
4)291−295、グルニアニ等の「二官能性低重合
体の光重合による集積型光導波路化学蒸気マイクロセン
サの製作(Fabrication of an in
tegrated optical waveguid
e chemical vapormicrosens
or by photopolymerization
of a bifunctional oligom
er)」Appl. Phys.Lett.、48(1
986)1311−1313、及び、「集積型光化学蒸
気マイクロセンサ(Integrated optic
al chemical vapor microse
nsor)」Sensors and Actuato
rs、15(1988)25−31、バウマン及びバー
ゲスの「化学的センサとしてのポリマ薄膜導波路の評価
(Evaluation of polmer thi
n film waveguide as chemi
cal sensors)」SPIE Proceed
ings Vol.1368:Chemical, b
iochemical, and environme
ntal fiber sensors II、199
0、及びオスターフェルド等の「金属膜増幅型漏洩モー
ド分光学を用いた光学的な気体検出(Optical
gas detection using metal
film enhanced leaky mode
spectroscopy)」Appl. Phys.
Ltt.、62(1993)2310−231を挙げ
ることができる。
In an evanescent wave sensor or a guided wave sensor, light must propagate at an angle greater than the critical angle of total internal reflection. Typical examples of photochemical sensors based on evanescent waves or guided waves have been introduced in a number of known references, for example, US Pat. No. Re33,064, US Pat.
JP, WO95 / 20151 JP,
Hinrich et al., "I.
Determination of organic compounds by R / ATR spectroscopy (Deter
mination of organic compo
unds by IR / ATR spectrosco
py withpolymer-coatedinte
rnal reflectionelements) "
Applied Spectroscopy, 44 (1
990) 1641-1646, Bark et al., "Optical fiber evanescent monitoring for organic pollutants in water.
Field absorption sensor (A fiber optic
evanescentfield absorbatio
n sensor for monitoring o
rgnic containment in w
ater) "Fresenius J. et al. And Ch
em. , 342 (1922) 394-400, and
"Fiber-optic evanescent wave sensors (Fiber-opti for in situ determination of non-polar organic compounds in water).
c evsnescent wave sensor
for in situ determination
of non-polar organic comp
sounds in water) "Sensors
and Actuators B, 18-19 (199)
4) Fabrication of an integrated optical waveguide chemical vapor microsensor by photopolymerization of a bifunctional low polymer such as 291-295 and Grunini (Fabrication of an in
graded optical waveguid
e chemical vaporsensens
or by photopolymerization
of a bifunctional oligom
er) "Appl. Phys. Lett. , 48 (1
986) 1311-1313, and "Integrated photochemical vapor microsensor (Integrated optics)
al chemical vapor microse
nsor) "Sensors and Actuato
rs, 15 (1988) 25-31, Bauman and Burgess, "Evaluation of polymer thin film waveguides as chemical sensors."
n film waveguide as chemi
cal sensors) "SPIE Proceed
ins Vol. 1368: Chemical, b
iochemical, and environment
ntal fiber sensors II, 199
0, and Osterfeld et al., “Optical gas detection using metal film amplified leaky mode spectroscopy (Optical
gas detection using metal
film enhanced leaky mode
spectroscopy) "Appl. Phys.
Ltt. , 62 (1993) 2310-231.

【0006】エバネッセント波又は被きょう導波を利用
しない光学的センサについても報告がなされている。例
えば、ゴーグリッツ等は、ポリマ薄膜の膨潤を用いる有
機蒸気の検出のための反射分光学の方法を報告している
(GTI Fachz.Lab.、889、7/199
0)。この方法においては、透明な基板上に被覆された
感応性ポリマ薄膜を該基板側から垂直に白色光で照射
し、ポリマ薄膜からの反射光を収束して分光器で分析す
る。ここでは、ポリマと有機蒸気との相互作用に起因す
る反射スペクトルの波長シフトが有機蒸気の濃度の指標
として測定される。後述するように、光を垂直に入射さ
せる配置は感度が劣り、スペクトル干渉計に依存しなけ
ればならない。つまり、ゴーグリッツ等の方法は複雑で
あり、それを実施するための機器は高価で大型である。
[0006] Optical sensors that do not utilize evanescent waves or guided waves have also been reported. For example, Gorglitz et al. Report a method of reflection spectroscopy for the detection of organic vapors using swelling of polymer thin films (GTI Fachz. Lab., 889, 7/199).
0). In this method, a sensitive polymer thin film coated on a transparent substrate is irradiated vertically with white light from the substrate side, and the reflected light from the polymer thin film is converged and analyzed by a spectroscope. Here, the wavelength shift of the reflection spectrum caused by the interaction between the polymer and the organic vapor is measured as an index of the concentration of the organic vapor. As described below, the arrangement for vertically incident light has poor sensitivity and must rely on a spectral interferometer. In other words, the method of Goglitz et al. Is complicated, and the equipment for implementing it is expensive and large.

【0007】本願の出願人が平成8年6月7日に出願し
た特願平8−145581号は、平面状のポリマ薄膜の
使用と水中溶存有機物質の検出のためのIER法とに関
する発明を開示している。該発明は、不透明なシリコン
や金属等の高反射性基板上にポリマ薄膜を被覆した検出
素子を使用するもので、該ポリマ薄膜の上方に光源と光
検知器とを配置し、光源からのプローブ光及びポリマ薄
膜からの反射光に有機物質が溶存する水を通過させる構
成を採用している。しかし、この方法が必ずしも望まし
いものではないことが判明した。これは、水中の泡や粒
子が光線を散乱又は遮蔽するので、出力信号に大きな変
動や減衰が生じるからである。
Japanese Patent Application No. 8-145581 filed on June 7, 1996 by the applicant of the present application discloses an invention relating to the use of a planar polymer thin film and the IER method for detecting dissolved organic substances in water. Has been disclosed. The invention uses a detection element in which a polymer thin film is coated on a highly reflective substrate such as opaque silicon or metal, and a light source and a photodetector are arranged above the polymer thin film, and a probe from the light source is used. A configuration is adopted in which water in which an organic substance is dissolved passes through light and reflected light from a polymer thin film. However, it has been found that this method is not always desirable. This is because bubbles or particles in the water scatter or block the light beam, causing large fluctuations and attenuation in the output signal.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記のよ
うな課題を克服するために提案されたもので、構成が簡
単で高感度な、水中溶存有機物質検出用の光学的センサ
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to overcome the above-mentioned problems, and provides an optical sensor for detecting dissolved organic substances dissolved in water which has a simple structure and high sensitivity. The purpose is to:

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明が採用した手法
は、ゴーグリッツ等の報告と同様に、光学的に透明な基
板にポリマ薄膜を被覆した検出素子を使用し、基板の
側、即ち、基板のポリマ薄膜が形成されていない方の側
に光源と光検出器とを配置するようにしている。しか
し、この発明の発明者は、光源からの光を全反射の臨界
角よりも小さいが該臨界角に近い角度でポリマ薄膜に入
射させると、ゴーグリッツ等の報告におけるような光を
垂直に入射させる場合に比較して、ポリマ薄膜の反射率
が大きく変化することを見出した。この発明はこうした
知見に基づいて成されたもので、従来のエバネッセント
波センサや被きょう導波センサとは別異の光学的センサ
を提供する。
According to the method adopted by the present invention, a detection element in which an optically transparent substrate is coated with a polymer thin film is used as in the report by Goglitz et al. The light source and the photodetector are arranged on the side where the polymer thin film is not formed. However, the inventors of the present invention have proposed that when light from a light source is incident on a polymer thin film at an angle smaller than the critical angle of total reflection but close to the critical angle, the light is perpendicularly incident as in the report of Goglitz et al. It has been found that the reflectance of the polymer thin film changes significantly as compared with the case. The present invention has been made based on such knowledge, and provides an optical sensor different from the conventional evanescent wave sensor and the covered waveguide sensor.

【0010】上記の目的を達成するために、この発明
は、水中に溶存する有機物質を直接検出するための光学
的センサであって、光学的に透明な基板と、該基板の上
に形成され且つ前記水に接するポリマ薄膜とを有する少
なくとも1つの検出素子と、前記検出素子の前記基板の
側に配置された少なくとも1つの光源部と、前記検出素
子の前記基板の側に配置された第1の光検出器と、を具
備し、前記基板が、前記光源部からの光を所定の入射角
で前記ポリマ薄膜に結合させると共に、前記検出素子で
反射された光を前記第1の光検出器に結合するための光
結合手段として機能してなり、前記所定の入射角を、前
記ポリマ薄膜と前記水との境界面における全反射の臨界
角よりも小さく且つ前記ポリマ薄膜の膜厚が0のときの
反射率が0.1以上になるような値に設定したことを特
徴とする光学的センサ、を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical sensor for directly detecting an organic substance dissolved in water, comprising: an optically transparent substrate; and an optical sensor formed on the substrate. At least one detecting element having a polymer thin film in contact with the water, at least one light source unit disposed on the substrate side of the detecting element, and a first light source unit disposed on the substrate side of the detecting element. Wherein the substrate couples the light from the light source unit to the polymer thin film at a predetermined incident angle, and detects the light reflected by the detection element by the first photodetector. The predetermined incident angle is smaller than the critical angle of total reflection at the interface between the polymer thin film and the water, and the thickness of the polymer thin film is 0. Sometimes
An optical sensor characterized in that the reflectance is set to a value of 0.1 or more .

【0011】この発明の一つの実施の形態においては、
光学的センサは、前記光源部からの光を直接受光する第
2の光検出器と、前記第1の光検出器と前記第2の光検
出器との出力を受け取り、それら出力の比を求めて前記
有機物質の濃度を表す信号を出力する電子回路とを更に
備えており、前記光源部、前記第1の光検出器、前記第
2の光検出器及び前記光結合手段は前記検出素子に対し
て所定の位置関係でハウジングに取り付けられる。
[0011] In one embodiment of the present invention,
The optical sensor receives outputs of the second photodetector that directly receives the light from the light source unit, and outputs of the first photodetector and the second photodetector, and obtains a ratio of the outputs. An electronic circuit that outputs a signal indicating the concentration of the organic substance. The light source unit, the first photodetector, the second photodetector, and the optical coupling unit are connected to the detection element. It is attached to the housing in a predetermined positional relationship.

【0012】前記ポリマ薄膜はIER法により前記有機
物質の測定を可能にする材料から成ることが好ましく、
前記ポリマ薄膜の厚さは10μmよりも小さいのがよ
い。また、前記基板は例えばプリズム又は平板である。
前記基板が平板である場合、該基板の所定の位置に回折
格子を形成したり、回折格子が形成された格子層を前記
基板と前記ポリマ薄膜との間又は前記基板の前記ポリマ
薄膜が形成されていない方の面に設けたりすることがで
きる。
It is preferable that the polymer thin film is made of a material that enables the measurement of the organic substance by the IER method.
The thickness of the polymer thin film is preferably smaller than 10 μm. The substrate is, for example, a prism or a flat plate.
When the substrate is a flat plate, a diffraction grating is formed at a predetermined position on the substrate, or a grating layer on which a diffraction grating is formed is formed between the substrate and the polymer thin film or the polymer thin film of the substrate is formed. Or on the other side.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の若干の実施の形態を詳細に説明する。この発明
は、水中の有機物質を、検出対象である該有機物質との
反応、吸収、吸着等を行うポリマ薄膜の屈折率及び膜厚
の変化を測定することによって検出する光学的センサに
関する。該光学的センサはIER法を利用してポリマ薄
膜の屈折率の変化量を検出することにより有機物質の濃
度を測定する。IER法は、誘電体薄膜から反射された
光の強度は該誘電体薄膜の膜厚に強く依存するという事
実を利用した測定方法である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention relates to an optical sensor for detecting an organic substance in water by measuring changes in the refractive index and the thickness of a polymer thin film that reacts, absorbs, adsorbs, etc., with the organic substance to be detected. The optical sensor measures the concentration of the organic substance by detecting the change in the refractive index of the polymer thin film using the IER method. The IER method is a measurement method utilizing the fact that the intensity of light reflected from a dielectric thin film strongly depends on the thickness of the dielectric thin film.

【0014】図1は、この発明に係る光学的センサで使
用される検出素子の基本的構成を概略的に示している。
図1において、1は、屈折率n1の透明な基板2の一面
上に、膜厚がdで屈折率n2のポリマ薄膜3がスピンコ
ートにより形成されている検出素子である。スピンコー
ト以外にも、蒸着、ディップコーティング、ローラーコ
ーティング、スパッタリング、CVD(化学気相成長
法)等の一般的な方法を用いることができる。ポリマ薄
膜3の基板2と反対側の面は屈折率n3の水に接してい
るものとする。基板2に対向して、波長λで直線偏波の
単色光を放射する光源部4が配置される。光源部4から
放射された単色光5は基板2に角度θで入射し、ポリマ
薄膜3と水との境界面6及びポリマ薄膜3と基板2との
境界面7でそれぞれ反射される。したがって、検出素子
1からの反射光の強度は、境界面6で反射された光8と
境界面7で反射された光9の強度の重ね合わせであり、
したがって、個々の光8、9の光路長に依存して光8、
9の強度の和又は差となる。
FIG. 1 schematically shows a basic configuration of a detecting element used in an optical sensor according to the present invention.
In Figure 1, 1 is on one side of the refractive index n 1 of the transparent substrate 2, the film thickness is detected elements polymer thin film 3 having a refractive index n 2 and d is formed by spin coating. In addition to spin coating, general methods such as vapor deposition, dip coating, roller coating, sputtering, and CVD (chemical vapor deposition) can be used. It is assumed that the surface of the polymer thin film 3 opposite to the substrate 2 is in contact with water having a refractive index of n 3 . A light source unit 4 that emits linearly polarized monochromatic light with a wavelength λ is disposed opposite the substrate 2. The monochromatic light 5 emitted from the light source unit 4 is incident on the substrate 2 at an angle θ, and is reflected on a boundary surface 6 between the polymer thin film 3 and water and a boundary surface 7 between the polymer thin film 3 and the substrate 2, respectively. Accordingly, the intensity of the reflected light from the detection element 1 is the superposition of the intensity of the light 8 reflected at the boundary surface 6 and the intensity of the light 9 reflected at the boundary surface 7, and
Therefore, depending on the optical path lengths of the individual lights 8, 9, the light 8,
9 is the sum or difference of the intensities.

【0015】図1に図示された検出素子1の反射率は、
周知のフレネルの式から計算することができる。なお、
フレネルの式については、M.ボーン及びE.ウルフ著
「光学原理(Principles of Optic
s)」、Pergmon Press、1959を参照
されたい。いま、屈折率n1が1.7786のSF11
ガラス基板の一面上に、膜厚dが1.8μmで屈折率n
2が1.493のポリ(メタクリル酸オクタデシル−c
o−メタクリル酸グルシジル)薄膜(これを、ポリ(O
DMA−GLMA)薄膜と呼ぶことにする)をスピンコ
ートにより形成した検出素子を用意し、ポリ(ODMA
−GLMA)薄膜を屈折率n3が1.332の水に接す
るように配置して、SF11ガラス基板の側から波長λ
が632.8nmのp偏光光及びs偏光光で照射したと
き、これら光の入射角θの関数としてポリ(ODMA−
GLMA)薄膜の反射率を求めると、図2に示すとおり
のグラフが得られた。図2に示すとおり、ポリ(ODM
A−GLMA)薄膜と水との境界面での全反射の臨界角
θC23は48.495°である。なお、SF11ガラス
基板とポリ(ODMA−GLMA)薄膜との境界面での
全反射の臨界角θC1 2は57.079°である(図示せ
ず)。
The reflectance of the detecting element 1 shown in FIG.
It can be calculated from the well-known Fresnel equation. In addition,
For the Fresnel equation, see M.E. Born and E.L. Wolf, "Principles of Optical
s) ", Pergmon Press, 1959. Now, SF11 having a refractive index n 1 of 1.7786
On one surface of a glass substrate, a film thickness d of 1.8 μm and a refractive index n
2 is 1.493 poly (octadecyl methacrylate-c)
o-Glucidyl methacrylate) thin film (this is made of poly (O
DMA-GLMA) (which will be referred to as a thin film) is prepared by spin coating, and a poly (ODMA)
-GLMA) A thin film is disposed so as to be in contact with water having a refractive index n 3 of 1.332.
When irradiated with 632.8 nm p-polarized light and s-polarized light, poly (ODMA-
GLMA) When the reflectance of the thin film was determined, a graph as shown in FIG. 2 was obtained. As shown in FIG.
A-GLMA) The critical angle θ C23 of total reflection at the interface between the thin film and water is 48.495 °. Incidentally, the critical angle theta C1 2 of total reflection at the boundary surface between the SF11 glass substrate and a poly (ODMA-GLMA) thin film is 57.079 ° (not shown).

【0016】図2のグラフから、光の入射角θが臨界角
θC23(=48.495°)よりも大きいとき、ポリ
(ODMA−GLMA)薄膜のs偏光光(TE波)及び
p偏光光(TM波)に対する反射率は1であって、ポリ
(ODMA−GLMA)薄膜の膜厚には全く依存せず、
一方、入射角θが臨界角θC23よりも小さいときにはポ
リ(ODMA−GLMA)薄膜のs偏光光及びp偏光光
に対する反射率はポリ(ODMA−GLMA)薄膜の厚
さに強く依存することがわかる。
From the graph of FIG. 2, when the incident angle θ of light is larger than the critical angle θ C23 (= 48.495 °), s-polarized light (TE wave) and p-polarized light of a poly (ODMA-GLMA) thin film (TM wave) has a reflectance of 1 and does not depend at all on the thickness of the poly (ODMA-GLMA) thin film.
On the other hand, when the incident angle θ is smaller than the critical angle θ C23, the reflectance of the poly (ODMA-GLMA) thin film for s-polarized light and p-polarized light strongly depends on the thickness of the poly (ODMA-GLMA) thin film. .

【0017】図3は、図2のグラフを得るのに用いた検
出素子を同じ波長(λ=632.8nm)の光で照射し
たときのポリ(ODMA−GLMA)薄膜の膜厚とs偏
光光に対する反射率との関係を複数の入射角θ(<臨界
角θC23=48.495°)について求めたグラフを示
している。図3のグラフを互いに比較すると、入射角θ
<臨界角θC23のとき、入射角θが臨界角θC23に近づく
と、ポリ(ODMA−GLMA)薄膜の反射率はその膜
厚に強く依存し、入射角θが48°前後であるときにポ
リ(ODMA−GLMA)薄膜の反射率のその膜厚に対
する依存性が最大になることがわかる。反射率の変化の
程度は入射角θが臨界角θC23よりも小さくなるにつれ
急速に小さくなる。入射角θが10°のとき、反射率の
変化の度合いは極めて小さい。
FIG. 3 shows the thickness of the poly (ODMA-GLMA) thin film and the s-polarized light when the detection element used to obtain the graph of FIG. 2 is irradiated with light of the same wavelength (λ = 632.8 nm). Is a graph showing the relationship between the reflectance and the reflectance for a plurality of incident angles θ (<critical angle θ C23 = 48.495 °). Comparing the graphs of FIG. 3 with each other, the incident angle θ
<When the critical angle theta C23, the incident angle theta approaches the critical angle theta C23, poly (ODMA-GLMA) reflectivity of the thin film strongly depends on the film thickness, when the incident angle theta is longitudinal 48 ° It can be seen that the dependence of the reflectance of the poly (ODMA-GLMA) thin film on its thickness is maximized. The degree of change in the reflectance rapidly decreases as the incident angle θ becomes smaller than the critical angle θ C23 . When the incident angle θ is 10 °, the degree of change in reflectance is extremely small.

【0018】以上のことから、従来の技術で述べた、光
を垂直に入射させるゴーグリッツ等による配置は、ポリ
マ薄膜の膜厚又は屈折率による反射率の変化が極めて小
さく、したがって感度が悪い。この発明は、感度が高く
且つ構成が簡単な光学的センサを提供しようとするもの
である。
As described above, the arrangement of the goggles or the like for vertically incident light described in the prior art has a very small change in reflectance due to the thickness or refractive index of the polymer thin film, and therefore has poor sensitivity. An object of the present invention is to provide an optical sensor having high sensitivity and a simple configuration.

【0019】図4の(A)は、この発明に係る光学的セ
ンサの構成を概略的に示す断面図である。光学的センサ
10は、検出素子11と光源部12と第1の光検出器1
3と第2の光検出器14とを備える。図4の(B)に拡
大して示すとおり、検出素子11は図1の基板2として
作用するプリズム15の一面にポリマ薄膜16を所定の
膜厚に形成したもので、プリズム15は、水を通過させ
るフローセル17上に、ポリマ薄膜16がフローセル1
7内の水と接触するよう取り付けられる。フローセル1
7は水の流入口18と流出口19とを有する。
FIG. 4A is a sectional view schematically showing the configuration of the optical sensor according to the present invention. The optical sensor 10 includes a detection element 11, a light source unit 12, and a first photodetector 1.
3 and a second photodetector 14. As shown in FIG. 4B in an enlarged manner, the detection element 11 is formed by forming a polymer thin film 16 to a predetermined thickness on one surface of a prism 15 acting as the substrate 2 in FIG. On the flow cell 17 to be passed, the polymer thin film 16 is
7 is attached so as to come into contact with the water in 7. Flow cell 1
7 has an inlet 18 and an outlet 19 for water.

【0020】光源部12は光源20、ビームスプリッタ
21及び偏光板22を備えている。光源20は例えばレ
ーザー・ダイオード(LD)又は発光ダイオード(LE
D)であり、可視光又は赤外線を放射する。光源20か
ら放射された光はビームスプリッタ21によりプローブ
光と参照光とに分割される。プローブ光は偏光板22を
通過して直線偏光となる。この直線偏光はs偏光(即
ち、光の電界が入射面に垂直である偏光)であることが
好ましい。プローブ光はプリズム15を通って、ポリマ
薄膜16と水との境界面での全反射の臨界角θCよりも
小さい入射角θでポリマ薄膜16に入射し、ポリマ薄膜
16で反射される。この反射されたプローブ光は第1の
光検出器13で受光され、その強度を表す信号に変換さ
れる。一方、ビームスプリッタ21で二分割された他方
の光である参照光は第2の光検出器14で受光され、参
照用の光強度を表す信号に変換される。第1の光検出器
13及び第2の光検出器14から出力される信号は、例
えばサンプリング・ホールド回路や比較回路を有する適
宜の電子回路に供給され、それら信号の間の比が求めら
れる。この比を用いることによって水中の有機物質の濃
度を決定することができる。
The light source section 12 includes a light source 20, a beam splitter 21, and a polarizing plate 22. The light source 20 is, for example, a laser diode (LD) or a light emitting diode (LE).
D) and emits visible light or infrared light. Light emitted from the light source 20 is split by the beam splitter 21 into probe light and reference light. The probe light passes through the polarizing plate 22 and becomes linearly polarized light. This linearly polarized light is preferably s-polarized light (ie, polarized light whose electric field is perpendicular to the plane of incidence). The probe light passes through the prism 15 and is incident on the polymer thin film 16 at an incident angle θ smaller than the critical angle θ C of total reflection at the interface between the polymer thin film 16 and water, and is reflected by the polymer thin film 16. The reflected probe light is received by the first photodetector 13 and converted into a signal representing the intensity. On the other hand, the reference light which is the other light split into two by the beam splitter 21 is received by the second photodetector 14 and converted into a signal representing the light intensity for reference. The signals output from the first photodetector 13 and the second photodetector 14 are supplied to an appropriate electronic circuit having, for example, a sampling and holding circuit and a comparison circuit, and a ratio between the signals is obtained. By using this ratio, the concentration of the organic substance in the water can be determined.

【0021】こうした光の放射、反射、検出を実施する
ために、図4に示すとおり、光源部12、第1の光検出
器13及び第2の光検出器14は、検出素子11に対し
て所定の関係でハウジング23に取り付けられる。な
お、光源部12とプリズム15との間、及び、プリズム
15と第1の光検出器13との間を光ファイバで結合す
るようにしてもよい。第1の光検出器13及び第2の光
検出器14としては、例えばフォトダイオードやフォト
トランジスタを用いることができる。
In order to perform such light emission, reflection and detection, as shown in FIG. 4, a light source unit 12, a first light detector 13 and a second light detector 14 It is attached to the housing 23 in a predetermined relationship. Note that an optical fiber may be connected between the light source unit 12 and the prism 15 and between the prism 15 and the first photodetector 13. As the first photodetector 13 and the second photodetector 14, for example, a photodiode or a phototransistor can be used.

【0022】この発明に係る光学的センサにおいては、
光源部から放射された光がポリマ薄膜へ入射するときの
入射角θは、ポリマ薄膜と水との境界面での全反射の臨
界角θCよりも小さく且つ臨界角θCに近い値であること
が望ましい。膜厚が0のときの反射率が、好ましくは
0.1以上、特に好ましくは0.2以上、更に好ましく
は0.3以上になるような入射角θを選択することによ
り、より高感度なセンサが得られる。例えば、図3のグ
ラフに示すとおり、SF11ガラス基板上にスピンコー
トされたポリ(ODMA−GLMA)薄膜の場合、波長
が632.8nmのs偏光の入射角θは40°〜48°
であることが好ましい。一方、ポリマ薄膜の膜厚は通常
は数ナノメータ〜10μmの範囲にあることが望ましい
が、IER法による検出に最適なポリマ薄膜の膜厚は特
に限定されない。しかし、図3のグラフから理解される
とおり、反射率の極大値又は極小値の近傍では反射率の
変化が小さいので、ポリマ薄膜の膜厚は反射率が極大に
なる膜厚と極小になる膜厚との間の値に選択することが
望ましい。
In the optical sensor according to the present invention,
The incident angle θ when light emitted from the light source unit enters the polymer thin film is smaller than the critical angle θ C of total reflection at the interface between the polymer thin film and water and is a value close to the critical angle θ C It is desirable. By selecting an incident angle θ such that the reflectance when the film thickness is 0 is preferably 0.1 or more, particularly preferably 0.2 or more, and more preferably 0.3 or more, higher sensitivity can be obtained. A sensor is obtained. For example, as shown in the graph of FIG. 3, in the case of a poly (ODMA-GLMA) thin film spin-coated on an SF11 glass substrate, the incident angle θ of s-polarized light having a wavelength of 632.8 nm is 40 ° to 48 °.
It is preferred that On the other hand, the thickness of the polymer thin film is usually desirably in the range of several nanometers to 10 μm, but the thickness of the polymer thin film optimal for detection by the IER method is not particularly limited. However, as can be understood from the graph of FIG. 3, since the change in the reflectance is small near the maximum value or the minimum value of the reflectance, the film thickness of the polymer thin film is the film thickness at which the reflectance is maximized and the film thickness at which the reflectance is minimized. It is desirable to choose a value between the thickness.

【0023】この発明に係る光学的センサの検出素子の
基板は透明であることが好ましく、その材料は例えばガ
ラス、プラスチック、ポリマ又は半導体である。また
は、こうした透明な基材の上に極めて薄く(50nm以
下)金属層、無機誘電体膜又は半導体層を蒸着したもの
であってもよい。しかし、ポリマ薄膜の反射率は基板に
使用される材料の屈折率によって変動する。図5は、基
板の屈折率がポリマ薄膜の反射率にどのように影響する
かを示すグラフであり、屈折率n1が1.5143、
1.7786及び2.3513の透明な基板の一つの面
上に、膜厚dが1.8μmで屈折率n2が1.493の
ポリ(ODMA−GLMA)薄膜をスピンコートにより
形成した3つの検出素子をそれぞれ用意し、屈折率n3
が1.332の水に接するようにポリ(ODMA−GL
MA)薄膜を配置して基板を波長λが632.8nmの
光で照射したときの、ポリマ薄膜の膜厚とその反射率と
の関係を示している。このグラフから、屈折率の大きな
基板を使用した方がポリマ薄膜の反射率はその膜厚の変
化に大きく感応し、したがって望ましいものであること
がわかる。
The substrate of the detecting element of the optical sensor according to the present invention is preferably transparent, and its material is, for example, glass, plastic, polymer or semiconductor. Alternatively, a very thin (50 nm or less) metal layer, inorganic dielectric film, or semiconductor layer may be deposited on such a transparent substrate. However, the reflectivity of the polymer thin film varies depending on the refractive index of the material used for the substrate. FIG. 5 is a graph showing how the refractive index of the substrate affects the reflectance of the polymer thin film, where the refractive index n 1 is 1.5143,
On one surface of the transparent substrates of 1.7786 and 2.3513, three poly (ODMA-GLMA) thin films having a thickness d of 1.8 μm and a refractive index n 2 of 1.493 were formed by spin coating. Each detection element is prepared, and the refractive index n 3
Is in contact with 1.332 water so that poly (ODMA-GL
MA) shows the relationship between the thickness of the polymer thin film and its reflectance when the substrate is irradiated with light having a wavelength λ of 632.8 nm with the thin film disposed. From this graph, it can be seen that the reflectance of the polymer thin film is more sensitive to the change in the film thickness when a substrate having a large refractive index is used, and therefore it is desirable.

【0024】更に基板について説明すると、図4に示す
光学的センサにおいては、検出素子11のプリズム15
は、ポリマ薄膜16を形成するための基板2であると同
時に、光源部12からのプローブ光をポリマ薄膜16に
結合させ、そこからの反射光を第1の光検出器13と結
合させるための光結合手段としても用いられている。し
かし、こうした光結合作用手段はプリズムのみに限定さ
れるものではなく、種々の手段によって実現することが
可能であって、その典型的な例は回折格子結合を利用し
たものと側面結合(side−coupling)を利
用したものである。
The substrate will be further described. In the optical sensor shown in FIG.
Is a substrate 2 on which the polymer thin film 16 is formed. At the same time, the probe light from the light source unit 12 is coupled to the polymer thin film 16 and the reflected light therefrom is coupled to the first photodetector 13. It is also used as optical coupling means. However, such an optical coupling function is not limited to the prism, but can be realized by various means. Typical examples thereof include those using diffraction grating coupling and side coupling (side-light coupling). (coupling).

【0025】以下、回折格子結合を利用した検出素子に
ついて図6の(A)〜(D)により、側面結合を利用し
た検出素子について図6の(E)によりそれぞれ説明す
る。(A)は、透明な基板24の面の一部に回折格子部
25を形成し、その面の上にポリマ薄膜26を形成した
検出素子を示している。(B)に示す検出素子は、基板
24とポリマ薄膜26との間に、回折格子部27が形成
された格子層28を設けたものである。(C)に示す検
出素子においては、基板24の面のうち光が入射する部
分とポリマ薄膜26で反射された光が出射する部分とに
回折格子部25が形成されている。(D)は、光が入射
する方の面に回折格子部27が形成された格子層28を
使用し、これを基板24のポリマ薄膜26に接しない方
の面に設けた検出素子を示している。一方、(E)に示
す検出素子においては、基板24のポリマ薄膜26に垂
直な一方の側面29に光を入射させ、ポリマ薄膜25か
らの反射光を他方の側面30から取り出すようにして側
面結合を利用する。
Hereinafter, a detection element using diffraction grating coupling will be described with reference to FIGS. 6A to 6D, and a detection element using side coupling will be described with reference to FIG. 6E. (A) shows a detection element in which a diffraction grating portion 25 is formed on a part of a surface of a transparent substrate 24 and a polymer thin film 26 is formed on the surface. The detection element shown in FIG. 2B has a grating layer 28 on which a diffraction grating portion 27 is formed between a substrate 24 and a polymer thin film 26. In the detection element shown in FIG. 3C, diffraction grating portions 25 are formed on a portion of the surface of the substrate 24 where light is incident and a portion where light reflected by the polymer thin film 26 is emitted. (D) shows a detection element in which a grating layer 28 having a diffraction grating portion 27 formed on a surface on which light is incident is used and provided on a surface of the substrate 24 which is not in contact with the polymer thin film 26. I have. On the other hand, in the detection element shown in FIG. 3E, light is incident on one side surface 29 of the substrate 24 perpendicular to the polymer thin film 26, and the reflected light from the polymer thin film 25 is extracted from the other side surface 30 so as to be connected to the side surface. Use

【0026】また、この発明に係る光学的センサに用い
るポリマ薄膜の材料は、下記の繰り返し単位、即ち、
The material of the polymer thin film used in the optical sensor according to the present invention is as follows:

【化1】 を有するホモポリマ又はコポリマが好適である。Embedded image Homopolymers or copolymers having the following are preferred.

【0027】式中、Xは、−H、−F、−C1、−B
r、−CH、−CF、−CN又は−CH−CH
を表し、Rは−R又は−Z−Rを表し、Zは、−
O−、−S−、−NH−、一NR′−、−(C=Y)
−、−(C=Y)−Y−、−Y−(C=Y)−、−(S
)−、−Y′−(SO)−、−(SO)−
Y′、−Y′ −(SO)−Y′−、−NH−(C=
O)−、−(C=O)−NH−、−(C=O)−N
′−、−Y′−(C=Y)−Y′−又は−O−(C
=O)−(CH−(C=O)−O−を表し、Y
は、同一の又は異なるO又はSを表し、Y′ は、同一
の又は異なるO又はNHを表し、nは0〜20の整数を
表し、R及びR′は、同一の又は異なる水素、直鎖
アルキル基、分枝アルキル基、シクロアルキル基、不飽
和炭化水素基、アリール基、飽和若しくは不飽和へテロ
環、又はそれらの置換体を表す。但し、Rは水素、道
鎖アルキル基、分枝アルキル基でない。
In the formula, X is -H, -F, -C1, -B
r, -CH 3, -CF 3, -CN or -CH 2 -CH 3
Wherein R 1 represents -R 2 or -ZR 2 , and Z represents-
O -, - S -, - NH-, one NR 2 '-, - (C = Y)
-,-(C = Y) -Y-, -Y- (C = Y)-,-(S
O 2 )-, -Y '-(SO 2 )-,-(SO 2 )-
Y ', - Y' - ( SO 2) -Y '-, - NH- (C =
O)-,-(C = O) -NH-,-(C = O) -N
R 2 '-, - Y' - (C = Y) -Y'- or -O- (C
= O) - (CH 2) n - (C = O) represents -O-, Y
Represents the same or different O or S, Y ′ represents the same or different O or NH, n represents an integer of 0 to 20, R 2 and R 2 ′ represent the same or different hydrogen, It represents a linear alkyl group, a branched alkyl group, a cycloalkyl group, an unsaturated hydrocarbon group, an aryl group, a saturated or unsaturated hetero ring, or a substituted product thereof. However, R 1 is not hydrogen, a side chain alkyl group, or a branched alkyl group.

【0028】式中、Xは好ましくはHまたはCHであ
りRは好ましくは置換若しくは非置換アリール基又は
−Z−Rであり、Zは好ましくは−O−、−(C=
O)−O−、又は、−O−(C=O)−であり、R
好ましくは直鎖アルキル基、分枝アルキル基、シクロア
ルキル基、不飽和炭化水素基、アリール基、飽和若しく
は不飽和へテロ環又はそれらの置換体である。
In the formula, X is preferably H or CH 3 , R 1 is preferably a substituted or unsubstituted aryl group or -ZR 2 , and Z is preferably -O-,-(C =
O) —O— or —O— (C = O) —, and R 2 is preferably a linear alkyl group, a branched alkyl group, a cycloalkyl group, an unsaturated hydrocarbon group, an aryl group, a saturated or It is an unsaturated hetero ring or a substituted product thereof.

【0029】ポリマ薄膜に使用されるポリマは、単ーの
繰り返し単位(I)のみから成るポリマでも、他の繰り
返し単位と上記の繰り返し単位(I)とから成るコポリ
マでも、上記の繰り返し単位(I)の二種類以上から成
るコポリマでもよい。コポリマ中の繰り返し単位の配列
はいかなるものでもよく、例えば、ランダムコポリマ、
交互コポリマ、ブロックコポリマ又はグラフトコポリマ
を使用することができる。特に、ポリマ薄膜は、ポリメ
タクリル酸エステル類、ポリアクリル酸エステル類から
調製されるのが好ましい。エステルの側鎖基は、好まし
くは直鎖若しくは分枝アルキル基又はシクロアルキル基
であり、炭素数は好ましくは4〜22である。
The polymer used for the polymer thin film may be a polymer consisting of only a single repeating unit (I) or a copolymer consisting of another repeating unit and the above-mentioned repeating unit (I). ) May be used. The sequence of the repeating units in the copolymer may be any, for example, random copolymer,
Alternating, block or graft copolymers can be used. In particular, the polymer thin film is preferably prepared from polymethacrylates and polyacrylates. The side chain group of the ester is preferably a straight-chain or branched alkyl group or a cycloalkyl group, and preferably has 4 to 22 carbon atoms.

【0030】ポリマ薄膜に特に好適なポリマは、 ポリ(メタクリル酸ドデシル) ポリ(メタクリル酸イソデシル) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル−co−メタク
リル酸メチル) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル−co−スチレ
ン) ポリ(メタクリル酸メチル−co−アクリル酸2−エチ
ルヘキシル) ポリ(メタクリル酸メチル−co−メタクリル酸2−エ
チルヘキシル) ポリ(メタクリル酸イソブチル−co−メタクリル酸グ
リシジル) ポリ(メタクリル酸シクロヘキシル) ポリ(メタクリル酸オクタデシル) ポリ(メタクリル酸オクタデシル−co−スチレン) ポリ(プロピオン酸ビニル) ポリ(メタクリル酸ドデシル−co−スチレン) ポリ(メタクリル酸ドデシル−co−メタクリル酸グリ
シジル) ポリ(メタクリル酸ブチル) ポリ(メタクリル酸ブチル−co−メタクリル酸メチ
ル) ポリ(メタクリル酸ブチル−co−メタクリル酸グリシ
ジル) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル−co−メタク
リル酸グリシジル) ポリ(メタクリル酸シクロヘキシル−co−メタクリル
酸グリシジル) ポリ(メタクリル酸シクロヘキシル−co−メタクリル
酸メチル) ポリ(メタクリル酸ベンジル−co−メタクリル酸2−
エチルヘキシル) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル−co−ジアセ
トンアクリルアミド) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル−co−メタク
リル酸ベンジル−co−メタクリル酸グリシジル) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル−co−メタク
リル酸メチル−co−メタクリル酸グリシジル) ポリ(桂皮酸ビニル)ポリ(メタクリル酸ブチル−co
−メタクリル酸) ポリ(桂皮酸ビニル−co−メタクリル酸ドデシル) ポリ(メタクリル酸テトラヒドロフルフリル) ポリ(メタクリル酸へキサデシル) ポリ(メタクリル酸2−エチルブチル) ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル) ポリ(メタクリル酸シクロヘキシル−co−メタクリル
酸イソブチル) ポリ(メタクリル酸シクロヘキシル−co−メタクリル
酸2−エチルヘキシル) ポリ(メタクリル酸ブチル−co−メタクリル酸2−エ
チルヘキシル) ポリ(メタクリル酸ブチル−co−メタクリル酸イソブ
チル) ポリ(メタクリル酸シクロヘキシル−co−メタクリル
酸ブチル) ポリ(メタクリル酸シクロヘキシル−co−メタクリル
酸ドデシル) ポリ(メタクリル酸ブチル−co−メタクリル酸エチ
ル) ポリ(メタクリル酸ブチル−co−メタクリル酸オクタ
デシル) ポリ(メタクリル酸ブチル−co−スチレン) ポリ(4−メチルスチレン) ポリ(メタクリル酸シクロヘキシル−co−メタクリル
酸ベンジル) ポリ(メタクリル酸ドデシル−co−メタクリル酸ベン
ジル) ポリ(メタクリル酸オクタデシル−co−メタクリル酸
ベンジル) ポリ(メタクリル酸ベンジル−co−メタクリル酸テト
ラヒドロフルフリル) ポリ(メタクリル酸ベンジル−co−メタクリル酸へキ
サデシル) ポリ(メタクリル酸ドデシル−co−メタクリル酸メチ
ル) ポリ(メタクリル酸ドデシル−co−メタクリル酸エチ
ル) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル−co−メタク
リル酸ドデシル) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル−co−メタク
リル酸オクタデシル) ポリ(メタクリル酸2−エチルブチル−co−メタクリ
ル酸ベンジル)) ポリ(メタクリル酸テトラヒドロフルフリル−co−メ
タクリル酸グリシジル) ポリ(スチレン−co−アクリル酸オクタデシル) ポリ(メタクリル酸オクタデシル−co−メタクリル酸
グリシジル) ポリ(4−メトキシスチレン) ポリ(メタクリル酸2−エチルブチル−co−メタクリ
ル酸グリシジル) ポリ(スチレン−co−メタクリル酸テトラヒドロフル
フリル) ポリ(メタクリル酸2−エチルヘキシル−co−メタク
リル酸プロピル) ポリ(メタクリル酸オクタデシル−co−メタクリル酸
イソプロピル) ポリ(3−メチル−4−ヒドロキシスチレン−co−4
−ヒドロキシスチレン) ポリ(スチレン−co−メタクリル酸2−エチルヘキシ
ル−co−メタクリル酸グリシジル) である。
Particularly preferred polymers for the polymer film are poly (dodecyl methacrylate) poly (isodecyl methacrylate) poly (2-ethylhexyl methacrylate) poly (2-ethylhexyl methacrylate-co-methyl methacrylate) poly (methacrylic acid) 2-ethylhexyl-co-styrene) poly (methyl methacrylate-co-2-ethylhexyl acrylate) poly (methyl methacrylate-co-2-ethylhexyl methacrylate) poly (isobutyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) poly ( Cyclohexyl methacrylate Poly (octadecyl methacrylate) Poly (octadecyl methacrylate-co-styrene) Poly (vinyl propionate) Poly (dodecyl methacrylate-co-styrene) Poly (dodecyl methacrylate-) o-glycidyl methacrylate poly (butyl methacrylate) poly (butyl methacrylate-co-methyl methacrylate) poly (butyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) poly (2-ethylhexyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) Poly (cyclohexyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) Poly (cyclohexyl methacrylate-co-methyl methacrylate) Poly (benzyl methacrylate-co-meth-methacrylic acid 2-)
Ethylhexyl Poly (2-ethylhexyl methacrylate-co-diacetone acrylamide) Poly (2-ethylhexyl methacrylate-co-benzyl-methacrylate-co-glycidyl methacrylate) Poly (2-ethylhexyl methacrylate-co-methyl methacrylate) co-glycidyl methacrylate) poly (vinyl cinnamate) poly (butyl methacrylate-co
-(Methacrylic acid) poly (vinyl cinnamate-co-dodecyl methacrylate) poly (tetrahydrofurfuryl methacrylate) poly (hexadecyl methacrylate) poly (2-ethylbutyl methacrylate) poly (2-hydroxyethyl methacrylate) poly ( Poly (cyclohexyl methacrylate-co-isobutyl methacrylate) Poly (cyclohexyl methacrylate-co-2-ethylhexyl methacrylate) Poly (butyl methacrylate-co-2-ethylhexyl methacrylate) Poly (butyl methacrylate-co-isobutyl methacrylate) Poly (cyclohexyl methacrylate-co-butyl methacrylate) Poly (cyclohexyl methacrylate-co-dodecyl methacrylate) Poly (butyl methacrylate-co-ethyl methacrylate) Poly (methacrylic Butyl acrylate-co-octadecyl methacrylate poly (butyl methacrylate-co-styrene) poly (4-methylstyrene) poly (cyclohexyl methacrylate-co-benzyl methacrylate) poly (dodecyl methacrylate-co-benzyl methacrylate) Poly (octadecyl methacrylate-co-benzyl methacrylate) Poly (benzyl methacrylate-co-tetrahydrofurfuryl methacrylate) Poly (benzyl methacrylate-co-hexadecyl methacrylate) Poly (dodecyl methacrylate-co-methacrylic acid) Methyl) poly (dodecyl methacrylate-co-ethyl methacrylate) poly (2-ethylhexyl methacrylate-co-dodecyl methacrylate) poly (2-ethylhexyl methacrylate-co-octa methacrylate) Poly (2-ethylbutyl methacrylate-co-benzyl methacrylate)) poly (tetrahydrofurfuryl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) poly (styrene-co-octadecyl acrylate) poly (octadecyl methacrylate-co-methacryl) Glycidyl acid) Poly (4-methoxystyrene) Poly (2-ethylbutyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) Poly (styrene-co-tetrahydrofurfuryl methacrylate) Poly (2-ethylhexyl methacrylate-co-propyl methacrylate) Poly (octadecyl methacrylate-co-isopropyl methacrylate) Poly (3-methyl-4-hydroxystyrene-co-4
-Hydroxystyrene) poly (styrene-co-2-ethylhexyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate).

【0031】なお、上記のメタクリル酸エステルポリマ
又はコポリマにおいて、メタクリル酸に代えてアクリル
酸を用いてもよい。また、上記のポリマは、それ自体架
橋することが可能であるが、該ポリマ中に架橋用の反応
性基を有する化合物を導入することによって架橋するこ
とも可能である。そのような架橋用の反応性基として
は、例えば、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、エポ
キシ基、カルボニル基及びウレタン基並びにそれらの誘
導体や、マレイン酸、フマル酸、ソルビン酸、イタコン
酸及び桂皮酸並びにそれらの誘導体を挙げることができ
る。可視光、紫外光又は高エネルギー放射線の照射によ
ってカルベン又はニトレンを形成することが可能な化学
構造を有する物質もまた架橋剤として使用し得る。架橋
ポリマによって形成された薄膜は不溶性なので、ポリマ
を架橋することにより、ポリマ薄膜の安定性を増すこと
ができる。架橋方法には特に制限はなく、従来公知の架
橋方法、例えば加熱による方法の他に、光や放射線の照
射による方法を用いることができる。
In the methacrylic ester polymer or copolymer, acrylic acid may be used instead of methacrylic acid. The above polymer can be cross-linked by itself, but can be cross-linked by introducing a compound having a cross-linking reactive group into the polymer. Examples of such a reactive group for crosslinking include an amino group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an epoxy group, a carbonyl group and a urethane group and derivatives thereof, and maleic acid, fumaric acid, sorbic acid, itaconic acid and cinnamic acid. And their derivatives. Substances having a chemical structure capable of forming carbene or nitrene upon irradiation with visible light, ultraviolet light or high-energy radiation can also be used as a crosslinking agent. Since the thin film formed by the cross-linked polymer is insoluble, the stability of the polymer thin film can be increased by cross-linking the polymer. The crosslinking method is not particularly limited, and a conventionally known crosslinking method, for example, a method by heating or a method by irradiation with light or radiation can be used.

【0032】この発明に係る光学的センサにおいては、
ポリマ薄膜の屈折率及びポリマ薄膜の膨潤が温度と共に
変動するので、光学的センサの特性も温度の影響をある
程度は受けざるを得ない。したがって、精度の良い測定
を行うためには、温度制御又は温度補償が必要である。
こうした温度制御又は温度補償は、(1)光学的センサ
を温度制御されたケース内に収納し、又は、フローセル
内を流れる水の温度を制御する、(2)光学的センサに
温度感知素子を取り付けて温度補正信号を作る、(3)
ポリマ薄膜よりも温度に対して敏感なポリマを利用して
温度補正用基準信号を作る、等の適宜の手法を用いて実
現可能である。
In the optical sensor according to the present invention,
Since the refractive index of the polymer thin film and the swelling of the polymer thin film fluctuate with temperature, the characteristics of the optical sensor must be affected to some extent by the temperature. Therefore, temperature control or temperature compensation is required to perform accurate measurement.
Such temperature control or temperature compensation includes (1) housing the optical sensor in a temperature-controlled case, or controlling the temperature of water flowing in the flow cell, and (2) attaching a temperature sensing element to the optical sensor. To make a temperature correction signal, (3)
It can be realized by using an appropriate method such as generating a temperature correction reference signal using a polymer that is more sensitive to temperature than a polymer thin film.

【0033】更に、この発明に係る光学的センサは、水
中に溶存する有機物質(例えば炭化水素)の混合物の濃
度を測定することができるよう構成を変更することが可
能である。こうした変更は、(1)複数の有機物質に対
して感度が小さい又は低い一種のポリマ薄膜を使用する
方法、(2)それぞれが別種の有機物質に対して応答す
る複数のポリマ薄膜を使用し、それぞれのポリマ薄膜の
応答を組み合わせることで有機物質の混合物の濃度を表
す信号を生成する方法(3)それぞれが水中の同種の又
は別種の有機物質に対して異なる応答を示す複数のポリ
マ薄膜を使用し、それぞれのポリマ薄膜の応答を組み合
わせることで有機物質の混合物の濃度を表す信号を生成
する方法、(4)上記の一種の又は複数のポリマ薄膜を
異なる光学的手法(例えば、IER法、表面プラズモン
共振又は被きょう導波モード分光学)と組み合わせて使
用し、有機物質の混合物の濃度を表す信号を生成する方
法、を単独で又は組み合わせて使用することにより実現
可能である。この場合、(1)〜(4)の方法を単独で
又は組み合わせて使用する態様に応じて検出素子、光源
部及び光検出器を複数設けなければならないことがあ
る。
Further, the configuration of the optical sensor according to the present invention can be changed so that the concentration of a mixture of organic substances (for example, hydrocarbons) dissolved in water can be measured. Such modifications include (1) using one type of polymer thin film with low or low sensitivity to multiple organic substances, (2) using multiple polymer thin films, each responding to another type of organic substance, A method of generating a signal representing the concentration of a mixture of organic substances by combining the responses of each polymer thin film (3) using a plurality of polymer thin films each showing a different response to the same or another organic substance in water A method of generating a signal representing the concentration of the mixture of organic substances by combining the responses of the respective polymer thin films; (4) using one or more of the above-described polymer thin films by different optical methods (for example, IER method, surface Plasmon resonance or combined guided mode spectroscopy) to generate a signal representing the concentration of a mixture of organic substances, alone or in combination It can be implemented by use. In this case, depending on the mode of using the methods (1) to (4) alone or in combination, it may be necessary to provide a plurality of detection elements, light source units, and photodetectors.

【0034】実際、この発明に係る光学的センサの感度
や応答時間は測定対象である有機物質の種類に応じて変
動する。そこで、種々の応用において有機物質の全量や
個々の有機物質又は有機物質群の濃度を精度良く測定す
るために、上記(1)〜(4)の方法によって光学的セ
ンサをマルチチャンネル化し、これを公知のパターン認
識技術(例えば、マトリックス解析、ニューラルネット
ワーク解析)と組み合わせて用いることも可能である。
In fact, the sensitivity and response time of the optical sensor according to the present invention vary depending on the type of the organic substance to be measured. Therefore, in order to accurately measure the total amount of organic substances and the concentration of individual organic substances or groups of organic substances in various applications, the optical sensor is multi-channeled by the above-described methods (1) to (4). It is also possible to use in combination with a known pattern recognition technique (for example, matrix analysis, neural network analysis).

【0035】以下、図7〜図9により、この発明に係る
光学的センサを用いて水中の有機物質を測定した結果の
実例を説明する。これらの測定結果を得るために使用し
た光学的センサは図4に示す光学的センサと同じ構成で
あり、検出素子はSF11ガラス基板上にスピンコート
によりポリ(ODMA−GLMA)薄膜を1μmの膜厚
に形成し、そのガラス基板のポリ(ODMA−GLM
A)薄膜が形成されていない面上に90°ガラス・プリ
ズムを屈折率整合オイルにより取り付けたものである。
光源として波長632.8nmのHe−Neレーザーを
用い、第1の光検出器及び第2の光検出器としてフォト
ダイオードを用いた。既に説明したとおり、光源から放
射されたレーザー光をビームスプリッタによってプロー
ブ光と参照光とに分割する。プローブ光は偏光板によっ
てs偏光光に変換し、プリズムに45°の入射角で入射
させ、ポリ(ODMA−GLMA)薄膜で反射されたプ
ローブ光を第1の光検出器に供給する。一方、参照光は
第2の光検出器に供給する。第1の光検出器及び第2の
光検出器によりプローブ光及び参照光の強度を表す信号
をそれぞれ生成して電子回路に供給し、測定結果を得
た。
Hereinafter, an actual example of a result of measurement of an organic substance in water using the optical sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. The optical sensor used to obtain these measurement results has the same configuration as the optical sensor shown in FIG. 4, and the detection element is a 1 μm thick poly (ODMA-GLMA) thin film formed on a SF11 glass substrate by spin coating. And the glass substrate is made of poly (ODMA-GLM
A) A 90 ° glass prism is mounted on a surface on which no thin film is formed by using a refractive index matching oil.
A He-Ne laser having a wavelength of 632.8 nm was used as a light source, and a photodiode was used as a first photodetector and a second photodetector. As described above, the laser light emitted from the light source is split into the probe light and the reference light by the beam splitter. The probe light is converted into s-polarized light by a polarizing plate, is incident on the prism at an incident angle of 45 °, and supplies the probe light reflected by the poly (ODMA-GLMA) thin film to the first photodetector. On the other hand, the reference light is supplied to a second photodetector. Signals representing the intensities of the probe light and the reference light were generated by the first photodetector and the second photodetector, respectively, and supplied to the electronic circuit to obtain measurement results.

【0036】実例1:図7は、水中に濃度が10〜20
0ppmのトルエンが溶存するときの光学的センサの反
射率を時間の関数として描いたグラフである。このグラ
フから、この発明の光学的センサは感度は高くしかも応
答が早いことがわかる。検出限度は1〜2ppm前後で
あり、90%応答時間は2分よりも短い。
Example 1: FIG. 7 shows that the concentration in water was 10-20.
5 is a graph depicting the reflectance of an optical sensor as a function of time when 0 ppm of toluene is dissolved. This graph shows that the optical sensor of the present invention has high sensitivity and quick response. The detection limit is around 1-2 ppm, and the 90% response time is less than 2 minutes.

【0037】検出素子の応答が水中のトルエンの濃度と
どのような関係にあるかは、図8に示すとおりであり、
検出素子の反射率は水中のトルエンの濃度に比例して直
線的に変化することがわかった。
The relationship between the response of the detection element and the concentration of toluene in water is as shown in FIG.
It was found that the reflectance of the detection element changed linearly in proportion to the concentration of toluene in water.

【0038】実例2:では、検出素子の応答が水中の他
の有機物質の濃度とどのような関係にあるかを調べるた
め、トルエンに加えてベンゼンとp−キシレンとについ
ても検出素子の反射率をそれら有機物質の濃度を変えな
がら測定したところ、図9のグラフを得た。ここから、
検出素子の応答はトルエン、ベンゼン、p−キシレンの
3種の有機物質の濃度に比例して直線的に変化するこ
と、及び、検出素子のベンゼンに対する感度を1とする
と、検出素子のトルエン及びp−キシレンに対する感度
はそれぞれ3.5、9.25であることがわかった。
In Example 2, in order to examine the relationship between the response of the detection element and the concentration of other organic substances in water, the reflectance of the detection element was determined for benzene and p-xylene in addition to toluene. Was measured while changing the concentrations of the organic substances, and the graph of FIG. 9 was obtained. from here,
Assuming that the response of the detection element changes linearly in proportion to the concentrations of the three organic substances of toluene, benzene and p-xylene, and that the sensitivity of the detection element to benzene is 1, assuming that the sensitivity of the detection element to benzene is 1, The sensitivities to xylene were found to be 3.5 and 9.25, respectively.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上、この発明を若干の実施の形態を用
いて詳細に説明したところから理解されるとおり、この
発明は、従来のゴーグリッツ等の提案した光学的センサ
に比べて感度及び精度が高く、しかも構成が簡単な光学
的センサを提供することができるという格別の効果を奏
する。
As will be understood from the above description of the present invention in detail with reference to some embodiments, the present invention has a higher sensitivity and accuracy than a conventional optical sensor proposed by Googlitz or the like. This provides a special effect that an optical sensor that is expensive and has a simple configuration can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る光学的センサに用いる検出素子
の基本構成を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a basic configuration of a detection element used for an optical sensor according to the present invention.

【図2】図1の検出素子における光の入射角とポリマ薄
膜の反射率との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an incident angle of light and a reflectance of a polymer thin film in the detection element of FIG.

【図3】図1の検出素子におけるポリマ薄膜の膜厚とそ
の反射率との関係を複数の入射角について示すグラフで
ある。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of a polymer thin film and its reflectance in the detection element of FIG. 1 for a plurality of incident angles.

【図4】(A)はこの発明に係る光学的センサの一つの
実施の形態を概略的に示す断面図であり、(B)はその
一部を拡大して示す図である。
FIG. 4A is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of an optical sensor according to the present invention, and FIG. 4B is an enlarged view of a part thereof.

【図5】図4の光学的センサにおけるポリマ薄膜の膜厚
とその反射率との関係を、屈折率が異なる複数の基板に
ついて示すグラフである。
5 is a graph showing the relationship between the thickness of a polymer thin film and its reflectance in the optical sensor of FIG. 4 for a plurality of substrates having different refractive indices.

【図6】この発明に係る光学的センサにおける検出素子
の変形例について説明する図であって、(A)〜(D)
は回折格子結合を利用した検出素子を、(E)は側面結
合を利用した検出素子をそれぞれ示す図である。
FIGS. 6A to 6D are diagrams illustrating a modified example of the detection element in the optical sensor according to the present invention, wherein FIGS.
FIG. 3A is a diagram illustrating a detection element using diffraction grating coupling, and FIG. 3E is a diagram illustrating a detection element using side coupling.

【図7】水中の有機物質が濃度10〜200ppmのト
ルエンである場合の、この発明に係る光学的センサの応
答の時間変化を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the time change of the response of the optical sensor according to the present invention when the organic substance in water is toluene having a concentration of 10 to 200 ppm.

【図8】この発明に係る光学的センサの応答が水中のト
ルエンの濃度の変化に対して直線的に変化することを示
すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing that the response of the optical sensor according to the present invention changes linearly with changes in the concentration of toluene in water.

【図9】この発明に係る光学的センサの応答が水中のト
ルエン、ベンゼン及びp−キシレンの濃度の変化に対し
て直線的に変化することを示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing that the response of the optical sensor according to the present invention changes linearly with changes in the concentration of toluene, benzene and p-xylene in water.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:検出素子、 2:基板、 3:ポリマ薄膜、 4:
光源、 6、7:境界面、 10:光学的センサ、 1
1:検出素子、12:光源部、 13:第1の光検出
器、 14:第2の光検出器、 15:プリズム、 1
6:ポリマ薄膜、17:フローセル、 20:光源、
21:ビームスプリッタ、 22:偏光板、 23:ハ
ウジング、 24:基板、 26:ポリマ薄膜、 2
5、27:回折格子部、 28:格子層。
1: detection element, 2: substrate, 3: polymer thin film, 4:
Light source, 6, 7: boundary surface, 10: optical sensor, 1
1: detection element, 12: light source unit, 13: first light detector, 14: second light detector, 15: prism, 1
6: polymer thin film, 17: flow cell, 20: light source,
21: beam splitter, 22: polarizing plate, 23: housing, 24: substrate, 26: polymer thin film, 2
5, 27: diffraction grating portion, 28: grating layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 弘信 埼玉県川越市南台1−3−2 ヘキスト インダストリー株式会社 先端材料技術 研究所内 (72)発明者 多加谷 明広 埼玉県川越市南台1−3−2 ヘキスト インダストリー株式会社 先端材料技術 研究所内 (56)参考文献 特開 平7−260773(JP,A) 特開 平8−184560(JP,A) 特開 平6−222006(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/83 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hironobu Yamamoto 1-3-2 Minamidai, Kawagoe-shi, Saitama Hoechst Industry Co., Ltd. Advanced Materials Technology Laboratory (72) Inventor Akihiro Takaya 1-3-Minamidai, Kawagoe-shi, Saitama 2 Hoechst Industry Co., Ltd. Advanced Materials Technology Laboratory (56) References JP-A-7-260773 (JP, A) JP-A-8-184560 (JP, A) JP-A-6-222006 (JP, A) (58) ) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/00-21/83 JICST file (JOIS)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水中に溶存する有機物質を直接検出する
ための光学的センサであって、 光学的に透明な基板と、該基板の上に形成され且つ前記
水に接するポリマ薄膜とを有する少なくとも1つの検出
素子と、 前記検出素子の前記基板の側に配置された少なくとも1
つの光源部と、 前記検出素子の前記基板の側に配置された第1の光検出
器と、 を具備し、前記基板が、前記光源部からの光を所定の入
射角で前記ポリマ薄膜に結合させると共に、前記検出素
子で反射された光を前記第1の光検出器に結合するため
の光結合手段として機能してなり、前記所定の入射角
を、前記ポリマ薄膜と前記水との境界面における全反射
の臨界角よりも小さく且つ前記ポリマ薄膜の膜厚が0の
ときの反射率が0.1以上になるような値に設定したこ
とを特徴とする光学的センサ。
1. An optical sensor for directly detecting an organic substance dissolved in water, comprising: an optically transparent substrate; and a polymer thin film formed on the substrate and in contact with the water. One detection element and at least one detection element disposed on the substrate side of the detection element
And a first photodetector disposed on the substrate side of the detection element, wherein the substrate couples light from the light source unit to the polymer thin film at a predetermined incident angle. And functioning as an optical coupling means for coupling the light reflected by the detection element to the first photodetector, wherein the predetermined incident angle is set to the interface between the polymer thin film and the water. Is smaller than the critical angle of total reflection at 0 and the thickness of the polymer thin film is 0
An optical sensor characterized in that the reflectance is set to a value that is 0.1 or more .
【請求項2】 請求項1記載の光学的センサであって、 前記光源部からの光を直接受光する第2の光検出器と、 前記第1の光検出器と前記第2の光検出器との出力を受
け取り、それら出力の比を求めて前記有機物質の濃度を
表す信号を出力する電子回路と、 を更に備えることを特徴とする光学的センサ。
2. The optical sensor according to claim 1, wherein the second light detector directly receives light from the light source unit, the first light detector, and the second light detector. An electronic circuit that receives the outputs of the above and outputs a signal representing the concentration of the organic substance by calculating the ratio of the outputs.
【請求項3】 請求項2に記載の光学的センサであっ
て、前記検出素子に対して前記光源部、前記第1の光検
出器、前記第2の光検出器及び前記光結合手段を所定の
位置関係に保持するためのハウジングを備えることを特
徴とする光学的センサ。
3. The optical sensor according to claim 2, wherein the light source unit, the first photodetector, the second photodetector, and the optical coupling unit are provided with respect to the detection element. An optical sensor, comprising: a housing for maintaining the positional relationship of the optical sensor.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1つに記載の光
学的センサであって、前記ポリマ薄膜がIER法により
前記有機物質の測定を可能にする材料から成ることを特
徴とする光学的センサ。
4. The optical sensor according to claim 1, wherein the polymer thin film is made of a material that enables measurement of the organic substance by an IER method. Sensor.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1つに記載の光
学的センサであって、前記ポリマ薄膜の厚さを10μm
よりも小さく選定したことを特徴とする光学的センサ。
5. The optical sensor according to claim 1, wherein the thickness of the polymer thin film is 10 μm.
An optical sensor characterized in that it is selected smaller than.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1つに記載の光
学的センサであって、前記基板がプリズムであることを
特徴とする光学的センサ。
6. The optical sensor according to claim 1, wherein the substrate is a prism.
【請求項7】 請求項1〜5のいずれか1つに記載の光
学的センサであって、前記基板が平板であり、該基板の
所定の位置に回折格子を形成したことを特徴とする光学
的センサ。
7. The optical sensor according to claim 1, wherein the substrate is a flat plate, and a diffraction grating is formed at a predetermined position on the substrate. Sensor.
【請求項8】 請求項1〜5のいずれか1つに記載の光
学的センサであって、前記基板が平板であり、回折格子
が形成された格子層を前記基板と前記ポリマ薄膜との間
又は前記基板の前記ポリマ薄膜が形成されていない方の
面に設けたことを特徴とする光学的センサ。
8. The optical sensor according to claim 1, wherein the substrate is a flat plate, and a grating layer having a diffraction grating is provided between the substrate and the polymer thin film. Alternatively, the optical sensor is provided on a surface of the substrate on which the polymer thin film is not formed.
【請求項9】 請求項1〜5のいずれか1つに記載の光
学的センサであって、前記基板が平板であり、前記結合
手段として側面結合を利用していることを特徴とする光
学的センサ。
9. The optical sensor according to claim 1, wherein the substrate is a flat plate, and a side coupling is used as the coupling unit. Sensor.
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