JP3352092B2 - 分子特性解析の方法及び装置 - Google Patents
分子特性解析の方法及び装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、分子特性解析のための方法及び装置に関
し、更に詳しくは、その中で光が試料の分子によって散
乱し散乱光が検出・解析される分子特性解析用の器具に
関する。この分子特性解析用器具は、典型的には、液体
クロマトグラフィと共に用いられるが、そのような使用
に限定はされない。
し、更に詳しくは、その中で光が試料の分子によって散
乱し散乱光が検出・解析される分子特性解析用の器具に
関する。この分子特性解析用器具は、典型的には、液体
クロマトグラフィと共に用いられるが、そのような使用
に限定はされない。
発明の背景 周知のように、高分子に関係する産業においては、様
々なプロセスによって生成され、又は、様々なプロセス
内で用いられる分子の特性解析を行う必要性が存在す
る。この必要性が特に問題になる応用領域には、プラス
チック、製薬、バイオテクノロジ、化学薬品産業におけ
る、品質管理実験室、研究実験室、製造工程が含まれ
る。分子と特性解析するための典型的な測定には、試料
が異なる分子重量を含む場合の分子重量分布及び多分散
性（polydispersity）、分子サイズ（流体力学的半径、
旋回半径）、濃度、配座（conformation）情報、更に、
形状情報及び分子分岐情報などの決定が含まれる。
々なプロセスによって生成され、又は、様々なプロセス
内で用いられる分子の特性解析を行う必要性が存在す
る。この必要性が特に問題になる応用領域には、プラス
チック、製薬、バイオテクノロジ、化学薬品産業におけ
る、品質管理実験室、研究実験室、製造工程が含まれ
る。分子と特性解析するための典型的な測定には、試料
が異なる分子重量を含む場合の分子重量分布及び多分散
性（polydispersity）、分子サイズ（流体力学的半径、
旋回半径）、濃度、配座（conformation）情報、更に、
形状情報及び分子分岐情報などの決定が含まれる。
分子特性解析のための最も通常の技術は液体クロマト
グラフィ（LC）であるが、LCは、用いられる特定の検出
方法のための試料の準備と、検出方法そのものを必要と
する。このよく知られた解析方法では、溶媒とテストさ
れる物質（様々な重量と他の分子特性とを有する分子の
混合物）との流れる混合物が、特別に選択されたクロマ
トグラフィ・コラムを通過し、その結果、成分である分
子が、大きさ又は何か他の分子特性に従って流れる溶媒
の中で時間経過と共に分離される。流れている液体は、
次に、検出器を通過する。あるタイプの検出器では、レ
ーザ・ビームが当該液体を通過するように方向付けら
れ、散乱した光が解析されて分子特性解析を与える。
グラフィ（LC）であるが、LCは、用いられる特定の検出
方法のための試料の準備と、検出方法そのものを必要と
する。このよく知られた解析方法では、溶媒とテストさ
れる物質（様々な重量と他の分子特性とを有する分子の
混合物）との流れる混合物が、特別に選択されたクロマ
トグラフィ・コラムを通過し、その結果、成分である分
子が、大きさ又は何か他の分子特性に従って流れる溶媒
の中で時間経過と共に分離される。流れている液体は、
次に、検出器を通過する。あるタイプの検出器では、レ
ーザ・ビームが当該液体を通過するように方向付けら
れ、散乱した光が解析されて分子特性解析を与える。
液体クロマトグラフィを使用する例として、タンパク
質、商業用樹脂、天然及び合成ポリマ、核酸、柔軟剤、
植物及び動物の代謝産物、潤滑剤、染料、石油残留物、
薬剤、アミノ酸、顔料、多糖類、殺虫剤、除草剤、殺真
菌剤、界面活性剤、脂質、爆薬などの分析がある。
質、商業用樹脂、天然及び合成ポリマ、核酸、柔軟剤、
植物及び動物の代謝産物、潤滑剤、染料、石油残留物、
薬剤、アミノ酸、顔料、多糖類、殺虫剤、除草剤、殺真
菌剤、界面活性剤、脂質、爆薬などの分析がある。
検出器は様々な技術を用いて、試料の分子によって散
乱される光を検出する。ある従来技術のシステムでは、
試料が検出器のアレーによって包囲され、試料が異なる
角度に散乱するレーザ光を集めている。また、別のある
従来技術のシステムでは、試料によって所定の角度に散
乱したレーザ光が環状のアパーチャを通過し、増倍型光
電管上で合焦される。従来型の分子特性解析用検出器に
は、どれも、要求される光学的な設定、低い信号レベ
ル、漂流光（stray light）からの干渉などに起因する
使用上の困難などの１つ又は複数の欠点があり、この困
難により、精度は悪化し、コストも比較的高くなる。
乱される光を検出する。ある従来技術のシステムでは、
試料が検出器のアレーによって包囲され、試料が異なる
角度に散乱するレーザ光を集めている。また、別のある
従来技術のシステムでは、試料によって所定の角度に散
乱したレーザ光が環状のアパーチャを通過し、増倍型光
電管上で合焦される。従来型の分子特性解析用検出器に
は、どれも、要求される光学的な設定、低い信号レベ
ル、漂流光（stray light）からの干渉などに起因する
使用上の困難などの１つ又は複数の欠点があり、この困
難により、精度は悪化し、コストも比較的高くなる。
本発明の一般的な目的は、分子特性解析のための改良
型の方法及び装置を提供することである。
型の方法及び装置を提供することである。
本発明の別の目的は、漂流光からの干渉が従来型の検
出器と比較して削減される分子特性解析用の検出器を提
供することである。
出器と比較して削減される分子特性解析用の検出器を提
供することである。
本発明の更なる目的は、改良型の分子特性解析用器具
を提供することである。
を提供することである。
本発明の更なる目的は、ウィンドウ表面によって散乱
する光が光検出器に到達する前にブロックされる分子特
性解析用検出器を提供することである。
する光が光検出器に到達する前にブロックされる分子特
性解析用検出器を提供することである。
本発明の更なる目的は、コストが安く、製造がたやす
く、光学的設定を要求しない分子特性解析用検出器を提
供することである。
く、光学的設定を要求しない分子特性解析用検出器を提
供することである。
発明の概要 本発明に従って、以上の及びそれ以外の目的と効果と
が、分子特性解析のための方法と装置において達成され
る。本発明による分子特性解析用検出器は、分子特性解
析のための試料を含む散乱セルと、光学軸を定義する光
ビームを前記試料によって散乱されるように前記セルを
通過する方向に向ける手段と、前記散乱セルの所定の部
分から前記光学軸に対して所定の範囲の角度で前記試料
によって散乱される光ビームからの光を含む測定ビーム
を前記散乱した光から選択する手段と、前記測定ビーム
を検出し前記測定ビームを表す出力電気信号を前記試料
の特性解析のために提供する手段と、を備えている。
が、分子特性解析のための方法と装置において達成され
る。本発明による分子特性解析用検出器は、分子特性解
析のための試料を含む散乱セルと、光学軸を定義する光
ビームを前記試料によって散乱されるように前記セルを
通過する方向に向ける手段と、前記散乱セルの所定の部
分から前記光学軸に対して所定の範囲の角度で前記試料
によって散乱される光ビームからの光を含む測定ビーム
を前記散乱した光から選択する手段と、前記測定ビーム
を検出し前記測定ビームを表す出力電気信号を前記試料
の特性解析のために提供する手段と、を備えている。
測定ビームを選択する前記手段は、好ましくは、前記
測定ビームを通過させる環状のアパーチャを定義する手
段と、前記試料によって散乱された光を前記環状のアパ
ーチャ上で合焦させる光学手段と、を備えている。環状
のアパーチャは、好ましくは、前記所定の範囲の角度よ
りも大きな角度で前記試料によって散乱された光をブロ
ックする第１のアイリスと、前記所定の範囲の角度より
も小さな角度で前記試料によって散乱された光をブロッ
クする第２のアイリスと、によって定義される。好適実
施例においては、前記光学手段は、単一の球形表面を有
するレンズを備えており、該レンズは、前記散乱セルの
出力ウィンドウと一体的な部分である。この場合には、
前記第１のアイリスと前記第２のアイリスとは、前記光
学軸上で軸に関して離間している（axially space
d）。
測定ビームを通過させる環状のアパーチャを定義する手
段と、前記試料によって散乱された光を前記環状のアパ
ーチャ上で合焦させる光学手段と、を備えている。環状
のアパーチャは、好ましくは、前記所定の範囲の角度よ
りも大きな角度で前記試料によって散乱された光をブロ
ックする第１のアイリスと、前記所定の範囲の角度より
も小さな角度で前記試料によって散乱された光をブロッ
クする第２のアイリスと、によって定義される。好適実
施例においては、前記光学手段は、単一の球形表面を有
するレンズを備えており、該レンズは、前記散乱セルの
出力ウィンドウと一体的な部分である。この場合には、
前記第１のアイリスと前記第２のアイリスとは、前記光
学軸上で軸に関して離間している（axially space
d）。
上述の単一の球形表面を有するレンズを用いる好適実
施例においては、測定ビームを選択する前記手段は、前
記光学軸上に中心を有する円形の外径を有する第３のア
イリスと、前記光学軸上に中心を有する円形の内径を有
する第４のアイリスとを備えている。前記第３のアイリ
スと前記第４のアイリスとは、前記散乱セルの所定の部
分において前記試料によって散乱される光を選択する。
散乱された光がそこから選択される散乱セルの所定の部
分は、好ましくはセルの中央の領域であり、散乱セルの
端部のウィンドウによって散乱される光は測定ビームか
らブロックされる。前記第３のアイリスと前記第４のア
イリスとは前記環状のアパーチャの下流に位置し、軸に
関して離間している。
施例においては、測定ビームを選択する前記手段は、前
記光学軸上に中心を有する円形の外径を有する第３のア
イリスと、前記光学軸上に中心を有する円形の内径を有
する第４のアイリスとを備えている。前記第３のアイリ
スと前記第４のアイリスとは、前記散乱セルの所定の部
分において前記試料によって散乱される光を選択する。
散乱された光がそこから選択される散乱セルの所定の部
分は、好ましくはセルの中央の領域であり、散乱セルの
端部のウィンドウによって散乱される光は測定ビームか
らブロックされる。前記第３のアイリスと前記第４のア
イリスとは前記環状のアパーチャの下流に位置し、軸に
関して離間している。
散乱セルは、好ましくは、約10マイクロリットルのオ
ーダーの体積を有し、液体の試料が散乱セルを通って連
続的に循環している。ウィンドウが前記散乱セルの各端
部における光学軸上に配置されており、光ビームが試料
を通過することを許容する。光ビームは、好ましくは、
偏光したレーザ・ビームを含む。
ーダーの体積を有し、液体の試料が散乱セルを通って連
続的に循環している。ウィンドウが前記散乱セルの各端
部における光学軸上に配置されており、光ビームが試料
を通過することを許容する。光ビームは、好ましくは、
偏光したレーザ・ビームを含む。
本発明の別の特徴によれば、この分子特性解析用検出
器は、前記光ビームが前記散乱セルを通過した後で前記
光ビームを減衰させるビーム・ダンプを更に含んでい
る。このビーム・ダンプは、好ましくは、前記光ビーム
を受け取るインレットとほぼ円筒形の光吸収性内部壁と
を有するエンクロージャと、前記エンクロージャ内に位
置し前記光ビームをインターセプトするように配置され
ており選択された角度で前記光ビームに対して向けられ
前記光ビームを前記エンクロージャの前記内部壁に反射
する光吸収性表面と、を備えている。好ましくは、前記
光吸収性表面は、前記エンクロージャ内の軸に関して
（axially）配置されたポスト上に形成されており、前
記ポストと前記エンクロージャの前記内部壁とがそれら
の間に環状の空間を定義する。前記光吸収性表面の前記
角度は、前記環状の空間内で前記光ビームの多重反射を
生じさせるように選択される。前記ビーム・ダンプは、
好ましくは、前記光ビームを前記エンクロージャの前記
インレットに導く手段を更に含む。前記導く手段は、前
記光ビームを受け取る前記インレットよりも大きな第１
の開口と前記エンクロージャの前記インレットを定義す
る第２の開口とを有する切頭円錐型の光吸収性表面を含
む。
器は、前記光ビームが前記散乱セルを通過した後で前記
光ビームを減衰させるビーム・ダンプを更に含んでい
る。このビーム・ダンプは、好ましくは、前記光ビーム
を受け取るインレットとほぼ円筒形の光吸収性内部壁と
を有するエンクロージャと、前記エンクロージャ内に位
置し前記光ビームをインターセプトするように配置され
ており選択された角度で前記光ビームに対して向けられ
前記光ビームを前記エンクロージャの前記内部壁に反射
する光吸収性表面と、を備えている。好ましくは、前記
光吸収性表面は、前記エンクロージャ内の軸に関して
（axially）配置されたポスト上に形成されており、前
記ポストと前記エンクロージャの前記内部壁とがそれら
の間に環状の空間を定義する。前記光吸収性表面の前記
角度は、前記環状の空間内で前記光ビームの多重反射を
生じさせるように選択される。前記ビーム・ダンプは、
好ましくは、前記光ビームを前記エンクロージャの前記
インレットに導く手段を更に含む。前記導く手段は、前
記光ビームを受け取る前記インレットよりも大きな第１
の開口と前記エンクロージャの前記インレットを定義す
る第２の開口とを有する切頭円錐型の光吸収性表面を含
む。
本発明の更なる特徴によれば、光学軸を定義する偏光
された光ビームを前記セルを通過するように向き付けそ
れにより前記光ビームが前記試料によって散乱させる手
段と、前記光学軸に対して所定の範囲の角度で前記試料
によって散乱される光ビームからの光を含む第１の測定
ビームを検出し前記第１の測定ビームを表す第１の電気
信号を前記試料の特性解析のために提供する手段と、前
記光ビームに垂直で前記光ビームの偏光方向に垂直な方
向に前記試料によって散乱される光ビームからの光を含
む第２の測定ビームを検出し前記第２の測定ビームを表
す第２の電気信号を前記試料の特性解析のために提供す
る手段と、前記光ビームに垂直で前記光ビームの偏光方
向に平行な方向に前記試料によって散乱される光ビーム
からの光を含む第３の測定ビームを検出し前記第３の測
定ビームを表す第３の電気信号を前記試料の特性解析の
ために提供する手段と、前記光ビームに垂直な方向に前
記試料によって散乱される光ビームからの光におけるゆ
らぎを含む第４の測定ビームを検出し前記第４の測定ビ
ームを表す第４の電気信号を前記試料の特性解析のため
に提供する手段と、２つのチャンバ・セルを通過する光
ビームの偏光角度を測定することによって前記試料の屈
折率と基準流体との差を決定し前記偏光角度を表す第５
の電気信号を前記試料の特性解析のために提供する手段
と、前記第１、第２、第３、第４、第５の電気信号を処
理して、前記試料の分子特性解析を提供する手段と、を
備えた分子特性解析用器具が提供される。
された光ビームを前記セルを通過するように向き付けそ
れにより前記光ビームが前記試料によって散乱させる手
段と、前記光学軸に対して所定の範囲の角度で前記試料
によって散乱される光ビームからの光を含む第１の測定
ビームを検出し前記第１の測定ビームを表す第１の電気
信号を前記試料の特性解析のために提供する手段と、前
記光ビームに垂直で前記光ビームの偏光方向に垂直な方
向に前記試料によって散乱される光ビームからの光を含
む第２の測定ビームを検出し前記第２の測定ビームを表
す第２の電気信号を前記試料の特性解析のために提供す
る手段と、前記光ビームに垂直で前記光ビームの偏光方
向に平行な方向に前記試料によって散乱される光ビーム
からの光を含む第３の測定ビームを検出し前記第３の測
定ビームを表す第３の電気信号を前記試料の特性解析の
ために提供する手段と、前記光ビームに垂直な方向に前
記試料によって散乱される光ビームからの光におけるゆ
らぎを含む第４の測定ビームを検出し前記第４の測定ビ
ームを表す第４の電気信号を前記試料の特性解析のため
に提供する手段と、２つのチャンバ・セルを通過する光
ビームの偏光角度を測定することによって前記試料の屈
折率と基準流体との差を決定し前記偏光角度を表す第５
の電気信号を前記試料の特性解析のために提供する手段
と、前記第１、第２、第３、第４、第５の電気信号を処
理して、前記試料の分子特性解析を提供する手段と、を
備えた分子特性解析用器具が提供される。
図面の簡単な説明 本発明を、他の及び更なる目的や効果やその能力と共
によりよく理解するために、添付した以下の図面が参照
される。すなわち、 図１は、本発明による分子特性解析用検出器の概略図
である。
によりよく理解するために、添付した以下の図面が参照
される。すなわち、 図１は、本発明による分子特性解析用検出器の概略図
である。
図２は、分子特性解析用検出器の散乱セルの断面であ
り、垂直散乱を検出する検出器を示している。
り、垂直散乱を検出する検出器を示している。
図３は、分子特性解析用検出器で用いられる環状のア
パーチャの軸方向の図である。
パーチャの軸方向の図である。
図４は、本発明による分子特性解析用検出器の外観で
ある。
ある。
図５は、本発明による分子特性解析用器具のブロック
図である。
図である。
図６は、アイリスとビーム・ダンプ・アセンブリとの
断面図である。
断面図である。
図７は、散乱セルの拡大された概略図である。
図８は、分子特性解析用検出器に対する光線図であ
り、図７のＡ点から14度〜16度の範囲に散乱した光を示
している。
り、図７のＡ点から14度〜16度の範囲に散乱した光を示
している。
図９は、分子特性解析用検出器に対する光線図であ
り、図７のＢ点から14度〜16度の範囲に散乱した光を示
している。
り、図７のＢ点から14度〜16度の範囲に散乱した光を示
している。
図10は、分子特性解析用検出器に対する光線図であ
り、図７のＣ点から14度〜16度の範囲に散乱した光を示
している。
り、図７のＣ点から14度〜16度の範囲に散乱した光を示
している。
図11は、分子特性解析用検出器に対する光線図であ
り、図７のＤ点から14度〜16度の範囲に散乱した光を示
している。
り、図７のＤ点から14度〜16度の範囲に散乱した光を示
している。
図12は、ビーム・ダンプの断面図である。
発明の詳細な説明 本発明による分子特性解析用検出器８の概略図を図１
に示す。散乱セル10は、分子特性解析の対象となる試料
を含んでいる。試料は液状であり、インレット・ライン
12からアウトレット・ライン14へ散乱セル10を通過して
連続的に流れている。液体の試料は、典型的には、液体
クロマトグラフィ・コラムから受け取られる。液体の試
料は、典型的には、約1000〜１億の範囲の分子量を有す
る一群の複雑な分子（complex molecules）を含む溶媒
である。散乱セル10は、一端に透明なウィンドウ16を、
他端に透明なウィンドウ／レンズ18を含む。散乱セル10
は、好ましくは、約10マイクロリットルのオーダーの小
さな体積を有する。好適実施例では、散乱セル10は、長
さが約３ミリメートルであり、直径が約２ミリメートル
である。
に示す。散乱セル10は、分子特性解析の対象となる試料
を含んでいる。試料は液状であり、インレット・ライン
12からアウトレット・ライン14へ散乱セル10を通過して
連続的に流れている。液体の試料は、典型的には、液体
クロマトグラフィ・コラムから受け取られる。液体の試
料は、典型的には、約1000〜１億の範囲の分子量を有す
る一群の複雑な分子（complex molecules）を含む溶媒
である。散乱セル10は、一端に透明なウィンドウ16を、
他端に透明なウィンドウ／レンズ18を含む。散乱セル10
は、好ましくは、約10マイクロリットルのオーダーの小
さな体積を有する。好適実施例では、散乱セル10は、長
さが約３ミリメートルであり、直径が約２ミリメートル
である。
レーザ20は、レーザ・ビームを光学軸22に沿った方向
に向けて、散乱セル10を通過させる。レーザ・ビーム
は、ウィンドウ16と液体試料とウィンドウ／レンズ18と
を通過し、ビーム・ダンプ24によってインターセプトさ
れる。ビーム・ダンプ24は、以下で説明するように構成
され、光ビームを減衰して反射を最小化する。レーザ20
は、典型的には、約400ナノメートル〜900ナノメートル
の範囲の出力波長を有している。液体試料は、この波長
に対して実質的に透明でなければならない。散乱セル10
を通過するレーザ・ビームは、好ましくは偏光されてい
る。好適実施例では、レーザは、偏光ビームを発生す
る。ウィンドウ16は、平坦な表面を有するか、又は、レ
ーザ・ビームを液体試料内で合焦させるレンズを組み込
んでいる。レーザ・ビームは、レーザ光学装置、好まし
くはウィンドウ16と一体である外部レンズ、又は、それ
らの組合わせによって、散乱セル10の中心においてその
最小の直径（ウェイスト）に合焦される。好適実施例で
は、ウィンドウ16は平坦な表面を有する。
に向けて、散乱セル10を通過させる。レーザ・ビーム
は、ウィンドウ16と液体試料とウィンドウ／レンズ18と
を通過し、ビーム・ダンプ24によってインターセプトさ
れる。ビーム・ダンプ24は、以下で説明するように構成
され、光ビームを減衰して反射を最小化する。レーザ20
は、典型的には、約400ナノメートル〜900ナノメートル
の範囲の出力波長を有している。液体試料は、この波長
に対して実質的に透明でなければならない。散乱セル10
を通過するレーザ・ビームは、好ましくは偏光されてい
る。好適実施例では、レーザは、偏光ビームを発生す
る。ウィンドウ16は、平坦な表面を有するか、又は、レ
ーザ・ビームを液体試料内で合焦させるレンズを組み込
んでいる。レーザ・ビームは、レーザ光学装置、好まし
くはウィンドウ16と一体である外部レンズ、又は、それ
らの組合わせによって、散乱セル10の中心においてその
最小の直径（ウェイスト）に合焦される。好適実施例で
は、ウィンドウ16は平坦な表面を有する。
散乱セル10を通過するレーザ・ビームは、液体試料の
分子によって散乱される。当該技術分野で知られている
ように、散乱した光の角度分布は、試料内の分子の性質
に依存する。ゼロ度すなわち光学軸22に沿ったレーザ・
ビームの方向の散乱した光の強度は、試料内の分子の分
子量を決定するのに用いられる。しかし、ゼロ度の散乱
光強度は、測定に関しては実用的ではない。これは、レ
ーザ・ビームが散乱光よりも強度のオーダーがずっと大
きいからである。散乱光の強度は、光学軸22に対して一
定の角度で測定するのが一般的である。所定の角度で散
乱された光は、強度が比較的小さい。したがって、試料
の分子以外の要素によって散乱された光は、測定の妨げ
になる。たとえば、ウィンドウ16とウィンドウ／レンズ
18との表面によって散乱された光は、潜在的に、測定を
妨げる。更に、レーザ・ビームは強度において散乱光よ
りも数オーダー上であるから、システム内の様々な要素
からのレーザ・ビームの反射は検出器に達することがあ
り、測定を妨げる。
分子によって散乱される。当該技術分野で知られている
ように、散乱した光の角度分布は、試料内の分子の性質
に依存する。ゼロ度すなわち光学軸22に沿ったレーザ・
ビームの方向の散乱した光の強度は、試料内の分子の分
子量を決定するのに用いられる。しかし、ゼロ度の散乱
光強度は、測定に関しては実用的ではない。これは、レ
ーザ・ビームが散乱光よりも強度のオーダーがずっと大
きいからである。散乱光の強度は、光学軸22に対して一
定の角度で測定するのが一般的である。所定の角度で散
乱された光は、強度が比較的小さい。したがって、試料
の分子以外の要素によって散乱された光は、測定の妨げ
になる。たとえば、ウィンドウ16とウィンドウ／レンズ
18との表面によって散乱された光は、潜在的に、測定を
妨げる。更に、レーザ・ビームは強度において散乱光よ
りも数オーダー上であるから、システム内の様々な要素
からのレーザ・ビームの反射は検出器に達することがあ
り、測定を妨げる。
図１に示した分子特性解析用検出器の構成によって、
散乱した迷光（stray scattered light）及び反射し
た迷光が実質的に除去され、よって、極めて正確な測定
が得られる。散乱セル10内の試料の液体は、レーザ・ビ
ームを異なった複数の方向に散乱させることは理解され
よう。図１に示した分子特性解析用検出器は、光学軸22
に対して所定の範囲の角度で散乱セル10内の試料の分子
によって散乱されたレーザ・ビームからの光から成る測
定ビームを選択する光学要素の配置を含んでいる。好適
実施例では、検出器は、試料の分子によって14度〜16度
の範囲に散乱された光を選択する。
散乱した迷光（stray scattered light）及び反射し
た迷光が実質的に除去され、よって、極めて正確な測定
が得られる。散乱セル10内の試料の液体は、レーザ・ビ
ームを異なった複数の方向に散乱させることは理解され
よう。図１に示した分子特性解析用検出器は、光学軸22
に対して所定の範囲の角度で散乱セル10内の試料の分子
によって散乱されたレーザ・ビームからの光から成る測
定ビームを選択する光学要素の配置を含んでいる。好適
実施例では、検出器は、試料の分子によって14度〜16度
の範囲に散乱された光を選択する。
軸22上に中心を有する円形の内径を有するアイリス30
と軸22上に中心を有する円形の外形を有するアイリス32
とが、環状のアパーチャ34（図３）を定義する。散乱セ
ル10の出力端のウィンドウ／レンズ18は、平坦な表面35
と、レンズとして機能して散乱光を環状のアパーチャ34
上に合焦する一体型の球形表面36とを含む。アイリス3
0、32は、散乱セル10内の試料の分子によって散乱され
た光を14度〜16度の範囲に通過させるような大きさにな
っている。14度よりも小さな角度で散乱した光はアイリ
ス32によってブロックされ、16度よりも大きな角度で散
乱した光はアイリス30によってブロックされる。ウィン
ドウ／レンズ18とアイリス30、32との設計に関しては、
以下で詳細に説明する。光学軸22に対して所定の範囲の
角度であり環状のアパーチャ34を通過する散乱光から成
る測定ビーム40は、合焦レンズ42とアパーチャ38とを通
過し光検出器44に達する方向に向けられている。光検出
器44は、測定ビーム40を検知し、電気信号を出力する。
この電気信号は増幅器46によって増幅され、測定ビーム
の強度を表す出力電気信号I15が提供される。
と軸22上に中心を有する円形の外形を有するアイリス32
とが、環状のアパーチャ34（図３）を定義する。散乱セ
ル10の出力端のウィンドウ／レンズ18は、平坦な表面35
と、レンズとして機能して散乱光を環状のアパーチャ34
上に合焦する一体型の球形表面36とを含む。アイリス3
0、32は、散乱セル10内の試料の分子によって散乱され
た光を14度〜16度の範囲に通過させるような大きさにな
っている。14度よりも小さな角度で散乱した光はアイリ
ス32によってブロックされ、16度よりも大きな角度で散
乱した光はアイリス30によってブロックされる。ウィン
ドウ／レンズ18とアイリス30、32との設計に関しては、
以下で詳細に説明する。光学軸22に対して所定の範囲の
角度であり環状のアパーチャ34を通過する散乱光から成
る測定ビーム40は、合焦レンズ42とアパーチャ38とを通
過し光検出器44に達する方向に向けられている。光検出
器44は、測定ビーム40を検知し、電気信号を出力する。
この電気信号は増幅器46によって増幅され、測定ビーム
の強度を表す出力電気信号I15が提供される。
上述のように、ウィンドウ16とウィンドウ／レンズ18
との表面によって散乱された光は、試料の分子によって
散乱された光の測定を潜在的に妨げ得る。この問題を解
決するために、図１の分子特性解析用検出器は、散乱セ
ル10の所定の部分から散乱光を選択し、散乱セル10のそ
のほかの部分から散乱した光をブロックする光学要素を
含む。好ましくは、散乱セル10の中央の部分からの光学
軸22に沿った散乱光が選択されることにより、ウィンド
ウ16とウィンドウ／レンズ18とによって散乱された光を
ブロックする。好適実施例では、散乱セル10の中央の３
分の１からの光が選択される。散乱セル10の中央部分か
ら散乱された光の選択は、光学軸22上に中心を有する円
形の外径を有するアイリス50と光学軸22上に中心を有す
る円形の内径を有するアイリス52とによって行われる。
アイリス50、52は、以下で更に詳細に説明するように、
ウィンドウ／レンズ18との組み合わせで機能し、散乱セ
ル10の中央部分から散乱された光を選択する。
との表面によって散乱された光は、試料の分子によって
散乱された光の測定を潜在的に妨げ得る。この問題を解
決するために、図１の分子特性解析用検出器は、散乱セ
ル10の所定の部分から散乱光を選択し、散乱セル10のそ
のほかの部分から散乱した光をブロックする光学要素を
含む。好ましくは、散乱セル10の中央の部分からの光学
軸22に沿った散乱光が選択されることにより、ウィンド
ウ16とウィンドウ／レンズ18とによって散乱された光を
ブロックする。好適実施例では、散乱セル10の中央の３
分の１からの光が選択される。散乱セル10の中央部分か
ら散乱された光の選択は、光学軸22上に中心を有する円
形の外径を有するアイリス50と光学軸22上に中心を有す
る円形の内径を有するアイリス52とによって行われる。
アイリス50、52は、以下で更に詳細に説明するように、
ウィンドウ／レンズ18との組み合わせで機能し、散乱セ
ル10の中央部分から散乱された光を選択する。
散乱セル10の断面図が図２に示されている。分子特性
解析用検出器には、３つの付加的な検出器が備わってお
り、セル10内の液体試料によって散乱された光を検出す
る。この３つの付加的な検出器は理解を容易にするため
に図１からは削除してある。レーザ・ビームに垂直でレ
ーザ・ビームの偏光の方向にも垂直な方向に中心を有す
る約0.1〜1.0ステラジアンの固定した角度で試料の分子
によって散乱されたレーザ・ビームからの光が、合焦レ
ンズ60を通過して光検出器62に至る測定ビーム58を定義
する。光検出器62の出力は、増幅器64によって増幅さ
れ、出力66において測定ビーム58を表す電気信号I90を
提供する。レーザ・ビームに垂直でレーザ・ビームの偏
光の方向に平行な方向に中心を有する約３×10-4ステラ
ジアンの固定した角度で試料の分子によって散乱された
レーザ・ビームからの光が、合焦レンズ68を通過して光
検出器70に至る測定ビーム67を定義する。光検出器70の
出力は、増幅器72によって増幅され、出力74において測
定ビーム67を表す電気信号IDを提供する。レーザ・ビー
ムに垂直な方向に中心を有する約10-4ステラジアンの固
定した角度で試料の分子によって散乱された光における
ゆらぎから成る測定ビーム76が、合焦レンズ78を通過し
て光子計数検出器80に至る。光子計数検出器80の出力
は、比較器82によって論理レベル・パルスに変換され、
出力84において測定ビーム76を表す電気信号ｉ（ｔ）を
提供する。各パルスは、１つの光子の検出を表す。電気
信号I90、ID、ｉ（ｔ）の処理は、以下で説明する。
解析用検出器には、３つの付加的な検出器が備わってお
り、セル10内の液体試料によって散乱された光を検出す
る。この３つの付加的な検出器は理解を容易にするため
に図１からは削除してある。レーザ・ビームに垂直でレ
ーザ・ビームの偏光の方向にも垂直な方向に中心を有す
る約0.1〜1.0ステラジアンの固定した角度で試料の分子
によって散乱されたレーザ・ビームからの光が、合焦レ
ンズ60を通過して光検出器62に至る測定ビーム58を定義
する。光検出器62の出力は、増幅器64によって増幅さ
れ、出力66において測定ビーム58を表す電気信号I90を
提供する。レーザ・ビームに垂直でレーザ・ビームの偏
光の方向に平行な方向に中心を有する約３×10-4ステラ
ジアンの固定した角度で試料の分子によって散乱された
レーザ・ビームからの光が、合焦レンズ68を通過して光
検出器70に至る測定ビーム67を定義する。光検出器70の
出力は、増幅器72によって増幅され、出力74において測
定ビーム67を表す電気信号IDを提供する。レーザ・ビー
ムに垂直な方向に中心を有する約10-4ステラジアンの固
定した角度で試料の分子によって散乱された光における
ゆらぎから成る測定ビーム76が、合焦レンズ78を通過し
て光子計数検出器80に至る。光子計数検出器80の出力
は、比較器82によって論理レベル・パルスに変換され、
出力84において測定ビーム76を表す電気信号ｉ（ｔ）を
提供する。各パルスは、１つの光子の検出を表す。電気
信号I90、ID、ｉ（ｔ）の処理は、以下で説明する。
本発明による分子特性解析用検出器の外観の概要は、
図４に示した。レーザ・アセンブリ90は、試料セルとレ
ンズ・アセンブリ92との入力端部に接続されている。ア
センブリ92は、図２に示した、散乱セル10と、ウィンド
ウ16と、ウィンドウ／レンズ18と、レンズと検出器要素
とを含む。好ましくは、散乱セル10の壁はステンレス・
スチールであり、レンズ60、68、78は、散乱セルの壁に
ドリルで開けられたホールの中にシールされたぼかされ
たインデックス・レンズである。この構成によって、望
まない迷光を発生し得るガラス・インターフェースの数
を最小にできる。増幅器64、72と比較器82とは、電子ア
センブリ94、96、98の内部にそれぞれ設置される。アセ
ンブリ92の出力端は、アイリス30、32、50、52とビーム
・ダンプ24とを含むアイリス及びビーム・ダンプ・アセ
ンブリ102の入力端に接着される。アセンブリ102の出力
端は、電子アセンブリ106が上に設置されているレンズ
及び検出器アセンブリ104に接続されている。アセンブ
リ104は、レンズ42とアパーチャ38とを含む。光検出器4
4と増幅器46とは電子アセンブリ106の中に含まれる。
図４に示した。レーザ・アセンブリ90は、試料セルとレ
ンズ・アセンブリ92との入力端部に接続されている。ア
センブリ92は、図２に示した、散乱セル10と、ウィンド
ウ16と、ウィンドウ／レンズ18と、レンズと検出器要素
とを含む。好ましくは、散乱セル10の壁はステンレス・
スチールであり、レンズ60、68、78は、散乱セルの壁に
ドリルで開けられたホールの中にシールされたぼかされ
たインデックス・レンズである。この構成によって、望
まない迷光を発生し得るガラス・インターフェースの数
を最小にできる。増幅器64、72と比較器82とは、電子ア
センブリ94、96、98の内部にそれぞれ設置される。アセ
ンブリ92の出力端は、アイリス30、32、50、52とビーム
・ダンプ24とを含むアイリス及びビーム・ダンプ・アセ
ンブリ102の入力端に接着される。アセンブリ102の出力
端は、電子アセンブリ106が上に設置されているレンズ
及び検出器アセンブリ104に接続されている。アセンブ
リ104は、レンズ42とアパーチャ38とを含む。光検出器4
4と増幅器46とは電子アセンブリ106の中に含まれる。
本発明による分子特性解析用器具のブロック図が、図
５に示されている。分子特性解析用検出器８は、液体ク
ロマトグラフィ・コラムからの一定流率のインレット・
ライン12上の液体試料を受け取る。液体試料は、アウト
レット・ライン14から排出される。出力電気信号I15、I
90、IDは、A/Dコンバータ120、122、124をそれぞれ介し
てコンピュータ130に結合される。比較器84からの電気
信号ｉ（ｔ）は、相関器（correlator）126に結合され
る。相関器126の出力ｇ（ｔ）は、コンピュータ130の入
力される。
５に示されている。分子特性解析用検出器８は、液体ク
ロマトグラフィ・コラムからの一定流率のインレット・
ライン12上の液体試料を受け取る。液体試料は、アウト
レット・ライン14から排出される。出力電気信号I15、I
90、IDは、A/Dコンバータ120、122、124をそれぞれ介し
てコンピュータ130に結合される。比較器84からの電気
信号ｉ（ｔ）は、相関器（correlator）126に結合され
る。相関器126の出力ｇ（ｔ）は、コンピュータ130の入
力される。
分子特性解析用検出器８のアウトレット・ライン14
は、差動屈折計132に入力される。差動屈折計132は、対
角線方向のウィンドウによって分割された２つの試料セ
ルを含む。一方のセルは、ライン14を通って受け取られ
る液体試料を含み、これは分子特性解析される分子を含
む。他方のセルは、分子特性解析のための分子を含まな
い液体溶媒を含む。光ビームは２つのセルを通過する方
向に向けられ、セル内の物質によって偏光角度ΔΩだけ
屈折する。差動屈折計132の出力は、試料の偏向角度Δ
Ωを表す電気信号である。差動屈折計132は、A/Dコンバ
ータ134を介してコンピュータ130に結合されている。好
適実施例では、差動屈折計132は、Watersモデルの410差
動屈折計である。コンピュータ130は、信号I15、I90、I
D、ｇ（ｔ）を解析して、以下のように試料の分子特性
解析を提供する。分子特性解析用検出器８と差動屈折計
132とは図５では別のユニットとして示したが、単一の
ユニットとして組み合わせることは可能である。
は、差動屈折計132に入力される。差動屈折計132は、対
角線方向のウィンドウによって分割された２つの試料セ
ルを含む。一方のセルは、ライン14を通って受け取られ
る液体試料を含み、これは分子特性解析される分子を含
む。他方のセルは、分子特性解析のための分子を含まな
い液体溶媒を含む。光ビームは２つのセルを通過する方
向に向けられ、セル内の物質によって偏光角度ΔΩだけ
屈折する。差動屈折計132の出力は、試料の偏向角度Δ
Ωを表す電気信号である。差動屈折計132は、A/Dコンバ
ータ134を介してコンピュータ130に結合されている。好
適実施例では、差動屈折計132は、Watersモデルの410差
動屈折計である。コンピュータ130は、信号I15、I90、I
D、ｇ（ｔ）を解析して、以下のように試料の分子特性
解析を提供する。分子特性解析用検出器８と差動屈折計
132とは図５では別のユニットとして示したが、単一の
ユニットとして組み合わせることは可能である。
アイリスとビーム・ダンプ・アセンブリ102との好適
実施例の断面図が図６に示されている。アセンブリは、
一端に散乱セル及びレンズ・アセンブリ92を取り付け、
他端にレンズ及び検出器アセンブリ104を取り付けられ
る円筒形のハウジング140を含む。ハウジング140は、光
学軸22に中心を有するほぼ円筒形の中央口径（bore）14
2を有している。口径142は、好ましくは溝をつけること
により（threading）によって、でこぼこにし、反射を
削減する。ビーム・ダンプ24は、ハウジング140内に設
置され、光学軸22上に中心を有する。ビーム・ダンプ24
は、内径142内のリッジ146に接するように位置する環状
のカラー144を含む。環状のカラー144は、ビーム・ダン
プ24を支持する複数のラジアル・スポーク148を有す
る。スポーク148の寸法は、測定ビーム40の通過を許容
するように最小化されている。アイリス30は、環状のカ
ラー144に接するハウジング140内に設置されたアイリス
・リング150上に形成される。アイリス30は、光学軸22
上に中心を有するテーパ状の円形エッジとして形成され
る。アイリス32とアイリス50とは、ビーム・ダンプ24の
外部表面上に形成される。それぞれの場合において、ア
イリスは、光学軸22上に中心を有する外径を有するテー
パ状の円形エッジとして形成される。アイリス52は、ハ
ウジング140内の出力端に設置されたアイリス・リング1
52上に形成される。アイリス52は、光学軸22上に中心を
有する内径を有するテーパ状の円形エッジとして形成さ
れる。ビーム・ダンプ24は、以下で詳細に説明する。
実施例の断面図が図６に示されている。アセンブリは、
一端に散乱セル及びレンズ・アセンブリ92を取り付け、
他端にレンズ及び検出器アセンブリ104を取り付けられ
る円筒形のハウジング140を含む。ハウジング140は、光
学軸22に中心を有するほぼ円筒形の中央口径（bore）14
2を有している。口径142は、好ましくは溝をつけること
により（threading）によって、でこぼこにし、反射を
削減する。ビーム・ダンプ24は、ハウジング140内に設
置され、光学軸22上に中心を有する。ビーム・ダンプ24
は、内径142内のリッジ146に接するように位置する環状
のカラー144を含む。環状のカラー144は、ビーム・ダン
プ24を支持する複数のラジアル・スポーク148を有す
る。スポーク148の寸法は、測定ビーム40の通過を許容
するように最小化されている。アイリス30は、環状のカ
ラー144に接するハウジング140内に設置されたアイリス
・リング150上に形成される。アイリス30は、光学軸22
上に中心を有するテーパ状の円形エッジとして形成され
る。アイリス32とアイリス50とは、ビーム・ダンプ24の
外部表面上に形成される。それぞれの場合において、ア
イリスは、光学軸22上に中心を有する外径を有するテー
パ状の円形エッジとして形成される。アイリス52は、ハ
ウジング140内の出力端に設置されたアイリス・リング1
52上に形成される。アイリス52は、光学軸22上に中心を
有する内径を有するテーパ状の円形エッジとして形成さ
れる。ビーム・ダンプ24は、以下で詳細に説明する。
測定ビーム40の選択に関する分子特性解析用検出器の
動作を次に説明する。15度の散乱角度が選択される。光
の散乱強度の測定をするに当たっての主たる困難は、迷
光の除去である。これは90度の散乱角度では容易に達成
できるが、角度が０度に向かって減少するにつれてます
ます困難になる。しかし、大きな分子の分子量の最も正
確な測定は０度の散乱角度で得られるので、０度に可能
な限り近づけて測定することが望ましい。より大きな角
度では、小さな分子に関しては正確に測定可能である
が、大きな分子の分子量は過小に測定されてしまう。90
度の散乱角度では、45000よりも小さな分子量は１％以
内の精度で測定され得る。100万ドルトン（Dalton）で
１％の精度まで物質の分子量を測定するには、散乱角度
は17度以下でなければならない。この要件を満たすため
には、本発明の好適実施例では15度の散乱角度が用いら
れている。条件が変更される場合には、これ以外の散乱
角度でもかまわないことはもちろんである。
動作を次に説明する。15度の散乱角度が選択される。光
の散乱強度の測定をするに当たっての主たる困難は、迷
光の除去である。これは90度の散乱角度では容易に達成
できるが、角度が０度に向かって減少するにつれてます
ます困難になる。しかし、大きな分子の分子量の最も正
確な測定は０度の散乱角度で得られるので、０度に可能
な限り近づけて測定することが望ましい。より大きな角
度では、小さな分子に関しては正確に測定可能である
が、大きな分子の分子量は過小に測定されてしまう。90
度の散乱角度では、45000よりも小さな分子量は１％以
内の精度で測定され得る。100万ドルトン（Dalton）で
１％の精度まで物質の分子量を測定するには、散乱角度
は17度以下でなければならない。この要件を満たすため
には、本発明の好適実施例では15度の散乱角度が用いら
れている。条件が変更される場合には、これ以外の散乱
角度でもかまわないことはもちろんである。
十分な信号強度を得るためには、14度〜16度の範囲の
散乱角度が用いられる。14度〜16度の範囲の外部の角度
で散乱したすべての光は、アイリス30、32によってブロ
ックされ、光検出器44に達しない。更に、上述のよう
に、散乱光が14度〜16度の範囲に含まれている場合であ
っても、散乱セル10の他端のウィンドウ16及びウィンド
ウ／レンズ18によって散乱された光をブロックすること
が望まれる。レーザ・ビームは有限の直径を有している
ので、レーザ・ビームの直径よりも幾分大きな直径を有
するセルの端部における領域から散乱された光をブロッ
クすることが必要である。この実施例では、散乱セル10
の端部における光学軸22から0.15ミリメートル以内の領
域から散乱された光は、アイリス50、52によってブロッ
クされ、光検出器44に達しない。
散乱角度が用いられる。14度〜16度の範囲の外部の角度
で散乱したすべての光は、アイリス30、32によってブロ
ックされ、光検出器44に達しない。更に、上述のよう
に、散乱光が14度〜16度の範囲に含まれている場合であ
っても、散乱セル10の他端のウィンドウ16及びウィンド
ウ／レンズ18によって散乱された光をブロックすること
が望まれる。レーザ・ビームは有限の直径を有している
ので、レーザ・ビームの直径よりも幾分大きな直径を有
するセルの端部における領域から散乱された光をブロッ
クすることが必要である。この実施例では、散乱セル10
の端部における光学軸22から0.15ミリメートル以内の領
域から散乱された光は、アイリス50、52によってブロッ
クされ、光検出器44に達しない。
便宜のために、ウィンドウ／レンズ18は、散乱セル10
の中央から15度の角度で散乱された光線が光学軸22に平
行にウィンドウ／レンズ18から生じるように、ウィンド
ウ／レンズ18は設計されている。好適実施例では、ウィ
ンドウ／レンズ18は光学軸22に沿って30ミリメートルの
厚さを有し、表面36は、10.96ミリメートルの曲率半径
を有する。ウィンドウ／レンズ18は、約20ミリメートル
の直径を有し、石英ガラス（fused silica）で作られ
ている。上述のように、ウィンドウ／レンズ18は、望ま
ない散乱を引き起こす光学表面の数が最小にされるの
で、本発明の分子特性解析用検出器の動作において大き
な効果を奏する。所与の角度で光学軸22から散乱された
すべての光はウィンドウ／レンズ18の焦点距離に対応す
る平面内で交差する。アイリス30は、16度の角度で散乱
された光がウィンドウ／レンズ18によってほとんど合焦
される平面内に位置する。同様に、アイリス32は、14度
の角度で散乱された光がウィンドウ／レンズ18によって
ほとんど合焦される平面内に位置する。ウィンドウ／レ
ンズ18内の球面収差によって、アイリス30は、アイリス
32から軸に関して離間しており、各アイリスは、14度〜
16度の範囲外の散乱光を最適にブロックする。16.5度以
上で散乱した光はアイリス30によってインターセプトさ
れ、13.6度以下で散乱した光はアイリス32によってイン
ターセプトされる。
の中央から15度の角度で散乱された光線が光学軸22に平
行にウィンドウ／レンズ18から生じるように、ウィンド
ウ／レンズ18は設計されている。好適実施例では、ウィ
ンドウ／レンズ18は光学軸22に沿って30ミリメートルの
厚さを有し、表面36は、10.96ミリメートルの曲率半径
を有する。ウィンドウ／レンズ18は、約20ミリメートル
の直径を有し、石英ガラス（fused silica）で作られ
ている。上述のように、ウィンドウ／レンズ18は、望ま
ない散乱を引き起こす光学表面の数が最小にされるの
で、本発明の分子特性解析用検出器の動作において大き
な効果を奏する。所与の角度で光学軸22から散乱された
すべての光はウィンドウ／レンズ18の焦点距離に対応す
る平面内で交差する。アイリス30は、16度の角度で散乱
された光がウィンドウ／レンズ18によってほとんど合焦
される平面内に位置する。同様に、アイリス32は、14度
の角度で散乱された光がウィンドウ／レンズ18によって
ほとんど合焦される平面内に位置する。ウィンドウ／レ
ンズ18内の球面収差によって、アイリス30は、アイリス
32から軸に関して離間しており、各アイリスは、14度〜
16度の範囲外の散乱光を最適にブロックする。16.5度以
上で散乱した光はアイリス30によってインターセプトさ
れ、13.6度以下で散乱した光はアイリス32によってイン
ターセプトされる。
上述のように、アイリス50とアイリス52とは、散乱セ
ル10の中央部分から散乱された光を通過させ、ウィンド
ウ16とウィンドウ／レンズ18との領域内で散乱セル10の
端部の近傍で散乱された光をブロックする。アイリス50
は、14度〜16度の範囲の角度で散乱セル10の入力端部か
ら散乱された光がほとんど合焦される平面内に位置す
る。アイリス50の直径は、散乱セル10の入力端部の軸か
ら0.15ミリメートル外れた地点で始まる光線をトレース
し、これらの光線がアイリス50によってブロックされる
ことを確認することによって決定される。アイリス52
は、14度〜16度の範囲の角度で散乱セル10の出力端部か
ら散乱された光がほとんど合焦される平面内に位置す
る。アイリス52の直径は、散乱セル10の出力端部の軸か
ら0.15ミリメートル外れた地点で始まる光線をトレース
し、これらの光線がアイリス52によってブロックされる
ことを確認することによって決定される。
ル10の中央部分から散乱された光を通過させ、ウィンド
ウ16とウィンドウ／レンズ18との領域内で散乱セル10の
端部の近傍で散乱された光をブロックする。アイリス50
は、14度〜16度の範囲の角度で散乱セル10の入力端部か
ら散乱された光がほとんど合焦される平面内に位置す
る。アイリス50の直径は、散乱セル10の入力端部の軸か
ら0.15ミリメートル外れた地点で始まる光線をトレース
し、これらの光線がアイリス50によってブロックされる
ことを確認することによって決定される。アイリス52
は、14度〜16度の範囲の角度で散乱セル10の出力端部か
ら散乱された光がほとんど合焦される平面内に位置す
る。アイリス52の直径は、散乱セル10の出力端部の軸か
ら0.15ミリメートル外れた地点で始まる光線をトレース
し、これらの光線がアイリス52によってブロックされる
ことを確認することによって決定される。
アイリス30、32、50、52の動作を図示する光線トレー
スが図８〜図11に示されている。図８〜図11に示された
光線トレースは、ビーム・トレース用プログラムである
Beam3を用いて作成された。図８〜図11に示された散乱
光線の原点は、散乱セル10の簡略化された概略図である
図７に示されている。光線図で用いられている座標系の
原点は、図７に示されているように点160であり、レー
ザ・ビームがウィンドウ16から液体試料に侵入する散乱
セル10の入力端部における光学軸22上に位置する。Ｚ軸
が光学軸22と一致し、Ｘ軸は光学軸22と垂直である。図
８位〜図11の光線図に示した各要素は、大きさに関して
は正確には描かれていないことを理解されたい。
スが図８〜図11に示されている。図８〜図11に示された
光線トレースは、ビーム・トレース用プログラムである
Beam3を用いて作成された。図８〜図11に示された散乱
光線の原点は、散乱セル10の簡略化された概略図である
図７に示されている。光線図で用いられている座標系の
原点は、図７に示されているように点160であり、レー
ザ・ビームがウィンドウ16から液体試料に侵入する散乱
セル10の入力端部における光学軸22上に位置する。Ｚ軸
が光学軸22と一致し、Ｘ軸は光学軸22と垂直である。図
８位〜図11の光線図に示した各要素は、大きさに関して
は正確には描かれていないことを理解されたい。
図８の光線図は、散乱セル10のＡ地点（図７を参照の
こと）で開始し14度〜16度の範囲の角度で散乱する光線
の経路を示している。Ａ地点は、Ｚ＝０、Ｘ＝光学軸22
から0.15ミリメートルの位置にある。図８に示すよう
に、すべての光線は、アイリス30、32によって定義され
る（これらは14度〜16度の範囲内にあるから）環状のア
パーチャを通過する。しかし、Ａ地点で開始するすべて
の光線は、アイリス50によってインターセプトされる。
これは、ウィンドウ16の表面からの散乱光は光検出器44
に達しないことを示す。
こと）で開始し14度〜16度の範囲の角度で散乱する光線
の経路を示している。Ａ地点は、Ｚ＝０、Ｘ＝光学軸22
から0.15ミリメートルの位置にある。図８に示すよう
に、すべての光線は、アイリス30、32によって定義され
る（これらは14度〜16度の範囲内にあるから）環状のア
パーチャを通過する。しかし、Ａ地点で開始するすべて
の光線は、アイリス50によってインターセプトされる。
これは、ウィンドウ16の表面からの散乱光は光検出器44
に達しないことを示す。
図９は、散乱セル10のＢ地点で開始し14度〜16度の範
囲の角度で散乱する光線の経路を示している。Ｂ地点の
座標は、Ｚ＝1.0、Ｘ＝０（光学軸22上）である。同様
に、散乱セル10のＣ地点で開始し14度〜16度の範囲の角
度で散乱する光線の経路は図10に示されている。Ｃ地点
の座標は、Ｚ＝2.0、Ｘ＝０（光学軸22上）である。図
９と図10とに示すように、すべての光線は、アイリス3
0、32によって定義される環状のアパーチャと、アイリ
ス50、52とを通過して、光検出器44に達する。Ｂ地点と
Ｃ地点との間の軸22上の散乱セル10の中央部分は、そこ
から測定ビームが選択される領域である。この領域内
で、光はウィンドウ又はレンズ表面ではなく、液体試料
の分子によって散乱される。
囲の角度で散乱する光線の経路を示している。Ｂ地点の
座標は、Ｚ＝1.0、Ｘ＝０（光学軸22上）である。同様
に、散乱セル10のＣ地点で開始し14度〜16度の範囲の角
度で散乱する光線の経路は図10に示されている。Ｃ地点
の座標は、Ｚ＝2.0、Ｘ＝０（光学軸22上）である。図
９と図10とに示すように、すべての光線は、アイリス3
0、32によって定義される環状のアパーチャと、アイリ
ス50、52とを通過して、光検出器44に達する。Ｂ地点と
Ｃ地点との間の軸22上の散乱セル10の中央部分は、そこ
から測定ビームが選択される領域である。この領域内
で、光はウィンドウ又はレンズ表面ではなく、液体試料
の分子によって散乱される。
散乱セル10のＤ地点で開始し14度〜16度の範囲の角度
で散乱する光線の経路が、図11に示されている。Ｄ地点
の座標は、Ｚ＝3.0ミリメートル、Ｘ＝0.15ミリメート
ルである。軸22に沿った散乱セル10の長さは３ミリメー
トルであるから、Ｄ地点はウィンドウ／レンズ18の表面
上に置かれている。図11に示されるように、すべての光
線はアイリス30、32によって定義される環状のアパーチ
ャを通過する。しかし、すべての光線はアイリス52によ
ってインターセプトされる。よって、ウィンドウ／レン
ズ18の表面から散乱された光はブロックされ、光検出器
44には達しない。
で散乱する光線の経路が、図11に示されている。Ｄ地点
の座標は、Ｚ＝3.0ミリメートル、Ｘ＝0.15ミリメート
ルである。軸22に沿った散乱セル10の長さは３ミリメー
トルであるから、Ｄ地点はウィンドウ／レンズ18の表面
上に置かれている。図11に示されるように、すべての光
線はアイリス30、32によって定義される環状のアパーチ
ャを通過する。しかし、すべての光線はアイリス52によ
ってインターセプトされる。よって、ウィンドウ／レン
ズ18の表面から散乱された光はブロックされ、光検出器
44には達しない。
本発明の分子特性解析用検出器の実施例のパラメータ
を下記の表１に示した。位置Ｚは、地点160からの光学
軸22に沿った距離であり、図７に示してある。地点160
は、光学軸22上にあり、レーザ・ビームがウィンドウ16
から液体試料に侵入する地点である。表１に示したパラ
メータは単なる例であり、様々な光学的なパラメータを
本発明の範囲内で用いることが可能である。
を下記の表１に示した。位置Ｚは、地点160からの光学
軸22に沿った距離であり、図７に示してある。地点160
は、光学軸22上にあり、レーザ・ビームがウィンドウ16
から液体試料に侵入する地点である。表１に示したパラ
メータは単なる例であり、様々な光学的なパラメータを
本発明の範囲内で用いることが可能である。
上述の検出器設計の重要な効果は、１つのレンズ（ウ
ィンドウ／レンズ18）を用いて２つの別の機能が達成で
きる点である。これにより、常に迷光の原因となる複数
のガラス／空気のインターフェースが除去される。ウィ
ンドウ／レンズ18とアイリス30、32、50、52とによって
達成される２つの機能は、14度〜16度の散乱角度で散乱
する光線を選択し、セルの中央部分から散乱された光線
を選択し、散乱セルの端部から散乱されたすべての光を
除去することである。14度〜16度の散乱角度で散乱する
光線を選択する機能は、しばしばフーリエ型レンズ構成
と呼ばれるアイリス30、32によって実行される。球面収
差がない場合には、レンズの軸に対して所与の角度にあ
る軸上で開始するすべての光は、レンズの焦点における
リングを通過する。よって、所与の角度でレンズの軸か
ら散乱する光が環状のスリットによって選択され得る。
スリットの幅が、選択される角度の範囲を決定する。ウ
ィンドウ／レンズ18における強い球面収差によって、合
焦面は、環状のスリットの内側及び外側エッジがレンズ
から異なった軸の距離に位置するように曲がっている。
ウィンドウ／レンズ18における球面収差のために、セル
の２つの端部からのすべての光は、１つのウィンドウ／
レンズ18によって、２つの点ではなく２つの円に合焦さ
れる。アイリス50、52は、セルの中央の所望の領域から
光を選択する。より複雑なレンズ構成を用いてセル内の
散乱領域の画像を形成すること可能である。次に、マス
クを用いて、画像の端部からの光をブロックして、光検
出器44に達しないようにすることが可能である。しか
し、より複雑なレンズ構成には、各レンズ表面が散乱光
を付加し、結果的に測定精度が害されるという短所があ
る。
ィンドウ／レンズ18）を用いて２つの別の機能が達成で
きる点である。これにより、常に迷光の原因となる複数
のガラス／空気のインターフェースが除去される。ウィ
ンドウ／レンズ18とアイリス30、32、50、52とによって
達成される２つの機能は、14度〜16度の散乱角度で散乱
する光線を選択し、セルの中央部分から散乱された光線
を選択し、散乱セルの端部から散乱されたすべての光を
除去することである。14度〜16度の散乱角度で散乱する
光線を選択する機能は、しばしばフーリエ型レンズ構成
と呼ばれるアイリス30、32によって実行される。球面収
差がない場合には、レンズの軸に対して所与の角度にあ
る軸上で開始するすべての光は、レンズの焦点における
リングを通過する。よって、所与の角度でレンズの軸か
ら散乱する光が環状のスリットによって選択され得る。
スリットの幅が、選択される角度の範囲を決定する。ウ
ィンドウ／レンズ18における強い球面収差によって、合
焦面は、環状のスリットの内側及び外側エッジがレンズ
から異なった軸の距離に位置するように曲がっている。
ウィンドウ／レンズ18における球面収差のために、セル
の２つの端部からのすべての光は、１つのウィンドウ／
レンズ18によって、２つの点ではなく２つの円に合焦さ
れる。アイリス50、52は、セルの中央の所望の領域から
光を選択する。より複雑なレンズ構成を用いてセル内の
散乱領域の画像を形成すること可能である。次に、マス
クを用いて、画像の端部からの光をブロックして、光検
出器44に達しないようにすることが可能である。しか
し、より複雑なレンズ構成には、各レンズ表面が散乱光
を付加し、結果的に測定精度が害されるという短所があ
る。
ビーム・ダンプ24は、レーザ・ビームが散乱セル10内
の液体試料を通過した後の不所望の光を減衰するために
用いられる。レーザ・ビームが大きさの数オーダー程度
減衰されない場合には、不所望の反射光によって測定精
度が害されてしまう。散乱されずに試料を通過するレー
ザ・ビームが、この不所望の光の主要部分を占め、選択
された散乱角度で収集された光と比べて非常に大きな強
度を有する。減衰されない場合には、レーザ・ビームは
衝突する任意の表面によって試料の中へ再度反射されて
入り、選択された散乱角度におけるスプリアス信号（ノ
イズ）を生じ、よって、所望の測定のSN比を減少させ、
器具の精度を悪化させる。
の液体試料を通過した後の不所望の光を減衰するために
用いられる。レーザ・ビームが大きさの数オーダー程度
減衰されない場合には、不所望の反射光によって測定精
度が害されてしまう。散乱されずに試料を通過するレー
ザ・ビームが、この不所望の光の主要部分を占め、選択
された散乱角度で収集された光と比べて非常に大きな強
度を有する。減衰されない場合には、レーザ・ビームは
衝突する任意の表面によって試料の中へ再度反射されて
入り、選択された散乱角度におけるスプリアス信号（ノ
イズ）を生じ、よって、所望の測定のSN比を減少させ、
器具の精度を悪化させる。
ビーム・ダンプ24は、検出器の軸22上に位置し、レー
ザ・ビームをインターセプトし非常に低レベルまで減衰
する。結果的に、任意の反射光は、選択された散乱角度
で測定される光に比べて無視できる。ビーム・ダンプ24
は光吸収性の表面を有しており、これらの表面は、散乱
セル10を通過した後にレーザ・ビームが試料の中に再度
反射して入るのに先立って光吸収性表面から多く反射し
なければならないように配置されている。これにより、
反射は、選択された散乱角度での信号のSN比に悪影響を
与えないレベルよりもずっと低いレベルまで減衰され
る。
ザ・ビームをインターセプトし非常に低レベルまで減衰
する。結果的に、任意の反射光は、選択された散乱角度
で測定される光に比べて無視できる。ビーム・ダンプ24
は光吸収性の表面を有しており、これらの表面は、散乱
セル10を通過した後にレーザ・ビームが試料の中に再度
反射して入るのに先立って光吸収性表面から多く反射し
なければならないように配置されている。これにより、
反射は、選択された散乱角度での信号のSN比に悪影響を
与えないレベルよりもずっと低いレベルまで減衰され
る。
ビーム・ダンプ24の断面図が、図12に示されている。
ビーム・ダンプ24は、エンクロージャ170と、光吸収性
表面174を有するポスト172と、ガイド管176とを含む。
ポスト172は、エンクロージャ170内に軸に関して位置し
ており、光学軸22上に中心を有する円形の断面を有す
る。光吸収性表面174は、光学軸22に対して角度θに向
けられている。ポスト172は、ディスク180によってエン
クロージャ170の内部で支持されている。
ビーム・ダンプ24は、エンクロージャ170と、光吸収性
表面174を有するポスト172と、ガイド管176とを含む。
ポスト172は、エンクロージャ170内に軸に関して位置し
ており、光学軸22上に中心を有する円形の断面を有す
る。光吸収性表面174は、光学軸22に対して角度θに向
けられている。ポスト172は、ディスク180によってエン
クロージャ170の内部で支持されている。
ガイド管176は、エンクロージャ170の入力端に設置さ
れ、レーザ・ビームを光吸収性表面174に導く。ガイド
管176は、切頭円錐型の光吸収性表面174を有している。
比較的大きな直径を有する第１の開口184がレーザ・ビ
ームを受け取り、比較的小さな直径を有する第２の開口
186がエンクロージャ170へのインレットを定義する。レ
ーザ・ビームは、ガイド管176の開口184を通過してビー
ム・ダンプ24内に入る。ガイド管176内の切頭円錐型の
光吸収性表面174の角度は、ガイド管176に入るすべての
光が直接に開口186に通ってエンクロージャ170内に入る
か、又は、光吸収性表面174に衝突するように選択され
ている。表面182によって吸収されなかった任意の光
は、反射されて開口186を通過しエンクロージャ170に入
るか、又は、再び表面182の方向に反射される。最終的
には、ガイド管176に入るほとんどすべての光は、開口1
70を通過してエンクロージャ170に入る。
れ、レーザ・ビームを光吸収性表面174に導く。ガイド
管176は、切頭円錐型の光吸収性表面174を有している。
比較的大きな直径を有する第１の開口184がレーザ・ビ
ームを受け取り、比較的小さな直径を有する第２の開口
186がエンクロージャ170へのインレットを定義する。レ
ーザ・ビームは、ガイド管176の開口184を通過してビー
ム・ダンプ24内に入る。ガイド管176内の切頭円錐型の
光吸収性表面174の角度は、ガイド管176に入るすべての
光が直接に開口186に通ってエンクロージャ170内に入る
か、又は、光吸収性表面174に衝突するように選択され
ている。表面182によって吸収されなかった任意の光
は、反射されて開口186を通過しエンクロージャ170に入
るか、又は、再び表面182の方向に反射される。最終的
には、ガイド管176に入るほとんどすべての光は、開口1
70を通過してエンクロージャ170に入る。
エンクロージャ170の内部表面178と、表面174を含む
ポスト172の表面は、光吸収性である。好ましくは、光
吸収性表面は、滑らかな黒色の陽極処理アルミニウムで
ある。ガイド管176からエンクロージャ170に入る光は、
光吸収性表面174に衝突し、ほとんどの入射光は吸収さ
れる。吸収されなかった光は、エンクロージャ170の内
壁178方向に反射され、そこで更なる吸収が生じる。そ
れぞれの反射は、光の強度を実質的に減少させる。開口
186を通して再度反射され得る光の小さな部分は、入る
光よりも数オーダーも大きさにおいて小さいものであ
る。
ポスト172の表面は、光吸収性である。好ましくは、光
吸収性表面は、滑らかな黒色の陽極処理アルミニウムで
ある。ガイド管176からエンクロージャ170に入る光は、
光吸収性表面174に衝突し、ほとんどの入射光は吸収さ
れる。吸収されなかった光は、エンクロージャ170の内
壁178方向に反射され、そこで更なる吸収が生じる。そ
れぞれの反射は、光の強度を実質的に減少させる。開口
186を通して再度反射され得る光の小さな部分は、入る
光よりも数オーダーも大きさにおいて小さいものであ
る。
エンクロージャ170のポスト172と円筒形壁とが、それ
らの間の環状の空間を定義する。光学軸22に対する光吸
収性表面174の角度θは、開口186を通ってエンクロージ
ャ170に入り表面174に衝突する光が、図12で破線190に
よって示されているように、環状の空間内で数回反射す
るように選択されている。好適実施例では、光吸収性表
面174の寸法は、開口186を通ってエンクロージャ170に
入る任意の光をインターセプトするのに十分なだけ大き
くなければならない。角度θは、表面174から反射され
る光が内部壁178から１回反射してポスト172の円筒形部
分に衝突するように選択される。開口186の直径は、レ
ーザ・ビームの明るい中央部分よりも実質的に大きく選
択される。開口186は、典型的に円形であり円形のレー
ザ・ビームを受け取るのであるが、楕円形や矩形の形状
を有し円形ではないレーザ・ビームを受け取ることも可
能である。好適実施例では、エンクロージャ170の内径
（inside radius）は、0.1875インチであり、開口186
の半径は0.0524インチである。
らの間の環状の空間を定義する。光学軸22に対する光吸
収性表面174の角度θは、開口186を通ってエンクロージ
ャ170に入り表面174に衝突する光が、図12で破線190に
よって示されているように、環状の空間内で数回反射す
るように選択されている。好適実施例では、光吸収性表
面174の寸法は、開口186を通ってエンクロージャ170に
入る任意の光をインターセプトするのに十分なだけ大き
くなければならない。角度θは、表面174から反射され
る光が内部壁178から１回反射してポスト172の円筒形部
分に衝突するように選択される。開口186の直径は、レ
ーザ・ビームの明るい中央部分よりも実質的に大きく選
択される。開口186は、典型的に円形であり円形のレー
ザ・ビームを受け取るのであるが、楕円形や矩形の形状
を有し円形ではないレーザ・ビームを受け取ることも可
能である。好適実施例では、エンクロージャ170の内径
（inside radius）は、0.1875インチであり、開口186
の半径は0.0524インチである。
ビーム・ダンプ24は、以上では、分子特性解析用検出
器の一部として説明されてきた。以上で示し説明したビ
ーム・ダンプ24は、実質的な反射のない光ビームの減衰
を要求する任意の応用例で使用可能であることを理解さ
れたい。
器の一部として説明されてきた。以上で示し説明したビ
ーム・ダンプ24は、実質的な反射のない光ビームの減衰
を要求する任意の応用例で使用可能であることを理解さ
れたい。
分子特性解析用検出器は、以上では、液体クロマトグ
ラフィ・システムとの関係で説明してきた。超臨界液体
クロマトグラフィ、毛細管電気泳動、フィールド・フロ
ー・フラクショネーション（field flow fractionati
on）などの、検出器による解析のための試料を準備する
多くの代替的な方法が存在する。本発明による分子特性
解析用検出器は、試料の準備方法に関して限定されるも
のではない。
ラフィ・システムとの関係で説明してきた。超臨界液体
クロマトグラフィ、毛細管電気泳動、フィールド・フロ
ー・フラクショネーション（field flow fractionati
on）などの、検出器による解析のための試料を準備する
多くの代替的な方法が存在する。本発明による分子特性
解析用検出器は、試料の準備方法に関して限定されるも
のではない。
散乱光の強度I90、I90、IDの測定値と、相関関数（co
rrelation function）ｇ（ｔ）とをコンピュータ130で
用いて、散乱セル10の中の試料の分子特性解析のための
パラメータを計算する。分子量MWとジャイレーション半
径RGとは、次の式によって決定される。
rrelation function）ｇ（ｔ）とをコンピュータ130で
用いて、散乱セル10の中の試料の分子特性解析のための
パラメータを計算する。分子量MWとジャイレーション半
径RGとは、次の式によって決定される。
MW（dN/dC）ΔΩ＝IS（θ）（Kins（θ）（１＋Ｃ（θ）RG 2） この式を（１）とするが、dN/dCは試験試料の特別な屈
折率であり、ΔΩは差動屈折計によって測定した偏光角
度である。測定された強度IS（θ）は、 IS（θ）＝Ｉ（θ）solute−Ｉ（θ）solvent （２） で与えられ、また、Ｃ（θ）の値は、 Ｃ（θ）＝（16π2n0 2/3λ0 2）・sin2（θ/2） （３） で与えられる。dN/dCの値は、特定の試料分子／溶媒シ
ステムに対して知られている。器具の定数であるK
ins（θ）の値は、光収集システムの細部とレーザのパ
ワーとレーザの波長とに依存し、経験的に決定すること
ができ、すべての試料に対して有効である。（１）の式
は、よって、２つの未知数（MWとRG）を含む。これらの
値を求めるためには、散乱光の強度I15、I90の測定値
が、IS（θ）の値として代入され、２つの式からなる連
立方程式が得られる。この連立方程式を解くと、分子量
MWとジャイレーション半径RGとが求められる。
折率であり、ΔΩは差動屈折計によって測定した偏光角
度である。測定された強度IS（θ）は、 IS（θ）＝Ｉ（θ）solute−Ｉ（θ）solvent （２） で与えられ、また、Ｃ（θ）の値は、 Ｃ（θ）＝（16π2n0 2/3λ0 2）・sin2（θ/2） （３） で与えられる。dN/dCの値は、特定の試料分子／溶媒シ
ステムに対して知られている。器具の定数であるK
ins（θ）の値は、光収集システムの細部とレーザのパ
ワーとレーザの波長とに依存し、経験的に決定すること
ができ、すべての試料に対して有効である。（１）の式
は、よって、２つの未知数（MWとRG）を含む。これらの
値を求めるためには、散乱光の強度I15、I90の測定値
が、IS（θ）の値として代入され、２つの式からなる連
立方程式が得られる。この連立方程式を解くと、分子量
MWとジャイレーション半径RGとが求められる。
流体半径Rhは、 ｇ（ｔ）＝ａ＋ｂ・exp（−t/τ） の形を有する測定された相関関数から決定される。ここ
で、1/τ＝2DK2は、指数崩壊速度（exponential decay
rate）であり、Ｄ＝kT/6πηRhは拡散係数であり、Ｋ
＝（２πn0/λ０）・sin（θ/2）は散乱ベクトルであ
る。これらの表現で、ｋはボルツマン定数、Ｔはケルビ
ンを単位とする温度、ηは溶液の粘性、Rhは流体半径、
θは散乱角度である。Rh値は、すべての他のファクタは
既知であるから、τを測定することによって決定され
る。
で、1/τ＝2DK2は、指数崩壊速度（exponential decay
rate）であり、Ｄ＝kT/6πηRhは拡散係数であり、Ｋ
＝（２πn0/λ０）・sin（θ/2）は散乱ベクトルであ
る。これらの表現で、ｋはボルツマン定数、Ｔはケルビ
ンを単位とする温度、ηは溶液の粘性、Rhは流体半径、
θは散乱角度である。Rh値は、すべての他のファクタは
既知であるから、τを測定することによって決定され
る。
試料分子の形状ファクタは、離心度（eccentricity）
によって定義される。回転楕円面（spheroid）の離心度
ｅは、 ｅ＝（（A2−B2）/A2）1/2 によって与えられるが、ここで、A,Bは、回転楕円面の
軸である。離心度は、次の式で定義される偏光率ρＶか
ら決定される。すなわち、 ρＶ＝（ID/I90）・（α／β） であり、ここで、αはI90に対する立体角度であり、β
はIDに対する立体角度である。１つの測定されたρＶの
値に対し、離心度の２つの値が計算され、１つは長球面
に対するものであり、他方は偏球面に対するものであ
る。離心度ｅの関数として偏光率ρＶのプロットは、コ
ンピュータ130に含まれる。測定された偏光率ρＶの所
与の値に対し、離心度ｅはこのプロットから決定され
る。
によって定義される。回転楕円面（spheroid）の離心度
ｅは、 ｅ＝（（A2−B2）/A2）1/2 によって与えられるが、ここで、A,Bは、回転楕円面の
軸である。離心度は、次の式で定義される偏光率ρＶか
ら決定される。すなわち、 ρＶ＝（ID/I90）・（α／β） であり、ここで、αはI90に対する立体角度であり、β
はIDに対する立体角度である。１つの測定されたρＶの
値に対し、離心度の２つの値が計算され、１つは長球面
に対するものであり、他方は偏球面に対するものであ
る。離心度ｅの関数として偏光率ρＶのプロットは、コ
ンピュータ130に含まれる。測定された偏光率ρＶの所
与の値に対し、離心度ｅはこのプロットから決定され
る。
以上で、本発明の現時点で好適実施例と考えられるも
のを説明したが、当業者には、請求の範囲に記載された
本発明の範囲から離れることなく、様々な変更や修正が
可能であることは明らかであろう。
のを説明したが、当業者には、請求の範囲に記載された
本発明の範囲から離れることなく、様々な変更や修正が
可能であることは明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−143286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−129554（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−2796（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−144850（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−1768（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4804853（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 ＷＰＩ／Ｌ、ＥＰＡＴ、ＰＡＴＯＬＩＳ
Claims (23)
- 【請求項１】分子特性解析用検出器において、 分子特性解析のための試料を含む散乱セルと、 光学軸を定義する光ビームを、前記試料によって散乱さ
れるように、前記セルを通過する方向に向ける手段と、 前記散乱セルの所定の部分から前記光学軸に対して所定
の範囲の角度で前記試料によって散乱された光ビームか
らの光を含む測定ビームを、前記散乱された光から選択
する手段であって、前記測定ビームを通過させる環状の
アパーチャを定義する第１のアイリスと第２のアイリス
とを含む手段と、前記試料によって散乱された光を前記
環状のアパーチャ上に向ける光学手段と、前記光学軸上
に中心を有する円形の外径を有する第３のアイリスと、
前記光学軸上に中心を有する円形の内径を有する第４の
アイリスとを備え、前記第３のアイリスと前記第４のア
イリスとは、前記環状のアパーチャの下流に位置し軸方
向に離間しており、前記散乱セルの所定の部分において
前記試料によって散乱される光を選択する、手段と、 前記測定ビームを検出し、前記測定ビームを表す出力電
気信号を前記試料の特性解析のために提供する手段と、 を備えていることを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項２】請求項１記載の分子特性解析用検出器にお
いて、前記第１のアイリスは前記所定の範囲の角度より
も大きな角度で前記試料によって散乱された光をブロッ
クし、前記第２のアイリスは前記所定の範囲の角度より
も小さな角度で前記試料によって散乱された光をブロッ
クすることを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項３】請求項２記載の分子特性解析用検出器にお
いて、前記第１のアイリスが、前記所定の範囲の角度の
上限で前記試料によって散乱された光が前記光学手段に
よってほとんど向けられる平面内に位置することを特徴
とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項４】請求項３記載の分子特性解析用検出器にお
いて、前記第２のアイリスが、前記所定の範囲の角度の
下限で前記試料によって散乱された光が前記光学手段に
よってほとんど向けられる平面内に位置することを特徴
とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項５】請求項４記載の分子特性解析用検出器にお
いて、前記第１のアイリスが前記光学軸上に中心を有す
る円形の内径を有し、前記第２のアイリスが前記光学軸
上に中心を有する円形の外径を有することを特徴とする
分子特性解析用検出器。 - 【請求項６】請求項４記載の分子特性解析用検出器にお
いて、前記光学手段が単一の球形表面を有するレンズを
備え、前記第１のアイリスと前記第２のアイリスとが前
記光学軸上で軸方向に離間していることを特徴とする分
子特性解析用検出器。 - 【請求項７】請求項６記載の分子特性解析用検出器にお
いて、前記散乱セルが出力端にウィンドウを含み、前記
レンズが前記ウィンドウと一体的な部分であることを特
徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項８】請求項２記載の分子特性解析用検出器にお
いて、前記光学手段が単一の球形表面を有するレンズを
備えていることを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項９】請求項８記載の分子特性解析用検出器にお
いて、前記散乱セルが各端部にウィンドウを含み、前記
第３のアイリスと前記第４のアイリスとは前記散乱セル
の各端部の前記ウィンドウによって散乱される光ビーム
からの光をブロックすることを特徴とする分子特性解析
用検出器。 - 【請求項１０】請求項９記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記第３のアイリスと前記第４のアイリスと
が、前記散乱セルの中央の領域において前記試料によっ
て散乱される光ビームからの光だけを通過させることを
特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項１１】請求項１記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記試料が液体を含んでおり、該液体が前記散
乱セルを通過して連続的に循環していることを特徴とす
る分子特性解析用検出器。 - 【請求項１２】請求項１記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記光ビームが偏光されたレーザ・ビームを含
むことを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項１３】請求項１記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記所定の範囲の角度が約14度〜16度であるこ
とを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項１４】請求項１記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記測定ビームを検出する前記手段が、光検出
器と前記測定ビームを前記光検出器上で合焦させるレン
ズとを含むことを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項１５】請求項１記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記光ビームが前記散乱セルを通過した後で前
記光ビームを減衰させるビーム・ダンプを更に含んでい
ることを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項１６】請求項15記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記ビーム・ダンプが、前記光ビームを受け取
るインレットとほぼ円筒形の光吸収性内部壁とを有する
エンクロージャと、前記エンクロージャ内に位置し前記
光ビームをインターセプトするように配置された表面と
を備えており、該表面は、前記光ビームをインターセプ
トする地点の下流の前記エンクロージャ内で前記光学軸
に沿った方向に前記光ビームを多重反射させるように向
けられていることを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項１７】請求項16記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記表面が、前記エンクロージャ内の軸方向に
配置されたポスト上に形成されており、前記ポストと前
記エンクロージャの前記内部壁とがそれらの間に環状の
空間を定義していることを特徴とする分子特性解析用検
出器。 - 【請求項１８】請求項17記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記表面の前記角度が、前記環状の空間内で前
記光ビームの多重反射を生じさせるように選択されるこ
とを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項１９】請求項18記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記角度が約15度であることを特徴とする分子
特性解析用検出器。 - 【請求項２０】請求項16記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記ビーム・ダンプが、前記光ビームを前記エ
ンクロージャの前記インレットに導く手段を更に含むこ
とを特徴とする分子特性解析用検出器。 - 【請求項２１】請求項20記載の分子特性解析用検出器に
おいて、前記導く手段が、前記光ビームを受け取る前記
インレットよりも大きな第１の開口と前記エンクロージ
ャの前記インレットを定義する第２の開口とを有する切
頭円錐型の光吸収性表面を含むことを特徴とする分子特
性解析用検出器。 - 【請求項２２】液体試料の分子特性解析のために信号を
発生する方法において、 光学軸を定義する光ビームを、前記試料によって散乱さ
れるように、各端部にウィンドウを有し分子特性解析の
ための液体試料を含む散乱セルを通過する方向に向ける
ステップと、 前記散乱セルの所定の部分から前記光学軸に対して所定
の範囲の角度で前記試料によって散乱される光ビームか
らの光を含む測定ビームを前記散乱された光から選択
し、環状のアパーチャを用いて前記所定の範囲の角度内
の光を選択し、前記環状のアパーチャの下流に位置する
軸に関して離間したアイリスによって前記散乱セルの各
端部の前記ウィンドウによって散乱される前記光ビーム
からの光をブロックするステップと、 前記測定ビームを検出し、前記測定ビームを表す出力電
気信号を前記試料の特性解析のために提供するステップ
と、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２３】分子特性解析用検出器において、 分子特性解析のための試料を含む散乱セルと、 光学軸を定義する光ビームを、前記試料によって散乱さ
れるように、前記セルを通過する方向に向ける手段と、 前記光学軸に対して所定の範囲の角度で前記試料によっ
て散乱される光ビームからの光を含む測定ビームを前記
散乱された光から選択する手段であって、前記所定の範
囲の角度よりも大きな角度で前記試料によって散乱され
る光をブロックする第１のアイリスと前記所定の範囲の
角度よりも小さな角度で前記試料によって散乱される光
をブロックし前記第１のアイリスとは前記光学軸上で軸
に関して離間している第２のアイリスとを備え前記測定
ビームを通過させる環状のアパーチャを定義する手段
と、単一の球形の表面を有するレンズを備えており前記
試料によって散乱された光を前記環状のアパーチャに合
焦する光学手段とを備えた手段と、 前記測定ビームを検出し、前記測定ビームを表す出力電
気信号を前記試料の特性解析のために提供する手段と、 を備えていることを特徴とする分子特性解析用検出器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/834,415 US5305073A (en) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | Methods and apparatus for molecular characterization |
| US834,415 | 1992-02-12 | ||
| PCT/US1993/001300 WO1993016372A1 (en) | 1992-02-12 | 1993-02-12 | Methods and apparatus for molecular characterization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07503796A JPH07503796A (ja) | 1995-04-20 |
| JP3352092B2 true JP3352092B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=25266887
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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-
1992
- 1992-02-12 US US07/834,415 patent/US5305073A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-02-12 JP JP51431193A patent/JP3352092B2/ja not_active Expired - Lifetime
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- 1993-02-12 AT AT93905926T patent/ATE209345T1/de not_active IP Right Cessation
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