JP3723842B2

JP3723842B2 - DNA optical element

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Publication number: JP3723842B2
Application number: JP2001260977A
Authority: JP
Inventors: 秀行品川; 義勇木戸; 奈保子森井; 英明北澤
Original assignee: National Institute for Materials Science
Current assignee: National Institute for Materials Science
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP2003066228A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子、特に波数１ｃｍ^-1のミリ波から波数５００ｃｍ^-1の赤外線までの遠赤外領域の広い波長領域の光に対するビームスプリッターとして作用する光学素子、すなわちフーリエ変換型赤外分光装置（ＦＴ−ＩＲ）をはじめとする各種赤外分光分析装置の干渉計におけるビームスプリッターとして用いられる光学素子、あるいは、光学窓、レンズ、プリズム等各種母材光学素子の表面に付与、適用することにより母材光学素子に対して上記波長領域において一定の透過特性、反射特性を付与し、さらには屈折率の調整、有害な反射の抑制等の光学薄膜設計材料として使用しうる一層又は複数層から成る光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光の吸収、透過、反射、屈折等に基づく各種光学材料設計を利用した光学素子、機器は、いまや生活関連機器として、あるいは各種産業分野における必要機器として欠かすことが出来ないものであり、各種分野で定着している。その位置づけは、近年のめざましい技術開発と進歩に伴い、ますます広がりが増してきており、その重要度は高くなってきている。このような傾向は、赤外分光分析に使用される光学素子の開発においても同様である。すなわち、赤外分光分析装置においても、従来の限界を超えた精度のよい装置、機器の開発が求められている。そのため、周辺機器の開発とともに、光に直接関わるところの材料そのもののについても各種提言がなされ、余念なく開発がなされている現状にある。
【０００３】
赤外分光分析装置は、光源から赤外光を試料に照射し、試料によって吸収される量を分光スペクトルとして求め、これによって試料を同定、定量したり、分子レベルの構造解析を行う等の分析に使用され、各種技術分野において用いられている。フーリエ変換型赤外分光分析装置（ＦＴ−ＩＲ）は、そのための典型的な装置であり、工学、化学、薬学等の広い分野の研究開発に不可欠の基本的な測定器として位置づけられている。特に、この装置の開発、進歩によって、近年遠赤外領域での研究、利用が急速に進歩を遂げているといわれている。
【０００４】
この分光分析装置は、光を処理する一連の部品より成る光学系装置、光学系を制御する機械的、あるいは電気的制御系装置、さらには得られたデータをコンピューター処理するハードとソフトからなるコンピューター装置から成り立っている。この分光分析装置を構成する各装置、あるいは各装置を構成する要素等は、その一つを欠いても測定不可能ということになり、何れも重要ではあるが、ここでは、その一々を挙げることは本旨ではないので、原理的に重要な部品、要素のみに限って列記すると、光源、干渉計、検出器、データ処理ソフトウェア部に集約される。
【０００５】
本発明は、その中の干渉計に使われるているビームスプリッタに着目し、これまでの設計においては使用されたことがなかった新規な材料を用いたビームスプリッタを開発することにより、分析精度を一層向上せしめようとするものである。
すなわち、干渉計は光源からの光を一定周波数に変調する機能を有するものであるが、この干渉計には、光を反射光と透過光に分けるビームスプリッタが使われる。干渉計は、ビームスプリッタに加えて固定鏡、移動鏡によって構成され、干渉計に入光した光は、ビームスプリッタによって固定鏡と移動鏡に分配され、固定鏡からの反射光と、位相差の異なる移動鏡からの反射光を再び合成して干渉波形を生じさせるよう各構成部品が配置、セットされている。フーリエ分光分析装置は、この波形をフーリエ変換することで、横軸が波長（波数）、縦軸が検出光強度によって示されるスペクトルを得ることが出来るようにした機器装置である。
【０００６】
上記概略したフーリエ分光分析装置、およびこの装置を構成する干渉計等は、広い波長領域で使用しうることが望ましいことは当然の要求ではあるが、現状はすべての波長領域に対して測定しうるには至っていない。また、直接光に関わる部品の機能には、自ずと限界があり、測定しようとする波長領域に合わせて、光源、ビームスプリッタ、検出器等を交換しなければ成らない。通常、この分光装置は、光に直接関わる光学素子部品は交換可能に製作され、取り付けられている。普通赤外用の光学素子部品から遠赤外光学素子部品まで波長領域に合わせて最適な部品が提供、用意されており、この用意されている中から選択、交換することによって普通赤外から遠赤外までの測定が可能となる。しかし、その使用可能な範囲は、与えられた部品のもつ特性の範囲内でのことであって、その特性範囲を超えてそれ以上に使用波長領域の範囲を広げようとしても、これは出来ない。すなわち、既存の中から選択によるときには、自ずと限界がある。
【０００７】
このことは、光学素子としてのビームスプリッタにおいても、例外ではない。すなわち、ビームスプリッタにおいても、その使用しうる波長領域には、限界があり、この限界は、ビームスプリッタとして使用している膜の材料に依存している。したがって、その限界を超えるものを作製しようとすると、ビームスプリッタの材料そのものを選択し、あるいは開発しなければならない。換言すれば、ＦＴ−ＩＲ分光装置の扱える波長領域は、ビームスプリッタの材質によって決定されてしまう、といっても過言ではない。特に、遠赤外低波数側領域は、ビームスプリッタの材質特性によって制限され、これを越えてさらに低波数側へ拡張することが出来なかった。
【０００８】
ちなみに、従来提供されてきた遠赤外領域のビームスプリッタとしては、ポリエチレン（マイラ）膜を挙げることができる。その扱える領域は誘電率と厚さに依存するが、概ね２０ｃｍ^-1の低波数領域を扱おうとすると、膜による吸収とＦａｂｒｙ-Ｐｅｒｏｔ干渉効果とのかねあいのため、取り扱える波数領域は自ずと狭い範囲に限定される。この制限を取り払う工夫として、ゲルマニウムやシリコン等のこの領域で比較的大きな誘電率をもつ物質をポリエチレン表面に積層し、多層のスプリッタを構成することが行われているが、これを提供、製造するためには真空蒸着装置等の高価な設備を必要とするばかりでなく、技術的にもその予定する面全体に均一な積層を確保する等の品質管理に困難を伴い、しかもこのような処理によって得られたものは脆く、わずかな外力によってもひび割れや剥離を起こすため、安易に取り扱うことは出来ないという困難があった。
【０００９】
以上は、光学素子が専ら赤外分光分析装置のビームスプリッタ、特にマイラとして用いられ場合について言及したが、これに限らず、光学技術一般に、光学素子、例えば、光学窓、レンズ、プリズム等の光学素子の設計においては、これら光学素子の母材となる素子を作製、用意し、その母材光学素子表面上に、薄膜を形成する二次加工を施すことによって設計すること、この薄膜設計によって、もとの母材光学素子に対して光学上の機能を補完すること、例えば有害な反射を抑制したり、特定波長のみを透過する等の新たな光学上の性質を付与、調整することが行われている。この場合、設計の良否は、薄膜を形成する工程管理は勿論のこととして、基本的には用いる材料によることは赤外分光分析装置の干渉計におけるマイラーの場合と同様である。すなわち、光学素子の設計技術においては、母材光学素子に被覆する薄膜についても常に新規な光学素材の開発、提供が求められている。本発明は、このような要請に対しても、これに応えようとするものである。
【００１０】
【発明が解決しようとしている課題】
本発明は、従来の技術では広い波数領域に適用される光学素子を構成しようとすると、（０００８）で述べたように、製造に特殊な装置を必要としたり、取り扱い上の困難が生じたりしたのに対して、特殊な装置を必要とせずに容易に製造することができ、ミリ波から遠赤外領域も含めた広い範囲で使用できる取り扱いの容易な光学素子を提供しようというものである。
すなわち、遠赤外光学素子、特にフーリエ変換型分光光度計におけるビームスプリッタとして、ミリ波から遠赤外領域にかけての広い範囲で使用できる取り扱いの容易な光学素子を提供しようとするものであり、これにより従来のものと比べ扱いやすく、分析精度の向上した装置を提供しようとするものである。
【００１１】
加えて、光学素子設計技術一般に採用されている薄膜形成技術において、膜形成材料として使用しうるものを求める技術的要請に対しても、これに応えうる薄膜光学素子材料を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、特に赤外分光装置を使用して研究する立場から、ビームスプリッタについてより優れたものを長年希求し、鋭意研究してきたところ、特定の物質、すなわちＤＮＡを光学素子材料として使用することによって、より低波数側遠赤外領域においてもビームスプリッタとして使用可能となること、あるいは薄膜を形成することによって、母材光学素子に所望とする光学的性質が付与されるよう調整するための材料として使用し得ることを偶然知見したものであり、本発明は、この知見に基づいているものである。
【００１３】
すなわち、本発明の第１番目の解決手段は、光学素子の設計が、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）を主要成分として用いることによって設計されることを特徴とするものである。
【００１４】
第２番目の解決手段は、光学素子の設計が、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）に変成剤を添加し、これによってデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）が変性されて用いられることを特徴とするものである。ここに変成剤を添加する理由は、ＤＮＡは本来水溶性であり、ＤＮＡ単身によって構成された膜では、膜そのものの機械的、化学的性質に極めて安定性を欠き、実用的強度と安定性のある膜を得るのには困難であることより、この点を解決するための手段としての意義を有するものである。
【００１５】
第３番目の解決手段は、該変成剤が一般式；Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃Ｎ⁺Ｘ^-（Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は水素または炭化水素基、Ｘ^-はＣｌ^-、Ｂｒ^-等のハロゲンの陰イオン）で表される脂質アンモニウム塩、又は一般式；ＲＣＯＯＣＨ₃ＮＨ₂（Ｒはアルキル基）で表される脂質アラニンから選択される一種又は二種以上の陽イオン性脂質塩を選択、使用することを特徴とするものである。変成剤についてのこの具体的選択によって、前示問題を具体的に解決することが出来るものである。すなわち、この変性材は、炭化水素基等の親油基部分と、ＤＮＡに対してＤＮＡの燐酸基に結合しやすいアミノ基とを有することが本質的に必要になるという点で選択されたものであり、この変性材の添加、使用によってＤＮＡは有機溶媒に可溶となり、安定度のある膜に変性される。
【００１６】
脂質を変えることによって、硬さ等の膜の機械的な性質は大きく変化するが、遠赤外素子としての特性には本質的な違いは、今のところ見いだされていない。
ただし、膜の安定度は遠赤外素子として用いるに当たって重要な要素であるので、脂質の選択について今後の研究に期待されること大であることは言うまでもない。
【００１７】
ここに、本発明において用いられる上記化合物とその作用効果について、言及すると次のように要約することが出来る。
１．陽イオン性脂質塩が４級アンモニウム塩（一本鎖）：Ｃ_nＨ_2n+13(ＣＨ₃)Ｎ⁺Ｘ^-である場合
この場合、本発明において用いられるのは、ｎ＝１２〜２４くらいが適当である。さらにＤＮＡを精製分離回収する操作の容易性に基づいて特定すると、ｎ＝１６前後のものが好ましい。一般にｎが小さすぎると水溶性が生じ、ＤＮＡの精製分離プロセスにおいて回収が困難になる。
２．陽イオン性脂質塩が４級アンモニウム塩（二本鎖）：２(Ｃ_nＨ_2n+1)２(ＣＨ₃)Ｎ⁺Ｘ^-である場合
この場合、ｎ＝８〜２０くらいが適当である。ＤＮＡの精製が容易なのはｎ＝１２前後が好ましい。一般にｎが大きくなるほど溶媒に難溶となり、完成後の膜は硬くなる。図４において示した特性は、ｎ＝１２の場合（didodecyldimethyl ammonium bromide）である。
３．陽イオン性脂質塩が１級アミン：(Ｃ_nＨ_2n+1)Ｈ₃Ｎ⁺Ｘ^-である場合
この型の場合も、ｎの値による作用効果は、上記２の場合とほぼ同様であることがわかった。すなわち、ｎ＝８〜２０くらいが適当であり、ｎ＝１２前後が好ましい。
４．脂質アラニン：（Ｃ_nＨ_2n+1)-Ｌ-Alanine
この型の場合も、ｎの値による作用効果は、前示２、３記載の場合と同様であることがわかった。ｎ＝８〜２０くらいが適当である。ｎ＝１２前後のものが好ましい。
【００１８】
第４番目の解決手段は、光学素子が一層又は複数層の薄膜状で用いられることを特徴とするものである。
【００１９】
第５番目の解決手段は、光学素子が波数１ｃｍ^-1のミリ波から波数５００ｃｍ^-1の赤外線までの遠赤外領域の広い波長領域の光に対するビームスプリッターとして用いられることを特徴とするものである。
【００２０】
第６番目の解決手段は、ビームスプリッターが赤外分光分析装置における干渉計に装着されて用いられること、第７番目の解決手段は、この赤外分光分析装置にはフーリエ変換型赤外（ＦＴ−ＩＲ）分光分析装置が含まれていることを特徴とするものである。
【００２１】
第８番目の解決手段は、光学素子が母材光学素子の表面に形成された薄膜であることを特徴とするものであり、第９番目の解決手段は、母材光学素子には光学窓、レンズ、プリズムが含まれること、そして第１０番目の解決手段とするところは、この被覆膜が被被覆母材光学素子に対して屈折率の調整、透過光の選択、あるいは有害な反射光の抑制を目的とする光学被膜設計材料として用いることを特徴とするものである。なお、かかる光学被膜設計自体は、常套手段とするところであるが、本発明は、光学素子材料として新規なＤＮＡ光学素子材料を提供している点でその意義が大きい。
【００２２】
本発明の光学素子は、すべてＤＮＡから成っているものから、光学的に均質なものが得られる限り、種々の変性材料を用いることが可能である。ただし、ＤＮＡ単身の場合には、膜自体は、機械的に弱く、また水溶性であることから水分等に対して変質を受けやすい傾向にあり、不安定であることより、実用的には、変性材料によって調製されることが好ましいことは、前示（００１４）にも記載したとおりである。その場合、変性材料の添加割合、配合割合については適宜決定すればよく、広い範囲で実施することが可能である。すなわち、本発明による光学材料は、ＤＮＡを少なくとも材料の一部として用いるものであり、その製造過程で種々の変性材料を添加し、これによって所望とする物性に応じ、膜の性質を制御することが可能である。
【００２３】
本発明によって得られた光学素子の特性について例示すると、図４に示すとおりの反射スペクトル、透過スペクトルを有している。図４に示されている例によれば、波数が概ね波数１ｃｍ^-1のミリ波から波数５００ｃｍ^-1の赤外線までの遠赤外領域の広い波長領域で用いることができ、これを従来の技術と比較すると、従来技術においては、２０ｃｍー1 以下の低波数領域については扱うことに困難なことや問題があり、いうなれば一つの限界があったところ、本発明のものは、この限界を超えた領域のところまでも扱うことが可能となったことを意味し、この点で優れた特徴を持っていることが明らかとなった。このことは、分析機器の高度化に対するニーズの高まりを考慮すると、そしてその中でも、ますますＦＴ−ＩＲ分光装置に負うところ大となってきている近年の現状を考えると、単に機器の進歩というのみ成らず、その成果たる各種研究に果たす影響は大なるものがあり、その意義は大きい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の光学素子を、赤外分光分析装置、特にフーリエ変換型遠赤外分光分析装置における干渉計において使用されるビームスプリッタに基づいて説明する。ビームスプリッタは、目的とする波数領域で光を入射したとき反射光と透過光とに分配する機能を持つもので半透鏡とも言われており、その構成は基本的には膜と膜を支える枠体とから成っており、その構造自体は公知の事実であって、極めてシンプルな構造を呈している。
【００２５】
すなわち、ビームスプリッタ自体は、一般的に市販されており、取り扱う波数領域に応じて、可視用、赤外用、遠赤外用など多数用意され、所望とするものを容易に入手することができる。
図１、図２に示すビームスプリッタも、その一例すぎず、これ以外にも様々なものが提案されている。本発明は、図１、図２に示されているビームスプリッタにおいて、発明の対象としているところは、光を反射光と透過光に二分する作用を奏する膜そのものに関するものである。すなわち、この膜自体が発明に該当しているところである。
【００２６】
ここに、ビームスプリッタの構成を図１に基づいて説明する。
ビームスプリッタ１は、外枠２と膜３からなっている。この外枠２は、さらに上下二枚の分割枠２’、２”からなり、膜３はこの二枚の分割枠２’、２”によって周辺部が挟持され、枠体にあけられたネジ穴にネジ４が螺入されることによって一体に固定され、ビームスプリッタ１が完成する。（これは、膜の中心部に穴が形成されている図２の場合も基本的には同様である。）すなわち、後述する実施例に開示した製造方法に基づいて調製したＤＮＡ膜３は、ビームスプリッタ１の外枠２に対応する形状に加工され、次いで外枠２を構成する上下２枚の枠体２’、２”にてその加工された膜周端部を挟持し、図示されているネジ穴４よりネジ（図示外）にて枠体に固定される。その際、膜は弛みなく、しかも応力が残留しない程度に緊張し、ネジ止めによってスプリッタの枠体に一体化され固定される。
【００２７】
ここに前示両図は、何れも、ＤＮＡを材料として製作した膜から作製された遠赤外用ビームスプリッタであって、その一つは、枠体と膜によって構成されている態様（図１）であり、もう一つは、フィルムの中心に穴が形成されている態様（図２）の二つの態様が示されている。図２の態様は、その中心穴には可視光用のビームスプリッタを装着し、このビームスプリッタに可視レーザー光をあてて、光学系機器の微調整が容易に行い得るように構成されたれたビームスプリッタであることは、前述したところでもある。
【００２８】
図１、図２に示された例は、赤外分光分析装置において設置されている架台（図示外）に交換可能に取り付けられる構造に設定されている例であるが、この図に示された形状、構造あるいは取り付け態様に限られるものではない。すなわち、これらの事項については、既にいろいろな態様のものが市販され、公知のことであり、本発明はかかる事項自体に本旨があるわけではないので、その態様の開示については、従来技術にその詳細を委ね、ここでは図に基づく紹介のみにとどめ、省略する。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明のビームスプリッタの製作プロセスについて開示する。この製作プロセスは（１）ＤＮＡ光学素子膜の製造プロセスと、（２）該膜をビームスプリッタに組み立てるプロセスとから成っており、以下の通りである。
（１）ＤＮＡ光学素子膜の製造プロセス
i. まず、市販されているＤＮＡ塩（これについては、後述する）１ｇを１リットルの蒸留水に分散、溶解させ、これに陽イオン性脂質塩水溶液を滴下する。使用する陽イオン性脂質塩としては、脂質アンモニウム塩（Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃Ｎ⁺Ｘ^-、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は水素または炭化水素基、ＸはＣｌ、Ｂｒ等の陰イオン）、脂質アラニン（ＲＯＯＣＨ₃ＮＨ₂）等が挙げられる。
ii. 脂質塩がＤＮＡの燐酸基に対して１当量よりやや過剰となった時点で滴下を終了し、ＤＮＡをＤＮＡ脂質複合体沈殿物として析出させ、遠心分離によって沈殿物を回収する。
iii. 回収されたＤＮＡ脂質複合体は必要に応じて蒸留水およびジエチルエーテルにより洗浄し、５０ｍｌの溶媒（クロロホルム：エタノール＝４：１）に溶解し、不純物を濾別した後ジエチルエーテル中に滴下し、沈殿物を遠心分離することにより回収する。
iv. 得られたＤＮＡ脂質複合体は、１０ｍｌの溶媒に再度溶解し、このＤＮＡ溶液を製膜原料溶液とする。このＤＮＡ溶液を、製膜容器Ｆに注ぎ入れ、静置する。
この製膜容器Ｆは、図３に示すように上部枠体Ｆu、下部枠体Ｆd、平板状基材Ｂ₁又は母材Ｂ₂から成っている。すなわち、平板状の基板Ｂ₁ないし母材Ｂ₂は上下分割枠体Ｆu、Ｆdによって挟み込まれ、ネジＳによって一体化される。ＤＮＡ溶液が注ぎ込まれる側の面には、枠体に沿ってＯリングが施され、これによって液密に保たれている。
ここに使用する基板Ｂ₁あるいは母材Ｂ₂の材質は、ＤＮＡ溶液と反応しないものであれば、特に制限はない。例えば、石英ガラスをも含めたガラス基板が挙げられるが、これ以外にも、シリコン基板、ステンレス製基板、さらには、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリプロピレン等、種々の有機高分子材料で出来ている基板も挙げられる。基板には必要に応じて研磨等の表面処理が施される。母材上に薄膜を形成し、多層のビームスプリッタとして用いる場合は、母材としてポリエチレン等の遠赤外材料等が用いられることはいうまでもない。
v. 次に、該容器Ｆに注ぎ込まれたＤＮＡ溶液は、概ね飽和蒸気圧を保ちつつ溶媒を徐々に蒸発させることにより基板表面ないし母材表面上に乾燥した目的とするＤＮＡ脂質複合体膜を得る。
上記の分量は、収率の良否の如何にもよるが、概ね厚さ０．１ｍｍ面積１００ｃｍ²程度の膜に対応している。この値は、通常、ビームスプリッタを組み立てるには充分な値でもあるが、必要に応じて分量を加減する。すなわち、膜厚は溶液の濃度と量に依存するので、得ようとする膜厚に応じて、これらの量を調整する。
vi. 得られたフィルムは、単層で用いるよう設計された場合は、基板から剥離し、また母材とともに多層で用いるよう設計された場合は、薄膜を母材ととも一体にして取りはずし、必要に応じて裏面にも同様の薄膜を形成した上、ビームスプリッタの枠体に対応した形状に裁断加工し、後述する（２）ビームスプリッタ組立てプロセスに記載する手順によって、ビームスプリッタに加工される。
【００３０】
ここで使用したＤＮＡは、鮭の白子から分離した鮭由来のＤＮＡである。これまで、鮭の白子は、特に北海道では、水産加工廃棄物として毎年大量に廃棄されていたが、近年、その有効利用を図るべく、また地域振興の一環として、鮭の白の有効利用方法として、ＤＮＡが試薬として分離されている。ＤＮＡ鎖の長い高品位製品、ＤＮＡ鎖の短い低品位製品まで、種々のものに分類されて市販され、容易に手に入れることが出来る。上記実施例においては、試薬として市販されている鮭由来の中品位製品のＤＮＡを購入し、使用した。
【００３１】
（２）ビームスプリッタの組み立てプロセス
（１）に記載するＤＮＡ光学素子膜の製造プロセスで得られた膜を、ビームスプリッタの上下二枚の外枠によって挟持し、ネジによって固定することにより図１、図２に示すビームスプリッタを得る。ここで用いるビームスプリッタの外枠は、（１）の製膜操作において使用した製膜容器の枠体をそのまま使用し、この枠体をビームスプリッタの外枠として兼用することができる。
なお、図２はフィルムの中心に穴を設けた態様のビームスプリッタを示すものであるが、その意義は、この穴には必要に応じて可視光用のビームスプリッタを装着し、干渉計の調整に用いることができるようにした態様の構成であることは前示したとおりである。
【００３２】
（３）性能評価
得られたＤＮＡ光学素子膜の性能は、図４に示すとおりであった。すなわち、図４は、ＤＮＡ脂質複合体膜の遠赤外領域における透過及び反射スペクトルを示しているものであるが、これによれば、上記の方法で得られたＤＮＡ脂質複合体膜は、概ね波数１ｃｍ^-1のミリ波波数から波数５００ｃｍ^-1の赤外線までの遠赤外領域の広い波長領域において適度な透過率と反射率をもっていることが示されている。この反射にみられる干渉パターンから１００ｃｍ^-1近傍において、膜はおよそ屈折率２近傍の値を有していることがわかる。特に２０ｃｍ^-1以下の低波数領域においても依然として反射率の低下が見られず、１ｃｍ^-1の遠赤外ミリ波領域に至る所までも取り扱うことが可能であることが明らかとなった。
【００３３】
この実施例においては、鮭由来の中ないし低品位のものを使用したが、ＤＮＡの種類による影響等について現時点で言えることは、遠赤外光学素子としては、どれを用いてもさほど性能に大きな差は見いだされてはいない。しかし、このような利用、研究は今緒についたばかりであり、ＤＮＡの種類による作用効果の違い、影響等については、今後の研究に待つところ大である。
【００３４】
次に、本発明の母材光学素子に対する表面被覆膜として用いる態様について記載する。この態様の意義については、概略は、既に述べたところである。
すなわち、本発明でいう表面被覆膜は、光学窓、レンズ、プリズム等各種母材光学素子に対して、屈折率の異なる膜を種々の厚さに積層することにより、特定の帯域のみ透過するバンドパスフィルターを構成したり、光学素子表面での反射を制御したりすることを可能とする技術をいうものである。簡便なものでは例えば、目的の波長に対して１/４波長となるような単層コーテイングを施すことにより、光学素子表面での有害な反射を抑制するのに利用される。
【００３５】
この表面被覆膜の設計方法は、既に確立されており当業者において周知のところである。この被覆膜は、ビームスプリッタの製造方法（００２９）で述べたiv段階と同様の手順によって製作される。すなわち、まず被膜を付与する母材光学素子を、図３に示す製膜容器Ｆを治具として用い、その製膜基材Ｂ₁、母材Ｂ₂に代えてセットする。ＤＮＡ溶液を注ぎ入れ、以下、同様の手順でで溶媒を蒸発させることにより、母材光学素子表面に目的とする薄膜を得る。多層膜とする場合は、溶媒蒸発後、更に第２液を注ぎ入れ、以下同様の手順を繰り返すことによって行うことが出来るが、スパッタや蒸発等の他の手段と複合させることも出来る。本発明は、光学素子材料として新規なＤＮＡ光学素子材料を提供している点で、すなわち、遠赤外領域においても適度な屈折率をもつ有用な素材を提供している点で、表面被覆膜形成技術に対して一定の役割を果たし得ることが期待される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、ＤＮＡを遠赤外光学素子材料の少なくとも一部として使用することを要件事項とするものであり、これにより真空装置等の特殊な装置を必要とせず、簡便に高性能な遠赤外光学素子を提供することが可能となった。また、この光学素子材料の提供により、光学素子設計の自由度が高まることになることのみならず、各種表面被膜形成技術に基づく素子の開発、精度の向上に大きく資するものある。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】ＤＮＡ遠赤外ビームスプリッタの概要図。
【図２】ＤＮＡ遠赤外ビームスプリッタの概要図。中心部に穴のある態様。
【図３】ＤＮＡ製膜容器の概要図。
【図４】ＤＮＡ脂質複合体フィルムの透過および反射スペクトル。ここでは脂質塩としてはdidodecyledimethlyammonium bromide が用いられた。
【符号の説明】
１；ビームスプリッタ
２；外枠（ビームスプリッタの枠体）
２’、２”；上下分割枠
３；ＤＮＡ膜
４；ネジ
５；中心穴
Ｆ；製膜容器
Ｆu；製膜容器の上部枠体
Ｆd；製膜容器の下部枠体
Ｂ；基材又は母材
Ｓ；上下枠体並びに基材又は母材を一体に固定するネジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an optical element, particularly a wave number of 1 cm. ^-1 From the millimeter wave of the wave number 500cm ^-1 In an interferometer of various infrared spectroscopic analyzers including an optical element acting as a beam splitter for light in a wide wavelength region in the far-infrared region up to infrared rays, that is, a Fourier transform infrared spectroscopic device (FT-IR) By applying and applying to the surface of optical elements used as beam splitters, or various base optical elements such as optical windows, lenses, prisms, etc., constant transmission and reflection characteristics in the above-mentioned wavelength region with respect to the base optical element Further, the present invention relates to a single-layer or multi-layer optical element that can be used as an optical thin film design material for adjusting the refractive index and suppressing harmful reflection.
[0002]
[Prior art]
Optical elements and equipment using various optical material designs based on light absorption, transmission, reflection, refraction, etc. are now indispensable as life-related equipment or as necessary equipment in various industrial fields. Is firmly established. Its positioning has been increasing more and more with the remarkable technological development and progress in recent years, and its importance is increasing. This tendency is the same in the development of optical elements used for infrared spectroscopic analysis. In other words, in infrared spectroscopic analyzers, there is a demand for the development of high-accuracy devices and equipment that exceed conventional limitations. For this reason, along with the development of peripheral devices, various proposals have been made for the materials themselves that are directly related to light, and the development is being done without any hesitation.
[0003]
An infrared spectroscopic analyzer irradiates a sample with infrared light from a light source, determines the amount absorbed by the sample as a spectroscopic spectrum, and uses this to identify and quantify the sample and perform molecular level structural analysis, etc. It is used in various technical fields. A Fourier transform infrared spectroscopic analyzer (FT-IR) is a typical apparatus for that purpose, and is positioned as a basic measuring instrument indispensable for research and development in a wide range of fields such as engineering, chemistry, and pharmacy. In particular, it is said that research and utilization in the far infrared region have made rapid progress in recent years due to the development and advancement of this device.
[0004]
This spectroscopic analyzer is composed of an optical system device composed of a series of components for processing light, a mechanical or electrical control system device for controlling the optical system, and a computer comprising hardware and software for computer processing of the obtained data. It consists of equipment. Each device constituting this spectroscopic analysis device, or the elements constituting each device, etc., cannot be measured even if one of them is missing, and all are important, but here we list each one. Since this is not the main point, if only components and elements that are important in principle are listed, they are collected in the light source, interferometer, detector, and data processing software section.
[0005]
The present invention focuses on the beam splitter used in the interferometer, and develops a beam splitter using a new material that has never been used in the design so far, thereby improving the analysis accuracy. It is intended to be further improved.
That is, the interferometer has a function of modulating the light from the light source to a constant frequency, but this interferometer uses a beam splitter that divides the light into reflected light and transmitted light. The interferometer is composed of a fixed mirror and moving mirror in addition to the beam splitter, and the light incident on the interferometer is distributed to the fixed mirror and moving mirror by the beam splitter, and the reflected light from the fixed mirror and the phase difference Each component is arranged and set so that the reflected light from different moving mirrors is combined again to generate an interference waveform. The Fourier spectroscopic analyzer is an instrument that can obtain a spectrum in which the horizontal axis indicates the wavelength (wave number) and the vertical axis indicates the detected light intensity by Fourier transforming the waveform.
[0006]
The above-described Fourier spectroscopic analyzer and the interferometers and the like constituting this apparatus are naturally required to be usable in a wide wavelength region, but the present state can be measured for all wavelength regions. It has not reached. In addition, the functions of components related to direct light are naturally limited, and the light source, beam splitter, detector, etc. must be exchanged according to the wavelength region to be measured. Usually, this spectroscopic device is manufactured and attached so that optical element parts directly related to light can be exchanged. Optimum components are provided and prepared according to the wavelength range from optical components for ordinary infrared to far infrared optical components. By selecting and replacing these components, normal infrared to far red are available. Measurement to the outside is possible. However, the usable range is within the range of the characteristics of a given component, and it is not possible to extend the range of the usable wavelength range beyond that range. . In other words, there is a limit when selecting from among existing ones.
[0007]
This is no exception in a beam splitter as an optical element. That is, even in the case of a beam splitter, there is a limit to the wavelength region that can be used, and this limit depends on the material of the film used as the beam splitter. Therefore, if it is going to produce what exceeds that limit, the material of the beam splitter itself must be selected or developed. In other words, it is no exaggeration to say that the wavelength region that can be handled by the FT-IR spectrometer is determined by the material of the beam splitter. In particular, the far-infrared low wavenumber side region is limited by the material properties of the beam splitter, and beyond this, it has not been possible to extend further to the low wavenumber side.
[0008]
Incidentally, a polyethylene (mylar) film can be mentioned as a far-infrared beam splitter that has been conventionally provided. The area that can be handled depends on the dielectric constant and thickness, but is generally 20 cm. ^-1 If the low wavenumber region is to be handled, the wavenumber region that can be handled is naturally limited to a narrow range due to the balance between absorption by the film and the Fabry-Perot interference effect. As a device to remove this limitation, a multilayer splitter is formed by laminating a material having a relatively large dielectric constant in this region, such as germanium and silicon, on the polyethylene surface, and this is provided and manufactured. This requires not only expensive equipment such as a vacuum evaporation system, but also technically difficult quality control, such as ensuring uniform lamination over the entire planned surface. The obtained product was brittle and cracked or peeled even by a slight external force, so that it was difficult to handle easily.
[0009]
The above has described the case where the optical element is exclusively used as a beam splitter of an infrared spectroscopic analyzer, particularly a mylar. However, the present invention is not limited to this, and in general, optical elements such as optical windows, lenses, prisms, etc. In the design of the element, the element that becomes the base material of these optical elements is prepared, prepared, and designed by performing a secondary process for forming a thin film on the surface of the base optical element. Complementing the optical functions of the original base optical element, for example, adding or adjusting new optical properties such as suppressing harmful reflections or transmitting only specific wavelengths. It has been broken. In this case, the quality of the design is basically the same as that of Mylar in the interferometer of the infrared spectroscopic analyzer as well as the process control for forming the thin film. That is, in the optical element design technology, it is always required to develop and provide a new optical material for the thin film covering the base optical element. The present invention intends to respond to such a request.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
According to the present invention, when an optical element that is applied to a wide wavenumber region is configured in the prior art, as described in (0008), a special device is required for manufacturing or handling is difficult. On the other hand, it is an object of the present invention to provide an easy-to-handle optical element that can be easily manufactured without requiring a special apparatus and can be used in a wide range including a millimeter wave to a far infrared region.
That is, it is intended to provide an easy-to-handle optical element that can be used in a wide range from the millimeter wave to the far infrared region, as a beam splitter in a far infrared optical element, particularly a Fourier transform type spectrophotometer. Therefore, the present invention intends to provide an apparatus that is easier to handle than conventional ones and has improved analysis accuracy.
[0011]
In addition, it is intended to provide a thin film optical element material that can respond to a technical request for a material that can be used as a film forming material in a thin film forming technique generally adopted in optical element design technology. is there.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have long sought and researched more excellent beam splitters from the standpoint of research using an infrared spectroscopic device, and have used a specific substance, that is, DNA as an optical element material. In order to adjust the base optical element to have desired optical properties by making it possible to use it as a beam splitter in the far-infrared region on the lower wavenumber side, or by forming a thin film. It has been found by chance that it can be used as a material of the present invention, and the present invention is based on this finding.
[0013]
That is, the first solving means of the present invention is characterized in that the optical element is designed by using deoxyribonucleic acid (DNA) as a main component.
[0014]
The second solving means is characterized in that the optical element is designed by adding a denaturing agent to deoxyribonucleic acid (DNA) and thereby deoxyribonucleic acid (DNA) is denatured. The reason for adding a denaturant here is that DNA is inherently water-soluble, and a membrane composed of a single DNA lacks stability in terms of mechanical and chemical properties of the membrane itself, and has practical strength and stability. Since it is difficult to obtain a certain film, it has significance as a means for solving this problem.
[0015]
A third solution is that the modifier is of the general formula; R ₁ R ₂ R _Three N ⁺ X ^- (R ₁ , R ₂ , R _Three Is hydrogen or a hydrocarbon group, X ^- Is Cl ^- , Br ^- A lipid ammonium salt represented by the general formula: RCOOCH _Three NH ₂ One or two or more cationic lipid salts selected from lipid alanine represented by (R is an alkyl group) are selected and used. This specific choice of modifier can specifically solve the preceding problem. In other words, this denaturing material was selected in that it essentially required to have a lipophilic group portion such as a hydrocarbon group and an amino group that can easily bind to a DNA phosphate group with respect to DNA. By adding and using this denaturing material, DNA becomes soluble in an organic solvent and denatured into a stable membrane.
[0016]
By changing the lipid, the mechanical properties of the membrane such as hardness change greatly, but no essential difference has been found so far in the characteristics as a far-infrared element.
However, since the stability of the membrane is an important factor for use as a far-infrared element, it goes without saying that the selection of lipids is expected to be studied in the future.
[0017]
Here, the above-mentioned compounds used in the present invention and their effects can be summarized as follows.
1. Cationic lipid salt is quaternary ammonium salt (single chain): C _n H _{2n + 1} 3 (CH _Three ) N ⁺ X ^- If it is
In this case, n = 12 to 24 is suitable for use in the present invention. Furthermore, if it is specified based on the ease of operation for purifying and recovering DNA, those with n = 16 are preferred. In general, when n is too small, water solubility is caused, and it becomes difficult to recover in the purification and separation process of DNA.
2. Cationic lipid salt is quaternary ammonium salt (double-stranded): 2 (C _n H _{2n + 1} ) 2 (CH _Three ) N ⁺ X ^- If it is
In this case, n = 8-20 is appropriate. It is preferable that n = 12 to facilitate DNA purification. In general, the larger n is, the less soluble it is in the solvent and the hardened film becomes harder. The characteristics shown in FIG. 4 are for n = 12 (didodecyldimethyl ammonium bromide).
3. Cationic lipid salt is primary amine: (C _n H _{2n + 1} ) H _Three N ⁺ X ^- If it is
Also in this type, it turned out that the effect by the value of n is substantially the same as the said 2 case. That is, n = 8 to 20 is appropriate, and n = 12 is preferable.
4). Lipid alanine: (C _n H _{2n + 1} ) -L-Alanine
Also in this type, it turned out that the effect by the value of n is the same as the case of description 2 and 3 mentioned above. n = 8-20 is appropriate. The thing around n = 12 is preferable.
[0018]
The fourth solution is characterized in that the optical element is used in the form of a single layer or a plurality of layers.
[0019]
The fifth solution is that the optical element has a wave number of 1 cm. ^-1 From the millimeter wave of the wave number 500cm ^-1 It is used as a beam splitter for light in a wide wavelength region in the far infrared region up to infrared rays.
[0020]
The sixth solution is that a beam splitter is mounted on an interferometer in an infrared spectroscopic analyzer, and the seventh solution is that the infrared spectroscopic analyzer has a Fourier transform infrared (FT). -IR) A spectroscopic analyzer is included.
[0021]
The eighth solving means is characterized in that the optical element is a thin film formed on the surface of the base optical element, and the ninth solving means is that the base optical element has an optical window, The inclusion of lenses and prisms, and the tenth solution is that this coating film adjusts the refractive index, selects transmitted light, or produces harmful reflected light with respect to the base optical element to be coated. It is used as an optical film design material for the purpose of suppression. Such optical coating design itself is a conventional means, but the present invention is significant in that it provides a novel DNA optical element material as an optical element material.
[0022]
Since the optical element of the present invention is entirely made of DNA, various modified materials can be used as long as an optically homogeneous element can be obtained. However, in the case of DNA alone, the membrane itself is mechanically weak and water-soluble, so it tends to be subject to alteration with respect to moisture and the like. It is preferable to prepare the modified material as described in the preceding (0014). In this case, the addition ratio and blending ratio of the modified material may be appropriately determined, and can be carried out in a wide range. That is, the optical material according to the present invention uses DNA as at least a part of the material, and various modified materials are added during the production process, thereby controlling the properties of the film according to the desired physical properties. Is possible.
[0023]
Illustrating the characteristics of the optical element obtained by the present invention, it has a reflection spectrum and a transmission spectrum as shown in FIG. According to the example shown in FIG. 4, the wave number is approximately 1 cm. ^-1 From the millimeter wave of the wave number 500cm ^-1 Can be used in a wide wavelength region in the far-infrared region up to the infrared, and in comparison with the conventional technology, in the conventional technology, it is difficult to handle the low-frequency region below 20 cm-1 In other words, where there was one limit, the present invention means that it has become possible to handle even areas beyond this limit, and has excellent features in this respect. It became clear. This is only an advancement of the instrument considering the growing needs for the advancement of analytical instruments, and considering the recent situation that has become increasingly important for FT-IR spectrometers. There is a great impact on the various researches that have resulted, and its significance is great.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical element of the present invention will be described based on a beam splitter used in an interferometer in an infrared spectroscopic analyzer, particularly a Fourier transform type far-infrared spectroscopic analyzer. A beam splitter has a function of distributing light into reflected light and transmitted light when light is incident in a target wavenumber region. It is also called a semi-transparent mirror, and its configuration is basically a film and a frame that supports the film. The structure itself is a well-known fact and has a very simple structure.
[0025]
That is, the beam splitter itself is generally commercially available, and depending on the wave number region to be handled, a large number of visible, infrared, far-infrared, etc. are prepared, and desired ones can be easily obtained.
The beam splitters shown in FIGS. 1 and 2 are merely examples, and various other types of beam splitters have been proposed. In the beam splitter shown in FIGS. 1 and 2, the object of the present invention relates to a film itself having an effect of dividing light into reflected light and transmitted light. In other words, this film itself corresponds to the invention.
[0026]
Here, the configuration of the beam splitter will be described with reference to FIG.
The beam splitter 1 includes an outer frame 2 and a film 3. The outer frame 2 further comprises two upper and lower divided frames 2 ′, 2 ″, and the membrane 3 is sandwiched between the two divided frames 2 ′, 2 ″, and screw holes formed in the frame body. The beam 4 is screwed into and fixed together to complete the beam splitter 1. (This is basically the same also in the case of FIG. 2 in which a hole is formed in the center of the membrane.) That is, the DNA membrane 3 prepared based on the production method disclosed in the examples described later is: The processed film is processed into a shape corresponding to the outer frame 2 of the beam splitter 1, and then the processed film peripheral end portions are sandwiched between two upper and lower frames 2 ′, 2 ″ constituting the outer frame 2. It is fixed to the frame by screws (not shown) through the screw holes 4. The film does not sag and is tensioned to the extent that no stress remains, and is fixed to the splitter frame by screwing. The
[0027]
Both figures shown here are far-infrared beam splitters made of a film made of DNA, one of which is composed of a frame and a film (FIG. 1). The other is shown in two embodiments (FIG. 2) in which a hole is formed in the center of the film. In the embodiment shown in FIG. 2, a beam splitter for visible light is attached to the center hole, and a visible laser beam is applied to the beam splitter so that fine adjustment of optical system equipment can be easily performed. As described above, it is a splitter.
[0028]
The example shown in FIG. 1 and FIG. 2 is an example in which the structure is set so as to be replaceable on a gantry (not shown) installed in the infrared spectroscopic analyzer. It is not limited to the shape, structure or mounting mode. That is, for these matters, those in various forms have already been marketed and are publicly known, and the present invention does not have the gist of such matters themselves. The details will be entrusted, and only the introduction based on the figure will be omitted here.
[0029]
【Example】
Next, a manufacturing process of the beam splitter of the present invention will be disclosed. This manufacturing process includes (1) a process for manufacturing a DNA optical element film and (2) a process for assembling the film into a beam splitter, and is as follows.
(1) DNA optical element film manufacturing process
i. First, 1 g of a commercially available DNA salt (which will be described later) is dispersed and dissolved in 1 liter of distilled water, and a cationic lipid salt aqueous solution is added dropwise thereto. As the cationic lipid salt to be used, lipid ammonium salt (R ₁ R ₂ R _Three N ⁺ X ^- , R ₁ , R ₂ , R _Three Is hydrogen or hydrocarbon group, X is an anion such as Cl and Br), lipid alanine (ROOCH _Three NH ₂ ) And the like.
ii. When the lipid salt becomes slightly more than 1 equivalent with respect to the phosphate group of DNA, the dropping is terminated, DNA is precipitated as a DNA lipid complex precipitate, and the precipitate is recovered by centrifugation.
iii. The recovered DNA lipid complex is washed with distilled water and diethyl ether as necessary, dissolved in 50 ml of solvent (chloroform: ethanol = 4: 1), impurities are filtered off, and then dropped into diethyl ether. And the precipitate is recovered by centrifugation.
iv. The obtained DNA lipid complex is dissolved again in 10 ml of solvent, and this DNA solution is used as a film-forming raw material solution. This DNA solution is poured into the film forming container F and left to stand.
As shown in FIG. 3, the film forming container F includes an upper frame Fu, a lower frame Fd, and a flat substrate B. ₁ Or base material B ₂ Consists of. That is, flat substrate B ₁ Or base material B ₂ Is sandwiched between upper and lower divided frames Fu and Fd and integrated by screws S. An O-ring is provided along the frame on the surface on which the DNA solution is poured, thereby keeping the solution tight.
Substrate B used here ₁ Or base material B ₂ The material is not particularly limited as long as it does not react with the DNA solution. For example, glass substrates including quartz glass can be cited, but other than this, silicon substrates, stainless steel substrates, and other organic polymer materials such as Teflon (registered trademark), polyethylene, and polypropylene can be used. Also included is a substrate. The substrate is subjected to a surface treatment such as polishing as necessary. Needless to say, when a thin film is formed on a base material and used as a multilayer beam splitter, a far-infrared material such as polyethylene is used as the base material.
v. Next, the DNA solution poured into the container F has a target DNA lipid complex membrane dried on the substrate surface or the base material surface by gradually evaporating the solvent while maintaining a substantially saturated vapor pressure. obtain.
The above amount depends on whether the yield is good or not, but the thickness is generally 0.1 mm and the area is 100 cm. ² It corresponds to the film of the degree. This value is usually sufficient for assembling the beam splitter, but the amount is adjusted as necessary. That is, since the film thickness depends on the concentration and amount of the solution, these amounts are adjusted according to the film thickness to be obtained.
vi. If the resulting film is designed to be used in a single layer, it will be peeled off from the substrate, and if it is designed to be used in multiple layers with the base material, the film will be removed together with the base material. In response to this, a similar thin film is formed on the back surface, and cut into a shape corresponding to the frame of the beam splitter, and processed into a beam splitter by the procedure described in (2) Beam splitter assembly process described later.
[0030]
The DNA used here is DNA derived from a cocoon separated from a white cocoon. So far, Shirako-no-Shirako has been disposed of in large quantities every year as a processed fishery waste, especially in Hokkaido. In recent years, as a way to promote its effective use and as part of regional promotion, DNA is separated as a reagent. High-quality products with long DNA strands and low-quality products with short DNA strands are classified into various products and are commercially available, and can be easily obtained. In the above-described examples, DNA of a medium-grade product derived from koji that is commercially available as a reagent was purchased and used.
[0031]
(2) Beam splitter assembly process
The film obtained by the manufacturing process of the DNA optical element film described in (1) is sandwiched between the upper and lower outer frames of the beam splitter and fixed with screws to obtain the beam splitter shown in FIGS. . As the outer frame of the beam splitter used here, the frame body of the film forming container used in the film forming operation of (1) can be used as it is, and this frame body can also be used as the outer frame of the beam splitter.
2 shows a beam splitter in which a hole is provided in the center of the film. The significance of this is that a beam splitter for visible light is attached to this hole if necessary, and the interferometer is adjusted. It is as having shown previously that it is the structure of the aspect which enabled it to be used for.
[0032]
(3) Performance evaluation
The performance of the obtained DNA optical element film was as shown in FIG. That is, FIG. 4 shows the transmission and reflection spectra in the far-infrared region of the DNA lipid complex membrane. According to this, the DNA lipid complex membrane obtained by the above method is roughly Wave number 1cm ^-1 Millimeter wave wave number to wave number 500cm ^-1 It has been shown that it has appropriate transmittance and reflectance in a wide wavelength region in the far-infrared region up to infrared. 100 cm from the interference pattern seen in this reflection ^-1 In the vicinity, it can be seen that the film has a value in the vicinity of a refractive index of about 2. Especially 20cm ^-1 Even in the following low wavenumber region, the decrease in reflectivity is still not observed, and 1 cm ^-1 It became clear that it was possible to handle even the far infrared millimeter wave region.
[0033]
In this example, medium to low grades derived from cocoons were used, but what can be said about the influence of the type of DNA, etc. at this time is that the performance of the far-infrared optical element is so great. No difference has been found. However, such use and research have just begun, and the difference in the effect of each type of DNA, the influence, etc. are waiting for further research.
[0034]
Next, an embodiment used as a surface coating film for the base optical element of the present invention will be described. The outline of the significance of this embodiment has already been described.
That is, the surface coating film referred to in the present invention transmits only a specific band by laminating films having different refractive indexes on various base optical elements such as optical windows, lenses, and prisms in various thicknesses. This is a technique that makes it possible to configure a band-pass filter or to control reflection on the surface of an optical element. For example, a simple one is used to suppress harmful reflection on the surface of the optical element by applying a single-layer coating so that the wavelength is 1/4 of the target wavelength.
[0035]
The design method of this surface coating film has already been established and is well known to those skilled in the art. This coating film is manufactured by the same procedure as in step iv described in the beam splitter manufacturing method (0029). That is, first, a base material optical element for applying a film is formed using a film forming container F shown in FIG. ₁ , Base material B ₂ Set instead of. The target thin film is obtained on the surface of the base optical element by pouring the DNA solution and evaporating the solvent in the same procedure. In the case of a multilayer film, it can be carried out by pouring the second liquid after evaporation of the solvent and repeating the same procedure, but it can also be combined with other means such as sputtering or evaporation. The present invention provides a novel DNA optical element material as an optical element material, that is, a useful material having an appropriate refractive index even in the far-infrared region. It is expected to play a role in film formation technology.
[0036]
【The invention's effect】
The present invention requires the use of DNA as at least a part of the far-infrared optical element material, thereby eliminating the need for a special device such as a vacuum device and easily performing high-performance far-red light. An external optical element can be provided. The provision of the optical element material not only increases the degree of freedom in designing the optical element, but also greatly contributes to the development of elements based on various surface coating forming techniques and the improvement of accuracy.
[0037]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a DNA far-infrared beam splitter.
FIG. 2 is a schematic diagram of a DNA far-infrared beam splitter. A mode with a hole in the center.
FIG. 3 is a schematic view of a DNA film forming container.
FIG. 4 shows transmission and reflection spectra of DNA lipid complex films. Here, didodecyledimethlyammonium bromide was used as the lipid salt.
[Explanation of symbols]
1; Beam splitter
2: Outer frame (beam splitter frame)
2 ', 2 "; vertical division frame
3; DNA membrane
4; Screw
5; Center hole
F: Film forming container
Fu: Upper frame of the film forming container
Fd: Lower frame of the film forming container
B: Base material or base material
S: Screws for fixing the upper and lower frames and the base material or base material together.

Claims

Wave number 1cm ^-1-1 From the millimeter wave of the wave number 500cm ^-1-1 Deoxyribonucleic acid (DNA) is deposited on a beam splitter in an infrared spectrometer that functions in a wide wavelength range up to the far-infrared region, and the obtained membrane is attached to a beam splitter frame and used as a beam splitter A beam splitter in an infrared spectroscopic analyzer.

The beam splitter in an infrared spectroscopic analyzer according to claim 1, wherein a denaturing material is added when the deoxyribonucleic acid (DNA) film is formed.

The modifying material has the general formula R ₁₁ R ₂₂ R _3Three N ⁺⁺ X ^-- (R ₁₁ , R ₂₂ , R _3Three Is hydrogen or a hydrocarbon group, X ^-- Is Cl ^-- , Br ^-- An ammonium salt of a lipid represented by the general formula: RCOOCH _3Three NH ₂₂ 3. The beam splitter in an infrared spectroscopic analyzer according to claim 2, wherein the beam splitter is one or more cationic lipid salts selected from lipid alanine represented by (R is an alkyl group).

The beam splitter in an infrared spectroscopic analyzer according to claim 1, wherein the film is a single layer film and is attached to the beam splitter frame.

The beam splitter according to claim 1, wherein the film is a multilayer film and is attached to the beam splitter frame.

The infrared spectroscopic analysis apparatus according to claim 1, wherein the film is attached to a beam splitter frame together with a base optical element used in film formation. Beam splitter.

7. The infrared spectroscopic analyzer according to claim 6, wherein the film is designed for the purpose of adjusting a refractive index, selecting transmitted light, or suppressing harmful reflected light with respect to a base optical element. Beam splitter.

The beam splitter in an infrared spectroscopic analyzer according to any one of claims 1 to 7, wherein the beam splitter is used by being attached to an interferometer in the infrared spectroscopic analyzer.

The beam splitter according to any one of claims 1 to 8, wherein the infrared spectroscopic analysis device includes a Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopic analysis device .