JP5001226B2 - 光熱変換測定装置及び方法 - Google Patents
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Description
同式において、C1、C2は前記測定用光学系14に含まれる各光学素子の特性や試料の透過率により定まる定数、φは前記測定光と前記参照光の光路長差による位相差、fbは前記測定光と前記参照光の周波数差(=f1−f2)である。この(1)式は、干渉後の測定光の強度S1の変化(前記励起光を照射しないとき或いはその光強度が小さいときとその光強度が大きいときとの差)から、前記位相差φの変化を求めることが可能であることを示している。信号処理部17は、この(1)式を利用して前記位相差φの変化を算出する。
11 励起光変調部
12 試料部
13 測定用光源
14 測定用光学系
16 受光素子
17 信号処理部
18 測定用回路
20 プリズム
22 通路形成部材
24 試料用通路
30 金属薄膜
32 捕捉膜
38 ビームスプリッタ(分光素子)
40 測定光用光学系
44 測定光導入部
46 測定光反射ミラー
48 測定光導出部
50 参照光用光学系
52 偏向ビームスプリッタ
54 導入用光学系
Am 測定域
Claims (10)
- 測定対象物質及びその溶媒を含む試料に光熱効果を生じさせるための励起光を当該試料に照射してその光熱効果による前記測定対象物質の発熱量を測定するための光熱変換測定装置であって、
透光性を有する基材と、
前記基材の表面に形成され、プラズモン共鳴を生じることが可能な金属薄膜と、
前記金属薄膜上に形成され、前記試料中に含まれる測定対象物質を捕捉する捕捉膜と、
前記励起光を発する励起光源を含み、前記金属薄膜にプラズモン共鳴を生じさせる共鳴条件で当該金属薄膜に対して前記捕捉膜と反対の側から前記基材を通して前記励起光を入射し、当該金属薄膜に当該入射光を吸収させることにより、前記捕捉膜に捕捉された測定対象物質に光熱効果を生じさせる励起系と、
前記光熱効果により光の屈折率が変化する測定域に前記励起光とは別の測定光を透過させてその透過後の測定光の位相変化を測定する測定系とを備えたことを特徴とする光熱変換測定装置。 - 請求項1記載の光熱変換測定装置において、
前記励起系は、前記基材の少なくとも一部を構成し、前記励起光源からの光を前記共鳴条件で前記金属薄膜の表面に導く入射用光学素子を含むことを特徴とする光熱変換測定装置。 - 請求項2記載の光熱変換測定装置において、
前記入射用光学素子は、前記金属薄膜に対して前記励起光を複数回反射させるプリズムであることを特徴とする光熱変換測定装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の光熱変換測定装置において、
前記測定系は、前記励起光とは別の光を発する測定用光源と、この測定用光源から発せられる光を測定光として前記測定域に透過させる測定光用光学系と、その透過後の測定光を受光して電気信号に変換する受光素子とを含むことを特徴とする光熱変換測定装置。 - 請求項4記載の光熱変換測定装置において、
前記測定光用光学系は、前記測定光を前記測定域に複数回透過させるための透過用光学素子を含むことを特徴とする光熱変換測定装置。 - 請求項5記載の光熱変換測定装置において、
前記透過用光学素子は、前記金属薄膜のうち前記捕捉膜が形成された側の表面と対向するように配置され、前記金属薄膜の表面で反射した測定光を再び当該金属薄膜の表面に向けて反射させる測定光反射ミラーを含むことを特徴とする光熱変換測定装置。 - 請求項4〜6のいずれかに記載の光熱変換測定装置において、
前記測定系は、前記測定用光源から発せられた光を前記測定光と参照光とに分光する分光素子と、前記参照光を前記測定域を透過した後の測定光と干渉させる参照光用光学系とを含み、その干渉後の測定光が前記受光素子に入射されることを特徴とする光熱変換測定装置。 - 請求項4〜7のいずれかに記載の光熱変換測定装置において、
前記測定系は、前記励起光の強度を周期的に変調させる励起光変調部と、前記受光素子の出力信号の周期成分のうち前記変調の周期と同じ周期成分のものを演算する信号処理部とを含む測定用回路を具備することを特徴とする光熱変換測定装置。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の光熱変換測定装置において、
前記試料を流すための試料用通路を前記基材とともに形成する通路形成部材を備え、前記試料用通路に前記基材の表面に形成された金属薄膜および捕捉膜が臨むことを特徴とする光熱変換測定装置。 - 測定対象物質及びその溶媒を含む試料に光熱効果を生じさせるための励起光を当該試料に照射してその光熱効果による前記測定対象物質の発熱量を測定するための光熱変換測定方法であって、
プラズモン共鳴を生じることが可能な金属薄膜上に形成された捕捉膜上に前記試料を流して当該捕捉膜に前記試料中の測定対象物質を捕捉させることと、
前記金属薄膜に対して前記捕捉膜と反対の側から励起光を照射して当該金属薄膜に前記プラズモン共鳴を生じさせることにより、当該金属薄膜に当該入射光を吸収させて前記捕捉膜に捕捉された測定対象物質に光熱効果を生じさせることと、
前記光熱効果により光の屈折率が変化する測定域に前記励起光とは別の測定光を透過させ、その位相変化を測定することとを含む光熱変換測定方法。
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