JP5333158B2 - 液体試料配置機構、それを用いた屈折率測定装置及び屈折率測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液体試料の屈折率を算出するための液体試料配置機構、それを用いた屈折率測定装置及び屈折率測定方法に関する。
従来より、液体試料や固体試料の屈折率を測定する屈折率測定装置について、多くの発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
図４は、従来の屈折率測定装置の一例を示す概略構成図である。
屈折率測定装置１０１は、設定波長（例えば、５４６．１ｎｍ）の光を設定方向に出射する光源１０と、液体試料Ｓが収容されるＶブロックプリズム１３０と、設定波長の光を受光するセンサ２０と、屈折率測定装置１０１全体を制御するコンピュータ（制御部）１４０とを備える。
なお、光源１０に原点を有したＸＹＺ座標系を定義して、光源１０からの光の出射方向をＸ方向とし、Ｙ方向はＸ方向に垂直である水平方向とし、Ｚ方向はＸ方向に垂直である上下方向とする。
図４は、従来の屈折率測定装置の一例を示す概略構成図である。
屈折率測定装置１０１は、設定波長（例えば、５４６．１ｎｍ）の光を設定方向に出射する光源１０と、液体試料Ｓが収容されるＶブロックプリズム１３０と、設定波長の光を受光するセンサ２０と、屈折率測定装置１０１全体を制御するコンピュータ（制御部）１４０とを備える。
なお、光源１０に原点を有したＸＹＺ座標系を定義して、光源１０からの光の出射方向をＸ方向とし、Ｙ方向はＸ方向に垂直である水平方向とし、Ｚ方向はＸ方向に垂直である上下方向とする。
光源１０は、光を出射するスペクトル光源１１と、集光レンズ１２と、設定波長（例えば、５４６．１ｎｍ）の光だけを透過する干渉フィルタ１３と、集光レンズ１４と、スリット形状の開口を中央に有する入口スリット１５と、光を収束するコリメータレンズ１６とを、Ｘ方向でこの順に備える。
このような構成において、スペクトル光源１１で出射された光は、集光レンズ１２と、干渉フィルタ１３と、集光レンズ１４と、入口スリット１５と、コリメータレンズ１６とをこの順に通過して、Ｘ方向に向かう設定波長の平行光束とされることになる。
これにより、屈折率測定装置１０１内の所定の位置に液体試料Ｓが配置されていると、液体試料Ｓに平行光束がＸ方向から照射されるようになっている。
このような構成において、スペクトル光源１１で出射された光は、集光レンズ１２と、干渉フィルタ１３と、集光レンズ１４と、入口スリット１５と、コリメータレンズ１６とをこの順に通過して、Ｘ方向に向かう設定波長の平行光束とされることになる。
これにより、屈折率測定装置１０１内の所定の位置に液体試料Ｓが配置されていると、液体試料Ｓに平行光束がＸ方向から照射されるようになっている。
センサ２０は、テレメータレンズ２１と、スリット形状の開口を中央に有する出口スリット２２と、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電子増倍管２３とを、Ｘ方向でこの順に備える。
このような構成において、Ｘ方向に対して角度ｉ’に進行する光が、テレメータレンズ２１と、出口スリット２２と介して光電子増倍管２３に集光されるようにすることができ、その結果、Ｘ方向に対する光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出することができる。
これにより、屈折率測定装置１０１内の所定の位置に配置された液体試料Ｓを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’を検出することができるようになっている。
このような構成において、Ｘ方向に対して角度ｉ’に進行する光が、テレメータレンズ２１と、出口スリット２２と介して光電子増倍管２３に集光されるようにすることができ、その結果、Ｘ方向に対する光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出することができる。
これにより、屈折率測定装置１０１内の所定の位置に配置された液体試料Ｓを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’を検出することができるようになっている。
図５は、従来の屈折率測定装置に用いられるＶブロックプリズムの一例を示す斜視図である。
Ｖブロックプリズム１３０は、頂角９０°のＶ字形状の溝１３０ａが上面で左右方向に右側面から左側面まで走るように形成された光透過性（屈折率Ｎ）の直方体１３０ｂと、直方体１３０ｂの右側面で溝１３０ａを塞ぐように形成された右側壁１３０ｃと、直方体１３０ｂの左側面で溝１３０ａを塞ぐように形成された左側壁１３０ｄとを有する。
このような直方体１３０ｂの大きさは、例えば、２０ｍｍ×３６ｍｍ×２８ｍｍとなり、上面からの溝１３０ａの深さは、例えば、１６ｍｍとなっており、測定をする際には溝１３０ａ内に１ｃｍ３〜３ｃｍ３の液体試料Ｓを三角柱形状に収容することができるようになっている。
また、Ｖブロックプリズム１３０は、溝１３０ａがＹ方向から見るとＶ字形状となり、かつ、光の行路上に配置されるように、屈折率測定装置１０１内の所定の位置に取り付け取り外しが可能となっている。つまり、光が液体試料Ｓの内部に入射する入射面の角度が４５°となり、光が液体試料Ｓの内部から出射する出射面の角度が−４５°となるようになっている。
これにより、直方体１３０ｂの屈折率Ｎと、空気の屈折率（１．０）とは一定であるので、Ｘ方向からの平行光束が、液体試料Ｓと直方体１３０ｂとを透過した後、液体試料Ｓの屈折率ｎの大きさに応じて、光の進行方向が角度ｉ’に変化することになる。
Ｖブロックプリズム１３０は、頂角９０°のＶ字形状の溝１３０ａが上面で左右方向に右側面から左側面まで走るように形成された光透過性（屈折率Ｎ）の直方体１３０ｂと、直方体１３０ｂの右側面で溝１３０ａを塞ぐように形成された右側壁１３０ｃと、直方体１３０ｂの左側面で溝１３０ａを塞ぐように形成された左側壁１３０ｄとを有する。
このような直方体１３０ｂの大きさは、例えば、２０ｍｍ×３６ｍｍ×２８ｍｍとなり、上面からの溝１３０ａの深さは、例えば、１６ｍｍとなっており、測定をする際には溝１３０ａ内に１ｃｍ３〜３ｃｍ３の液体試料Ｓを三角柱形状に収容することができるようになっている。
また、Ｖブロックプリズム１３０は、溝１３０ａがＹ方向から見るとＶ字形状となり、かつ、光の行路上に配置されるように、屈折率測定装置１０１内の所定の位置に取り付け取り外しが可能となっている。つまり、光が液体試料Ｓの内部に入射する入射面の角度が４５°となり、光が液体試料Ｓの内部から出射する出射面の角度が−４５°となるようになっている。
これにより、直方体１３０ｂの屈折率Ｎと、空気の屈折率（１．０）とは一定であるので、Ｘ方向からの平行光束が、液体試料Ｓと直方体１３０ｂとを透過した後、液体試料Ｓの屈折率ｎの大きさに応じて、光の進行方向が角度ｉ’に変化することになる。
コンピュータ１４０は、ＣＰＵ４１を備え、さらにメモリ４２と、入力装置（図示せず）であるキーボードやマウスと、モニタ画面等を有する表示装置（図示せず）とが連結されている。
ＣＰＵ４１が処理する機能をブロック化して説明すると、光源１０とセンサ２０とを制御する光学系制御部４１ａと、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する算出部４１ｂとを有する。
また、メモリ４２には、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出するための下記式（Ａ）と、Ｖブロックプリズム１３０の屈折率Ｎとが予め記憶されている。
ＣＰＵ４１が処理する機能をブロック化して説明すると、光源１０とセンサ２０とを制御する光学系制御部４１ａと、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する算出部４１ｂとを有する。
また、メモリ４２には、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出するための下記式（Ａ）と、Ｖブロックプリズム１３０の屈折率Ｎとが予め記憶されている。
光学系制御部４１ａは、光源１０とセンサ２０とを制御して、液体試料ＳとＶブロックプリズム１３０とを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’を取得する制御を行う。
例えば、Ｘ方向から平行光束を液体試料Ｓに照射し、液体試料ＳとＶブロックプリズム１３０とを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’が何度になるかをセンサ２０で検出する。
算出部４１ｂは、メモリ４２に予め記憶された式（Ａ）と屈折率Ｎと、光学系制御部４１ａで取得された角度ｉ’とを用いて、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する制御を行う。
例えば、Ｘ方向から平行光束を液体試料Ｓに照射し、液体試料ＳとＶブロックプリズム１３０とを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’が何度になるかをセンサ２０で検出する。
算出部４１ｂは、メモリ４２に予め記憶された式（Ａ）と屈折率Ｎと、光学系制御部４１ａで取得された角度ｉ’とを用いて、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する制御を行う。
このような屈折率測定装置１０１によれば、測定者は、まず、Ｖブロックプリズム１３０の溝１３０ａ内に液体試料Ｓを収容する。次に、屈折率測定装置１０１内の所定の位置にＶブロックプリズム１３０を取り付ける。そして、コンピュータ１４０によって、光源１０から設定波長の光をＸ方向に出射させて、液体試料ＳとＶブロックプリズム１３０とを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出させることで、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出することになる。
しかしながら、屈折率測定装置１０１のＶブロックプリズム１３０では、液体試料Ｓの揮発性が高いときには、測定中に液体試料Ｓが蒸発していくので、液体試料Ｓが対流を起こすことになり、その結果、液体試料Ｓの屈折率ｎを正確に算出することができないことがあった。
また、複数の種類の液体試料Ｓの屈折率ｎを測定するためには、一の液体試料Ｓの屈折率ｎを算出した後には、屈折率測定装置１０１内の所定の位置からＶブロックプリズム１３０を取り外し、Ｖブロックプリズム１３０の溝１３０ａ内を洗浄して、Ｖブロックプリズム１３０の溝１３０ａ内に、二の液体試料Ｓを収容して、屈折率測定装置１０１内の所定の位置にＶブロックプリズム１３０を取り付けるという必要があり、非常に手間と時間とがかかった。
さらに、屈折率測定装置１０１内の所定の位置にＶブロックプリズム１３０を正確に取り付けなければ、液体試料Ｓの屈折率ｎを正確に算出することができなかった。
そこで、本発明は、測定中に液体試料が蒸発していくことを防止するとともに、屈折率測定装置内の所定の位置に一度配置したＶブロックプリズムを取り外したり取り付けたり洗浄したりすることをなくすことができる液体試料配置機構、それを用いた屈折率測定装置及び屈折率測定方法を提供することを目的とする。
また、複数の種類の液体試料Ｓの屈折率ｎを測定するためには、一の液体試料Ｓの屈折率ｎを算出した後には、屈折率測定装置１０１内の所定の位置からＶブロックプリズム１３０を取り外し、Ｖブロックプリズム１３０の溝１３０ａ内を洗浄して、Ｖブロックプリズム１３０の溝１３０ａ内に、二の液体試料Ｓを収容して、屈折率測定装置１０１内の所定の位置にＶブロックプリズム１３０を取り付けるという必要があり、非常に手間と時間とがかかった。
さらに、屈折率測定装置１０１内の所定の位置にＶブロックプリズム１３０を正確に取り付けなければ、液体試料Ｓの屈折率ｎを正確に算出することができなかった。
そこで、本発明は、測定中に液体試料が蒸発していくことを防止するとともに、屈折率測定装置内の所定の位置に一度配置したＶブロックプリズムを取り外したり取り付けたり洗浄したりすることをなくすことができる液体試料配置機構、それを用いた屈折率測定装置及び屈折率測定方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の液体試料配置機構は、光を設定方向に出射する光源と、光を受光するセンサと、前記設定方向に対する液体試料を透過した後の光の進行方向の角度をセンサで検出して、前記液体試料の屈折率を算出する制御部とを備える屈折率測定装置に使用され、前記光源から出射される光の行路上に、光透過性の容器内に収容された液体試料を配置するための液体試料配置機構であって、前記液体試料配置機構は、前記液体試料が収容される容器であるセルと、当該セルが載置される光透過性のＶブロックプリズムとを備え、前記Ｖブロックプリズムは、Ｖ字形状の溝が上面に形成された直方体であり、当該溝が設定方向と垂直方向から見るとＶ字形状となり、かつ、行路上に配置され、前記セルは、光透過性の少なくとも２面の側壁と当該側壁の下部に形成された底面とからなる本体部と、前記側壁の上部に取り付け取り外し可能な蓋部とを有し、測定を行う際には、前記セルの本体部に液体試料が収容されて、前記本体部に蓋部が取り付けられた後、前記セルの２面の側壁が、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置されるようにしている。
ここで、「設定方向」とは、測定者等によって予め決められた任意の一方向であり、例えば、光源から光を出射する方向等となる。
本発明の液体試料配置機構によれば、液体試料が収容されるセルと、セルが載置されるＶブロックプリズムとを備える。
そして、セルは、本体部と、本体部に取り付け取り外し可能な蓋部とを有するので、測定中には蓋部を取り付けることにより、液体試料が蒸発していくことを防止することができる。
また、本発明の液体試料配置機構では、複数の種類の液体試料の屈折率を測定するためには、セルを交換すればよいので、Ｖブロックプリズムは、屈折率測定装置内の所定の位置に一度配置すれば配置したままでよくなる。
本発明の液体試料配置機構によれば、液体試料が収容されるセルと、セルが載置されるＶブロックプリズムとを備える。
そして、セルは、本体部と、本体部に取り付け取り外し可能な蓋部とを有するので、測定中には蓋部を取り付けることにより、液体試料が蒸発していくことを防止することができる。
また、本発明の液体試料配置機構では、複数の種類の液体試料の屈折率を測定するためには、セルを交換すればよいので、Ｖブロックプリズムは、屈折率測定装置内の所定の位置に一度配置すれば配置したままでよくなる。
以上のように、本発明の液体試料配置機構によれば、測定中に液体試料が蒸発していくことを防止するとともに、屈折率測定装置内の所定の位置に一度配置したＶブロックプリズムを取り外したり取り付けたり洗浄したりすることをなくすことができる。
（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の発明において、前記Ｖブロックプリズムは、頂角９０°のＶ字形状の溝が形成されており、前記セルは、正方形の底面と、光透過性の４面の側壁とを有するようにしてもよい。
本発明の液体試料配置機構によれば、セルは、正方形の底面と光透過性の４面の側壁とを有するので、分光光度計に使用されるセルを用いることができる。
また、上記の発明において、前記Ｖブロックプリズムは、頂角９０°のＶ字形状の溝が形成されており、前記セルは、正方形の底面と、光透過性の４面の側壁とを有するようにしてもよい。
本発明の液体試料配置機構によれば、セルは、正方形の底面と光透過性の４面の側壁とを有するので、分光光度計に使用されるセルを用いることができる。
また、本発明の屈折率測定装置は、光を設定方向に出射する光源と、前記光源から出射される光の行路上に、光透過性の容器内に収容された液体試料を配置するための液体試料配置機構と、光を受光するセンサと、前記設定方向に対する液体試料を透過した後の光の進行方向の角度をセンサで検出して、前記液体試料の屈折率を算出する制御部とを備える屈折率測定装置であって、前記液体試料配置機構は、前記液体試料が収容される容器であるセルと、当該セルが載置される光透過性のＶブロックプリズムとを備え、前記Ｖブロックプリズムは、Ｖ字形状の溝が上面に形成された直方体であり、当該溝が設定方向と垂直方向から見るとＶ字形状となり、かつ、行路上に配置され、前記セルは、光透過性の少なくとも２面の側壁と当該側壁の下部に形成された底面とからなる本体部と、前記側壁の上部に取り付け取り外し可能な蓋部とを有し、測定を行う際には、前記セルの本体部に液体試料が収容されて、前記本体部に蓋部が取り付けられた後、前記セルの２面の側壁が、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置されるようにしてもよい。
また、本発明の屈折率測定方法は、光を設定方向に出射する光源と、前記光源から出射される光の行路上に、光透過性の容器内に収容された液体試料を配置するための液体試料配置機構と、光を受光するセンサと、前記設定方向に対する液体試料を透過した後の光の進行方向の角度をセンサで検出して、前記液体試料の屈折率を算出する制御部とを備える屈折率測定装置を用いた屈折率測定方法であって、前記液体試料配置機構は、前記液体試料が収容される容器であるセルと、当該セルが載置される光透過性のＶブロックプリズムとを備え、前記Ｖブロックプリズムは、Ｖ字形状の溝が上面に形成された直方体であり、当該溝が設定方向と垂直方向から見るとＶ字形状となり、かつ、行路上に配置され、前記セルは、光透過性の少なくとも２面の側壁と当該側壁の下部に形成された底面とからなる本体部と、前記側壁の上部に取り付け取り外し可能な蓋部とを有し、前記セルの本体部に液体試料を収容して、前記本体部に蓋部を取り付ける準備工程と、前記Ｖブロックプリズムの溝に、前記セルの側壁と同じ屈折率の接触液を塗布する塗布工程と、前記セルの２面の側壁が、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する測定工程とを含むようにしている。
本発明の屈折率測定方法によれば、セルの側壁の表面状態（スリ面、研磨面等）の影響を抑えることができるので、液体試料の屈折率を高精度で算出することができる。
本発明の屈折率測定方法によれば、セルの側壁の表面状態（スリ面、研磨面等）の影響を抑えることができるので、液体試料の屈折率を高精度で算出することができる。
そして、上記の発明において、前記Ｖブロックプリズムは、頂角９０°のＶ字形状の溝が形成されており、前記セルは、正方形の底面と、光透過性の４面の側壁とを有し、第一の側壁と第二の側壁とが、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する第一測定工程と、第二の側壁と第三の側壁とが、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する第二測定工程と、第三の側壁と第四の側壁とが、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する第三測定工程と、第四の側壁と第一の側壁とが、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する第四測定工程と、前記第一測定工程と第二測定工程と第三測定工程と第四測定工程とで算出された屈折率の平均値を算出する平均値算出工程とを含むようにしてもよい。
本発明の屈折率測定方法によれば、セルは、正方形の底面と光透過性の４面の側壁とを有するので、分光光度計に使用されるセルを用いることができるが、計算の精度への影響（頂角誤差による影響、セルの側壁の平行度の誤差による影響等）が心配されるけれど、分光光度計に使用されるセルを用いても、４ヶ所の頂角位置で測定して平均値を算出するので、液体試料の屈折率を高精度で算出することができる。
本発明の屈折率測定方法によれば、セルは、正方形の底面と光透過性の４面の側壁とを有するので、分光光度計に使用されるセルを用いることができるが、計算の精度への影響（頂角誤差による影響、セルの側壁の平行度の誤差による影響等）が心配されるけれど、分光光度計に使用されるセルを用いても、４ヶ所の頂角位置で測定して平均値を算出するので、液体試料の屈折率を高精度で算出することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
図１は、実施形態に係る屈折率測定装置の一例を示す概略構成図である。なお、上述した屈折率測定装置１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
屈折率測定装置１は、設定波長（例えば、５４６．１ｎｍ）の光を設定方向に出射する光源１０と、液体試料Ｓを配置するための液体試料配置機構３０と、設定波長の光を受光するセンサ２０と、屈折率測定装置１全体を制御するコンピュータ（制御部）４０とを備える。
なお、光源１０に原点を有したＸＹＺ座標系を定義して、光源１０からの光の出射方向をＸ方向とし、Ｙ方向はＸ方向に垂直である水平方向とし、Ｚ方向はＸ方向に垂直である上下方向とする。
屈折率測定装置１は、設定波長（例えば、５４６．１ｎｍ）の光を設定方向に出射する光源１０と、液体試料Ｓを配置するための液体試料配置機構３０と、設定波長の光を受光するセンサ２０と、屈折率測定装置１全体を制御するコンピュータ（制御部）４０とを備える。
なお、光源１０に原点を有したＸＹＺ座標系を定義して、光源１０からの光の出射方向をＸ方向とし、Ｙ方向はＸ方向に垂直である水平方向とし、Ｚ方向はＸ方向に垂直である上下方向とする。
図２は、石英セルの一例を示す側面図である。図２（ａ）は、本体部に蓋部を取り付けたときの石英セルの側面図であり、図２（ｂ）は、本体部から蓋部を取り外したときの石英セルの側面図である。
液体試料配置機構３０は、石英セル５０とＶブロックプリズム３１とを備える。
石英セル５０は、液体試料Ｓを収容する本体部５１と、本体部５１に取り付け取り外し可能な蓋部５２とを有する。
本体部５１は、光透過性（屈折率Ｎｓ）の４面の側壁５１ａ〜５１ｄと、側壁５１ａ〜５１ｄの下部に形成された正方形の底面５１ｅとからなる。本体部５１の大きさは、例えば、１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍ×４５ｍｍとなり、側壁５１ａ〜５１ｄの厚さは、１．２５ｍｍとなっており、測定をする際には本体部５１内に２ｃｍ３〜３．５ｃｍ３の液体試料Ｓを四角柱形状に収容することができるようになっている。
蓋部５２は、側壁５１ａ〜５１ｄの上部に取り付け取り外し可能となっている。これにより、測定中に液体試料Ｓが蒸発していくことを防止することができるとともに、石英セル５０を横にしても、石英セル５０内から液体試料Ｓがこぼれないようになっている。
なお、このような石英セル５０は、分光光度計に使用されることもできるようになっている。
液体試料配置機構３０は、石英セル５０とＶブロックプリズム３１とを備える。
石英セル５０は、液体試料Ｓを収容する本体部５１と、本体部５１に取り付け取り外し可能な蓋部５２とを有する。
本体部５１は、光透過性（屈折率Ｎｓ）の４面の側壁５１ａ〜５１ｄと、側壁５１ａ〜５１ｄの下部に形成された正方形の底面５１ｅとからなる。本体部５１の大きさは、例えば、１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍ×４５ｍｍとなり、側壁５１ａ〜５１ｄの厚さは、１．２５ｍｍとなっており、測定をする際には本体部５１内に２ｃｍ３〜３．５ｃｍ３の液体試料Ｓを四角柱形状に収容することができるようになっている。
蓋部５２は、側壁５１ａ〜５１ｄの上部に取り付け取り外し可能となっている。これにより、測定中に液体試料Ｓが蒸発していくことを防止することができるとともに、石英セル５０を横にしても、石英セル５０内から液体試料Ｓがこぼれないようになっている。
なお、このような石英セル５０は、分光光度計に使用されることもできるようになっている。
Ｖブロックプリズム３１は、頂角９０°のＶ字形状の溝３１ａが上面で左右方向に右側面から左側面まで走るように形成された光透過性（屈折率Ｎ）の直方体である。直方体の大きさは、例えば、２０ｍｍ×３６ｍｍ×２８ｍｍとなり、上面からの溝３１ａの深さは、例えば、１６ｍｍとなっている。
また、Ｖブロックプリズム３１は、溝３１ａがＹ方向から見るとＶ字形状となり、かつ、光の行路上に配置されるように、屈折率測定装置１内の所定の位置に取り付け取り外しが可能となっている。つまり、光が溝３１ａに入射する入射面の角度が４５°となり、光が溝３１ａから出射する出射面の角度が−４５°となるようになっている。
そして、石英セル５０の２面の側壁５１ａ、５１ｂが溝３１ａに当接するように載置されると、光が液体試料Ｓの内部に入射する入射面の角度が４５°となり、光が液体試料Ｓの内部から出射する出射面の角度が−４５°となるようになっている。
これにより、Ｖブロックプリズム３１の屈折率Ｎと、空気の屈折率（１．０）とは一定であるので、Ｘ方向からの平行光束が、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ａ、５１ｂとを透過した後、液体試料Ｓの屈折率ｎの大きさに応じて、光の進行方向が角度ｉ’に変化することになる。
なお、屈折率測定装置１では、Ｖブロックプリズム３１を一度取り付ければ、取り外す必要がないので、Ｖブロックプリズム３１は屈折率測定装置１内の所定の位置に常に取り付けられていることになる。
また、Ｖブロックプリズム３１は、溝３１ａがＹ方向から見るとＶ字形状となり、かつ、光の行路上に配置されるように、屈折率測定装置１内の所定の位置に取り付け取り外しが可能となっている。つまり、光が溝３１ａに入射する入射面の角度が４５°となり、光が溝３１ａから出射する出射面の角度が−４５°となるようになっている。
そして、石英セル５０の２面の側壁５１ａ、５１ｂが溝３１ａに当接するように載置されると、光が液体試料Ｓの内部に入射する入射面の角度が４５°となり、光が液体試料Ｓの内部から出射する出射面の角度が−４５°となるようになっている。
これにより、Ｖブロックプリズム３１の屈折率Ｎと、空気の屈折率（１．０）とは一定であるので、Ｘ方向からの平行光束が、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ａ、５１ｂとを透過した後、液体試料Ｓの屈折率ｎの大きさに応じて、光の進行方向が角度ｉ’に変化することになる。
なお、屈折率測定装置１では、Ｖブロックプリズム３１を一度取り付ければ、取り外す必要がないので、Ｖブロックプリズム３１は屈折率測定装置１内の所定の位置に常に取り付けられていることになる。
コンピュータ４０は、ＣＰＵ４１を備え、さらにメモリ４２と、入力装置（図示せず）であるキーボードやマウスと、モニタ画面等を有する表示装置（図示せず）とが連結されている。
ＣＰＵ４１が処理する機能をブロック化して説明すると、光源１０とセンサ２０とを制御する光学系制御部４１ａと、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する算出部４１ｂと、液体試料Ｓの屈折率ｎの平均値を算出する平均値算出部４１ｃとを有する。
ＣＰＵ４１が処理する機能をブロック化して説明すると、光源１０とセンサ２０とを制御する光学系制御部４１ａと、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する算出部４１ｂと、液体試料Ｓの屈折率ｎの平均値を算出する平均値算出部４１ｃとを有する。
また、メモリ４２には、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出するための式（Ａ）と、Ｖブロックプリズム３０の屈折率Ｎとが予め記憶されている。このとき、メモリ４２に記憶される式（Ａ）は、屈折率測定装置１０１と同様のものとなる。ここで、式（Ａ）が、屈折率測定装置１０１と同様のものとなる理由を図３を用いて説明する。図３は、液体試料の屈折率を算出する方法を説明するための図である。
上記式（３）を展開すると
光学系制御部４１ａは、光源１０とセンサ２０とを制御して、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と石英セル５０とを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’を取得する制御を行う。
例えば、Ｘ方向から平行光束を液体試料Ｓに照射し、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と石英セル５０とを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’が何度になるかをセンサ２０で検出する。
算出部４１ｂは、メモリ４２に予め記憶された式（Ａ）と屈折率Ｎと、光学系制御部４１ａで取得された角度ｉ’とを用いて、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する制御を行う。
平均値算出部４１ｃは、液体試料Ｓの屈折率ｎの平均値を算出する制御を行う。
例えば、Ｘ方向から平行光束を液体試料Ｓに照射し、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と石英セル５０とを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’が何度になるかをセンサ２０で検出する。
算出部４１ｂは、メモリ４２に予め記憶された式（Ａ）と屈折率Ｎと、光学系制御部４１ａで取得された角度ｉ’とを用いて、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する制御を行う。
平均値算出部４１ｃは、液体試料Ｓの屈折率ｎの平均値を算出する制御を行う。
ここで、液体試料配置機構３０を用いた屈折率測定方法について説明する。
まず、測定者は、屈折率測定装置１内の所定の位置にＶブロックプリズム３１を取り付ける。
次に、測定者は、石英セル５０の本体部５１内に一の液体試料Ｓを収容して、蓋部５２を取り付ける（準備工程）。
次に、測定者は、屈折率測定装置１内のＶブロックプリズム３１の溝３１ａに石英セル５０を載置する。このとき、第一の側壁５１ａと第二の側壁５１ｂとが溝３１ａに当接するように載置する。さらに、第一の側壁５１ａ及び第二の側壁５１ｂと、溝３１ａとの間に、第一の側壁５１ａ及び第二の側壁５１ｂの表面状態（スリ面、研磨面等）の影響を抑えるため、石英セル５０と同じ屈折率Ｎｓの接触液を配置する（塗布工程）。
そして、コンピュータ４０によって、光源１０から設定波長の光をＸ方向に出射させて、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ａ、５１ｂとを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出させることで、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する（第一測定工程）。
次に、測定者は、石英セル５０を回転させて、Ｖブロックプリズム３１の溝３１ａに載置する。このとき、第二の側壁５１ｂと第三の側壁５１ｃとが溝３１ａに当接するように載置する。さらに、第二の側壁５１ｂ及び第三の側壁５１ｃと、溝３１ａとの間に、第二の側壁５１ｂ及び第三の側壁５１ｃの表面状態（スリ面、研磨面等）の影響を抑えるため、石英セル５０と同じ屈折率Ｎｓの接触液を配置する（塗布工程）。
そして、コンピュータ４０によって、光源１０から設定波長の光をＸ方向に出射させて、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ｂ、５１ｃとを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出させることで、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する（第二測定工程）。
まず、測定者は、屈折率測定装置１内の所定の位置にＶブロックプリズム３１を取り付ける。
次に、測定者は、石英セル５０の本体部５１内に一の液体試料Ｓを収容して、蓋部５２を取り付ける（準備工程）。
次に、測定者は、屈折率測定装置１内のＶブロックプリズム３１の溝３１ａに石英セル５０を載置する。このとき、第一の側壁５１ａと第二の側壁５１ｂとが溝３１ａに当接するように載置する。さらに、第一の側壁５１ａ及び第二の側壁５１ｂと、溝３１ａとの間に、第一の側壁５１ａ及び第二の側壁５１ｂの表面状態（スリ面、研磨面等）の影響を抑えるため、石英セル５０と同じ屈折率Ｎｓの接触液を配置する（塗布工程）。
そして、コンピュータ４０によって、光源１０から設定波長の光をＸ方向に出射させて、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ａ、５１ｂとを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出させることで、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する（第一測定工程）。
次に、測定者は、石英セル５０を回転させて、Ｖブロックプリズム３１の溝３１ａに載置する。このとき、第二の側壁５１ｂと第三の側壁５１ｃとが溝３１ａに当接するように載置する。さらに、第二の側壁５１ｂ及び第三の側壁５１ｃと、溝３１ａとの間に、第二の側壁５１ｂ及び第三の側壁５１ｃの表面状態（スリ面、研磨面等）の影響を抑えるため、石英セル５０と同じ屈折率Ｎｓの接触液を配置する（塗布工程）。
そして、コンピュータ４０によって、光源１０から設定波長の光をＸ方向に出射させて、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ｂ、５１ｃとを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出させることで、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する（第二測定工程）。
次に、測定者は、石英セル５０を回転させて、Ｖブロックプリズム３１の溝３１ａに載置する。このとき、第三の側壁５１ｃと第四の側壁５１ｄとが溝３１ａに当接するように載置する。さらに、第三の側壁５１ｃ及び第四の側壁５１ｄと、溝３１ａとの間に、第三の側壁５１ｃ及び第四の側壁５１ｄの表面状態（スリ面、研磨面等）の影響を抑えるため、石英セル５０と同じ屈折率Ｎｓの接触液を配置する（塗布工程）。
そして、コンピュータ４０によって、光源１０から設定波長の光をＸ方向に出射させて、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ｃ、５１ｄとを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出させることで、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する（第三測定工程）。
次に、測定者は、石英セル５０を回転させて、Ｖブロックプリズム３１の溝３１ａに載置する。このとき、第四の側壁５１ｄと第一の側壁５１ａとが溝３１ａに当接するように載置する。さらに、第四の側壁５１ｄ及び第一の側壁５１ａと、溝３１ａとの間に、第四の側壁５１ｄ及び第一の側壁５１ａの表面状態（スリ面、研磨面等）の影響を抑えるため、石英セル５０と同じ屈折率Ｎｓの接触液を配置する（塗布工程）。
そして、コンピュータ４０によって、光源１０から設定波長の光をＸ方向に出射させて、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ａ、５１ｄとを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出させることで、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する（第四測定工程）。
そして、コンピュータ４０によって、光源１０から設定波長の光をＸ方向に出射させて、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ｃ、５１ｄとを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出させることで、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する（第三測定工程）。
次に、測定者は、石英セル５０を回転させて、Ｖブロックプリズム３１の溝３１ａに載置する。このとき、第四の側壁５１ｄと第一の側壁５１ａとが溝３１ａに当接するように載置する。さらに、第四の側壁５１ｄ及び第一の側壁５１ａと、溝３１ａとの間に、第四の側壁５１ｄ及び第一の側壁５１ａの表面状態（スリ面、研磨面等）の影響を抑えるため、石英セル５０と同じ屈折率Ｎｓの接触液を配置する（塗布工程）。
そして、コンピュータ４０によって、光源１０から設定波長の光をＸ方向に出射させて、液体試料ＳとＶブロックプリズム３１と側壁５１ａ、５１ｄとを透過した後の光の進行方向の角度ｉ’をセンサ２０で検出させることで、液体試料Ｓの屈折率ｎを算出する（第四測定工程）。
最後に、コンピュータ４０は、第一測定工程と第二測定工程と第三測定工程と第四測定工程とで算出された屈折率ｎの平均値を算出する（平均値算出工程）。これにより、分光光度計に使用される石英セル５０を用いても、４ヶ所の頂角位置で測定して平均値を算出するので、液体試料Ｓの屈折率ｎを高精度で算出することができる。
さらに、二の液体試料Ｓの屈折率ｎを測定するには、一の液体試料Ｓが収容された石英セル５０から、二の液体試料Ｓが収容された石英セル５０へと交換することになる。
さらに、二の液体試料Ｓの屈折率ｎを測定するには、一の液体試料Ｓが収容された石英セル５０から、二の液体試料Ｓが収容された石英セル５０へと交換することになる。
以上のように、本発明の屈折率測定装置１によれば、測定中に液体試料Ｓが蒸発していくことを防止するとともに、屈折率測定装置１内の所定の位置に一度配置したＶブロックプリズム３１を取り外したり取り付けたり洗浄したりすることをなくすことができる。
（他の実施形態）
上述した屈折率測定装置１では、本体部５１は、４面の側壁５１ａ〜５１ｄと正方形の底面５１ｅとからなる構成を示したが、３面の側壁と正三角形の底面とからなるような構成としてもよい。
上述した屈折率測定装置１では、本体部５１は、４面の側壁５１ａ〜５１ｄと正方形の底面５１ｅとからなる構成を示したが、３面の側壁と正三角形の底面とからなるような構成としてもよい。
本発明は、液体試料の屈折率を算出する屈折率測定装置等に利用することができる。
１、１０１ 屈折率測定装置
１０ 光源
２０ センサ
３０ 液体試料配置機構
３１ Ｖブロックプリズム
３１ａ 溝
４０、１４０ コンピュータ（制御部）
５０ 石英セル
５１ 本体部
５１ａ〜５１ｄ 側壁
５１ｅ 底面
５２ 蓋部
１０ 光源
２０ センサ
３０ 液体試料配置機構
３１ Ｖブロックプリズム
３１ａ 溝
４０、１４０ コンピュータ（制御部）
５０ 石英セル
５１ 本体部
５１ａ〜５１ｄ 側壁
５１ｅ 底面
５２ 蓋部
Claims (5)
- 光を設定方向に出射する光源と、
光を受光するセンサと、
前記設定方向に対する液体試料を透過した後の光の進行方向の角度をセンサで検出して、前記液体試料の屈折率を算出する制御部とを備える屈折率測定装置に使用され、
前記光源から出射される光の行路上に、光透過性の容器内に収容された液体試料を配置するための液体試料配置機構であって、
前記液体試料配置機構は、前記液体試料が収容される容器であるセルと、当該セルが載置される光透過性のＶブロックプリズムとを備え、
前記Ｖブロックプリズムは、Ｖ字形状の溝が上面に形成された直方体であり、当該溝が設定方向と垂直方向から見るとＶ字形状となり、かつ、行路上に配置され、
前記セルは、光透過性の少なくとも２面の側壁と当該側壁の下部に形成された底面とからなる本体部と、前記側壁の上部に取り付け取り外し可能な蓋部とを有し、
測定を行う際には、前記セルの本体部に液体試料が収容されて、前記本体部に蓋部が取り付けられた後、前記セルの２面の側壁が、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置されることを特徴とする液体試料配置機構。 - 前記Ｖブロックプリズムは、頂角９０°のＶ字形状の溝が形成されており、
前記セルは、正方形の底面と、光透過性の４面の側壁とを有することを特徴とする請求項１に記載の液体試料配置機構。 - 光を設定方向に出射する光源と、
前記光源から出射される光の行路上に、光透過性の容器内に収容された液体試料を配置するための液体試料配置機構と、
光を受光するセンサと、
前記設定方向に対する液体試料を透過した後の光の進行方向の角度をセンサで検出して、前記液体試料の屈折率を算出する制御部とを備える屈折率測定装置であって、
前記液体試料配置機構は、前記液体試料が収容される容器であるセルと、当該セルが載置される光透過性のＶブロックプリズムとを備え、
前記Ｖブロックプリズムは、Ｖ字形状の溝が上面に形成された直方体であり、当該溝が設定方向と垂直方向から見るとＶ字形状となり、かつ、行路上に配置され、
前記セルは、光透過性の少なくとも２面の側壁と当該側壁の下部に形成された底面とからなる本体部と、前記側壁の上部に取り付け取り外し可能な蓋部とを有し、
測定を行う際には、前記セルの本体部に液体試料が収容されて、前記本体部に蓋部が取り付けられた後、前記セルの２面の側壁が、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置されることを特徴とする屈折率測定装置。 - 光を設定方向に出射する光源と、
前記光源から出射される光の行路上に、光透過性の容器内に収容された液体試料を配置するための液体試料配置機構と、
光を受光するセンサと、
前記設定方向に対する液体試料を透過した後の光の進行方向の角度をセンサで検出して、前記液体試料の屈折率を算出する制御部とを備える屈折率測定装置を用いた屈折率測定方法であって、
前記液体試料配置機構は、前記液体試料が収容される容器であるセルと、当該セルが載置される光透過性のＶブロックプリズムとを備え、
前記Ｖブロックプリズムは、Ｖ字形状の溝が上面に形成された直方体であり、当該溝が設定方向と垂直方向から見るとＶ字形状となり、かつ、行路上に配置され、
前記セルは、光透過性の少なくとも２面の側壁と当該側壁の下部に形成された底面とからなる本体部と、前記側壁の上部に取り付け取り外し可能な蓋部とを有し、
前記セルの本体部に液体試料を収容して、前記本体部に蓋部を取り付ける準備工程と、
前記Ｖブロックプリズムの溝に、前記セルの側壁と同じ屈折率の接触液を塗布する塗布工程と、
前記セルの２面の側壁が、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する測定工程とを含むことを特徴とする屈折率測定方法。 - 前記Ｖブロックプリズムは、頂角９０°のＶ字形状の溝が形成されており、
前記セルは、正方形の底面と、光透過性の４面の側壁とを有し、
第一の側壁と第二の側壁とが、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する第一測定工程と、
第二の側壁と第三の側壁とが、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する第二測定工程と、
第三の側壁と第四の側壁とが、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する第三測定工程と、
第四の側壁と第一の側壁とが、前記Ｖブロックプリズムの溝に当接するように載置して、前記液体試料の屈折率を算出する第四測定工程と、
前記第一測定工程と第二測定工程と第三測定工程と第四測定工程とで算出された屈折率の平均値を算出する平均値算出工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の屈折率測定方法。
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