JP5772166B2 - 検出装置 - Google Patents
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Description
光学デバイスと、
流体試料を前記光学デバイスに吸引する吸引部と、
前記光学デバイスに光を照射する光源と、
前記光デバイスから出射される光を検出する光検出部と、
前記吸引部を駆動制御する制御部と、
を有し、
前記光学デバイスは、吸着される前記流体試料を反映する光を出射し、
前記制御部は、前記光検出部にて検出する期間を含む第1モードでは、前記光学デバイス上での前記流体試料の吸引流速をV1とし、第2モードでは、前記光学デバイス上での前記流体試料の吸引流速をV2(V2>V1)とし、前記光検出部からの信号に基づいて前記第1,第2モードを切換える検出装置に関する。
図1は、本実施形態の検出装置の構成例を示す。図1において、検出装置10は、光学デバイス20と、吸引部40と、光源50と、光検出部60と、制御部71とを有する。光学デバイス20と、光源50及び/又は光検出部60との間に、光学系30を設けることができる。
図5(A)〜図5(C)を用いて、流体試料を反映した光検出原理の一例としてラマン散乱光の検出原理の説明図を示す。図5(A)に示すように、光学デバイス20に吸着される検査対象の試料分子1に入射光(振動数ν)が照射される。一般に、入射光の多くは、レイリー散乱光として散乱され、レイリー散乱光の振動数ν又は波長は入射光に対して変化しない。入射光の一部は、ラマン散乱光として散乱され、ラマン散乱光の振動数(ν−ν’及びν+ν’)又は波長は、試料分子1の振動数ν’(分子振動)が反映される。つまり、ラマン散乱光は、検査対象の試料分子1を反映した光である。入射光の一部は、試料分子1を振動させてエネルギーを失うが、試料分子1の振動エネルギーがラマン散乱光の振動エネルギー又は光エネルギーに付加されることもある。このような振動数のシフト(ν’)をラマンシフトと呼ぶ。
図6は、本実施形態の検出装置の具体的な構成例を示す。図6に示される検出装置10も、図1に示す光学デバイス20と、光学系30と、吸引部40と、光源50と、光検出部60と、制御部71を含む処理部70を有している。
4.1.実験例1
図8に示す第1モード(吸着モード)と第2モード(脱離モード)とのタイムチャートに従って、検査対象物質である試料分子1を乳酸気体分子とした実際の測定結果を図9に示す。図6に示す光源50は、励起波長は632.8nm、強度0.2mWのHe−Neレーザーを用いた。図6の光検出部60での計測露光時間は5秒とし、図6の光学デバイス20の材質はAgである。第1モード(吸着モード)でのファン450の流体輸送量L1は20ml/minとし、第2モード(脱離モード)でのファン450の流体輸送量L2は200ml/minとした。
実験例1と同じ装置にて、検査対象物質である試料分子1をイソプロピルアルコール(IPA)分子とし、計測露光時間を10秒として計測した。この実験例2では、図10に示すように第1モード(吸着モード)でのファン450の流体輸送量L1は0ml/minとし、第2モード(脱離モード)でのファン450の流体輸送量L2は20ml/minとした。実験例2の流体輸送量L1,L2の各々は、実験例1の流体輸送量L1,L2の各々よりも低く設定される。
5.1.全体構造
例えば港湾などにおいて、爆薬の成分分子であるTNT分子を検査対象物質として検出することを想定する。TNT分子は通常時には空気中に存在しない。よって、上述した実施形態に従ってTNT分子を試料分子として検出すると、何時までたっても吸着モードが終了しない。吸着モードになっても、通常時はTNT分子のSERS強度は第1閾値I1を超えない可能性が高いからである。こうなると、脱離モートが開始されない。そうすると、他の分子により光学デバイス20の表面が汚染され、吸着サイトが飽和して検査対象物質であるTNT分子を吸着できなくなる。つまり、試料分子1が確実に存在しないか極微量であるとの判定への信頼性が低下する。本実施形態は、TNT分子のように通常時は存在しないか極微量である場合でも、繰り返し脱離モードに移行できるようにしたものである。
図16に示す第1モード(吸着モード)と第2モード(脱離モード)とのタイムチャートに従って、標準分子をピリジン分子とした実際の測定結果を図17に示す。なお、実験例3では試料分子は策定していない。図6に示す光源50は、励起波長は632.8nm、強度2mWのHe−Neレーザーを用いた。図6の光検出部60での計測露光時間は10秒とし、図6の光学デバイス20の材質はAgである。第1モード(吸着モード)でのファン450の流体輸送量L1は2000ml/minとし、第2モード(脱離モード)でのファン450の流体輸送量L2は20ml/minとした。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できる。
Claims (5)
- 光学デバイスと、
流体試料を前記光学デバイスに吸引する吸引部と、
前記光学デバイスに光を照射する光源と、
前記光学デバイスから出射される光を検出する光検出部と、
前記吸引部を駆動制御する制御部と、
標準試料を前記光学デバイスに供給する供給部と、
を有し、
前記光学デバイスは、吸着される前記流体試料を反映する光を出射し、
前記制御部は、前記光検出部にて検出する期間を含む第1モードでは、前記光学デバイス上での前記流体試料の吸引流速をV1とし、第2モードでは、前記光学デバイス上での前記流体試料の吸引流速をV2(V2>V1)とし、前記光検出部からの信号に基づいて前記第1,第2モードを切換え、前記第1モードでは、前記標準試料が前記供給部から前記光学デバイスに供給され、
前記光検出部は、前記流体試料中に存在し得る検査対象の物質とは異なる波長にて、前記標準試料を反映する信号を検出し、
前記制御部は、前記光検出部からの前記物質を反映した信号レベルが第1閾値以上となった時に、前記第1モードから前記第2モードに切換え、前記物質を反映した信号レベルが前記第1閾値未満であっても、前記標準試料を反映した信号レベルが第3閾値以上となった時に、前記第1モードから前記第2モードに切換えることを特徴とする検出装置。 - 請求項1において、
前記制御部は、前記光検出部からの前記物質を反映した信号レベルが前記第1閾値よりも低い第2閾値以下となった時に、前記第2モードから前記第1モードに切換え、前記物質を反映した信号レベルが前記第2閾値よりも高くても、前記標準試料を反映した信号レベルが前記第3閾値より低い第4閾値以下となった時に、前記第2モードから前記第1モードに切換えることを特徴とする検出装置。 - 請求項1または2において、
前記供給部は、前記第1モード中に前記標準試料を一定量だけ供給することを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記標準試料は、ヘテロ環、ベンゼン環、COOH基、OH基、CHO基、S原子、N原子の少なくとも一つを有する分子であることを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記制御部は、少なくとも前記第2モード、前記第1モード及び前記第2モードをその順で切換えることを特徴とする検出装置。
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