JP7248575B2 - 赤外線検出装置 - Google Patents
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Description
- 少なくとも1のホットスポット(21)のセットによって放出された波長(L_F2)の熱放射を表す信号(S1)を放出するように構成された赤外線検出器(50)、
- 好ましくはUV又は可視波長の窓において、波長(L_F2)より短い波長(L_F1)の入射ビーム(F1)を放出するように構成された光源(10)、
- 前記入射ビーム(F1)を集束させるための装置(11)であって、前記入射ビーム(F1)の集束は、少なくとも1つの焦点のセットを生成し、各焦点は、検出された赤外線熱放射の波長(L_F2)のサイズより小さいサイズを有し、各焦点は、前記焦点がホルダ又はサンプル上に位置する場合にそれぞれのホットスポット(21)を生成することができ、及び前記ホルダ又は前記サンプルにわたるホットスポット(21)の拡散速度は、既知である、装置(11)、
- 少なくとも1の赤外線検出器(50)に接続された処理モジュール(60)、
- 前記光源(10)、前記赤外線検出器(50)及び前記処理モジュール(60)のうちの少なくとも1つに接続された同期化装置(70)
を含み、
- 同期化装置(70)は、同期信号(SYNC)を放出するように構成され、
- 赤外線検出器(50)又は処理モジュールは、前記同期信号(SYNC)及びホットスポットの拡散速度に依存してプリセットされる時間窓(FT)において信号(S1)を測定するように構成される、赤外線検出装置である。
- 光源(10)は、パルス源であって、それが作動される場合に少なくとも1つのパルスの列を放出するように構成されたパルス源であり、及び
- 同期信号(SYNC)は、前記少なくとも1つのパルスの列に依存して放出される。
- 光源(10)は、変調周波数(Fmod)で時間変調される連続波又はパルス光源であり、
- 赤外線検出装置は、変調周波数(Fmod)又はこの周波数の高調波において赤外線検出器(50)から出力された信号(S1)を復調するように構成された復調器を更に含む。
- 単一チャネル赤外線検出器又は赤外線イメージャ(51)、及び
- 赤外線分光計(52)
のうちの少なくとも1つを含む。
- 光源(10)及び赤外線検出器(50)がホルダ(30)の同じ側に配置される反射構成、及び
- 光源(10)及び赤外線検出器(50)がホルダ(30)の両側に配置される透過構成
のいずれか1つを場合により採用する。
が更に提供され得る。
- ホルダ(30)上にサンプル(20)を配置するステップと、
- 光源(10)を作動させるステップと、
- 前記サンプル(20)又は前記ホルダ(30)によって放出された熱放射(F2)の局所的な増加を発生させるために、少なくとも1つの焦点ゾーン(21)のセット内に光源(10)のビーム(F1)を集束させるステップであって、少なくとも1つの焦点ゾーン(21)の位置は、前記サンプル(20)内、前記サンプルの表面上又は前記サンプル(20)と前記ホルダ(30)との間の界面にプリセットされ、且つ含まれる、ステップと、
- 赤外線検出器(50)であって、
- 単一チャネル赤外線検出器又は赤外線イメージャ(51)、及び
- 赤外線分光計(52)
のうちの少なくとも1つを含む赤外線検出器(50)と組み合わされる光学対物レンズ(40)において、前記セットの各焦点ゾーン(21)によって放出された前記熱放射(F2)を収集するステップと、
- 前記赤外線検出器(50)によって検出された熱放射(F2)を表す出力信号(S1)を生成するステップと、
- 前記赤外線検出器(50)及び前記光源(10)を同期させるステップと、
- 光源(10)の作動後にプリセット時間を開始するプリセット時間窓(FT)において出力信号(S1)を測定するステップと
を含む赤外線検出方法に関する。
- 変調周波数(Fmod)で前記連続波又はパルス光源(10)を時間変調するステップと、
- 赤外線検出装置の復調器を用いて、変調周波数(Fmod)又はその高調波の1つにおいて赤外線検出器(50)から出力された信号(S1)を復調するステップと
を含み、好ましくは、
- 光源(10)がパルス源である場合、光源(10)は、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのセットを含むパルス列を生成するように構成され、赤外線検出器(50)を作動させるステップは、従って、遅くともパルス列の最後の立ち下がりエッジで赤外線検出器(50)を作動させることを含むように更になされ得る。
- 光源(10)の作動後のプリセット時間に開始するプリセット時間窓(FT)において赤外線検出器(50)を作動させることと、
- 赤外線検出器(50)をアクティブに保持し、且つ光源(10)の作動後のプリセット時間に開始するプリセット時間窓(FT)において生成される出力信号(S1)の部分のみをサンプリングすることと
の1つを含むように、プリセット時間窓(FT)において出力信号(S1)を測定することを含むステップが提供され得る。
- 単一チャネル赤外線検出器又は赤外線イメージャ51、及び
- 赤外線分光計52
のうちの1つに導く。
この効果を回避又は少なくとも制限するために、ボックスカー積分としても知られている時間窓処理又は時間的選択を実行するようになされ、時間窓処理又は時間的選択は、赤外線検出器50を作動させること、又は光源10の作動後にプリセット時間を開始するプリセット時間窓FTにおいて、赤外線検出器50が生成する信号(S1)を選択することを含む。
LDT=√(DT/π.f)
であり、ここで、DTは、熱拡散率である。
ホットスポットのプリセット数に従って、ポイント毎にサンプルを走査し、且つ各ポイントで信号F2の強度を測定するようになされ得る。
試験は、本出願人によって実行され、図6~8に示されている。
F2 ホットスポットにおける波長L_F2の熱放射
S1 赤外線検出器から出力された信号
10 光源
11 入射ビームを光学的に集束させるための装置
20 サンプル
21 ホットスポット
22 励起波長L_F1に対して透明な層
23 マイクロ流体チャネル
24 波長L_F2に対して透明な界面
25 生物細胞
30 サンプルホルダ
40 サンプルの熱放射を収集するための光学装置(光学対物レンズ)
50 赤外線検出器
51 赤外線イメージャ
52 赤外線分光計
60 処理モジュール
70 同期化装置
Claims (9)
- 赤外線検出装置であって、
- 少なくとも1のホットスポット(21)のセットによって放出された波長(L_F2)の熱放射を表す信号(S1)を放出するように構成された赤外線検出器(50)、
- UV又は可視波長の窓において、前記波長(L_F2)より短い波長(L_F1)の入射ビーム(F1)を放出するように構成された光源(10)、
- 前記入射ビーム(F1)を集束させるための装置(11)であって、前記入射ビーム(F1)の前記集束は、少なくとも1つの焦点のセットを生成し、各焦点の直径は、検出された赤外線熱放射の前記波長(L_F2)のサイズより小さいサイズを有し、各焦点は、前記焦点がホルダ又はサンプルに位置する場合にそれぞれのホットスポット(21)を生成することができ、及び前記ホルダ又は前記サンプルにわたる前記ホットスポット(21)の拡散速度は、既知である、装置(11)、
- 少なくとも1の赤外線検出器(50)に接続された処理モジュール(60)、
- 前記光源(10)、前記赤外線検出器(50)及び前記処理モジュール(60)のうちの少なくとも1つに接続された同期化装置(70)
を含み、
- 前記同期化装置(70)は、同期信号(SYNC)を放出するように構成され、及び
- 前記赤外線検出器(50)又は前記処理モジュールは、前記同期信号(SYNC)及び前記ホットスポットの前記拡散速度に依存してプリセットされる時間窓(FT)において前記信号(S1)を測定するように構成される、赤外線検出装置において、
- 前記処理モジュール(60)は、時間窓(FT)において前記信号(S1)を測定するように構成され、前記ホットスポット(21)の前記拡散速度の値を掛けられた前記時間窓(FT)の値は、前記ホットスポット(21)によって放出された前記熱放射の前記赤外線波長(L_F2)の値より低いことを特徴とする赤外線検出装置。 - - 前記光源(10)は、パルス源であって、それが作動される場合に少なくとも1つのパルスの列を放出するように構成されたパルス源であり、及び
- 前記同期信号(SYNC)は、前記少なくとも1つのパルスの列に依存して放出される、請求項1に記載の装置。 - - 前記光源(10)は、変調周波数(Fmod)で時間変調される連続波又はパルス光源であり、
- 前記赤外線検出装置は、前記変調周波数(Fmod)又はその高調波の1つにおいて前記赤外線検出器(50)から出力された前記信号(S1)を復調するように構成された復調器を更に含む、請求項1に記載の装置。 - 前記赤外線検出器(50)は、
- 単一チャネル赤外線検出器又は赤外線イメージャ(51)、及び
- 赤外線分光計(52)
のうちの少なくとも1つを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の装置。 - サンプルホルダ(30)を更に含み、以下の構成:
- 前記光源(10)及び前記赤外線検出器(50)が前記ホルダ(30)の同じ側に配置される反射構成、及び
- 前記光源(10)及び前記赤外線検出器(50)が前記ホルダ(30)の両側に配置される透過構成
のいずれか1つを場合により採用する、請求項1~4のいずれか一項に記載の装置。 - - 前記ビーム(F1)の前記焦点及び前記ホルダ(30)の相対的位置を修正するように構成された走査装置
を更に含む、請求項5に記載の装置。 - サンプル(20)を更に含み、前記サンプルは、マイクロ流体細胞のマイクロ流体チャネル(23)に含まれ、前記マイクロ流体細胞は、前記入射ビーム(F1)の前記励起波長(L_F1)において透明な外層(22)と、前記熱放射(F2)の前記波長(L_F2)において透明な内層(24)とを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の装置。
- 請求項5に記載の装置を使用することができる赤外線検出方法であって、
- ホルダ(30)上にサンプル(20)を配置するステップと、
- 光源(10)を作動させるステップと、
- 前記サンプル(20)又は前記ホルダ(30)によって放出された熱放射(F2)の局所的な増加を発生させるために、少なくとも1つの焦点ゾーン(21)のセット内に光源(10)のビーム(F1)を集束させるステップであって、前記少なくとも1つの焦点ゾーン(21)の位置は、前記サンプル(20)内、前記サンプルの表面上又は前記サンプル(20)と前記ホルダ(30)との間の界面にプリセットされ、且つ含まれる、ステップと、
- 赤外線検出器(50)であって、
- 単一チャネル赤外線検出器又は赤外線イメージャ(51)、及び
- 赤外線分光計(52)
のうちの少なくとも1つを含む赤外線検出器(50)と組み合わされる光学対物レンズ(40)において、前記セットの各焦点ゾーン(21)によって放出された前記熱放射(F2)を収集するステップと、
- 前記赤外線検出器(50)によって検出された前記熱放射(F2)を表す出力信号(S1)を生成するステップと、
- 前記赤外線検出器(50)及び前記光源(10)を同期させるステップと、
- 前記光源(10)の前記作動後にプリセット時間を開始するプリセット時間窓(FT)において前記赤外線検出器(50)を作動させるステップと
を含む赤外線検出方法。 - - 変調周波数(Fmod)で前記連続波又はパルス光源(10)を時間変調するステップと、
- 前記赤外線検出装置の復調器を用いて、前記変調周波数(Fmod)又はその高調波の1つにおいて前記赤外線検出器(50)から出力された前記信号(S1)を復調するステップと
を更に含み、
- 前記光源(10)がパルス源である場合、前記光源(10)は、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのセットを含むパルス列を生成するように構成され、前記赤外線検出器(50)を作動させる前記ステップは、従って、遅くとも前記パルス列の最後の立ち下がりエッジで前記赤外線検出器(50)を作動させることを含む、請求項8に記載の方法。
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