JP7264134B2 - 分光分析装置、光学系、及び方法 - Google Patents

分光分析装置、光学系、及び方法 Download PDF

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Description

本開示は、分光分析装置、光学系、及び方法に関する。
従来、溶液等を含む試料の状態を分光学的手法に基づいて分析する技術が知られている。
例えば、非特許文献１には、金属中の自由電子を光で励起、共鳴させて、表面プラズモンの共鳴スペクトルと試料の吸収スペクトルとを重ね合わせ、試料の吸収スペクトルの強度を見かけ上増大させる表面プラズモン共鳴近赤外分光法が開示されている。
Appl. Phys. Lett. 83, 2232 (2003); https://doi.org/10.1063/1.1610812
このような従来技術では、分光分析の対象となる試料が接触する金属薄膜の界面に付着物が付着すると、付着物に基づく分光情報しか得られなくなるという問題があった。このような問題を解決するために、ふき取り、界面活性剤による洗浄、及び表面研磨等を含む洗浄処理を行って界面の付着物が除去される。しかしながら、このような洗浄処理によって試料の分光分析に係る測定を連続的に行うことができず、測定の効率が低下していた。
本開示は、試料の分光分析に係る測定の効率が向上する分光分析装置、光学系、及び方法を提供することを目的とする。
幾つかの実施形態に係る分光分析装置は、分光分析の対象となる試料が接触する膜と、前記膜の界面に付着した付着物が分解する遷移エネルギーを有する第１照射光を照射する第１照射部と、前記第１照射部から照射された前記第１照射光を伝搬させる光導波路と、を備え、前記光導波路の表面において、前記付着物の付着領域にしみ出す前記第１照射光に基づく第１エバネッセント波が発生する。
これにより、分光分析装置では、試料の分光分析に係る測定の効率が向上する。例えば、分光分析装置は、光導波路の表面において、付着物の付着領域にしみ出す第１照射光に基づく第１エバネッセント波が発生することで、金属薄膜の界面に付着した付着物を分解できる。例えば、分光分析装置は、金属薄膜の界面に吸着又は堆積したタンパク質等の高分子有機物を分解して脱離させることが可能となる。分解された付着物は、金属薄膜に接触する試料の流れによって洗い流される。以上により、分光分析装置は、従来技術において必要とされていた、ふき取り、界面活性剤による洗浄、及び表面研磨等を含む洗浄処理を省略可能とする。これにより、分光分析装置は、試料の分光分析に係る測定を連続的に行うことができる。
一実施形態における分光分析装置では、前記光導波路は、前記光導波路に入射した前記第１照射光が前記光導波路内で全反射しながら伝搬するように全反射する反射面を有してもよい。これにより、光導波路内を伝搬する第１照射光の、光導波路の外部、例えばプリズムへの入射が抑制可能である。結果として、例えば、第２検出部に関わる光路への第１照射光の混入が抑制され、第１照射光のクロストークが抑制される。したがって、第２検出部を用いた試料の分光測定において、第１照射光に基づくノイズが低減される。加えて、例えば、第１照射光に基づくソラリゼーション等によるプリズムの劣化が抑制される。同様に、例えばプリズムにおける光導波路側の表面に形成されている第２照射光に対する反射防止膜の第１照射光に基づく劣化が抑制される。
一実施形態における分光分析装置は、前記第１照射部によって照射された前記第１照射光に基づく、前記光導波路から出射する第１測定光であって、前記付着物の吸収スペクトルの第１情報を含む前記第１測定光を検出する第１検出部を備えてもよい。これにより、分光分析装置は、当該吸収スペクトルの変化を識別可能である。したがって、分光分析装置は、当該吸収スペクトルの変化に基づいて付着物の付着を検知し、適切なタイミングで第１照射光に基づく付着物の分解処理を実行することができる。加えて、分光分析装置は、当該吸収スペクトルの変化に基づいて、第１照射光による付着物の分解が確実に達成されているか否かを容易に検知可能である。
一実施形態における分光分析装置は、前記第１情報を前記第１検出部から取得する制御部を備え、前記制御部は、取得された前記第１情報に基づいて、前記吸収スペクトルのピークがスペクトル強度に関する閾値に達したか否かを判定し、閾値に達したと判定すると、前記第１照射光の照射強度を前記第１照射部により変動させてもよい。これにより、分光分析装置は、例えば、付着物の量が多い段階と少ない段階とに分けて第１照射光の照射強度を適切に制御可能である。例えば、分光分析装置は、付着物の量が多い段階では、付着物の効率的な分解を可能にする高強度の第１照射光を照射しつつ、付着物の量が少ない段階では、光導波路の劣化を抑制可能とする必要最小限の強度で第１照射光を照射することができる。
一実施形態における分光分析装置では、前記制御部は、前記吸収スペクトルのピークが高くなることで前記閾値に達したと判定すると、前記第１照射光の照射強度を前記第１照射部により増大させてもよい。これにより、分光分析装置は、付着物の量が少ない段階では光導波路の劣化を抑制可能としつつ、付着物の量が多くなった段階では付着物の効率的な分解を可能にする。したがって、例えば、高強度の第１照射光を光導波路に常時伝搬させるような場合と比較して、光導波路の光学特性がより長期にわたって安定的に維持され、分光分析装置の製品としての信頼性も長期にわたり維持される。
一実施形態における分光分析装置では、前記第１照射光及び前記第１測定光のそれぞれの波長帯域は紫外域に含まれてもよい。これにより、例えばタンパク質等の高分子有機物を分解するために必要となる遷移エネルギーが十分に得られる。加えて、Ｘ線等のさらに短波長の光に比べて、光導波路における第１照射光の伝搬に伴って生じる金属薄膜の劣化が抑制される。また、例えば近赤外線としての第２照射光に比べて波長が十分に短くなるので、第１エバネッセント波がしみ出す領域が金属薄膜の界面近傍により限定される。したがって、分光分析装置は、試料に関連する情報が第１測定光に含まれることを抑制して、付着物の吸収スペクトルの第１情報を第１測定光に基づいて精度良く取得することができる。
一実施形態における分光分析装置は、前記試料の領域にしみ出す第２エバネッセント波を発生させる第２照射光を前記膜に照射する第２照射部と、前記第２照射部によって照射された前記第２照射光に基づく第２測定光であって、前記試料の吸収スペクトルの第２情報を含む前記第２測定光を検出する第２検出部と、前記第２照射光及び前記第２測定光が透過するプリズムと、前記プリズムと前記光導波路との間に配置され、前記第１照射光に対する透過率よりも前記第２照射光に対する透過率が高いフィルタと、を備えてもよい。
これにより、光導波路内を伝搬する第１照射光のプリズムへの入射が抑制可能である。結果として、例えば、第２検出部に関わる光路への第１照射光の混入が抑制され、第１照射光のクロストークが抑制される。したがって、第２検出部を用いた試料の分光測定において、第１照射光に基づくノイズが低減される。加えて、例えば、第１照射光に基づくソラリゼーション等によるプリズムの劣化が抑制される。同様に、例えばプリズムにおける光導波路側の表面に形成されている第２照射光に対する反射防止膜の第１照射光に基づく劣化が抑制される。
一実施形態における分光分析装置では、前記第２照射光及び前記第２測定光のそれぞれの波長帯域は近赤外域に含まれてもよい。これにより、分光分析装置は、例えば分子振動に由来する吸収スペクトルに基づいて、試料の状態を分析することができる。
幾つかの実施形態に係る光学系は、分光分析の対象となる試料が接触する膜と、前記膜の界面に付着した付着物が分解する遷移エネルギーを有する第１照射光を伝搬させる光導波路であって、前記光導波路の表面において、前記付着物の付着領域にしみ出す前記第１照射光に基づく第１エバネッセント波が発生する前記光導波路と、前記光導波路に対して前記膜と反対側に配置され、前記試料の領域にしみ出して前記試料に吸収される第２エバネッセント波を発生させる第２照射光が透過するプリズムと、を備える。
これにより、光学系では、試料の分光分析に係る測定の効率が向上する。例えば、光学系は、光導波路の表面において、付着物の付着領域にしみ出す第１照射光に基づく第１エバネッセント波が発生することで、金属薄膜の界面に付着した付着物を分解できる。例えば、光学系は、金属薄膜の界面に吸着又は堆積したタンパク質等の高分子有機物を分解して脱離させることが可能となる。分解された付着物は、金属薄膜に接触する試料の流れによって洗い流される。以上により、光学系は、従来技術において必要とされていた、ふき取り、界面活性剤による洗浄、及び表面研磨等を含む洗浄処理を省略可能とする。これにより、光学系は、試料の分光分析に係る測定を連続的に行うことを可能にする。
幾つかの実施形態に係る方法は、分光分析の対象となる試料が接触する膜の界面に付着した付着物が分解する遷移エネルギーを有する第１照射光を照射するステップと、照射された前記第１照射光を光導波路に伝搬させ、かつ前記付着物の付着領域にしみ出す前記第１照射光に基づく第１エバネッセント波を前記光導波路の表面に発生させるステップと、を含む。
これにより、試料の分光分析に係る測定の効率が向上する。例えば、付着物の付着領域にしみ出す第１照射光に基づく第１エバネッセント波を光導波路の表面に発生させるステップが含まれることで、金属薄膜の界面に付着した付着物が分解可能である。例えば、金属薄膜の界面に吸着又は堆積したタンパク質等の高分子有機物が分解して脱離することが可能となる。分解された付着物は、金属薄膜に接触する試料の流れによって洗い流される。以上により、従来技術において必要とされていた、ふき取り、界面活性剤による洗浄、及び表面研磨等を含む洗浄処理が省略可能となる。これにより、試料の分光分析に係る測定が連続的に実行可能である。
本開示によれば、試料の分光分析に係る測定の効率が向上する分光分析装置、光学系、及び方法を提供可能である。
本開示の一実施形態に係る分光分析装置の概略構成を示す模式図である。 図１の光導波路の概略構成を示す模式図である。 図１の分光分析装置の概略構成に対応するブロック図である。 図１の分光分析装置の動作の第１例を説明するためのフローチャートである。 図１の分光分析装置の動作の第２例を説明するためのフローチャートである。 図１の分光分析装置の変形例を示す模式図である。
従来技術の背景及び問題点についてより詳細に説明する。
従来、プリズム上に密着した試料に対してプリズム端から照射光を照射し、臨界角以上で全反射したプリズムからの出射光を検出する全反射分光法（Attenuated Total Reflection （ＡＴＲ）)が一般的に知られている。ＡＴＲ法は、極少量の試料を計測する手法として一般的である。プリズム側から照射光が入射した場合、入射角が臨界角よりも大きいと、照射光はプリズムと試料との間の界面で全反射する。このとき、界面には、照射光に基づくエバネッセント波が発生する。ＡＴＲ法は、このエバネッセント波を利用して、試料の吸収スペクトルを取得する手法である。
しかしながら、エバネッセント波は、プリズムの極表面にのみ存在する。したがって、試料に照射される照射光が微弱であり、試料の吸収スペクトルの強度が低いという課題があった。その課題を解決するために、プリズムと試料との間に配置された金属薄膜中の自由電子をエバネッセント波で励起、共鳴させて、表面プラズモンを発生させることが考えられた。表面プラズモンの共鳴スペクトルと試料の吸収スペクトルとを重ね合わせ、試料の吸収スペクトルの強度を見かけ上増大させる表面プラズモン共鳴近赤外分光法が開発された。
従来の表面プラズモン共鳴近赤外分光法に用いられる光学系では、広帯域光源から照射された照射光は、光ファイバ等の導光部品を伝搬して、レンズ及びミラー等により平行光に調整された後、金属薄膜が接合されたプリズム基板に入射する。金属薄膜は、例えば、金、銀、銅、及びアルミニウム等の薄膜を含む。プリズム基板は、例えば、三角プリズム、円筒プリズム、及び半球プリズム等を含む。
プリズム基板において反射した反射光は、レンズ及びミラー等により集光される。集光された反射光は、光ファイバ等の導光部品を伝搬して分光器によって検出される。処理部は、検出された反射光に基づいて、試料の吸収スペクトルの情報を取得する。例えば、処理部は、ＡＴＲ法及び表面プラズモン共鳴近赤外分光法に基づいて、試料の屈折率、吸収係数、及び膜厚等の物理的情報を吸収スペクトルの情報に対するデータ処理によって取得する。
金属薄膜の裏面から照射光が入射する光学系の全反射条件において、エバネッセント波の波長と表面プラズモンの波長とが一致するとき、エバネッセント波と表面プラズモンとが共鳴して極大な光吸収が生じる。表面プラズモンの共鳴スペクトルは、金属薄膜上の試料の屈折率に依存する。より具体的には、試料の屈折率に基づいて、表面プラズモンの共鳴スペクトルの極大吸収波長、すなわちピーク波長又は極大吸収角度はシフトする。同様に、照射光の金属薄膜に対する入射角度を変化させることで、表面プラズモンの共鳴スペクトルのピーク波長が波長軸方向に変化する。
したがって、特定の波長域に共鳴スペクトルのピーク波長をシフトさせて共鳴条件における極大光吸収波長と試料の吸収スペクトルのピーク波長とを一致させることが可能となる。これにより、試料の吸収スペクトルの強度が見かけ上増大し、試料に起因する吸収スペクトルを感度良く測定することができる。
しかしながら、以上のような従来技術では、分光分析の対象となる試料が接触する金属薄膜の界面に付着物が付着する。例えば、試料に含まれるタンパク質等の高分子有機物が金属薄膜の界面に吸着又は堆積する。従来技術では、プリズム基板に接合された金属薄膜上の極表面のみに対して測定が行われるため、金属薄膜の界面に付着物が付着すると、このような付着物に基づく分光情報のみしか得られなくなるという問題があった。このような問題を解決するために、ふき取り、界面活性剤による洗浄、及び表面研磨等を含む洗浄処理を行って界面の付着物が除去される。しかしながら、このような洗浄処理によって試料の分光分析に係る測定を連続的に行うことができず、測定の効率が低下していた。
本開示は、以上のような問題点を解決するために、試料の分光分析に係る測定の効率が向上する分光分析装置、光学系、及び方法を提供することを目的とする。以下では、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について主に説明する。
図１は、本開示の一実施形態に係る分光分析装置１の概略構成を示す模式図である。分光分析装置１は、分光分析の対象となる試料Ｓが接触する金属薄膜３を有する。金属薄膜３は、例えば、金、銀、銅、及びアルミニウム等の薄膜を含む。
分光分析装置１は、例えば所定の流路内を一方向に流れ、表面プラズモンが発生する金属薄膜３に接触する試料Ｓの状態を分析する。本明細書において、「試料Ｓ」は、例えば、溶液を含む。「試料Ｓの状態」は、例えば、試料Ｓにおける成分の種類及び比率を含む成分組成、並びにその他試料Ｓの吸収スペクトルから読み取れる任意の物理的又は化学的なパラメータを含む。試料Ｓは、図１のように一方向に流れる構成に限定されず、金属薄膜３上の所定領域にとどまっていてもよい。図１を参照しながら、本開示の一実施形態に係る分光分析装置１の構成について主に説明する。
分光分析装置１は、金属薄膜３の界面に付着した付着物が分解する遷移エネルギーを有する第１照射光Ｌ１を照射する第１照射部１０を有する。本明細書において、「金属薄膜３の界面」は、例えば、金属薄膜３の表面のうち試料Ｓが接触する表面を含む。すなわち、金属薄膜３の界面は、光導波路２が接合される表面と反対側の表面を含む。本明細書において、「付着物」は、金属薄膜３の界面に付着する任意の有機物を含み、例えばタンパク質等の高分子有機物を含む。
例えば、第１照射光Ｌ１の波長帯域は紫外域に含まれる。第１照射部１０は、例えば、キセノンランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、及びＬＤ（Laser Diode）等を含む任意の紫外光源を有する。本明細書において、「紫外域」は、例えば、５０ｎｍ以上４５０ｎｍ未満の光の波長領域を含む。第１照射光Ｌ１の波長帯域は、例えば、１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であってもよいし、１７５ｎｍ以上２２５ｎｍ以下であってもよいし、２００ｎｍ以上２６０ｎｍ以下であってもよい。
分光分析装置１は、第１照射部１０から照射された第１照射光Ｌ１を伝搬させる光導波路２を有する。光導波路２の表面において、付着物の付着領域にしみ出す第１照射光Ｌ１に基づく第１エバネッセント波が発生する。光導波路２は、例えば、試料Ｓの反対側で金属薄膜３と接合される。光導波路２は、付着物を分解させるための第１照射光Ｌ１を伝搬させるために、後述のプリズム４よりも屈折率が高い材料によって形成される。例えば、光導波路２は、紫外光を伝搬させるために、後述のプリズム４よりも屈折率が高く、かつ紫外域における透過率が高い材料によって形成される。例えば、光導波路２は、Ｎ－Ｋ５及びＢ２７０等の材料により形成される。光導波路２は、後述のプリズム４よりも屈折率が高い材料によって形成されることで、全反射によって第１照射光Ｌ１を光導波路２内に伝搬させることが可能となる。これにより、光導波路２は、プリズム４への第１照射光Ｌ１の入射を抑制可能である。
分光分析装置１は、例えば、第１照射部１０によって照射された第１照射光Ｌ１に基づく、光導波路２から出射する第１測定光Ｌ２であって、付着物の吸収スペクトルの第１情報を含む第１測定光Ｌ２を検出する第１検出部２０を有する。例えば、第１測定光Ｌ２の波長帯域は、紫外域に含まれる。第１検出部２０は、例えば、第１測定光Ｌ２を検出可能な任意の分光器を有する。例えば、第１検出部２０は、光導波路２に対して第１照射部１０と同一側に配置される。
図２は、図１の光導波路２の概略構成を示す模式図である。図２に示すとおり、光導波路２は、金属薄膜３と反対側に位置する表面２ａと、表面２ａに対して角度θ１で傾斜する反射面２ｂと、金属薄膜３側に位置する表面２ｃと、表面２ａに対して角度θ２で傾斜する反射面２ｄと、を有する。
第１照射部１０から照射された第１照射光Ｌ１は、例えば下方から光導波路２の表面２ａに入射し、光導波路２内で反射面２ｂにより全反射する。第１照射光Ｌ１は、光導波路２内で全反射しながら伝搬する。例えば、全反射条件を満たしながら光導波路２に第１照射光Ｌ１を導波させるために、反射面２ｂと表面２ａとがなす角度θ１は１０度以下である。より具体的には、全反射角θは、スネルの法則に基づいて以下の式１により求められ、例えば、角度θ１は、式１で求められる値以下とする。
Figure 0007264134000001
 ここで、ｎ１は、光導波路２の屈折率であり、ｎ２は、光導波路２の外部の屈折率である。
光導波路２の表面２ａ及び２ｃには、第１照射光Ｌ１に基づく第１エバネッセント波が発生する。なお、図１及び図２において、第１照射光Ｌ１が光導波路２内で反射する回数は図示の内容に限定されない。第１照射光Ｌ１は、より多くの回数で反射してもよい。
光導波路２の金属薄膜３側の表面２ｃに発生した第１エバネッセント波は、金属薄膜３の界面に付着した付着物の付着領域にしみ出す。第１エバネッセント波は、金属薄膜３の界面に付着した付着物に吸収される。付着物は、第１エバネッセント波が有する遷移エネルギーにより励起され、化学反応によって分解される。分解された付着物は、試料Ｓの流れによって洗い流される。
付着物の吸収スペクトルの第１情報を含む、第１照射光Ｌ１に基づく第１測定光Ｌ２は、光導波路２内で反射面２ｄにより全反射して光導波路２から出射する。例えば、反射面２ｄと表面２ａとがなす角度θ２は１０度以下である。例えば、角度θ１と角度θ２とは互いに同一である。
第１測定光Ｌ２は、光導波路２から出射した後、第１検出部２０に入射する。なお、図１及び図２において、第１測定光Ｌ２が光導波路２内で反射する回数は図示の内容に限定されない。第１測定光Ｌ２は、より多くの回数で反射してもよい。
図１に示すとおり、分光分析装置１は、光導波路２に対して金属薄膜３と反対側に配置され、光導波路２と接合されるプリズム４を有する。プリズム４は、例えば、ＢＫ－７等の光学ガラスにより半球状に形成される。これに限定されず、プリズム４は、例えば、三角プリズム又は円筒プリズムとして形成されてもよい。例えば、プリズム４は、紫外域における透過率が低いＢＫ－７等の材料により形成されることで、光導波路２を伝搬する紫外光が背景光として試料Ｓの測定光路に入り込むことを抑制可能である。
分光分析装置１は、第２照射光Ｌ３を照射する広帯域光源３１を有する。例えば、第２照射光Ｌ３の波長帯域は、近赤外域に含まれる。広帯域光源３１は、例えば、近赤外域の発光素子を有する光源を含む。本明細書において、「近赤外域」は、例えば、８００ｎｍ以上２．５μｍ未満の光の波長領域を含む。
分光分析装置１は、広帯域光源３１から照射された第２照射光Ｌ３を導く導光部品３２を有する。導光部品３２は、例えば、光ファイバを含んでもよいし、レンズ及びミラー等の空間光学部品を含んでもよい。分光分析装置１は、導光部品３２から出射する第２照射光Ｌ３を平行光に調整する光平行化部品３３を有する。光平行化部品３３は、例えば、レンズ及びミラー等の空間光学部品を含む。
分光分析装置１は、プリズム４から出射した第２測定光Ｌ４を集光する集光部品４１を有する。集光部品４１は、例えば、レンズ及びミラー等の空間光学部品を含む。分光分析装置１は、集光部品４１によって集光された第２測定光Ｌ４を導く導光部品４２を有する。導光部品４２は、例えば、光ファイバを含んでもよいし、レンズ及びミラー等の空間光学部品を含んでもよい。分光分析装置１は、導光部品４２を伝搬した第２測定光Ｌ４を検出する検出器４３を有する。例えば、第２測定光Ｌ４の波長帯域は、近赤外域に含まれる。検出器４３は、例えば、近赤外域の分光素子及び近赤外域の検出素子を有する分光器を含む。
光平行化部品３３から出射した第２照射光Ｌ３は、光導波路２及び金属薄膜３が接合されたプリズム４に入射する。第２照射光Ｌ３は、プリズム４を透過して、例えば斜め下方から光導波路２に入射し、光導波路２と金属薄膜３との間の界面で全反射する。このとき、光導波路２の表面２ｃには、第２照射光Ｌ３に基づく第２エバネッセント波が発生する。
光導波路２の金属薄膜３側の表面２ｃに発生した第２エバネッセント波は、金属薄膜３上で一方向に流れている試料Ｓの領域にしみ出す。第２エバネッセント波は、金属薄膜３上で一方向に流れている試料Ｓに吸収される。
試料Ｓの吸収スペクトルの第２情報を含む、第２照射光Ｌ３に基づく第２測定光Ｌ４は、光導波路２及びプリズム４を透過してプリズム４から出射する。第２測定光Ｌ４は、プリズム４から出射した後、集光部品４１及び導光部品４２を介して検出器４３に入射する。
金属薄膜３の裏面から第２照射光Ｌ３が入射する光学系の全反射条件において、第２エバネッセント波の波長と表面プラズモンの波長とが一致するとき、第２エバネッセント波と表面プラズモンとが共鳴して極大な光吸収が生じる。このような全反射条件は、第２照射光Ｌ３が金属薄膜３の裏面、すなわち金属薄膜３と光導波路２との間の界面で全反射するための条件を含む。表面プラズモンの共鳴スペクトルは、金属薄膜３上の試料Ｓの屈折率に依存する。より具体的には、試料Ｓの屈折率に基づいて、表面プラズモンの共鳴スペクトルの極大吸収波長、すなわちピーク波長又は極大吸収角度はシフトする。同様に、第２照射光Ｌ３の金属薄膜３に対する入射角度を変化させることで、表面プラズモンの共鳴スペクトルのピーク波長が波長軸方向に変化する。
したがって、特定の波長域に共鳴スペクトルのピーク波長をシフトさせて共鳴条件における極大光吸収波長と試料Ｓの吸収スペクトルのピーク波長とを一致させることが可能となる。これにより、試料Ｓの吸収スペクトルの強度が見かけ上増大し、試料Ｓに起因する吸収スペクトルの測定感度が向上する。
図３は、図１の分光分析装置１の概略構成に対応するブロック図である。図３を参照しながら、本開示の一実施形態に係る分光分析装置１の構成についてさらに説明する。
分光分析装置１は、上述した第１照射部１０及び第１検出部２０に加えて、第２照射部３０と、第２検出部４０と、記憶部５０と、入力部６０と、出力部７０と、制御部８０と、を有する。
第２照射部３０は、試料Ｓの領域にしみ出す第２エバネッセント波を発生させる第２照射光Ｌ３を金属薄膜３に照射する任意の光学系を有する。例えば、第２照射部３０は、上述した、広帯域光源３１と、導光部品３２と、光平行化部品３３と、を有する。
第２検出部４０は、第２照射部３０によって照射された第２照射光Ｌ３に基づく第２測定光Ｌ４であって、試料Ｓの吸収スペクトルの第２情報を含む第２測定光Ｌ４を検出する任意の光学系を有する。例えば、第２検出部４０は、上述した、集光部品４１と、導光部品４２と、検出器４３と、を有する。
記憶部５０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む任意の記憶モジュールを含む。記憶部５０は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能してもよい。記憶部５０は、分光分析装置１の動作に用いられる任意の情報を記憶する。
例えば、記憶部５０は、第１検出部２０によって検出された第１測定光Ｌ２が有する付着物の吸収スペクトルの第１情報を記憶する。例えば、記憶部５０は、第２検出部４０によって検出された第２測定光Ｌ４が有する試料Ｓの吸収スペクトルの第２情報を記憶する。例えば、記憶部５０は、システムプログラム及びアプリケーションプログラム等を記憶してもよい。記憶部５０は、分光分析装置１に内蔵されているものに限定されず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のデジタル入出力ポートによって接続されている外付け型の記憶モジュールを含んでもよい。
入力部６０は、ユーザの入力操作を受け付けて、ユーザの操作に基づく入力情報を取得する１つ以上の入力インタフェースを含む。例えば、入力部６０は、物理キー、静電容量キー、出力部７０のディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、及び音声入力を受け付けるマイク等を含むが、これらに限定されない。
出力部７０は、ユーザに対して情報を出力する１つ以上の出力インタフェースを含む。例えば、出力部７０は、情報を画像で出力するディスプレイ、又は情報を音声で出力するスピーカ等であるが、これらに限定されない。
制御部８０は、１つ以上のプロセッサを含む。一実施形態において「プロセッサ」は、汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。制御部８０は、分光分析装置１を構成する各構成部と通信可能に接続され、分光分析装置１全体の動作を制御する。
例えば、制御部８０は、第１照射部１０を制御して、金属薄膜３の界面に付着した付着物を分解するための第１照射光Ｌ１を照射させる。例えば、制御部８０は、金属薄膜３の界面に付着した付着物の吸収スペクトルの第１情報を第１検出部２０から取得する。
例えば、制御部８０は、第２照射部３０を制御して、金属薄膜３上で一方向に流れている試料Ｓの状態を分光分析するための第２照射光Ｌ３を照射させる。例えば、制御部８０は、金属薄膜３上で一方向に流れている試料Ｓの吸収スペクトルの第２情報を第２検出部４０から取得する。
例えば、制御部８０は、取得された第１情報及び第２情報を、記憶部５０に格納する。例えば、制御部８０は、取得された第１情報及び第２情報を、出力部７０によりユーザに対して出力してもよい。すなわち、制御部８０は、取得された第１情報に基づいて、金属薄膜３の界面に付着した付着物の吸収スペクトルを出力部７０により表示してもよい。制御部８０は、取得された第２情報に基づいて、金属薄膜３上で一方向に流れている試料Ｓの吸収スペクトルを出力部７０により表示してもよい。
例えば、制御部８０は、第１検出部２０から取得された第１情報に基づいて、金属薄膜３の界面に付着した付着物の吸収スペクトルのピーク強度を算出する。例えば、制御部８０は、第２検出部４０から取得された第２情報に基づいて、金属薄膜３上で一方向に流れている試料Ｓの状態を分析する。例えば、制御部８０は、算出又は分析されたこれらの情報を、出力部７０によりユーザに対して出力してもよい。
例えば、制御部８０は、第１検出部２０から取得された第１情報に基づいて、金属薄膜３の界面に付着した付着物の吸収スペクトルのピークがスペクトル強度に関する閾値に達したか否かを判定する。例えば、制御部８０は、閾値に達したと判定すると、第１照射光Ｌ１の照射強度を第１照射部１０により変動させる。本明細書において、「閾値」は、例えば入力部６０を用いたユーザの入力操作に基づく入力情報により適宜定められたスペクトル強度に関する値を含んでもよいし、製品として分光分析装置１を製造するときの初期設定により予め定められたスペクトル強度に関する値を含んでもよい。
例えば、制御部８０は、吸収スペクトルのピークが高くなることで閾値に達したと判定すると、第１照射光Ｌ１の照射強度を第１照射部１０により増大させてもよい。逆に、制御部８０は、吸収スペクトルのピークが低くなることで閾値に達したと判定すると、第１照射光Ｌ１の照射強度を第１照射部１０により減少させてもよい。
図４は、図１の分光分析装置１の動作の第１例を説明するためのフローチャートである。図４を参照しながら、分光分析装置１の動作の第１例について主に説明する。分光分析装置１の動作の第１例では、金属薄膜３の界面に付着した付着物の吸収スペクトルのピークが高くなることで閾値に達する場合を想定する。以下と同様の説明が、吸収スペクトルのピークが低くなることで閾値に達する場合にも当てはまる。
ステップＳ１００では、分光分析装置１は、分光分析の対象となる試料Ｓが接触する金属薄膜３の界面に付着した付着物が分解する遷移エネルギーを有する第１照射光Ｌ１を第１照射部１０により照射する。例えば、制御部８０は、第１照射部１０を制御して、第１照射光Ｌ１を第１照射強度で照射させる。本明細書において、「第１照射強度」は、例えば、金属薄膜３の界面に付着した付着物の吸収スペクトルの第１情報を制御部８０が取得するために必要となる第１照射光Ｌ１の最低強度以上であって、第１照射光Ｌ１の伝搬に伴う光導波路２の劣化が十分に抑制される程度の照射強度を含む。
ステップＳ１０１では、分光分析装置１は、ステップＳ１００において照射された第１照射光Ｌ１を光導波路２に伝搬させ、かつ金属薄膜３の界面に付着した付着物の付着領域にしみ出す第１照射光Ｌ１に基づく第１エバネッセント波を光導波路２の表面２ｃに発生させる。
ステップＳ１０２では、分光分析装置１は、ステップＳ１００において照射された第１照射光Ｌ１に基づく、光導波路２から出射する第１測定光Ｌ２であって、付着物の吸収スペクトルの第１情報を含む第１測定光Ｌ２を第１検出部２０により検出する。
ステップＳ１０３では、分光分析装置１は、金属薄膜３の界面に付着した付着物の吸収スペクトルの第１情報を、ステップＳ１０２において第１検出部２０により検出された第１測定光Ｌ２に基づいて取得する。
ステップＳ１０４では、分光分析装置１は、ステップＳ１０３において第１検出部２０から取得された第１情報に基づいて、金属薄膜３の界面に付着した付着物の吸収スペクトルのピークがスペクトル強度に関する閾値に達したか否かを判定する。分光分析装置１は、閾値に達したと判定すると、ステップＳ１０５の処理を実行する。分光分析装置１は、閾値に達していないと判定すると、ステップＳ１００の処理を再度実行する。
ステップＳ１０５では、分光分析装置１は、ステップＳ１０４において閾値に達したと判定すると、第１照射光Ｌ１の照射強度を第１照射部１０により増大させる。例えば、制御部８０は、第１照射部１０を制御して、第１照射光Ｌ１を第２照射強度で照射させる。本明細書において、「第２照射強度」は、例えば、第１照射部１０が照射可能な第１照射光Ｌ１の最大強度以下であって、金属薄膜３の界面に付着した付着物を効率的に分解できる程度の照射強度を含む。第２照射強度は、第１照射強度よりも十分に大きい。
図５は、図１の分光分析装置１の動作の第２例を説明するためのフローチャートである。図５を参照しながら、分光分析装置１の動作の第２例について主に説明する。
ステップＳ２００では、分光分析装置１は、金属薄膜３上で一方向に流れている試料Ｓの状態を分光分析するための第２照射光Ｌ３を第２照射部３０により照射する。
ステップＳ２０１では、分光分析装置１は、ステップＳ２００において照射された第２照射光Ｌ３を光導波路２と金属薄膜３との間の界面において全反射させ、試料Ｓの領域にしみ出す第２エバネッセント波を発生させる。
ステップＳ２０２では、分光分析装置１は、ステップＳ２００において照射された第２照射光Ｌ３に基づく、プリズム４から出射する第２測定光Ｌ４であって、試料Ｓの吸収スペクトルの第２情報を含む第２測定光Ｌ４を第２検出部４０により検出する。
ステップＳ２０３では、分光分析装置１は、金属薄膜３上で一方向に流れている試料Ｓの吸収スペクトルの第２情報を、ステップＳ２０２において第２検出部４０により検出された第２測定光Ｌ４に基づいて取得する。
ステップＳ２０４では、分光分析装置１は、ステップＳ２０３において第２検出部４０から取得された第２情報に基づいて、金属薄膜３上で一方向に流れている試料Ｓの状態を分析する。
以上のような一実施形態に係る分光分析装置１によれば、試料Ｓの分光分析に係る測定の効率が向上する。例えば、分光分析装置１は、光導波路２の表面２ｃにおいて、付着物の付着領域にしみ出す第１照射光Ｌ１に基づく第１エバネッセント波が発生することで、金属薄膜３の界面に付着した付着物を分解できる。例えば、分光分析装置１は、金属薄膜３の界面に吸着又は堆積したタンパク質等の高分子有機物を分解して脱離させることが可能となる。分解された付着物は、金属薄膜３に接触する試料Ｓの流れによって洗い流される。以上により、分光分析装置１は、従来技術において必要とされていた、ふき取り、界面活性剤による洗浄、及び表面研磨等を含む洗浄処理を省略可能とする。これにより、分光分析装置１は、試料Ｓの分光分析に係る測定を連続的に行うことができる。
仮に、試料Ｓが金属薄膜３上の所定領域にとどまっているような場合であっても、第１照射光Ｌ１によって分解された付着物をふき取ったり、又は吸い取ったりする単純な作業のみが必要とされ、界面活性剤による洗浄及び表面研磨等の複雑な作業は不要となる。したがって、分光分析装置１は、試料Ｓの分光分析に係る測定を停止して洗浄処理が実行される間の時間を最小限に抑えることが可能となり、試料Ｓの分光分析に係る測定の効率を向上させることが可能である。
以上のように試料Ｓの分光分析に係る測定の効率が向上することで、従来技術と比較して測定時間が短縮化される。加えて、従来技術と比較して分光分析装置１の保守又は管理に必要となるコストが低減可能である。さらに、分光分析装置１では、金属薄膜３の界面に付着した付着物が容易に除去され、付着物による測定不良が容易に回避される。したがって、測定に関する長期安定性が向上し、分光分析装置１の製品としての信頼性も向上する。
光導波路２に入射した第１照射光Ｌ１が光導波路２内で全反射しながら伝搬するように全反射する反射面２ｂを光導波路２が有することで、光導波路２内を伝搬する第１照射光Ｌ１の、光導波路２の外部、例えばプリズム４への入射が抑制可能である。これにより、例えば、第２検出部４０に関わる光路への第１照射光Ｌ１の混入が抑制され、第１照射光Ｌ１のクロストークが抑制される。したがって、第２検出部４０を用いた試料Ｓの分光測定において、第１照射光Ｌ１に基づくノイズが低減される。加えて、例えば、第１照射光Ｌ１に基づくソラリゼーション等によるプリズム４の劣化が抑制される。同様に、例えばプリズム４における光導波路２側の表面に形成されている第２照射光Ｌ３に対する反射防止膜の第１照射光Ｌ１に基づく劣化が抑制される。
光導波路２が反射面２ｂを有することで、第１照射部１０から照射された第１照射光Ｌ１のほぼ全てを光導波路２に結合させることが可能となる。「光導波路２に結合させる」とは、第１照射光Ｌ１を光導波路２内で全反射させながら導波させることを意味する。例えば、第１照射光Ｌ１が図１における左方から光導波路２に結合するような他の場合と比較して、第１照射光Ｌ１を光導波路２に入射させるための光学系に関する設計自由度が向上する。したがって、第１照射光Ｌ１の光導波路２に対する結合損失を低減させることが他の場合と比較して容易になる。
分光分析装置１は、付着物の吸収スペクトルの第１情報を含む第１測定光Ｌ２を検出する第１検出部２０を有することで、当該吸収スペクトルの変化を識別可能である。これにより、分光分析装置１は、当該吸収スペクトルの変化に基づいて付着物の付着を検知し、適切なタイミングで第１照射光Ｌ１に基づく付着物の分解処理を実行することができる。加えて、分光分析装置１は、当該吸収スペクトルの変化に基づいて、第１照射光Ｌ１による付着物の分解が確実に達成されているか否かを容易に検知可能である。
同様に、ユーザは、例えば出力部７０に表示された当該吸収スペクトルの様子から、その変化を把握可能である。これにより、ユーザは、当該吸収スペクトルの変化に基づいて付着物の付着を把握し、適切なタイミングで第１照射光Ｌ１に基づく付着物の分解処理を分光分析装置１に実行させることができる。加えて、ユーザは、当該吸収スペクトルの変化に基づいて、第１照射光Ｌ１による付着物の分解が確実に達成されているか否かを容易に確認可能である。
分光分析装置１は、閾値に達したと判定すると第１照射光Ｌ１の照射強度を第１照射部１０により変動させることで、例えば、付着物の量が多い段階と少ない段階とに分けて第１照射光Ｌ１の照射強度を適切に制御可能である。例えば、分光分析装置１は、付着物の量が多い段階では、付着物の効率的な分解を可能にする高強度の第１照射光Ｌ１を照射しつつ、付着物の量が少ない段階では、光導波路２の劣化を抑制可能とする必要最小限の強度で第１照射光Ｌ１を照射することができる。
分光分析装置１は、吸収スペクトルのピークが高くなることで閾値に達したと判定すると、第１照射光Ｌ１の照射強度を第１照射部１０により増大させることで、付着物の量が少ない段階では光導波路２の劣化を抑制可能としつつ、付着物の量が多くなった段階では付着物の効率的な分解を可能にする。したがって、例えば、高強度の第１照射光Ｌ１を光導波路２に常時伝搬させるような場合と比較して、光導波路２の光学特性がより長期にわたって安定的に維持され、分光分析装置１の製品としての信頼性も長期にわたり維持される。
第１照射光Ｌ１及び第１測定光Ｌ２のそれぞれの波長帯域が紫外域に含まれることで、例えばタンパク質等の高分子有機物を分解するために必要となる遷移エネルギーが十分に得られる。加えて、Ｘ線等のさらに短波長の光に比べて、光導波路２における第１照射光Ｌ１の伝搬に伴って生じる金属薄膜３の劣化が抑制される。また、例えば近赤外線としての第２照射光Ｌ３に比べて波長が十分に短くなるので、第１エバネッセント波がしみ出す領域が金属薄膜３の界面近傍により限定される。したがって、分光分析装置１は、試料Ｓに関連する情報が第１測定光Ｌ２に含まれることを抑制して、付着物の吸収スペクトルの第１情報を第１測定光Ｌ２に基づいて精度良く取得することができる。
第２照射光Ｌ３及び第２測定光Ｌ４のそれぞれの波長帯域が近赤外域に含まれることで、分光分析装置１は、例えば分子振動に由来する吸収スペクトルに基づいて、試料Ｓの状態を分析することができる。
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成又はステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
例えば、本開示は、上述した分光分析装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得る。本開示の範囲には、これらも包含されると理解されたい。
例えば、上述した各構成部の形状、配置、向き、及び個数は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の形状、配置、向き、及び個数は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。
図６は、図１の分光分析装置１の変形例を示す模式図である。図６を参照しながら、分光分析装置１の変形例について主に説明する。
例えば、分光分析装置１は、プリズム４と光導波路２との間に配置され、第１照射光Ｌ１に対する透過率よりも第２照射光Ｌ３に対する透過率が高いフィルタ５をさらに有してもよい。例えば、フィルタ５は、第１照射光Ｌ１を透過させず、かつ第２照射光Ｌ３を透過させるフィルタを含んでもよい。
例えば、フィルタ５は、プリズム４の光導波路２側の表面に積層された誘電体多層膜により構成されてもよいし、これに代えて又は加えて、プリズム４と光導波路２とを接合する、ＵＶ硬化樹脂等を含む接着剤によって構成されてもよい。又は、フィルタ５は、プリズム４における光導波路２側の表面に形成されている第２照射光Ｌ３に対する反射防止膜により構成されてもよい。すなわち、当該反射防止膜は、第２照射光Ｌ３を反射させず透過させる一方で、第１照射光Ｌ１を透過させない。
分光分析装置１がフィルタ５を有することで、光導波路２内を伝搬する第１照射光Ｌ１のプリズム４への入射が抑制可能である。これにより、例えば、第２検出部４０に関わる光路への第１照射光Ｌ１の混入が抑制され、第１照射光Ｌ１のクロストークが抑制される。したがって、第２検出部４０を用いた試料Ｓの分光測定において、第１照射光Ｌ１に基づくノイズが低減される。加えて、例えば、第１照射光Ｌ１に基づくソラリゼーション等によるプリズム４の劣化が抑制される。同様に、例えばプリズム４における光導波路２側の表面に形成されている第２照射光Ｌ３に対する反射防止膜の第１照射光Ｌ１に基づく劣化が抑制される。
上記では、分光分析装置１は、第１検出部２０を有すると説明したが、これに限定されない。分光分析装置１は、第１検出部２０に代えて、光導波路２から出射した第１照射光Ｌ１を吸収可能な任意の吸収体を有してもよい。又は、分光分析装置１は、第１検出部２０を有さずに、光導波路２の反射面２ｄに設けられた第１照射光Ｌ１を吸収可能な任意の吸収体を有してもよい。以上により、第１照射光Ｌ１のクロストークが抑制される。
上記では、光導波路２が反射面２ｂを有し、かつ光導波路２の屈折率がプリズム４の屈折率よりも高いことで、第１照射光Ｌ１が全反射により光導波路２内を伝搬すると説明したがこれに限定されない。光導波路２は、コアとクラッドとによって形成される光ファイバであってもよい。このとき、第１照射光Ｌ１は、光導波路２の下方から入射するのではなく、図１における左方から光導波路２に入射してもよい。
上記では、第１照射光Ｌ１は光導波路２内で反射面２ｂにより全反射すると説明したが、これに限定されない。例えば、反射面２ｂが全反射条件を満たしていなくてもよい。この場合、光導波路２の反射面２ｂには、第１照射光Ｌ１を反射させることが可能な金属等の反射膜が接合されていてもよい。
上記では、光導波路２が反射面２ｄを有し、第１照射光Ｌ１が反射面２ｄで反射して光導波路２の外部に出射すると説明したがこれに限定されない。光導波路２は、反射面２ｄを有さずに、光導波路２内を伝搬した第１照射光Ｌ１を図１における右方に出射させてもよい。
上記では、第１測定光Ｌ２は光導波路２内で反射面２ｄにより全反射すると説明したが、これに限定されない。例えば、反射面２ｄが全反射条件を満たしていなくてもよい。この場合、光導波路２の反射面２ｄには、第１測定光Ｌ２を反射させることが可能な金属等の反射膜が接合されていてもよい。
上記では、制御部８０が閾値に達したか否かを判定すると説明したがこれに限定されない。例えば、出力部７０に出力された付着物の吸収スペクトルを確認しながら、ユーザがこのような判定を行ってもよい。また、光導波路２が第１照射光Ｌ１に対して十分な耐性を有しているのであれば、制御部８０は、第１照射光Ｌ１が第２照射強度で常時照射されるように第１照射部１０を制御してもよい。
上記では、金属薄膜３は、金、銀、銅、及びアルミニウム等の薄膜を含むと説明したが、これに限定されない。例えば、分光分析装置１は、表面プラズモンが発生する任意の膜を有してもよい。
上記では、第１照射光Ｌ１及び第１測定光Ｌ２のそれぞれの波長帯域が紫外域に含まれると説明したが、これに限定されない。これらの波長帯域は、他の波長領域に含まれていてもよい。例えば、これらの波長帯域は、可視域に含まれていてもよい。
上記では、第２照射光Ｌ３及び第２測定光Ｌ４のそれぞれの波長帯域が近赤外域に含まれると説明したが、これに限定されない。これらの波長帯域は、他の波長領域に含まれていてもよい。例えば、これらの波長帯域は、中赤外域又は可視域に含まれていてもよい。
１ 分光分析装置
２ 光導波路
２ｂ、２ｄ 反射面
２ａ、２ｃ 表面
３ 金属薄膜（膜）
４ プリズム
５ フィルタ
１０ 第１照射部
２０ 第１検出部
３０ 第２照射部
３１ 広帯域光源
３２ 導光部品
３３ 光平行化部品
４０ 第２検出部
４１ 集光部品
４２ 導光部品
４３ 検出器
５０ 記憶部
６０ 入力部
７０ 出力部
８０ 制御部
Ｌ１ 第１照射光
Ｌ２ 第１測定光
Ｌ３ 第２照射光
Ｌ４ 第２測定光
Ｓ 試料
θ１、θ２ 角度

Claims (10)

  1. 分光分析の対象となる試料が接触する膜と、
    前記膜の界面に付着した、有機物を含む付着物が分解する遷移エネルギーを有する第１照射光を照射する第１照射部と、
    前記第１照射部から照射された前記第１照射光を伝搬させる光導波路と、
    前記試料の領域にしみ出す第２エバネッセント波を発生させる第２照射光を前記膜に照射する第２照射部と、
    前記第２照射部によって照射された前記第２照射光に基づく第２測定光であって、前記試料の吸収スペクトルの第２情報を含む前記第２測定光を検出する第２検出部と、
    前記第２照射光及び前記第２測定光が透過するプリズムと、
    を備え、
    前記光導波路の表面において、前記付着物の付着領域にしみ出す前記第１照射光に基づく第１エバネッセント波が発生する、
    分光分析装置。
  2. 前記光導波路は、前記光導波路に入射した前記第１照射光が前記光導波路内で全反射しながら伝搬するように全反射する反射面を有する、
    請求項１に記載の分光分析装置。
  3. 前記第１照射部によって照射された前記第１照射光に基づく、前記光導波路から出射する第１測定光であって、前記付着物の吸収スペクトルの第１情報を含む前記第１測定光を検出する第１検出部を備える、
    請求項１又は２に記載の分光分析装置。
  4. 前記第１情報を前記第１検出部から取得する制御部を備え、
    前記制御部は、
    取得された前記第１情報に基づいて、前記吸収スペクトルのピークがスペクトル強度に関する閾値に達したか否かを判定し、
    閾値に達したと判定すると、前記第１照射光の照射強度を前記第１照射部により変動させる、
    請求項３に記載の分光分析装置。
  5. 前記制御部は、前記吸収スペクトルのピークが高くなることで前記閾値に達したと判定すると、前記第１照射光の照射強度を前記第１照射部により増大させる、
    請求項４に記載の分光分析装置。
  6. 前記第１照射光及び前記第１測定光のそれぞれの波長帯域は紫外域に含まれる、
    請求項３乃至５のいずれか１項に記載の分光分析装置。
  7. 前記プリズムと前記光導波路との間に配置され、前記第１照射光に対する透過率よりも前記第２照射光に対する透過率が高いフィルタを備える、
    請求項１乃至６のいずれか１項に記載の分光分析装置。
  8. 前記第２照射光及び前記第２測定光のそれぞれの波長帯域は近赤外域に含まれる、
    請求項７に記載の分光分析装置。
  9. 分光分析の対象となる試料が接触する膜と、
    前記膜の界面に付着した、有機物を含む付着物が分解する遷移エネルギーを有する第１照射光を伝搬させる光導波路であって、前記光導波路の表面において、前記付着物の付着領域にしみ出す前記第１照射光に基づく第１エバネッセント波が発生する前記光導波路と、
    前記光導波路に対して前記膜と反対側に配置され、前記試料の領域にしみ出して前記試料に吸収される第２エバネッセント波を発生させる第２照射光が透過するプリズムと、
    を備える、
    光学系。
  10. 分光分析の対象となる試料が接触する膜の界面に付着した、有機物を含む付着物が分解する遷移エネルギーを有する第１照射光を照射するステップと、
    照射された前記第１照射光を光導波路に伝搬させ、かつ前記付着物の付着領域にしみ出す前記第１照射光に基づく第１エバネッセント波を前記光導波路の表面に発生させるステップと、
    前記試料の領域にしみ出す第２エバネッセント波を発生させる第２照射光を、プリズムを透過させて前記膜に照射するステップと、
    照射された前記第２照射光に基づく第２測定光であって、前記試料の吸収スペクトルの第２情報を含む前記第２測定光を、前記プリズムを透過させて検出するステップと、
    を含む、
    方法。
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