JP7343742B2 - Analyzer and method - Google Patents

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本発明は、サンプルに光を照射することにより得られた散乱光に基づき、上記サンプルの分析を行う分析装置および分析方法に関する。 The present invention relates to an analysis device and an analysis method for analyzing a sample based on scattered light obtained by irradiating the sample with light.

従来から、サンプル液中における微粒子のサイズや形状等の状態、またその凝集体のサイズや構造等の状態、特にナノメートルからサブミクロンメートルサイズの微粒子や凝集体の状態が分析評価の対象になっている。例えば、サンプル液中に分散し比較的溶媒分子との相互作用が小さい、ナノからサブミクロンの金属やプラスチック及び無機物などの粒子、及びその凝集体の状態が分析評価される。また例えば、サンプル溶液中のペプチドや核酸等の低中分子、及びタンパク質等の生体高分子など、溶媒分子と強く相互作用し溶解している分子、及びその凝集体の液中における状態が分析評価の対象である。 Traditionally, the size and shape of fine particles in a sample liquid, as well as the size and structure of their aggregates, particularly the condition of nanometer to submicrometer-sized particles and aggregates, have been subject to analysis and evaluation. ing. For example, the state of nano to submicron metal, plastic, and inorganic particles, which are dispersed in a sample liquid and have relatively small interaction with solvent molecules, and their aggregates are analyzed and evaluated. In addition, for example, the state of molecules that strongly interact with and dissolve in solvent molecules, such as small and medium molecules such as peptides and nucleic acids, and biopolymers such as proteins, and their aggregates in the liquid is analyzed and evaluated. is subject to.

上記分析評価において、一般に2つの光散乱測定法が用いられている。その光散乱測定法の一つは、分析評価の対象物からの光散乱を所定の散乱角度で検出して、光散乱の時間的変動(揺らぎ)を計測する動的光散乱(DLS:Dynamic Light Scattering)測定法である。DLS測定法では、主に分析対象の散乱体の運動に関する情報が得られる。 In the above analytical evaluation, two light scattering measurement methods are generally used. One of the light scattering measurement methods is dynamic light scattering (DLS), which detects light scattering from an object to be analyzed and evaluated at a predetermined scattering angle and measures the temporal fluctuations (fluctuations) of light scattering. scattering) measurement method. The DLS measurement method mainly provides information regarding the motion of the scatterer to be analyzed.

もう一つの光散乱測定法は、分析対象からの光散乱の平均強度に対して散乱角度の依存性を測定する方法で、静的光散乱(SLS:Static Light Scattering)測定法である。SLS測定法では、主に分析対象の散乱体の構造に関する情報が得られる。 Another light scattering measurement method is a method of measuring the dependence of the scattering angle on the average intensity of light scattering from an analysis target, and is a static light scattering (SLS) measurement method. The SLS measurement method mainly provides information regarding the structure of the scatterer to be analyzed.

上記DLS測定法あるいはSLS測定法を用いたサンプルの分析装置が、以下に記載の特許文献1や特許文献2、特許文献3に記載されている。 A sample analyzer using the above DLS measurement method or SLS measurement method is described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 described below.

特許第5883233号公報Patent No. 5883233 特許第6757964号公報Patent No. 6757964 特表2019―536997号公報Special table 2019-536997 publication

T.Wakamatsu,T.Onoda,M.Makoto,“Time-resolved forward-light-scattering monitoring of protein-lysozyme aggregation in precrystalline solutions”,Japanese Journal of Applied Physics,(2018),vol.57,058003-1~058003-3.T. Wakamatsu, T. Onoda, M. Makoto, “Time-resolved forward-light-scattering monitoring of protein-lysozyme aggregation in pre-crystalline solutions”, Japanese Journal of Applied Physics, (2018), vol. 57,058003-1 to 058003-3.

サンプルである測定対象は時間経過と共にその状態が変化する。サンプルの経時変化は避けられない。同じ測定対象において、しかも同じ経過時間の状態において、多くの情報をえることが非常に重要である。例えば、同じ測定対象についてDLSとSLSの測定を同時に行うことができれば、上記測定対象に関してたいへん貴重な情報が得られる。これは一例に過ぎないが、粒子や凝集体等の分析対象の運動と構造に関する知見を分析・評価する、貴重な情報が得られる。 The state of the measurement target, which is a sample, changes over time. Sample aging is unavoidable. It is very important to obtain a lot of information on the same measurement target and over the same elapsed time. For example, if DLS and SLS measurements can be performed simultaneously on the same measurement object, very valuable information about the measurement object can be obtained. Although this is just one example, valuable information can be obtained for analyzing and evaluating knowledge about the motion and structure of the target of analysis, such as particles and aggregates.

公知文献について調査を行ったが、同じ測定対象に対して、同時にDLSとSLSの測定を行うことの重要性を記載あるいは示唆している公知文献は見つからなかった。またこれを実現するための構成を示唆している公知文献も見つからなかった。 Although we conducted a search for known literature, we could not find any known literature that describes or suggests the importance of simultaneously measuring DLS and SLS on the same measurement target. Moreover, no known literature suggesting a configuration for realizing this was found.

本発明の目的は、同じ測定対象に関して、同じ経過時間の状態に於ける、DLS計測法とSLS計測法の両方の計測を実行することが可能な、分析装置および分析方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an analysis device and an analysis method that are capable of performing measurements using both the DLS measurement method and the SLS measurement method on the same measurement target at the same elapsed time. .

〔第1の発明〕
上記課題を解決する第1の発明は、
サンプルの計測のために使用する光を発生する光源と、
前記光源が発生した光に基づき、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部と、
前記照射光の前記焦点が形成された領域である分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルからの前記小角散乱光の状態を計測するための散乱光検出部と、
前記散乱光検出部の計測結果に基づき前記サンプルの解析を行う、記憶装置を備えた、解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行うことを特徴とする、分析装置である。
[First invention]
The first invention to solve the above problem is:
a light source that generates light used for measuring the sample;
a light irradiation unit that irradiates the sample with irradiation light that forms a focal point within the sample based on the light generated by the light source;
a parallel scattered light conversion unit that receives forward or backward small angle scattered light generated in the analysis micro region where the focal point of the irradiation light is formed, and generates parallel small angle scattered light;
a scattered light detection unit for measuring the state of the small angle scattered light from the sample based on the parallel small angle scattered light;
an analysis section including a storage device that analyzes the sample based on the measurement results of the scattered light detection section;
The analysis unit repeatedly stores the measurement results of the scattered light detection unit in the storage device,
The analysis unit calculates a dynamic scattered light component or a static scattered light component, or the dynamic scattered light component and the static scattered light component, based on the measurement results of the scattered light detection unit stored in the storage device. The analyzer is characterized in that it analyzes both components and performs an analysis related to the analysis microregion of the sample.

〔第2の発明〕
上記課題を解決する第2の発明は、第1の発明の分析装置において、
前記散乱光検出部は光検出器を備え、
前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、
前記解析部は、前記顕微鏡画像を前記散乱光検出部の前記計測結果として繰り返し取り込んで、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置である。
[Second invention]
A second invention for solving the above problem is, in the analysis device of the first invention,
The scattered light detection unit includes a photodetector,
A microscopic image, which is an enlarged image of the state of the sample present in the analysis microregion, is generated on the photodetector;
The analysis device is characterized in that the analysis section repeatedly captures the microscope image as the measurement result of the scattered light detection section and stores it in the storage device.

〔第3の発明〕
上記課題を解決する第3の発明は、第2の発明の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部から前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像を前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分や前記静的散乱光成分を解析することを特徴とする、分析装置である。
[Third invention]
A third invention for solving the above problem is, in the analysis device of the second invention,
The analysis unit stores a moving image of the microscope image in the storage device by repeatedly capturing the microscope image from the scattered light detection unit,
The analysis device is characterized in that the analysis unit analyzes the dynamic scattered light component and the static scattered light component based on the stored moving image.

〔第1から第3の発明の作用効果〕
次に第1から第3の発明の作用効果について説明する。第1のから第3の発明の構成では、前記解析部は、前記散乱光検出部の計測結果を、例えば、定められた回数あるいは定められた時間、繰り返して前記記憶装置に記憶する構成を有している。従って、瞬時に、動的散乱光および静的散乱光の解析に必要なサンプルの計測結果を得ることができる。サンプルは時間経過と共にその状態が変化する場合が多いが、第1から第3の発明では、サンプルは時間経過と対比すると、動的散乱光および静的散乱光の解析に必要なサンプルの計測結果を同時に、瞬時に、得られるとみることができる。すなわち、同一の計測対象領域に対して、しかも同一の時間経過の状態において、動的散乱測定法および静的散乱測定法による分析評価が可能となる。
[Operations and effects of the first to third inventions]
Next, the effects of the first to third inventions will be explained. In the configurations of the first to third inventions, the analysis section has a configuration for repeatedly storing the measurement results of the scattered light detection section in the storage device, for example, a predetermined number of times or a predetermined time. are doing. Therefore, it is possible to instantly obtain the measurement results of the sample required for analysis of dynamic scattered light and static scattered light. The state of a sample often changes over time, but in the first to third inventions, the state of the sample changes over time, and the measurement results of the sample necessary for analysis of dynamic scattered light and static scattered light can be seen to be obtained simultaneously and instantaneously. That is, it is possible to perform analysis and evaluation using the dynamic scatterometry method and the static scatterometry method on the same measurement target area and in the same state over time.

また従来の技術では、サンプル内の解析可能領域が大きく、微小領域に絞り込んだ解析が不可能であった。第1の発明では、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部を備えており、分析しようとする領域を非常に小さい分析微小領域に絞り込むことができる。 Furthermore, with conventional techniques, the analyzable area within a sample is large, making analysis narrowed down to a minute area impossible. The first invention includes a light irradiation unit that irradiates the sample with irradiation light that forms a focal point within the sample, and the area to be analyzed can be narrowed down to a very small analysis micro area.

例えば、特許文献1に記載の技術では、時間平均自己相関関数―相関関数の緩和データを取得する測定解析装置であって、すなわちDLS測定解析装置であり、回転機構(散乱角調整機構)により散乱角を変更させて、散乱角ごとにDLS測定を行っている。例えば、特許文献1の段落[0045]等を参照のこと。 For example, the technology described in Patent Document 1 is a measurement and analysis device that acquires relaxation data of a time-averaged autocorrelation function-correlation function, that is, a DLS measurement and analysis device. DLS measurements are performed for each scattering angle by changing the angle. For example, see paragraph [0045] of Patent Document 1.

また、特許文献1では、走査型顕微光散乱測定解析装置の別の実施形態として、試料からの散乱光に対して、対物レンズとカバー部材の使用により、選択した散乱角での散乱光のみを選択検出するDLS測定法について、(例えば特許文献1の段落[0103]等に記載のように)、さらに対物レンズと結像用レンズの間に散乱角選択フィルターを配置して、同様に選択した散乱角での散乱光のみを選択検出するDLS測定法について(例えば、特許文献1の段落[0115]等に記載のように)、開示している。 Furthermore, in Patent Document 1, as another embodiment of a scanning microscopic light scattering measurement and analysis device, an objective lens and a cover member are used to detect scattered light from a sample at a selected scattering angle. Regarding the DLS measurement method for selective detection (for example, as described in paragraph [0103] of Patent Document 1), a scattering angle selection filter was further placed between the objective lens and the imaging lens, and the selection was made in the same manner. A DLS measurement method that selectively detects only scattered light at a scattering angle is disclosed (for example, as described in paragraph [0115] of Patent Document 1).

しかしながら、上記カバー部材ならびに上記散乱角選択フィルター(ここでは、便宜上、散乱角選択デバイスと呼ぶ)を使用し散乱角を連続的に変化させて、散乱光を計測する手段が開示されておらず、上記散乱角選択デバイスを用いて、散乱角度を瞬時に連続的に変化させて(例えば、1°~15°の散乱角範囲において角度分解能0.1°程度以下で、0.1秒以下の瞬時測定を行う場合等)、散乱光の強度空間パターン(散乱角に対する散乱光強度分布)を計測するSLS測定は、技術的に困難である。したがって、特許文献1の技術では、DLSとSLSを同時に測定することが困難であった。 However, there is no disclosure of a means for measuring scattered light by continuously changing the scattering angle using the cover member and the scattering angle selection filter (herein referred to as a scattering angle selection device for convenience), Using the scattering angle selection device described above, the scattering angle can be changed instantaneously and continuously (for example, in the scattering angle range of 1° to 15°, the angular resolution is about 0.1° or less, and the scattering angle is changed instantaneously in 0.1 seconds or less. SLS measurement, which measures the intensity spatial pattern of scattered light (scattered light intensity distribution with respect to scattering angle), is technically difficult. Therefore, with the technique of Patent Document 1, it is difficult to measure DLS and SLS simultaneously.

また、特許文献1では、試料の多数点におけるDLS測定について、例えば、走査機構により数μm間隔で測定位置を変えながら微小体積についてのDLS測定について開示されている。例えば、特許文献1の段落[0007]等を参照のこと。しかしながら、上述のように上記散乱角選択デバイスの使用によって顕微鏡スケールにおける試料からのSLSを瞬時で測定することは難しい上に、さらに顕微鏡スケールでDLSとSLSの測定を同時に瞬時に行うことは困難であった。 Further, Patent Document 1 discloses DLS measurement at multiple points on a sample, for example, DLS measurement on a minute volume while changing measurement positions at intervals of several μm using a scanning mechanism. For example, see paragraph [0007] of Patent Document 1. However, as mentioned above, it is difficult to instantaneously measure SLS from a sample on a microscopic scale by using the scattering angle selection device, and furthermore, it is difficult to simultaneously and instantaneously measure DLS and SLS on a microscopic scale. there were.

また、特許文献2では、タンパク質結晶化溶液からの前方小角散乱光又は後方小角散乱光の測定において、これら散乱光を所定の散乱角範囲で取り込み、平行な散乱光に変換して、散乱光の強度分布(散乱角に対する分布関数)を一度にリアルタイムで計測していた。例えば、特許文献2の段落[0070]等を参照のこと。 In addition, in Patent Document 2, in the measurement of forward small-angle scattered light or backward small-angle scattered light from a protein crystallization solution, these scattered lights are captured in a predetermined scattering angle range, converted to parallel scattered light, and the scattered light is The intensity distribution (distribution function for scattering angle) was measured all at once in real time. For example, see paragraph [0070] of Patent Document 2.

特許文献2には、リアルタイムのSLS測定法と、そのSLS測定データの解析方法については開示されている。例えば、特許文献2の段落[0107]等を参照のこと。しかし、リアルタイムのDLS測定法とその解析方法については開示も示唆もされておらず、さらに、DLSとSLSの同時測定法とその解析方法については記載されていない。さらにまた、特許文献2では、溶液セルに入射する入射光として平行光(コリメート光)である。例えば、特許文献2の段落[0056]を参照のこと。入射光ビームのサイズは、例えば直径0.7mm程度である。例えば、特許文献2の段落[0133]等を参照のこと。このためサンプルの例えば数十~百μm2程度以下の微小領域において、顕微鏡スケールでDLSとSLSの同時測定法を行い、局所的に粒子や凝集体の分析評価を行うことは困難である。したがって、特許文献2では、DLSとSLSの測定を同時に瞬時に行い、分析対象の粒子や凝集体等の拡散係数やサイズ、及び凝集体等の構造などを分析し、顕微鏡スケールにおいて溶液構造などの微細構造を分析評価することは難しい。 Patent Document 2 discloses a real-time SLS measurement method and a method for analyzing the SLS measurement data. For example, see paragraph [0107] of Patent Document 2. However, a real-time DLS measurement method and its analysis method are neither disclosed nor suggested, and furthermore, a simultaneous DLS and SLS measurement method and its analysis method are not described. Furthermore, in Patent Document 2, the incident light that enters the solution cell is parallel light (collimated light). For example, see paragraph [0056] of Patent Document 2. The size of the incident light beam is, for example, about 0.7 mm in diameter. For example, see paragraph [0133] of Patent Document 2. For this reason, it is difficult to carry out simultaneous measurement of DLS and SLS on a microscopic scale in a microscopic area of a sample, for example, on the order of several tens of micrometers to one hundred micrometers or less, and to locally analyze and evaluate particles and aggregates. Therefore, in Patent Document 2, DLS and SLS measurements are performed simultaneously and instantaneously, and the diffusion coefficient and size of particles and aggregates to be analyzed, as well as the structure of aggregates, etc., are analyzed, and the solution structure, etc., is analyzed on a microscopic scale. It is difficult to analyze and evaluate the microstructure.

さらにまた、特許文献3に記載の技術は、アキシコンレンズを含む光学素子によりサンプル中に干渉ビームを生成し実質的に照射されない暗領域を形成して、遠視野での暗領域において散乱光を検出するように配置し、照射軸から0°~10°の低角度の散乱角度でのDLSおよび/またはSLSの測定を行う技術である。上記散乱光の検出器は、0°~10°の範囲で複数の検出器が配置される。例えば、特許文献3の段落[0015]等を参照のこと。例えば、前記検出器または前記複数の検出器は、1°または2°または3°または4°または5°の範囲の散乱光を検出するように構成される。例えば、特許文献3の段落[0016]等を参照のこと。 Furthermore, the technique described in Patent Document 3 generates an interference beam in the sample using an optical element including an axicon lens, forms a dark region that is not substantially irradiated, and eliminates scattered light in the dark region in the far field. It is a technique that performs DLS and/or SLS measurements at low scattering angles of 0° to 10° from the irradiation axis. A plurality of the scattered light detectors are arranged in the range of 0° to 10°. For example, see paragraph [0015] of Patent Document 3. For example, the detector or detectors are configured to detect scattered light in a range of 1° or 2° or 3° or 4° or 5°. For example, see paragraph [0016] of Patent Document 3.

すなわち、複数の検出器を使用して、離散的な散乱角度で前記散乱光を検出するために、連続的なSLSの空間パターンを瞬時で測定することは困難である。ここで、0°~10°の間の任意角度での散乱光測定する場合について、検出器に光ファイバを結合させる、と記載がある。例えば、特許文献3の段落[0016]等を参照のこと。しかし具体的な方法についての開示は無く、様々な角度に関して光ファイバで取り込んだ散乱光を検出器で検出して、SLS信号すなわち散乱光強度関数(散乱光強度の散乱角依存)に変換して得ることは、技術的に困難である。したがって、特許文献2では、DLSとSLSを、同時に瞬時に行うことは困難である。 That is, since the scattered light is detected at discrete scattering angles using a plurality of detectors, it is difficult to instantaneously measure a continuous SLS spatial pattern. Here, it is stated that when measuring scattered light at any angle between 0° and 10°, an optical fiber is coupled to the detector. For example, see paragraph [0016] of Patent Document 3. However, there is no disclosure of a specific method; instead, the scattered light taken in by the optical fiber at various angles is detected by a detector and converted into an SLS signal, that is, a scattered light intensity function (the scattering angle dependence of the scattered light intensity). It is technically difficult to obtain. Therefore, in Patent Document 2, it is difficult to perform DLS and SLS simultaneously and instantaneously.

〔第2の発明および第3の発明の作用効果〕
上記説明に加え、さらに第2の発明や第3の発明では、前記サンプル内の、前記照射光の前記焦点が形成された分析微小領域からの前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行散乱光変換部により形成された平行小角散乱光を散乱光検出部で検出する構成を備えている。第2の発明では上述したように、前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の顕微鏡スケールで拡大された画像である顕微鏡画像が生成される。またこの顕微鏡画像を連続して繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の時々刻々起こる変化を動画像として計測することが可能となった。時々刻々変わる変化を特定領域について解析することにより、DLS解析を行うことができる。また前記顕微鏡画像を光軸から半径方向に伸びる領域で捕らえて解析することにより、SLS解析が行える。すなわち同一の領域に於いて起こる、サンプルの時間経過に伴う変化の過程を、顕微鏡スケールで拡大された画像である顕微鏡画像の動画像として捉えることができる。さらにこの動画像から、サンプルの経時的な変化の過程における特定の時間経過時点での、DLS解析とSLS解析の両方の解析結果を得ることができる。しかも顕微鏡スケールで拡大された状態の計測結果を用いて、解析を行うことができる。従来技術に於いて、このような解析は行えなかった。
[Operations and effects of the second invention and the third invention]
In addition to the above description, in a second invention or a third invention, the method receives forward or backward small-angle scattered light from an analysis microregion in which the focal point of the irradiation light is formed in the sample, and receives parallel scattered light. It has a configuration in which the parallel small-angle scattered light formed by the converter is detected by the scattered light detector. In the second aspect of the invention, as described above, a microscopic image is generated on the photodetector, which is an enlarged image on a microscopic scale of the state of the sample existing in the microscopic analysis area. Furthermore, by continuously and repeatedly capturing these microscopic images, it has become possible to measure the changes that occur moment by moment in the microscopic images as moving images. DLS analysis can be performed by analyzing moment-to-moment changes in a specific region. Furthermore, SLS analysis can be performed by capturing and analyzing the microscope image in a region extending in the radial direction from the optical axis. In other words, the process of change in a sample over time that occurs in the same area can be captured as a moving image of a microscope image, which is an image enlarged on a microscope scale. Further, from this moving image, it is possible to obtain analysis results of both DLS analysis and SLS analysis at a specific time point in the process of change of the sample over time. Moreover, analysis can be performed using the measurement results enlarged on a microscopic scale. In the conventional technology, such an analysis could not be performed.

〔第4の発明〕
上記課題を解決する第4の発明は、第1の発明から第3の発明の内の一の分析装置において、
前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部を設け、前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光が、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部の前記光検出器に入射し、
前記平行小角散乱光の前記光検出器への入射により、前記光検出器によって、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像が検出される、ことを特徴とする、分析装置である。
[Fourth invention]
A fourth invention for solving the above-mentioned problem is an analyzer according to one of the first to third inventions, comprising:
A scattering angle filter and a scattered light concentrator are provided between the parallel scattered light converter and the scattered light detector, and the scattering angle filter divides the small angle scattered light from the parallel scattered light converter. , the arc-shaped specific angle scattered light forming an arc shape in a plane perpendicular to the optical axis of the parallel small-angle scattered light passes through the scattered light condenser, and is detected by the scattered light detection. incident on the photodetector of the
An analysis device characterized in that the microscope image, which is an enlarged display of the state of the sample within the analysis microregion, is detected by the photodetector by the incidence of the parallel small-angle scattered light on the photodetector. It is.

〔第5の発明〕
上記課題を解決する第5の発明は、第4の発明の分析装置において、
前記解析部は、前記光検出器によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の前記動画像が、前記記憶装置に記憶される、ことを特徴とする、分析装置である。
[Fifth invention]
A fifth invention for solving the above problem is an analysis device according to the fourth invention, which includes:
The analysis unit repeatedly captures and stores the microscopic image, which is an enlarged display of the state of the sample within the analysis microregion detected by the photodetector, thereby determining the state of the sample within the analysis microregion. The analysis device is characterized in that the moving image of the microscope image showing the state in an enlarged manner is stored in the storage device.

〔第6の発明〕
上記課題を解決する第6の発明は、第4の発明あるいは第5の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置である。
[Sixth invention]
A sixth invention for solving the above problem is an analysis device according to one of the fourth invention or the fifth invention, comprising:
The scattering angle filter is made of a material that blocks light, and has an arc-shaped aperture whose radius is a length corresponding to the specific angle with respect to the optical axis of the parallel small-angle scattered light. This is an analytical device with special features.

〔第4の発明から第6の発明に関する作用効果〕
以下で図10から図14に記載の実施例に基づき説明する如く、光照射部140より照射された照射光148に基づき、サンプル154内の分析微小領域156に存在するサンプルによって小角散乱光160が作られる。この小角散乱光160が平行散乱光変換部170により平行小角散乱光168に変えられる。平行小角散乱光168が散乱角フィルター180に入射することにより、特定の散乱角であってさらに光軸146に垂直な面における円弧状の形状の円弧状特定角度散乱光186が散乱角フィルター180を通過し、散乱光集光部190に入射する。この円弧状特定角度散乱光186が散乱光集光部190を介して光検出器202に入射することにより、分析微小領域156に存在するサンプルの状態を表す画像が拡大された状態の顕微鏡画像として、光検出器202により検出される。この顕微鏡画像を光検出器202の検出結果として解析部250に取り込み、保存することができる。
[Operations and effects related to the fourth to sixth inventions]
As will be explained below based on the embodiments shown in FIGS. 10 to 14, small-angle scattered light 160 is generated by the sample existing in the analysis micro region 156 within the sample 154 based on the irradiation light 148 irradiated from the light irradiation unit 140. Made. This small-angle scattered light 160 is converted into parallel small-angle scattered light 168 by a parallel scattered light converter 170. When the parallel small-angle scattered light 168 enters the scattering angle filter 180, the arc-shaped specific angle scattered light 186 having a specific scattering angle and having an arc shape in a plane perpendicular to the optical axis 146 passes through the scattering angle filter 180. The light passes through and enters the scattered light condensing section 190. When this circular arc-shaped specific angle scattered light 186 enters the photodetector 202 via the scattered light condenser 190, an image representing the state of the sample existing in the analysis microregion 156 is converted into an enlarged microscope image. , detected by the photodetector 202. This microscope image can be taken into the analysis unit 250 and stored as a detection result of the photodetector 202.

公知文献を調査したが、分析微小領域156に存在するサンプルの状態を表す拡大画像、すなわち顕微鏡画像を表示できる技術を開示あるいは示唆している公知例は発見できなかった。なお特許文献1には、散乱角選択フィルタ19が記載されている。しかし、この散乱角選択フィルタ19の開口は点であり、円弧状の広がりがない。このため前記顕微鏡画像を作ることができない。 Although we searched for known literature, we could not find any known example disclosing or suggesting a technique capable of displaying an enlarged image representing the state of a sample present in the analysis microregion 156, that is, a microscopic image. Note that Patent Document 1 describes a scattering angle selection filter 19. However, the aperture of this scattering angle selection filter 19 is a point and does not have an arc-shaped spread. For this reason, the microscopic image cannot be created.

〔第7の発明〕
上記課題を解決する第7の発明は、第1の発明から第6の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部に入射する入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、前記入射光の光ビームの直径が1.6mm以下であることを特徴とする、分析装置である。
[Seventh invention]
A seventh invention for solving the above problem is an analysis device according to one of the first to sixth inventions, comprising:
The analyzer is characterized in that the incident light that enters the light irradiation section is a light beam having a circular cross-sectional shape, and the diameter of the light beam of the incident light is 1.6 mm or less.

〔第8の発明〕
上記課題を解決する第8の発明は、第1の発明から第7の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部は、光を集光するための集光レンズと前記集光レンズを、前記光照射部へ入射する前記入射光の光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±10ミリ以下であり、移動調整できる最小長さが50μm以下であることを特徴とする、分析装置である。
[Eighth invention]
An eighth invention for solving the above problem is an analysis device according to one of the first to seventh inventions, comprising:
The light irradiation unit includes a condensing lens for condensing light and a lens adjustment mechanism for moving the condensing lens along an optical axis of the incident light incident on the light irradiation unit. ,
The lens adjustment mechanism is an analysis device characterized in that a distance over which the condensing lens can be moved along the optical axis is ±10 mm or less, and a minimum length over which the movement can be adjusted is 50 μm or less.

〔第9の発明〕
上記課題を解決する第9の発明は、第1の発明から第8の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される最小ビームスポットの直径が、10μm以上で100μm以下の範囲であることを特徴とする、分析装置である。
[Ninth invention]
A ninth invention for solving the above problem is an analysis device according to one of the first to eighth inventions, comprising:
An analysis device characterized in that the diameter of a minimum beam spot formed inside the sample by irradiating the sample with the irradiation light from the light irradiation section is in the range of 10 μm or more and 100 μm or less. It is.

〔第10の発明〕
上記課題を解決する第10の発明は、第1の発明から第9の発明の内の一の発明の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための計測指示に基づき、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記分析を行うことを特徴とする、分析装置である。
[10th invention]
A tenth invention for solving the above-mentioned problem is an analysis device according to one of the first to ninth inventions, comprising:
It has a sample part,
The sample section includes a sample cell for holding the sample and a sample position adjustment mechanism for adjusting the position of the sample cell,
The analysis unit outputs an adjustment image for adjusting the position of the sample cell by the sample position adjustment mechanism based on the measurement result of the scattered light detection unit,
The analysis unit repeatedly stores the measurement results of the scattered light detection unit in the storage device based on measurement instructions for performing the analysis,
The analysis device is characterized in that the analysis section performs the analysis based on the measurement results of the scattered light detection section that are repeatedly stored in the storage device.

〔第10の発明の作用効果〕
第10の発明の作用効果を説明する。第1の発明では、前記サンプル内の解析したい領域に、前記照射光の前記焦点を形成することにより、分析したい領域の状態を正確に計測できる効果がある。しかしこの効果を活かすためには、分析したい領域に前記照射光の焦点が形成されるように、サンプルセルの位置を、例えば光軸に垂直な面において、サンプル位置調整機構により調整することが必要となる。この作業を簡単にしかも正確に行うことができるように、本発明では、調整用画像を表示する。この調整用画像は、例えば現在の照射光の焦点位置のサンプルから発生した小角散乱光に基づいて描かれる。この画像を見ながらサンプルセルの位置を、サンプル位置調整機構を用いて調整することにより、サンプルセルの位置を、より正確に、しかもよりスムーズに調整することができる
[Operations and effects of the tenth invention]
The effects of the tenth invention will be explained. In the first invention, by forming the focus of the irradiation light on the region to be analyzed within the sample, the state of the region to be analyzed can be accurately measured. However, in order to take advantage of this effect, it is necessary to adjust the position of the sample cell, for example in a plane perpendicular to the optical axis, using a sample position adjustment mechanism so that the focus of the irradiation light is formed on the area to be analyzed. becomes. In the present invention, an adjustment image is displayed so that this work can be performed easily and accurately. This adjustment image is drawn based on, for example, small-angle scattered light generated from the sample at the current focal position of the irradiation light. By adjusting the position of the sample cell using the sample position adjustment mechanism while viewing this image, the position of the sample cell can be adjusted more accurately and more smoothly.

〔第11の発明〕
上記課題を解決する第11の発明は、第1の発明から第10の発明の内の一の発明の分析装置において、前記光照射部から前記サンプルへ照射される照射光の光軸に対する最大入射角θiは、0.5度から20度の範囲であることを特徴とする、分析装置である。
[Eleventh invention]
An eleventh invention for solving the above problem is, in the analyzer according to one of the first to tenth inventions, a maximum incidence of irradiation light irradiated from the light irradiation part to the sample with respect to an optical axis. The analyzer is characterized in that the angle θi is in the range of 0.5 degrees to 20 degrees.

〔第12の発明〕
上記課題を解決する第12の発明は、第1の発明から第11の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し散乱光検出部の前記計測結果を取り込む第1ステップと、
前記繰り返し取り込んだ散乱光検出部の前記計測結果から、動的散乱光分析領域の計測結果および静的散乱光分析領域の計測結果を抽出する第2ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく静的散乱光分析のための演算を行う、第3ステップと 、
を有することを特徴とする、分析方法である。
[12th invention]
A twelfth invention for solving the above-mentioned problems is an analysis device according to one of the first to eleventh inventions, comprising:
a first step in which the analysis unit repeatedly captures the measurement results of the scattered light detection unit based on set sampling conditions;
a second step of extracting a measurement result of a dynamic scattered light analysis region and a measurement result of a static scattered light analysis region from the measurement results of the scattered light detection unit that have been repeatedly captured;
performing calculations for dynamic scattered light analysis based on the measurement results of the dynamic scattered light analysis region and calculations for static scattered light analysis based on the measurement results of the static scattered light analysis region; 3 steps and
This is an analysis method characterized by having the following.

〔第13の発明〕
上記課題を解決する第13の発明は、第12の発明の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から繰り返し計測結果を取り込む第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔の終了後再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記解析部は、設定された前記第1ステップの実行回数、あるいは設定された、前記第1ステップの実行とその後の実行停止とを繰り返し継続し続ける時間である総撮影時間、に従って、前記第1ステップの実行と前記撮影間隔の間の前記第1ステップの実行の停止との動作を繰り返す、ことを特徴とする、分析方法。
[13th invention]
A thirteenth invention for solving the above problem is, in the analysis method of the twelfth invention,
After the first step of repeatedly capturing measurement results from the scattered light detection unit based on the set sampling conditions, the analysis unit stops execution of the first step for a set imaging interval,
The analysis unit starts executing the first step again after the set imaging interval ends,
The analysis unit calculates the first step according to a set number of times the first step is executed or a set total imaging time that is a time period in which execution of the first step and subsequent stopping of execution are repeated. An analysis method comprising repeating the steps of executing the step and stopping the execution of the first step during the imaging interval.

〔第14の発明〕
上記課題を解決する第14の発明は、第12あるいは第13の発明の内の一の発明の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、散乱光検出部からの計測データに基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う第3ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法である。
[14th invention]
A fourteenth invention for solving the above problem is, in the analysis method of one of the twelfth or thirteenth inventions,
The analysis unit operates in an adjustment mode and a measurement analysis mode based on instructions,
In the operation in the adjustment mode, the third step of performing the calculation for the dynamic scattered light analysis and the calculation for the static scattered light analysis based on the measurement data from the scattered light detector is stopped. This is a characteristic analysis method.

本発明によれば、同じ測定対象に関して、同じ経過時間の状態における、DLS測定法とSLS測定法の両測定を実行することが可能な、分析装置および分析方法を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an analysis device and an analysis method that can perform both the DLS measurement method and the SLS measurement method on the same measurement target at the same elapsed time.

本発明が適用された、サンプルの分析微小領域の分析を行う分析装置の実施例を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an embodiment of an analysis device that analyzes a microscopic region of a sample to which the present invention is applied. 図1に記載の構成における、光照射部および試料部、平行散乱光変換部に関する構成および動作を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration and operation of a light irradiation section, a sample section, and a parallel scattered light conversion section in the configuration shown in FIG. 1; 図1に記載のサンプルの分析微小領域に於ける照射光と小角散乱光の発生との関係を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the relationship between irradiation light and generation of small-angle scattered light in an analysis micro region of the sample shown in FIG. 1. FIG. 本発明が適用された実施例に於いて計測された顕微鏡画像の説明図である。It is an explanatory view of a microscope image measured in an example to which the present invention is applied. 小角散乱光の顕微鏡画像に基づく解析方法を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an analysis method based on a microscopic image of small-angle scattered light. 散乱光検出部における光検出器の一例において、その検出面を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a detection surface of an example of a photodetector in a scattered light detection section. 散乱光検出部により検出された検出結果と記憶状態との関係を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a detection result detected by a scattered light detection unit and a storage state. 散乱光検出部で検出された小角散乱光に基づく顕微鏡画像とDLS分析領域R1およびSLS分析領域R2との関係を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the relationship between a microscope image based on small-angle scattered light detected by a scattered light detection unit and a DLS analysis region R1 and an SLS analysis region R2. SLS分析領域R2と散乱光検出部の検出エリアにおける検出結果との関係を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the SLS analysis region R2 and the detection results in the detection area of the scattered light detection unit. 本発明が適用された他の実施例を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining other examples to which the present invention is applied. 図10に記載の他の実施例における散乱角フィルターおよび散乱光集光部の動作を説明する説明図である。11 is an explanatory diagram illustrating the operation of a scattering angle filter and a scattered light condensing section in another embodiment shown in FIG. 10. FIG. 散乱角フィルターを説明する説明図である。It is an explanatory view explaining a scattering angle filter. 散乱光検出部としてレンズ付きカメラを使用した場合の説明図である。It is an explanatory view when a camera with a lens is used as a scattered light detection section. 散乱光検出部としてレンズ付きカメラを使用して、散乱光像を測定する場合の他の実施例である。This is another embodiment in which a camera with a lens is used as a scattered light detection unit to measure a scattered light image. 図15は、分析装置の動作の一例を説明する説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating an example of the operation of the analyzer. 図15の動作を行うためのフローチャートである。16 is a flowchart for performing the operation of FIG. 15. 計測結果の記憶装置に於ける記憶状態、及び記憶されたデータを利用した分析結果の記憶状態、を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a storage state of measurement results in a storage device and a storage state of analysis results using the stored data.

1.散乱光に基づくサンプル154の分析を行うための分析装置100の説明
1.1 はじめに
本明細書においては、同一符号を付した構成は、同じ動作および作用を為し、同じ効果を奏する。煩雑さを避けるため、同じ符号の構成に対して繰り返しの説明を省略する場合がある。また本明細書の記載において、「検知」や「検出」、「計測」、「測定」の用語に関し、厳密な使い分けを行わない。同様の意味を持つものとして記載する。さらに「照射する」や「入射する」の用語に関し、厳密な使い分けを行わない。同様の意味を持つものとして記載する。
1. Description of the analyzer 100 for analyzing the sample 154 based on scattered light 1.1 Introduction In this specification, components given the same reference numerals perform the same operations and effects, and produce the same effects. In order to avoid complexity, repeated explanations of structures with the same reference numerals may be omitted. Furthermore, in the description of this specification, the terms "detection", "detection", "measurement", and "measurement" are not strictly distinguished. They are described as having the same meaning. Furthermore, there is no strict distinction between the terms "irradiate" and "incident". They are described as having the same meaning.

1.2 分析装置100の概要の説明
図1に、本発明が適用された実施例である、分析装置100の構成を示す。以下で詳述するが、光源110で分析対象であるサンプル154を照射するのに適した光112を発生する。光源110で発生した光112は、入射光調整部120に導かれ、入射光調整部120で光112を調整して入射光126を発生する。入射光126は光照射部140に導入される。光照射部140は導入された入射光126に基づいてサンプル154を照射するための照射光148を発生する。照射光148はサンプル154の分析微小領域156に照射され、分析微小領域156に焦点を形成する。照射光148の照射により、サンプル154の分析微小領域156から、散乱光が、サンプル154の前方側および後方側に発生する。この前方側および後方側の散乱光の内の、少なくとも一方側の小角散乱光160が平行散乱光変換部170により平行小角散乱光168に変更され、散乱光検出部200で検出される。散乱光検出部200の検出結果に基づき、解析部250でサンプル154に関する解析が行われ、解析結果が解析部250の入出力装置266から出力される。
1.2 Overview of Analyzer 100 FIG. 1 shows the configuration of an analyzer 100, which is an embodiment to which the present invention is applied. As will be described in more detail below, a light source 110 generates light 112 suitable for illuminating a sample 154 to be analyzed. Light 112 generated by the light source 110 is guided to an incident light adjusting section 120, which adjusts the light 112 to generate incident light 126. Incident light 126 is introduced into light irradiation section 140 . The light irradiation unit 140 generates irradiation light 148 for irradiating the sample 154 based on the introduced incident light 126. The irradiation light 148 is irradiated onto the analysis microregion 156 of the sample 154 and forms a focus on the analysis microregion 156 . By irradiating the irradiation light 148, scattered light is generated from the analysis micro region 156 of the sample 154 on the front side and the rear side of the sample 154. Of the front side and rear side scattered light, at least one small angle scattered light 160 is converted into parallel small angle scattered light 168 by the parallel scattered light converter 170, and detected by the scattered light detector 200. Based on the detection result of the scattered light detection section 200, the analysis section 250 performs analysis on the sample 154, and the analysis result is output from the input/output device 266 of the analysis section 250.

なお後方側に発生した小角散乱光160、および前記後方側に発生した小角散乱光160を平行小角散乱光168に変換する構成、後方側の小角散乱光68に基づく平行小角散乱光168を検出する散乱光検出部200、に関する構成は、前方側に発生した小角散乱光160を平行散乱光変換部170により、平行小角散乱光168に変換して、散乱光検出部200で検知する構成と、ほぼ同じ構成であり、ほぼ同じ作用効果であるので、図を用いた記載を省略する。 Note that the small-angle scattered light 160 generated on the rear side, the configuration for converting the small-angle scattered light 160 generated on the rear side into parallel small-angle scattered light 168, and the detection of the parallel small-angle scattered light 168 based on the small-angle scattered light 68 on the rear side The configuration of the scattered light detection section 200 is approximately the same as that in which the small-angle scattered light 160 generated on the front side is converted into parallel small-angle scattered light 168 by the parallel scattered light conversion section 170 and detected by the scattered light detection section 200. Since they have the same configuration and substantially the same effects, descriptions using figures will be omitted.

光照射部140が発生する照射光148は、サンプル154の解析精度を向上するうえで大変重要である。光照射部140では、入射光調整部120が発生した入射光126に基づいて照射光148が形成されるので、入射光調整部120は、照射光148を発生するのに適した状態の入射光126を発生することが重要となる。また光照射部140に入射光126以外の迷光が入射するのを防止することが望ましい。光学絞り138はこのような目的で設けられている。さらに光学絞り138は試料部150や平行散乱光変換部170等からの反射光が、再度、試料部150のサンプル154へ入射するのを防ぐ効果を発揮する。 The irradiation light 148 generated by the light irradiation section 140 is very important for improving the analysis accuracy of the sample 154. In the light irradiation section 140, the irradiation light 148 is formed based on the incident light 126 generated by the incident light adjustment section 120, so the incident light adjustment section 120 generates the incident light in a state suitable for generating the irradiation light 148. It is important to generate 126. Further, it is desirable to prevent stray light other than the incident light 126 from entering the light irradiation unit 140. The optical aperture 138 is provided for this purpose. Furthermore, the optical aperture 138 has the effect of preventing the reflected light from the sample section 150, the parallel scattered light conversion section 170, etc. from entering the sample 154 of the sample section 150 again.

図1に記載の実施例では、照射光148に基づいてサンプル154が発生する小角散乱光160の内の前方の方向に発生する小角散乱光160を利用する構成を記載している。さらに図1の記載では、光軸146に対して一方側に発生した小角散乱光160のみを記載している。しかしこれらは説明の煩雑さや図示の煩雑さを避けたためである。サンプル154からは前方方向だけでなく、後方方向にも同様に散乱光が発生する。この散乱光の内の小角散乱光160に関して、前方だけでなく後方に向けて発生した小角散乱光160も同様に利用可能である。また前方および後方に向けて発生する小角散乱光160は、光軸146に対して特定角度だけでなく、全周に渡って発生する。この全周に渡って発生する散乱光を利用することが可能である。図1で散乱光の内の特定角にだけ限定した小角散乱光160が散乱光検出部200に入射しているように記載している。しかしこれは一例として記載したものであり、図1に記載の小角散乱光160以外の部分を含めた光軸146に対して全周に渡る散乱光が発生している。必要に応じて散乱光検出部200に入力可能であり、検出可能である。 In the embodiment shown in FIG. 1, a configuration is described in which the small-angle scattered light 160 generated in the forward direction out of the small-angle scattered light 160 generated by the sample 154 based on the irradiation light 148 is used. Furthermore, in the description of FIG. 1, only the small-angle scattered light 160 generated on one side with respect to the optical axis 146 is described. However, this is done to avoid the complexity of explanation and illustration. Scattered light is generated from the sample 154 not only in the forward direction but also in the backward direction. Regarding the small-angle scattered light 160 of this scattered light, small-angle scattered light 160 generated toward the rear as well as the front can be similarly utilized. Furthermore, the small-angle scattered light 160 that is generated forward and backward is generated not only at a specific angle with respect to the optical axis 146 but also over the entire circumference. It is possible to utilize the scattered light generated over the entire circumference. In FIG. 1, small-angle scattered light 160 limited to only a specific angle of the scattered light is shown to be incident on the scattered light detection section 200. However, this is described as an example, and scattered light is generated over the entire circumference of the optical axis 146, including portions other than the small-angle scattered light 160 shown in FIG. It can be input to the scattered light detection section 200 and detected as necessary.

分析装置100において、光照射部140と入射光調整部120の配置関係に自由度を持たせることが好ましく、光照射部140に対して入射光126の光軸を変更することが必要となる場合が生じる。この場合には光路変更部130を設けることにより、光軸を変更することが可能である。この実施例では、入射光調整部120と光学絞り138との間に光路変更部130を設けているがこれは一例であり、必要に応じ他の部分に設けることも可能であり、また複数個設けても良い。 In the analyzer 100, it is preferable to have a degree of freedom in the arrangement relationship between the light irradiation section 140 and the incident light adjustment section 120, and when it is necessary to change the optical axis of the incident light 126 with respect to the light irradiation section 140. occurs. In this case, by providing the optical path changing section 130, it is possible to change the optical axis. In this embodiment, the optical path changing section 130 is provided between the incident light adjusting section 120 and the optical diaphragm 138, but this is just an example, and it is also possible to provide it in other parts as necessary. It may be provided.

上述したが、光照射部140では、光路変更部130からの入射光126を、焦点を有する集光ビームに変え、照射光148として、サンプル154に照射する。照射光148の焦点が、サンプル154の分析すべき対象領域の位置に一致するように、すなわち分析を行いたい分析微小領域156に焦点が位置するように光照射部140の集光レンズ142が設定されている。言い換えると集光レンズ142の焦点距離に基づいて、集光レンズ142とサンプル154との位置関係が設定される。 As described above, the light irradiation section 140 converts the incident light 126 from the optical path changing section 130 into a focused beam having a focal point, and irradiates the sample 154 as irradiation light 148 . The condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 is set so that the focus of the irradiation light 148 coincides with the position of the target region to be analyzed on the sample 154, that is, the focus is located on the analysis microregion 156 to be analyzed. has been done. In other words, the positional relationship between the condenser lens 142 and the sample 154 is set based on the focal length of the condenser lens 142.

照射光148の焦点位置が、サンプル154の内部の分析を試みたい分析対象点である分析微小領域156となるように、試料部150に設けられているサンプル位置調整機構158により、サンプル154を収納するサンプルセル152の位置を3次元において微調整することが可能である。このような構成により、以下で詳述するが、サンプル154の内の解析したい部分である分析微小領域156で、照射光148が焦点を結ぶように、サンプル位置調整機構158を調整することにより、分析したい領域から小角散乱光160を正確に発生させることができる。本実施例では、サンプル154内の目的とする部分で発生させた小角散乱光160を使用することができるので、目的とする部分の分析結果を得ることができる。 The sample 154 is housed by a sample position adjustment mechanism 158 provided in the sample section 150 so that the focal position of the irradiation light 148 is at the analysis microregion 156, which is the point to be analyzed inside the sample 154. It is possible to finely adjust the position of the sample cell 152 in three dimensions. With such a configuration, as will be described in detail below, by adjusting the sample position adjustment mechanism 158 so that the irradiation light 148 is focused on the analysis microregion 156, which is the part of the sample 154 that is desired to be analyzed, Small-angle scattered light 160 can be accurately generated from the region to be analyzed. In this embodiment, since the small-angle scattered light 160 generated at a target portion within the sample 154 can be used, an analysis result of the target portion can be obtained.

照射光148の焦点位置とサンプル154との光軸146方向の関係は、集光レンズ142の焦点距離で定まるので、集光レンズ142とサンプルセル152との光軸146上の距離は、集光レンズ142とサンプルセル152との距離を正確に維持することで、照射光148の焦点をサンプル154の内部に位置させることができる。しかし、サンプル154における光軸146に垂直な面のどこに照射光148の焦点を結ばせるかは、操作者の意図により変わる。このため、サンプル位置調整機構158は、光軸146に垂直な面において、サンプルセル152を移動できることが重要である。以下で再度説明するが、本実施例および以下で説明する他の実施例でも同様、正式な計測に入る前に、散乱光検出部200の検知結果をもとに、平行小角散乱光168に基づく調整用画像を解析部250により調整用画像として入出力装置266に表示する。この調整用画像を見ながら、サンプル位置調整機構158で少なくともサンプルセル152を光軸146に垂直な面において移動調整する。このことにより、分析したい領域に照射光148の焦点を結ぶことができる。照射光148の焦点の領域が望ましい分析微小領域156となる。 The relationship between the focal position of the irradiation light 148 and the sample 154 in the optical axis 146 direction is determined by the focal length of the condenser lens 142, so the distance between the condenser lens 142 and the sample cell 152 on the optical axis 146 is By accurately maintaining the distance between lens 142 and sample cell 152, the focus of illumination light 148 can be located inside sample 154. However, where on the surface of the sample 154 perpendicular to the optical axis 146 the irradiation light 148 is focused varies depending on the operator's intention. For this reason, it is important that the sample position adjustment mechanism 158 can move the sample cell 152 in a plane perpendicular to the optical axis 146. As will be explained again below, in this embodiment and other embodiments explained below, before starting formal measurement, based on the detection results of the scattered light detection unit 200, the parallel small-angle scattered light 168 is The adjustment image is displayed by the analysis unit 250 on the input/output device 266 as an adjustment image. While viewing this adjustment image, the sample position adjustment mechanism 158 moves and adjusts at least the sample cell 152 in a plane perpendicular to the optical axis 146. This allows the irradiation light 148 to be focused on the region desired to be analyzed. The focal region of the irradiation light 148 becomes a desirable analysis microregion 156.

照射光148の焦点位置により定まる分析微小領域156の設定が行われた後、操作者による正式な計測開始の指示が解析部250の入出力装置266により行われる。これにより、解析部250により動的散乱光および静的散乱光の解析に必要な計測結果が散乱光検出部200より取り込まれる。取り込まれた散乱光検出部200の計測結果は、解析部250の記憶装置290に、散乱光検出部200の計測面に於ける計測素子の位置と関連付けられて記憶される。計測したい分析微小領域156が正確に設定でき、そこから繰り返し取り込まれる計測データが、光軸146に対する角度情報と関係づけられる光検出器202に於ける計測面上の位置関係に関連付けられて記憶されるので、記憶されたデータから以下で説明する動的光散乱や静的光散乱の両方に関する高い精度の解析が可能となる。記憶された計測結果は、共通の分析微小領域156に対する、しかも同じ時間的なタイミングで計測された値である。 After the analysis microregion 156 determined by the focal position of the irradiation light 148 is set, the input/output device 266 of the analysis unit 250 issues an instruction to officially start measurement by the operator. Thereby, the analysis unit 250 captures measurement results necessary for analysis of dynamic scattered light and static scattered light from the scattered light detection unit 200. The captured measurement results of the scattered light detection unit 200 are stored in the storage device 290 of the analysis unit 250 in association with the position of the measurement element on the measurement surface of the scattered light detection unit 200. The analysis micro-area 156 to be measured can be accurately set, and the measurement data repeatedly taken from there is stored in association with the positional relationship on the measurement surface of the photodetector 202, which is associated with the angle information with respect to the optical axis 146. Therefore, from the stored data, highly accurate analysis of both dynamic light scattering and static light scattering, which will be explained below, becomes possible. The stored measurement results are values measured for the common analysis microregion 156 and at the same temporal timing.

サンプル154に照射された照射光148は、その一部が散乱光となるが、大部分はサンプル154を貫通する透過光164となる。透過光164は平行散乱光変換部170により、光軸146に平行な光に変えられ、平行散乱光変換部170の後方または前方に配置された透過光遮光部176により遮断される。一方サンプル154の分析微小領域156により発生した散乱光の内、透過光164に近い角度である、言い換えると図3で述べる最大角度θ0Sより小さい角度である、小角散乱光160は、平行散乱光変換部170により、平行小角散乱光168に変換され、散乱光検出部200で検出される。 A portion of the irradiated light 148 irradiated onto the sample 154 becomes scattered light, but most of it becomes transmitted light 164 that penetrates the sample 154. The transmitted light 164 is converted into light parallel to the optical axis 146 by the parallel scattered light converter 170, and is blocked by the transmitted light shield 176 disposed behind or in front of the parallel scattered light converter 170. On the other hand, of the scattered light generated by the analytical micro region 156 of the sample 154, the small-angle scattered light 160, which has an angle close to the transmitted light 164, or in other words, has an angle smaller than the maximum angle θ0S described in FIG. 3, is converted into parallel scattered light. The light is converted into parallel small-angle scattered light 168 by the section 170, and detected by the scattered light detection section 200.

図1に記載の実施例では、サンプル154の分析微小領域156に絞り込んで、照射光148を照射することができる。このためサンプル154の分析したい分析微小領域156で発生した散乱光を、動的光散乱と静的光散乱の両方に関して散乱光検出部200でリアルタイム(実時間)に検出でき、サンプル154である液中の粒子や凝集体の状態を、解析部250によりリアルタイム(実時間)で分析することができる。 In the embodiment shown in FIG. 1, it is possible to irradiate the irradiation light 148 narrowly to the analysis micro region 156 of the sample 154. Therefore, scattered light generated in the analysis microregion 156 of the sample 154 to be analyzed can be detected in real time by the scattered light detection unit 200 for both dynamic light scattering and static light scattering. The state of particles and aggregates inside can be analyzed in real time by the analysis section 250.

解析部250は、動的光散乱と静的光散乱の両方を検出し、これらの検出結果に基づいて、サンプル154内の粒子や凝集体の各種状態を分析し、その結果は解析部250の入出力装置266から出力することができる。各種状態を表す情報としては例えば、粒子や凝集体の拡散係数や、粒子や凝集体のサイズ、粒子や凝集体の構造パラメータ、等があり、これらの解析結果が入出力装置266から分析結果として出力される。 The analysis section 250 detects both dynamic light scattering and static light scattering, analyzes various states of particles and aggregates in the sample 154 based on these detection results, and the results are sent to the analysis section 250. It can be output from the input/output device 266. Information representing various states includes, for example, the diffusion coefficient of particles and aggregates, the size of particles and aggregates, and the structural parameters of particles and aggregates, and these analysis results are sent from the input/output device 266 as analysis results. Output.

図1に記載の実施例では、サンプル154が発生する前方および後方の小角散乱光160の内、前方の小角散乱光160を検出する構成を代表例として示している。サンプル154の分析微小領域156は、上述したとおり、前方だけでなく後方にも小角散乱光160を発生する。従って前方だけでなく後方に向けて発生する小角散乱光160を使用しても、前方の小角散乱光160を使用した場合と同様に、分析結果を得ることができる。従って前方の小角散乱光160の代わりに後方の小角散乱光160を利用することができる。以下に記載の実施例では、前方の小角散乱光160または後方の小角散乱光160に基づく実施例の代表例として、前方小角散乱光を使用した実施例を示して説明する。技術的な作用および効果は基本的な部分に於いて、これら両方の実施例に関しほぼ同じである。なお、透過光164は光の進行方向における前方に存在し、後方には存在しない。後方の小角散乱光160を利用する場合、透過光164と小角散乱光160との重なりを考慮する必要が無い。しかし、照射光148との重なりを考慮することが必要である。また光照射部140と平行散乱光変換部170との関係も考慮することが必要となる。 In the embodiment shown in FIG. 1, a configuration for detecting the forward small-angle scattered light 160 out of the forward and backward small-angle scattered light 160 generated by the sample 154 is shown as a representative example. As described above, the small analysis region 156 of the sample 154 generates small-angle scattered light 160 not only in the front but also in the rear. Therefore, even if the small-angle scattered light 160 generated not only in the front but also in the rear direction is used, analysis results can be obtained in the same manner as in the case where the small-angle scattered light 160 in the front is used. Therefore, the backward small-angle scattered light 160 can be used instead of the forward small-angle scattered light 160. In the embodiments described below, examples using forward small-angle scattered light will be shown and explained as representative examples of embodiments based on the forward small-angle scattered light 160 or the backward small-angle scattered light 160. The technical operation and effects are essentially the same for both embodiments. Note that the transmitted light 164 exists in the front in the direction of light propagation, and does not exist in the rear. When using the rear small-angle scattered light 160, there is no need to consider the overlap between the transmitted light 164 and the small-angle scattered light 160. However, it is necessary to consider the overlap with the irradiation light 148. It is also necessary to consider the relationship between the light irradiation section 140 and the parallel scattered light conversion section 170.

1.3 分析装置100を構成する各構成の説明
(1)光源110の説明
図1に記載の光源110は、分析対象であるサンプル154に照射する照射光148を発生するのに適した光112を発生することが求められる。光源110が発生した光112に基づいて、入射光調整部120により入射光126が形成され、入射光126に基づいて、サンプル154へ照射する照射光148が光照射部140により形成される。照射光148をサンプル154に照射したときに、サンプル154から散乱光、特に小角散乱光160が効率よく発生することが望ましい。光源110はサンプル154に於いて小角散乱光160が効率よく発生するのに適した性質を持つ光112を発生することが求められる。
1.3 Description of each component constituting the analyzer 100 (1) Description of the light source 110 The light source 110 shown in FIG. is required to occur. Based on the light 112 generated by the light source 110, the incident light adjustment unit 120 forms incident light 126, and based on the incident light 126, the light irradiation unit 140 forms irradiation light 148 to irradiate the sample 154. When the sample 154 is irradiated with the irradiation light 148, it is desirable that scattered light, particularly small-angle scattered light 160, be efficiently generated from the sample 154. The light source 110 is required to generate light 112 with properties suitable for efficiently generating small angle scattered light 160 in the sample 154.

光源110には、例えば、各種ガスレーザ、半導体レーザ(LD)、ダイオード励起固体(DPSS)レーザ、及び発光ダイオード(LED)等、色々なレーザを、用いることができる。その中でも光源110は、高輝度のレーザ光源であって、高いコヒーレンス長を持った、シングル縦モードの単一波長で発振するレーザ光源を用いることが好ましい。このようなレーザ光源としては、例えば、DPSSレーザがある。DPSSレーザは、レーザ光発振に必要な光共振器が内蔵された、小型のレーザ光源である。このDPSSレーザは、低電力で高効率の安定な高出力レーザ光が得られるという特長がある。このため、本発明の実施例である分析装置100の光源110として、好適である。 Various lasers can be used as the light source 110, such as various gas lasers, semiconductor lasers (LDs), diode pumped solid state (DPSS) lasers, and light emitting diodes (LEDs). Among them, the light source 110 is preferably a high-intensity laser light source that has a long coherence length and oscillates at a single wavelength in a single longitudinal mode. An example of such a laser light source is a DPSS laser. A DPSS laser is a small laser light source that has a built-in optical resonator necessary for laser light oscillation. This DPSS laser has the advantage of being able to provide stable, high-output laser light with low power and high efficiency. Therefore, it is suitable as the light source 110 of the analyzer 100 according to the embodiment of the present invention.

また、光源110は、駆動電源と光源本体が小型で、粒子や凝集体を分析するための分析装置100への組み込むのに適したサイズであることが好ましい。このため、例えば、ペプチドや核酸等の低中分子やタンパク質等の生体高分子、及びその凝集体、また、ナノからサブミクロンの金属やプラスチック及び無機物等の微粒子、及びその凝集体などを分析対象とする場合は、数mW~数十mWのレーザ光源を用いることが好適である。 Further, it is preferable that the driving power source and the light source main body of the light source 110 are small and have a size suitable for being incorporated into the analysis device 100 for analyzing particles and aggregates. For this reason, analysis targets include, for example, small and medium molecules such as peptides and nucleic acids, biopolymers such as proteins, and their aggregates, as well as nano to submicron particles such as metals, plastics, and inorganic substances, and their aggregates. In this case, it is preferable to use a laser light source of several mW to several tens of mW.

光源110が出力する光112のパワーは、分析対象のサンプル154の散乱光の強度や、散乱光検出部200の光検出器202の感度、あるいは光検出用カメラ204の感度、散乱光強度計測で使用する増幅器の増幅度、光検出器202による散乱光強度測定の露光時間、あるいは光検出器202による散乱光強度測定の露光時間等の内の一つあるいは幾つかに対応して、調整することが好適である。なお、サンプル154への入射光126の強度は、光源110からの光112の強度を、入射光調整部120の光量調整素子122で調整することによって、適切な強度範囲に調整することができる。 The power of the light 112 output by the light source 110 is determined by the intensity of the scattered light of the sample 154 to be analyzed, the sensitivity of the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200, the sensitivity of the light detection camera 204, and the scattered light intensity measurement. Adjustment in accordance with one or more of the amplification degree of the amplifier used, the exposure time for measuring the intensity of scattered light by the photodetector 202, the exposure time for measuring the intensity of scattered light by the photodetector 202, etc. is suitable. Note that the intensity of the incident light 126 on the sample 154 can be adjusted to an appropriate intensity range by adjusting the intensity of the light 112 from the light source 110 with the light amount adjustment element 122 of the incident light adjustment section 120.

光源110から出射される光112のビームサイズはできる限り小さく細いことが好ましい。即ちスポット状の光ビームであることが好適である。また、光源110からの光112は、平行な光、即ち、コリメート光であることが好適である。さらに色々な種類のサンプルの分析に広く対応でき、しかも高い検知精度が得られるとの観点から、光112の断面が円形であることが好ましい。また光照射部140からの照射光148に関して、サンプル154の分析部分である分析微小領域156に、光を正確に収束できることが重要であり、この観点において、本実施例では、光112の断面サイズ即ちビームサイズが、直径1.6mm以下であることが好ましい。光112の断面サイズが1mm以下であることがさらに好ましい。光照射部140へ入射される入射光126の断面サイズ、すなわちビームサイズは、入射光調整部120で調整されるが、光112のビームサイズが直径1.6mm以下、特に1mm以下であれば、入射光調整部120でビームサイズの調整をほとんど加えることなく、入射光126のビームサイズが定まり、入射光126のビームサイズを直径1.6mm以下に、さらには特に1mm以下に維持することが容易となる。 It is preferable that the beam size of the light 112 emitted from the light source 110 is as small and narrow as possible. That is, it is preferable that the light beam be a spot-like light beam. Further, it is preferable that the light 112 from the light source 110 is parallel light, that is, collimated light. Furthermore, it is preferable that the cross section of the light 112 is circular from the viewpoint of being widely applicable to the analysis of various types of samples and achieving high detection accuracy. Regarding the irradiation light 148 from the light irradiation unit 140, it is important that the light can be accurately focused on the analysis microregion 156, which is the analysis part of the sample 154. From this point of view, in this embodiment, the cross-sectional size of the light 112 is That is, it is preferable that the beam size is 1.6 mm or less in diameter. More preferably, the cross-sectional size of the light 112 is 1 mm or less. The cross-sectional size, that is, the beam size, of the incident light 126 that enters the light irradiation unit 140 is adjusted by the incident light adjustment unit 120, but if the beam size of the light 112 is 1.6 mm or less in diameter, particularly 1 mm or less, The beam size of the incident light 126 is determined with almost no adjustment of the beam size in the incident light adjustment unit 120, and it is easy to maintain the beam size of the incident light 126 to a diameter of 1.6 mm or less, and especially to a diameter of 1 mm or less. becomes.

光源110から出射される光112の広がり角は、光照射部140から照射される照射光148の焦点位置での絞り込み精度に大きく影響する。照射光148の焦点位置での大きさをできる限り小さくすることが、分析精度の向上に非常に重要である。このような関係から、光112の広がり角は、全放射角度で1.5mrad以下、特に1mrad以下とすることが好適である。光源110から出射される光112の広がり角が大きい場合、光照射部140の集光用レンズ群、例えば対物レンズ等、によって、検知に必要な小さなスポット状の光ビームをサンプル154へ入射させることが困難になる。さらにまた、小角散乱光160の散乱角度との関係が乱れ、平行散乱光変換部170のレンズ群によって、所定の放射散乱角範囲でサンプルからの散乱光を平行光に正確に変換することが困難となる。これらは解析精度が低下する原因となる。 The spread angle of the light 112 emitted from the light source 110 greatly influences the narrowing down accuracy at the focal position of the irradiation light 148 irradiated from the light irradiation section 140. It is very important to make the size of the irradiation light 148 as small as possible at the focal position in order to improve analysis accuracy. From this relationship, it is preferable that the spread angle of the light 112 is 1.5 mrad or less, particularly 1 mrad or less in terms of the total radiation angle. When the spread angle of the light 112 emitted from the light source 110 is large, a small spot-shaped light beam necessary for detection is made to enter the sample 154 using a condensing lens group of the light irradiation unit 140, such as an objective lens. becomes difficult. Furthermore, the relationship between the small-angle scattered light 160 and the scattering angle is disturbed, making it difficult to accurately convert the scattered light from the sample into parallel light within a predetermined radiation scattering angle range by the lens group of the parallel scattered light converter 170. becomes. These causes a decrease in analysis accuracy.

光源110からの出射される光112の偏光性には特に制限はない。直線偏光や円偏光、楕円偏光、等の偏光した光を用いることができる。また無偏光であってもよい。この中で、TE偏光やTM偏光等の直線偏光が利用し易い。 There is no particular restriction on the polarization of the light 112 emitted from the light source 110. Polarized light such as linearly polarized light, circularly polarized light, elliptically polarized light, etc. can be used. It may also be non-polarized light. Among these, linearly polarized light such as TE polarized light and TM polarized light is easy to use.

偏光解消光散乱法を用いて、サンプル154の測定対象粒子やその凝集体等の各運動要素、例えば並進運動と回転運動、を分析する場合や、高分子等の薄膜中の結晶粒などの配向性を分析する場合では、入射光として既知の偏光状態の光、例えば直線偏光を利用する。入射光に対して平行に偏光された散乱光成分、及び垂直に偏光された散乱光成分が、偏光子等を用いてそれぞれ別けて検出される。例えば、垂直方向に偏光された入射光の偏光状態であるV偏光状態に対して、水平方向に偏光された偏光状態であるH偏光状態の散乱光が検出される場合、「VH」と表記される。「VV」と「VH」、並びに「HH」と「HV」等を測定しそれらの評価から、液中の測定対象粒子やその凝集体等の各運動要素である並進運動と回転運動や、高分子等の薄膜中の結晶粒などの配向性を分析できる。また、高精度の散乱光計測には入射光の安定性が要求される。このため、光源110の出力安定度は、1時間当たり数%以下であることが好適である。さらに、散乱光の測定において、入射光の強度変化をモニターすることによって、入射光変動の影響を避けることも可能である。 When using the depolarized light scattering method to analyze various motion elements such as the target particles of the sample 154 or their aggregates, such as translational motion and rotational motion, or when analyzing the orientation of crystal grains in thin films of polymers, etc. When analyzing the polarization, light with a known polarization state, for example, linearly polarized light, is used as the incident light. A scattered light component polarized parallel to the incident light and a scattered light component polarized perpendicular to the incident light are detected separately using a polarizer or the like. For example, when scattered light in the H polarization state, which is the polarization state of horizontally polarized light, is detected in contrast to the V polarization state, which is the polarization state of vertically polarized incident light, it is written as "VH". Ru. Measure “VV” and “VH” as well as “HH” and “HV” and evaluate them to determine the translational motion and rotational motion of the particles to be measured in the liquid, their aggregates, etc. The orientation of crystal grains in thin films of molecules can be analyzed. Furthermore, high-precision scattered light measurement requires stability of the incident light. Therefore, it is preferable that the output stability of the light source 110 is several percent or less per hour. Furthermore, in measuring scattered light, it is also possible to avoid the influence of fluctuations in the incident light by monitoring changes in the intensity of the incident light.

サンプル154からの散乱光の計測法、特にDLS測定法では、サンプル154の散乱体からの散乱光自体の時間自己相関をとって、時間相関関数を得るホモダイン計測法と、上記散乱体からの散乱光に、ある周波数で変調した参照光を混合して、それに対して時間相関関数を得るヘテロダイン計測法と、がある。DLS測定で用いるホモダイン計測法は、光学系が比較的簡単であり、高いS/N比で計測することができ、散乱光の時間相関関数を得られ易い。一方、電気泳動測定などのようにサンプル154の散乱体が一定の運動している場合などには、ヘテロダイン計測法がよく用いられる。 The method of measuring the scattered light from the sample 154, especially the DLS measurement method, includes the homodyne measurement method, which obtains a time correlation function by taking the time autocorrelation of the scattered light itself from the scatterer of the sample 154, and the method of measuring the scattered light from the scatterer. There is a heterodyne measurement method in which a reference light modulated at a certain frequency is mixed with light to obtain a time correlation function. The homodyne measurement method used in DLS measurement has a relatively simple optical system, can perform measurement with a high S/N ratio, and can easily obtain a time correlation function of scattered light. On the other hand, the heterodyne measurement method is often used when the scatterers of the sample 154 are in constant motion, such as in electrophoretic measurements.

ホモダイン計測法を用いるDLS測定では、光源110が発生する光112として、時間的に強度が一定である光を用いて、散乱光自体の時間的揺らぎから時間相関関数を得ることができる。また光源110が発生する光112として、ある周波数で変調した変調光を出力するようにしてもよい。また例えばある一定の周波数で回転又は振動するライトチョッパー等の光変調器や、光変調デバイス等の光変調素子を使用して、光源110から出射された光112をある所定の周波数で変調させて入射光126として用いてもよい。 In DLS measurement using the homodyne measurement method, a time correlation function can be obtained from temporal fluctuations of the scattered light itself using light whose intensity is constant over time as the light 112 generated by the light source 110. Further, as the light 112 generated by the light source 110, modulated light modulated at a certain frequency may be output. For example, the light 112 emitted from the light source 110 may be modulated at a predetermined frequency using a light modulator such as a light chopper that rotates or vibrates at a certain frequency, or a light modulation element such as a light modulation device. It may also be used as the incident light 126.

一方、ヘテロダイン計測法を用いるDLS測定では、サンプル154の散乱体からの散乱光に混合させる参照光として、ある所定の周波数で変調した光を用いることができる。例えば変調した参照光として、上述同様に光源110からの変調光を用いることができる。この場合、光源110から出射された光112を、例えば2つの光路に分岐させて、一つの光路上にある光を入射光126として光照射部140に導入し、光照射部140から照射光148としてサンプル154へ照射する。この照射光148の照射に基づくサンプル154からの散乱光を、平行散乱光変換部170を介して散乱光検出部200の光検出器202へ導く。さらにもう一つの光路の光を上記の光変調器や光変調素子等によって、ある所定の周波数に変調された変調光を、そのまま光検出器202へ入射させる。サンプル154の散乱体からの動的散乱光と、変調した参照光を混合させて光検出器202と、を光検出器202で計測する。このようにして、変調の参照光に対する散乱光の時間相関関数を得ることができる。 On the other hand, in DLS measurement using the heterodyne measurement method, light modulated at a certain predetermined frequency can be used as reference light to be mixed with the scattered light from the scatterer of the sample 154. For example, as the modulated reference light, modulated light from the light source 110 can be used as described above. In this case, the light 112 emitted from the light source 110 is branched into, for example, two optical paths, and the light on one optical path is introduced into the light irradiation section 140 as the incident light 126, and the light 148 is introduced from the light irradiation section 140 into the irradiation light 148. The sample 154 is irradiated as follows. Scattered light from the sample 154 based on the irradiation with this irradiation light 148 is guided to the photodetector 202 of the scattered light detection section 200 via the parallel scattered light conversion section 170. Furthermore, the light on the other optical path is modulated to a certain predetermined frequency by the above-mentioned light modulator or light modulation element, and the modulated light is made to enter the photodetector 202 as it is. The dynamic scattered light from the scatterer of the sample 154 and the modulated reference light are mixed and measured by the photodetector 202 . In this way, a time correlation function of the scattered light with respect to the modulated reference light can be obtained.

(2)入射光調整部120の説明
入射光調整部120は、試料部150に設けられたサンプル154へ照射される照射光148の状態を調整する機能を有する。具体的には、例えば、入射光調整部120は光学素子群から構成されており、光源110からの光112をサンプル154に適した照射光148にするために、光量や偏光状態、及び光ビームの形状やサイズ、等を調整する。入射光調整部120より調整された入射光は、必要に応じ光路変更部130により光路が変更され、光照射部140に導かれる。なおこの実施例に於いて、入射光調整部120を光路変更部130の後に設けても良い。
(2) Description of the incident light adjustment section 120 The incident light adjustment section 120 has a function of adjusting the state of the irradiation light 148 that is irradiated onto the sample 154 provided in the sample section 150. Specifically, for example, the incident light adjustment unit 120 is composed of a group of optical elements, and adjusts the light amount, polarization state, and light beam in order to make the light 112 from the light source 110 into irradiation light 148 suitable for the sample 154. Adjust the shape, size, etc. The incident light adjusted by the incident light adjustment unit 120 has its optical path changed by the optical path changing unit 130 as necessary, and is guided to the light irradiation unit 140. In this embodiment, the incident light adjusting section 120 may be provided after the optical path changing section 130.

入射光調整部120は、一例として、光量調整素子122と偏光素子124を有している。光量調整素子122は、光源110からの光112を受け、分析対象であるサンプル154へ照射する照射光148の強度を調整する。光量調整素子122は例えばニュートラルデンシティー(ND)フィルター、等である。 The incident light adjusting section 120 includes, for example, a light amount adjusting element 122 and a polarizing element 124. The light amount adjustment element 122 receives the light 112 from the light source 110 and adjusts the intensity of the irradiation light 148 that is irradiated onto the sample 154 to be analyzed. The light amount adjustment element 122 is, for example, a neutral density (ND) filter.

具体的には、光量調整素子122として、各種の光学フィルター、例えば、金属薄膜フィルターや誘電体フィルター等を用いることができる。光量調整素子122として、例えば透過率0.1%~50%までのNDフィルター等を用いることで、入射光の光量である光強度を容易に調整することができる。 Specifically, various optical filters, such as metal thin film filters and dielectric filters, can be used as the light amount adjusting element 122. By using, for example, an ND filter with a transmittance of 0.1% to 50% as the light amount adjustment element 122, the light intensity, which is the amount of incident light, can be easily adjusted.

光量調整素子122の透過率は、分析対象サンプルの散乱光の強度、散乱光検出部200の光検出器202の検出感度や露光時間、及び検出信号の増幅度に対応して調節すればよい。ここで増幅度とは、増幅率や、利得、ゲインである。光検出器202により、分析対象のサンプル154からの散乱光が、光照射部140から出射される照射光148の光量に対して、良好なSN比、すなわちノイズ信号に対するシグナル信号の比率、が得られるように、入射光126の光量が設定されることが好ましい。 The transmittance of the light amount adjustment element 122 may be adjusted in accordance with the intensity of scattered light of the sample to be analyzed, the detection sensitivity and exposure time of the photodetector 202 of the scattered light detection section 200, and the degree of amplification of the detection signal. Here, the amplification degree refers to an amplification factor, gain, or gain. The photodetector 202 allows the scattered light from the sample 154 to be analyzed to have a good S/N ratio, that is, the ratio of the signal signal to the noise signal, with respect to the amount of the irradiation light 148 emitted from the light irradiation section 140. It is preferable that the light amount of the incident light 126 is set so that

入射光調整部120が有する偏光素子124は、光源110からの光112の偏光状態を調整して、入射光126の偏光状態を設定する機能を有しており、偏光状態を調整する光学素子で構成されている。偏光素子124としては、光源110からの光112が無偏光の光であれば、入射光126の偏光性を設定するために、各種の偏光板や偏光フィルターを用いることができる。 The polarizing element 124 included in the incident light adjustment unit 120 has a function of adjusting the polarization state of the light 112 from the light source 110 and setting the polarization state of the incident light 126, and is an optical element that adjusts the polarization state. It is configured. As the polarizing element 124, if the light 112 from the light source 110 is non-polarized light, various polarizing plates or polarizing filters can be used to set the polarization of the incident light 126.

また、光源110からの光112が直線偏光の光であれば、偏光子として、1/2波長板等を用いてもよい。これを用いることで、入射光126の偏光の方向を任意の方位角度に設定でき、電場ベクトルが光学系に対して水平であるTM偏光(p)偏光、又は垂直であるTE(s)偏光が得られる。さらにまた、光源110からの光112が直線偏光の光であれば、1/4波長板等を用いて、光源110からの光112の偏光を、円偏光又は楕円偏光に変換させて、光照射部140の入射光126として使用することも、必要に応じて可能となる。 Further, if the light 112 from the light source 110 is linearly polarized light, a 1/2 wavelength plate or the like may be used as the polarizer. By using this, the polarization direction of the incident light 126 can be set to any azimuth angle, and TM polarization (p) polarization whose electric field vector is horizontal to the optical system or TE (s) polarization whose electric field vector is perpendicular to the optical system can be set. can get. Furthermore, if the light 112 from the light source 110 is linearly polarized light, the polarization of the light 112 from the light source 110 is converted into circularly polarized light or elliptically polarized light using a quarter-wave plate or the like, and the light is irradiated. It is also possible to use it as the incident light 126 of the section 140 if necessary.

さらに、分析対象のサンプル154からの前方または後方の小角散乱光160の強度が、入射光126の偏光性に強く依存する場合には、入射光126の散乱強度が大きくなるように、偏光素子124により入射光126の偏光状態を調整することが望ましい。 Additionally, if the intensity of the forward or backward small-angle scattered light 160 from the sample 154 to be analyzed is strongly dependent on the polarization of the incident light 126, the polarizing element 124 may be used to increase the scattered intensity of the incident light 126. It is desirable to adjust the polarization state of the incident light 126 by.

(3)光路変更部130の説明
実際に分析装置100を製造するためには、光源110から光照射部140に至る光路の光軸を変えることが好ましい場合がある。このような場合には光路変更部130を使用することが可能である。なお、光源110からの光112を、入射光調整部120にて上述の調整を行った後、入射光126のための光路変更を行う、図1に示す構成は一例である。光路変更が必要な場所に、光路変更部130を設けることで、光路変更が可能となる。
(3) Description of Optical Path Changing Unit 130 In order to actually manufacture the analyzer 100, it may be preferable to change the optical axis of the optical path from the light source 110 to the light irradiation unit 140. In such a case, it is possible to use the optical path changing unit 130. Note that the configuration shown in FIG. 1 in which the light 112 from the light source 110 is adjusted as described above in the incident light adjustment unit 120 and then the optical path of the incident light 126 is changed is an example. The optical path can be changed by providing the optical path changing unit 130 at a location where the optical path needs to be changed.

光路変更部130は、例えば、一群のミラーや、レンズ、プリズム、等、の光学素子によって構成されている。光路変更部130は、例えば、光源110からの光112の光軸に対して、入射角45度となる状態に配置された平面ミラー132や、平面ミラー132なよる反射光に対して入射角45度となる状態に配置された平面ミラー134を備えている。この構成により、光112の進行方向を反転させた入射光126を光照射部140に入射することができる。入射光126の光軸146上に、光照射部140からの照射光148の光軸や、平行散乱光変換部170の光軸、散乱光検出部200の光検出器202を配置するための基準の軸、を設定している。 The optical path changing unit 130 is composed of an optical element such as a group of mirrors, a lens, a prism, etc., for example. For example, the optical path changing unit 130 may include a plane mirror 132 disposed at an incident angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the light 112 from the light source 110, or an incident angle of 45 degrees with respect to the reflected light from the plane mirror 132. A plane mirror 134 is provided which is arranged in a state that the mirror 134 is parallel to the mirror 134. With this configuration, the incident light 126 with the traveling direction of the light 112 reversed can be incident on the light irradiation section 140. Standards for arranging the optical axis of the irradiated light 148 from the light irradiation section 140, the optical axis of the parallel scattered light conversion section 170, and the photodetector 202 of the scattered light detection section 200 on the optical axis 146 of the incident light 126. The axis of is set.

このことにより、試料部150や平行散乱光変換部170、散乱光検出部200の配置関係の調整が容易となる。さらに分析装置100の形状の小型化にも役立つ。それに加え、入射光126の光軸146上に生じる照射光148の焦点位置が、サンプル154における解析したい位置に合うように、試料部150のサンプル位置調整機構158を調整する操作が容易となる。このことは調整精度の向上にも繋がる。光路変更部130を使用して、光路を最適な状態に設定することは、分析装置100の小型化だけでなく、解析精度の向上にも役立つ。 This makes it easy to adjust the arrangement of the sample section 150, the parallel scattered light conversion section 170, and the scattered light detection section 200. Furthermore, it is useful for reducing the size of the analyzer 100. In addition, it becomes easy to adjust the sample position adjustment mechanism 158 of the sample section 150 so that the focal position of the irradiation light 148 generated on the optical axis 146 of the incident light 126 matches the position desired to be analyzed on the sample 154. This also leads to improved adjustment accuracy. Using the optical path changing unit 130 to set the optical path to an optimal state is useful not only for downsizing the analyzer 100 but also for improving analysis accuracy.

サンプル154に対して異なる波長からなる光照射部140の照射光148を照射して、照射光148の波長の相違による、小角散乱光160の違いを解析することが有効な場合がある。この場合には、サンプル154への入射光126の光軸を一定に設定し、波長の異なる複数のレーザ光源を配置する構成が有効な構成となる。光路変更部130において、各レーザ光源等に対してそれぞれハーフミラーや、全反射ミラー、プリズム、等、を備えることにより、上述したサンプル154に対して異なる波長を入射する構成が可能となる。 It may be effective to irradiate the sample 154 with the irradiation light 148 of the light irradiation unit 140 having different wavelengths and analyze the difference in the small-angle scattered light 160 due to the difference in the wavelength of the irradiation light 148. In this case, an effective configuration is to set the optical axis of the incident light 126 to the sample 154 constant and to arrange a plurality of laser light sources with different wavelengths. By providing a half mirror, a total reflection mirror, a prism, etc. for each laser light source in the optical path changing unit 130, a configuration in which different wavelengths are incident on the sample 154 described above is possible.

(4)光学絞り138の説明
図1に示すように、入射光調整部140の前段に光学絞り138が入射光126の光軸146に沿って配置されている。光学絞り138は、サンプル154への光照射部140からの照射光148以外の迷光の入射を防止する機能を有する。さらに試料部150や平行散乱光変換部170等からの反射光が、再度、サンプル154へ入射することを防ぐ機能も有している。光学絞り138はこの実施例では、並列に配置された2枚の絞り139を備えている。絞り139のそれぞれの口径は、入射光126を通過させるための入射光126の断面形状より大きい形状のスリットを有している。この実施例では、入射光126の断面形状が円形であるので、上記スリットは円形を成している。各絞り139に形成されたスリットである開口の径は、入射光126の径よりも大きく、上述の迷光や反射光を防止するために適切な口径を有している。入射光126の光ビームの径が、例えば、直径1mmφであれば、絞り139の口径は、直径1.2mm以上で2mm以下が好ましい。
(4) Description of the optical aperture 138 As shown in FIG. 1, the optical aperture 138 is disposed upstream of the incident light adjusting section 140 along the optical axis 146 of the incident light 126. The optical aperture 138 has a function of preventing stray light other than the irradiation light 148 from the light irradiation unit 140 from entering the sample 154 . Furthermore, it also has a function of preventing reflected light from the sample section 150, the parallel scattered light conversion section 170, etc. from entering the sample 154 again. In this embodiment, the optical diaphragm 138 includes two diaphragms 139 arranged in parallel. Each aperture of the diaphragm 139 has a slit with a larger cross-sectional shape than the cross-sectional shape of the incident light 126 for passing the incident light 126. In this embodiment, since the incident light 126 has a circular cross-sectional shape, the slit has a circular shape. The diameter of the opening, which is a slit, formed in each diaphragm 139 is larger than the diameter of the incident light 126, and has an appropriate diameter to prevent the above-mentioned stray light and reflected light. If the diameter of the light beam of the incident light 126 is, for example, 1 mmφ, the diameter of the aperture 139 is preferably 1.2 mm or more and 2 mm or less.

光学絞り138は、一個の絞り139から構成されていても、上述した迷光や反射光を防止する効果がある。しかしサンプル154への照射光148の光軸146に対して垂直で、間隔を隔てて平行にずらして配置した、複数の光学絞りで構成した方が、より大きな効果を奏する。特に、光学絞り138として、同一サイズの口径をもつ2つの絞りを間隔隔てた配置した構成が好適である。絞り139としては、例えば、直径1mmφの入射光126に対して、直径1.2mm以上で2mm以下程度の口径をもつ2つの絞りを、入射光の光軸方向に5cm以上で30cm以下程度の間隔で平行に配置した構成が、たいへん大きな効果を奏する。 Even if the optical diaphragm 138 is composed of one diaphragm 139, it has the effect of preventing the above-mentioned stray light and reflected light. However, a configuration with a plurality of optical diaphragms that are perpendicular to the optical axis 146 of the light 148 irradiating the sample 154 and shifted parallel to each other at intervals provides a greater effect. In particular, as the optical diaphragm 138, a configuration in which two diaphragms having the same diameter are spaced apart is preferred. As the diaphragm 139, for example, for the incident light 126 with a diameter of 1 mmφ, two diaphragms having an aperture of approximately 1.2 mm or more and 2 mm or less in diameter are arranged at a distance of approximately 5 cm or more and 30 cm or less in the optical axis direction of the incident light. A configuration in which they are arranged in parallel has a very large effect.

(5)光照射部140の説明
図1に加え、図2および図3を用いて、光照射部140と試料部150の動作を説明する。光照射部140は、入射光126を、サンプル154内に焦点を結ぶ光ビームに変え、照射光148として試料部150のサンプル154へ照射する。具体的には、光照射部140は、入射光調整部120により調整された入射光126を集光させるための光学素子と、サンプル154へ照射する照射光148のスポットサイズやサンプル154中における照射光148の焦点位置等を調整するレンズ調整機構144と、を有している。
(5) Description of the light irradiation section 140 The operations of the light irradiation section 140 and the sample section 150 will be explained using FIGS. 2 and 3 in addition to FIG. 1. The light irradiation unit 140 converts the incident light 126 into a light beam that is focused within the sample 154 and irradiates the sample 154 of the sample unit 150 as irradiation light 148 . Specifically, the light irradiation unit 140 includes an optical element for condensing the incident light 126 adjusted by the incident light adjustment unit 120, and a spot size of the irradiation light 148 to be irradiated onto the sample 154 and the irradiation inside the sample 154. It has a lens adjustment mechanism 144 that adjusts the focal position of the light 148, etc.

光照射部140に入射される入射光126の光ビームサイズに応じて、光照射部140の集光用レンズである対物レンズ等の種類とサイズ、サンプルセル152の形状とそのサイズが定まる。さらに入射光126の光ビームサイズにより、後述する平行散乱光変換部170を構成するレンズの種類とそれらのサイズ、あるいは散乱光集光部190を構成するレンズの種類とそれらのサイズ、散乱光検出部200の光検出器202や散乱光検出部200のとして光検出用カメラ204を使用した場合の光検出用カメラ204の受光部の形状とそのサイズ等が定まる。なお、散乱光検出部200は画像を検知して電気信号に変換する機能を有しており、光検出用カメラ204を備えていても良い。光検出用カメラ204は光検出器202の代わりとして使用できる。 Depending on the light beam size of the incident light 126 that enters the light irradiation unit 140, the type and size of the objective lens, etc., which is a condensing lens of the light irradiation unit 140, and the shape and size of the sample cell 152 are determined. Further, depending on the light beam size of the incident light 126, the types and sizes of lenses constituting the parallel scattered light converting section 170, which will be described later, or the types and sizes of lenses constituting the scattered light condensing section 190, scattered light detection When the photodetection camera 204 is used as the photodetector 202 of the section 200 or the scattered light detection section 200, the shape and size of the light receiving section of the photodetection camera 204 are determined. Note that the scattered light detection unit 200 has a function of detecting an image and converting it into an electrical signal, and may include a light detection camera 204. A photodetection camera 204 can be used in place of the photodetector 202.

既に上述したが、試料部150は、サンプル154を収納するサンプルセル152と、サンプルセル152をX軸やY軸、Z軸方向に移動するためサンプル位置調整機構158を備えている。サンプルセル152に収納されたサンプル154における解析したい部分である分析微小領域156に、照射光148の照射位置である最小ビームスポット157が合致するように、サンプルセル152を、サンプル位置調整機構158により、3次元の軸である、X軸とY軸、Z軸に沿って、微細に移動することができる。これによりサンプル154における目的とする位置の分析微小領域156に最小ビームスポット157が重なるように照射光148が形成されて照射され、分析微小領域156から検出に適した小角散乱光160を発生させることができる。上述のように、3次元の軸に沿ってサンプル位置調整機構158により、サンプルセル152の位置を最小ビームスポット157に対して相対的に微細に移動可能とすることができる。しかし3次元の軸に沿った調整に限る必要はなく、例えば光軸146に沿う方向にだけサンプルセル152を移動できるように構成することも有効である。また光軸146に垂直な平面において、位置の微調整が可能となるようにしても良い。 As already mentioned above, the sample section 150 includes a sample cell 152 that stores a sample 154, and a sample position adjustment mechanism 158 for moving the sample cell 152 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. The sample cell 152 is adjusted by the sample position adjustment mechanism 158 so that the minimum beam spot 157, which is the irradiation position of the irradiation light 148, matches the analysis microregion 156, which is the part to be analyzed in the sample 154 housed in the sample cell 152. , can be minutely moved along the three-dimensional axes: the X, Y, and Z axes. As a result, the irradiation light 148 is formed and irradiated so that the minimum beam spot 157 overlaps the analysis microregion 156 at the target position in the sample 154, and small-angle scattered light 160 suitable for detection is generated from the analysis microregion 156. I can do it. As described above, the sample position adjustment mechanism 158 allows the position of the sample cell 152 to be finely moved relative to the minimum beam spot 157 along the three-dimensional axis. However, it is not necessary to limit the adjustment along three-dimensional axes; for example, it is also effective to configure the sample cell 152 so that it can be moved only in the direction along the optical axis 146. Further, the position may be finely adjusted in a plane perpendicular to the optical axis 146.

光照射部140からの照射光148のサンプル154における最小ビームスポット157と小角散乱光160との発生の関係を、図3を用いて説明する。サンプル154へ入射する照射光148の最大入射角を最大入射角θiとし、サンプル154を通過する透過光164の最大透過角度を最大透過角度θ0とし、サンプル154から放射され、測定される最大小角散乱光167の放射角度を放射角度θ0Sとする。なおこれらの各角度は、サンプル154への照射光148の中心軸である光軸146からの角度で表す。 The relationship between the minimum beam spot 157 of the irradiated light 148 from the light irradiation unit 140 on the sample 154 and the small-angle scattered light 160 will be explained using FIG. 3. The maximum incident angle of the irradiated light 148 entering the sample 154 is the maximum incidence angle θi, the maximum transmission angle of the transmitted light 164 passing through the sample 154 is the maximum transmission angle θ0, and the maximum small-angle scattering emitted from the sample 154 and measured Let the radiation angle of the light 167 be radiation angle θ0S. Note that each of these angles is expressed as an angle from the optical axis 146, which is the central axis of the irradiation light 148 to the sample 154.

図3に示すように、試料部150のサンプル154へ入射した照射光148は、サンプル154を通過中に測定対象である粒子、凝集体、結晶粒などの散乱体により散乱されながら、その多くの光は透過して、サンプル154から透過光164が放射される。サンプル154への照射光148は、所定の入射角θiの範囲において様々な入射角度で入射する照射光148であるため、サンプル154からの透過光164は、ある放射角度θ0の範囲以内で様々な角度で放射される。 As shown in FIG. 3, while passing through the sample 154, the irradiated light 148 incident on the sample 154 of the sample section 150 is scattered by scatterers such as particles, aggregates, and crystal grains to be measured. The light is transmitted and transmitted light 164 is emitted from the sample 154. Since the irradiation light 148 to the sample 154 is the irradiation light 148 that is incident at various incident angles within the range of a predetermined incident angle θi, the transmitted light 164 from the sample 154 is incident at various incident angles within the range of a certain emission angle θ0. radiated at an angle.

ここで、サンプル154の透過光164の領域(θ<θ0)には、透過光164の他にサンプル154からの小角散乱光160も含まれる。粒子や凝集体を含むサンプルや固体薄膜など、測定対象の散乱体による散乱光は、一般に透過光に比べて非常に弱いために、透過光164の領域(θ<θ0)では、小角散乱光を透過光164と区別して測定することは、実質上困難である。このため測定可能な小角散乱光160としては、透過光164の領域外、つまり、θ>θ0に現れる散乱光となる。そのため、サンプル154の小角散乱光の角度として、光軸からの角度のθ0Sの他に、最大透過角度θ0から測った測定散乱角θSは次式となる。
[数1]
θS=θ0S―θ0 (式1)
Here, the region of transmitted light 164 of sample 154 (θ<θ0) includes small-angle scattered light 160 from sample 154 in addition to transmitted light 164. Scattered light from scatterers to be measured, such as samples containing particles or aggregates, or solid thin films, is generally much weaker than transmitted light, so in the region of transmitted light 164 (θ < θ0), small-angle scattered light is It is substantially difficult to measure this light separately from the transmitted light 164. Therefore, the measurable small-angle scattered light 160 is scattered light that appears outside the region of the transmitted light 164, that is, when θ>θ0. Therefore, as the angle of the small-angle scattered light of the sample 154, in addition to the angle θ0S from the optical axis, the measured scattering angle θS measured from the maximum transmission angle θ0 is expressed by the following equation.
[Number 1]
θS=θ0S−θ0 (Formula 1)

サンプル154へ照射させる照射光148を形成する光照射部140の集光レンズ142としては、各種レンズ、例えば球面平凸レンズ並びに球面両凸レンズ(以下、単に「球面凸レンズ」)、非球面レンズ、円筒面平凸レンズ並びに円筒面両凸レンズ(以下、単に「シリンドリカルレンズ」と呼ぶ)等の単レンズ、及び光学的に性質の異なる単レンズを、2つ以上貼り合わせた各種アクロマティックレンズ等を用いることが可能である。光照射部140は、試料部150のサンプル154へ微小なスポット状の照射光を形成して効率よく照射光148を照射する作用をなすように、上述の単レンズ、アクロマティックレンズ、又はこれら各種レンズを組み合わせた光学系等で構成されている。 The condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 that forms the irradiation light 148 to be irradiated onto the sample 154 may include various types of lenses, such as a spherical plano-convex lens, a spherical biconvex lens (hereinafter simply referred to as a "spherical convex lens"), an aspherical lens, and a cylindrical surface. It is possible to use single lenses such as plano-convex lenses and cylindrical biconvex lenses (hereinafter simply referred to as "cylindrical lenses"), as well as various achromatic lenses made by bonding two or more single lenses with different optical properties. It is. The light irradiation section 140 is formed of the above-mentioned single lens, achromatic lens, or various types thereof, so as to form a minute spot-like irradiation light onto the sample 154 of the sample section 150 and efficiently irradiate the irradiation light 148. It consists of an optical system that combines lenses.

光源110からの光がレーザ光等の平行(コリメート)ビーム光である場合、例えば、光学絞り等によって光ビームサイズを形成して、光照射部140へ入射させて、微小サイズに変更された照射光148をサンプル154へ入射させる。ここで、上述の単レンズ、アクロマティックレンズ、又はこれら各種レンズを組み合わせで構成された集光レンズ142によって、例えば円形の平行ビーム光を集光させて得られる照射光148の最小ビームスポット157のサイズWは、次の式で表される。なお集光レンズ142の焦点距離をfとする。また最小ビームスポット157のサイズWは直径である。
[数2]
W=2λ/(π・NA) (式2)
When the light from the light source 110 is a parallel (collimated) beam such as a laser beam, for example, the light beam size is formed by an optical diaphragm or the like, and the light beam is made to enter the light irradiation section 140, so that the irradiation is changed to a minute size. Light 148 is incident on sample 154. Here, the minimum beam spot 157 of the irradiation light 148 obtained by condensing, for example, a circular parallel beam of light using the above-mentioned single lens, achromatic lens, or a combination of these various lenses is used. The size W is expressed by the following formula. Note that the focal length of the condensing lens 142 is f. Further, the size W of the minimum beam spot 157 is the diameter.
[Number 2]
W=2λ/(π・NA) (Formula 2)

ここで、サイズWは、ガウシアン強度分布をもつレーザ光等の中央最大値の1/e2(=0.135)以内の範囲の円形ビームの最小ビームスポット157の直径であり、λは光の波長、NA(numerical aperture)は集光レンズ系の開口数である。さらに、光照射部140の集光レンズ142の開口数NAは、NA=D0/(2f)である。ここで、D0は集光レンズ系へ入射する光ビームの直径(中央最大値の1/e2以内の範囲)である。従って、集光レンズ142の焦点距離fで得られる最小ビームスポット157のサイズWは、次式で表される。
[数3]
W=4fλ/(π・D0) (式3)
例えば、光照射部140の集光レンズ142を焦点距離f=10mmの集光レンズで構成して、集光レンズ142へ入射する入射光126の直径D0=0.7mm、波長λ=473nmの平行レーザ光ビームを集光させた場合、最小ビームスポット157の直径Wとして8.6μmの最小ビームスポットが得られる。
Here, the size W is the diameter of the minimum beam spot 157 of a circular beam within 1/e2 (=0.135) of the central maximum value of a laser beam with a Gaussian intensity distribution, and λ is the wavelength of the light. , NA (numerical aperture) is the numerical aperture of the condenser lens system. Further, the numerical aperture NA of the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 is NA=D0/(2f). Here, D0 is the diameter of the light beam incident on the condenser lens system (range within 1/e2 of the central maximum value). Therefore, the size W of the minimum beam spot 157 obtained with the focal length f of the condenser lens 142 is expressed by the following equation.
[Number 3]
W=4fλ/(π・D0) (Formula 3)
For example, if the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 is configured with a condensing lens with a focal length f = 10 mm, the incident light 126 entering the condensing lens 142 has a diameter D0 = 0.7 mm and a parallel wavelength λ = 473 nm. When the laser light beam is focused, a minimum beam spot with a diameter W of the minimum beam spot 157 of 8.6 μm is obtained.

ここで、例えば光源110からの光がレーザ光である場合、集光レンズ142へ入射する入射光126は、レーザ光自身の広がり角によって、光源110の出射口におけるビーム径よりも大きくなる。すなわち、集光レンズ142へ入射する入射光126の径D0は、次の式で表される。 Here, for example, when the light from the light source 110 is a laser beam, the incident light 126 that enters the condenser lens 142 becomes larger than the beam diameter at the exit aperture of the light source 110 due to the spread angle of the laser beam itself. That is, the diameter D0 of the incident light 126 that enters the condenser lens 142 is expressed by the following formula.

[数4]
D0=Dout+ωL (式4)
ここで、Doutは光源110の出射口におけるビーム径で、ωはレーザ光ビームの広がり角(全角)で、Lは光源110の出射口から光照射部140の入射側までの距離である。なお、D0とDoutの光ビーム径は、ガウシアン強度分布をもつレーザ光の中央最大値の1/e2(=0.135)以内の範囲のビーム径を示す。
[Number 4]
D0=Dout+ωL (Formula 4)
Here, Dout is the beam diameter at the exit of the light source 110, ω is the spread angle (full angle) of the laser beam, and L is the distance from the exit of the light source 110 to the incident side of the light irradiation section 140. Note that the light beam diameters of D0 and Dout are within 1/e2 (=0.135) of the central maximum value of the laser light having a Gaussian intensity distribution.

例えば、光照射部140へ入射する入射光126の径D0の値は、ω=1.2mradのレーザ光源からDout=0.7mmで、例えばレーザ光源から集光レンズ142までの距離L=665mmである場合、上式から計算するとD0=1.5mmである。 For example, the value of the diameter D0 of the incident light 126 that enters the light irradiation unit 140 is Dout = 0.7 mm from a laser light source of ω = 1.2 mrad, and for example, when the distance L from the laser light source to the condenser lens 142 is 665 mm. In one case, D0=1.5 mm when calculated from the above formula.

従って、例えば、焦点距離f=10mmの集光レンズ142を用いて、λ=473nm、ω=1.2mradの光源110から出力された径Dout=0.7mmのレーザ光に対して、例えば、集光レンズ142までの距離L=665mmである場合、集光レンズ142で集光させて得られる最小ビームスポット157の直径Wは、W=4.0μmと上記の値(8.6μm)よりも小さくなり、レーザ光ビームの広がりにより、より小さいサイズの最小ビームスポット157を形成する照射光148が得られる。 Therefore, for example, using the condensing lens 142 with a focal length f=10 mm, a laser beam with a diameter Dout=0.7 mm outputted from the light source 110 with λ=473 nm and ω=1.2 mrad is condensed. When the distance L to the optical lens 142 is 665 mm, the diameter W of the minimum beam spot 157 obtained by condensing the light with the condenser lens 142 is W = 4.0 μm, which is smaller than the above value (8.6 μm). Thus, due to the spread of the laser light beam, the irradiation light 148 that forms the minimum beam spot 157 with a smaller size is obtained.

ここで、上述のように、光照射部140の集光レンズ142でレーザ光等を集光させて得られる照射光148の最小ビームスポット157のサイズWは、集光スポット周辺の媒質が空気(屈折率n=1.00)である場合の計算値である。光照射部140のサンプル154中における最小ビームスポット157のサイズは、その媒質が空気よりも屈折率が大きいために(例えば水の場合n=1.33である)、実際のサイズWの値は、これら計算値よりも若干大きくなる。従って、図3に示すように、光照射部140の集光レンズ142からサンプル154へ照射される照射光148の最小ビームスポット157のサイズは、上記の計算値よりも若干大きい。 Here, as described above, the size W of the minimum beam spot 157 of the irradiation light 148 obtained by condensing laser light etc. with the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 is such that the medium around the condensing spot is air ( This is a calculated value when the refractive index n=1.00). The size of the minimum beam spot 157 in the sample 154 of the light irradiation unit 140 is because the medium has a larger refractive index than air (for example, n = 1.33 in the case of water), so the actual value of the size W is , are slightly larger than these calculated values. Therefore, as shown in FIG. 3, the size of the minimum beam spot 157 of the irradiation light 148 irradiated onto the sample 154 from the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 is slightly larger than the above calculated value.

光照射部140は、試料部150のサンプル154へ照射光148を照射させるための、集光レンズ142とサンプル154との間隔を微調整するレンズ調整機構144を備える。すなわち、光照射部140は、サンプル154への集光レンズ142の焦点位置(距離)を微調整する機構を備えている。集光レンズ142の焦点位置(距離)の微調整としては、例えば、マイクロメータで集光レンズ142を微小移動するマイクロメータ付き光学ステージなどを使用できる。より具体的には、例えば、集光レンズ142を搭載したステージの移動距離が±3mm、マイクロメータの最小目盛が10μmの精密光学ステージ等が使用でき、適切である。 The light irradiation section 140 includes a lens adjustment mechanism 144 that finely adjusts the distance between the condenser lens 142 and the sample 154 in order to irradiate the sample 154 of the sample section 150 with the irradiation light 148 . That is, the light irradiation unit 140 includes a mechanism for finely adjusting the focal position (distance) of the condensing lens 142 to the sample 154. For fine adjustment of the focal position (distance) of the condenser lens 142, for example, an optical stage equipped with a micrometer that moves the condenser lens 142 by a micrometer can be used. More specifically, for example, a precision optical stage with a moving distance of ±3 mm on which the stage mounted with the condensing lens 142 and a minimum scale of a micrometer of 10 μm can be used and is appropriate.

図1から図3に実施例として示すように、光照射部140の集光レンズ142で形成された照射光148が、サンプル154へ照射する状態での最大入射角θiは、光照射部140へ入射する入射光126の円形光ビームの直径D0と、集光レンズ142の焦点距離fとによって、次のように近似的に求められる。
[数5]
θi=tan-1(D0/2f) (式5)
As shown in the examples in FIGS. 1 to 3, the maximum incident angle θi when the sample 154 is irradiated with the irradiation light 148 formed by the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 is The diameter D0 of the circular light beam of the incident light 126 and the focal length f of the condensing lens 142 are approximately determined as follows.
[Number 5]
θi=tan-1(D0/2f) (Formula 5)

例えば、焦点距離f=10mmの集光レンズ142を用いて、D0=1.5mmのレーザ光ビームを集光させて、試料部150のサンプル154へ照射する場合、図3に示す最大入射角θiは4.3度であり、入射角度θ<4.3度の照射光148が、サンプル154に照射される。 For example, when condensing a laser beam with D0=1.5 mm using a condensing lens 142 with a focal length f=10 mm and irradiating it onto the sample 154 of the sample section 150, the maximum incident angle θi shown in FIG. is 4.3 degrees, and the sample 154 is irradiated with the irradiation light 148 with an incident angle θ<4.3 degrees.

また、例えば、焦点距離f=4mmの集光レンズ142を用いて、D0=1.5mmのレーザ光ビームを集光させて、試料部150のサンプル154へ照射する場合、最大入射角θiは10.8度であり、入射角度θ<10.8度の照射光148が、測定サンプルサンプル154に照射される。集光レンズ142の焦点距離fが短くなるにつれて、最大入射角θiが大きくなり、透過光164の最大角度θ0も大きくなる。この結果測定散乱角θSが減少する。一方上述のとおり、最小ビームスポット157のサイズWを狭くでき、分析微小領域156が狭くなる。 Further, for example, when condensing a laser beam of D0=1.5 mm using the condensing lens 142 of focal length f=4 mm and irradiating it onto the sample 154 of the sample section 150, the maximum incident angle θi is 10 .8 degrees, and the measurement sample sample 154 is irradiated with the irradiation light 148 with an incident angle θ<10.8 degrees. As the focal length f of the condenser lens 142 becomes shorter, the maximum angle of incidence θi becomes larger, and the maximum angle θ0 of the transmitted light 164 also becomes larger. As a result, the measured scattering angle θS decreases. On the other hand, as described above, the size W of the minimum beam spot 157 can be narrowed, and the analysis micro region 156 can be narrowed.

光照射部140によって、サンプル154へ照射する照射光148の最大入射角θiは、0.5度から20度の範囲が好ましく、特に0.5度から10度の範囲が好適である。照射光148の最大入射角θiを上述の条件で設定し、最大入射角θi以下の入射角度にある照射光148をサンプル154に入射して、サンプル154から散乱光を発生させることが望ましい。 The maximum incident angle θi of the irradiation light 148 irradiated onto the sample 154 by the light irradiation unit 140 is preferably in the range of 0.5 degrees to 20 degrees, and particularly preferably in the range of 0.5 degrees to 10 degrees. It is desirable to set the maximum incident angle θi of the irradiation light 148 under the above-mentioned conditions, and to cause the irradiation light 148 at an incident angle less than or equal to the maximum incidence angle θi to be incident on the sample 154 to generate scattered light from the sample 154.

サンプル154へ照射する照射光148の最大入射角度θiは、より正確には、光照射部140の集光レンズ142の焦点距離fと、集光レンズ142へ入射させる入射光126の光ビームのサイズ(直径)と、集光レンズ142とサンプル154との距離と、サンプル154自体の屈折率や透過光がサンプル154を通過する光軸方向の長さ(光路長)と、サンプル154を収容するサンプルセル152の形状やその構成部材の材質(屈折率)等によって決定される。 More precisely, the maximum incident angle θi of the irradiation light 148 irradiated onto the sample 154 is determined by the focal length f of the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140 and the size of the light beam of the incident light 126 that is input to the condenser lens 142. (diameter), the distance between the condensing lens 142 and the sample 154, the refractive index of the sample 154 itself, the length in the optical axis direction of the transmitted light passing through the sample 154 (optical path length), and the sample that accommodates the sample 154. It is determined by the shape of the cell 152, the material (refractive index) of its constituent members, etc.

図3に示す最大入射角度θiは、0.5°よりも小さくてもよい。θi=0°、つまり、測定試料部4のサンプル154へ入射する光として、平行光(コリメート光)であってもよい。この場合、光照射部140を構成する、例えばレンズとピンホールと光学絞り等の光学素子を組み合わせたビーム光形成用の光学素子群を用いて、サンプル154へ照射する光ビームのサイズを調整して、サンプル154へ平行光(コリメート光)を入射させる。 The maximum angle of incidence θi shown in FIG. 3 may be smaller than 0.5°. θi=0°, that is, the light incident on the sample 154 of the measurement sample section 4 may be parallel light (collimated light). In this case, the size of the light beam irradiated onto the sample 154 is adjusted using a group of optical elements for beam light formation, which is a combination of optical elements such as a lens, a pinhole, and an optical diaphragm, which constitute the light irradiation section 140. Then, parallel light (collimated light) is made to enter the sample 154.

具体的な集光レンズ142としては、焦点距離が短く高いNAをもつ対物レンズが特に好適である。より具体的には、作動距離WDが比較的長く、無限遠補正の対物レンズが特に好ましい。集光レンズ142として、結像レンズが無い場合でも拡大像を結像できる、有限系タイプの顕微鏡用対物レンズを用いることも可能である。 As a specific condensing lens 142, an objective lens having a short focal length and high NA is particularly suitable. More specifically, an objective lens with a relatively long working distance WD and an infinity correction is particularly preferable. As the condensing lens 142, it is also possible to use a finite type microscope objective lens that can form an enlarged image even in the absence of an imaging lens.

例えば、集光レンズ142として好適である、これらの対物レンズのNAの値は、それぞれ、5倍の対物レンズでは0.13、10倍の対物レンズでは0.3、20倍の対物レンズでは0.4、50倍の対物レンズでは0.55、及び100倍の対物レンズでは0.8である。また、例えば、好適である集光レンズ142としてのこれらの対物レンズの作動距離WDは、2mm(100倍の対物レンズの場合)~11.6mm(5倍の対物レンズの場合)程度と比較的長い。 For example, the NA values of these objective lenses suitable as the condenser lens 142 are 0.13 for a 5x objective lens, 0.3 for a 10x objective lens, and 0 for a 20x objective lens, respectively. .4, 0.55 for a 50x objective, and 0.8 for a 100x objective. Further, for example, the working distance WD of these objective lenses as the suitable condensing lens 142 is comparatively about 2 mm (in the case of a 100x objective lens) to 11.6 mm (in the case of a 5x objective lens). long.

光照射部140の集光レンズ142として、例えば、無限遠補正の長作動距離用対物レンズで、20倍対物レンズ(焦点距離fが10mm、作動距離WDが11.1mm、NAが0.4、分解能が0.7μm)や、50倍対物レンズ(fが4mm、WDが8.2mm、NAが0.55、分解能が0.5μm)などが好適である。 As the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140, for example, a long working distance objective lens with infinity correction, a 20x objective lens (focal length f is 10 mm, working distance WD is 11.1 mm, NA is 0.4, A 50x objective lens (with f of 4 mm, WD of 8.2 mm, NA of 0.55, and resolution of 0.5 μm) is suitable.

(6)試料部150の説明
試料部150について説明する。試料部150は、サンプル154を収納するサンプルセル152と、サンプルセル152を支持すると共にサンプルセル152の位置を照射光148の光軸146に対して微細に移動し調整するサンプル位置調整機構158を有する。光照射部140の集光レンズ142により形成された照射光148をサンプル154へ照射する分析微小領域156をサンプル位置調整機構158により、光軸146に垂直な2次元平面上を、あるいは3次元方向に、微細に移動できる機能を有する。さらに図示していないがサンプル154の温度を制御できる機能を有している。
(6) Description of sample section 150 The sample section 150 will be explained. The sample section 150 includes a sample cell 152 that stores a sample 154, and a sample position adjustment mechanism 158 that supports the sample cell 152 and finely moves and adjusts the position of the sample cell 152 with respect to the optical axis 146 of the irradiation light 148. have The sample position adjustment mechanism 158 moves the analysis micro region 156, which irradiates the sample 154 with the irradiation light 148 formed by the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140, on a two-dimensional plane perpendicular to the optical axis 146 or in a three-dimensional direction. It has the ability to move minutely. Furthermore, although not shown, it has a function of controlling the temperature of the sample 154.

サンプルセル152は、サンプル154が液体である場合には、その液体を収容し、サンプル154からの散乱光を透過できる容器である。サンプル154が薄膜等の固体である場合では、サンプル154は、その固体を収容して固定し、サンプル154からの散乱光を透過できる構造であっても良い。さらに例えば、ガラス基板等の透明な基板上に形成された薄膜等を測定対象とする場合には、薄膜等を形成する基板自体が、サンプルセル152として機能し、上記基板上に形成された薄膜等がサンプル154として作用する。 When the sample 154 is a liquid, the sample cell 152 is a container that accommodates the liquid and can transmit scattered light from the sample 154. When the sample 154 is a solid such as a thin film, the sample 154 may have a structure that accommodates and fixes the solid and allows scattered light from the sample 154 to pass through. Furthermore, for example, when the measurement target is a thin film formed on a transparent substrate such as a glass substrate, the substrate itself on which the thin film is formed functions as the sample cell 152, and the thin film formed on the substrate etc. serve as the sample 154.

サンプルセル152は、サンプル位置調整機構158によって設置位置が調整可能である。調整が終了した後に、その上で計測動作に入る。サンプル154に於ける解析に望ましい計測スポットを見つけ、望ましい計測スポットにおいて、DLS計測やSLS計測の両方に利用できるデータを散乱光検出部200で計測して記憶装置290に取り込むことが望ましい。このため、以下で説明するが、調整用として光照射部140から照射光148を照射し、この照射光148の照射により発生した小角散乱光160を散乱光検出部200で計測し、計測結果に基づく画像を解析部250の入出力装置266において、調整用画像として表示する。この調整用画像を見ながら、サンプルセル152を、例えば光軸146に垂直な面上に於いて移動し、調整用画像に表示される画像が望ましい画像となる状態の照射位置を見つけることができる。この調整用画像により、調整が非常に効率的に最適に領域、分析微小領域156として設定することができる。 The installation position of the sample cell 152 can be adjusted by a sample position adjustment mechanism 158. After the adjustment is completed, the measurement operation begins. It is desirable to find a measurement spot that is desirable for analysis in the sample 154, and at the desired measurement spot, measure data that can be used for both DLS measurement and SLS measurement using the scattered light detection unit 200 and import it into the storage device 290. Therefore, as will be explained below, the light irradiation section 140 irradiates the irradiation light 148 for adjustment, and the scattered light detection section 200 measures the small-angle scattered light 160 generated by the irradiation of the irradiation light 148. The based image is displayed as an adjustment image on the input/output device 266 of the analysis unit 250. While viewing this adjustment image, it is possible to move the sample cell 152, for example, on a plane perpendicular to the optical axis 146, and find the irradiation position where the image displayed on the adjustment image becomes a desired image. . With this adjustment image, adjustment can be performed very efficiently and optimally set as the analysis microregion 156.

サンプルセル152は、サンプル154が液体である場合には、図3に記載のサンプルセル152の入射面151と透過面153が平面となる角型セルを用いることが好ましい。また、光照射部140による照射光148を液体のサンプル154へスポット状に照射し、小角散乱光160を効率よく発生し測定するためには、サンプル154を通過する照射光148の光軸方向の長さであるサンプル154の光路長LSは、できる限り短いことが好ましい。サンプル154の光路長LSが短いほど、光照射部140の集光レンズ142により形成された照射光148のスポット状ビームは、サンプル154の中ではほとんど広がらず、サンプル154の局所部分から散乱光を放出させることができ、サンプル154内の局所的な分析が可能となる。 When the sample 154 is a liquid, the sample cell 152 is preferably a rectangular cell in which the entrance surface 151 and the transmission surface 153 of the sample cell 152 shown in FIG. 3 are flat. In addition, in order to irradiate the liquid sample 154 with the irradiation light 148 from the light irradiation unit 140 in a spot shape and efficiently generate and measure the small-angle scattered light 160, it is necessary to adjust the direction of the optical axis of the irradiation light 148 passing through the sample 154. It is preferable that the optical path length LS of the sample 154 is as short as possible. As the optical path length LS of the sample 154 becomes shorter, the spot beam of the irradiation light 148 formed by the condensing lens 142 of the light irradiation section 140 hardly spreads inside the sample 154, and the scattered light is scattered from a local part of the sample 154. The sample 154 can be released for localized analysis within the sample 154.

そのため、サンプル154を収容するサンプルセル152は、光軸方向の長さである光路長LSが短い、つまり、可能な限り薄いサンプルセル152が好ましい。例えばサンプル154の光路長LSは1mm以下が好ましく、さらに0.5mm以下が好適である。従ってサンプルセル152の入射面151と透過面153との間の長さは、同程度のサイズ、すなわち1mm以下が好ましく、0.5mm以下がより好ましい。また、使用するサンプル154の容量は、数百μl以下から数十μl以下が好ましい。上述のlはリットルを表す。 Therefore, it is preferable that the sample cell 152 that accommodates the sample 154 has a short optical path length LS, which is the length in the optical axis direction, that is, the sample cell 152 is as thin as possible. For example, the optical path length LS of the sample 154 is preferably 1 mm or less, and more preferably 0.5 mm or less. Therefore, the length between the entrance surface 151 and the transmission surface 153 of the sample cell 152 is preferably about the same size, that is, 1 mm or less, and more preferably 0.5 mm or less. Further, the volume of the sample 154 used is preferably from several hundred μl or less to several tens of μl or less. The above l represents liter.

このため、液体のサンプル154とするサンプルセル152として、例えば、2つの透明な平板状基板で、特定の厚さの平板状のスペーサーを挟み、このスペーサーによって形成される基板間にサンプル154を注入し保持する、サンドイッチ型構造のサンプルセル152を用いることが好適である。前方小角散乱光測定の場合、上記の2つの透明な平板状基板のうち、光照射部140からの照射光148が一方の基板側から入射して(入射側)、サンプル154を通過し、もう一方の基板側から放射される散乱光を測定する。また、後方小角散乱光測定の場合では、上記の2つの透明な平板状基板のうち、光照射部140から照射光148が一方の基板から入射して、この同じ基板側から放射される散乱光を測定する。すなわち、サンプル154の一方の基板側で、サンプル154への光入射と、散乱光放射が行われる。 Therefore, as a sample cell 152 containing a liquid sample 154, for example, a flat spacer of a specific thickness is sandwiched between two transparent flat substrates, and the sample 154 is injected between the substrates formed by the spacer. Preferably, a sample cell 152 of sandwich type structure is used. In the case of forward small-angle scattered light measurement, the irradiated light 148 from the light irradiation section 140 enters from one of the two transparent flat substrates (incident side), passes through the sample 154, and then passes through the sample 154. Scattered light emitted from one substrate side is measured. In addition, in the case of small-angle backward scattered light measurement, the irradiation light 148 from the light irradiation section 140 enters from one of the two transparent flat substrates, and the scattered light is emitted from this same substrate side. Measure. That is, on one substrate side of the sample 154, light is incident on the sample 154 and scattered light is emitted.

具体的には、上記の透明な平板状基板として、入射光側と散乱光放射側で、測定する光の波長領域で透明性に優れた光学材料を用いることが好ましい。このため、各種透明ガラスや透明プラスチック等が好適である。 Specifically, it is preferable to use an optical material with excellent transparency in the wavelength range of the light to be measured on the incident light side and the scattered light emission side as the above-mentioned transparent flat substrate. For this reason, various transparent glasses, transparent plastics, etc. are suitable.

サンプル154が、タンパク質、ペプチド、核酸などの生体分子やその凝集体を含む溶液の場合、10度以下の小さい散乱角範囲で、特に8度以下の散乱角において、散乱光が顕著に大きく、小角散乱光が顕著である。サンプル154からの散乱光は、透明なサンプルセル152を通過して外部へ放出されるために、入射面151と透過面153で屈折の影響を受ける。 When the sample 154 is a solution containing biomolecules such as proteins, peptides, and nucleic acids or their aggregates, the scattered light is significantly large in a small scattering angle range of 10 degrees or less, especially in a scattering angle of 8 degrees or less. Scattered light is noticeable. Since the scattered light from the sample 154 passes through the transparent sample cell 152 and is emitted to the outside, it is affected by refraction at the incident surface 151 and the transmitting surface 153.

また上述したように、光照射部140の集光レンズ142によって、好ましい最大入射角θiが0.5度から20度の範囲、特に最大入射角θiが0.5度から10度の範囲の入射角度で、サンプル154へ照射光148を入射させることが好ましい。サンプル154の入射光側の入射角度も、小角散乱光160の散乱角と同じ様に、小さい角度であることが好ましい。なお、本実施例においては、サンプルセル152の入射面151と透過面153が平板状であるために、その厚さがある程度薄ければ、入射角度が20度以下、特に10度以下と小角入射であって、散乱角度が10度以下という小角では、上記のような屈折に伴う屈折角における補正を特に必要としない。すなわち、ある特定程度の薄い平板状のサンプルセル152であれば、小角の入射角の照射光148に対する小角散乱光の測定において、サンプルセル152における屈折角を考慮した散乱角度の補正は、特に必要ではなくなる。 Further, as described above, the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 allows the maximum incident angle θi to preferably be in the range of 0.5 degrees to 20 degrees, particularly the maximum incident angle θi in the range of 0.5 degrees to 10 degrees. Preferably, the illumination light 148 is incident on the sample 154 at an angle. The incident angle on the incident light side of the sample 154 is also preferably a small angle, similar to the scattering angle of the small-angle scattered light 160. In this embodiment, since the incident surface 151 and the transmitting surface 153 of the sample cell 152 are flat, if the thickness thereof is thin to some extent, the incident angle is 20 degrees or less, especially 10 degrees or less, which is a small angle incidence. Therefore, when the scattering angle is small, that is, 10 degrees or less, there is no particular need for correction in the refraction angle due to refraction as described above. In other words, if the sample cell 152 is a flat plate with a certain degree of thinness, it is especially necessary to correct the scattering angle in consideration of the refraction angle in the sample cell 152 when measuring small-angle scattered light for the irradiation light 148 at a small incident angle. It will no longer be.

従って、小角散乱光160の測定において、サンプルセル152を構成する入射面151と透過面153の平板は、可能な限り薄いことが好適である。具体的には、小角入射の照射光148における小角散乱光160の測定の場合、サンプルセル152の入射面151平板の厚さtinと透過面153の平板の厚さtoutは、光照射部140の集光レンズ142へ入射する入射光126の径D0の1/10~1/5の範囲以下が好ましい。すなわち、厚さtin<D0/10~D0/5、厚さtout<D0/10~D0/5の条件が好ましい。特に厚さtin<D0/10、厚さtout<D0/10がより好適である。 Therefore, in the measurement of the small-angle scattered light 160, it is preferable that the flat plates of the entrance surface 151 and the transmission surface 153 that constitute the sample cell 152 are as thin as possible. Specifically, in the case of measuring the small-angle scattered light 160 in the irradiation light 148 with small-angle incidence, the thickness tin of the flat plate of the incident surface 151 of the sample cell 152 and the thickness tout of the flat plate of the transmitting surface 153 are The diameter D0 of the incident light 126 entering the condenser lens 142 is preferably within the range of 1/10 to 1/5. That is, the conditions of thickness tin<D0/10 to D0/5 and thickness tout<D0/10 to D0/5 are preferable. In particular, it is more preferable that the thickness tin<D0/10 and the thickness tout<D0/10.

また、小さい散乱角度の前方小角散乱光の発生が顕著である、タンパク質、ペプチド、核酸などの生体分子やその凝集体を含む溶液やプラスチックなどの高分子等の結晶粒を形成する固体薄膜などでは、サンプル154の構造や光学的な配置等によっては、照射光148の入射側と同じ側に散乱光が出射されることがある。この場合には、サンプル154から散乱光が照射光148の入射側で検出される。すなわち、サンプル154によっては、後方小角散乱光が前方小角散乱光より顕著に現れる場合がある。後方小角散乱光は、照射光148の透過光164の光軸146からの散乱角度が170度以上、180度(入射光の反転方向)までの散乱角範囲で、特に172度~180度の散乱角における散乱光である。 In addition, the occurrence of forward small-angle scattered light with a small scattering angle is remarkable in solutions containing biomolecules such as proteins, peptides, and nucleic acids, or their aggregates, and in solid thin films that form crystal grains such as polymers such as plastics. Depending on the structure and optical arrangement of the sample 154, scattered light may be emitted on the same side as the incident side of the irradiation light 148. In this case, scattered light from the sample 154 is detected on the incident side of the irradiation light 148. That is, depending on the sample 154, the small-angle backward scattered light may appear more prominently than the small-angle forward scattered light. Small-angle backward scattered light is a scattering angle in which the transmitted light 164 of the irradiated light 148 from the optical axis 146 ranges from 170 degrees or more to 180 degrees (inverted direction of incident light), particularly scattering from 172 degrees to 180 degrees. This is the scattered light at the corner.

後方小角散乱光は、具体的には、例えば、サンプル154への照射光148がサンプル154を収納しているサンプルセル152の反対側の壁で反射し、その反射光がサンプル154で小角散乱光を発生させ、照射光148の入射側と同じ側で散乱光が放射される。この場合は、後方小角散乱光を測定することになり、例えば、2つの透明な平板状基板で構成するサンプルセル152の入射側の平板は、散乱光出射側も兼ねるために、前方小角散乱光の測定と同様に、薄いことが好ましい。しかし、もう一方の反対側の平板は厚くても良く、測定サンプルを通過する透過光164を効率良く反射させることができればよい。後方小角散乱光を測定する場合に使用するサンプルセル152では、照射光148の前方側に設けられる平板は、光を反射する材質であればよく、ガラスをはじめ、各種プラスチックなどが使用できる。使用する上記前方側の平板は、それ自体から散乱光を放出しないような表面が滑らかであることが必要であり、上記透過光をよく反射することが好適である。 Specifically, the small-angle backward scattered light is, for example, when the light 148 irradiated onto the sample 154 is reflected by the wall on the opposite side of the sample cell 152 housing the sample 154, and the reflected light is reflected by the sample 154 as small-angle scattered light. is generated, and scattered light is emitted on the same side as the incident side of the irradiation light 148. In this case, the backward small-angle scattered light will be measured. For example, the flat plate on the incident side of the sample cell 152, which is composed of two transparent flat plate-shaped substrates, also serves as the scattered light output side, so that the forward small-angle scattered light is measured. Similar to the measurement of , thinner is preferable. However, the other flat plate on the opposite side may be thicker as long as it can efficiently reflect the transmitted light 164 passing through the measurement sample. In the sample cell 152 used for measuring small-angle backward scattered light, the flat plate provided on the front side of the irradiated light 148 may be made of any material that reflects light, such as glass or various plastics. The front flat plate used needs to have a smooth surface so as not to emit scattered light from itself, and preferably reflects the transmitted light well.

また、サンプルセル152を構成する入射面151と透過面153の平板は、同じ材質及び同じ厚さの透明部材であってもよく、また異なる材質及び異なる厚さの部材であってもよい。同じ材質及び厚さの透明部材により、入射側と散乱光出射側の平板状基板を構成した場合には、サンプルセル152において入射面151と透過面153の区別はなくなる。すなわち、これらのどちら側から照射光148を入射させてもよい。この場合、サンプルセル152の平板として、例えば、同一規格の厚さ0.2mm以下のカバーガラスを用いることが可能である。 Further, the flat plates of the entrance surface 151 and the transmission surface 153 that constitute the sample cell 152 may be made of transparent members of the same material and the same thickness, or may be made of different materials and of different thicknesses. When the flat substrates on the incident side and the scattered light output side are constructed of transparent members of the same material and thickness, there is no distinction between the incident surface 151 and the transmitting surface 153 in the sample cell 152. That is, the irradiation light 148 may be incident from either side. In this case, as the flat plate of the sample cell 152, it is possible to use, for example, a cover glass of the same standard with a thickness of 0.2 mm or less.

サンプルセル152の上記の平板状スペーサーとしては、ガラスをはじめ、ポリスチレン、ポリプロピレン、フッ素ゴムやシリコンゴム等が適する。特にシリコンゴムが好ましく、シートやフイルムを使用する。シリコンゴムは、ガラス基板等との密着性が良く、サンプルセル152をバッチ法で分析する場合、数時間程度以内であれば、隙間からの溶媒蒸発でサンプル154の各種溶質の濃度変化は、ほとんど問題にならない。しかしながら、数十時間以上の長時間にわたり、測定サンプル溶液をサンプルセル152に保持した状態で使用する場合などでは、更に液漏れ防止のために、スペーサーと平板状基板との間をシリコングリースやフッ素グリース等でシールすることが好適である。 As the flat spacer of the sample cell 152, glass, polystyrene, polypropylene, fluororubber, silicone rubber, etc. are suitable. Silicone rubber is particularly preferred, and sheets or films are used. Silicone rubber has good adhesion to glass substrates, etc., and when analyzing the sample cell 152 by batch method, within a few hours, the concentration of various solutes in the sample 154 will hardly change due to solvent evaporation from the gap. It's not a problem. However, when using the measurement sample solution while being held in the sample cell 152 for a long period of time (several tens of hours or more), silicone grease or fluoride is added between the spacer and the flat substrate to further prevent liquid leakage. It is preferable to seal with grease or the like.

サンプル154の溶媒が、エタノールやアセトニトリルなどの有機系である場合、サンプルセル152の上記スペーサーとして使用するシリコンゴムは、ガラス基板等との密着性が弱くなる。その場合、スペーサーと平板状基板との間をシリコングリースやフッ素グリース等でシールしたり、クリップ等を使用してサンプルセル152の平板へある程度の圧力を加えた状態で保持したりして、シリコンゴムとガラス基板等との密着性を高め、隙間からの溶媒蒸発や液漏れを防止する。あるいは、サンプルセル152を保持するサンプル位置調整機構158で平板基板へある程度の圧力を加えて保持する。 When the solvent of the sample 154 is an organic solvent such as ethanol or acetonitrile, the silicone rubber used as the spacer of the sample cell 152 has weak adhesion to the glass substrate or the like. In that case, seal the gap between the spacer and the flat substrate with silicone grease, fluorine grease, etc., or use a clip or the like to hold the flat plate of the sample cell 152 under a certain degree of pressure. Improves the adhesion between rubber and glass substrates, etc., and prevents solvent evaporation and liquid leakage from gaps. Alternatively, the sample position adjustment mechanism 158 that holds the sample cell 152 applies a certain amount of pressure to the flat substrate to hold it.

上述したように、サンプル154を構成するスペーサーと、2枚の平板とは、サンプル154を保持するサンプルセル152として機能する。このため、例えば、平板状スペーサー内に円形、楕円形、長方形等の任意形状の溝孔を形成し、2枚の平板でこのスペーサーをサンドイッチすることで形成される溝孔空間に、サンプル154を収納することができる。すなわち、サンプルセル152は、この溝孔空間にサンプル154が注入され、保持される。 As described above, the spacer and two flat plates that make up the sample 154 function as the sample cell 152 that holds the sample 154. For this purpose, for example, a groove of an arbitrary shape such as a circle, an oval, or a rectangle is formed in a flat spacer, and the sample 154 is placed in the groove space formed by sandwiching this spacer between two flat plates. It can be stored. That is, in the sample cell 152, a sample 154 is injected into the groove space and held therein.

溶液や固体薄膜等のサンプル154の分析は、多くは均一で一様として行われる。そのため、小角散乱光160の測定によるサンプル154の分析からは、光が照射されているサンプルの一部、あるいは全てにサンプル154の例えば粒子や凝集体等の運動や構造などに関する情報として、平均の情報が得られる。しかしながら、次のようなサンプル154の分析では、上述のような平均の情報のみならず、局所的な分析が必要になる。すなわち、例えば、液―液相分離のように液体中で局所的に構成成分の濃度差が発生するサンプル、タンパク質やペプチド及び核酸などの結晶化溶液について凝集体の形成や結晶核の形成が溶液中で不均一に生じるようなサンプル、高分子等の薄膜等で結晶粒の形成が不均一に発生するサンプルなど、が分析対象となる。このようなサンプル154を分析対象とする場合、散乱光の測定によって顕微鏡スケールでの測定サンプル内の分布を計測することになる。 Analysis of a sample 154, such as a solution or a thin solid film, is often performed as a homogeneous and uniform sample. Therefore, analysis of the sample 154 by measuring the small-angle scattered light 160 provides information about the movement and structure of particles, aggregates, etc. in the sample 154 on a part or all of the sample irradiated with light. Information can be obtained. However, the following analysis of the sample 154 requires not only average information as described above, but also local analysis. In other words, for example, in samples where the concentration of constituent components locally differs in the liquid due to liquid-liquid phase separation, or in crystallization solutions such as proteins, peptides, and nucleic acids, the formation of aggregates or crystal nuclei may occur in the solution. Samples in which crystal grains are formed unevenly in a thin film such as a polymer, etc. are to be analyzed. When such a sample 154 is to be analyzed, the distribution within the measurement sample on a microscopic scale is measured by measuring the scattered light.

試料部150に用いる上記スペーサーの厚さtspは、サンプル154における光路長に対応する。集光レンズ142からの照射光148をサンプル154にできるだけ拡大させずに、適宜の微小スポットを保持したまま、サンプル154を通過させ、サンプル154において微小な照射部分からの散乱光を効率よく放射させるために、測定対象のサンプル154の光路長は短く、サンプル154の容量も微量であることが好適である。具体的には、測定対象のサンプル154の容量は、例えば、25μl以下と微量であることが好適である。この場合、上記スペーサーの厚さtspは、光照射部140の集光レンズ142へ入射する入射光126の径程度、例えば1mm以下、特に0.5mm以下が好適である。 The thickness tsp of the spacer used in the sample section 150 corresponds to the optical path length in the sample 154. The irradiated light 148 from the condenser lens 142 is allowed to pass through the sample 154 while maintaining an appropriate minute spot without being expanded onto the sample 154 as much as possible, and the scattered light from the minute irradiated portion of the sample 154 is efficiently radiated. Therefore, it is preferable that the optical path length of the sample 154 to be measured is short, and that the capacity of the sample 154 is also very small. Specifically, it is preferable that the volume of the sample 154 to be measured is small, for example, 25 μl or less. In this case, the thickness tsp of the spacer is preferably about the diameter of the incident light 126 that enters the condenser lens 142 of the light irradiation section 140, for example, 1 mm or less, particularly 0.5 mm or less.

試料部150内にサンプル154を封止した状態での散乱光測定、すなわち、バッチ法におけるサンプル分析の他に、分析の際に外部からサンプルセル152へサンプル液や、凝集化剤や結晶化剤等の溶液を注入したり排出したりできるように構成することも可能である。この場合、サンプルセル152に液を注入、又は排出するための挿入口や排出口などを設けてもよい。その場合、サンプル154の散乱光測定による分析中に、各物質の濃度を調整したり、変化させたりして分析を行うことが可能である。 In addition to scattering light measurement with the sample 154 sealed inside the sample section 150, that is, sample analysis in a batch method, sample liquid, aggregating agent, or crystallizing agent is introduced into the sample cell 152 from the outside during analysis. It is also possible to configure the device so that solutions such as these can be injected and discharged. In this case, the sample cell 152 may be provided with an insertion port, a discharge port, etc. for injecting or discharging the liquid. In that case, during the analysis of the sample 154 by measuring the scattered light, it is possible to perform the analysis by adjusting or changing the concentration of each substance.

サンプルセル152として、光吸収測定用の市販の角型や円筒形などの溶液セルを使用することも考えられる。多くの市販の溶液セルは、溶液セルの光路長LSが例えば5mm~1cmと長く、数ml以上のサンプル液が必要となるため、サンプルセル152として適用は難しい。しかし、市販の溶液セルの光路長が特に短い、例えば1mm程度以下のものであれば、利用することも可能である。ただし、この場合、前方小角散乱光の測定、又は後方小角散乱光の測定では、溶液セルの入射側と散乱光側の厚さ(例えば、厚さ1mm程度)に対して、サンプルセル152における屈折角を考慮した集光光の入射角度、及び散乱角度についての補正が必要となる。 It is also conceivable to use a commercially available rectangular or cylindrical solution cell for light absorption measurement as the sample cell 152. Many commercially available solution cells have a long optical path length LS of, for example, 5 mm to 1 cm, and require several ml or more of sample liquid, making it difficult to apply them as the sample cell 152. However, if the optical path length of a commercially available solution cell is particularly short, for example about 1 mm or less, it is also possible to use it. However, in this case, in the measurement of the forward small-angle scattered light or the backward small-angle scattered light, the refraction in the sample cell 152 is It is necessary to correct the incident angle and scattering angle of the condensed light, taking into account the angle.

サンプルセル152を支持するサンプル位置調整機構158は、サンプル154への入射角度を調整するための回転機構や傾斜機構、入射光ビームの中心軸である光軸に対する位置移動等を行う機構を備える。 The sample position adjustment mechanism 158 that supports the sample cell 152 includes a rotation mechanism and a tilting mechanism for adjusting the angle of incidence on the sample 154, a mechanism for moving the position relative to the optical axis that is the central axis of the incident light beam, and the like.

サンプルセル152への入射光中心の入射角度としては、光照射部140の集光レンズ142による照射光148の中心軸、つまり、入射光126の光軸146に対して垂直(入射角度0°)が特に好ましい。また、垂直入射の入射角度付近の僅かな角度、例えば入射角度が1~2°以下であればよく、サンプルセル152の反射光が迷光となって散乱光検出部200の光検出器202の受光部へ入射しないように、サンプル位置調整機構158により入射角度を調整する。このような集光レンズ142の入射角度の調整には、回転ステージや傾斜ステージ等を利用できる。また、特に回転ステージや傾斜ステージ等を使用しなくても、サンプルセル152をサンプル位置調整機構158に固定する際に、例えば入射角度が1~2°以下で入射角度を設定できるように構成されていればよい。 The angle of incidence of the center of the incident light on the sample cell 152 is perpendicular to the central axis of the irradiated light 148 by the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140, that is, the optical axis 146 of the incident light 126 (incident angle 0°). is particularly preferred. Further, it is sufficient that the angle of incidence is small, for example, 1 to 2 degrees or less near the angle of incidence of normal incidence, and the reflected light of the sample cell 152 becomes stray light and is received by the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200. The angle of incidence is adjusted by the sample position adjustment mechanism 158 so that the sample does not enter the area. To adjust the angle of incidence of the condenser lens 142, a rotating stage, a tilting stage, or the like can be used. Further, the structure is such that the incident angle can be set to, for example, 1 to 2 degrees or less when fixing the sample cell 152 to the sample position adjustment mechanism 158 without using a rotation stage or a tilting stage. All you have to do is stay there.

サンプルセル152を支持するサンプル位置調整機構158には、照射光148の光軸146に対して垂直方向にサンプルセル152を2次元で微小移動させ、サンプル154の面内方向で微小スポットの入射光ビームを相対的に走査して、サンプル154の微小領域からの散乱光を計測する。これにより、サンプル154の顕微鏡スケールにおける分析を行うことができる。 The sample position adjustment mechanism 158 that supports the sample cell 152 has a structure that allows the sample cell 152 to be moved two-dimensionally in a direction perpendicular to the optical axis 146 of the irradiation light 148, so that a minute spot of incident light is generated in the in-plane direction of the sample 154. The beam is relatively scanned to measure scattered light from a minute area of the sample 154. This allows analysis of the sample 154 on a microscopic scale.

サンプルセル152の微小移動は、具体的には、例えば、支持ホルダーを軸とXY軸の2軸ステージ上に設置して、X軸とY軸の2軸ステージを用いて行う。また、さらに支持ホルダーを光軸方向のZ軸ステージ上に設置して、つまり、支持ホルダーをX軸とY軸、Z軸の3軸ステージ上に設置して、サンプルセル152を微小移動させてもよい。また、サンプル154の局所的分析で、ある一次元的分布を調査する場合などでは、例えば、支持ホルダーをX軸ステージ又はY軸ステージ上に設置して、この1軸ステージを用いてサンプルセル152を微小移動させてもよい。 Specifically, the micro-movement of the sample cell 152 is performed using, for example, a two-axis stage with an X-axis and a Y-axis, with a support holder placed on a two-axis stage with an X-axis and an XY-axis. Furthermore, the support holder is installed on the Z-axis stage in the optical axis direction, that is, the support holder is installed on the three-axis stage of the X-axis, Y-axis, and Z-axis, and the sample cell 152 is minutely moved. Good too. In addition, when investigating a certain one-dimensional distribution in local analysis of the sample 154, for example, a support holder is installed on an X-axis stage or a Y-axis stage, and the sample cell 154 is may be moved slightly.

また、支持ホルダーとして、サンプルセル152を微小移動させるためのXY2軸ステージ、或いはXYZ3軸ステージを使用してもよい。この場合、サンプルセル152をXY2軸ステージ、或いはXYZ3軸ステージに設置し、保持する。 Further, as the support holder, an XY two-axis stage or an XYZ three-axis stage for minutely moving the sample cell 152 may be used. In this case, the sample cell 152 is placed and held on an XY two-axis stage or an XYZ three-axis stage.

サンプルセル152を微小移動させる機構であるサンプル位置調整機構158として、上述したように、例えば、光を通過させることができる貫通孔のあるX軸とY軸の2軸ステージ、或いはX軸とY軸、Z軸の3軸ステージを使用できる。X軸とY軸の2軸、或いはX軸とY軸、Z軸の3軸の多軸ステージとして、マイクロメータで直動移動する手動型ステージで、例えば、テーブル面サイズが120mm×120mm、移動量が±20mm、マイクロメータの最小目盛10μmの多軸ステージ等が使用可能である。光照射部140の集光レンズ142によってサンプル154へ照射する照射光148の最小ビームスポット157が、例えば、直径10μm以下である場合、上記ステージをマイクロメータで、例えば最小10μmで移動させることによって、サンプル154内の照射位置を走査させることができる。従って、散乱光計測によって、サンプル154に対して顕微鏡スケールの局所分析が可能となる。 As described above, the sample position adjustment mechanism 158, which is a mechanism for minutely moving the sample cell 152, may be, for example, a two-axis X-axis and Y-axis stage with a through hole through which light can pass, or an X-axis and Y-axis stage. A 3-axis stage for axis and Z-axis can be used. A manual stage that moves linearly using a micrometer as a multi-axis stage with two axes (X and Y axes) or three axes (X, Y, and Z axes), for example, a table surface size of 120 mm x 120 mm. A multi-axis stage with an amount of ±20 mm and a minimum micrometer scale of 10 μm can be used. If the minimum beam spot 157 of the irradiation light 148 irradiated onto the sample 154 by the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 is, for example, 10 μm or less in diameter, by moving the stage with a micrometer, for example, by a minimum of 10 μm, The irradiation position within the sample 154 can be scanned. Therefore, the scattered light measurement enables local analysis of the sample 154 on a microscopic scale.

また、サンプル154を極微動走査して、例えば分解能10μm程度以下の顕微鏡的分析を行う場合には、例えば、ピエゾ素子駆動の超精密ステージをサンプル位置調整機構158として利用できる。ピエゾ素子駆動の超精密ステージとして、例えば、テーブル面サイズが120mm×120mm、移動量100μm、最小位置決め分解能0.01μmなどが使用できる。ここで、サンプル154の走査において、マイクロメータ付きステージと、ピエゾ素子駆動のステージとを組み合わせて多軸ステージを構成して使用してもよい。この場合、例えば、サンプル154の走査で、10μm以上の微動移動ではマイクロメータ付きステージを使用し、10μm程度以下の極微動ではピエゾ素子駆動ステージを使用する。 Further, when performing microscopic analysis with a resolution of about 10 μm or less by scanning the sample 154 with ultra-fine movement, for example, an ultra-precision stage driven by a piezo element can be used as the sample position adjustment mechanism 158. As an ultra-precision stage driven by a piezo element, for example, a table surface size of 120 mm x 120 mm, a movement amount of 100 μm, and a minimum positioning resolution of 0.01 μm can be used. Here, in scanning the sample 154, a multi-axis stage may be configured and used by combining a stage with a micrometer and a stage driven by a piezo element. In this case, for example, when scanning the sample 154, a stage with a micrometer is used for fine movement of 10 μm or more, and a piezo element driven stage is used for fine movement of about 10 μm or less.

分析対象である、ペプチドや核酸等の低中分子、タンパク質等の生体高分子、金属やプラスチック等無機物などの粒子やそれら凝集体は、液体中で溶媒分子、例えば水溶液では水分子による熱運動による衝突を受けて、ランダムな拡散であるブラウン運動をする。このようなブラウン運動は、粒子や凝集体が存在する液の温度Tに対して敏感である。例えば、球形粒子のブラウン運動の拡散係数D[m2/s]は、次式のようにストークス・アインシュタインの式で表され、液体の温度T[K]に比例する。
[数6]
D=kBT/(6πηa) (6)
ここで、η[kg/m・s]は液体媒質の粘性率(粘性係数、粘度)、a[m]は粒子や凝集体の半径、kBはボルツマン定数(kB=1.380×10―23J/K)である。
動的光散乱(DLS)測定から、球形粒子として散乱体の拡散係数Dを評価することによって、上記のストークス・アインシュタインの式により、球形粒子のサイズ(半径)aを、a=kBT/(6πηD)から見積もることが可能である。ここで、液体媒質の粘性率ηと液体の温度Tは、別な適切な方法で測定して、それらの測定値が用いられる。なお、液体のサンプル154の温度は、所定の一定温度に調整して制御した状態で、散乱光の測定を行うことが好ましい
The objects of analysis, such as small and medium molecules such as peptides and nucleic acids, biopolymers such as proteins, particles and aggregates of inorganic substances such as metals and plastics, are analyzed by the thermal movement of solvent molecules in liquids, such as water molecules in aqueous solutions. In response to collisions, it undergoes Brownian motion, which is random diffusion. Such Brownian motion is sensitive to the temperature T of the liquid in which particles and aggregates are present. For example, the diffusion coefficient D [m2/s] of Brownian motion of spherical particles is expressed by the Stokes-Einstein equation as shown below, and is proportional to the temperature T [K] of the liquid.
[Number 6]
D=kBT/(6πηa) (6)
Here, η [kg/m・s] is the viscosity coefficient (viscosity coefficient, viscosity) of the liquid medium, a [m] is the radius of particles or aggregates, and kB is Boltzmann's constant (kB = 1.380 × 10-23 J /K).
By evaluating the diffusion coefficient D of the scatterer as a spherical particle from dynamic light scattering (DLS) measurement, the size (radius) a of the spherical particle can be calculated as a=kBT/(6πηD) using the above Stokes-Einstein formula. ) can be estimated. Here, the viscosity η of the liquid medium and the temperature T of the liquid are measured by other appropriate methods, and their measured values are used. Note that it is preferable to measure the scattered light while the temperature of the liquid sample 154 is adjusted and controlled to a predetermined constant temperature.

一方、散乱光の測定中に、サンプル154の温度を変化させ、液体中の粒子や凝集体の状態をリアルタイムで分析するニーズが存在する。具体的には、例えば、タンパク質やペプチド等の溶液において、温度に依存して凝集体が形成される過程を分析する場合などである。例えば、サンプルからの散乱光を計測しながら、サンプルの温度を昇温、又は降温させて、凝集体の形成状態をリアルタイムで分析・評価する。このような分析の場合、液体のサンプル154の温度を所定の昇温速度、又は所定の降温速度で変化させながら、散乱光の計測を行う。従って、液体のサンプル154の温度は、所定の昇温速度、又は所定の降温速度で変化させることができ、サンプル154の温度を調整して制御した状態で、サンプル154が発生する散乱光の測定を行うことが可能となる。 On the other hand, there is a need to change the temperature of the sample 154 during measurement of scattered light and analyze the state of particles and aggregates in the liquid in real time. Specifically, this is the case, for example, when analyzing the temperature-dependent process of formation of aggregates in solutions of proteins, peptides, etc. For example, while measuring the scattered light from the sample, the temperature of the sample is raised or lowered to analyze and evaluate the state of aggregate formation in real time. In such an analysis, scattered light is measured while changing the temperature of the liquid sample 154 at a predetermined heating rate or cooling rate. Therefore, the temperature of the liquid sample 154 can be changed at a predetermined heating rate or a predetermined cooling rate, and while the temperature of the sample 154 is adjusted and controlled, the scattered light generated by the sample 154 is measured. It becomes possible to do this.

また、別な分析対象である、プラスチック等のような高分子等の結晶粒を形成する薄膜の場合では、結晶粒等の形成は温度に対して敏感に変化する。従って、液体のサンプル154と同様に、薄膜等のサンプル154の温度を所定の一定温度に維持するように制御した状態で、サンプル154が発生する散乱光の測定を行う。また、薄膜等のサンプル154の場合は、サンプル154の温度を、所定の昇温速度、又は所定の降温速度で変化させ、このような環境下でのサンプル154が発生する散乱光を測定することにより、薄膜等のサンプル154の分析を行うことが可能となる。 In addition, in the case of a thin film that forms crystal grains of polymers such as plastics, which is another object of analysis, the formation of crystal grains changes sensitively to temperature. Therefore, similarly to the liquid sample 154, the scattered light generated by the sample 154 is measured while the temperature of the sample 154, such as a thin film, is controlled to be maintained at a predetermined constant temperature. Furthermore, in the case of a sample 154 such as a thin film, the temperature of the sample 154 is changed at a predetermined heating rate or a predetermined cooling rate, and the scattered light generated by the sample 154 under such an environment is measured. This makes it possible to analyze a sample 154 such as a thin film.

光照射部140は、サンプル154の温度を調整して制御する機構を備える。サンプル154の温度を調整・制御する機器としては、各種温度制御器や冷却加熱ステージ等が使用できる。これらの温度制御器では、例えば、ヒーター等による加熱や冷媒等による冷却、ペルチェ素子等による加熱や冷却によって温度を変化させ、白金抵抗体や半導体等の温度センサで対象物の温度を計測して、加熱と冷却機構にフィードバックしながら、例えばPID制御方式で温度が調整・制御される。サンプル154の温度の調整・制御は、試料部150を収納するサンプルセル152を介して行うため、サンプル154を含む試料部150の熱的性質(熱容量、熱伝導率など)を考慮して、適切な温度制御器を使用する。 The light irradiation unit 140 includes a mechanism that adjusts and controls the temperature of the sample 154. As a device for adjusting and controlling the temperature of the sample 154, various temperature controllers, cooling/heating stages, etc. can be used. These temperature controllers change the temperature by heating with a heater, cooling with a refrigerant, heating or cooling with a Peltier element, etc., and measure the temperature of the object with a temperature sensor such as a platinum resistor or semiconductor. The temperature is adjusted and controlled using, for example, a PID control method while feeding back to the heating and cooling mechanism. Since the temperature of the sample 154 is adjusted and controlled via the sample cell 152 that houses the sample section 150, the temperature of the sample 154 is adjusted and controlled appropriately, taking into consideration the thermal properties (heat capacity, thermal conductivity, etc.) of the sample section 150 including the sample 154. Use a suitable temperature controller.

温度制御器によってサンプル154の温度を室温以下で冷却する場合、結露を防止する必要がある。冷却による結露によってサンプルセル152に水滴が付着し、水滴による散乱光が強いバックノイズとなって、サンプル154の散乱光の測定が難しくなる。そのため、窒素やアルゴン等の不活性ガスをサンプルセル152の外側周囲部分に導入することが好ましく、温度制御器のサンプルセル152を取り付け部分などに不活性ガスの導入口を設ける。また、不活性ガスの導入は、プラスチック等のような高分子等の結晶粒を形成する薄膜等のサンプルの加熱時に発生の恐れある酸化を防止する効果があるため、特に高温での使用では不活性ガスの導入は好ましい。 When the temperature controller cools the sample 154 below room temperature, it is necessary to prevent condensation. Water droplets adhere to the sample cell 152 due to dew condensation due to cooling, and scattered light from the water droplets becomes strong back noise, making it difficult to measure the scattered light of the sample 154. Therefore, it is preferable to introduce an inert gas such as nitrogen or argon into the outer peripheral portion of the sample cell 152, and an inert gas inlet is provided at a portion where the sample cell 152 of the temperature controller is attached. In addition, the introduction of an inert gas has the effect of preventing oxidation that may occur when heating samples such as thin films that form crystal grains of polymers such as plastics, so it is especially important when used at high temperatures. Introduction of active gas is preferred.

サンプル154の温度を調整・制御する機器として、ペルチェ素子等を使用した冷却加熱ステージは、小さなサイズのペルチェ素子等で加熱と冷却が行えるために小型であり、小サイズのサンプルセル152に対して特に好ましい。より具体的には、例えば、顕微鏡用のペルチェ式冷却加熱ステージが好適である。顕微鏡用ペルチェ式冷却加熱ステージは、例えば、ペルチェ素子と水循環ユニットの組み合わせによってサンプルの加熱と冷却を行う。 As a device for adjusting and controlling the temperature of the sample 154, the cooling/heating stage using a Peltier element or the like is compact because it can perform heating and cooling with a small Peltier element, and is suitable for the small sample cell 152. Particularly preferred. More specifically, for example, a Peltier cooling and heating stage for a microscope is suitable. A Peltier cooling/heating stage for a microscope, for example, heats and cools a sample using a combination of a Peltier element and a water circulation unit.

液体のサンプル154が測定対象である場合、例えば、―20℃~120℃の温度範囲において、±0.05℃の精度でサンプルの温度を調整・制御できる。また、昇温・降温速度を例えば0.01~20℃/minで行える。 When the liquid sample 154 is the measurement target, the temperature of the sample can be adjusted and controlled with an accuracy of ±0.05°C in the temperature range of -20°C to 120°C, for example. Further, the temperature increase/decrease rate can be set at, for example, 0.01 to 20° C./min.

また、薄膜等の固体物が測定対象である場合、例えば、―190℃又は室温~600℃の温度範囲において、温度精度±0.2℃(―190℃~室温)、±0.05℃(室温~600℃)でサンプルの温度を調整・制御できる。また、昇温・降温速度を例えば0.01℃/min~20℃/min(―190℃~室温)、0.01℃/min~150℃/min(室温~600℃)で行える。 In addition, when a solid object such as a thin film is to be measured, for example, in the temperature range of -190°C or room temperature to 600°C, the temperature accuracy is ±0.2°C (-190°C to room temperature), ±0.05°C ( The sample temperature can be adjusted and controlled from room temperature to 600℃. Further, the temperature raising/lowering rate can be set to, for example, 0.01°C/min to 20°C/min (-190°C to room temperature) and 0.01°C/min to 150°C/min (room temperature to 600°C).

顕微鏡用のペルチェ式冷却加熱ステージには、サンプル154の顕微鏡観察を可能とする光学窓が設けられており、顕微鏡観察用の対物レンズに対応できる。顕微鏡用のペルチェ式冷却加熱ステージは、例えば、20倍、50倍、100倍の長作動距離用の対物レンズに対応し、サンプルの温度制御下においてサンプルの顕微鏡観察が可能であるため、実施例に係る粒子・凝集体の分析装置におけるサンプル154の温度制御器として好適である。 The Peltier type cooling and heating stage for a microscope is provided with an optical window that enables microscopic observation of the sample 154, and is compatible with an objective lens for microscopic observation. The Peltier cooling/heating stage for a microscope is compatible with objective lenses with long working distances of, for example, 20x, 50x, and 100x, and enables microscopic observation of the sample while controlling the sample temperature. It is suitable as a temperature controller for the sample 154 in the particle/aggregate analysis device.

液体のサンプル154を収納するサンプルセル152は、サンプル154の温度を調整・制御する構成を備えている。冷却加熱ステージ等の冷却加熱部位に直接、取り付け保持し、サンプル154の温度制御を行ってもよい。すなわち、この場合、冷却加熱ステージ自体が、試料部150の支持ホルダーとして機能を有し、サンプルセル152を保持する。また、サンプル154が薄膜等の固体物である場合には、上記冷却加熱ステージ等の冷却加熱部位にサンプル154を直接取り付けて保持し、サンプル154の温度制御を行ってもよい。 A sample cell 152 that stores a liquid sample 154 is configured to adjust and control the temperature of the sample 154. The temperature of the sample 154 may be controlled by directly attaching and holding it to a cooling/heating part such as a cooling/heating stage. That is, in this case, the cooling/heating stage itself functions as a support holder for the sample section 150 and holds the sample cell 152. Further, when the sample 154 is a solid object such as a thin film, the temperature of the sample 154 may be controlled by directly attaching and holding the sample 154 to a cooling/heating part of the cooling/heating stage or the like.

サンプル154の温度を調整・制御する機器である、冷却加熱ステージ等は、散乱光測定によるサンプル154の顕微鏡的分析を行うためにサンプルセル152を微動走査する、上記のX軸とY軸の2軸、或いはX軸とY軸、Z軸の3軸の多軸ステージに搭載してもよい。また、冷却加熱ステージ等において、サンプルセル152やサンプル154自体を、例えばX軸とY軸の2軸方向に微小移動させる機構を備えてもよい。具体的には、例えば冷却加熱ステージ等に内蔵のマイクロメータ―ステージによってサンプルセル152や測定サンプルを微小走査し、サンプル154の局所領域からの散乱光を計測して、顕微鏡的分析を行うことができる。 The cooling/heating stage, etc., which is a device for adjusting and controlling the temperature of the sample 154, performs microscopic scanning of the sample cell 152 in order to microscopically analyze the sample 154 by measuring scattered light. It may also be mounted on a multi-axis stage with three axes: the X-axis, Y-axis, and Z-axis. Further, the cooling/heating stage or the like may be provided with a mechanism for slightly moving the sample cell 152 or the sample 154 itself, for example, in two axial directions of the X axis and the Y axis. Specifically, for example, microscopic analysis can be performed by microscanning the sample cell 152 or the measurement sample using a micrometer stage built into a cooling/heating stage or the like, and measuring scattered light from a local region of the sample 154. can.

(7)平行散乱光変換部170の説明
平行散乱光変換部170は、試料部150に照射された照射光148のビームから放射されるサンプル154による散乱光の内の、小角散乱光160を、測定散乱角θSの範囲で取り込み、光軸146に平行な平行小角散乱光168に変換する。本実施例は、前方の小角散乱光160を使用する場合について記載しているが、考え方は後方の小角散乱光に対しても同じであり、同様の作用および効果が得られる。具体的には、光照射部140の集光レンズ142により、既定の大きさに集光した照射光148が、サンプル154に照射される。サンプル154からの透過光164に加え、小角散乱光が前方に放出される。この時後方にも同時に小角散乱光が放出されるが、上述のとおり、本実施例では前方に放出された小角散乱光を使用する構成を、前方および後方に向けて発生する散乱光の計測および分析を行う分析装置の代表例として説明する。照射光148がサンプル154の最小ビームスポット157に照射されたとすると、最小ビームスポット157から測定散乱角θSの範囲内において放出された小角散乱光160が、レンズ172に入射して、レンズ172により、平行光(コリメート光)である平行小角散乱光168に変換される。最小ビームスポット157の径は例えば、数十μmから数百μmの範囲であり、10μm以上で100μm以下の範囲が好適である図。
(7) Description of the parallel scattered light converter 170 The parallel scattered light converter 170 converts the small angle scattered light 160 of the scattered light by the sample 154 emitted from the beam of the irradiation light 148 irradiated onto the sample part 150. It is captured within the range of the measurement scattering angle θS and converted into parallel small-angle scattered light 168 parallel to the optical axis 146. Although this embodiment describes the case where the forward small-angle scattered light 160 is used, the concept is the same for the backward small-angle scattered light, and similar actions and effects can be obtained. Specifically, the sample 154 is irradiated with irradiation light 148 that is focused to a predetermined size by the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 . In addition to the transmitted light 164 from the sample 154, small angle scattered light is emitted forward. At this time, small-angle scattered light is also emitted rearward at the same time, but as mentioned above, in this example, the configuration using small-angle scattered light emitted forward is used to measure scattered light generated forward and backward. This will be explained as a typical example of an analyzer that performs analysis. Assuming that the irradiation light 148 is irradiated onto the minimum beam spot 157 of the sample 154, the small-angle scattered light 160 emitted from the minimum beam spot 157 within the range of the measured scattering angle θS enters the lens 172, and is caused by the lens 172 to It is converted into parallel small angle scattered light 168 which is parallel light (collimated light). The diameter of the minimum beam spot 157 is, for example, in the range of several tens of μm to several hundred μm, and is preferably in the range of 10 μm or more and 100 μm or less.

平行散乱光変換部170によって光軸146に平行な平行小角散乱光168に変換され、平行小角散乱光168は、散乱光検出部200に入射して、平行小角散乱光168の光の強度が検出される。なお、後方に発生した小角散乱光を利用する場合は、後方に配置された図示しない平行散乱光変換部170により、光軸146に平行な光に変換されてその強度が、散乱光検出部200と同様の装置で検出される。具体的には、散乱光検出部200は、平行小角散乱光168を、所定の散乱角範囲の強度分布として一度に測定する、あるいは、所定の時間範囲で、上記強度分布を連続して測定する。なお、散乱光検出部200は、平行前方小角散乱光又は平行後方小角散乱光をそれぞれ平行前方小角散乱光像又は平行後方小角散乱光像として、動画撮影してもよい。 The parallel scattered light converter 170 converts the parallel small angle scattered light 168 into parallel small angle scattered light 168, and the parallel small angle scattered light 168 enters the scattered light detector 200, where the intensity of the parallel small angle scattered light 168 is detected. be done. Note that when using small-angle scattered light generated at the rear, a parallel scattered light converter 170 (not shown) arranged at the rear converts it into light parallel to the optical axis 146, and its intensity is transmitted to the scattered light detector 200. Detected with similar equipment. Specifically, the scattered light detection unit 200 measures the parallel small-angle scattered light 168 at once as an intensity distribution in a predetermined scattering angle range, or continuously measures the intensity distribution in a predetermined time range. . Note that the scattered light detection unit 200 may capture a moving image of the parallel forward small-angle scattered light or the parallel backward small-angle scattered light as a parallel forward small-angle scattered light image or a parallel backward small-angle scattered light image, respectively.

散乱光検出部200による測定結果は解析部250に送られ、解析部250は、散乱光検出部200により測定された平行小角散乱光168の強度分布から、サンプル154の粒子や凝集体の状態を解析する。このため、解析部250は、例えば、散乱光検出部200により測定された平行小角散乱光168の計測データを一時的に演算処理部270の記憶装置290に記憶し、必要に応じて記憶装置290から読出し、解析を行う。 The measurement results by the scattered light detection unit 200 are sent to the analysis unit 250, and the analysis unit 250 determines the state of particles and aggregates in the sample 154 from the intensity distribution of the parallel small-angle scattered light 168 measured by the scattered light detection unit 200. To analyze. For this reason, the analysis unit 250 temporarily stores the measurement data of the parallel small-angle scattered light 168 measured by the scattered light detection unit 200 in the storage device 290 of the arithmetic processing unit 270, and stores the measurement data in the storage device 290 as necessary. Read from and analyze.

平行散乱光変換部170は、レンズ172と、レンズ172を支える支持装置174を有している。支持装置174は、例えばレンズ172を支持し、レンズ172の位置や傾き角を調整する機構を備えている。 The parallel scattered light converter 170 includes a lens 172 and a support device 174 that supports the lens 172. The support device 174 includes, for example, a mechanism for supporting the lens 172 and adjusting the position and tilt angle of the lens 172.

平行散乱光変換部170のレンズ172としては、各種レンズ、例えば球面平凸レンズ、球面両凸レンズ、円筒面平凸レンズ並びに円筒面両凸レンズ(以下、単に、「シリンドリカルレンズ」と呼ぶ)等の単一レンズ、及び光学的性質の異なる単レンズを2つ以上貼り合わせた各種アクロマティックレンズ等を用いることができる。レンズ172は、所定の散乱角度範囲で広がった散乱光を効率よく取り込み、平行光に変換する作用を備えるように、上記の単一レンズ、アクロマティックレンズ、又はこれら各種レンズを組み合わせた光学系等で構成されている。 The lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170 may be a single lens such as various lenses, such as a spherical plano-convex lens, a spherical biconvex lens, a cylindrical plano-convex lens, or a cylindrical biconvex lens (hereinafter simply referred to as a "cylindrical lens"). , and various achromatic lenses in which two or more single lenses with different optical properties are bonded together can be used. The lens 172 is an optical system such as the above-mentioned single lens, an achromatic lens, or a combination of these various lenses, so as to efficiently take in scattered light spread over a predetermined scattering angle range and convert it into parallel light. It consists of

平行散乱光変換部170のレンズ172は、光照射部140の集光レンズ142と散乱光検出部200の光検出器202との間に配置され、さらにサンプル154からの小角散乱光160を光軸146に平行な平行小角散乱光168に変換するのに好適な位置に配置される。レンズ172によって変換された平行小角散乱光168が、散乱光検出部200の光検出器202の検出面に垂直に入射するように散乱光検出部200が配置される。すなわち、散乱光検出部200の光検出器202は、光軸146に対して垂直になるように配置される。 The lens 172 of the parallel scattered light converter 170 is arranged between the condenser lens 142 of the light irradiator 140 and the photodetector 202 of the scattered light detector 200, and converts the small angle scattered light 160 from the sample 154 into an optical axis. 146 is placed at a suitable position to convert the light into parallel small-angle scattered light 168. The scattered light detection unit 200 is arranged so that the parallel small-angle scattered light 168 converted by the lens 172 is perpendicularly incident on the detection surface of the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200. That is, the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 is arranged perpendicular to the optical axis 146.

平行散乱光変換部170を構成するレンズとしては、球面収差の少ないアクロマティックレンズが好適である。例えば円形のアクロマティックレンズを使用した場合には、サンプル154の微小な円形スポット状光、図3に示す最小ビームスポット157、の照射領域から放射される散乱光を変換して、平行度の高い平行小角散乱光168を比較的容易に得ることができる。また、平行散乱光変換部170のレンズ172として、円形以外の形状、例えば円筒形のアクロマティックシリンダーレンズを使用することができる。単一レンズのシリンドリカルレンズやアクロマティックシリンダーレンズの使用の場合、それら円筒形の曲面方向のみで平行化された平行小角散乱光168が得られる。 As the lens constituting the parallel scattered light conversion section 170, an achromatic lens with little spherical aberration is suitable. For example, when a circular achromatic lens is used, the scattered light emitted from the irradiation area of the small circular spot light of the sample 154, the minimum beam spot 157 shown in FIG. Parallel small-angle scattered light 168 can be obtained relatively easily. Further, as the lens 172 of the parallel scattered light converter 170, a shape other than circular, for example, an achromatic cylinder lens having a cylindrical shape can be used. When a single cylindrical lens or an achromatic cylinder lens is used, parallel small-angle scattered light 168 is obtained that is collimated only in the direction of the cylindrical curved surface.

図2に記載の構成において、試料部150のサンプルセル152から平行散乱光変換部170のレンズ172までの距離を距離LBとすると、距離LBは、レンズ172の焦点距離f、入射光の入射角範囲、入射光のビームサイズ、サンプル154における照射光148のサイズ、及びサンプルセル152の構造等に依存する。これらの要因の中で特に、平行散乱光変換部170に使用するレンズ172の焦点距離fに大きく依存する。平行散乱光変換部170のレンズ172を配置する位置は、サンプル154の分析微小領域156から小角散乱光160が放射されるとすると、理論上は、距離LBは焦点距離fと等しくなる。 In the configuration shown in FIG. 2, if the distance from the sample cell 152 of the sample section 150 to the lens 172 of the parallel scattered light conversion section 170 is the distance LB, the distance LB is the focal length f of the lens 172, the incident angle of the incident light, and the distance LB. It depends on the range, the beam size of the incident light, the size of the illuminating light 148 on the sample 154, the structure of the sample cell 152, etc. Among these factors, it largely depends on the focal length f of the lens 172 used in the parallel scattered light converter 170. The position where the lens 172 of the parallel scattered light converter 170 is arranged is such that the distance LB is theoretically equal to the focal length f, assuming that the small angle scattered light 160 is emitted from the analysis micro region 156 of the sample 154.

しかしながら、平行散乱光変換部170のレンズ172の最も適切な配置は、レンズ172によって、サンプル154からの小角散乱光160が光軸146に平行(コリメート)となる位置である。具体的には、平行散乱光変換部170のレンズ172を通過した散乱光が平行像となり、平行な小角散乱光像となる位置に配置する。つまり、平行小角散乱光168が得られるレンズの位置が、平行散乱光変換部170のレンズ172を配置する位置となる。 However, the most appropriate arrangement of the lens 172 of the parallel scattered light converter 170 is a position where the lens 172 causes the small angle scattered light 160 from the sample 154 to be parallel (collimated) to the optical axis 146. Specifically, the scattered light that has passed through the lens 172 of the parallel scattered light converter 170 becomes a parallel image, and is placed at a position where it becomes a parallel small-angle scattered light image. In other words, the position of the lens from which the parallel small-angle scattered light 168 is obtained is the position at which the lens 172 of the parallel scattered light converter 170 is arranged.

より具体的には、平行散乱光変換部170を構成するレンズとしてレンズ172は、例えば焦点距離fが50mm~150mmの範囲の直径50mmφの円形アクロマティックレンズを使用することができる。直径が同じ円形レンズでは、焦点距離が短いほど、サンプル154からより広い散乱角度範囲の散乱光を取り込むことができる。 More specifically, as the lens 172 constituting the parallel scattered light converter 170, a circular achromatic lens having a diameter of 50 mm and a focal length f in a range of 50 mm to 150 mm can be used, for example. For circular lenses with the same diameter, the shorter the focal length, the wider the scattering angle range of scattered light can be taken in from the sample 154.

例えば、純水に分散させた直径0.1μmのラテックス粒子を測定対象とするサンプル154対して、光照射部140の集光レンズ142として、例えば20倍の無限遠補正の対物レンズを使用する。なお本対物レンズの焦点距離fは10mm、開口数NAは0.4である。図2において、集光レンズ142からサンプル154までの距離LAを例えば10mmとなるように配置する。図3に示す最大入射角θiが4.3度の照射光148をサンプルセル152へ入射する。ここでは、サンプル154を収納するサンプルセル152は、厚さ0.15mmの顕微鏡用カバーガラスの2枚で、直径7mmの孔を空けた厚さ0.5mmのシリコンゴムシートを挟んだ構造で構成している。この場合、平行散乱光変換部170のレンズ172として、例えば、焦点距離fが75mmの直径50mmφの円形アクロマティックレンズをその焦点距離75mmよりもやや短い距離LBが68mmの位置に配置する。レンズ172によって、サンプル154から、放射角θ0Sが20度より小さい角度範囲にある前方小角散乱光を取り込むことができ、平行な前方小角散乱光に変換できる。 For example, for a sample 154 whose measurement target is latex particles with a diameter of 0.1 μm dispersed in pure water, a 20x infinity-corrected objective lens is used as the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140, for example. Note that the focal length f of this objective lens is 10 mm, and the numerical aperture NA is 0.4. In FIG. 2, the distance LA from the condenser lens 142 to the sample 154 is, for example, 10 mm. Irradiation light 148 having a maximum incident angle θi of 4.3 degrees shown in FIG. 3 is incident on the sample cell 152. Here, the sample cell 152 that houses the sample 154 is constructed by sandwiching a 0.5 mm thick silicone rubber sheet with a 7 mm diameter hole between two 0.15 mm thick microscope cover glasses. are doing. In this case, as the lens 172 of the parallel scattered light converter 170, for example, a circular achromatic lens with a focal length f of 75 mm and a diameter of 50 mm is arranged at a position where a distance LB, which is slightly shorter than the focal length of 75 mm, is 68 mm. The lens 172 can take in from the sample 154 small-angle forward scattered light in an angular range in which the radiation angle θ0S is smaller than 20 degrees, and convert it into parallel small-angle forward scattered light.

本実施例において、平行散乱光変換部170のレンズ172として、焦点距離が短く大きなNAをもつ対物レンズを使用することができる。特に作動距離WDが比較的長く、無限遠補正の対物レンズが好適である。試料部150のサンプル154からの小角散乱光160を、平行散乱光変換部170のレンズ172として対物レンズを使用した場合、対物レンズで平行小角散乱光168に正確に変換することは、上述の各種レンズ、特に焦点距離fの長い、例えば焦点距離fが75mmのアクロマティックレンズ等の場合と比べて、対物レンズの焦点距離が短いゆえに、対物レンズの位置調整が難しくなる。しかしながら、平行散乱光変換部170のレンズ172の位置を調整する機構を備える支持装置174に、精密光学ステージ等、例えばマイクロメータ使用の多軸精密光学ステージ等を使用して、対物レンズの微小な位置、特にサンプルセル152とレンズ172に使用する対物レンズとの間の距離定めることになる対物レンズの位置を微調整できる構造とすることにより、試料部150のサンプル154からの小角散乱光160を、対物レンズによって正確に変換できる。すなわち正確な平行小角散乱光168を得ることができる。 In this embodiment, an objective lens with a short focal length and a large NA can be used as the lens 172 of the parallel scattered light converter 170. In particular, an objective lens with a relatively long working distance WD and an infinity correction is suitable. When an objective lens is used as the lens 172 of the parallel scattered light converter 170 to accurately convert the small angle scattered light 160 from the sample 154 of the sample section 150 into the parallel small angle scattered light 168 using the objective lens, it is difficult to accurately convert the small angle scattered light 160 from the sample 154 of the sample section 150 into the parallel small angle scattered light 168 described above. Compared to a lens, especially an achromatic lens with a long focal length f, for example, a focal length f of 75 mm, the focal length of the objective lens is short, making it difficult to adjust the position of the objective lens. However, a precision optical stage or the like, such as a multi-axis precision optical stage using a micrometer, is used for the support device 174 that has a mechanism for adjusting the position of the lens 172 of the parallel scattered light converter 170, so that the minute position of the objective lens can be adjusted. By adopting a structure that allows fine adjustment of the position, especially the position of the objective lens that determines the distance between the sample cell 152 and the objective lens used for the lens 172, the small-angle scattered light 160 from the sample 154 of the sample section 150 can be , which can be accurately converted using an objective lens. That is, accurate parallel small-angle scattered light 168 can be obtained.

なお、平行散乱光変換部170を用いずに、小角散乱光160を直接、散乱光検出部200の光検出器202の受光部に導くような構成をしてもよい。すなわち、平行散乱光変換部170を用いずに、光照射部140からの小角散乱光160を、一度に散乱光検出部200で測定するような構成にすることもできる。 Note that a configuration may be adopted in which the small-angle scattered light 160 is directly guided to the light receiving section of the photodetector 202 of the scattered light detection section 200 without using the parallel scattered light conversion section 170. That is, it is also possible to adopt a configuration in which the small-angle scattered light 160 from the light irradiation section 140 is measured by the scattered light detection section 200 at one time without using the parallel scattered light conversion section 170.

(8)透過光遮光部176の説明
サンプル154を通過した透過光164は、サンプル154からの散乱光に比べてその強度は極めて大きい。そのため、散乱光検出部200の光検出器202によって微弱な散乱光を測定するには、強い透過光が散乱光検出部200へ入射することによる光検出信号のスケールオーバーを避ける必要がある。また、透過光は、散乱光検出部200への迷光の原因となり、微弱な散乱光計測を妨げる。従って、図1や図2に示すように透過光遮光部176によって、サンプル154からの透過光164が散乱光検出部200に入射しないように防止することが好適である。すなわち、透過光遮光部176は、サンプル154の透過光164が散乱光検出部200へ入射するのを遮断し、又は透過光164の強度を減衰させる。
(8) Description of transmitted light shielding section 176 The transmitted light 164 that has passed through the sample 154 has an extremely high intensity compared to the scattered light from the sample 154. Therefore, in order to measure weak scattered light by the photodetector 202 of the scattered light detection section 200, it is necessary to avoid overscaling of the photodetection signal due to strong transmitted light entering the scattered light detection section 200. In addition, the transmitted light causes stray light to enter the scattered light detection section 200, which impedes measurement of weak scattered light. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, it is preferable to prevent the transmitted light 164 from the sample 154 from entering the scattered light detection section 200 using a transmitted light shielding section 176. That is, the transmitted light blocking section 176 blocks the transmitted light 164 of the sample 154 from entering the scattered light detection section 200 or attenuates the intensity of the transmitted light 164.

サンプル154からの透過光164は、サンプル154からの散乱光、特に前方の小角散乱光160と同様に、平行散乱光変換部170のレンズ172を通過するため、レンズ172のレンズ作用を受けて進む。すなわち、光照射部140の集光レンズ142で形成された照射光148がサンプル154へ入射し、その透過光164は、所定の最大透過角度θ0の範囲内で、様々な放射角度で広がってサンプル154から放射して、サンプル154からの散乱光と同様にレンズ172に取り込まれる。そして、レンズ172によって、サンプル154からの散乱光と同様、透過光164は平行透過光166に変換され、レンズ172で平行化された散乱光、特に平行小角散乱光168と平行して、散乱光検出部200の光検出器202へ進む。そのため、透過光遮光部176は、サンプル154からの透過光164が散乱光検出部200の光検出器202へ入射するのを防止するように、レンズ172によって平行化された平行透過光166の光軸146上に設置することが好適である。透過光遮光部176は、特にサンプル154からの小角散乱光160を計測する場合、例えば、レンズ172と散乱光検出部200の検出面との間、又はサンプルセル152とレンズ172との間に配置する。 The transmitted light 164 from the sample 154 passes through the lens 172 of the parallel scattered light converter 170, similar to the scattered light from the sample 154, especially the forward small-angle scattered light 160, and thus proceeds under the lens action of the lens 172. . That is, the irradiation light 148 formed by the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 enters the sample 154, and the transmitted light 164 spreads at various radiation angles within a predetermined maximum transmission angle θ0 and hits the sample. 154 and is captured by lens 172 as well as scattered light from sample 154 . Then, the transmitted light 164 is converted into parallel transmitted light 166 by the lens 172, similar to the scattered light from the sample 154, and the scattered light 164 is converted into parallel transmitted light 166, which is parallelized by the lens 172, and in parallel with the parallel small-angle scattered light 168. Proceed to the photodetector 202 of the detection unit 200. Therefore, the transmitted light shielding section 176 prevents the transmitted light 164 from the sample 154 from entering the photodetector 202 of the scattered light detection section 200. Preferably, it is mounted on axis 146. Particularly when measuring small-angle scattered light 160 from the sample 154, the transmitted light shielding section 176 is arranged, for example, between the lens 172 and the detection surface of the scattered light detection section 200, or between the sample cell 152 and the lens 172. do.

透過光遮光部176は、各種の吸収体やミラーなどを用いることができる。さらに透過光遮光部176は、散乱光を発生しないことが必要である。透過光遮光部176の材料としては、透過光を遮断する機能、又は透過光の強度を減衰させ、さらに散乱光を発生しない材料で構成すれば、特に制限はない。例えば、透過光遮光部176の材料として、紙、木材、金属、プラスチック、ガラスなどを用いることが可能である。透過光を遮断する効果、又は透過光を減衰させる効果を高めるために、これらの表面に特に黒色につや消しを施すことが好ましい。透過光遮光部176として、各種光学素子も使用することができる。例えば、フィルター、ミラー、ハーフミラー、ビームスプリッター、及び光路変更用光学素子等を用いることが可能である。より具体的には、金属、金属膜、及び誘電体多層膜等の各種フィルターやミラー及びハーフミラー、偏光板や波長板等の偏光素子、光吸収物質を含有する吸収型NDフィルター、金属膜等の反射型NDフィルター、各種プリズムやレンズ等の光路変更用光学素子などを用いてもよい。 The transmitted light shielding section 176 can use various types of absorbers, mirrors, and the like. Furthermore, the transmitted light shielding section 176 needs to not generate scattered light. There are no particular restrictions on the material of the transmitted light shielding section 176 as long as it is made of a material that has a function of blocking transmitted light or attenuates the intensity of transmitted light and does not generate scattered light. For example, paper, wood, metal, plastic, glass, etc. can be used as the material for the transmitted light shielding section 176. In order to enhance the effect of blocking transmitted light or attenuating transmitted light, it is preferable that these surfaces are matted, especially in black. Various optical elements can also be used as the transmitted light shielding section 176. For example, it is possible to use filters, mirrors, half mirrors, beam splitters, optical path changing optical elements, and the like. More specifically, various filters such as metals, metal films, and dielectric multilayer films, mirrors and half mirrors, polarizing elements such as polarizing plates and wavelength plates, absorption type ND filters containing light-absorbing substances, metal films, etc. Reflective ND filters, optical path changing optical elements such as various prisms and lenses, etc. may also be used.

サンプル154からの透過光の形状とそのサイズは、試料部150のサンプルセル152又はサンプル154へ入射する照射光148の形状と入射角度の範囲、サンプルセル152の構造、サンプル154における照射光148のスポットサイズ、集光レンズ142の形状と焦点距離fなどに依存する。そのため、平行散乱光変換部170に使用する部材の形状とそのサイズは、サンプル154からの透過光164の形状とサイズに応じて選択する。例えば、円形状の透過光である場合、それよりも大きなサイズの円盤状等の部材を使用する。透過光遮光部176がレンズ172と散乱光検出部200との間に配置される場合には、レンズ172によって平行透過光166は平行化され、或いは拡散されるため、透過光遮光部176の配置する位置における透過光の形状とサイズに対応した部材を使用する。 The shape and size of the transmitted light from the sample 154 are determined by the shape and incident angle range of the irradiated light 148 that enters the sample cell 152 of the sample section 150 or the sample 154, the structure of the sample cell 152, and the irradiated light 148 in the sample 154. It depends on the spot size, the shape of the condensing lens 142, the focal length f, etc. Therefore, the shape and size of the member used in the parallel scattered light converter 170 are selected depending on the shape and size of the transmitted light 164 from the sample 154. For example, in the case of circular transmitted light, a member of a larger size, such as a disk, is used. When the transmitted light shielding section 176 is arranged between the lens 172 and the scattered light detection section 200, the parallel transmitted light 166 is collimated or diffused by the lens 172, so the arrangement of the transmitted light shielding section 176 Use a member that corresponds to the shape and size of the transmitted light at the position.

透過光遮光部176は、サンプル154からの平行透過光166を遮断、あるいは減衰させる。しかしそれだけではなく、サンプル154からの散乱光も遮断、あるいは減衰させる。すなわち、透過光遮光部176は、散乱光検出部200の光検出器202による散乱光の測定では、影体となり、散乱光検出部200の受光面上で表れるその影の部分に対応する散乱角範囲では、散乱光の測定は困難である。従って、サンプル154からの平行小角散乱光168をより低角度側まで正確に測定することが望ましく、そのために、透過光遮光部176に使用する部材としては、可能な限りにその大きさを小さくすることが好適である。このため、透過光遮光部176には、遮る透過光ビームのサイズよりやや大きい部材を使用することが好適である。 The transmitted light blocking section 176 blocks or attenuates the parallel transmitted light 166 from the sample 154. However, in addition to this, scattered light from the sample 154 is also blocked or attenuated. That is, the transmitted light shielding section 176 becomes a shadow object in the measurement of scattered light by the photodetector 202 of the scattered light detection section 200, and the scattering angle corresponding to the shadow portion appearing on the light receiving surface of the scattered light detection section 200 is At this range, measurements of scattered light are difficult. Therefore, it is desirable to accurately measure the parallel small-angle scattered light 168 from the sample 154 to the lower angle side, and for this purpose, the size of the member used for the transmitted light shielding part 176 is made as small as possible. It is preferable that For this reason, it is preferable to use a member for the transmitted light shielding section 176 that is slightly larger than the size of the transmitted light beam to be blocked.

例えば、直径0.1μmのラテックス粒子の純水分散のサンプル154に対して、光照射部140の集光レンズ142として20倍の無限遠補正の対物レンズ(f=10mm、NA0.4)を使用し、図2に示すように、集光レンズ142からサンプル154までの距離LAが10mmの位置に配置する。図3に示す最大入射角θiが4.3度で照射光148をサンプルセル152へ入射させ、平行散乱光変換部170のレンズ172として、焦点距離fが75mmの直径50mmφの円形アクロマティックレンズを距離LBが68mmの位置に配置する。ここで、サンプル154を収納するサンプルセル152は、厚さ0.15mmの顕微鏡用カバーガラスの2枚で、直径7mmの孔を空けた厚さ0.5mmのシリコンゴムシートを挟んだ構造で構成している。上記の場合、サンプル154からの透過光164は、172によって平行化され、円形の平行透過光のビームの直径D1は、10mmである。従って、この場合、透過光遮光部176として、例えば黒色つや消しを施した直径12mmの金属製の円盤やロッド等を使用することが好適である。 For example, for a sample 154 of latex particles with a diameter of 0.1 μm dispersed in pure water, a 20x infinity-corrected objective lens (f = 10 mm, NA 0.4) is used as the condenser lens 142 of the light irradiation unit 140. As shown in FIG. 2, the sample 154 is placed at a distance LA from the condenser lens 142 to the sample 154 of 10 mm. The irradiation light 148 is made to enter the sample cell 152 at a maximum incident angle θi of 4.3 degrees as shown in FIG. It is placed at a position where the distance LB is 68 mm. Here, the sample cell 152 that stores the sample 154 is constructed by sandwiching a 0.5 mm thick silicone rubber sheet with a 7 mm diameter hole between two 0.15 mm thick microscope cover glasses. are doing. In the above case, the transmitted light 164 from the sample 154 is collimated by 172, and the diameter D1 of the circular parallel transmitted light beam is 10 mm. Therefore, in this case, it is preferable to use, for example, a matte black metal disk or rod with a diameter of 12 mm as the transmitted light shielding part 176.

また、透過光遮光部176は平行散乱光変換部170と散乱光検出部200との間、又はサンプル154と平行散乱光変換部170との間のどちらかに配置することで、効果が得られる。透過光遮光部176をサンプル154と平行散乱光変換部170との間に設置する場合、試料部150のサンプルセル152又はサンプル154からの透過光が、サンプル154の微小な照射光ビームスポットである最小ビームスポット157からの透過光であるゆえに、透過光遮光部176の部材のサイズは、レンズ172を通過した平行透過光166を遮光する場合よりも、小さくすることが可能であり、すなわち、透過光遮光部176をより小型にすることができる。よりサイズの小さい透過光遮光部176となることで、より小角の散乱角で散乱光を測定することが可能となる。 Further, the effect can be obtained by disposing the transmitted light shielding section 176 either between the parallel scattered light converting section 170 and the scattered light detecting section 200 or between the sample 154 and the parallel scattered light converting section 170. . When the transmitted light shielding section 176 is installed between the sample 154 and the parallel scattered light conversion section 170, the transmitted light from the sample cell 152 of the sample section 150 or the sample 154 is a minute irradiation light beam spot of the sample 154. Since the transmitted light is from the minimum beam spot 157, the size of the member of the transmitted light shielding section 176 can be made smaller than when shielding the parallel transmitted light 166 that has passed through the lens 172. The light shielding section 176 can be made more compact. By making the transmitted light shielding part 176 smaller in size, it becomes possible to measure scattered light at a smaller scattering angle.

また、透過光遮光部176は、試料部150と散乱光検出部200との間で、透過光の光軸上で、散乱光検出部200の光検出器202への透過光を入射させないように配置する。また、透過光遮光部176は、透過光の光軸(進む方向)上に配置すればよく、サンプル154と散乱光検出部200との間において、その位置(距離)には制限はない。なお、透過光遮光部176は、後方の小角散乱光を測定する構成では、配置されなくてもよい。 Further, the transmitted light shielding section 176 is arranged between the sample section 150 and the scattered light detection section 200 on the optical axis of the transmitted light so as to prevent the transmitted light from entering the photodetector 202 of the scattered light detection section 200. Deploy. Further, the transmitted light shielding section 176 may be placed on the optical axis (traveling direction) of the transmitted light, and there is no restriction on its position (distance) between the sample 154 and the scattered light detection section 200. Note that the transmitted light shielding section 176 does not need to be provided in a configuration that measures rear small-angle scattered light.

(9)散乱光検出部200の構成および作用効果の説明
散乱光検出部200は、受光面203を有する光検出器202を備えていて、光検出器202により、平行散乱光変換部170からの平行小角散乱光168を検知する。光検出器202の受光面203は多数の光検出素子で構成されている。各光検出素子11は入射した平行小角散乱光168の光強度に対応する電気信号に出力し、該電気信号は、増幅・冷却部212で増幅されて、解析部250へ送られる。
(9) Description of the configuration and effects of the scattered light detection section 200 The scattered light detection section 200 includes a photodetector 202 having a light receiving surface 203. Parallel small angle scattered light 168 is detected. The light receiving surface 203 of the photodetector 202 is composed of a large number of photodetecting elements. Each photodetection element 11 outputs an electrical signal corresponding to the light intensity of the incident parallel small-angle scattered light 168, and the electrical signal is amplified by the amplification/cooling section 212 and sent to the analysis section 250.

散乱光検出部200の受光面203に平行小角散乱光168が垂直に入射することが重要である。このため散乱光検出部200には、光検出器202の受光面203を光軸146すなわち平行小角散乱光168に対して垂直な状態に調整するための、言い換えると、散乱光検出部200の受光面203の光軸146に対する角度を調整するための、角度調整機構が位置調整機構220に設けられている。散乱光検出部200は、光検出器202の各光検出素子11からの信号を増幅したり、散光検出器202を冷却したりする増幅・冷却部212を備え、さらに散乱光検出部200からの出力信号や光検出器202並びに増幅・冷却部212への制御信号を電気的に送受信するための制御インターフェース(図示せず)と、光検出器202の駆動電源(図示せず)等、を有している。 It is important that the parallel small-angle scattered light 168 is perpendicularly incident on the light receiving surface 203 of the scattered light detection section 200. For this reason, the scattered light detection section 200 has a method for adjusting the light receiving surface 203 of the photodetector 202 to be perpendicular to the optical axis 146, that is, the parallel small angle scattered light 168. The position adjustment mechanism 220 is provided with an angle adjustment mechanism for adjusting the angle of the surface 203 with respect to the optical axis 146. The scattered light detection unit 200 includes an amplification/cooling unit 212 that amplifies the signals from each photodetection element 11 of the photodetector 202 and cools the scattered light detector 202. It includes a control interface (not shown) for electrically transmitting and receiving output signals and control signals to the photodetector 202 and the amplification/cooling unit 212, a driving power source (not shown) for the photodetector 202, etc. are doing.

散乱光検出部200による、小角散乱光160に関する前方小角散乱光像の画像の検出について、光検出器202を使用した例を以下説明する。しかし、前記小角散乱光160に基づく前方小角散乱光像の画像の検出は、光検出用カメラ204を使用しても同様に検出でき、以下の説明がそのまま適用できる。すなわち、図13や図14に示すカメラレンズ206を備えた光検出用カメラ204を用いても前記小角散乱光160に基づく前方小角散乱光像の画像を同様に検出することができる。なお図13や図14に記載の実施例は、具体的には、記散乱角フィルター180のリング状の開口182の作用により作られる前方小角散乱光像の画像についての説明である。しかし上述したように、図1から図9を用いて説明する前方小角散乱光像の画像の検出においても、散乱光検出部200の代わりに、同様に使用でき、同様の効果を奏する。 An example in which the photodetector 202 is used to detect an image of a forward small-angle scattered light image regarding the small-angle scattered light 160 by the scattered light detection unit 200 will be described below. However, the forward small-angle scattered light image based on the small-angle scattered light 160 can be detected in the same way using the light detection camera 204, and the following explanation can be applied as is. That is, the image of the forward small-angle scattered light image based on the small-angle scattered light 160 can be similarly detected using the light detection camera 204 equipped with the camera lens 206 shown in FIGS. 13 and 14. The embodiments shown in FIGS. 13 and 14 specifically describe images of forward small-angle scattered light images created by the action of the ring-shaped aperture 182 of the scattering angle filter 180. However, as described above, it can be similarly used in place of the scattered light detection section 200 in the detection of forward small-angle scattered light images explained using FIGS. 1 to 9, and the same effects can be achieved.

光検出器202は、サンプル154の散乱光の検出に適した光検出器である。具体的には光検出器202は、マルチチャンネルのフォトダイオードアレイやリニアイメージセンサ等の多数の光センサ素子アレイ、CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサ等を含むマルチチャンネル光検出器(多数画素センサから構成した光検出器)を備える。本実施例では、光検出器202として、多数の微小光検出素子を高密度に並べた、又は集積した大面積の光検出器であるマルチチャンネル光検出器を用いることが好ましい。マルチチャンネル光検出器を用いる構成では、光検出器202を固定した静止状態で、平行小角散乱光168の強度分布を例えば空間パターンの状態で一度に、短時間に計測することができる。つまり、この場合は、マルチチャンネル光検出器で散乱光が描く散乱光像を、静止画像として計測する。さらに、マルチチャンネル光検出器によって、平行小角散乱光168を連続撮影する、言い換えると動画撮影することで、上記強度分布が描く空間パターンの時間的変化即ち経時的変化を計測することができる。 Photodetector 202 is a photodetector suitable for detecting scattered light of sample 154. Specifically, the photodetector 202 is a multi-channel photodetector (consisting of a multi-pixel sensor) including a multi-channel photodiode array, a large number of photosensor element arrays such as a linear image sensor, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, etc. equipped with a photodetector). In this embodiment, it is preferable to use a multichannel photodetector as the photodetector 202, which is a large-area photodetector in which a large number of minute photodetection elements are arranged or integrated at high density. In a configuration using a multi-channel photodetector, the intensity distribution of the parallel small-angle scattered light 168 can be measured in a spatial pattern, for example, all at once in a short time while the photodetector 202 is fixed and stationary. In other words, in this case, a scattered light image drawn by scattered light with a multi-channel photodetector is measured as a still image. Further, by continuously photographing the parallel small-angle scattered light 168 using a multi-channel photodetector, in other words, by photographing a moving image, it is possible to measure the temporal change in the spatial pattern described by the intensity distribution, that is, the temporal change.

この場合、マルチチャンネル光検出器によって、平行小角散乱光168を画像として連続撮影して、得られたそれら散乱光像の動画像には、サンプル154に関するSLSとDLSが含まれている。すなわち、画像として撮影された散乱光強度の位置依存性、つまり散乱光の強度分布は、SLSに対応する。一方、撮影された散乱光像のある特定点あるいは特定位置に着目した、その点における散乱光強度の時間変化は、DLSに対応する。ある所定の時間間隔で散乱光像を連続撮影することによって、散乱光像上の着目点での散乱光強度の時間変化が取得できる。この取得データに基づいて、必要に応じ、散乱光像上の各点において言い換えると複数の部分に於いて、散乱光強度の時間変化に対する周波数パワースペクトルあるいは周波数パワースペクトルの変化を解析により解析部250から出力することができる。 In this case, the parallel small-angle scattered light 168 is continuously photographed as an image by a multi-channel photodetector, and the obtained moving image of the scattered light images includes the SLS and DLS regarding the sample 154. That is, the positional dependence of the scattered light intensity photographed as an image, that is, the intensity distribution of the scattered light, corresponds to SLS. On the other hand, focusing on a particular point or position in a photographed scattered light image, the time change in the scattered light intensity at that point corresponds to DLS. By continuously photographing scattered light images at certain predetermined time intervals, it is possible to obtain temporal changes in the scattered light intensity at a point of interest on the scattered light image. Based on this acquired data, the analysis unit 250 analyzes the frequency power spectrum or changes in the frequency power spectrum with respect to time changes in the scattered light intensity at each point on the scattered light image, in other words at multiple parts, as necessary. It can be output from.

光検出器202は、例えば、100ms以下、より好適には、50ms以下の瞬時に、一度に、例えば、所定の散乱角範囲で散乱光を計測することが好ましい。光検出器202によって、平行散乱光変換部170からの平行小角散乱光168を、散乱光の像として連続撮影、すなわち動画撮影できることが好適である。光検出器202として、例えば、CMOSイメージセンサを含むマルチチャンネル光検出器(以下、単に「CMOSカメラ」)が特に好適である。CMOSカメラで、例えば、露光時間10ms、フレームレート100f/sで、あるいは50f/sで連続撮影の長さ(撮影の画像枚数)150枚~300枚で連続撮影が可能である。 It is preferable that the photodetector 202 measures the scattered light at once, for example, within a predetermined scattering angle range, for example, in an instant of 100 ms or less, more preferably 50 ms or less. It is preferable that the photodetector 202 can continuously photograph the parallel small-angle scattered light 168 from the parallel scattered light converter 170 as a scattered light image, that is, can take a moving image. As the photodetector 202, for example, a multi-channel photodetector (hereinafter simply referred to as "CMOS camera") including a CMOS image sensor is particularly suitable. With a CMOS camera, for example, continuous shooting is possible at an exposure time of 10 ms, a frame rate of 100 f/s, or 50 f/s, and a continuous shooting length (number of images taken) of 150 to 300 images.

散乱光検出部200の光検出器202は、散乱光測定に使用する光源110の光波長付近で高い受光感度をもつことが好ましい。溶液中のペプチドや核酸等の低中分子、及びタンパク質等の生体高分子など、溶媒分子と強く相互作用している分子やその凝集体に対する散乱光は、液体中に分散し比較的溶媒分子との相互作用が小さい、ナノからサブミクロンの金属やプラスチック及び無機物など粒子やその凝集体の場合と比較して、一般に微弱である。比較的散乱強度が大きい、前方小角散乱光又は後方小角散乱光でさえも、上記の溶媒に分散した粒子や凝集体の散乱光と比較して極端に散乱光強度は小さいため、散乱光散乱光検出部200の光検出器202には、高い検出感度をもった光検出器を用いることが好ましい。 It is preferable that the photodetector 202 of the scattered light detection section 200 has high light reception sensitivity near the light wavelength of the light source 110 used for scattered light measurement. Scattered light from molecules that strongly interact with solvent molecules and their aggregates, such as small to medium molecules such as peptides and nucleic acids, and biopolymers such as proteins, in a solution is dispersed in the liquid and is relatively isolated from the solvent molecules. In general, the interaction is weak compared to nano to submicron particles such as metals, plastics, and inorganic substances and their aggregates. Even the forward small-angle scattered light or the backward small-angle scattered light, which has a relatively large scattering intensity, has an extremely low scattered light intensity compared to the scattered light of particles or aggregates dispersed in the solvent, so the scattered light scattered light It is preferable to use a photodetector with high detection sensitivity as the photodetector 202 of the detection unit 200.

光源110の光波長付近で光検出器202自体の量子効率が高いことは必要であって、さらに、微弱な散乱光を計測するために、光検出器202は高感度な状態で使用する。そのためには、光検出器202の暗電流ノイズをできるだけ抑制するために、光検出器202の受光部を冷却する。光検出器の受光部の冷却には、送風、水流循環、電子素子等によって行うことが可能であり、特にペルチェ素子の電子素子を用いた場合、素子が小型であるために光検出器に冷却器を内蔵できる。例えば、量子効率が50%以上の光検出器で、ペルチェ素子を使用して光検出器の受光部を―10℃以下に冷却して、暗電流ノイズを低下させて使用することが好ましい。 It is necessary that the quantum efficiency of the photodetector 202 itself is high near the light wavelength of the light source 110, and furthermore, the photodetector 202 is used in a highly sensitive state in order to measure weak scattered light. To this end, the light receiving section of the photodetector 202 is cooled in order to suppress dark current noise of the photodetector 202 as much as possible. The light-receiving part of a photodetector can be cooled by air blowing, water circulation, electronic elements, etc. Especially when using an electronic element such as a Peltier element, since the element is small, it is possible to cool the light-receiving part of the photodetector. A device can be built-in. For example, in a photodetector having a quantum efficiency of 50% or more, it is preferable to use a Peltier element to cool the light receiving part of the photodetector to −10° C. or lower to reduce dark current noise.

散乱光検出部200に適した光検出器202としては、特に受光面のサイズが大きい、CCDイメージセンサをもつCCDカメラ、又はCMOSイメージセンサをもつCMOSカメラが好適である。微弱光計測用のCCDカメラ又はCMOSカメラが特に適しており、量子効率が50%~70%以上と高く、暗電流が非常に小さく、飽和電荷量が大きく、ダイナミックレンジの広いリニアイメージセンサを受光面にもつカメラが好ましい。これらのカメラには、暗電流を抑制するために、増幅・冷却部61等にペルチェ素子等の電子冷却器を内蔵し、例えば―10℃以下まで受光面を冷却するように構成してもよい。 As the photodetector 202 suitable for the scattered light detection unit 200, a CCD camera having a CCD image sensor or a CMOS camera having a CMOS image sensor, which has a particularly large light receiving surface, is suitable. A CCD camera or CMOS camera for weak light measurement is particularly suitable, with a high quantum efficiency of 50% to 70% or more, very low dark current, large saturation charge, and a linear image sensor with a wide dynamic range. A camera with a side view is preferred. In order to suppress dark current, these cameras may be configured to have a built-in electronic cooler such as a Peltier element in the amplification/cooling section 61 or the like to cool the light-receiving surface to, for example, -10 degrees Celsius or lower. .

散乱光検出部200の光検出器202として、例えば、受光部のサイズが横14.0mm×高さ16.6mmで、最小ピクセルサイズ6.5μm(量子効率50%以上)の有効画素2160×2560チャンネル(ピクセル)の5.5メガピクセルのCMOSエリアイメージセンサをもつCMOSカメラを使用することができる。ペルチェ素子を内蔵し―10℃まで、CMOSセンサを冷却でき、暗電流ノイズが0.02e-/(ピクセル・秒)と極めて低い。また、ダイナミックレンジは3300:1と広い。 As the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200, for example, the size of the light receiving unit is 14.0 mm in width x 16.6 mm in height, and the effective pixels are 2160 x 2560 with a minimum pixel size of 6.5 μm (quantum efficiency of 50% or more). A CMOS camera with a 5.5 megapixel CMOS area image sensor in channels (pixels) can be used. Built-in Peltier element allows CMOS sensor to be cooled down to -10℃, and dark current noise is extremely low at 0.02e-/(pixel/second). Also, the dynamic range is wide at 3300:1.

このCMOSカメラによって、散乱光像等の連続撮影(動画撮影)では、例えば、撮影に有効な受光面が全エリアの2160×2560ピクセルの場合、グローバルシャッター機構で撮影フレムレートが49f/s、ローリングシャッター機構で100f/sで連続的に画像を計測することができる。さらに高速で動画撮影する場合には、例えば、有効受光面エリアを例えば1080×1920ピクセルに設定して、グローバルシャッターで97f/s、ローリングシャッターで200f/sにおいて、散乱光像等を動画撮影することが可能となる。ただし、散乱光検出部200の光検出器202として好適なカメラとして、上記のCMOSカメラの仕様に限定するものではない。 With this CMOS camera, in continuous shooting (video shooting) of scattered light images, etc., for example, if the effective light-receiving surface for shooting is 2160 x 2560 pixels in the entire area, the shooting frame rate is 49 f/s with the global shutter mechanism, and the rolling shutter The mechanism can continuously measure images at 100 f/s. If you want to shoot a video at an even higher speed, for example, set the effective light-receiving surface area to 1080 x 1920 pixels, and shoot the scattered light image etc. at 97 f/s with the global shutter and 200 f/s with the rolling shutter. becomes possible. However, the camera suitable as the photodetector 202 of the scattered light detection section 200 is not limited to the specifications of the CMOS camera described above.

(10)解析部250の構成および作用効果の説明
入出力装置266から散乱光検出部200に対する計測条件を操作者が入力すると、入力された計測条件に基づいて、散乱光検出部200が制御され、光検出器202の位置や角度が、入力条件に基づいて設定され、固定される。光検出器202が固定された後に、入力条件に基づいて平行小角散乱光168の強度分布が計測される。入力条件が静止画像の計測であれば、静止画像が計測される。例えば静止画像を指定した間隔をあけて複数回撮影する指示内容であれば、指示内容に従った撮影が行われる。また入力条件が動画画像の計測であれば、平行小角散乱光168の強度分布が動画画像として連続撮影される。
(10) Description of the configuration and effects of the analysis section 250 When the operator inputs measurement conditions for the scattered light detection section 200 from the input/output device 266, the scattered light detection section 200 is controlled based on the input measurement conditions. , the position and angle of the photodetector 202 are set and fixed based on input conditions. After the photodetector 202 is fixed, the intensity distribution of the parallel small-angle scattered light 168 is measured based on the input conditions. If the input condition is to measure a still image, the still image is measured. For example, if the instruction is to shoot a still image multiple times at specified intervals, the shooting will be performed according to the instruction. Moreover, if the input condition is the measurement of a moving image, the intensity distribution of the parallel small-angle scattered light 168 is continuously photographed as a moving image.

静止画像撮影や動画像撮影などの撮影タイミングや撮影時間は、時間経過に従って制御されることが多い。このため入出力装置266から入力された制御条件の内の時間経過が関係する条件は、一旦時間管理装置280により絶対時間を基準とする条件に変換されて記憶され、記憶された時間に関する条件と時間管理装置280で作られる絶対時間の経過との対応に基づき、分析装置100の関係する構成が制御される。各構成への制御は制御信号264により行われ、CPU276の動作に基づいてコントローラ260から関係する構成へ出力される。また各構成からの計測結果や各構成の状態を表す信号は、コントローラ260を介して、解析部250に取り込まれる。散乱光検出部200において計測されたデータも同様であり、散乱光検出部200からのデータはコントローラ260から取り込まれ、記憶装置290によって保存される。解析部250による具体的な解析動作等については、以下で改めて説明する。 The shooting timing and shooting time of still image shooting, moving image shooting, etc. are often controlled according to the passage of time. For this reason, among the control conditions input from the input/output device 266, conditions related to the passage of time are once converted into conditions based on absolute time by the time management device 280 and stored, and the conditions related to the stored time are converted into conditions based on absolute time and stored. Based on the correspondence with the passage of absolute time created by the time management device 280, related configurations of the analysis device 100 are controlled. Control to each component is performed by a control signal 264, which is output from the controller 260 to the related components based on the operation of the CPU 276. Further, measurement results from each configuration and signals representing the state of each configuration are taken into the analysis unit 250 via the controller 260. The same applies to the data measured by the scattered light detection section 200, and the data from the scattered light detection section 200 is taken in from the controller 260 and stored in the storage device 290. The specific analysis operation etc. by the analysis unit 250 will be explained again below.

1.4 動的光散乱(DLS)と静的光散乱(SLS)の測定
(1)概要説明
上述したように、光散乱測定法の一つは、サンプル154からの光散乱を所定の散乱角度で検出して、光散乱の時間的変動、言い換えると揺らぎ、を計測する動的光散乱(DLS:Dynamic Light Scattering)測定法である。このDLS測定法では、例えば分析対象であるサンプル154の散乱体の運動に関する情報が得られる。
1.4 Measurement of dynamic light scattering (DLS) and static light scattering (SLS) (1) Overview
As mentioned above, one of the light scattering measurement methods is dynamic light scattering (DLS), which detects light scattering from the sample 154 at a predetermined scattering angle and measures temporal fluctuations in light scattering, in other words, fluctuations. :Dynamic Light Scattering) measurement method. With this DLS measurement method, for example, information regarding the movement of scatterers in the sample 154 to be analyzed can be obtained.

所定の散乱角度θ0、つまりある一定の散乱ベクトルqにおいて、時間変化する光散乱強度I(q,t)から、時間に関するフーリエ解析や相関関数解析により、周波数パワースペクトルI(ω)や相関関数G(τ)、及び散乱因子S(q,ω)が得られる。ここで、ωは角周波数、τは緩和時間である。 At a predetermined scattering angle θ0, that is, at a certain scattering vector q 0 , from the time-varying light scattering intensity I(q 0 ,t), the frequency power spectrum I(ω) and the correlation can be calculated by Fourier analysis and correlation function analysis with respect to time. A function G(τ) and a scattering factor S(q 0 , ω) are obtained. Here, ω is the angular frequency and τ is the relaxation time.

さらに、DLS測定法の解析では、しばしば相関関数G(τ)から散乱体の拡散係数Dを算出して、散乱体のサイズ、すなわち流体力学的粒径サイズRhの値が評価される。ここで、拡散係数Dから評価される散乱体の粒径サイズRhは、微粒子や凝集体等の分析対象が球状等の散乱体モデルが適用できる場合に限り、その評価値が有効であることに留意する必要がある。また、Rhの算出には、他に微粒子や凝集体を含むサンプル溶液の粘性係数(粘度)η、および温度Tの測定値を用いる必要があって、特にDLS測定とは別に粘性係数ηの値を測定することになる。 Furthermore, in the analysis of the DLS measurement method, the diffusion coefficient D of the scatterer is often calculated from the correlation function G(τ) to evaluate the size of the scatterer, that is, the value of the hydrodynamic particle size Rh. Here, the particle size Rh of the scatterer evaluated from the diffusion coefficient D is valid only when the scatterer model such as spherical is applicable to the analysis target such as fine particles or aggregates. It is necessary to keep this in mind. In addition, to calculate Rh, it is necessary to use the measured value of the viscosity coefficient (viscosity) η and temperature T of the sample solution containing fine particles and aggregates, and in particular, the value of the viscosity coefficient η apart from the DLS measurement. will be measured.

もう一つの光散乱測定法は、分析対象からの光散乱の平均強度に対して散乱角度の依存性を測定する方法で、静的光散乱(SLS:Static Light Scattering)測定法である。SLS測定法では、主に分析対象であるサンプル154の散乱体の構造に関する情報が得られる。 Another light scattering measurement method is a method of measuring the dependence of the scattering angle on the average intensity of light scattering from an analysis target, and is a static light scattering (SLS) measurement method. The SLS measurement method mainly provides information regarding the structure of the scatterer of the sample 154 to be analyzed.

様々な散乱角度θ(散乱ベクトルq)で、ある時間tで平均化した光散乱の平均強度I(q,ω)を測定し、散乱体内の構造因子S(q,ω)が得られる。ここで、ωはtに対する角周波数である。SLS測定法では、しばしば、散乱体の濃度が十分薄く散乱体間における干渉効果が無視できるような、高分子やコロイド等の希薄溶液に対して、異なる濃度のサンプルにおける散乱光強度を測定し、SLS解析では、例えばジムプロット、ベリープロット等から、モル質量(分子量)、回転半径、及び第2ビリアル係数が分析評価される。 The average light scattering intensity I(q,ω 0 ) averaged over a certain time t 0 is measured at various scattering angles θ (scattering vector q), and the structure factor S(q,ω 0 ) inside the scatterer is obtained. It will be done. Here, ω 0 is the angular frequency with respect to t 0 . In the SLS measurement method, the intensity of scattered light in samples of different concentrations is often measured in dilute solutions such as polymers or colloids, where the concentration of scatterers is sufficiently low that interference effects between scatterers can be ignored. In the SLS analysis, molar mass (molecular weight), radius of gyration, and second virial coefficient are analyzed and evaluated from, for example, Zim plot, Berry plot, etc.

また、SLS測定法では、特に低角度の前方又は後方において平均光散乱強度の散乱角度依存性が測定され、散乱体の構造パラメーター(構造因子)の一指標であるフラクタル次元が分析評価される。すなわち、低角度の前方光散乱又は後方小角散乱の平均強度I(q,ω)の空間パターン、つまり散乱ベクトルqの関数としてのI(q,ω)から得られる、構造因子S(q,ω)は、平均局所密度関数の空間フーリエ変換であるために、散乱体の微細な構造に直接関するファクターが評価できる。 In addition, in the SLS measurement method, the scattering angle dependence of the average light scattering intensity is measured, particularly at a low angle forward or backward, and the fractal dimension, which is an index of the structural parameter (structural factor) of the scatterer, is analyzed and evaluated. That is , the structure factor S(q , ω 0 ) is the spatial Fourier transform of the average local density function, so that factors directly related to the fine structure of the scatterer can be evaluated.

すなわち、粒子や凝集体に対して測定される、前方散乱光又は後方散乱光の平均強度I(q,ω)は、べき関数型を示す。つまり、I(q,ω)=I-αと表される。ここで、Iは定数、αはべき数であり、3次元空間の測定対象では0<α<3の値を示す。そして、測定された平均強度I(q,ω)のべき関数によるカーブフィッティングから、べき数αを評価して、測定粒子の集合体や凝集体のフラクタル次元Dfが評価される。 That is, the average intensity I(q,ω 0 ) of forward scattered light or backward scattered light measured for particles or aggregates exhibits a power function type. That is, it is expressed as I(q,ω 0 )=I 0 q −α . Here, I0 is a constant, α is a power, and a measurement object in a three-dimensional space has a value of 0<α<3. Then, from curve fitting using a power function of the measured average intensity I(q,ω 0 ), the power number α is evaluated, and the fractal dimension Df of the aggregate or agglomerate of the measured particles is evaluated.

従来は、光散乱計測による粒子の分析では、粒子サイズとその分布の分析評価にはDLS測定法が用いられ、一方、分子量など分析評価ではSLS測定法が用いられていた。すなわち、すなわち分析評価の目的によって、どちらか一方の光散乱測定法が採用された分析装置がそれぞれ別々に使用されていた。同一の分析装置で、DLS測定法とSLS測定法の両方の測定を行い両方の分析を行うことが可能な分析装置が存在しなかった。 Conventionally, in the analysis of particles by light scattering measurement, the DLS measurement method has been used to analyze and evaluate particle size and its distribution, while the SLS measurement method has been used to analyze and evaluate molecular weight and the like. That is, depending on the purpose of analysis and evaluation, analyzers employing one of the light scattering measurement methods have been used separately. There has not been an analyzer that can measure both the DLS measurement method and the SLS measurement method and perform both types of analysis using the same analyzer.

また、DLS測定法とSLS測定法では、上記のように光散乱の測定方法自体が大きく異なる上に、測定データの解析方法も大きく異なる。特徴的な光散乱の2つの側面、すなわち、同じ解析対象に対して、光散乱の時間的測定(DLS測定)と空間的測定(SLS測定)を同時に測定できれば、粒子や凝集体等の分析対象の運動と構造に関する知見を1つの光散乱測定装置で同時に分析・評価することができ、その効果は非常に大きい。 Furthermore, the DLS measurement method and the SLS measurement method are not only very different in the method of measuring light scattering as described above, but also in the method of analyzing the measurement data. If two characteristic aspects of light scattering, i.e., temporal measurement (DLS measurement) and spatial measurement (SLS measurement) of light scattering can be simultaneously measured for the same analysis target, it is possible to analyze targets such as particles and aggregates. It is possible to simultaneously analyze and evaluate the knowledge regarding the motion and structure of the object using a single light scattering measurement device, which has a very large effect.

さらに、高分子ゲル化をはじめ、タンパク質やペプチド等の結晶化、細胞内の代謝反応などで最近特に注目されている、液―液相分離によるミクロンオーダーのドロップレット形成や、溶液中で不均一に起こるタンパク質やペプチド等の凝集化などに対しては、サブミクロンメートルの顕微鏡スケールにおける溶液の微細構造分析及び評価が求める大きなニーズがある。実施例の分析装置100はこのようなニーズに十分答えることができる。 Furthermore, micron-order droplet formation due to liquid-liquid phase separation, which has recently attracted particular attention in polymer gelation, crystallization of proteins, peptides, etc., and intracellular metabolic reactions, and non-uniformity in solutions. There is a great need for microstructural analysis and evaluation of solutions on a submicron microscopic scale to deal with the aggregation of proteins, peptides, etc. that occurs in microscopic systems. The analyzer 100 of the embodiment can fully meet these needs.

(2)実施例の分析装置100における散乱光検出に関する説明
先に説明したように分析装置100において、分析の対象であるサンプル154に対して、散乱光検出部200によりDLS測定法とSLS測定法の両方に使用できる測定データを得ることができる。測定のための構成を説明する前に、分析装置100の構成により測定された結果を、図4および図5を用いて説明する。
(2) Description of scattered light detection in the analyzer 100 of the embodiment As described above, in the analyzer 100, the DLS measurement method and the SLS measurement method are performed using the scattered light detection unit 200 on the sample 154 that is the target of analysis. It is possible to obtain measurement data that can be used for both. Before explaining the configuration for measurement, the results measured by the configuration of the analyzer 100 will be explained using FIGS. 4 and 5.

図4は散乱光検出部200の光検出器202で最小ビームスポット157から発生した小角散乱光160に基づく平行小角散乱光168を測定して解析した撮影画像230である。最小ビームスポット157からの小角散乱光160による小角散乱光像が、顕微鏡スケールで拡大され、散乱光検出部200の光検出器202に顕微鏡画像として表示され、この顕微鏡画像を計測結果として記憶装置290記憶し、計測結果である顕微鏡画像のデータに基づいて作成した撮影画像である。光軸146に近い側はサンプル154からの小角散乱光が透過光遮光部176により遮光されたために生じた暗部232である。暗部232の外周側に平行小角散乱光168の測定に基づく画像部234が広がる。 FIG. 4 is a captured image 230 obtained by measuring and analyzing parallel small-angle scattered light 168 based on small-angle scattered light 160 generated from the minimum beam spot 157 by the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200. A small-angle scattered light image by small-angle scattered light 160 from the minimum beam spot 157 is magnified on a microscopic scale and displayed as a microscopic image on the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200, and this microscopic image is stored in the storage device 290 as a measurement result. This is a photographed image created based on the data of the stored microscopic image that is the measurement result. On the side closer to the optical axis 146 is a dark area 232 that is generated because the small-angle scattered light from the sample 154 is blocked by the transmitted light blocking section 176. An image portion 234 based on the measurement of the parallel small-angle scattered light 168 extends on the outer circumferential side of the dark portion 232 .

(3)画像部234の中のDLS分析領域R1についての解析の説明
図4において、DLS分析領域R1における小角散乱光160の計測データは、DLS測定法に基づく解析を行う場合、所定時間の経過毎に測定が繰り返し行われる。この場合、本実施例では、繰り返し行われた測定で得られたDLS分析領域R1に関する測定データの特定が可能となり、DLS測定法が実施可能となる。
(3) Explanation of the analysis of the DLS analysis region R1 in the image section 234 In FIG. 4, the measurement data of the small-angle scattered light 160 in the DLS analysis region R1 is calculated over a predetermined period of time when analysis based on the DLS measurement method is performed. Measurements are repeated each time. In this case, in this embodiment, measurement data related to the DLS analysis region R1 obtained through repeated measurements can be specified, and the DLS measurement method can be implemented.

例えばDLS測定法による解析対象として、操作者がDLS分析領域R1を特定すると、図5に記載のように、DLS分析領域R1の座標が、座標(xp,yp)であることが、解析部250における演算から求められる。求められた座標(xp,yp)における、X座標の値xpとY座標の値ypの、各測定時毎のDLS分析領域R1に関するデータを、解析部250において特定できる。従って所定時間毎に連続して繰り返し測定されて得られた測定データから、DLS分析領域R1の各測定時におけるデータを読み出し、その変化を、例えば時間をパラメータとするグラフとして表示することにより、DLS測定法に基づく解析結果を入出力装置266から出力することができる。 For example, when the operator specifies the DLS analysis region R1 as an analysis target by the DLS measurement method, the analysis unit 250 determines that the coordinates of the DLS analysis region R1 are the coordinates (xp, yp), as shown in FIG. It is obtained from the operation in . The analysis unit 250 can specify data regarding the DLS analysis region R1 at each measurement time of the X coordinate value xp and the Y coordinate value yp in the determined coordinates (xp, yp). Therefore, by reading the data at each measurement time of the DLS analysis region R1 from the measurement data obtained by continuously repeating measurements at predetermined time intervals, and displaying the changes as a graph with time as a parameter, the DLS Analysis results based on the measurement method can be output from the input/output device 266.

(4)DLS分析領域R1に関する測定データの特定方法の説明
図6は、散乱光検出部200における光検出器202の一例における、画像検出面の部分拡大図である。各光検出素子は2次元平面を構成するように配列されており、例えばX軸方向に、光検出素子11から光検出素子12、光検出素子13、・・・が配列され、Y軸方向に光検出素子11から光検出素子21、光検出素子31、・・・が配列されている。X軸方向およびY軸方向に従って、各光検出素子の検出結果が定められた順序で散乱光検出部200から解析部250に送信され、解析部250の記憶装置290に、例えばアドレスの順に記憶されて保持される。記憶装置290に保持されているアドレスの順番は、各光検出素子と、定められた対応関係を有する。このため利用したい光検出素子の計測データを記憶装置290のアドレスを特定することにより、読み出すことができる。従って光検出器202により検出された、小角散乱光160に基づく像がX軸とY軸の2次元において、細かく分割され、その分割エリア毎の検出データが記憶装置290に、前記分割された各エリアと記憶装置290における記憶位置との相関関係を保って、記憶される。
(4) Description of method for specifying measurement data regarding DLS analysis region R1 FIG. 6 is a partially enlarged view of the image detection surface of an example of the photodetector 202 in the scattered light detection section 200. Each photodetection element is arranged to form a two-dimensional plane, for example, photodetection element 11 to photodetection element 12, photodetection element 13, etc. are arranged in the X-axis direction, and in the Y-axis direction. A photodetection element 11, a photodetection element 21, a photodetection element 31, and so on are arranged. According to the X-axis direction and the Y-axis direction, the detection results of each photodetection element are transmitted from the scattered light detection section 200 to the analysis section 250 in a predetermined order, and are stored in the storage device 290 of the analysis section 250, for example, in the order of addresses. is retained. The order of addresses held in the storage device 290 has a predetermined correspondence with each photodetector element. Therefore, the measurement data of the photodetector element to be used can be read by specifying the address of the storage device 290. Therefore, the image based on the small-angle scattered light 160 detected by the photodetector 202 is divided finely in the two dimensions of the X axis and the Y axis, and the detection data for each divided area is stored in the storage device 290 for each of the divided areas. The area and the storage position in the storage device 290 are stored while maintaining a correlation with each other.

さらに操作者により設定された条件で、前記光検出器202は前記小角散乱光160に基づく像の検出動作を維持し、前記エリア毎の、言い換えると光検出素子11から光検出素子34で例示する各エリアの検出結果が、繰り返し上述の条件の下に、記憶装置290に記憶される。すなわち前記小角散乱光160に基づく像の時間的な変化が記憶装置290に記憶される。記憶装置290に記憶された検出結果に基づき、設定された領域に関して時間経過に基づく計測結果の変化が解析可能となり、解析部250によるDLS分析が可能となる。 Furthermore, under the conditions set by the operator, the photodetector 202 maintains the image detection operation based on the small-angle scattered light 160, and detects the image for each area, in other words, from the photodetector elements 11 to 34. The detection results for each area are repeatedly stored in the storage device 290 under the above conditions. That is, temporal changes in the image based on the small-angle scattered light 160 are stored in the storage device 290. Based on the detection results stored in the storage device 290, it is possible to analyze changes in measurement results over time for the set area, and the analysis unit 250 can perform DLS analysis.

また光検出器202により検出される上記前方小角散乱光像には図4や図5に記載のように、光軸146に対応するエリアや、光軸146から光軸146に対して垂直な面に於ける半径方向の像に関係するエリアが含まれている。操作者が指定した領域を含む光軸146から半径方向に伸びる領域の前記前方小角散乱光像が細かく分割され、前記細かく分割された計測単位のエリア毎に計測され、その計測結果が前記細かく分割された計測単位のエリア毎に、その位置が指定できる状態で記憶装置290に記憶される。従って前記指定された領域に於けるSLS解析に必要な検出結果を読み出して使用することができ、これにより上記指定された領域に関係するSLS分析が可能となる。 In addition, the forward small-angle scattered light image detected by the photodetector 202 includes an area corresponding to the optical axis 146 and a plane perpendicular to the optical axis 146, as shown in FIGS. 4 and 5. The area related to the radial image in the area is included. The forward small-angle scattered light image of a region extending in the radial direction from the optical axis 146 including the region designated by the operator is divided into fine sections, measured for each of the finely divided measurement unit areas, and the measurement results are divided into the finely divided areas. The location of each measurement unit area is stored in the storage device 290 in a state where the location can be specified. Therefore, the detection results necessary for SLS analysis in the specified area can be read out and used, thereby enabling SLS analysis related to the specified area.

光軸146と散乱光検出部200の光検出器202との位置関係が特定された状態においては、図5に示す光軸146の座標(x0,y0)やDLS分析領域R1座標(xp,yp)と、図6に記載の光検出素子との関係は、それぞれ対応付けられた状態となる。従って対応付けられた光検出素子から、検出データが保持されている記憶装置290のアドレスが定まり、利用したい座標(x0,y0)やDLS分析領域R1座標(xp,yp)の計測結果を、配線205を介して読み出すことができる。ここで上記各光検出素子は上述の各計測単位のエリアに相当する。 When the positional relationship between the optical axis 146 and the photodetector 202 of the scattered light detection unit 200 is specified, the coordinates (x0, y0) of the optical axis 146 and the DLS analysis region R1 coordinates (xp, yp) shown in FIG. ) and the photodetecting element shown in FIG. 6 are in a state of being associated with each other. Therefore, the address of the storage device 290 where the detected data is held is determined from the associated photodetection element, and the measurement results of the coordinates (x0, y0) and DLS analysis area R1 coordinates (xp, yp) to be used are transferred to the wiring. 205. Here, each of the photodetecting elements corresponds to an area of each measurement unit described above.

DLS測定法に基づく解析を行う場合、DLS分析領域R1における定められた時間間隔で計測したデータをその都度記憶し、解析を行う場合に記憶された異なる計測時点でのデータを読み出すことが必要となる。図7は定められた時間間隔で計測したデータを記憶している状態を示す。測定時点T1、T2・・・TN、とN回測定する場合、一例として、測定時点T1、T2・・・TN、の測定時点毎の測定結果を記憶するために、記憶装置290にブロックB1、ロックB2、・・・TN、を確保する。測定時点T1に於ける光検出器202の各光検出素子の検出結果を、記憶装置290のブロックB1のエリアに於いて各光検出素子と対応付けられたアドレスに記憶する。同様に測定時点T2に於ける光検出器202の各光検出素子の検出結果を、ブロックB2のエリアに於いて各光検出素子と対応付けられたアドレスに記憶する。これをN回繰り返すことにより、測定時点TNまでの検出結果を、対応付けられたブロック内のアドレスに対応付けて光検出器202の各光検出素子の検出結果を記憶することができる。 When performing analysis based on the DLS measurement method, it is necessary to store data measured at predetermined time intervals in the DLS analysis region R1 each time, and to read out data at different measurement points stored when performing analysis. Become. FIG. 7 shows a state in which data measured at predetermined time intervals is stored. When measuring N times at measurement time points T1, T2...TN, for example, in order to store the measurement results for each measurement time point T1, T2...TN, blocks B1, Secure locks B2, . . ., TN. The detection results of each photodetecting element of the photodetector 202 at the measurement time T1 are stored in the address associated with each photodetecting element in the area of block B1 of the storage device 290. Similarly, the detection results of each photodetecting element of the photodetector 202 at measurement time T2 are stored in the address associated with each photodetecting element in the area of block B2. By repeating this N times, it is possible to store the detection results of each photodetection element of the photodetector 202 by associating the detection results up to the measurement time TN with the addresses in the associated blocks.

DLS分析領域R1におけるDLS測定法に基づく解析を行う場合に、記憶装置290の各ブロックB1・・・BNから、異なる検出時間T1・・・TNにおけるDLS分析領域R1の計測データを読み出すことができ、これらの計測データからDLS測定法に基づく解析を行うことが可能となる。 When performing analysis based on the DLS measurement method in the DLS analysis region R1, measurement data of the DLS analysis region R1 at different detection times T1...TN can be read from each block B1...BN of the storage device 290. , it becomes possible to perform analysis based on the DLS measurement method from these measurement data.

DLS分析領域R1を分析したい位置に設定することがたいへん重要である。図4に記載の撮影画像230を解析部250で作成して表示し、撮影画像230を基にDLS分析領域R1を設定することにより、大変役に立つDLS分析結果を得ることができる。上述した方法により、撮影画像230の例えば画面上にDLS分析領域R1を設定する。解析部250の演算により、DLS分析領域R1に対応した光検出器202における光検出素子が特定され、図7のブロック毎にDLS分析領域R1に対応したデータが読み出され、このデータに基づいて分析したい領域に対してDLS分析が可能となる。 It is very important to set the DLS analysis region R1 at the desired position for analysis. By creating and displaying the captured image 230 shown in FIG. 4 in the analysis unit 250 and setting the DLS analysis region R1 based on the captured image 230, a very useful DLS analysis result can be obtained. By the method described above, the DLS analysis region R1 is set, for example, on the screen of the photographed image 230. By the calculation of the analysis unit 250, the photodetecting element in the photodetector 202 corresponding to the DLS analysis region R1 is specified, and data corresponding to the DLS analysis region R1 is read out for each block in FIG. DLS analysis becomes possible for the area to be analyzed.

(5)SLS分析領域R2に関する測定データの特定方法の説明
次に図8と図9を用いて、分析装置100におけるSLS測定法について説明する。図8に記載されている撮影画像は、先に図4を用いて説明した撮影画像であり、散乱光検出部200の光検出器202により測定した、最小ビームスポット157から発生した小角散乱光160に基づく平行小角散乱光168を測定して解析した撮影画像である。SLS測定法は、低角度の光散乱強度の散乱角度依存性を測定する、測定法であり、いま図8に示すSLS分析領域R2の測定を行うことを例として説明する。図1に記載の光検出器202により、平行小角散乱光168を計測する。図8で、小角散乱光160の内、光軸146に近い暗部232は透過光遮光部176により、平行小角散乱光168および平行透過光166が遮光された部分である。画像部234は、平行小角散乱光168の光軸146を基準とした散乱角度に依存した小角散乱光の強度を表している。
(5) Description of method for specifying measurement data regarding SLS analysis region R2 Next, the SLS measurement method in the analyzer 100 will be described using FIGS. 8 and 9. The photographed image shown in FIG. 8 is the photographed image previously explained using FIG. This is a captured image obtained by measuring and analyzing parallel small-angle scattered light 168 based on . The SLS measurement method is a measurement method that measures the scattering angle dependence of the light scattering intensity at a low angle, and will now be explained by taking as an example the measurement of the SLS analysis region R2 shown in FIG. 8. The parallel small-angle scattered light 168 is measured by the photodetector 202 shown in FIG. In FIG. 8, a dark portion 232 of the small-angle scattered light 160 near the optical axis 146 is a portion where the parallel small-angle scattered light 168 and the parallel transmitted light 166 are blocked by the transmitted light shielding portion 176. The image portion 234 represents the intensity of the small angle scattered light depending on the scattering angle with the optical axis 146 of the parallel small angle scattered light 168 as a reference.

画像部234におけるSLS分析領域R2が特定されると、先に説明したように、SLS分析領域R2に対応した光検出器202の光検出素子が特定される。SLS分析領域R2のX軸方向に対応した光検出器202の光検出素子が例えば図9に記載の光検出素子21から光検出素子2Nである。またY軸方向のSLS分析領域R2の幅に対応する光検出素子は、光検出素子11や光検出素子21、検出素子31である。実際にはSLS分析領域R2のY軸方向の幅は、光検出素子21や検出素子2Nに対して広く、Y軸方向に複数あるいは多くの光検出素子が含まれる可能性がある。その場合は、Y軸方向の幅に含まれる光検出素子の測定結果の平均値を用いても良い。 When the SLS analysis region R2 in the image section 234 is specified, the photodetecting element of the photodetector 202 corresponding to the SLS analysis region R2 is specified, as described above. The photodetecting elements of the photodetector 202 corresponding to the X-axis direction of the SLS analysis region R2 are, for example, the photodetecting elements 21 to 2N shown in FIG. Further, the photodetecting elements corresponding to the width of the SLS analysis region R2 in the Y-axis direction are the photodetecting element 11, the photodetecting element 21, and the detecting element 31. In reality, the width of the SLS analysis region R2 in the Y-axis direction is wider than the photodetection element 21 and the detection element 2N, and there is a possibility that a plurality or many photodetection elements are included in the Y-axis direction. In that case, the average value of the measurement results of the photodetecting elements included in the width in the Y-axis direction may be used.

上記説明では、説明を簡単にするためにSLS分析領域R2をX軸方向とした。しかし散乱角度を決定する場合に、X軸方向以外の角度を自由に決定することができる。例えば図4や図8に記載の画像部234を解析部250により表示し、図4や図8に記載の画像部234に基づいて、操作者がSLS分析領域R2を設定することができる。SLS分析領域R2が設定されると、設定されたSLS分析領域R2に対応する光検出器202における光検出素子が決定され、光検出器202の対応する光検出素子の測定値を、図7に記載の記憶装置290のアドレスから読み出すことが可能となる。光軸146に対応する光検出素子からの距離に応じて、記憶装置290のアドレスから読み出した測定データを解析することにより、SLS分析領域R2の分析結果を得ることかできる。 In the above description, the SLS analysis region R2 was set in the X-axis direction for the sake of simplicity. However, when determining the scattering angle, an angle other than the X-axis direction can be freely determined. For example, the image section 234 shown in FIGS. 4 and 8 is displayed by the analysis section 250, and the operator can set the SLS analysis region R2 based on the image section 234 shown in FIGS. 4 and 8. When the SLS analysis region R2 is set, the photodetection element in the photodetector 202 corresponding to the set SLS analysis region R2 is determined, and the measured values of the corresponding photodetection element of the photodetector 202 are shown in FIG. It becomes possible to read from the address of the storage device 290 described. By analyzing the measurement data read from the address of the storage device 290 according to the distance from the photodetection element corresponding to the optical axis 146, the analysis result of the SLS analysis region R2 can be obtained.

2.他の実施例の説明
(1)他の実施例の概要
図1から図9に記載の実施例に対し、さらに機能を追加あるいは変更した分析装置102を、他の実施例として、図10から図14に記載する。図10に記載の分析装置102の構成において、光源110や入射光調整部120、光路変更部130、光学絞り138、光照射部140、試料部150、平行散乱光変換部170、散乱光検出部200、解析部250、などは、既に分析装置100の構成として説明した。図1から図9に記載の符号と同じ符号の構成は、特に説明を追加しない限りは、同じ構成であり、同じ作用効果を奏する。分析装置102と分析装置100との大きな相違点は、散乱角フィルター180や散乱光集光部190を、平行散乱光変換部170と散乱光検出部200との間に設けたことである。これによる分析内容の違いや改良点などについては以下で説明する。
2. Description of Other Embodiments (1) Outline of Other Embodiments As other embodiments, the analyzer 102 in which functions are added or modified with respect to the embodiments shown in FIGS. 1 to 9 is shown in FIGS. 14. In the configuration of the analyzer 102 shown in FIG. 10, a light source 110, an incident light adjustment section 120, an optical path changing section 130, an optical aperture 138, a light irradiation section 140, a sample section 150, a parallel scattered light conversion section 170, a scattered light detection section 200, the analysis section 250, and the like have already been described as the configuration of the analysis device 100. Structures with the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 9 are the same structures, and have the same effects, unless a particular explanation is added. The major difference between the analyzer 102 and the analyzer 100 is that a scattering angle filter 180 and a scattered light condenser 190 are provided between the parallel scattered light converter 170 and the scattered light detector 200. Differences in analysis content and points for improvement due to this will be explained below.

(2)散乱角フィルター180および散乱光集光部190の説明
図11及び図12を用いて、散乱角フィルター180および散乱光集光部190について説明する。平行散乱光変換部170と散乱光集光部190との間に、開口182を持つ散乱角フィルター180を配置しており、散乱角フィルター180の開口182により平行小角散乱光168の内の設定された角度の特定角平行小角散乱光が選択され、選択された角度の特定角平行小角散乱光が以下で説明する円弧状特定角度散乱光186として散乱光集光部190に入射する。入射した円弧状特定角度散乱光186は散乱光集光部190により収束する小角散乱収束光196に変えられ、散乱光検出部200の光検出器202へ導かれ、その強度などが計測される。
(2) Description of the scattering angle filter 180 and the scattered light condenser 190 The scattering angle filter 180 and the scattered light condenser 190 will be explained using FIGS. 11 and 12. A scattering angle filter 180 having an aperture 182 is arranged between the parallel scattered light converter 170 and the scattered light condenser 190. The specific angle parallel small angle scattered light at the selected angle is selected, and the specific angle parallel small angle scattered light at the selected angle enters the scattered light condensing unit 190 as arc-shaped specific angle scattered light 186 described below. The incident arc-shaped specific angle scattered light 186 is converted into small-angle scattered convergent light 196 by the scattered light condenser 190, guided to the photodetector 202 of the scattered light detector 200, and its intensity etc. are measured.

散乱光集光部190は、レンズ192と支持ホルダ194、などを備えている。支持ホルダ194は、レンズ192を保持し、レンズ192の位置や傾き角を調整する機構を備えている。また散乱角フィルター180は、平行小角散乱光168の内の、設定した角度に対応した長さを半径とする光軸146を中心とした円弧形状を成す光を、透過する。散乱角フィルター180により選択された、この円弧形状の光を、円弧状特定角度散乱光186として図10と図11、及び図13と図14に示す。散乱角フィルター180は平行小角散乱光168から、円弧状特定角度散乱光186を選択して透過する機能を備えている。この実施例では、散乱角フィルター180はさらに、サンプル154からの平行透過光166が散乱光検出部200へ入射するのを防止する、先の実施例における透過光遮光部176の機能も備えている。 The scattered light condensing unit 190 includes a lens 192, a support holder 194, and the like. The support holder 194 holds the lens 192 and includes a mechanism for adjusting the position and tilt angle of the lens 192. Further, the scattering angle filter 180 transmits light forming an arc shape centered on the optical axis 146 whose radius is the length corresponding to the set angle, out of the parallel small angle scattered light 168. This arc-shaped light selected by the scattering angle filter 180 is shown as arc-shaped specific angle scattered light 186 in FIGS. 10 and 11, and FIGS. 13 and 14. The scattering angle filter 180 has a function of selecting arcuate specific angle scattered light 186 from the parallel small angle scattered light 168 and transmitting it. In this embodiment, the scattering angle filter 180 also has the function of the transmitted light blocking section 176 in the previous embodiment, which prevents the parallel transmitted light 166 from the sample 154 from entering the scattered light detection section 200. .

散乱角フィルター180は、図12に記載のように、リング形状の開口182が形成された遮光板181を有している。遮光板181によりサンプル154からの透過光164に基づく平行透過光166は遮光され、光検出器200への入射を防止できる。遮光板181は光軸146に対して垂直に配置され、遮光板181は光軸146に対する垂直な面に於ける特定の半径の光のみを透過する。前記特定の半径は特定の散乱光の散乱角に対応するので、設定された特定の散乱角の特定角平行小角散乱光のみを選択的に透過することができる。なお以下で説明するが、散乱角フィルター180に形成された開口182は、光軸146に対して前記特定角で定まる半径の円周の少なくとも一部をなす、円弧状の形状を有している。従って散乱角フィルター180の開口182を透過した光は円弧状の形状を成しており、平行小角散乱光168の内、円弧状特定角度散乱光186が散乱角フィルター180で選択され、散乱角フィルター180を通過して散乱光集光部190に入射する。 As shown in FIG. 12, the scattering angle filter 180 includes a light shielding plate 181 in which a ring-shaped opening 182 is formed. The parallel transmitted light 166 based on the transmitted light 164 from the sample 154 is blocked by the light shielding plate 181 and can be prevented from entering the photodetector 200. The light shielding plate 181 is arranged perpendicularly to the optical axis 146, and the light shielding plate 181 transmits only light having a specific radius in a plane perpendicular to the optical axis 146. Since the specific radius corresponds to the specific scattering angle of the scattered light, it is possible to selectively transmit only the specific-angle parallel small-angle scattered light of the set specific scattering angle. As will be explained below, the aperture 182 formed in the scattering angle filter 180 has an arcuate shape that forms at least a part of the circumference with a radius determined by the specific angle with respect to the optical axis 146. . Therefore, the light transmitted through the aperture 182 of the scattering angle filter 180 has an arc shape, and the arc-shaped specific angle scattered light 186 is selected by the scattering angle filter 180 out of the parallel small angle scattered light 168. The scattered light passes through 180 and enters the scattered light condenser 190 .

図12において、遮光板181は、光軸146を中心とする円形の内側遮光部183と開口182と周囲遮光部185とを備えている。設定された散乱角である円弧状特定角度散乱光186を、開口182により、選択的に通過させる。このため、リング状の開口182の光軸146側に設けられた内側遮光部183により、特定の散乱角より内側の平行透過光166を遮光し、さらに周囲遮光部185により、平行小角散乱光168の内の開口182より外周側の平行小角散乱光168を遮光する。散乱角フィルター180は図12に記載のように、リング状開口182を形成し、内側遮光部183を支持するために、周囲遮光部185と内側遮光部183とを繋ぐ複数の架橋187を有している。 In FIG. 12, the light shielding plate 181 includes a circular inner light shielding part 183 centered on the optical axis 146, an opening 182, and a peripheral light shielding part 185. The arcuate specific angle scattered light 186 having the set scattering angle is selectively passed through the aperture 182. Therefore, the inner light shielding part 183 provided on the optical axis 146 side of the ring-shaped opening 182 blocks the parallel transmitted light 166 inside a specific scattering angle, and the peripheral light shielding part 185 blocks the parallel small-angle scattered light 168. The parallel small-angle scattered light 168 on the outer peripheral side of the opening 182 is blocked. As shown in FIG. 12, the scattering angle filter 180 forms a ring-shaped opening 182 and has a plurality of bridges 187 connecting the peripheral light shielding part 185 and the inner light shielding part 183 in order to support the inner light shielding part 183. ing.

散乱角フィルター180の開口182や、内側遮光部183、周囲遮光部185は、上述のように、平行小角散乱光168の形状、選択する散乱角における円弧状特定角度散乱光186の形状とその選択散乱角の範囲、遮光する平行透過光166の形状、散乱光検出部200の光検出器202の形状などに応じて決定される。平行小角散乱光168が円形像である場合、散乱角フィルター180の開口182の形状としては、リング状であることが好適である。例えば、平行小角散乱光168が長方形像である場合には、散乱角フィルター180の開口182の形状としては、直線形スリットであることが好適である。 As described above, the aperture 182, the inner light shielding part 183, and the surrounding light shielding part 185 of the scattering angle filter 180 are configured according to the shape of the parallel small angle scattered light 168, the shape of the arcuate specific angle scattered light 186 at the selected scattering angle, and its selection. It is determined depending on the range of the scattering angle, the shape of the parallel transmitted light 166 to be blocked, the shape of the photodetector 202 of the scattered light detection section 200, etc. When the parallel small-angle scattered light 168 is a circular image, the shape of the aperture 182 of the scattering angle filter 180 is preferably ring-shaped. For example, when the parallel small-angle scattered light 168 is a rectangular image, the shape of the aperture 182 of the scattering angle filter 180 is preferably a linear slit.

散乱角フィルター180の材質としては、試料部150のサンプル154からの透過光164が通過しない材料であれば、特に制限はない。例えば、各種の金属やプラスチック、木材等を使用することができる。また、サンプル154からの透過光164が散乱角フィルター180へ照射され、迷光が発生しないようすることが望ましい。例えば、散乱角フィルター180の表面、特に透過光164の照射面側につや消し黒塗り処理を施すことが好ましい。 The material of the scattering angle filter 180 is not particularly limited as long as it does not allow the transmitted light 164 from the sample 154 of the sample section 150 to pass through. For example, various metals, plastics, wood, etc. can be used. Furthermore, it is desirable that the transmitted light 164 from the sample 154 be irradiated onto the scattering angle filter 180 to prevent stray light from occurring. For example, it is preferable to apply a matte black coating to the surface of the scattering angle filter 180, particularly the side irradiated with the transmitted light 164.

具体的に散乱角フィルター180として、図12に示すように例えば、中心部の内側遮光部183の半径188が4.5mm、円形の周囲遮光部185の中心半径189が5.5mmでは、中心部の内側遮光部183と円形の周囲遮光部185との間に、隙間1.0mmのリング状の開口182が形成される。この1.0mmのリング状開口182を持つ散乱角フィルター180を使用し、例えば、平行散乱光変換部170のレンズ172として、20倍の無限遠補正の対物レンズ(焦点距離fが10mm、開口数NAが0.4)を用い、サンプル154から平行散乱光変換部170の対物レンズ172までの距離LBを例えば15mmに設置する場合では、平行小角散乱光168は、計算上、サンプル154からの放射角度θ0S(図3参照)が16.7度から20.2度の散乱角度の範囲で選択され、この散乱角フィルター180のリング状開口182を通過することができる。また、平行散乱光変換部170の対物レンズ172によって、サンプル154からの透過光164のビーム径が、例えば半径1.5mmである場合、最大角度θ0S(図3参照)は、計算上、最大角度θ0Sが5.7度となるため、平行小角散乱光168の内の測定散乱角θSが11.0度から14.5度の範囲にある平行小角散乱光が散乱角フィルター180によって選択され、散乱光集光部190のレンズ192へ導入される。 Specifically, for the scattering angle filter 180, as shown in FIG. A ring-shaped opening 182 with a gap of 1.0 mm is formed between the inner light shielding part 183 and the circular peripheral light shielding part 185. This scattering angle filter 180 having a ring-shaped aperture 182 of 1.0 mm is used as the lens 172 of the parallel scattered light converter 170, for example, as a 20x infinity-corrected objective lens (focal length f is 10 mm, numerical aperture NA is 0.4) and the distance LB from the sample 154 to the objective lens 172 of the parallel scattered light converter 170 is set to 15 mm, for example, the parallel small angle scattered light 168 is calculated as the radiation from the sample 154. The angle θ0S (see FIG. 3) is selected in the scattering angle range of 16.7 degrees to 20.2 degrees so that the light can pass through the ring-shaped aperture 182 of this scattering angle filter 180. In addition, when the beam diameter of the transmitted light 164 from the sample 154 by the objective lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170 is, for example, a radius of 1.5 mm, the maximum angle θ0S (see FIG. 3) is calculated as the maximum angle Since θ0S is 5.7 degrees, the parallel small-angle scattered light whose measured scattering angle θS is in the range of 11.0 degrees to 14.5 degrees is selected by the scattering angle filter 180 and scattered. The light is introduced into the lens 192 of the light condensing section 190.

散乱角フィルター180により選択された、所定の狭い散乱角範囲の平行小角散乱光は、散乱光集光部190のレンズ192によって集束され散乱光像として、散乱光検出部200の光検出器202で検出される。従って、散乱光検出部200で検出される集束の散乱光像は、散乱角フィルター180の開口182を通過した円弧状特定角度散乱光186であるために、散乱角フィルター180の開口182の形状を縮小又は拡大した画像となる。なお、本実施例では理想的な画像を生じさせるために、開口182は円形に近い形状である。しかし、開口182は円弧であれば、円弧に相当した画像を作成することができる。例えば円周の6分の1程度の円弧であっても円弧に対応した像が生じる。しかし、開口が点であれば、それを通過する光量が非常に不十分なため、 実質的には画像が生じない。 The parallel small-angle scattered light in a predetermined narrow scattering angle range selected by the scattering angle filter 180 is focused by the lens 192 of the scattered light condensing section 190 and is collected as a scattered light image by the photodetector 202 of the scattered light detection section 200. Detected. Therefore, since the focused scattered light image detected by the scattered light detection unit 200 is the arc-shaped specific angle scattered light 186 that has passed through the aperture 182 of the scattering angle filter 180, the shape of the aperture 182 of the scattering angle filter 180 is The image will be reduced or enlarged. Note that in this embodiment, the aperture 182 has a nearly circular shape in order to produce an ideal image. However, if the aperture 182 is a circular arc, an image corresponding to the circular arc can be created. For example, even if the arc is about one-sixth of the circumference, an image corresponding to the arc is generated. However, if the aperture is a point, the amount of light passing through it will be so insufficient that virtually no image will result.

散乱角フィルター180を通過し、散乱光集光部190のレンズ192へ入射する円弧状特定角度散乱光186は、平行散乱光変換部170のレンズ172によって平行化(コリメート)された光であるゆえに、特に例えば、散乱光集光部190のレンズ192の焦点位置、すなわちレンズ192と散乱光検出部200の受光面との距離L1をレンズ192の焦点距離に等しく配置した場合には、円弧状特定角度散乱光186の集束した散乱光像は、最小サイズとなる。特に、サンプル154の無限小点から散乱光が放射されると見なせば、理論上、その散乱光像も無限小の点となる。 The arc-shaped specific angle scattered light 186 that passes through the scattering angle filter 180 and enters the lens 192 of the scattered light concentrator 190 is collimated by the lens 172 of the parallel scattered light converter 170. In particular, for example, when the focal position of the lens 192 of the scattered light condensing section 190, that is, the distance L1 between the lens 192 and the light receiving surface of the scattered light detection section 200, is arranged equal to the focal length of the lens 192, The focused scattered light image of angularly scattered light 186 has a minimum size. In particular, if it is assumed that the scattered light is emitted from an infinitesimal point on the sample 154, the scattered light image will theoretically also be an infinitesimal point.

しかしながら、実際には前述のように、サンプル154へ入射する照射光148は、例えば円形の入射ビーム径が数μm~数十μmと有限な微小サイズであるために、レンズ192と散乱光検出部200の受光面との距離をレンズ192の焦点距離に等しく配置した場合であっても、平行小角散乱光168の集束した散乱光像は、点状ではなく有限サイズの円形像として、散乱光検出部200で検出される。 However, in reality, as described above, the irradiation light 148 that enters the sample 154 has a finite and minute diameter, for example, a circular incident beam of several μm to several tens of μm. Even if the distance from the light-receiving surface of the lens 168 is set equal to the focal length of the lens 192, the focused scattered light image of the parallel small-angle scattered light 168 is not a dot-like image but a finite-sized circular image. It is detected by the detection unit 200.

また、散乱光検出部200の受光面を、散乱光集光部190のレンズ192の焦点位置の前後に配置した場合、散乱角フィルター180を通過し、レンズ192によって集束した平行小角散乱光168の散乱光像は、散乱光検出部200の受光面上で散乱角フィルター180の開口182の形状が投影され、その開口182を通過した光像が 縮小又は拡大した形状の画像となる。 Furthermore, when the light receiving surface of the scattered light detection section 200 is arranged before and after the focal point of the lens 192 of the scattered light condensing section 190, the parallel small angle scattered light 168 that passes through the scattering angle filter 180 and is focused by the lens 192. The scattered light image is an image in which the shape of the aperture 182 of the scattering angle filter 180 is projected onto the light receiving surface of the scattered light detection unit 200, and the light image that has passed through the aperture 182 is reduced or expanded.

光照射部140の集光レンズ142によって形成された照射光148が、サンプル154へ入射して、その微小な照射光領域である最小ビームスポット157(図3参照)から散乱光が放射される。サンプル154の照射光領域内における僅かに異なる位置、例えば、サンプル154中の数μm程度以下離れた2つの散乱体から放射される散乱光は、僅かに異なる位置から放射されるために、僅かに異なる光路をたどる。そのため、それらの散乱光は、平行散乱光変換部170のレンズ172により光路を変更され、散乱角フィルター180によりその一部が選択され、散乱光集光部190のレンズ192により光路変更されて、散乱光像が形成される。 Irradiation light 148 formed by the condensing lens 142 of the light irradiation unit 140 enters the sample 154, and scattered light is emitted from the minimum beam spot 157 (see FIG. 3), which is a minute irradiation light area. Scattered light emitted from two scatterers located at slightly different positions within the irradiated light area of the sample 154, for example, two scatterers separated by a few μm or less in the sample 154, is emitted from slightly different positions, so that the scattered light is slightly different. Follow different optical paths. Therefore, the optical path of those scattered lights is changed by the lens 172 of the parallel scattered light converter 170, a part of it is selected by the scattering angle filter 180, and the optical path is changed by the lens 192 of the scattered light condenser 190. A scattered light image is formed.

散乱光検出部200で検出される散乱光像には、次の2種類の散乱光を含んで形成される。すなわち、一つは、サンプル154において微小な点と見なせる照射光領域から散乱体によって散乱光が放射され、平行散乱光変換部170のレンズ172によりその散乱光が平行化(コリメート化)されて平行小角散乱光168となる。平行小角散乱光168の内、散乱角フィルター180によって、ある所定の散乱角度範囲にある一部の散乱光が選択され、レンズ192によって集束した小角散乱収束光196が形成する散乱光像である。 The scattered light image detected by the scattered light detection unit 200 is formed including the following two types of scattered light. That is, one is that scattered light is emitted by a scatterer from an irradiated light area that can be considered as a minute point on the sample 154, and the scattered light is parallelized (collimated) by the lens 172 of the parallel scattered light conversion unit 170 and converted into parallel light. This becomes small-angle scattered light 168. A part of the scattered light within a certain predetermined scattering angle range is selected from the parallel small-angle scattered light 168 by the scattering angle filter 180, and is a scattered light image formed by the small-angle scattered convergent light 196 that is focused by the lens 192.

もう一つは、サンプル154において有限サイズと見なせる照射光領域内の異なる位置の散乱体群から散乱光が放射され、平行散乱光変換部170のレンズ172によりそれらの散乱光の光路が変更されて、それら散乱光は、レンズ172によってほぼ平行化される。散乱角フィルター180によってそれら一部の散乱光が選択され、レンズ192によって散乱光の光路が変更されて形成する散乱光像である。従って、上記後者の散乱光が形成する散乱光像は、サンプル154において照射光領域内の散乱体の位置分布を反映したものとなる。すなわち、上記後者の散乱光が形成する散乱光像は、サンプル154に対し散乱光の顕微鏡的な画像 である顕微鏡画像を表す。 The other is that scattered light is emitted from a group of scatterers at different positions within the irradiation light region that can be considered to be of finite size in the sample 154, and the optical path of the scattered light is changed by the lens 172 of the parallel scattered light converter 170. , these scattered lights are substantially collimated by the lens 172. A scattered light image is formed by selecting some of the scattered light by the scattering angle filter 180 and changing the optical path of the scattered light by the lens 192. Therefore, the scattered light image formed by the latter scattered light reflects the positional distribution of the scatterers within the irradiated light area in the sample 154. That is, the scattered light image formed by the latter scattered light represents a microscopic image of the sample 154 that is a microscopic image of the scattered light.

測定サンプル154に対して、上述する2種類の前方小角散乱光又は後方小角散乱光が形成する散乱光像は、それぞれ異なる光路をたどり、結像されるために、散乱光検出部200で検出される散乱光像としては散乱角フィルター180の開口部の形状が投影された散乱光像とは異なる位置に表れる。具体的には、例えば、上述のようにリング状の開口部をもつ散乱角フィルター180を使用した場合、レンズ192によって集束した平行前方小角散乱光又は平行後方小角散乱光が形成する、散乱角フィルター180のリング状開口部が投影された、明るいリング状の散乱光像が中央付近に表れ、例えば、その明るいリング状散乱光像の外側周辺領域に、サンプル154の照射光領域内の散乱体の位置分布を反映した散乱光像が表れる。すなわち、散乱角フィルター180のリング状開口部が投影された明るい散乱光像と異なる暗視野の領域に、上記散乱光の顕微鏡画像が表れる。従って、例えば図11に示す構成によって、サンプル154に対して、顕微鏡スケールにおいて動的及び静的前方小角散乱光の同時測定を行うことができる。 The scattered light images formed by the above-mentioned two types of forward small-angle scattered light and backward small-angle scattered light on the measurement sample 154 follow different optical paths and are imaged, so that they are detected by the scattered light detection unit 200. The shape of the opening of the scattering angle filter 180 appears at a different position from the projected scattered light image. Specifically, for example, when using the scattering angle filter 180 having a ring-shaped opening as described above, the scattering angle filter is formed by parallel forward small-angle scattered light or parallel backward small-angle scattered light focused by the lens 192. A bright ring-shaped scattered light image onto which the ring-shaped apertures 180 are projected appears near the center. A scattered light image reflecting the position distribution appears. That is, the microscopic image of the scattered light appears in a dark field area different from the bright scattered light image projected by the ring-shaped opening of the scattering angle filter 180. Therefore, for example, with the configuration shown in FIG. 11, simultaneous measurement of dynamic and static forward small-angle scattered light can be performed on the sample 154 on a microscope scale.

なお、図11には、散乱光検出部200は顕微鏡画像の検出のために光検出器202を有している。図13に記載の実施例では、散乱光検出部200として、半透明スクリーン208とカメラレンズ206を備えた光検出用カメラ204を使用する。また図14に記載の実施例では、カメラレンズ206を備えた光検出用カメラ204を、散乱光検出部200として使用する。光検出用カメラ204の検出結果は、先に説明した散乱光検出部200の動作や効果と同様である。計測結果は解析部250に取り込まれ、記憶装置290に記憶され、DLS解析やSLS解析に、記憶された結果が使用される。 Note that in FIG. 11, the scattered light detection section 200 has a photodetector 202 for detecting a microscopic image. In the embodiment shown in FIG. 13, a light detection camera 204 including a translucent screen 208 and a camera lens 206 is used as the scattered light detection section 200. Further, in the embodiment shown in FIG. 14, a light detection camera 204 equipped with a camera lens 206 is used as the scattered light detection unit 200. The detection results of the light detection camera 204 are similar to the operations and effects of the scattered light detection section 200 described above. The measurement results are taken into the analysis unit 250 and stored in the storage device 290, and the stored results are used for DLS analysis and SLS analysis.

上述の光検出器202の使用例では、平行小角散乱光168による顕微鏡画像が光検出器202の計測面に作られ、その画像が光検出器202により細分化されて計測される。図13や図14に記載の光検出用カメラ204でも同様であり、カメラレンズ206を介して取り込まれた小角散乱収束光196により作られた顕微鏡画像が、細分化されたエリアに分けられて順に取り込まれ、記憶装置290に記憶される。 In the example of use of the photodetector 202 described above, a microscopic image by the parallel small-angle scattered light 168 is created on the measurement surface of the photodetector 202, and the image is segmented and measured by the photodetector 202. The same applies to the light detection camera 204 shown in FIGS. 13 and 14, in which the microscopic image created by the small-angle scattered convergent light 196 taken in through the camera lens 206 is divided into subdivided areas and sequentially displayed. The data is captured and stored in the storage device 290.

図13に記載の実施例は、小角散乱収束光196に基づく画像をスクリーンに表示し、前記スクリーンに表示された顕微鏡画像を、カメラレンズ206を備える光検出用カメラ204により撮影し、撮影した顕微鏡画像を解析部250の記憶装置290に記憶する。図13で、前記スクリーンとして半透明スクリーン208を使用する。このようにすることで、半透明スクリーン208の裏側である、半透明スクリーン208の後方側から前記顕微鏡画像を撮影できる。この場合、光検出用カメラ204のカメラレンズ206を光軸146に合わせて配置することが容易であり、装置全体を小型にできるなどの効果がある。 In the embodiment shown in FIG. 13, an image based on small-angle scattered convergent light 196 is displayed on a screen, a microscope image displayed on the screen is photographed by a light detection camera 204 equipped with a camera lens 206, and the photographed microscope image is The image is stored in the storage device 290 of the analysis unit 250. In FIG. 13, a translucent screen 208 is used as the screen. By doing so, the microscope image can be taken from the rear side of the semi-transparent screen 208, which is the back side of the semi-transparent screen 208. In this case, it is easy to arrange the camera lens 206 of the photodetection camera 204 in alignment with the optical axis 146, and there is an effect that the entire device can be made smaller.

また図14に記載の実施例は、光検出用カメラ204のカメラレンズ206を小角散乱収束光196による焦点位置の後方に配置した例である。小角散乱収束光196の焦点位置の後方に配置するかあるいは前方に配置するかなどにより、小角散乱収束光196により作られる顕微鏡画像の大きさを変えることができる。 Further, the embodiment shown in FIG. 14 is an example in which the camera lens 206 of the light detection camera 204 is arranged behind the focal point position of the small-angle scattered convergent light 196. The size of the microscopic image created by the small-angle scattered convergent light 196 can be changed depending on whether it is placed behind or in front of the focal position of the small-angle scattered convergent light 196.

なお、図13や図14で、増幅・冷却部212は撮影した信号の増幅作用や、光検出用カメラ204の内部で生じる電気的なノイズのレベルを下げるための冷却装置である。図2に記載の増幅・冷却部212と同様の作用を為し、効果を奏する。 Note that in FIGS. 13 and 14, the amplification/cooling unit 212 is a cooling device for amplifying the photographed signal and lowering the level of electrical noise generated inside the photodetection camera 204. It functions similarly to the amplification/cooling section 212 shown in FIG. 2 and produces effects.

3解析部250の説明
3.1解析部250の構成
解析部250はコントローラ260や入出力装置266、CPU276、記憶装置290、などを有している。解析部250は、分析装置100あるいは分析装置102の全体の動作を制御すると共に、光検出器202を備えた散乱光検出部200や散乱光検出部200として動作する光検出用カメラ204の計測結果を取り込み、DLS分析やSLS分析を実行し、その結果を入出力装置266から出力する。分析装置100や分析装置102の各構成を制御するためにコントローラ260を有しており、CPU276からの指令によりコントローラ260からそれぞれの構成に対して制御信号が送られる。また散乱光検出部200の光検出器202や散乱光検出部200として動作する光検出用カメラ204からの計測結果は、コントローラ260を介して取り込まれ、上述したように記憶装置290に記録される。
3 Description of Analysis Unit 250 3.1 Configuration of Analysis Unit 250 The analysis unit 250 includes a controller 260, an input/output device 266, a CPU 276, a storage device 290, and the like. The analysis unit 250 controls the overall operation of the analysis device 100 or 102, and also analyzes the measurement results of the scattered light detection unit 200 equipped with the photodetector 202 or the light detection camera 204 that operates as the scattered light detection unit 200. is taken in, DLS analysis and SLS analysis are performed, and the results are output from the input/output device 266. A controller 260 is provided to control each component of the analyzer 100 and the analyzer 102, and control signals are sent from the controller 260 to each component in response to instructions from the CPU 276. Furthermore, the measurement results from the photodetector 202 of the scattered light detection section 200 and the light detection camera 204 that operates as the scattered light detection section 200 are taken in via the controller 260 and recorded in the storage device 290 as described above. .

操作者が指示内容を入力する場合には、入出力装置266から指示内容が入力される。また計測結果や分析結果は、入出力装置266から出力される。入出力装置266はこれらの動作を行うために、キーボードや表示装置、印刷装置等を備えている。 When the operator inputs instructions, the instructions are input from the input/output device 266. Further, measurement results and analysis results are output from the input/output device 266. The input/output device 266 includes a keyboard, a display device, a printing device, etc. in order to perform these operations.

3.2解析部250の動作の説明
図15は、分析装置100や分析装置102の動作の一例を説明する説明図である。例えばこの実施例では、DLS分析やSLS分析を行うための計測結果の取り込みや取り込んだ計測結果に基づくDLS分析やSLS分析の実行を行う計測解析モードM2の動作に入る前に、調整モードM1の動作が行われる。試料部150のサンプル位置調整機構158によるサンプルセル152の位置の調整を行うための調整モードM1は、調整モードM1の開始の指示が入出力装置266から入力されることにより開始される。調整モードM1において、サンプルセル152の位置がサンプル位置調整機構158により調整され、解析したい位置に照射光148の照射位置が一致するように調整される。実際には、照射光148の現在の照射位置からの小角散乱光160による画像が、散乱光検出部200や散乱光検出部200として動作する光検出用カメラ204から、解析部250に取り込まれ、上記画像が入出力装置266に、調整用画像として表示される。操作者は入出力装置266に表示された画像である調整用画像を見ながら、サンプル位置調整機構158により、サンプルセル152の位置を調整することができる。解析したい位置を入出力装置266に表示された画像をもとに見つけ出し、サンプル位置調整機構158によるサンプルセル152の位置の設定が終了すると、調整モードM1が終了する。この終了のための解析部250の制御および動作は、操作者の終了の指示により行われても良いし、操作者による計測解析モードM2の開始の指示により行われても良い。
3.2 Description of the operation of the analysis unit 250 FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating an example of the operation of the analyzer 100 and the analyzer 102. For example, in this embodiment, before entering the measurement analysis mode M2, which imports measurement results for DLS analysis and SLS analysis, and executes DLS analysis and SLS analysis based on the imported measurement results, adjustment mode M1 is activated. An action is taken. Adjustment mode M1 for adjusting the position of sample cell 152 by sample position adjustment mechanism 158 of sample section 150 is started when an instruction to start adjustment mode M1 is input from input/output device 266. In the adjustment mode M1, the position of the sample cell 152 is adjusted by the sample position adjustment mechanism 158 so that the irradiation position of the irradiation light 148 matches the position to be analyzed. In reality, an image of the small-angle scattered light 160 from the current irradiation position of the irradiation light 148 is captured by the analysis unit 250 from the scattered light detection unit 200 or the light detection camera 204 that operates as the scattered light detection unit 200. The above image is displayed on the input/output device 266 as an adjustment image. The operator can adjust the position of the sample cell 152 using the sample position adjustment mechanism 158 while viewing the adjustment image that is displayed on the input/output device 266. When the position to be analyzed is found based on the image displayed on the input/output device 266 and the setting of the position of the sample cell 152 by the sample position adjustment mechanism 158 is completed, the adjustment mode M1 ends. The control and operation of the analysis unit 250 for this termination may be performed by the operator's instruction to terminate, or may be performed by the operator's instruction to start the measurement analysis mode M2.

調整モードM1では散乱光検出部200あるいは光検出器202から取り込んだデータに基づく画像を調整用画像として入出力装置266で表示される。しかし、散乱光検出部200や散乱光検出部200として使用する光検出用カメラ204の検出結果に基づくDLS分析やSLS分析のための演算は実行されない。また散乱光検出部200あるいは散乱光検出部200として使用する光検出用カメラ204の計測結果の記憶装置290への連続した繰り返しの取り込み動作も停止される。 In the adjustment mode M1, an image based on data taken in from the scattered light detector 200 or the photodetector 202 is displayed on the input/output device 266 as an adjustment image. However, calculations for DLS analysis and SLS analysis based on the detection results of the scattered light detection unit 200 and the light detection camera 204 used as the scattered light detection unit 200 are not executed. Further, the continuous and repeated loading operation of the measurement results of the scattered light detection section 200 or the light detection camera 204 used as the scattered light detection section 200 into the storage device 290 is also stopped.

なお、試験的に現在のサンプルセル152の設定位置で定まる照射光148の照射位置からの小角散乱光160に基づく、散乱光検出部200や乱光検出部200として使用する光検出用カメラ204の計測結果を試験的に繰り返し取り込み、その結果を使用して試験的にDLS分析やSLS分析を行い、この結果に基づきサンプルセル152の位置を再調整しても良い。この実施例では、上記以下で説明する計測解析モードM2で、上記試験的なDLS分析やSLS分析を行い、その結果に基づいて、サンプル位置調整機構158によるサンプルセル152の再調整を行うことも可能である。 Note that the light detection camera 204 used as the scattered light detection unit 200 and the scattered light detection unit 200 is experimentally determined based on the small-angle scattered light 160 from the irradiation position of the irradiation light 148 determined by the current setting position of the sample cell 152. The measurement results may be repeatedly taken in on a trial basis, the results may be used to perform a trial DLS analysis or SLS analysis, and the position of the sample cell 152 may be readjusted based on the results. In this embodiment, the above-described experimental DLS analysis and SLS analysis may be performed in the measurement analysis mode M2 described below, and the sample cell 152 may be readjusted by the sample position adjustment mechanism 158 based on the results. It is possible.

調整モードM1におけるサンプルセル152の位置決めの調整が終了した後、操作者の計測開始の指示が入出力装置266から入力され、計測解析モードM2が開始される。計測解析モードM2の一例を図15により説明する。後述する初期設定に基づき、撮影回数1から撮影回数Nの撮影、すなわち散乱光検出部200や光検出器202からの計測結果の取り込みが行われる。撮影回数1に於いてDLS解析を行うため、あるいは動画撮影を行うために、散乱光検出部200や散乱光検出部200として動作する光検出用カメラ204の計測結果を繰り返し連続的に取り込み、記憶装置290に保持する。ここでは一回の散乱光検出部200や光検出器202からの計測結果の取り込みをサンプリングと記載している。 After the adjustment of the positioning of the sample cell 152 in the adjustment mode M1 is completed, an operator's instruction to start measurement is input from the input/output device 266, and the measurement analysis mode M2 is started. An example of the measurement analysis mode M2 will be explained with reference to FIG. Based on the initial setting described later, the number of times of photographing is 1 to the number of times of photographing is N, that is, the measurement results from the scattered light detection unit 200 and the photodetector 202 are taken. In order to perform DLS analysis or to shoot a video during the number of shooting times 1, the measurement results of the scattered light detection unit 200 and the light detection camera 204 that operates as the scattered light detection unit 200 are repeatedly and continuously captured and stored. It is held in the device 290. Here, one time of capturing measurement results from the scattered light detection unit 200 or the photodetector 202 is referred to as sampling.

撮影回数1から撮影回数Nのそれぞれに於ける撮影時間T1が設定されると、各撮影回数に割り当てられた撮影時間T1の中で図15に記載のごとく、設定されたサンプリング周波数で繰り返し、上記計測結果の記憶装置290への取り込みが連続して行われる。サンプリングの実行周期は初期設定で入力されたサンプリング周波数で決定される。記憶装置290への繰り返しの取り込み回数である撮影時間T1におけるサンプリング数は、サンプリング回数を直接入力して設定しても良いし、撮影時間T1である繰り返しの継続時間を入力して設定しても良い。サンプリング動作が、設定された撮影時間T1に於いて、設定されたN回行われるあるいは、設定された上記計測結果の連続取り込みの継続時間である撮影時間T1の間行われる等の、設定条件に基づくサンプリング動作が連続的に繰り返し行われる。サンプリング動作の撮影時間T1が終了すると、例えば撮影回数1として図15に記載した動作が終了する。 When the imaging time T1 for each of the imaging times 1 to N is set, the above-mentioned steps are repeated at the set sampling frequency as shown in FIG. 15 within the imaging time T1 assigned to each imaging number. The measurement results are continuously loaded into the storage device 290. The sampling execution period is determined by the sampling frequency input in the initial settings. The number of samplings at the imaging time T1, which is the number of times of repeated loading into the storage device 290, may be set by directly inputting the number of samplings, or may be set by inputting the duration of the repetition, which is the imaging time T1. good. The sampling operation is performed for the set N times in the set shooting time T1, or is performed for the set shooting time T1 which is the duration of continuous acquisition of the measurement results, etc. The sampling operation based on this is continuously repeated. When the photographing time T1 of the sampling operation ends, the operation described in FIG. 15 ends, for example, when the number of times of photographing is 1.

設定された撮影間隔T2の間は、サンプリング動作を停止する。解析部250の時間管理装置280は、制御動作の開始や終了のタイミングを管理するための機能を有しており、撮影間隔T2が終了すると、CPU276は時間管理装置280からの報告に基づき、撮影回数2の動作を開始するための指示を出す。先に撮影回数1の動作として説明した内容の動作が撮影回数2として行われる。その後、撮影間隔T2の間、再びサンプリング動作を停止する。 The sampling operation is stopped during the set imaging interval T2. The time management device 280 of the analysis unit 250 has a function to manage the start and end timings of control operations, and when the shooting interval T2 ends, the CPU 276 starts shooting based on the report from the time management device 280. Issue an instruction to start the second operation. The operation described above as the operation for the number of times of photographing 1 is performed as the number of times of photographing is 2. Thereafter, the sampling operation is stopped again during the imaging interval T2.

上述の動作を繰り返し、撮影回数Nの実行を終了すると計測解析モードM2を終了し、DLS分析やSLS分析のためのデータの取り込みが終了する。このデータに基づきDLS分析やSLS分析のための演算が行われ、分析結果が入出力装置266から出力される。なお、上記撮影回数をN回繰り返すことにより、計測解析モードM2の動作を終了する方法は一例である。すなわち上記撮影回数の数Nを設定するのではなく、撮影を行う総撮影時間TAを設定する方法でも良い。連続して繰り返し散乱光検出部200の計測結果を取り込む動作を継続する撮影時間T1およびそれに続く撮影間隔T2の条件は同じくして、撮影時間T1およびそれに続く撮影間隔T2の繰り返しを、数ではなく、総撮影時間TAで定め、この総撮影時間TAを初期設定として設定することも可能である。この場合、総撮影時間TAが経過した後は、新たな撮影時間T1による散乱光検出部200の計測結果の取り込み動作は行われない。これにより、計測解析モードM2の終了を制御することができる。 When the above-mentioned operation is repeated and the execution of the number N of images is completed, the measurement analysis mode M2 is ended, and the acquisition of data for DLS analysis and SLS analysis is completed. Based on this data, calculations for DLS analysis and SLS analysis are performed, and the analysis results are output from the input/output device 266. Note that the method of terminating the operation of the measurement analysis mode M2 by repeating the number of photographing operations described above N times is one example. That is, instead of setting the number N of the number of times of photographing, a method may be used in which the total photographing time TA for photographing is set. The conditions for the photographing time T1 and the subsequent photographing interval T2 in which the operation of continuously and repeatedly capturing the measurement results of the scattered light detection unit 200 is continued are the same, but the repetition of the photographing time T1 and the subsequent photographing interval T2 is not limited to the number of repetitions. , the total photographing time TA, and it is also possible to set this total photographing time TA as the initial setting. In this case, after the total imaging time TA has elapsed, the operation of capturing the measurement results of the scattered light detection unit 200 based on the new imaging time T1 is not performed. Thereby, it is possible to control the end of the measurement analysis mode M2.

図15に記載の動作は、散乱光検出部200や散乱光検出部200の他の具体例である光検出用カメラ204からの計測結果の取り込みについて説明している。図15に記載の内容は一例であって、操作者の指示内容により変化する。またDLS分析やSLS分析のための演算は、取り込まれたデータを基に、撮影回数Nの終了を待たないで一部の解析を実行することが可能である。すなわち計測解析モードM2における散乱光検出部200の計測結果の取り込め動作と並行して、取り込まれた計測結果に基づき、上記DLS測定法やSLS測定法のための演算を行うことができる。 The operation shown in FIG. 15 describes the acquisition of measurement results from the scattered light detection unit 200 and the light detection camera 204, which is another specific example of the scattered light detection unit 200. The content shown in FIG. 15 is an example, and changes depending on the instruction content of the operator. In addition, it is possible to perform some calculations for DLS analysis and SLS analysis based on the captured data without waiting for the end of the number of shots N. That is, in parallel with the operation of capturing the measurement results of the scattered light detection unit 200 in the measurement analysis mode M2, calculations for the above-mentioned DLS measurement method or SLS measurement method can be performed based on the captured measurement results.

図16は、CPU276が図15に記載の計測解析モードM2の動作を実行するためのフローチャートである。また図17は、計測結果の記憶装置290に於ける記憶状態、及び記憶されたデータを利用した分析結果の記憶状態、を説明する説明図である。図16は、既に調整モードM1を終了した状態である、計測解析モードM2の動作を示している。ステップS300で、動作が開始されると、ステップS302で、上述した初期設定が、操作者によって行われる。初期設定では、例えば、撮影回数1から撮影回数Nのそれぞれの撮影回数における撮影時間T1や、撮影回数1から撮影回数Nのそれぞれの撮影回数に於いて実行されるサンプリング周波数、間欠撮影の時間間隔T2、撮影回数の全体の繰り返し回数N、DLS分析領域、SLS分析領域、総撮影時間TA、等、図15に記載の設定内容が、入出力装置266から入力される。その後、ステップS304へCPU276の実行が移り、図15に記載の撮影回数1における散乱光検出部200からの計測結果の取り込みが実行、すなわち図15に示す、サンプリング1からサンプリングNによる計測結果の取り込みが実行され、図17に記載のメモリブロックB1に記憶される。 FIG. 16 is a flowchart for the CPU 276 to execute the operation of the measurement analysis mode M2 shown in FIG. FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating the storage state of measurement results in the storage device 290 and the storage state of analysis results using the stored data. FIG. 16 shows the operation in the measurement analysis mode M2, which is a state in which the adjustment mode M1 has already ended. When the operation is started in step S300, the above-mentioned initial settings are performed by the operator in step S302. In the initial settings, for example, the imaging time T1 for each imaging number from 1 to N, the sampling frequency executed for each imaging from 1 to N, and the time interval of intermittent imaging. The setting contents shown in FIG. 15, such as T2, the total number of repetitions N of the number of imaging times, the DLS analysis area, the SLS analysis area, and the total imaging time TA, are input from the input/output device 266. Thereafter, the execution of the CPU 276 moves to step S304, and the measurement results from the scattered light detection unit 200 at the number of shots 1 shown in FIG. 15 are taken in, that is, the measurement results from sampling 1 to sampling N shown in FIG. 15 are taken in. is executed and stored in memory block B1 shown in FIG.

撮影回数1の計測結果の取り込みの連続した動作が終了すると、ステップS310が実行され、DLS分析領域やSLS分析領に対応した計測結果が、メモリブロックB1に記憶された計測結果から選択的に抽出され、図17に示す記憶装置290のDD1やSD1として確保されたアドレスに記憶される。次にステップS312で、前記アドレスSD1に記憶されたデータに基づき、静的散乱光の分析のための演算が実行され、ステップS314で、その演算結果が記憶装置290のアドレスARS1に記憶される。 When the continuous operation of importing the measurement results for the number of shots 1 is completed, step S310 is executed, and the measurement results corresponding to the DLS analysis area and the SLS analysis area are selectively extracted from the measurement results stored in the memory block B1. The data is stored in addresses secured as DD1 and SD1 of the storage device 290 shown in FIG. Next, in step S312, a calculation for static scattered light analysis is executed based on the data stored at the address SD1, and in step S314, the calculation result is stored in the address ARS1 of the storage device 290.

さらにステップS322で、動的散乱光の分析のための演算が実行され、その結果がステップS324で、アドレスARD10やアドレスARD11に保存される。ステップS324の実行の後、ステップS330で実行終了かどうかの判断が行われ、撮影回数1の終了に基づき、次の撮影回数2に関する動作がステップS304で開始される。ステップS304の動作開始が撮影間隔T2の経過後であるが、図16のフローチャートでは、この撮影間隔T2の経過についての記載を省略している。実際には上述した時間管理装置280で時間の管理を行い、割り込み処理等を行って撮影回数2の動作開始のタイミングの制御が行われ、ステップS304の動作が開始される。 Further, in step S322, calculations for analyzing dynamic scattered light are executed, and the results are stored in address ARD10 and address ARD11 in step S324. After step S324 is executed, it is determined in step S330 whether the execution is finished, and based on the completion of the number of shots 1, the operation related to the next number of shots 2 is started in step S304. Although the operation in step S304 starts after the photographing interval T2 has elapsed, the flowchart of FIG. 16 omits a description of the passage of the photographing interval T2. Actually, the time management device 280 described above manages time, performs interrupt processing, etc., controls the timing of starting the operation for the number of times of shooting 2, and starts the operation in step S304.

撮影回数1から撮影回数Nで、計測解析モードM2の実行時間すなわち計測解析モードM2の終了条件を設定するのではなく、総撮影時間TAで計測解析モードM2の終了条件を設定した場合には、ステップS330で計測解析モードM2の時間経過が総撮影時間TAに達したかどうかを計測解析モードM2の時間経過に基づいて判断し、計測解析モードM2の時間経過が総撮影時間TAに達した場合には、ステップS304の実行を開始するのではなく、CPU276の実行がステップS340へ遷移する。ステップS340で、S300からのタスクの実行終了の動作が行われ、計測解析モードM2が終了する。なおステップS330で総撮影時間TAに達したかどうかの判断が実行されたときに、総撮影時間TAに達していないと判断された場合には、再びステップS304の実行が開始される。 Instead of setting the execution time of the measurement analysis mode M2, that is, the end condition of the measurement analysis mode M2, with the number of shots 1 to the number N of shots, when the end condition of the measurement analysis mode M2 is set with the total shooting time TA, In step S330, it is determined whether the time elapsed in the measurement analysis mode M2 has reached the total imaging time TA based on the time elapsed in the measurement analysis mode M2, and if the time elapsed in the measurement analysis mode M2 has reached the total imaging time TA. In this case, instead of starting execution of step S304, the execution of the CPU 276 transitions to step S340. In step S340, the task execution termination operation from S300 is performed, and the measurement analysis mode M2 is terminated. Note that when it is determined in step S330 whether the total imaging time TA has been reached, if it is determined that the total imaging time TA has not been reached, execution of step S304 is started again.

図15に記載の撮影回数1から撮影回数N-1までのサンプリングに基づく計測結果の取り込みが終了し、撮影回数Nのサンプリングに基づく計測結果の取り込みがステップS304で行われると、上記計測結果が記憶装置290のブロックBNに格納される。ステップS310が実行されると、DLS分析領域のデータが記憶装置290の前記アドレスDDNに記憶される。またSLS分析領域のデータが記憶装置290の前記アドレスSDNに記憶される。ステップS312で前記アドレスSDNに記憶されたデータに基づき、静的光散乱の分析のための演算が実行される。この演算結果がステップS314で、アドレスARSNに記憶される。さらにステップS322で、動的光散乱の分析が実行され、その演算結果がステップS324で、アドレスARDN0やアドレスARDN1に記憶される。 When the import of the measurement results based on the sampling from the number of shots 1 to the number of shots N-1 shown in FIG. It is stored in block BN of storage device 290. When step S310 is executed, the data of the DLS analysis area is stored at the address DDN of the storage device 290. Further, the data of the SLS analysis area is stored at the address SDN of the storage device 290. In step S312, calculations for static light scattering analysis are performed based on the data stored in the address SDN. This calculation result is stored at address ARSN in step S314. Furthermore, in step S322, dynamic light scattering analysis is executed, and the calculation results are stored in address ARDN0 and address ARDN1 in step S324.

CPU276の実行がステップS324からステップS330へ移る。ステップS330で、図15に記載の計測解析モードM2の終了条件である、撮影回数Nの終了、あるいは総撮影時間TAの終了、の判断で、終了条件が満たされたと判断されると、CPU276の実行がステップS340へ移る。ステップS340で、計測解析モードM2に於ける計測データの取り込みを終了すると共に、取り込んだ計測結果に基づく分析の動作が終了する。 Execution by the CPU 276 moves from step S324 to step S330. In step S330, when it is determined that the end condition of the measurement analysis mode M2 shown in FIG. Execution moves to step S340. In step S340, the capture of measurement data in the measurement analysis mode M2 is finished, and the analysis operation based on the captured measurement results is finished.

図16に記載のフローチャートに示す実施例では、CPU276による、ステップS312とステップS314の実行を、ステップS322とステップS324の実行より先に行っている。これは一例であり、ステップS312とステップS314の実行とステップS322とステップS324の実行は、順序が逆であっても良い。またステップS312とステップS314の実行とステップS322とステップS324の実行の両方を常に連続して行う必要性はなく、別々に行っても良い。また一方のみを行っても良い。ステップS304の実行により、散乱光検出部200からあるいは散乱光検出部200の一例である光検出用カメラ204から取り込まれた計測結果は、静的散乱光の分析と動的散乱光の分析の両方に使用できる。このため操作者は、前記取り込まれた計測結果を使用することにより、静的散乱光の分析と動的散乱光の分析の両方を行うことも可能であり、どちらかを選択的に行うことも可能である。 In the embodiment shown in the flowchart of FIG. 16, the CPU 276 executes step S312 and step S314 before executing step S322 and step S324. This is just an example, and the order of execution of step S312 and step S314 and the execution of step S322 and step S324 may be reversed. Further, it is not necessary to always perform both steps S312 and S314 and steps S322 and S324 in succession, and they may be performed separately. Alternatively, only one of them may be performed. By executing step S304, the measurement results captured from the scattered light detection unit 200 or from the light detection camera 204, which is an example of the scattered light detection unit 200, are analyzed for both static scattered light analysis and dynamic scattered light analysis. Can be used for Therefore, by using the captured measurement results, the operator can perform both static scattered light analysis and dynamic scattered light analysis, and can also selectively perform either of them. It is possible.

本発明に基づくサンプルの分析装置および分析方法は、産業上利用することができる。 The sample analysis device and analysis method based on the present invention can be used industrially.

11・・・光検出素子、100・・・分析装置、102・・・分析装置、110・・・光源、120・・・入射光調整部、122・・・光量調整素子、124・・・偏光素子、126・・・入射光、130・・・光路変更部、132・・・平面ミラー、134・・・平面ミラー、138・・・光学絞り、139・・・絞り、140・・・光照射部、142・・・集光レンズ、144・・・レンズ調整機構、146・・・光軸、148・・・照射光、150・・・試料部、151・・・入射面、152・・・サンプルセル、153・・・透過面、154・・・サンプル、156・・・分析微小領域、157・・・最小ビームスポット、158・・・サンプル位置調整機構、160・・・小角散乱光、162・・・最大小角散乱光、164・・・透過光、166・・・平行透過光、168・・・平行小角散乱光、169・・・選択平行小角散乱光、170・・・平行散乱光変換部、172・・・レンズ、174・・・支持装置、176・・・透過光遮光部、180・・・散乱角フィルター、182・・・開口、184・・・特定角平行小角散乱光、185・・・周囲遮光部、186・・・円弧状特定角度散乱光 、187・・・架橋、188・・・半径、189・・・中心半径、190・・・散乱光集光部、192・・・レンズ、194・・・支持機構、196・・・小角散乱収束光、200・・・散乱光検出部、202・・・光検出器、203・・・受光面 、204・・・光検出用カメラ、205・・・配線、206・・・カメラレンズ、208・・・半透明スクリーン、212・・・増幅・冷却部、220・・・位置調整機構、230・・・撮影画像、232・・・暗部、234・・・画像部、250・・・解析部、260・・・コントローラ、266・・・入出力装置、270・・・演算処理部、276・・・CPU、280・・・時間管理装置、290・・・記憶装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Photodetection element, 100... Analyzer, 102... Analyzer, 110... Light source, 120... Incident light adjustment part, 122... Light amount adjustment element, 124... Polarization Element, 126... Incident light, 130... Optical path changing unit, 132... Plane mirror, 134... Plane mirror, 138... Optical aperture, 139... Aperture, 140... Light irradiation Part, 142...Condensing lens, 144...Lens adjustment mechanism, 146...Optical axis, 148...Irradiation light, 150...Sample part, 151...Incidence surface, 152... Sample cell, 153... Transmission surface, 154... Sample, 156... Analysis micro region, 157... Minimum beam spot, 158... Sample position adjustment mechanism, 160... Small angle scattered light, 162 ...Maximum small angle scattered light, 164...Transmitted light, 166...Parallel transmitted light, 168...Parallel small angle scattered light, 169...Selected parallel small angle scattered light, 170...Parallel scattered light conversion Part, 172... Lens, 174... Support device, 176... Transmitted light shielding part, 180... Scattering angle filter, 182... Aperture, 184... Specific angle parallel small angle scattered light, 185 ... Surrounding light shielding part, 186... Arc-shaped specific angle scattered light, 187... Bridge, 188... Radius, 189... Center radius, 190... Scattered light condensing part, 192...・Lens, 194...Support mechanism, 196...Small angle scattered convergent light, 200...Scattered light detection unit, 202...Photodetector, 203...Light receiving surface, 204...For light detection Camera, 205...Wiring, 206...Camera lens, 208...Semi-transparent screen, 212...Amplification/cooling section, 220...Position adjustment mechanism, 230...Photographed image, 232... - Dark part, 234... Image part, 250... Analysis part, 260... Controller, 266... Input/output device, 270... Arithmetic processing unit, 276... CPU, 280... Time Management device, 290...Storage device.

Claims (13)

サンプルの計測のための光を発生する光源と、
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角散乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記散乱光検出部において、前記平行小角散乱光に基づいて、前記分析微小領域のサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、さらに生成された前記顕微鏡画像が検出されて前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された前記顕微鏡画像を含む前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方を解析する、
ことを特徴とする、分析装置。
a light source that generates light for measuring the sample;
a light irradiation unit that irradiates the sample with irradiation light that forms a minimum beam spot within the sample based on the light generated by the light source;
a parallel scattered light converter that receives forward or backward small-angle scattered light generated in the analytical micro region of the sample where the minimum beam spot is formed, and generates parallel small-angle scattered light based on the forward or backward small-angle scattered light; ,
a scattered light detection unit that detects the incident parallel small angle scattered light when the parallel small angle scattered light is incident;
an analysis section that includes a storage device, reads the detection results of the scattered light detection section into the storage device, and analyzes the analysis microregion of the sample based on the detection results loaded into the storage device. ,
In the scattered light detection unit, a microscope image that is an enlarged image of the state of the sample in the analysis micro region is generated based on the parallel small-angle scattered light, and the generated microscope image is further detected and stored in the memory. stored in the device,
The analysis unit is configured to analyze a dynamic scattered light component or a static scattered light component, or the dynamic scattered light component and the Analyzing both static scattered light components,
An analytical device characterized by:
請求項1に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像を前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
The analyzer according to claim 1,
The analysis unit stores a moving image of the microscope image in the storage device by repeatedly capturing the microscope image generated in the scattered light detection unit,
The analysis unit analyzes the dynamic scattered light component, the static scattered light component, or both the dynamic scattered light component and the static scattered light component based on the stored moving image. Features: Analyzer.
サンプルの計測のための光を発生する光源と、
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角散乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記検出結果を、前記記憶装置に記憶し、
前記解析部はさらに、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行う、ことを特徴とする分析装置であって、
さらに、前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部とを設け、
前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光を、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部に入射させ、
前記散乱光検出部は、前記円弧状特定角度散乱光に基づき、前記分析微小領域の状態を拡大表示した顕微鏡画像を検出する、ことを特徴とする、分析装置。
a light source that generates light for measuring the sample;
a light irradiation unit that irradiates the sample with irradiation light that forms a minimum beam spot within the sample based on the light generated by the light source;
a parallel scattered light converter that receives forward or backward small-angle scattered light generated in the analytical micro region of the sample where the minimum beam spot is formed, and generates parallel small-angle scattered light based on the forward or backward small-angle scattered light; ,
a scattered light detection unit that detects the incident parallel small angle scattered light when the parallel small angle scattered light is incident;
an analysis section that includes a storage device, reads the detection results of the scattered light detection section into the storage device, and analyzes the analysis microregion of the sample based on the detection results loaded into the storage device. ,
The analysis unit stores the detection result of the scattered light detection unit in the storage device,
The analysis unit further determines a dynamic scattered light component or a static scattered light component, or the dynamic scattered light component and the static scattered light component, based on the detection result of the scattered light detection unit stored in the storage device. An analysis device characterized in that the analysis device analyzes both light components and performs an analysis regarding the analysis micro region of the sample,
Further, a scattering angle filter and a scattered light condensing section are provided between the parallel scattered light conversion section and the scattered light detection section,
The scattering angle filter causes the parallel small angle scattered light from the parallel scattered light converter to generate a circle forming an arc shape at a specific angle and in a plane perpendicular to the optical axis of the parallel small angle scattered light. making the arcuate specific angle scattered light enter the scattered light detection unit via the scattered light condensing unit;
The analysis device is characterized in that the scattered light detection section detects a microscopic image showing an enlarged display of the state of the analysis microregion based on the arcuate specific angle scattered light.
請求項3に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記記憶装置に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の動画像を、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置。
The analyzer according to claim 3,
The analysis unit repeatedly captures the microscope image, which is an enlarged display of the state of the sample within the analysis microregion detected by the scattered light detection unit, and stores it in the storage device. An analysis device characterized in that a moving image of the microscope image, which is an enlarged display of the state of the sample, is stored in the storage device.
請求項3あるいは請求項4の内の一に記載の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の前記光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
In the analysis device according to claim 3 or 4,
The scattering angle filter is made of a material that blocks light, and has an arc-shaped aperture whose radius is a length corresponding to the specific angle with respect to the optical axis of the parallel small-angle scattered light. An analytical device featuring:
請求項1から請求項5の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記サンプルに前記最小ビームスポットを形成するための集光レンズを備えており、
前記光源で発生した前記光に基づいて前記光照射部に入射する入射光の光軸に沿って、前記光照射部の前記集光レンズと前記サンプルが配置されており、
前記入射光は、前記光軸に沿って前記集光レンズに入射し、前記入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、また前記入射光の前記光ビームの直径が1.6mm以下であり、
前記光照射部が有する前記集光レンズの開口数NAまたは前記集光レンズの焦点距離f、あるいは前記集光レンズの前記開口数NAおよび前記集光レンズの前記焦点距離fは、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光ビームの前記直径に基づいて定められている、ことを特徴とする、分析装置。
The analyzer according to any one of claims 1 to 5,
The light irradiation unit includes a condensing lens for forming the minimum beam spot on the sample,
The condensing lens of the light irradiation unit and the sample are arranged along the optical axis of incident light that enters the light irradiation unit based on the light generated by the light source,
The incident light is incident on the condenser lens along the optical axis, and the incident light is a light beam having a circular cross-sectional shape, and the diameter of the light beam of the incident light is 1.6 mm or less. can be,
The numerical aperture NA of the condensing lens or the focal length f of the condensing lens that the light irradiation section has, or the numerical aperture NA of the condensing lens and the focal length f of the condensing lens are determined by the light irradiation section. is determined based on the diameter of the light beam of the incident light that is incident on the analyzer.
請求項6に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記照射光を集光するための前記集光レンズと、
前記集光レンズを、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、
を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±10mm以下であり、移動調整できる最小長さが50μm以下であることを特徴とする、分析装置。
The analyzer according to claim 6,
The light irradiation unit includes the condenser lens for condensing the irradiation light;
a lens adjustment mechanism for moving the condensing lens along the optical axis of the incident light that enters the light irradiation section;
It is equipped with
An analysis device, wherein the lens adjustment mechanism has a distance by which the condensing lens can be moved along the optical axis by ±10 mm or less, and a minimum length by which the movement can be adjusted by 50 μm or less.
請求項1から請求項7の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される前記最小ビームスポットの直径が、10μm以上で100μm以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
The analyzer according to any one of claims 1 to 7,
Analysis characterized in that the diameter of the minimum beam spot formed inside the sample by irradiating the sample with the irradiation light from the light irradiation unit is in the range of 10 μm or more and 100 μm or less. Device.
請求項第1から請求項8の内の一に記載の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記サンプル位置調整機構で前記サンプルの位置を前記照射光に対して相対的に移動することにより、前記最小ビームスポットが形成される前記サンプルの前記分析微小領域の位置を設定し、前記サンプルにおける設定された前記分析微小領域の状態を表す散乱光の顕微鏡画像が前記散乱光検出部において生成されて、前記散乱光検出部により検出され、
前記解析部は、前記散乱光検出部において検出された前記顕微鏡画像の検出結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの前記最小ビームスポットが形成される位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための指示に基づき、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像の前記検出結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、前記解析を行うことを特徴とする、分析装置。
In the analysis device according to one of claims 1 to 8,
It has a sample part,
The sample section includes a sample cell for holding the sample and a sample position adjustment mechanism for adjusting the position of the sample cell,
By moving the position of the sample relative to the irradiation light with the sample position adjustment mechanism, the position of the analysis micro region of the sample where the minimum beam spot is formed is set, and the setting in the sample is A microscopic image of scattered light representing the state of the analyzed microscopic region is generated in the scattered light detection unit and detected by the scattered light detection unit,
The analysis unit generates an adjustment image for adjusting a position where the minimum beam spot of the sample cell is formed by the sample position adjustment mechanism based on the detection result of the microscope image detected by the scattered light detection unit. Outputs
The analysis unit repeatedly stores the detection result of the microscope image generated in the scattered light detection unit in the storage device based on the instruction for performing the analysis,
The analysis device is characterized in that the analysis section performs the analysis based on the detection results of the scattered light detection section that are repeatedly stored in the storage device.
請求項1から請求項9の内の一に記載の分析装置において、
前記サンプル内に前記最小ビームスポットを形成するために、前記光照射部から前記サンプルへ照射する前記照射光の最大入射角θiは、0.5度から20度の範囲の角度であることを特徴とする、分析装置。
The analyzer according to any one of claims 1 to 9,
In order to form the minimum beam spot in the sample, the maximum incident angle θi of the irradiation light irradiated from the light irradiation unit to the sample is in the range of 0.5 degrees to 20 degrees. Analyzer.
請求項1から請求項10の内の一に記載の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し前記散乱光検出部の前記検出結果を取り込む第1ステップと、
繰り返し取り込んだ前記散乱光検出部の前記検出結果から、動的散乱光分析領域の検出結果および静的散乱光分析領域の検出結果を抽出する第2ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく静的散乱光分析のための演算、を行う第3ステップと、
を有することを特徴とする、分析方法。
The analyzer according to any one of claims 1 to 10,
a first step in which the analysis section repeatedly captures the detection results of the scattered light detection section based on set sampling conditions;
a second step of extracting a detection result of a dynamic scattered light analysis region and a detection result of a static scattered light analysis region from the repeatedly captured detection results of the scattered light detection unit;
A step of performing a calculation for dynamic scattered light analysis based on the detection result of the dynamic scattered light analysis area and a calculation for static scattered light analysis based on the detection result of the static scattered light analysis area. 3 steps and
An analysis method characterized by having the following.
請求項11に記載の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から前記検出結果を繰り返し取り込む動作を実行する、前記第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔が経過した後に、再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記第1ステップの実行回数が予め設定された実行回数に到達するまで、前記解析部は前記第1ステップの実行を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
あるいは前記第1ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の継続時間が、予め設定された総撮影時間に達するまで、前記第1ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の動作を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
前記解析部は、前記記憶装置に取り込まれた前記顕微鏡画像を含む前記検出結果に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を実行する、
ことを特徴とする、分析方法。
The analysis method according to claim 11,
After the first step of repeatedly acquiring the detection results from the scattered light detection section based on the set sampling conditions, the analysis section performs the steps of the first step during the set imaging interval. stop execution,
The analysis unit starts executing the first step again after the set imaging interval has elapsed,
The analysis unit repeats the execution of the first step until the number of executions of the first step reaches a preset number of executions, and the analysis unit repeats the execution of the first step to obtain the detection result including the microscope image generated in the scattered light detection unit. into the storage device,
Alternatively, the execution of the first step and the subsequent stop of the execution are repeated until the duration of the execution of the first step and the subsequent stop of the execution reach a preset total imaging time. , importing the detection result including the microscope image generated in the scattered light detection unit into the storage device,
The analysis unit is configured to analyze the dynamic scattered light component or the static scattered light component, or the dynamic scattered light component and the static scattered light component, based on the detection result including the microscope image captured in the storage device. Perform analysis of both components,
An analysis method characterized by:
請求項11あるいは請求項12の内の一に記載の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、前記散乱光検出部からの前記検出結果に基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う前記第3ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。
In the analysis method according to claim 11 or 12,
The analysis unit operates in an adjustment mode and a measurement analysis mode based on instructions,
In the operation in the adjustment mode, the third step of performing the calculation for the dynamic scattered light analysis and the calculation for the static scattered light analysis based on the detection result from the scattered light detection unit is stopped. , an analysis method characterized by:
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