JPH05322747A

JPH05322747A - 全反射吸収測定装置

Info

Publication number: JPH05322747A
Application number: JP30736892A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kato; 正明加藤; Toshio Shigematsu; 俊男重松; Yukio Terunuma; 幸雄照沼; Shiro Takahashi; 志郎高橋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 1993-12-07

Abstract

(57)【要約】【目的】高感度の全反射吸収測定装置装置を提供する
こと。【構成】赤外分光全反射吸収測定法の内部反射エレメ
ントとして赤外光ファイバ１７使用する。ファイバの一
部を収容する導入口１１と排出口１２を有する測定セル
４を恒温槽３内に配置し、フーリエ変換赤外分光光度計
本体２の赤外光出射部と赤外光ファイバの一端１７Ａ、
およびファイバの他端１７Ｂと赤外検出器５をライトガ
イド７，８でそれぞれ接続し、データ処理装置６を本体
と赤外検出器に接続する。赤外光出射部および赤外検出
器５に対するライトガイド７，８の相対的位置をそれぞ
れ微動位置合わせ装置９，１０で調節する。ライトガイ
ドを赤外光ファイバで構成してもよい。さらに、搬送系
１３、排出処理系１４、パージ系１５、真空系１６を接
続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外分光法における全
反射吸収測定法および装置に関し、特に赤外分光法にお
ける気体あるいは液体試料の全反射吸収測定法およびそ
の装置、ならびに固体試料、特に光ファイバの表面・界
面の評価法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、赤外分光法による気体あるいは液
体試料の測定においては、透過法が主に用いられてき
た。透過法による液体試料測定においては、固定密閉式
セルあるいは組立式液体セルが使用されている。固体密
閉式セルでは、セルの洗浄が繁雑であること、一方、組
立式液体セルでは、気密性が悪いため試料によっては測
定中に蒸発すること、また粘度の大きい試料の場合、光
路長が一定にならない。赤外透過窓の洗浄や測定用セル
の取り扱いが煩雑であること等の欠点があった〔錦田，
岩本；「赤外法による材料分析」（１９８６年８月、講
談社発行），６９−７０頁〕。

【０００３】そこで、最近では、透過法に代り、試料お
よび測定装置の取り扱いの簡便な全反射吸収測定法（Ａ
ｔｔｅｎｕａｔｅｄＴｏｔａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏ
ｎ法、以下、ＡＴＲ法と略記する。）が使用されるよう
になっている。市販されている代表的な液体試料測定用
ＡＴＲ装置を図１５，図１６，図１７に示す。

【０００４】図１５は、例えば、日本分光（株）よりＡ
ＴＲ−５００／Ｍとして市販されている液体試料用ＡＴ
Ｒ装置の主要構成部を示す該略図であり、ここに６１は
ＡＴＲ装置、６２は台、６３Ａ，６３Ｂはミラー、６４
は試料ホルダである。また、図１６は図１５のＡＴＲ測
定装置の水溶液試料ホルダの詳細を示す分解図であり、
ここに６５はサンプルホルダ、６５Ａはスロット、６６
は締め付けねじ、６７は蓋、６８Ａ、６８Ｂは押え板、
６９Ａ，６９Ｂはパッキング、７０は内部反射エレメン
ト（ＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＥｌｅ
ｍｅｎｔ、以下ＩＲＥと略記する）である。

【０００５】図１５および図１６に示すように、液体試
料用ＡＴＲ測定装置６１には、台６２が設けられている
とともに、この台６２には試料ホルダ取り付け窓が形成
されているとともに、ミラー６３Ａ，６３Ｂが設けられ
ている。また、試料ホルダ６４はサンプルホルダ６５に
形成されたスロット６５ＡにＩＲＥ７０がはめ込まれ、
その上にパッキング６９Ａ，６９Ｂ，押え板６８Ａが順
次重ねられ、締め付けねじ６６で押え板６８Ａと６８Ｂ
に形成されたねじ穴に係合させて固定されている。液体
試料はＩＲＥ７０を底面とするくぼみに注ぐ。適当な赤
外光源（図示しない）からの出射光がミラー６３Ａで反
射され、試料ホルダ６４の側面から入射し、入射角４５
゜程度でＩＲＥ７０に入射し、試料ホルダ６４内に保持
された測定試料−ＩＲＥ界面で全反射されてミラー６３
Ｂに到達し、ミラー６３Ｂで反射されて赤外検出器（図
示しない）に導かれる。

【０００６】一方、図１７は、例えば（株）島津製作所
よりＡＴＲ−８１１０Ｃとして市販されている、円柱型
ＩＲＥを用いる液体試料用ＡＴＲ測定装置の主要部構成
を示す概略図であり、ここに７１はＩＲＥ、７２Ａ，７
２Ｂは円錐型ミラー、７３Ａ，７３Ｂは曲面ミラー、７
４は測定試料である。

【０００７】上述の図１５，図１６，図１７の液体用Ａ
ＴＲ測定装置はいずれも赤外分光光度計本体の試料室内
に設置し、赤外吸収スペクトルを測定する。このため、
揮発性の液体の測定やｉｎｓｉｔｕ分析が不可能であ
ること、試料交換時の測定装置の洗浄が煩雑であるこ
と、反応性の大きい試料に対しては使用できないこと、
赤外分光光度計の性能劣化を起こす可能性のある測定試
料には使用できない等の欠点がある。また、これらのＡ
ＴＲ装置では内部反射回数も少なく、感度もあまり高く
ない。さらに、ＩＲＥ材料自体の赤外吸収のため、内部
反射回数もあまり増やせない。

【０００８】一方、通常の透過測定用セルを用いて、気
体状の有害あるいは危険物質の赤外吸収スペクトルを測
定する場合には、赤外分光光度計本体をグローボック
ス、化学ドラフト等内に収納する必要があり、装置のメ
ンテナンス、ハンドリングが煩雑となる。

【０００９】さらにまた、気体試料用ＡＴＲ装置は市販
されていない。

【００１０】一方、固体試料の測定においては、一番問
題となるのは、測定試料とＩＲＥプリズムとの間の密着
の再現性が乏しいことである。固体試料の場合、よい密
着性を得るため、例えば、測定試料の背面にゴムシート
等を置き、力を加えて測定試料をＩＲＥプリズムに押し
付ける方法が従来採用されている。このため、ＫＲＳ−
５のように材質の柔らかいＩＲＥプリズムでは傷がつき
やすく、またゲルマニウムのように硬くて脆い材質のＩ
ＲＥプリズムの場合にはＩＲＥプリムが割れることがあ
った。それに代わる方法として、赤外吸収があまり無
く、屈折率が測定試料の屈折率より大きい液体を測定試
料−ＩＲＥプリズム間に挟むこと、あるいは液体の代り
に柔らかく透明な固体を用いて密着性を改善することも
行われている。しかし上記のいずれの手段を用いても、
硬い測定試料とＩＲＥプリズムとの間の密着性の再現性
は乏しい〔未高編；「表面赤外およびラマン分光」（１
９９０年１１月、アイピーシー発行）、８１〜８４
頁〕。

【００１１】さらに、繊維状試料の測定においては、表
面が平滑で、適度な硬さを持つゴム板等に繊維間に隙間
の無いように向きを揃えて巻つけ、かつ巻いた繊維の交
差がなく、また背面から押し付けた時に繊維がＩＲＥプ
リズムに一様に接触し、ゴム板が直接ＩＲＥプリズムに
接触しないようにするサンプリングが取られている〔錦
田，岩本著；「赤外法による材料分析」（１９８６年８
月、講談社発行）、１７５〜１７６頁〕。しかし、操作
が煩雑で、ガラスのように破損しやすい試料の測定には
適していない。

【００１２】また、ＡＴＲ法は、ＩＲＥプリズムと接し
た試料表面でエバネッセント波が透過できる厚さまでの
情報を得る手段であるため、従来のＡＴＲ法および装置
では表面から遠いところにある界面の分析は困難であ
り、この場合、測定しようとする界面まで、エバネッセ
ント波が透過できる厚さに表面層を除去する必要があ
り、煩雑である。

【００１３】さらに、測定試料のＩＲＥプリズムに対す
る屈折率が大きい、あるいは非常に近い場合には、フー
リエ赤外分光光度計の付属装置として市販されているＡ
ＴＲ測定装置は使用できない。そこで、例えば、文献
（Ｙ．Ｎａｇａｓａｗａ，Ｈ．Ｉｓｈｉｄａ，Ｆ．
Ｓｏｅｄａ，Ａ．Ｉｓｈｉｔａｎｉ；ＦＴ−ＩＲ−
ＡＴＲＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆＳｉＯＨａ
ｎｄＳｉＨｉｎｔｈｅＯｘｉｄｅＬａｙｅｒ
ｏｎａｎＳｉＷａｆｅｒ，Ｍｉｃｒｏｃｈｉ
ｍ．Ａｃｔａ，１９８８，ｐｐ．４３１−４３
４．）に述べられたように、シリコン表面の酸化層のＡ
ＴＲ測定においては、測定試料を台形型のプリズムに加
工し、測定試料自体をＩＲＥプリズムとして使用するこ
とも試みられたが、赤外光の入射面、出射面の加工が困
難である。

【００１４】一方、従来より赤外分光法による表面反応
の追跡が試みられている。しかしながら、ＡＴＲ測定装
置等の市販の赤外分光光度計の付属装置は、赤外分光光
度計内に設置すること、および任意の処理を施した試料
の測定を前提に作製されている。このため、例えば、文
献（Ｓ．Ｒ．Ｌｏｅｈｒ，Ａ．Ｊ．Ｂｒｕｃｅ，
Ｒ．Ｍｏｓｓａｄａｇｈ，Ｒ．Ｈ．Ｄｏｒｅｍｕｓ
ａｎｄＣ．Ｔ．Ｍｏｙｎｉｈａｎ；ＩＲＳｐｅ
ｃｔｒｏｓｃｏｐｙＳｔｕｄｉｅｓｏｆＡｔｔａｃ
ｋｏｆＬｉｑｕｉｄＷａｔｅｒｏｆＺｒＦ4
−ＢａｓｅｄＧｌａｓｓｅｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＳｃｉｅｎｃｅＦｏｒｕｍ，Ｖｏｌｕｍｅ５（１
９８５），ｐｐ．３１１−３２２．）に述べられてい
るように、市販の赤外分光光度計では、通常、試薬と任
意時間反応させた測定試料を反応槽から取り出し、洗
浄、乾燥操作等を経て、赤外吸収スペクトルの測定が行
われる。したがって、これらの付属装置では、反応性ガ
スや溶液等の特定の雰囲気内での固体表面における極短
時間の反応の連続測定あるいはｉｎｓｉｔｕ分析は不
可能である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、これ
ら従来の装置の持つ上述した問題点を解消した、気体，
液体または固体試料の赤外吸収スペクトルを高感度に測
定し、さらに、赤外分光光度計本体から任意に離れた場
所で、気体，液体または固体試料、あるいは気体反応あ
るいは溶液反応の測定を可能とする、全反射吸収測定法
とその装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の全反射吸収測定装置では、１）光透過材料を含む光導波路を内部反射エレメントと
して備えたことを特徴とする。

【００１７】２）上述した１）の装置において、前記光
導波路により構成される内部反射エレメントが光ファイ
バあるいは平面光導波路あるいは円筒型プリズムであて
もよい。

【００１８】３）上述した１）の装置において、前記光
導波路がコアおよびクラッドから構成されており、該ク
ラッドの一部を化学的あるいは物理的手段により除去し
コアのみとしたクラッド欠損部を設けてもよい。

【００１９】４）上述した１）の装置において、前記光
導波路がコアおよびクラッドから構成されており、該ク
ラッドの厚さがエバネッセント波が透過できる厚さ以下
であるクラッド厚減少部を有していてもよい。

【００２０】５）上述した１）の装置において、前記光
導波路がコアおよびクラッドから構成されており、該ク
ラッドの一部が通気性あるいは選択的透過性を有し、ク
ラッドを透過した気体あるいは液体試料がコアと接する
ことができるようにしてもよい。

【００２１】６）上述した１）の装置において、前記光
導波路がコアおよびエアクラッドから構成され、あるい
は円筒型プリズムから構成されており、前記光導波路は
その表面に測定物質と反応することにより化学的あるい
は光学的特性を変化させる特性変化物質を、エバネッセ
ント波が透過できる程度の厚さに固定化した層を有して
いてもよい。

【００２２】７）上述した６）の装置において、前記光
導波路は、前記特性変化物質層の上にさらに通気性ある
いは選択的透過膜を設けてもよい。

【００２３】８）内部反射エレメントである光導波路
と、フーリエ変換赤外分光光度計本体からの出射光を集
めて前記内部反射エレメントに送る第１の集光装置と、
前記内部反射エレメントからの光を集める第２の集光装
置とを具備した全反射吸収測定装置において、内部反射
エレメントとしての光導波路の少なくとも一部と測定試
料とを収納する測定セルと、前記フーリエ変換赤外分光
光度計本体の赤外光出射部と前記光導波路の一端を接続
するための第１のライトガイドと、前記光導波路の他端
と前記フーリエ変換赤外分光光度計本体の赤外検出器を
接続するための第２のライトガイドと、前記第１の集光
装置に設けられ、前記赤外光出射部に対する前記第１の
ライトガイドの相対的位置を調整する第１の微動位置合
わせ装置と、前記第２の集光装置に設けられ、前記赤外
光出射部に対する前記第２のライトガイドの相対的位置
を調整する第２の微動位置合わせ装置とを備え、前記内
部反射エレメントは前記光導波路から構成されているこ
とを特徴とする。

【００２４】９）上述した８）の装置において、前記光
導波路が光ファイバであり、該光ファイバの少なくとも
一端が、前記第１のライトガイドあるいは第２のライト
ガイドを構成していてもよい。

【００２５】１０）上述した８）の装置に置いて、前記
第１の微動位置合わせ装置は、赤外光の入射角度変更手
段を有していてもよい。

【００２６】

【作用】本発明では、赤外透過ガラス、例えばハロゲン
化ガラス、カルコゲナイドガラス等のガラスや、石英系
ガラス、プラスチック等、光導波路への加工が可能な無
機・有機材料について適用可能である。必要な材料を公
知の光導波路作製技術に従って光導波路に加工し、本発
明の技術に従いＩＲＥに加工する。光導波路としては光
ファイバ型光導波路その他の形状の光導波路が使用でき
る。

【００２７】ＩＲＥである光導波路には、エアクラッド
ファイバ、プラスチッククラッドファイバあるいはガラ
スクラッドファイバを使用することができる。

【００２８】ＩＲＥである光ファイバ型の光導波路に
は、光ファイバを直線状、あるいはコイル状に加工して
使用することができる。

【００２９】ＩＲＥである光導波路には、平面型光導波
路を使用することができる。

【００３０】ＩＲＥである光導波路には、円筒型プリズ
ムを使用することができる。

【００３１】ＩＲＥである光導波路のクラッドを、科学
的あるいは物理的方法により一部または全部除去して、
クラッドの厚さを減少させたクラッド厚減少部を設けて
もよい。この場合、クラッド厚減少部のクラッド厚はエ
バネッセント波が透過できる厚さ以下とする。また、ク
ラッド厚減少部においては、コアを完全に露出させても
よい。一般に、エバネッセント波が透過できるクラッド
の厚さ（ｄｐ）は、赤外光が透過する物質、これと接す
る物質の屈折率、および赤外光の波長と入射角度により
決定される。例えば、フッ化物ガラスファイバの場合、
ＯＨ基の赤外吸収波数の３５００ｃｍ^-1近傍ではエバネ
ッセント波の強度が１／ｅとなる距離はテフロンクラッ
ドで０．７５μｍ、またフッ化物ガラスクラッドで１．
４μｍ程度である。本発明では、エバネッセント波が透
過できるクラッドの厚さを余裕をみて１／２ｄｐとする
と、クラッド厚減少部の厚さは１μｍ以下にするのが好
ましい。

【００３２】ＩＲＥである光導波路のクラッドの一部が
通気性あるいは選択的透過性を持つ場合は、クラッド厚
減少部を設けない光導波路をＩＲＥとすることもでき
る。

【００３３】上述のように処理した光導波路、あるいは
クラッドがエアクラッドである光導波路の表面に、測定
物質と反応することにより、化学的あるいは物理的特性
を変化させる物質をエバネッセント波透過できる程度の
厚さに固定化したものをＩＲＥとすることもできる。さ
らに、ＩＲＥ表面に固定した物質の表面を、通気性ある
いは選択的透過性をもつ膜で覆ったものをＩＲＥとする
こともできる。

【００３４】また、本発明において、クラッドがエアク
ラッドである光導波路ではコアが露出しているため、任
意の部分を測定部位（ＩＲＥ）として使用することがで
きる。

【００３５】クラッドがエアクラッドである光導波路で
は任意の部分を、また上述の処理を施した光導波路で
は、上述の表面処理を施した部分を測定セル内に収納
し、固定して使用する。

【００３６】測定セルの構造は、ＩＲＥが固定でき、か
つ測定試料の導入口と排出口を持ち、それぞれに測定試
料の搬送系、排出処理系、測定セル内のパージ系、真空
系を取り付けられるものとする。また、加熱が可能であ
る構造とする。測定セルの材質はガラス、フッ素樹脂、
ステンレス等の金属あるいはこれらの組み合わせとする
のが好ましい。

【００３７】本発明では、フーリエ変換赤外分光光度計
の赤外光の出射部とＩＲＥを第１のライトガイドにＩＲ
Ｅである光導波路の一端（ＩＲＥの光導波路で測定セル
から出ている部分の一方）を接続している。また、第２
のライトガイドに第２の微動位置合わせ装置が取り付け
てあり、この第２のライトガイドにＩＲＥである光導波
路の他端（ＩＲＥの光導波路で測定セルから出ている部
分の他方）を接続している。この場合、ＩＲＥである光
導波路を第１の微動位置合わせ装置に直接接続すること
により、ＩＲＥ自体をライトガイドとして使用するこ
と、あるいはＩＲＥである光導波路を第２のライトガイ
ドの第２の微動位置合わせ装置に直接接続することによ
り、ＩＲＥ自体をライトガイドとして使用することもで
きる。また、ライトガイドとＩＲＥは接続治具により接
続してもよい。さらに、第１および第２のライトガイド
の一方または双方を、ＩＲＥ材料である光透過材料から
作製された光ファイバを使用してもよい。

【００３８】本発明においては、ライトガイドの第１お
よび第２の微動位置合わせ装置は、それぞれ、フーリエ
変換赤外分光光度計本体から出射される赤外光をライト
ガイドに集光させる、あるいは、ライトガイドから出射
される赤外光を赤外検出器の受光部に集光させるため
の、Ｘ−Ｙ軸ステージとＺ軸ステージ、複数のレンズあ
るいはミラー、およびライトガイド固定用治具から構成
してあるので精密な位置合わせが可能である。

【００３９】第１の微動位置合わせ装置（フーリエ変換
赤外分光光度計本体から出射される赤外光をライトガイ
ドに集光させるために使用する装置）は、赤外光の入射
角度調整手段を有し、赤外光のライトガイドへの入射角
度を任意に変更できる。

【００４０】本発明ではライトガイドの長さを、任意に
設定することが可能であるため、測定セルとフーリエ変
換赤外分光光度計本体から任意に離れた恒温槽、ドラフ
ト内等に設置することが可能となり、温度の設定、自動
試料交換機能の付与、分光光度計の性能を劣化させるよ
うな反応性ガスや溶液の使用が容易となる。従って、種
々の気体、液体の赤外吸収スペクトル（全反射吸収スペ
クトル）の測定だけでなく、気体反応、溶液反応の追跡
にも使用できる。

【００４１】本発明においては、気体および液体試料を
測定試料として赤外吸収スペクトルを測定し得るだけで
なく、固体試料自体をＩＲＥとして使用することにより
固体試料、例えば赤外光ファイバの表面・界面を評価す
ることができる。この場合、エアクラッドファイバはコ
アが露出しているので任意の部分を表面反応に付するこ
とができる。また、クラッドの影響がない状態での赤外
光ファイバの表面・界面の反応、状態が評価される。ク
ラッドが反応試薬に対して透過性をもつ場合は、クラッ
ド厚減少部を設けない赤外光ファイバを測定試料とする
こともできる。また、完全被覆状態の赤外光ファイバを
使用してクラッド側の状態を評価することもできる。こ
のように、本発明は、ガラス表面処理過程の各段階にお
ける表面状態の逐次分析、反応の経時変化の測定に使用
することができる。また、コア−クラッド界面状態評
価、クラッドおよび光ファイバ被覆層の安全性評価にも
応用できる。

【００４２】また、本発明においては、光導波路を適切
に設計することにより、ＩＲＥ内での内部反射回数を大
幅に増大させることができるため、高感度測定が可能と
なる。例えば、ＩＲＥとして光ファイバあるいは平面型
光導波路を使用する場合、内部反射回数を、市販装置の
内部反射回数の数回から１００回以上に大幅に増加させ
ることが可能であり、数１０倍の感度向上が期待でき
る。

【００４３】

【実施例】以下、図面を参照しながら、実施例により本
発明の装置をより具体的に説明する。以下の実施例にお
いては、ＩＲＥである光導波路として、光ファイバを使
用する例を述べるが、前述のように、光導波路として平
面型光導波路、円筒型プリズムもＩＲＥとして使用でき
る。また、実施例では、光源および測定系にフーリエ変
換赤外分光光度計を使用しているが、赤外領域以外の測
定においては、光源、検出器等の変更により本発明の適
用が可能である。従って、本発明は以下の実施例に限定
されないこと勿論である。

【００４４】〔実施例１〕図１は本発明の気体・液体試
料用全反射吸収測定装置を用いた測定系の主要構成の一
例を示すブロック図であり、ここに、１は気体・液体試
料用全反射吸収測定装置、２はフーリエ変換赤外分光光
度計本体、３は恒温槽、４は測定セル、５は赤外検出
器、６はデータ処理装置、７は第１のライトガイド、８
は第２のライトガイド、９は第１の微動位置合わせ装
置、１０は第２の微動位置合わせ装置、１１は測定試料
の導入口、１２は測定試料の排出口、１３は測定試料の
搬送系、１４は測定試料の排出処理系、１５はパージ
系、１６は真空系、１７は内部反射エレメント（ＩＲ
Ｅ）、１８，１９は光ファイバとライトガイドの接続部
である。

【００４５】本発明の装置においてＩＲＥとして使用で
きる光導波路は、図２に模式的斜視図を示すように、平
面型光導波路１７ａ，円筒型プリズム１７ｂ，光ファイ
バ１７ｃである。図２において（Ａ）はコア１７Ｋとク
ラッド１７Ｌを有する平面型光導波路１７ａがライトガ
イド７，８と接続端部１８，１９で接続されている状態
を示す。（Ｂ）は円筒型プリズム１７ｂがライトガイド
７，８と接続端部１８，１９で接続されている状態を示
す。（Ｃ）はコア１７Ｋとクラッド１７Ｌを有する光フ
ァイバ１７ｃがライトガイド７，８と接続端部１８，１
９で接続されている状態を示す。光導波路の形状は、光
導波路を作製する材料に合わせて選択すればよい。

【００４６】図１に示したように、本発明の気体・液体
全反射吸収測定装置１は、フーリエ変換赤外分光光度計
本体２、と赤外検出器５と光学的に接続される。一方、
データ処理装置６はフーリエ変換赤外分光光度計本体２
と赤外検出器５とに電気的に接続される。より詳細に
は、フーリエ変換赤外分光光度計本体２と恒温槽３内に
設けられた測定セル４内に固定したＩＲＥ１７とを第１
のライトガイド７で接続し、ＩＲＥ１７の他端と赤外検
出器５を第２のライトガイド８で接続している。フーリ
エ変換赤外分光光度計本体２の出射部（図示しない）に
は第１の集光装置９を取り付け、この第１の集光装置の
微動位置合わせ装置（図示しない）に第１のライトガイ
ド７を接続している。また、赤外検出器５に第２の集光
装置１０を取り付け、この第２の集光装置の微動位置調
整装置（図示しない）に第２のライトガイド８を接続し
ている。測定セル４は測定試料の導入口１１、排出口１
２を有し、この導入口１１に測定試料の搬送系１３、排
出口１２に測定試料の排出処理系１４をそれぞれ接続し
ている。また、測定試料の導入口１１、排出口１２にパ
ージ系１５を接続する。測定試料の排出口１２には真空
系１６を接続する。測定セル４の内部にはＩＲＥである
光ファイバ１７を収納固定する。光ファイバ１７は接続
部１８，１９で第１および第２のライトガイド７，８と
それぞれ接続している。

【００４７】図３は図１に示すＩＲＥ１７として使用さ
れる光ファイバで、測定セル４内に収納されている部分
の形状を示す模式的断面図である。図３の（Ａ）〜
（Ｊ）において、１７はＩＲＥ、１７Ｋはコア、１７Ｌ
はクラッド、１７Ｍはエバネッセント波が透過できる厚
さ以下のクラッド厚減少部、１７Ｎは通気性あるいは選
択的透過膜、１７Ｏは測定物質と反応することにより化
学的あるいは光学的特性を変化させる物質（特性変化物
質）を固定化した層である。（Ａ）はエアクラッドファ
イバ、（Ｂ）はプラスチッククラッドファイバあるいは
ガラスクラッドファイバのクラッド１７Ｌの一部を除去
し、コア１７Ｋを露出したファイバ、（Ｃ）はプラスチ
ッククラッドファイバあるいはガラスクラッドファイバ
で、クラッド１７Ｌの厚さが一部でエバネッセント波が
透過できる厚さ以下に化学的または物理的に除去したク
ラッド厚減少部１７Ｍを有する光ファイバ、（Ｄ）はプ
ラスチッククラッドファイバあるいはガラスクラッドフ
ァイバで、クラッドの一部が通気性あるいは選択的透過
膜１７Ｎであり、これを膜１７Ｎを透過した液体あるい
は気体試料がコアと接することのできる光ファイバであ
る。（Ｅ）はエアクラッドファイバの表面（コア１７Ｋ
の表面）に測定物質と反応することにより、化学的ある
いは光学的特性を変化させる物質（特性変化物質）をエ
バネッセント波が通過できる程度の厚さに固定化した層
１７Ｏを有する光ファイバ、（Ｆ）はコアを露出させた
プラスチッククラッドファイバあるいはガラスクラッド
ファイバのコア１７Ｋの露出部に、測定物質と反応する
ことにより、化学的あるいは光学的特性を変化させる特
性変化物質を、エバネッセント波が透過できる程度の厚
さに固定化した層１７Ｏを有する光ファイバ、（Ｇ）は
プラスチッククラッドファイバあるいはガラスクラッド
ファイバで、クラッド１７Ｋの厚さをエバネッセント波
が透過できる厚さ以下に化学的あるいは物理的に除去し
たクラッド厚減少部１７Ｍに、測定物質と反応すること
により化学的あるいは光学的特性を変化させる物質を、
エバネッセント波が透過できる程度の厚さに固定化した
層１７Ｏを有する光ファイバである。（Ｈ）は（Ｅ）の
処理を施した部分を通気性あるいは選択的透過膜１７Ｎ
で覆った光ファイバ、（Ｉ）は（Ｆ）の処理を施した部
分を通気性あるいは選択的透過膜１７Ｎで覆った光ファ
イバ、（Ｊ）は（Ｇ）の処理を施した部分を通気性ある
いは選択的透過膜１７Ｎで覆った光ファイバを示してい
る。本発明では、ＩＲＥ１７の形状は測定の目的に応じ
て（Ａ）〜（Ｊ）から適宜選択することができる。

【００４８】なお、ＩＲＥが平面型光導波路の場合も上
述の（Ａ）〜（Ｊ）と同様な表面処理が行える（図示し
ない）。また、円筒型プリズムの場合は、上述の表面処
理のうち、エアクラッドファイバと同様な表面処理、す
なわち、（Ａ），（Ｅ），（Ｈ）が行える（図示しな
い）。

【００４９】図４は図１の本発明の気体・液体試料用全
反射吸収測定装置を用いた測定系において、本発明の装
置の一部を詳細に示す概略構成ブロック図であり、ここ
に、１〜１０，１８，１９は図１と同じであり、２０は
可変アイリス、２１はレンズ、２２はライトガイド固定
台、２３はライトガイド押え、２４はＸ−Ｙ軸ステー
ジ、２５はＺ軸ステージ、２６は固定台、２７はレン
ズ、２８はＸ−Ｙ軸ステージ、２９はＺ軸ステージ、３
０はライトガイド固定台、３１はミラー、３２はＸ−Ｙ
軸ステージ、３３はＺ軸ステージ、３５は光電素子であ
る。７Ａ，７Ｂは第１のライトガイドの端部、８Ａ，８
Ｂは第２のライトガイドの端部である。

【００５０】図４に示すように、図１の第１の集光装置
９はフーリエ変換赤外分光光度計本体２の出射部（図示
しない）からの赤外光を可変アイリス２０およびレンズ
（またはレンズ系）２１により第１のライトガイド７の
端部７Ａに導く。第１のライトガイド７の端部７Ａは固
定台２２に形成されたＶ溝（図示しない）にライトガイ
ド押え２３により固定してあり、この固定台２２はＸ−
Ｙ軸ステージ２４，Ｚ軸ステージ２５によりライトガイ
ド７の端部７Ａの相対的位置が調節できる。これによ
り、フーリエ変換赤外分光光度計本体２の出射部（図示
しない）からの赤外光のライトガイド７への入射角度を
調整できる。図４に示すように、図１の接続部１８は例
えば固定台２６とレンズ（またはレンズ系）２７を有
し、固定台２６に形成されたＶ溝（図示しない）により
ライトガイド７のもう一方の端部７Ｂを固定してある。
この固定台２６はＸ−Ｙ軸ステージ２８，Ｚ軸ステージ
２９によりライトガイド７の端部７ＢのＩＲＥ１７の端
部１７Ａに対する相対位置を調整できる。ライトガイド
７を伝播してきた赤外光は端部７Ｂから調節された入射
角度でＩＲＥ端部１７Ａに入射する。この赤外光はＩＲ
Ｅ１７の内部で多数回、例えば１００回以上、の反射を
繰り返し、ＩＲＥの表面と接する測定試料により一部が
吸収されてＩＲＥ１７のもう一方の端部１７Ｂから出射
し、第２のライトガイド８の一方の端部８Ａに入射し、
ライトガイド８内を伝播して第２の集光装置１０に入射
する。この第２のライトガイド８のもう一方の端部８Ｂ
は固定台３０に形成されたＶ溝（図示しない）に固定し
てある。端部８Ｂから出射した赤外光はミラー３１で集
光する。この場合、ミラー３１の向き等をＸ−Ｙ軸ステ
ージ３２，Ｚ軸ステージ３３で調節して反射光を赤外検
出器５の光電素子３５に入射し電気信号に変える。この
電気信号をデータ処理装置６に導く。ミラー３１はレン
ズ系で置き換えることもできる。

【００５１】図５は第２のライトガイドの端部８ＡとＩ
ＲＥ１７の端部１７Ｂの接続部１９の具体的構成例を示
す模式的断面図であり、（Ａ）はＶ溝スプライス、
（Ｂ）はＸ−Ｙ，Ｚ軸ステージによるバッティングジョ
イントを示す。ここに、８Ｂ，１７Ｂは図４と同じであ
り、３６はＶ溝、３７は光ファイバ押えである。図５
（Ａ）に示すように、第２のライトガイドの端部８Ａと
ＩＲＥである赤外光ファイバ１７の端部１７Ｂとの接続
部１９はＶ溝スプライスにより接続することができる。
すなわち、赤外光ファイバ１７の端部１７Ｂをライトガ
イド８の端部８Ａに形成したＶ溝３６に光ファイバ押え
３７により固定する。あるいは、図５（Ｂ）に示すよう
に、接続部１９はＸ−Ｙ，Ｚ軸ステージによるバッティ
ングジョイントにより接続できる。すなわち、ライトガ
イド８の端部８ＡをＸ−Ｙ，Ｚ軸ステージ（図示しな
い）に取り付け、ライトガイド８の端部８Ａの導波層８
Ｃに赤外光ファイバ１７の端部１７Ｂを突き合わせ固定
してもよい。

【００５２】〔実施例２〕図６は本発明の気体・液体試
料用全反射吸収測定装置の別の構成例を示す概略ブロッ
ク図である。この実施例に従う構成は図４に示す実施例
１の気体・液体試料用全反射吸収測定装置構成とは第１
のライトガイド７をＩＲＥである光ファイバ１７自体で
構成した点が相違する。光ファイバ１７の端部１７Ａは
第１の集光装置９の固定台２２に固定し、この固定台２
２をＸ−Ｙ軸ステージ２４，Ｚ軸ステージ２５により調
整して、フーリエ変換赤外分光光度計本体２の出射部
（図示しない）からの赤外光が可変アイリス２０とレン
ズ２１とを通り端部１７Ａに入射する角度を調節できる
ようにしてある。固定台２２に端部１７Ａを固定するの
は単に粘着テープ、あるいは透明樹脂（接着剤）で固定
してもよいし、固定台１７にＶ溝（図示しない）を形成
し、このＶ溝にファイバ押え３７により端部１７Ａを固
定してもよい。

【００５３】図７は、図６の気体・液体試料用全反射吸
収測定装置の構成例において、フーリエ変換赤外分光光
度計本体２の出射部（図示しない）からの赤外光が第１
の集光装置９において可変アイリス２０とレンズ２１と
を通り端部１７Ａに入射する角度を調節するための別の
構成を示す模式的断面図である。図７において、２，
９，１７，１７Ａ，２０，２１は図６と同じであり、３
８は入射角度変更部、３９は固定治具である。図７に示
すように、光ファイバ１７の端部１７Ａは角度変更部３
８に形成されたＶ溝（図示しない）に固定治具３９によ
り固定している。固定治具３９は例えば図６の光ファイ
バ押え３７を用いて押え、接着剤あるいは粘着テープで
固定してもよい。この場合、入射角度変更部３８は光フ
ァイバの先端を中心に回動できるように支持する。これ
により、赤外光の光ファイバへの入射角度を任意に調節
することができる。

【００５４】〔実施例３〕図８は本発明の装置を用いて
液体試料の全反射吸収スペクトルを測定するための測定
系の構成を説明するブロック図であり、ここに、１〜１
２，１５，１７，１７Ｋ，１７Ｌは図１，図３に示した
ものと同じであり、４０は測定試料容器、４１は送液パ
イプ、４２は送液ポンプ、４３は廃液パイプ、４４は廃
液容器、４５は真空ポンプ４５、４６はトラップ４６で
ある。

【００５５】この実施例で使用した装置では、赤外光フ
ァイバの１つである、フッ化物をコアとしテフロンをク
ラッドとするテフロンクラッドファイバをＩＲＥ１７と
して使用し、全吸収スペクトルを測定した。また、ライ
トガイド７，８にはＩＲＥ自体を使用した。図８におい
ては、テフロンクラッドファイバ１７の一部のみを拡大
して示している。測定セル４内にファイバのクラッド１
７Ｌの一部を除去し、コア１７Ｋを露出させた部分（図
３（Ｂ）の構造に相当する）を収納し固定した。測定セ
ル４の測定試料の導入口１１には測定試料の搬送系１３
を接続する。この測定試料の搬送系１３として試料容器
４０、送液パイプ４１、送液ポンプ４２を設け、試料容
器４０内に貯留された試料溶液を送液パイプ４１を通し
て送液ポンプ４２により測定試料の導入口１１から測定
セル４内に送る。試料の排出口１２には測定試料の排出
処理系１４を接続するとともにパージ系１５，真空系１
６を接続する。測定試料の排出処理系１４として廃液パ
イプ４３と廃液容器４４を設けてある。測定後の廃液を
廃液パイプ４３を通して図示しない送液ポンプにより廃
液容器４４に導き、排出する。パージ系としては図示し
ない窒素源に接続した窒素導入系１６を測定試料の導入
口１１と排出口１２に結合し、図示しない送気ポンプに
より窒素ガスを測定セル４内に通気しパージする。真空
系１６としては真空ポンプ４５とトラップ４６とを設け
た。

【００５６】本実施例で測定したフッ化物光ファイバの
直径は、１２５μｍ（テフロンクラッドを含めた直径
は、１３１μｍ）、長さは８０ｃｍであった。フッ化物
光ファイバはエポキシ樹脂接着剤で測定セルに固定し
た。また赤外光の入射角度は１２°、クラッドを除去し
た部分の長さは１０ｃｍとしたため、測定セル内のコア
部における内部反射回数は約１１０回である。したがっ
て、図１５，図１６に示した市販のＡＴＲ装置と比較
し、この実施例の装置は４０倍程度の感度向上が期待で
きる。

【００５７】全反射吸収スペクトル測定は次の操作で行
う。真空ポンプ４５を作動させ、測定セル４内を減圧す
る。測定試料容器４０内の試料溶液を送液ポンプ４２を
作動させて送液パイプ４１を通して測定セル４の試料導
入口１１から測定セル内部に導入し、ＩＲＥである赤外
光ファイバ１７のコア１７Ｋの表面と接触させ、全反射
吸収スペクトルを測定する。赤外吸収スペクトルの測定
が終れば、パージ系１５からの窒素で試料を排出した
後、真空ポンプ４５を作動させ測定セル４内を減圧にす
る。洗浄液を測定セル４内に導入し洗浄した後、同様に
して窒素で洗浄液を排出する。この操作を数回繰り返し
た後、測定セルを減圧し、次の試料溶液を導入する。

【００５８】図９はこの実施例の装置を使用して測定し
た水の全反射吸収スペクトル４７Ａとバックグラウンド
スペクトル４７Ｂを示す線図である。

【００５９】本実施例で示した通り、本発明の装置を使
用すれば液体の全反射吸収スペクトルを測定することが
できる。

【００６０】〔実施例４〕図１０は本発明の装置を用い
て気体試料の全反射吸収スペクトルを測定するための測
定系の構成を説明するブロック図であり、１〜１２，１
５，１７，１７Ｋ，１７Ｌは図１，図３に示したものと
同じであり、４８は測定試料容器、４９は送気パイプ、
５０は切り替え弁、５１は排気パイプ、５２は排気処理
設備、５３はドラフトである。

【００６１】図１０に示すように、測定試料を貯留した
容器４８から測定試料を送気パイプ４９を通して切り替
え弁５０を経由して測定セル４の試料導入口１１から測
定セル４の内部に導入する。切り替え弁５０には排気パ
イプ５１を接続し、配管内の残留した測定試料を排気す
る。スクラバー等の排気処理設備５２を設置して排気を
処理する。測定セル４はドラフト５３内に設置する。

【００６２】〔実施例５〕図１１は測定セルを開放系に
したものを使用し、空調を行っている室内の湿度変化の
測定例の結果を示す線図である。５４，５５，５６，５
７，５８，５９は基準とした時間からの経過時間を、
５，１０，２０，４０，６０，９０分としたときの全反
射吸収スペクトルであり、水を示す３７５０ｃｍ^-1近傍
の吸収ピークが変化していることが分かる。これは、空
調装置の運転状況に伴い、湿度が変化していることを示
している。

【００６３】〔実施例６〕図８に示す装置と同じ装置を
赤外光ファイバ表面・界面評価方法に使用して赤外光フ
ァイバと水溶液との反応性を測定した。この場合、測定
セル４は反応容器として機能する。測定試料はＩＲＥ１
７としての赤外光ファイバであり、測定試料容器は試薬
容器として使用される。

【００６４】赤外吸収スペクトル測定は次の操作で行
う。真空ポンプ４５を作動させ、測定セル（反応容器）
４内を減圧する。試薬容器４０内の試薬溶液を送液ポン
プ４２を作動させて送液パイプ４１を通して反応容器４
の試薬導入口１１から反応容器内部に導入し、赤外光フ
ァイバ１７の露出コア１７Ｋの表面と反応させ、赤外吸
収スペクトル（ＡＴＲスペクトル）を測定する。赤外光
の測定が終れば、パージ系１５からの窒素で試薬溶液を
排出した後、真空ポンプ４５を作動させ反応容器４内を
減圧にする。次に洗浄液を反応容器４内に導入して洗浄
した後、同様にして窒素で洗浄液を排出する。この操作
を数回繰り返した後、容器を減圧し、次の試薬溶液を導
入する。異なる試薬溶液を貯留した複数の試薬容器は図
示しないスイッチ機構で接続を切り変えられる。このよ
うにして、順次反応を行い、赤外光の吸収の変化を測定
できる。

【００６５】図１２はこの実施例の装置を使用して行っ
た赤外光ファイバの表面評価で得られた赤外光吸収スペ
クトルを示す線図であり、ここに、６０Ａは空気中にお
けるフッ化物光ファイバの赤外吸収スペクトル、６０Ｂ
はフッ化物光ファイバを水と反応させたときの赤外吸収
スペクトルを示す。

【００６６】本実施例で示した通り、本発明の装置を使
用すれば、フッ化物光ファイバのＡＴＲ測定が可能であ
る。

【００６７】〔実施例７〕図１０に示す装置と同じ装置
を赤外光ファイバ表面・界面評価方法に使用して赤外光
ファイバと表面と気体との反応性を測定した。この場合
も、測定セル４は反応容器として機能する。測定試料は
ＩＲＥ１７としての赤外光ファイバであり、測定試料容
器４８は試薬容器として使用される。反応容器の材質は
ガラスあるいはフッ素樹脂とするのが好ましい。

【００６８】この気相反応測定用の装置を使用した赤外
吸収スペクトル測定は次の操作で行う。真空ポンプ４５
を作動させ、測定セル（反応容器）４内を減圧する。ガ
スボンベ４８内の反応用ガス（試薬）を送気パイプ４９
を通して反応容器４の試薬導入口１１から反応容器内部
に導入し、赤外光ファイバ１７の露出コア１７Ｋの表面
と反応させ、赤外吸収スペクトル（ＡＴＲスペクトル）
を測定する。赤外光の測定が終れば、パージ系１５から
の窒素で反応用ガスおよび反応ガスを排出した後、真空
ポンプ４５を作動させ反応容器４内を減圧にする。この
操作を数回繰り返した後、容器を減圧し、次の反応用ガ
ス（試薬）を導入する。異なる種類の反応ガスを貯留し
た複数の反応用ガスボンベは図示しない切り替え弁で接
続を切り変えられる。このようにして、順次反応を行
い、赤外光の吸収の変化を測定できる。

【００６９】〔実施例８〕図１３および図１４は、それ
ぞれ、実施例６で使用した装置（図８）を用いて、フッ
化物光ファイバと脱イオン水との反応を追跡した赤外吸
収スペクトル測定例で得られた結果を示す線図である。

【００７０】図１３（Ａ）は反応開始から２８分経過時
まで、（Ｂ）は３２〜１４７分経過時までのフッ化物光
ファイバと脱イオン水との反応で現れる３２００ｃｍ^-1
の吸収ピークの変動を示す赤外吸収スペクトルを示す線
図であり、任意時間に測定した赤外吸収スペクトルから
差スペクトル法により得た。また図１４は、フッ化物光
ファイバと脱イオン水との反応で現れる５２００，３２
００ｃｍ^-1の吸収ピークから得た、吸収強度の時間依存
性を示す赤外吸収スペクトルを示す線図である。

【００７１】本実施例の通り、本発明の赤外光ファイバ
の表面・界面評価装置を使用すれば特定雰囲気内の表面
化学反応のｉｎｓｉｔｕ分析が容易に行える。

【００７２】

【発明の効果】以上述べたことから明らかなように、本
発明では、光透過材料を光導波路に加工し、これを赤外
分光法のＡＴＲ測定におけるＩＲＥとして使用すること
により、従来数回であった内部反射回数を１００回以上
に増大させ感度の向上を計った、高感度な気体・液体全
反射吸収測定装置を提供することができる。さらにライ
トガイドを使用し、ＩＲＥとフーリエ変換赤外分光光度
計および赤外検出器を接続することにより、測定セルを
赤外分光光度計から任意に離れた高温槽、ドラフト内等
に設置することが可能になり、温度の設定、赤外分光光
度計の性能を劣化させるような試料の測定、あるいは有
害物質等の使用を容易とする気体・液体試料全反射吸収
測定装置を提供することができる。従って、種々の気
体、液体の赤外吸収スペクトルの測定だけでなく、気体
反応、溶液反応の追跡にも使用できる。

【００７３】本発明の応用範囲として、気体・液体反応
の追跡、環境モニタリングへの応用等が考えられる。さ
らに、ＩＲＥである光導波路表面あるいはＩＲＥのコア
−クラッド界面に固定する化学物質が、任意の光の波長
感受性を持つものであれば、光センサとしても使用でき
る。さらに、本発明の装置において、光源、検出器等を
変更することにより、測定領域を赤外領域以外へ拡張す
ることも可能である。

【００７４】また、本発明では、測定試料を光導波路、
例えばファイバ形状に加工し、これを赤外分光法のＡＴ
Ｒ測定法におけるＩＲＥとして使用することにより、従
来からＡＴＲ測定の問題であった、ＩＲＥプリズム−測
定試料間の密着性、ＩＲＥの吸収等の問題を解決するこ
とができ、感度の向上を計った、高感度な赤外光ファイ
バ表面・界面評価法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気体・液体試料用全反射吸収測定装置
を用いた測定系の主要構成を示すブロック図である。

【図２】本発明で使用する内部反射エレメントの形状を
示す模式的斜視図である。

【図３】本発明で使用する内部反射エレメント（光ファ
イバ型）の一部分の形状を示す模式的断面図であり、
（Ａ）はエアクラッドファイバ、（Ｂ）はプラスチック
クラッドファイバあるいはガラスクラッドファイバのク
ラッドの一部を除去し、コアを露出させた構造の光ファ
イバ、（Ｃ）はプラスチッククラッドファイバあるいは
ガラスクラッドファイバで、クラッドの厚さをエバネッ
セント波が透過できる厚さ以下になるよう、クラッドの
一部を化学的あるいは物理的に除去した構造の光ファイ
バ、（Ｄ）はプラスチッククラッドファイバあるいはガ
ラスクラッドファイバで、クラッドの一部が、通気性あ
るいは選択的透過膜であり、これを透過した液体あるい
は気体試料がコアと接することのできる構造の光ファイ
バ、（Ｅ）はエアクラッドファイバの表面に測定物質と
反応することにより、化学的あるいは光学的特性を変化
させる物質をエバネッセント波が透過できる程度の厚さ
に固定化した構造の光ファイバ、（Ｆ）はコアを露出さ
せたプラスチッククラッドファイバあるいはガラスクラ
ッドファイバのコア露出部に、測定物質と反応すること
により、化学的あるいは光学的特性を変化させる物質を
エバネッセント波が透過できる程度の厚さに固定化した
光ファイバ、（Ｇ）はプラスチッククラッドファイバあ
るいはガラスクラッドファイバで、区クラッドの厚さを
エバネッセント波が透過できる程度の厚さ以下に化学的
あるいは物理的に除供した部分に、測定物質と反応する
ことによりかがくてきあるいは光学的特性を変化させる
物質を、エバネッセント波が透過できる程度の厚さに固
定化した構造の光ファイバ、（Ｈ）は（Ｅ）の処理を施
した部分を通気性あるいは選択的透過膜で覆った構造の
光ファイバ、（Ｉ）は（Ｆ）の処理を施した部分を通気
性あるいは選択的透過膜で覆った構造の光ファイバ、
（Ｊ）は（Ｇ）の処理を施した部分を通気性あるいは選
択的透過膜で覆った構造の光ファイバを示す。

【図４】図１の本発明の装置の一部を詳細に示す概略構
成ブロック図である。

【図５】第２のライトガイドの端部と赤外光ファイバ端
部の接続部の具体的構成例を示す模式的断面図である。

【図６】本発明の実施例２に従う気体・液体試料用全反
射吸収測定装置の主要構成を示す概略ブロック図であ
る。

【図７】図５の気体・液体試料用全反射吸収測定装置の
赤外光の入射角度を調節するための構成の一例を示す模
式的断面図である。

【図８】本発明の装置を用いて液体試料の全反射吸収ス
ペクトルを測定するための測定系の構成を説明するブロ
ック図である。

【図９】本発明の実施例３の装置を使用して得られた全
反射吸収スペクトルを示す線図である。

【図１０】本発明の装置を用いて気体試料の全反射吸収
スペクトルを測定するための測定系の構成を説明するブ
ロック図である。

【図１１】室内の湿度変化の測定例の結果を示す線図で
ある。

【図１２】本発明の装置を用いて行った赤外光ファイバ
の表面評価で得られた赤外吸収スペクトルを示す線図で
ある。

【図１３】本発明の装置を用いて行ったフッ化物光ファ
イバと脱イオン水との反応を追跡した赤外吸収スペクト
ルを示す線図である。

【図１４】本発明の装置を用いて行ったフッ化物光ファ
イバと脱イオン水との反応を追跡した赤外吸収スペクト
ルを示す線図である。

【図１５】市販の液体試料用ＡＴＲ測定装置の構成を示
す斜視図である。

【図１６】市販の液体試料用ＡＴＲ測定装置の水溶液ホ
ルダの構成を示す分解斜視図である。

【図１７】市販の液体試料用ＡＴＲ測定装置の構成を示
す模式的断面図である。

【符号の説明】

１気体・液体試料用全反射吸収測定装置２フーリエ変換赤外分光光度計本体３恒温槽４測定セル（反応容器）５赤外検出器６データ処理装置７第１のライトガイド７Ａ，７Ｂ第１のライトガイドの端部８第２のライトガイド８Ａ，８Ｂ第２のライトガイドの端部８Ｃ第２のライトガイドの導波層９第１の集光装置１０第２の集光装置１１測定試料の導入口１２測定試料の排出口１３測定試料の搬送系１４測定試料の排出処理系１５パージ系１６真空系１７内部反射エレメント（ＩＲＥ）（赤外光ファイ
バ）１７ａ内部反射エレメントである平面型光導波路１７ｂ内部反射エレメントである円筒型プリズム１７ｃ内部反射エレメントである光ファイバ１７Ａ，１７ＢＩＲＥの端部１７Ｋコア１７Ｌクラッド１７Ｍクラッド厚減少部１７Ｎ通気性あるいは選択的透過膜１７Ｏ測定物質と反応することにより化学的あるいは
光学的特性を変化させる物質１８，１９接続部２０可変アイリス２１レンズ２２ライトガイド固定台２３ライトガイド押え２４Ｘ−Ｙ軸ステージ２５Ｚ軸ステージ２６レンズ２７Ｘ−Ｙ軸ステージ２８Ｚ軸ステージ３０ライトガイド固定台３１ミラー３２Ｘ−Ｙ軸ステージ３３Ｚ軸ステージ３５光電素子３６Ｖ溝３７光ファイバ押え３８入射角度変更部３９固定治具４０測定試料容器４１送液パイプ４２送液ポンプ４３廃液パイプ４４廃液容器４５真空ポンプ４６トラップ４７Ａ水の全反射吸収スペクトル４７Ｂバックグラウンドスペクトル４８測定試料容器（試薬容器）４９送気パイプ５０切り替え弁５１排気パイプ５２排気処理設備５３ドラフト５４室内の湿度変化の測定例（経過時間：５分）５５室内の湿度変化の測定例（経過時間：１０分）５６室内の湿度変化の測定例（経過時間：２０分）５７室内の湿度変化の測定例（経過時間：４０分）５８室内の湿度変化の測定例（経過時間：６０分）５９室内の湿度変化の測定例（経過時間：９０分）６０Ａ空気中におけるフッ化物光ファイバの赤外吸収
スペクトル６０Ｂフッ化物光ファイバを水と反応させたときの赤
外吸収スペクトル６１ＡＴＲ装置６２台６３Ａ，６３Ｂミラー６４水溶液試料ホルダ６５サンプルホルダ６５Ａスロット６６締め付けねじ６７蓋６８Ａ、６８Ｂ押え板６９Ａ，６９Ｂパッキング７１ＩＲＥ７２Ａ，７２Ｂ円錐型ミラー７３Ａ，７３Ｂ曲面ミラー７４測定試料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｆ 1/00 (72)発明者高橋志郎東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過材料を含む光導波路を内部反射エ
レメントとして備えたことを特徴とする全反射吸収測定
装置。
【請求項２】前記光導波路により構成される内部反射
エレメントが光ファイバあるいは平面光導波路あるいは
円筒型プリズムであることを特徴とする請求項１記載の
全反射吸収測定装置。
【請求項３】前記光導波路がコアおよびクラッドから
構成されており、該クラッドの一部を化学的あるいは物
理的手段により除去しコアのみとしたクラッド欠損部を
設けたことを特徴とする請求項１記載の全反射吸収測定
装置。
【請求項４】前記光導波路がコアおよびクラッドから
構成されており、該クラッドの厚さがエバネッセント波
が透過できる厚さ以下であるクラッド厚減少部を有する
ことを特徴とする請求項１記載の全反射吸収測定装置。
【請求項５】前記光導波路がコアおよびクラッドから
構成されており、該クラッドの一部が通気性あるいは選
択的透過性を有し、クラッドを透過した気体あるいは液
体試料がコアと接することができるようにしたことを特
徴とする請求項１記載の全反射吸収測定装置。
【請求項６】前記光導波路がコアおよびエアクラッド
から構成され、あるいは円筒型プリズムから構成されて
おり、前記光導波路はその表面に測定物質と反応するこ
とにより化学的あるいは光学的特性を変化させる特性変
化物質を、エバネッセント波が透過できる程度の厚さに
固定化した層を有することを特徴とする請求項１記載の
全反射吸収測定装置。
【請求項７】前記光導波路は、前記特性変化物質層の
上にさらに通気性あるいは選択的透過膜を設けたことを
特徴とする請求項６記載の全反射吸収測定装置。
【請求項８】内部反射エレメントである光導波路と、
フーリエ変換赤外分光光度計本体からの出射光を集めて
前記内部反射エレメントに送る第１の集光装置と、前記
内部反射エレメントからの光を集める第２の集光装置と
を具備した全反射吸収測定装置において、内部反射エレメントとしての光導波路の少なくとも一部
と測定試料とを収納する測定セルと、前記フーリエ変換赤外分光光度計本体の赤外光出射部と
前記光導波路の一端を接続するための第１のライトガイ
ドと、前記光導波路の他端と前記フーリエ変換赤外分光光度計
本体の赤外検出器を接続するための第２のライトガイド
と、前記第１の集光装置に設けられ、前記赤外光出射部に対
する前記第１のライトガイドの相対的位置を調整する第
１の微動位置合わせ装置と、前記第２の集光装置に設けられ、前記赤外光出射部に対
する前記第２のライトガイドの相対的位置を調整する第
２の微動位置合わせ装置とを備え、前記内部反射エレメントは前記光導波路から構成されて
いることを特徴とする全反射吸収測定装置。
【請求項９】前記光導波路が光ファイバであり、該光
ファイバの少なくとも一端が、前記第１のライトガイド
あるいは第２のライトガイドを構成していることを特徴
とする請求項８記載の全反射吸収測定装置。
【請求項１０】前記第１の微動位置合わせ装置は、赤
外光の入射角度変更手段を有することを特徴とする請求
項８記載の全反射吸収測定装置。