JPH0534563U - 光熱レンズ分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 光軸調整を簡略でき、高感度な測定ができる
光熱レンズ分析装置を実現する。 【構成】 光吸収に伴なう熱的現象を利用して吸収の小
さい物質を分析する光熱レンズ分析装置において、ポン
プ光光源１およびポンプ光光源１の出射光を集光する第
１のビ−ム拡がり角調整用レンズ２と、プロ−ブ光光源
３およびプロ−ブ光光源３の出射光を集光する第２のビ
−ム拡がり角調整用レンズ４と、前記第１および第２の
ビ−ム拡がり角調整用レンズを介してポンプ光およびプ
ロ−ブ光が照射される試料が保持された試料セル５と、
この試料セル５を透過した前記プロ−ブ光のビ−ム中心
を検出する光スポット位置検出器６とを備え、前記ポン
プ光とプロ−ブ光の光軸が同一でない構成としたことを
特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、光熱レンズ効果を用いた吸光分析装置に関し、特に検出器に光スポ ット位置検出器を用いることによって、光軸調整の簡略化および高感度化を実現 するものである。

【０００２】

【従来の技術】

光吸収に伴う熱的現象を利用し吸収の小さい物質を分析する分析装置があり、 その一つが光熱レンズ分析装置である。この光熱レンズ分析装置は、光熱レンズ 効果を利用したものであり、レ−ザ光を試料に集光照射すると光吸収により試料 の局所的な温度上昇が起り、それに伴って試料の屈折率が変化する。多くの物質 では屈折率は温度上昇により小さくなるため、凹レンズが生じたかのような光学 効果が起り、光は発散するものである。

【０００３】 図４はこのような光熱レンズ効果を用いた光熱レンズ分析装置の従来例を示す 構成図である。図４において、レ−ザダイオ−ド１１の出射光（ポンプ光）を変 調して、第１のレンズ１２，第２のレンズ１３，ビ−ムスプリッタ１４を通して 、試料の入ったセル１５に入射する。試料に吸収されたポンプ光は熱に変換され 、試料に温度分布を生じる。このため、試料には光熱レンズ効果が生じる。ここ で、ポンプ光と同軸になるように、Ｈｅ−Ｎｅレ−ザ１６からの出射光（プロ− ブ光）をビ−ムスプリッタ１４を介して、無変調でセル１５に入射させる。この 時、プロ−ブ光は、試料の光熱レンズ効果により、ビ−ム拡がり角が変動するの で、ピンホ−ル１７およびフォトダイオ−ド１８でプロ−ブ光の中心光強度を検 出することにより、光熱レンズ効果は試料濃度に比例するので、検出信号から試 料濃度を測定することができる。なお、ポンプ光は、ピンホ−ル１７の前に設置 されたバンドパスフィルタにより遮光される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、上記従来技術に示す光熱レンズ分析装置においては、下記のよ うな問題点がある。 ２つのレ−ザの光軸を一致させ、更にピンホ−ル中心を光軸と一致させなけ ればならず、調整が複雑であり、光軸ズレにより、フォトダイオ−ドの出力低下 が生じる。 プロ−ブ光だけを受光するために、バンドパスフィルタが必要である。 ポンプ光とプロ−ブ光には異なる波長の光源が必要である。 ピンホ−ルを使用しているため、受光量が減少する。

【０００５】 本考案は上記従来技術の課題を踏まえて成されたものであり、ポンプ光とプロ −ブ光の光軸をずらして、光スポット位置検出を行うことにより、光軸調整を簡 略でき、高感度な測定ができる光熱レンズ分析装置を提供することを目的とした ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための本考案の構成は、 光吸収に伴なう熱的現象を利用して吸収の小さい物質を分析する光熱レンズ分 析装置において、 ポンプ光光源およびポンプ光光源の出射光を集光する第１のビ−ム拡がり角調 整用レンズと、 プロ−ブ光光源およびプロ−ブ光光源の出射光を集光する第２のビ−ム拡がり 角調整用レンズと、 前記第１および第２のビ−ム拡がり角調整用レンズを介してポンプ光およびプ ロ−ブ光が照射される試料が保持された試料セルと、 この試料セルを透過した前記プロ−ブ光のビ−ム中心を検出する光スポット位 置検出器とを備え、 前記ポンプ光とプロ−ブ光の光軸が同一でない構成としたことを特徴とするも のである。

【０００７】

【作用】

本考案によれば、ポンプ光とプロ−ブ光の光軸をずらし、プロ−ブ光の光スポ ット位置検出を行う構成としている。したがって、光軸調整が簡略化され、高感 度化が可能となる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の光熱レンズ分析装置の一実施例を示す構成図である。図１にお いて、１はポンプ光光源、２はポンプ光光源１から出射されたポンプ光を後述の 試料セル５へ入射させるためのビ−ム拡がり角調整用レンズ、３はプロ−ブ光光 源、４はプロ−ブ光光源３から出射されたプロ−ブ光を後述の試料セル５へ入射 させるためのビ−ム拡がり角調整用レンズ、５は分析を行う試料の入った試料セ ルである。ここで、ポンプ光の光軸とプロ−ブ光の光軸は一致しておらず、また 、プロ−ブ光光源３の出力は、ポンプ光光源１の出力に比べて十分弱く、したが って、プロ−ブ光による光熱レンズ効果は、ポンプ光による光熱レンズ効果に比 べて十分小さいため、無視することができる。６は試料セル５を通ったプロ−ブ 光が入射されるＰＳＤであり、素子上のビ−ムスポットの重心位置を検出するも のである。７は演算器であり、ＰＳＤ６の両端の出力を演算処理し、重心位置ｘ に対応した信号 Ｖout ＝Ａ・ｘ／Ｌ ただし、Ｌ：ＰＳＤ６の素子長 ｘ：ビ−ムスポットの重心位置とＰＳＤ６の出力一端間距離 Ａ：比例定数 が得られる。

【０００９】 このような構成において、その動作を図２を用いて説明する。図２において、 ポンプ光１ａが試料セル５に照射されない場合、試料セル５内の試料には、光熱 レンズ効果が生じないため、プロ−ブ光３ａはＰＳＤ６上のｘ1 の位置にスポッ トを形成する。この時、演算器７から出力される信号は、 Ｖout （ｘ1 ）＝Ａ・ｘ1 ／Ｌ となる。次に、ポンプ光１ａが試料セル５に照射された場合、試料セル５内の試 料には、光熱レンズ効果が生じ、試料セル５は屈折率分布型凹レンズと等価にな る。したがって、プロ−ブ光３ａは試料セル５内において、ポンプ光１ａの光軸 から遠ざかる方向に屈折し、ＰＳＤ６上のｘ2 の位置にスポットを形成する。こ の時、演算器７から出力される信号は、 Ｖout （ｘ2 ）＝Ａ・ｘ2 ／Ｌ となる。ゆえに、演算器７から出力される信号Ｖout の差である Ｖout （ｘ2 ）−Ｖout （ｘ1 ） から、試料セル５に入れられた試料の濃度や物性などの特性を分析することがで きる。

【００１０】 なお、上記実施例において、ＰＳＤの代わりに２分割フォトダイオ−ドを使用 しても良く、ビ−ムスポット位置の移動を２つのフォトダイオ−ドの出力差から 求めることができる。

【００１１】 また、プロ−ブ光のビ−ムスポット位置のズレΔｘを大きくするために、図３ に示すようなミラ−を使用した光てこ方式を用いることも可能である。

【００１２】

【考案の効果】

以上、実施例と共に具体的に説明したように、本考案によれば、ポンプ光とプ ロ−ブ光の光軸をずらし、プロ−ブ光の検出にＰＳＤなどの光スポット位置検出 器を用いた構成としている。したがって、 ・光軸調整が簡略化できる。 ・バンドパスフィルタおよびピンホ−ルが不要になるため、装置構成を簡略化で きる。 ・ＰＳＤと試料セルの距離を離すほど、図２に示すｘ2 とｘ1 の距離が離れ、よ り高分解能、高感度化にできる。 などの効果を有する光熱レンズ分析装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の光熱レンズ分析装置の一実施例を示す
構成図である。

【図２】図１装置の動作を説明するための図である。

【図３】本考案の光熱レンズ分析装置の他の実施例を示
す図である。

【図４】従来の光熱レンズ分析装置の一例を示す構成図
である。

【符号の説明】

１ プロ−ブ光光源 ２、４ ビ−ム拡がり角調整用レンズ ３ ポンプ光光源 ５ 試料セル ６ 光スポット位置検出器（ＰＳＤ） ７ 演算器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光吸収に伴なう熱的現象を利用して吸収
   の小さい物質を分析する光熱レンズ分析装置において、 ポンプ光光源およびポンプ光光源の出射光を集光する第
   １のビ−ム拡がり角調整用レンズと、 プロ−ブ光光源およびプロ−ブ光光源の出射光を集光す
   る第２のビ−ム拡がり角調整用レンズと、 前記第１および第２のビ−ム拡がり角調整用レンズを介
   してポンプ光およびプロ−ブ光が照射される試料が保持
   された試料セルと、 この試料セルを透過した前記プロ−ブ光のビ−ム中心を
   検出する光スポット位置検出器とを備え、 前記ポンプ光とプロ−ブ光の光軸が同一でない構成とし
   たことを特徴とする光熱レンズ分析装置。