JPH0749340A - キャピラリディテクタセル及びその性能の最適化方法 - Google Patents
キャピラリディテクタセル及びその性能の最適化方法Info
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- JPH0749340A JPH0749340A JP5265245A JP26524593A JPH0749340A JP H0749340 A JPH0749340 A JP H0749340A JP 5265245 A JP5265245 A JP 5265245A JP 26524593 A JP26524593 A JP 26524593A JP H0749340 A JPH0749340 A JP H0749340A
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- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/0303—Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
Abstract
(57)【要約】
【目的】 改良された感度のＺセル型のキャピラリディ
テクタセルを提供する。 【構成】 キャピラリディテクタセルは中心孔及び入射
屈曲部42を有するキャピラリ43と、露光光を入射屈曲部
42を通ってキャピラリ43の中央脚部に向けられる入射ビ
ームに収束する結像系とから構成されている。次の４個
のパラメータの少なくとも１個が、入射ビームに対する
キャピラリ43の入射屈曲部42の効果を考慮して、性能パ
ラメータを最適化するように選択される。 （ｉ）入射屈曲部での入射地点における入射ビームの直
径 （ii）入射地点における入射ビームの方向 （iii)キャピラリの中央脚部の中心軸に関する入射地点
の横方向への片寄り （iv）入射ビームの平行化度。
テクタセルを提供する。 【構成】 キャピラリディテクタセルは中心孔及び入射
屈曲部42を有するキャピラリ43と、露光光を入射屈曲部
42を通ってキャピラリ43の中央脚部に向けられる入射ビ
ームに収束する結像系とから構成されている。次の４個
のパラメータの少なくとも１個が、入射ビームに対する
キャピラリ43の入射屈曲部42の効果を考慮して、性能パ
ラメータを最適化するように選択される。 （ｉ）入射屈曲部での入射地点における入射ビームの直
径 （ii）入射地点における入射ビームの方向 （iii)キャピラリの中央脚部の中心軸に関する入射地点
の横方向への片寄り （iv）入射ビームの平行化度。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はキャピラリディテクタセ
ルに係り、特に、改良された感度を示すＺセル型のキャ
ピラリディテクタセル及びその性能の最適化方法に関す
るものである。
ルに係り、特に、改良された感度を示すＺセル型のキャ
ピラリディテクタセル及びその性能の最適化方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】クロマトグラフ法は、混合物の成分の同
定及び定量を可能にするため、混合物を多数の成分に分
離するのに一般に使用される。種々の機構が混合物の成
分間の所望の分離を得るために使用されている。ある種
のシステムでは、混合物が流れる管の壁面が、混合物の
異なる成分に対して異なる親和力を発揮する物質で塗布
されている。流路に沿った移動速度は壁面に対する親和
力がより弱い成分に対してはより大きいので、混合物の
成分は塗布壁面に対するそれらの親和力に従って分離さ
れる。他のシステムでは、カラムに混合物の成分に対し
て差別的な相互作用を与えるゲル又は粒子のような物質
が充填される。
定及び定量を可能にするため、混合物を多数の成分に分
離するのに一般に使用される。種々の機構が混合物の成
分間の所望の分離を得るために使用されている。ある種
のシステムでは、混合物が流れる管の壁面が、混合物の
異なる成分に対して異なる親和力を発揮する物質で塗布
されている。流路に沿った移動速度は壁面に対する親和
力がより弱い成分に対してはより大きいので、混合物の
成分は塗布壁面に対するそれらの親和力に従って分離さ
れる。他のシステムでは、カラムに混合物の成分に対し
て差別的な相互作用を与えるゲル又は粒子のような物質
が充填される。
【０００３】これらの分離カラムは、一般に通過した試
料溶液を試料の吸光度、蛍光放射、屈折率又は電気伝導
率のような成分の物理的性質を測定する検出器に通す。
特に最初の３つの場合は、光線が試料を通り抜ける。キ
ャピラリカラム内での吸光度測定の場合、検出器はキャ
ピラリに近接して、かつキャピラリに垂直な光軸上にお
いて光源と対向して配置されるので、検出器は試料を通
過した後の光線を受ける。蛍光検出は多くの化合物の検
出においてより高い選択性及び感度の点で優れている。
料溶液を試料の吸光度、蛍光放射、屈折率又は電気伝導
率のような成分の物理的性質を測定する検出器に通す。
特に最初の３つの場合は、光線が試料を通り抜ける。キ
ャピラリカラム内での吸光度測定の場合、検出器はキャ
ピラリに近接して、かつキャピラリに垂直な光軸上にお
いて光源と対向して配置されるので、検出器は試料を通
過した後の光線を受ける。蛍光検出は多くの化合物の検
出においてより高い選択性及び感度の点で優れている。
【０００４】吸光度及び蛍光信号は一般に比較的弱いの
で、ＳＮ比（検出信号とノイズの比）、検出信号のゲイ
ン（利得）、これらの２個の信号の組合せ（例えば最小
検出可能濃度）のような系の性能パラメータ又はその系
の最適化に対して適切な他の性能パラメータを最大限に
強化するために、蛍光光及び非蛍光光の分布を理解する
ことが重要である。Ｓを検出信号の振幅、Ｃを試料の濃
度としたときに、ゲインはｄＳ／ｄＣに等しいと定義さ
れる。最小検出可能濃度（ＭＤＣ）は系で検出され得る
最小濃度であり、その濃度で信号Ｓが系のノイズ信号の
２倍となる濃度と規定される。ＭＤＣは信号Ｓを濃度の
関数として図にかき、その曲線がノイズの２倍の信号値
を持つ濃度を決定することにより決定される。
で、ＳＮ比（検出信号とノイズの比）、検出信号のゲイ
ン（利得）、これらの２個の信号の組合せ（例えば最小
検出可能濃度）のような系の性能パラメータ又はその系
の最適化に対して適切な他の性能パラメータを最大限に
強化するために、蛍光光及び非蛍光光の分布を理解する
ことが重要である。Ｓを検出信号の振幅、Ｃを試料の濃
度としたときに、ゲインはｄＳ／ｄＣに等しいと定義さ
れる。最小検出可能濃度（ＭＤＣ）は系で検出され得る
最小濃度であり、その濃度で信号Ｓが系のノイズ信号の
２倍となる濃度と規定される。ＭＤＣは信号Ｓを濃度の
関数として図にかき、その曲線がノイズの２倍の信号値
を持つ濃度を決定することにより決定される。
【０００５】アルフレッド．Ｅ．ブルーノらの論文「光
導波管を使用したカラムキャピラリフローセルのクロマ
トグラフ法への応用」（Anal. Chem.,1989,61, 876-88
3）に発表された蛍光システムでは、フローセルに非コ
ーヒーレント光を導くためと、光を検出器に送るためと
に光ファイバが使用されている。指定された内径及び外
径のキャピラリに対して、散乱光の分布及びキャピラリ
の孔を実際に通過する入射光の部分を計算する光路計算
法が示されている。光ファイバからの光を収集用光ファ
イバに集中させることがないので、収集用光ファイバの
収集効率はその受入れ角度と、露光用光ファイバの出力
端及びこの収集用光ファイバの入力端の間隔とによって
制限される。一般に、これらの蛍光システムではシステ
ムから放射された蛍光の１／８より少ない量しか収集で
きない。
導波管を使用したカラムキャピラリフローセルのクロマ
トグラフ法への応用」（Anal. Chem.,1989,61, 876-88
3）に発表された蛍光システムでは、フローセルに非コ
ーヒーレント光を導くためと、光を検出器に送るためと
に光ファイバが使用されている。指定された内径及び外
径のキャピラリに対して、散乱光の分布及びキャピラリ
の孔を実際に通過する入射光の部分を計算する光路計算
法が示されている。光ファイバからの光を収集用光ファ
イバに集中させることがないので、収集用光ファイバの
収集効率はその受入れ角度と、露光用光ファイバの出力
端及びこの収集用光ファイバの入力端の間隔とによって
制限される。一般に、これらの蛍光システムではシステ
ムから放射された蛍光の１／８より少ない量しか収集で
きない。
【０００６】小さな直径の孔のキャピラリの使用が試料
の成分間の分離を改善するので、キャピラリ液相クロマ
トグラフィーは非常に小さな内径（典型的には５〜３０
０ミクロン）のカラムを使用する。小さな内径のカラム
の使用は、測定中にキャピラリを満たすに必要な試料の
量を減らす上でも有利である。あいにく、光線は一般に
事実上キャピラリの中心軸に対して垂直に向けられるの
で、そのような減じられた内径は試料を通過する光の経
路長をも減じ、そのような測定のＳＮ比を低下させる。
の成分間の分離を改善するので、キャピラリ液相クロマ
トグラフィーは非常に小さな内径（典型的には５〜３０
０ミクロン）のカラムを使用する。小さな内径のカラム
の使用は、測定中にキャピラリを満たすに必要な試料の
量を減らす上でも有利である。あいにく、光線は一般に
事実上キャピラリの中心軸に対して垂直に向けられるの
で、そのような減じられた内径は試料を通過する光の経
路長をも減じ、そのような測定のＳＮ比を低下させる。
【０００７】ＳＮ比は強い光源および／またはエネルギ
ーが蛍光発生に特に有効な波長に集中するコーヒーレン
ト光源の使用によって改善される。この改善は信号の増
大された振幅から起こる。しかしながら、散乱光のよう
なノイズ成分の一部は露光光の強度に比例する。それゆ
え、ノイズのこの部分が全ノイズの重要な部分のとき
は、このノイズ成分を最小にすることが重要である。な
ぜならば、そのような場合、ＳＮ比はより強いビームの
露光光の使用によっても充分改善できないからである。
このことは特に蛍光測定に対して正しい。なぜならば、
蛍光測定では一般に低い信号レベルが起こるからであ
る。それゆえ、システムの感度を増大させるには、試料
を通過する光線の経路長を増大させるのが有利である。
ーが蛍光発生に特に有効な波長に集中するコーヒーレン
ト光源の使用によって改善される。この改善は信号の増
大された振幅から起こる。しかしながら、散乱光のよう
なノイズ成分の一部は露光光の強度に比例する。それゆ
え、ノイズのこの部分が全ノイズの重要な部分のとき
は、このノイズ成分を最小にすることが重要である。な
ぜならば、そのような場合、ＳＮ比はより強いビームの
露光光の使用によっても充分改善できないからである。
このことは特に蛍光測定に対して正しい。なぜならば、
蛍光測定では一般に低い信号レベルが起こるからであ
る。それゆえ、システムの感度を増大させるには、試料
を通過する光線の経路長を増大させるのが有利である。
【０００８】１９９１年１０月１４日にジーン・ピエー
ル・ケルベットに公布されたキャピラリフローセルと題
する米国特許５，０５７，２１６号に述べられたフロー
セルでは、キャピラリは、経路長をキャピラリの内径か
らこのＺ形キャピラリの中央脚部の長さに増大させるた
め、露光光のビームがこのＺ形の中央脚部に沿って向け
られるのを可能にするためにＺの形に曲げられている。
キャピラリの一部がＺの形に曲げられているフローセル
はこのなかで「Ｚセル」と呼ばれている。Ｚセルでは、
キャピラリはＺセルの「入射屈曲部（entrance elbow)
」と呼ばれる第１端部を有し、露光光の一部のビーム
がそこからキャピラリの直線部分に進み、そしてＺセル
の「射出屈曲部（exit elbow) 」と呼ばれる第２端部か
らキャピラリの外に進む。これらの２個の屈曲部間のキ
ャピラリの直線部分は、Ｚセルの「中央脚部 (central
leg)」と呼ばれる。この光がキャピラリフローセルの中
へ進み、そして中から出ることができるように、屈曲領
域においてこのキャピラリから保護皮膜が除去されてい
る。試料を通過した光の経路長の増大は、この検出シス
テムの感度において対応する増大を生じる。
ル・ケルベットに公布されたキャピラリフローセルと題
する米国特許５，０５７，２１６号に述べられたフロー
セルでは、キャピラリは、経路長をキャピラリの内径か
らこのＺ形キャピラリの中央脚部の長さに増大させるた
め、露光光のビームがこのＺ形の中央脚部に沿って向け
られるのを可能にするためにＺの形に曲げられている。
キャピラリの一部がＺの形に曲げられているフローセル
はこのなかで「Ｚセル」と呼ばれている。Ｚセルでは、
キャピラリはＺセルの「入射屈曲部（entrance elbow)
」と呼ばれる第１端部を有し、露光光の一部のビーム
がそこからキャピラリの直線部分に進み、そしてＺセル
の「射出屈曲部（exit elbow) 」と呼ばれる第２端部か
らキャピラリの外に進む。これらの２個の屈曲部間のキ
ャピラリの直線部分は、Ｚセルの「中央脚部 (central
leg)」と呼ばれる。この光がキャピラリフローセルの中
へ進み、そして中から出ることができるように、屈曲領
域においてこのキャピラリから保護皮膜が除去されてい
る。試料を通過した光の経路長の増大は、この検出シス
テムの感度において対応する増大を生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この特許
が、入射ビームがキャピラリの軸に対して垂直となる伝
統的なキャピラリ検出システムと比較してこの検出シス
テムは少なくとも１００倍の感度の増大が得られるだろ
うということを示しているにもかかわらず、実際の感度
測定では感度の増大は４．５倍に近い。従って、予想さ
れた感度からのこのほぼ２０倍の下降は、露光光がキャ
ピラリの孔に集中されずに、実際上、このビームのたっ
た５％がＺセルの中央脚部内で孔を通過するということ
を示している。中央脚部を通過しない入射ビームの増大
部分は測定信号のノイズ成分に寄与するが信号成分に寄
与しないので、これは本質的に増大した経路長に起因す
る利得感度を相殺するだけでなく、ノイズ成分に寄与す
る。
が、入射ビームがキャピラリの軸に対して垂直となる伝
統的なキャピラリ検出システムと比較してこの検出シス
テムは少なくとも１００倍の感度の増大が得られるだろ
うということを示しているにもかかわらず、実際の感度
測定では感度の増大は４．５倍に近い。従って、予想さ
れた感度からのこのほぼ２０倍の下降は、露光光がキャ
ピラリの孔に集中されずに、実際上、このビームのたっ
た５％がＺセルの中央脚部内で孔を通過するということ
を示している。中央脚部を通過しない入射ビームの増大
部分は測定信号のノイズ成分に寄与するが信号成分に寄
与しないので、これは本質的に増大した経路長に起因す
る利得感度を相殺するだけでなく、ノイズ成分に寄与す
る。
【００１０】次の段落で論じるように、このことは露光
光の入射ビームに対する入射屈曲部の影響及び得られる
検出器の応答に対するなんらの認識もないために生じ
る。本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は改良された感度のＺセル型のキャピラリ
ディテクタセル及びその性能の最適化方法を提供するこ
とにある。
光の入射ビームに対する入射屈曲部の影響及び得られる
検出器の応答に対するなんらの認識もないために生じ
る。本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は改良された感度のＺセル型のキャピラリ
ディテクタセル及びその性能の最適化方法を提供するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明のキャピラリディテクタセル
は、中心孔及び入射屈曲部を有するキャピラリと、露光
光を前記入射屈曲部を通ってキャピラリの中央脚部に向
けられる入射ビームに収束する結像系とから構成され、
次の４個のパラメータの少なくとも１個が、入射ビーム
に対するキャピラリの入射屈曲部の効果を考慮して、性
能パラメータを最適化するように選択される。
め、請求項１に記載の発明のキャピラリディテクタセル
は、中心孔及び入射屈曲部を有するキャピラリと、露光
光を前記入射屈曲部を通ってキャピラリの中央脚部に向
けられる入射ビームに収束する結像系とから構成され、
次の４個のパラメータの少なくとも１個が、入射ビーム
に対するキャピラリの入射屈曲部の効果を考慮して、性
能パラメータを最適化するように選択される。
【００１２】（ｉ）入射屈曲部での入射地点における入
射ビームの直径 （ii）入射地点における入射ビームの方向 （iii)キャピラリの中央脚部の中心軸に関する入射地点
の横方向への片寄り （iv）入射ビームの平行化度 キャピラリは入射ビームの全ての光線がキャピラリの中
央脚部内でキャピラリの孔を貫くように形成されるのが
好ましい。又、入射ビームの方向は、入射屈曲部が連続
する範囲の光線を、中央脚部において孔の中心軸に平行
な方向に沿ってキャピラリの孔内へ偏向させるような方
向が好ましい。
射ビームの直径 （ii）入射地点における入射ビームの方向 （iii)キャピラリの中央脚部の中心軸に関する入射地点
の横方向への片寄り （iv）入射ビームの平行化度 キャピラリは入射ビームの全ての光線がキャピラリの中
央脚部内でキャピラリの孔を貫くように形成されるのが
好ましい。又、入射ビームの方向は、入射屈曲部が連続
する範囲の光線を、中央脚部において孔の中心軸に平行
な方向に沿ってキャピラリの孔内へ偏向させるような方
向が好ましい。
【００１３】入射ビームの平行化度は、キャピラリの中
央脚部に向かう光線の２０％以下がキャピラリの中央脚
部の側壁から外部に出るような平行化度であるのが好ま
しい。又、入射ビームの平行化度は、キャピラリの中央
脚部に向かう光線の実質的に全てがキャピラリの中央脚
部の側壁から外部に出ないような平行化度であるのが好
ましい。
央脚部に向かう光線の２０％以下がキャピラリの中央脚
部の側壁から外部に出るような平行化度であるのが好ま
しい。又、入射ビームの平行化度は、キャピラリの中央
脚部に向かう光線の実質的に全てがキャピラリの中央脚
部の側壁から外部に出ないような平行化度であるのが好
ましい。
【００１４】入射ビームの平行化度は、キャピラリの中
央脚部に向かう光線の実質的に全てがキャピラリの中央
脚部の全長わたって中央脚部の孔を横切るような平行化
度であるのが好ましく、キャピラリの中央脚部の孔を横
切る全ての光線が中央脚部において平行であるのが好ま
しい。キャピラリの中央脚部の孔を横切る光線がその領
域で孔を満たすのが好ましい。
央脚部に向かう光線の実質的に全てがキャピラリの中央
脚部の全長わたって中央脚部の孔を横切るような平行化
度であるのが好ましく、キャピラリの中央脚部の孔を横
切る全ての光線が中央脚部において平行であるのが好ま
しい。キャピラリの中央脚部の孔を横切る光線がその領
域で孔を満たすのが好ましい。
【００１５】入射ビームの横方向への片寄りがその系の
性能パラメータを最適化するように選択されているのが
好ましい。前記キャピラリディテクタセルは、さらにこ
の結像系をキャピラリの入射屈曲部に対して正確に整列
させるために、前記結像系の少なくとも１個の光学素子
及びキャピラリディテクタセルと接触するキャピラリ・
レンズホルダを備えていてもよい。
性能パラメータを最適化するように選択されているのが
好ましい。前記キャピラリディテクタセルは、さらにこ
の結像系をキャピラリの入射屈曲部に対して正確に整列
させるために、前記結像系の少なくとも１個の光学素子
及びキャピラリディテクタセルと接触するキャピラリ・
レンズホルダを備えていてもよい。
【００１６】キャピラリ・レンズホルダと接触する前記
光学素子は球レンズが好ましい。キャピラリディテクタ
セルは、さらにそのコレクタの第１の焦点に位置するキ
ャピラリを有する第１の長円コレクタと、前記第１の長
円コレクタによる結像光に応答しこのコレクタの第２の
焦点に位置する検出器とを備えていてもよい。
光学素子は球レンズが好ましい。キャピラリディテクタ
セルは、さらにそのコレクタの第１の焦点に位置するキ
ャピラリを有する第１の長円コレクタと、前記第１の長
円コレクタによる結像光に応答しこのコレクタの第２の
焦点に位置する検出器とを備えていてもよい。
【００１７】キャピラリディテクタセルは、さらにその
コレクタの第１の焦点に位置するキャピラリを有する第
２の長円コレクタと、前記第１の長円コレクタによる結
像光に応答しこのコレクタの第２の焦点に位置する検出
器とを備えているのが好ましい。
コレクタの第１の焦点に位置するキャピラリを有する第
２の長円コレクタと、前記第１の長円コレクタによる結
像光に応答しこのコレクタの第２の焦点に位置する検出
器とを備えているのが好ましい。
【００１８】キャピラリディテクタセルの性能を最適化
する発明は、結像系によってこのディテクタセルの中央
脚部の孔に向かうように指向された光の結像ビームが通
過する入射屈曲部を含むキャピラリを利用するディテク
タセルの性能の最適化方法であって、前記方法は次の段
階からなる。
する発明は、結像系によってこのディテクタセルの中央
脚部の孔に向かうように指向された光の結像ビームが通
過する入射屈曲部を含むキャピラリを利用するディテク
タセルの性能の最適化方法であって、前記方法は次の段
階からなる。
【００１９】（ａ）露光光を受入れ、それを入射屈曲部
に収束させるように結像系を配置する段階。 （ｂ）結像ビーム中の光線に対する入射屈曲部の影響を
決定する段階。
に収束させるように結像系を配置する段階。 （ｂ）結像ビーム中の光線に対する入射屈曲部の影響を
決定する段階。
【００２０】（ｃ）次のパラメータの少なくとも１個を
最適化することによりディテクタセルの性能パラメータ
を最適化する段階。 （ｉ）露光光の入射屈曲部における入射地点での直径。
最適化することによりディテクタセルの性能パラメータ
を最適化する段階。 （ｉ）露光光の入射屈曲部における入射地点での直径。
【００２１】（ii）前記入射地点での露光光の中心光線
の入射方向。 （iii)前記中心光線のディテクタセルの中央脚部の軸か
らの横方向の片寄り。 （iv) 入射屈曲部における入射地点での露光光の入射ビ
ームの平行化度。
の入射方向。 （iii)前記中心光線のディテクタセルの中央脚部の軸か
らの横方向の片寄り。 （iv) 入射屈曲部における入射地点での露光光の入射ビ
ームの平行化度。
【００２２】（ｖ）ディテクタセルの入射屈曲部の曲率
半径。 前記（ｃ）段階はその入射ビームの全てがキャピラリの
中央脚部のところでキャピラリの孔に入射するような入
射屈曲部の入射地点における露光光の直径を選択するこ
とを含むのが好ましい。前記（ｃ）段階はそのディテク
タセルによって示されるＳＮ比を最高にするように、中
心光の入射方向を選択することを含むのが好ましい。前
記（ｃ）段階はそのディテクタセルによって示されるＳ
Ｎ比を最高にするように、中心光の中央脚部の軸からの
横方向の片寄りを選択することを含むのが好ましい。
半径。 前記（ｃ）段階はその入射ビームの全てがキャピラリの
中央脚部のところでキャピラリの孔に入射するような入
射屈曲部の入射地点における露光光の直径を選択するこ
とを含むのが好ましい。前記（ｃ）段階はそのディテク
タセルによって示されるＳＮ比を最高にするように、中
心光の入射方向を選択することを含むのが好ましい。前
記（ｃ）段階はそのディテクタセルによって示されるＳ
Ｎ比を最高にするように、中心光の中央脚部の軸からの
横方向の片寄りを選択することを含むのが好ましい。
【００２３】又、前記（ｃ）段階は実質的に全ての入射
ビームがディテクタセルの中央脚部に向かうように露光
光の入射ビームの平行化度を選択することを含むのが好
ましい。平行化度は全ての入射ビームがディテクタセル
の中央脚部の孔に向かうように選択されるのが好まし
く、平行化度は露光光の光線が中央脚部の孔の範囲でそ
の中央脚部の中心軸と平行となるように選択されるのが
好ましい。
ビームがディテクタセルの中央脚部に向かうように露光
光の入射ビームの平行化度を選択することを含むのが好
ましい。平行化度は全ての入射ビームがディテクタセル
の中央脚部の孔に向かうように選択されるのが好まし
く、平行化度は露光光の光線が中央脚部の孔の範囲でそ
の中央脚部の中心軸と平行となるように選択されるのが
好ましい。
【００２４】入射屈曲部の曲率半径は、中央脚部の孔内
における前記露光光の平行光線が中央脚部の孔を満たす
ように充分小さいのが好ましい。
における前記露光光の平行光線が中央脚部の孔を満たす
ように充分小さいのが好ましい。
【００２５】
【作用】露光光が結像系によって入射ビームとしてキャ
ピラリディテクタセルの入射屈曲部に入射される。露光
光のビームがこのキャピラリの内径よりずっと長い長さ
にわたってキャピラリディテクタセル内において検査液
（例えば、試料又は参照）を通過するのを可能にするよ
うに、入射屈曲部を通過する露光光が結像系によってこ
のキャピラリ検出セルの中央脚部の中心軸に沿うように
向けられる。
ピラリディテクタセルの入射屈曲部に入射される。露光
光のビームがこのキャピラリの内径よりずっと長い長さ
にわたってキャピラリディテクタセル内において検査液
（例えば、試料又は参照）を通過するのを可能にするよ
うに、入射屈曲部を通過する露光光が結像系によってこ
のキャピラリ検出セルの中央脚部の中心軸に沿うように
向けられる。
【００２６】吸光度の検出に使用される場合において
は、試料を通過するこの増大された経路長は同様にキャ
ピラリ孔を通過する間に生じる光吸収量を増大させる。
蛍光検出に使用される場合においては、そのような試料
を通過する経路長の増大はそのような試料から放射され
る蛍光光の量を非常に増大させる。
は、試料を通過するこの増大された経路長は同様にキャ
ピラリ孔を通過する間に生じる光吸収量を増大させる。
蛍光検出に使用される場合においては、そのような試料
を通過する経路長の増大はそのような試料から放射され
る蛍光光の量を非常に増大させる。
【００２７】次の４個のパラメータの少なくとも１個が
最適化されるように選択されたキャピラリディテクタセ
ルでは、結像系は、露光光の結像ビームを曲がったキャ
ピラリの中央脚部の孔内に集中させるとともに、キャピ
ラリの軸にほぼ平行に指向させる。４個のパラメータ
は、キャピラリの入射屈曲部におけるビームの直径、キ
ャピラリの中央脚部の軸に関して入射屈曲部におけるこ
のビームの入射方向、キャピラリへの入射地点における
キャピラリの中央脚部の軸に関するビームの横方向への
片寄り量及び入射屈曲部におけるこのビームの平行化度
を含む。そのような最適化はＳＮ比、ゲインのような性
能パラメータ又はこのディテクタセルによって生じるそ
れらのパラメータのいくつかの組合せにより評価され
る。
最適化されるように選択されたキャピラリディテクタセ
ルでは、結像系は、露光光の結像ビームを曲がったキャ
ピラリの中央脚部の孔内に集中させるとともに、キャピ
ラリの軸にほぼ平行に指向させる。４個のパラメータ
は、キャピラリの入射屈曲部におけるビームの直径、キ
ャピラリの中央脚部の軸に関して入射屈曲部におけるこ
のビームの入射方向、キャピラリへの入射地点における
キャピラリの中央脚部の軸に関するビームの横方向への
片寄り量及び入射屈曲部におけるこのビームの平行化度
を含む。そのような最適化はＳＮ比、ゲインのような性
能パラメータ又はこのディテクタセルによって生じるそ
れらのパラメータのいくつかの組合せにより評価され
る。
【００２８】結像系は望遠鏡や顕微鏡により生じる像の
ようにはっきり分かった像を生じる必要はないが、その
代わりに露光光の入射ビームを中央脚部に集中させるの
が必要となる。このことが露光光のより多くの部分が検
査溶液を露光することを確実にする。
ようにはっきり分かった像を生じる必要はないが、その
代わりに露光光の入射ビームを中央脚部に集中させるの
が必要となる。このことが露光光のより多くの部分が検
査溶液を露光することを確実にする。
【００２９】入射ビームの平行化度はこの入射ビーム内
の光線の多くが中央脚部の外壁を通って逃げることがな
いようにすべきである。平行化度は、このビームのどれ
か一組の光線の最大拡がり角又は入射結像ビームの予め
選択された割合（例えば９０％）の光線からなる光線の
部分集合間の最小拡がり角のようないくつかの異なる尺
度によって規定される。ここで述べられている特別の例
は、入射結像ビームのどれか一組の光線間の最大拡がり
角によって平行化度を測定する。
の光線の多くが中央脚部の外壁を通って逃げることがな
いようにすべきである。平行化度は、このビームのどれ
か一組の光線の最大拡がり角又は入射結像ビームの予め
選択された割合（例えば９０％）の光線からなる光線の
部分集合間の最小拡がり角のようないくつかの異なる尺
度によって規定される。ここで述べられている特別の例
は、入射結像ビームのどれか一組の光線間の最大拡がり
角によって平行化度を測定する。
【００３０】できれば、平行化度はこのビーム中のどの
光線も中央脚部の外壁を通って逃げることがないような
ものがよい。ビームが中央脚部内で平行となるようなそ
れらの３個のパラメータを選択することにより一層大き
な効率が達成される。理想的には、このビームが中央脚
部内で平行になるだけでなく、中央脚部内で孔の断面全
体を満たす。
光線も中央脚部の外壁を通って逃げることがないような
ものがよい。ビームが中央脚部内で平行となるようなそ
れらの３個のパラメータを選択することにより一層大き
な効率が達成される。理想的には、このビームが中央脚
部内で平行になるだけでなく、中央脚部内で孔の断面全
体を満たす。
【００３１】理想的にはＺセルの中央脚部の孔内でのビ
ームの経路の一部で、平行光線の束から成るビームがＺ
セルの中央脚部の軸と平行で軸に集中し、そしてキャピ
ラリ孔の横断面をちょうど満たす。もし、このビームの
直径がキャピラリ孔の直径より小さいときは、試料の一
部だけが露光され、露光された部分はたぶん飽和してそ
のために出力信号が弱まる。このことは一般には問題で
はないが、特殊な状況では問題となる。もし、このビー
ムの直径がキャピラリ孔の直径より大きいときは、孔の
外側にあるビームの部分は信号に寄与する効果がないだ
けでなく、出力信号のノイズ成分を増加させてＳＮ比を
下げる。
ームの経路の一部で、平行光線の束から成るビームがＺ
セルの中央脚部の軸と平行で軸に集中し、そしてキャピ
ラリ孔の横断面をちょうど満たす。もし、このビームの
直径がキャピラリ孔の直径より小さいときは、試料の一
部だけが露光され、露光された部分はたぶん飽和してそ
のために出力信号が弱まる。このことは一般には問題で
はないが、特殊な状況では問題となる。もし、このビー
ムの直径がキャピラリ孔の直径より大きいときは、孔の
外側にあるビームの部分は信号に寄与する効果がないだ
けでなく、出力信号のノイズ成分を増加させてＳＮ比を
下げる。
【００３２】露光光とＺセルの中央脚部の孔とのこの関
係は、信号成分が上述されたケルベットによる引用例で
示されたＺセルにより達成された信号成分よりずっと多
く、ノイズ成分がより少なくなるということを確実にす
る。多くのキャピラリが５０〜１００ミクロンのオーダ
ーの直径の孔を有するので、５０〜１００ミクロンのオ
ーダーの直径を有する露光光の入射ビーム及びそのよう
なＺセルの孔は、孔内に孔の軸に平行な光線の像を作る
ことを困難な問題とする。
係は、信号成分が上述されたケルベットによる引用例で
示されたＺセルにより達成された信号成分よりずっと多
く、ノイズ成分がより少なくなるということを確実にす
る。多くのキャピラリが５０〜１００ミクロンのオーダ
ーの直径の孔を有するので、５０〜１００ミクロンのオ
ーダーの直径を有する露光光の入射ビーム及びそのよう
なＺセルの孔は、孔内に孔の軸に平行な光線の像を作る
ことを困難な問題とする。
【００３３】ビームがキャピラリ内で平行化されること
が望ましいが、光線のある非平行化（例えば収斂又は発
散）は、その非平行化の量がもし事実上それらの光線の
全てが、屈折率が事実上段階的に減少するキャピラリの
外側面で内部へ反射されるような量であれば、ＳＮ比を
著しく変えることはない。このことは光線がキャピラリ
の中央孔を通って反射するということを保証するので、
そのような光線は試料溶液中をジグザグに通過する。孔
内のそのようなジグザグ経路の部分の長さは、一般に中
央孔の長さより小さいので、それらの光線の全てが孔の
軸と平行になる場合に達成される信号成分と比較すると
信号成分の多少の減少があるが、孔の容積にわたる光度
の積分は現在Ｚセルで達成されたものより一層大きいだ
ろう。
が望ましいが、光線のある非平行化（例えば収斂又は発
散）は、その非平行化の量がもし事実上それらの光線の
全てが、屈折率が事実上段階的に減少するキャピラリの
外側面で内部へ反射されるような量であれば、ＳＮ比を
著しく変えることはない。このことは光線がキャピラリ
の中央孔を通って反射するということを保証するので、
そのような光線は試料溶液中をジグザグに通過する。孔
内のそのようなジグザグ経路の部分の長さは、一般に中
央孔の長さより小さいので、それらの光線の全てが孔の
軸と平行になる場合に達成される信号成分と比較すると
信号成分の多少の減少があるが、孔の容積にわたる光度
の積分は現在Ｚセルで達成されたものより一層大きいだ
ろう。
【００３４】一般に、露光光はビームの方向及び平行化
度の両者に影響を及ぼす曲がった入射屈曲部を通ってキ
ャピラリ内に進むので、結像系はＺセルキャピラリの孔
の直径と等しい直径の平行ビームを生じるように、そし
てＺセルの中央脚部の軸と同一直線上に整列されるよう
に簡単に配列させることはできない。従って、露光光の
入射ビームに対する入射屈曲部の影響を解析することが
必要である。
度の両者に影響を及ぼす曲がった入射屈曲部を通ってキ
ャピラリ内に進むので、結像系はＺセルキャピラリの孔
の直径と等しい直径の平行ビームを生じるように、そし
てＺセルの中央脚部の軸と同一直線上に整列されるよう
に簡単に配列させることはできない。従って、露光光の
入射ビームに対する入射屈曲部の影響を解析することが
必要である。
【００３５】この発明によれば、片寄り及び曲げ量が
（例えば、光線モデルによって及び／又は経験的に）決
定されるので、露光光の入射ビームの方向及び整列は得
られた検出系のＳＮ比を最大限にするように選択され
る。これには、入射屈曲部上にこの光線の像を形成する
のに使用されるレンズがＺセルの中央脚部の中心軸から
片寄り、そして、この結像された露光ビームがＺセルの
中央脚部の中心軸に沿ったこの曲がりによって偏向され
るように、Ｚセルの中央脚部の中心軸に関する方向に沿
って整列されることが必要となる。光線の中心軸の方向
及び／又は入射露光光の発散又は収斂の円錐が、この系
によって得られるＳＮ比又はゲインのようなある性能パ
ラメータを最大限にするように選択される。
（例えば、光線モデルによって及び／又は経験的に）決
定されるので、露光光の入射ビームの方向及び整列は得
られた検出系のＳＮ比を最大限にするように選択され
る。これには、入射屈曲部上にこの光線の像を形成する
のに使用されるレンズがＺセルの中央脚部の中心軸から
片寄り、そして、この結像された露光ビームがＺセルの
中央脚部の中心軸に沿ったこの曲がりによって偏向され
るように、Ｚセルの中央脚部の中心軸に関する方向に沿
って整列されることが必要となる。光線の中心軸の方向
及び／又は入射露光光の発散又は収斂の円錐が、この系
によって得られるＳＮ比又はゲインのようなある性能パ
ラメータを最大限にするように選択される。
【００３６】そのようなレンズの光線に対する影響はそ
れらのレンズの回転配向によって影響されないので、結
像系は好ましくは１個又はそれより多くの球レンズを使
用する。そのため、そのような結像系は組み立てるのが
容易で、非球面光学素子の使用において容易に経験され
るレンズの配向ミスがなくなる。この結像系はそれゆえ
に、球レンズを使用しない結像系に比較してより簡単に
より早く組み立てられ、その性能の再現性が増す。
れらのレンズの回転配向によって影響されないので、結
像系は好ましくは１個又はそれより多くの球レンズを使
用する。そのため、そのような結像系は組み立てるのが
容易で、非球面光学素子の使用において容易に経験され
るレンズの配向ミスがなくなる。この結像系はそれゆえ
に、球レンズを使用しない結像系に比較してより簡単に
より早く組み立てられ、その性能の再現性が増す。
【００３７】そのようなレンズはこの結像系が二三ミリ
メートルのオーダーの直径の球レンズを使用するのを可
能にするのでさらに有利である。この大きさは容易に取
扱え、しかもコンパクトな光学系を製作するのに充分な
大きさである。
メートルのオーダーの直径の球レンズを使用するのを可
能にするのでさらに有利である。この大きさは容易に取
扱え、しかもコンパクトな光学系を製作するのに充分な
大きさである。
【００３８】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面に従
って説明する。図１〜３に示された光線の跡は全てＺセ
ルの中心軸を含む平面内にある。それゆえ、次の露光ビ
ーム中の光線に関する記事は実際にはこの面内の光線に
対してのみあてはまる。しかしながら、これらの光線は
露光ビーム中の全ての光線の定性的な性質を図解してい
るので、より厳密な解析も入射ビーム中の光線のこの部
分集合に対する以下の結果と定性的に一致する。
って説明する。図１〜３に示された光線の跡は全てＺセ
ルの中心軸を含む平面内にある。それゆえ、次の露光ビ
ーム中の光線に関する記事は実際にはこの面内の光線に
対してのみあてはまる。しかしながら、これらの光線は
露光ビーム中の全ての光線の定性的な性質を図解してい
るので、より厳密な解析も入射ビーム中の光線のこの部
分集合に対する以下の結果と定性的に一致する。
【００３９】図１は露光光の入射ビーム１１がＺセルの
中央脚部の軸と同一直線上にある経路に沿ってＺセルに
入射する場合の、Ｚセルキャピラリ１０Ａの入射屈曲部
１０の側断面図である。ビーム１１の直径は中央脚部の
孔１６の直径と等しい。もし、そのようなビームが入射
屈曲部の曲がった表面によって偏向されなければ、入射
ビームのこの選択はこの入射光の全部をキャピラリ孔内
に集中させ、孔内の流体の全部を露光する。だから、図
１はキャピラリ孔と一直線上となるように平行化される
とともに、キャピラリ孔の直径と等しい直径を有するビ
ームを形成するための露光光の結像の単純な解決法が、
実際にＺセルの中央脚部内の試料溶液に単に弱い露光を
生じさせるということを図示する。この図に図示された
ように、そのような弱い露光は、Ｚセルの入射屈曲部１
０がそのビームの方向をこの中央脚部内でキャピラリ孔
を外れるように偏向させるので、いくつかの光線のキャ
ピラリの外壁からの反射の他は、これらの光線のいくつ
かが孔を１回又はそれより多く通過するジグザグ経路に
沿って進行する結果として生じる。試料のこの弱い露光
は出力信号の信号部分を減じるだけでなく、一般にノイ
ズ成分を増加させるので、ＳＮ比によって測定されたと
きのこの系の性能は系の出力信号の信号成分の減少とノ
イズ成分の増加の両者によって下がる。
中央脚部の軸と同一直線上にある経路に沿ってＺセルに
入射する場合の、Ｚセルキャピラリ１０Ａの入射屈曲部
１０の側断面図である。ビーム１１の直径は中央脚部の
孔１６の直径と等しい。もし、そのようなビームが入射
屈曲部の曲がった表面によって偏向されなければ、入射
ビームのこの選択はこの入射光の全部をキャピラリ孔内
に集中させ、孔内の流体の全部を露光する。だから、図
１はキャピラリ孔と一直線上となるように平行化される
とともに、キャピラリ孔の直径と等しい直径を有するビ
ームを形成するための露光光の結像の単純な解決法が、
実際にＺセルの中央脚部内の試料溶液に単に弱い露光を
生じさせるということを図示する。この図に図示された
ように、そのような弱い露光は、Ｚセルの入射屈曲部１
０がそのビームの方向をこの中央脚部内でキャピラリ孔
を外れるように偏向させるので、いくつかの光線のキャ
ピラリの外壁からの反射の他は、これらの光線のいくつ
かが孔を１回又はそれより多く通過するジグザグ経路に
沿って進行する結果として生じる。試料のこの弱い露光
は出力信号の信号部分を減じるだけでなく、一般にノイ
ズ成分を増加させるので、ＳＮ比によって測定されたと
きのこの系の性能は系の出力信号の信号成分の減少とノ
イズ成分の増加の両者によって下がる。
【００４０】この図において、平行光のビーム１１に対
する入射屈曲部１０の影響が、このビーム中の全ての光
線の挙動を例示する一組の光線１２〜１５に対するこの
屈曲部の影響によって図示される。
する入射屈曲部１０の影響が、このビーム中の全ての光
線の挙動を例示する一組の光線１２〜１５に対するこの
屈曲部の影響によって図示される。
【００４１】入射屈曲部におけるキャピラリの曲率のた
めに、全ての入力光線は右側に曲げられる。この特別な
曲げ半径のため、光線１２，１３は両者とも中心を通過
し、キャピラリの外側表面の右側で完全に内部に反射す
る。光線１３は孔を２回通過した後、キャピラリの外側
表面の左側から逃げる。光線１２及び光線１５は壁内に
トラップされるので、それらはたった１回だけ短い経路
で孔を通過する。このように光線１２，１３，１５はそ
れぞれＺセルの中央脚部の長さよりずっと短い距離にわ
たってだけ孔を通過する。この露光の効率はそれゆえ、
露光光がＺセルで望まれるように軸に沿って向かう代わ
りにキャピラリの軸に垂直に向かう従来の系に近い。
めに、全ての入力光線は右側に曲げられる。この特別な
曲げ半径のため、光線１２，１３は両者とも中心を通過
し、キャピラリの外側表面の右側で完全に内部に反射す
る。光線１３は孔を２回通過した後、キャピラリの外側
表面の左側から逃げる。光線１２及び光線１５は壁内に
トラップされるので、それらはたった１回だけ短い経路
で孔を通過する。このように光線１２，１３，１５はそ
れぞれＺセルの中央脚部の長さよりずっと短い距離にわ
たってだけ孔を通過する。この露光の効率はそれゆえ、
露光光がＺセルで望まれるように軸に沿って向かう代わ
りにキャピラリの軸に垂直に向かう従来の系に近い。
【００４２】光線１４のようにビームの中央に近い光線
は孔をあちこち通過してジグザグに進むので、光線１
２，１３に比較してこの光線はより多く吸収されあるい
は、キャピラリ孔内の液体からのより多くの蛍光放射を
誘起する。しかし、Ｚセルの中央脚部の全長にわたって
孔内にとどまる光線に比較すると、まだ光吸収も蛍光放
射の誘起も少ない。それゆえ、横方向の変位及び／また
は入射ビーム１１の平行化度をキャピラリ内で、露光光
のこのビームの大部分が実質的にＺセルの中央脚部の全
長にわたってＺセルの中央脚部の中心を進むように選択
するのが望ましい。
は孔をあちこち通過してジグザグに進むので、光線１
２，１３に比較してこの光線はより多く吸収されあるい
は、キャピラリ孔内の液体からのより多くの蛍光放射を
誘起する。しかし、Ｚセルの中央脚部の全長にわたって
孔内にとどまる光線に比較すると、まだ光吸収も蛍光放
射の誘起も少ない。それゆえ、横方向の変位及び／また
は入射ビーム１１の平行化度をキャピラリ内で、露光光
のこのビームの大部分が実質的にＺセルの中央脚部の全
長にわたってＺセルの中央脚部の中心を進むように選択
するのが望ましい。
【００４３】キャピラリの右側の外側表面で１回反射し
た後、曲がりくねって進む光線１５はこの入射光の一部
が孔の最も右端に沿って中央脚部の軸と平行に向けられ
るように分裂する。この光線の反射部分は実質的にキャ
ピラリ壁内にトラップされる。それゆえ、光線１５及び
光線１２間の全ての光線はキャピラリの壁内にトラップ
され、キャピラリ孔をたった１回だけ通過する。光線１
４及び光線１５間の光線と光線１４，１５だけがキャピ
ラリ孔を何回も通過する。だから、露光光の入射ビーム
の少しの部分だけがＺセルの中央脚部の範囲でキャピラ
リ孔を通過し、孔を通過する平均経路長はＺセルの中央
脚部長さよりずっと小さい。
た後、曲がりくねって進む光線１５はこの入射光の一部
が孔の最も右端に沿って中央脚部の軸と平行に向けられ
るように分裂する。この光線の反射部分は実質的にキャ
ピラリ壁内にトラップされる。それゆえ、光線１５及び
光線１２間の全ての光線はキャピラリの壁内にトラップ
され、キャピラリ孔をたった１回だけ通過する。光線１
４及び光線１５間の光線と光線１４，１５だけがキャピ
ラリ孔を何回も通過する。だから、露光光の入射ビーム
の少しの部分だけがＺセルの中央脚部の範囲でキャピラ
リ孔を通過し、孔を通過する平均経路長はＺセルの中央
脚部長さよりずっと小さい。
【００４４】図１は入射光から出発してそれらの光線の
キャピラリ通過経路を計算する代わりに、キャピラリ内
の所望の光線パターンから始め、入力ビームのどのよう
なパラメータがキャピラリ内の所望の光線パターンを達
成するのに必要であるかを決定するためのそのような光
線を逆に追跡する逆光線追跡を履行するのが、より生産
的であることを示す。
キャピラリ通過経路を計算する代わりに、キャピラリ内
の所望の光線パターンから始め、入力ビームのどのよう
なパラメータがキャピラリ内の所望の光線パターンを達
成するのに必要であるかを決定するためのそのような光
線を逆に追跡する逆光線追跡を履行するのが、より生産
的であることを示す。
【００４５】図２はそのような逆光線追跡解析法を示す
Ｚセルの入射屈曲部１０の側断面図である。光線２１に
よって示されるようにビームを孔１６の最も右端に沿う
ように向けるためには、入力光線は角度が左下方に向か
う経路に沿って指向し、Ｚセルの中央脚部の軸Ａの近く
で入射屈曲部に入射されねばならない。しかしながら、
逆光線追跡が孔１６の最も左端に沿って進む光線２２で
行われるれると、そのような光線はＺセルの壁内で曲が
り、壁内にトラップされるということがわかる。光線２
３は孔内の最も左端の光線であり、軸Ａに平行で、入射
屈曲部１０への外部光線の入射により注入される。この
例はキャピラリの孔を完全に満たすように中央脚部に向
かうことができるビームが存在しないことを示す。
Ｚセルの入射屈曲部１０の側断面図である。光線２１に
よって示されるようにビームを孔１６の最も右端に沿う
ように向けるためには、入力光線は角度が左下方に向か
う経路に沿って指向し、Ｚセルの中央脚部の軸Ａの近く
で入射屈曲部に入射されねばならない。しかしながら、
逆光線追跡が孔１６の最も左端に沿って進む光線２２で
行われるれると、そのような光線はＺセルの壁内で曲が
り、壁内にトラップされるということがわかる。光線２
３は孔内の最も左端の光線であり、軸Ａに平行で、入射
屈曲部１０への外部光線の入射により注入される。この
例はキャピラリの孔を完全に満たすように中央脚部に向
かうことができるビームが存在しないことを示す。
【００４６】この例は、このＺセルに対する露光光の入
射ビーム２４がキャピラリの孔よりいっそう狭くなり、
事実上平行化されねばならないということを示す。その
ような孔は一般に非常に小さい（５０ミクロンのオーダ
ー）ため、このことは非常に狭い入射ビームを要求す
る。図３に示すように、この問題及び露光光で孔内を満
たすことができないという問題は、その断面の直径に比
較して図２に示されたものより小さな曲率半径を有する
Ｚセルの使用により軽減される。要求される実際の半径
は図１〜３に示されたように光線追跡解析により容易に
決定され得る。図３は同図における入射屈曲部３０のき
つい曲げが、孔全体が露光光の平行又は準平行光線で満
たされ、その入力ビームが入射屈曲部においてキャピラ
リ孔（５０〜１００ミクロンのオーダー）の直径に匹敵
する直径を有するのを可能にすることを図示する。
射ビーム２４がキャピラリの孔よりいっそう狭くなり、
事実上平行化されねばならないということを示す。その
ような孔は一般に非常に小さい（５０ミクロンのオーダ
ー）ため、このことは非常に狭い入射ビームを要求す
る。図３に示すように、この問題及び露光光で孔内を満
たすことができないという問題は、その断面の直径に比
較して図２に示されたものより小さな曲率半径を有する
Ｚセルの使用により軽減される。要求される実際の半径
は図１〜３に示されたように光線追跡解析により容易に
決定され得る。図３は同図における入射屈曲部３０のき
つい曲げが、孔全体が露光光の平行又は準平行光線で満
たされ、その入力ビームが入射屈曲部においてキャピラ
リ孔（５０〜１００ミクロンのオーダー）の直径に匹敵
する直径を有するのを可能にすることを図示する。
【００４７】厚さＴの壁を有するキャピラリに対して、
露光光で孔全体を満たすのに一致するキャピラリ孔３１
の最も左端の最も大きな曲率半径Ｒは次のようにして計
算される。最も左の光線３２はＺセルの直線状中央脚部
内のキャピラリの左端に接し、そして、直線状中央脚部
及び曲がった入射屈曲部３０間の境界においてキャピラ
リ壁の左部分へと屈折される。その角度はそれゆえ次の
条件を満足する。
露光光で孔全体を満たすのに一致するキャピラリ孔３１
の最も左端の最も大きな曲率半径Ｒは次のようにして計
算される。最も左の光線３２はＺセルの直線状中央脚部
内のキャピラリの左端に接し、そして、直線状中央脚部
及び曲がった入射屈曲部３０間の境界においてキャピラ
リ壁の左部分へと屈折される。その角度はそれゆえ次の
条件を満足する。
【００４８】ｎW ・sin(a)＝ｎL ・・・（１） ここでｎW はキャピラリ壁の屈折率、ｎL は孔３１内の
液体の屈折率である。ｎW 及びｎL の典型的な値はそれ
ぞれ１．３３及び１．６である。
液体の屈折率である。ｎW 及びｎL の典型的な値はそれ
ぞれ１．３３及び１．６である。
【００４９】この要求に一致する屈曲部の最大半径Ｒ
は、この逆に追跡された光線がこの外壁の臨界角と等し
い角度ｂでキャピラリの外表面に入射するときに生じ
る。これは次の関係を要求する。
は、この逆に追跡された光線がこの外壁の臨界角と等し
い角度ｂでキャピラリの外表面に入射するときに生じ
る。これは次の関係を要求する。
【００５０】ｎW ・sin(b)＝１・・（２） この選択と一致するＲの値は次のようにして決定され
る。ユークリッド幾何学により、外角ａは内角ｂ及び内
角ｃと次の関係がある。
る。ユークリッド幾何学により、外角ａは内角ｂ及び内
角ｃと次の関係がある。
【００５１】ｃ＝ａ−ｂ・・・（３） 三角形Ｐ1-Ｐ2-Ｐ3 及び三角形Ｃ- Ｐ1-Ｐ2 の幾何学に
より次の関係もまた成り立つ。
より次の関係もまた成り立つ。
【００５２】 （Ｒ＋Ｔ）・sin(c)＝Ｌ1 ＝Ｌ2 ・sin(a)・・・（４） Ｌ2 ・cos(a)＋Ｒ＝（Ｒ＋Ｔ）・cos(c)・・・（５） パラメータｎW 及びＴはキャピラリの選択によって決定
される。パラメータｎLは検査される溶液の選択によっ
て決定されるが、一般にほぼ１．３３に等しい。これら
の３個の与えられた値及び上記５個の方程式は、入射屈
曲部の曲率半径Ｒの最小値を他の８個のパラメータ
ｎW 、ｎL 、ａ、ｂ、ｃ、Ｔ、Ｌ1 及びＬ2 によって唯
一に決定するのに十分である。
される。パラメータｎLは検査される溶液の選択によっ
て決定されるが、一般にほぼ１．３３に等しい。これら
の３個の与えられた値及び上記５個の方程式は、入射屈
曲部の曲率半径Ｒの最小値を他の８個のパラメータ
ｎW 、ｎL 、ａ、ｂ、ｃ、Ｔ、Ｌ1 及びＬ2 によって唯
一に決定するのに十分である。
【００５３】図３はまた、Ｚセルの中央脚部内の試料液
に最善に照射される入射ビームは一般にＺセルの中央脚
部の軸に平行でなく、一般に非平行化されるということ
を示す。たとえ性能パラメータを最大にするために露光
光の平行化度をこの光の平均方向と同様に最適にする方
が望ましくても、他の実施例では露光光の平行化度だけ
が露光光の中心軸の予め選択された方向に対して最適化
されるか、又は露光光の中心軸の方向が予め選択された
平行化度に対して最適化される。出力信号のＳＮ比、ゲ
イン及び最小検出可能濃度を含む性能パラメータに対し
ていくつかの選択がある。
に最善に照射される入射ビームは一般にＺセルの中央脚
部の軸に平行でなく、一般に非平行化されるということ
を示す。たとえ性能パラメータを最大にするために露光
光の平行化度をこの光の平均方向と同様に最適にする方
が望ましくても、他の実施例では露光光の平行化度だけ
が露光光の中心軸の予め選択された方向に対して最適化
されるか、又は露光光の中心軸の方向が予め選択された
平行化度に対して最適化される。出力信号のＳＮ比、ゲ
イン及び最小検出可能濃度を含む性能パラメータに対し
ていくつかの選択がある。
【００５４】図１で使用された光線追跡法はキャピラリ
セルの性能パラメータを最適化するための選択されたパ
ラメータ又は一組のパラメータを最適化するために使用
され得る。例えば、予め選択されたビーム径、方向及び
平行化度の露光光の入射ビームに対して、光線追跡はキ
ャピラリセルの性能パラメータを最適化する片寄りを決
定するためビームの横方向の片寄りの種々の選択に対す
る数値を求めることができる。
セルの性能パラメータを最適化するための選択されたパ
ラメータ又は一組のパラメータを最適化するために使用
され得る。例えば、予め選択されたビーム径、方向及び
平行化度の露光光の入射ビームに対して、光線追跡はキ
ャピラリセルの性能パラメータを最適化する片寄りを決
定するためビームの横方向の片寄りの種々の選択に対す
る数値を求めることができる。
【００５５】図６は性能を最適化するために入力ビーム
が横に片寄った場合を示す。図６に示すように、一対の
入力光線５１及び５２に対して入射屈曲部の曲率はその
ビームを右側へ偏向させるので、もし入力ビームが左側
へ横に移動すれば、いくらかの改良が生じることが期待
される。この図はまたそれぞれの界面でその上に入射す
る光線のいくつかがその界面を透過し、いくつかが反射
されることを示す。低い屈折率を有する側から界面に入
射する光線に対しては、反射される入射光線のパーセン
トは入射角が８０°までは低く、それから急に上がり入
射角が９０°で１００％になる。高い屈折率を有する側
から界面に入射する光線に対しては、反射される入射光
線のパーセントは入射角が臨界角の約１０°以内までは
低く、それから急に上がり臨界角で１００％になる。
が横に片寄った場合を示す。図６に示すように、一対の
入力光線５１及び５２に対して入射屈曲部の曲率はその
ビームを右側へ偏向させるので、もし入力ビームが左側
へ横に移動すれば、いくらかの改良が生じることが期待
される。この図はまたそれぞれの界面でその上に入射す
る光線のいくつかがその界面を透過し、いくつかが反射
されることを示す。低い屈折率を有する側から界面に入
射する光線に対しては、反射される入射光線のパーセン
トは入射角が８０°までは低く、それから急に上がり入
射角が９０°で１００％になる。高い屈折率を有する側
から界面に入射する光線に対しては、反射される入射光
線のパーセントは入射角が臨界角の約１０°以内までは
低く、それから急に上がり臨界角で１００％になる。
【００５６】光のこの分裂は光線Ｂに対して２個の界面
で光線５２ａ，５２ｂ，５２ｃになるのが示されてい
る。光線５２ｂのように試料内を進むそれらの光線は機
器の感度に寄与する。だから、光線がキャピラリ軸から
１０°より小さな角度でキャピラリ孔に向けられるほ
ど、そのような光線のかなりの部分がキャピラリ孔を何
度も通過するので、改良されたゲインに寄与する。
で光線５２ａ，５２ｂ，５２ｃになるのが示されてい
る。光線５２ｂのように試料内を進むそれらの光線は機
器の感度に寄与する。だから、光線がキャピラリ軸から
１０°より小さな角度でキャピラリ孔に向けられるほ
ど、そのような光線のかなりの部分がキャピラリ孔を何
度も通過するので、改良されたゲインに寄与する。
【００５７】図７は系のゲイン又はＳＮ比のような性能
パラメータを増加させるために選択された平行化度を有
する一組の入射光線６１〜６５を図示する。この図の光
線はキャピラリ壁の右側内表面にほぼ９０°の入射角を
示すので、その表面から非常に強く反射される。キャピ
ラリの内壁へのこれらの光線の次の入射はキャピラリの
直線区域内のため、この入射角もほぼ９０°である。こ
のことは（光線６１ａ，６２ａ，６３ａにより示される
ように）この壁からのかなりの反射を生じさせ、そして
種々の界面での部分反射の影響を示す。光線６２ｂ，６
４ｂはこの壁の左側の内表面を透過する光の部分を代表
する。数値解析又は実験による測定により、性能パラメ
ータが平行化度の関数として最適化され得る。
パラメータを増加させるために選択された平行化度を有
する一組の入射光線６１〜６５を図示する。この図の光
線はキャピラリ壁の右側内表面にほぼ９０°の入射角を
示すので、その表面から非常に強く反射される。キャピ
ラリの内壁へのこれらの光線の次の入射はキャピラリの
直線区域内のため、この入射角もほぼ９０°である。こ
のことは（光線６１ａ，６２ａ，６３ａにより示される
ように）この壁からのかなりの反射を生じさせ、そして
種々の界面での部分反射の影響を示す。光線６２ｂ，６
４ｂはこの壁の左側の内表面を透過する光の部分を代表
する。数値解析又は実験による測定により、性能パラメ
ータが平行化度の関数として最適化され得る。
【００５８】この改良されたＺセルは特に吸光度測定に
良く適するが、蛍光測定への使用に対しても適当であ
る。図８（Ａ）はＺ形キャピラリの中央脚部７１から放
射された蛍光光の検出に適応された実施例の正断面図で
あり、図８（Ｂ）は側断面図である。中央脚部７１は第
１の長円形のコレクタ７２の焦点に位置しているので、
中央脚部７１から放射された蛍光光の実質的に半分が第
１の光ファイバ７３の入力端に向かう。この脚部はまた
第２の長円形のコレクタ７４の焦点に位置しているの
で、中央脚部７１から放射された蛍光光の残りの半分の
ほとんど全部が第２の光ファイバ７５の入力端に向か
う。これらの光ファイバはこの放射光を検出器に導くの
で、検出器は中央脚部７１から放射された蛍光光のほと
んど全部に応答する。他の実施例では、各光ファイバは
蛍光光を関連する検出器に導き、それらの２個の検出器
からの出力信号が加えられる。別の他の実施例では、２
個の光ファイバが長円形の鏡７２，７４の焦点の一つを
通って焦点を合わされた光を受けるように位置する検出
器によって置き換えられる。
良く適するが、蛍光測定への使用に対しても適当であ
る。図８（Ａ）はＺ形キャピラリの中央脚部７１から放
射された蛍光光の検出に適応された実施例の正断面図で
あり、図８（Ｂ）は側断面図である。中央脚部７１は第
１の長円形のコレクタ７２の焦点に位置しているので、
中央脚部７１から放射された蛍光光の実質的に半分が第
１の光ファイバ７３の入力端に向かう。この脚部はまた
第２の長円形のコレクタ７４の焦点に位置しているの
で、中央脚部７１から放射された蛍光光の残りの半分の
ほとんど全部が第２の光ファイバ７５の入力端に向か
う。これらの光ファイバはこの放射光を検出器に導くの
で、検出器は中央脚部７１から放射された蛍光光のほと
んど全部に応答する。他の実施例では、各光ファイバは
蛍光光を関連する検出器に導き、それらの２個の検出器
からの出力信号が加えられる。別の他の実施例では、２
個の光ファイバが長円形の鏡７２，７４の焦点の一つを
通って焦点を合わされた光を受けるように位置する検出
器によって置き換えられる。
【００５９】孔の直径が小さく（５０〜１００ミクロン
のオーダー）てキャピラリの外壁の直径が小さい（１８
０〜４００ミクロンのオーダー）ので、ビームの必要な
方向、ビームの平行化度、入射屈曲部へのビームの入射
点及び得られた出力ビームに関する検出器の位置を得る
ために光学素子を正確に整列させることが重要である。
図４及び図５（Ａ）は球レンズ４１をキャピラリディテ
クタセルとしてのＺ形キャピラリ４３の入射屈曲部４２
に正確に整列させるキャピラリ・レンズホルダ４０を示
す。この球レンズ４１は露光光をキャピラリセルの入射
屈曲部４２上に入射するビーム１１として結像させる結
像系４４（図５（Ａ）に示す）の部品である。球レンズ
の材料としての適切な選択は石英及びサファイアを含
む。一般に、これらの球レンズの直径は２〜４ｍｍのオ
ーダーである。
のオーダー）てキャピラリの外壁の直径が小さい（１８
０〜４００ミクロンのオーダー）ので、ビームの必要な
方向、ビームの平行化度、入射屈曲部へのビームの入射
点及び得られた出力ビームに関する検出器の位置を得る
ために光学素子を正確に整列させることが重要である。
図４及び図５（Ａ）は球レンズ４１をキャピラリディテ
クタセルとしてのＺ形キャピラリ４３の入射屈曲部４２
に正確に整列させるキャピラリ・レンズホルダ４０を示
す。この球レンズ４１は露光光をキャピラリセルの入射
屈曲部４２上に入射するビーム１１として結像させる結
像系４４（図５（Ａ）に示す）の部品である。球レンズ
の材料としての適切な選択は石英及びサファイアを含
む。一般に、これらの球レンズの直径は２〜４ｍｍのオ
ーダーである。
【００６０】有機化学薬品の分析に広く使用されている
紫外線系に対して、特に良い選択は石英球レンズであ
る。なぜならば、石英は紫外線に対する高い透過率を有
し、そのような光線に対するその屈折率がレンズの１個
をキャピラリの外壁と接触した状態又は外壁に近接して
配置するのを可能にし、早くしかも再現性良く組み立て
られる結像系を製作する。この球レンズは好ましくはこ
のレンズをキャピラリの外壁に近接又は接触した状態で
保持するキャピラリ／レンズホルダの孔にプレスばめさ
れる。このレンズ取付け具はまたＺセルの中央脚部と一
直線上にある開口を備えている。
紫外線系に対して、特に良い選択は石英球レンズであ
る。なぜならば、石英は紫外線に対する高い透過率を有
し、そのような光線に対するその屈折率がレンズの１個
をキャピラリの外壁と接触した状態又は外壁に近接して
配置するのを可能にし、早くしかも再現性良く組み立て
られる結像系を製作する。この球レンズは好ましくはこ
のレンズをキャピラリの外壁に近接又は接触した状態で
保持するキャピラリ／レンズホルダの孔にプレスばめさ
れる。このレンズ取付け具はまたＺセルの中央脚部と一
直線上にある開口を備えている。
【００６１】キャピラリ４３は円盤４５の中央孔に挿入
され、それから熱せられて入射屈曲部４２及び射出屈曲
部４６を製作するために曲げられる。この中央孔はキャ
ピラリの外径よりちょうど十分大きい直径を有するの
で、キャピラリはこの中央孔に容易に挿入され得る。ホ
ルダ４０は一組の治具４７，４８から成り、それらの各
々にはそれぞれ少なくとも円盤４５の直径より大きな直
径の円形の凹所４９，４１０が在るので、レンズホルダ
４０内で入射屈曲部が正確な位置を保つ限り、この円盤
がそのような凹所にたやすく挿入され、それゆえこの入
射屈曲部は図５（Ａ）に示されるように入射ビーム１１
内に正確に位置するのが可能となる。治具４８はさらに
レンズホルダインサート４１３がちょうど良く挿入され
得る孔４１２を含む。このレンズホルダインサートは直
径が球レンズ４１の直径よりわずかに小さい円柱状の孔
４１４を含む。このインサートはデルリン（Ｄerlin、
デュポン社製の商品名）のようにわずかに圧縮性の材料
製なので、球レンズは孔４１２内に挿入されその位置に
ちょうどよく保持される。このわずかな圧縮性はこのイ
ンサートが球レンズをキャピラリの入射屈曲部４２と正
確に一列にさせるように孔４１４の中にちょうどよく挿
入されるのを可能にする。先端表面４１６の開口４１５
はキャピラリの中央脚部の孔を通って結像される光１１
の入射ビームに対して入射開口として機能する。生成し
た中央脚部からの出力光４１７は治具４７内の孔を通っ
て検出器４１８に進む。
され、それから熱せられて入射屈曲部４２及び射出屈曲
部４６を製作するために曲げられる。この中央孔はキャ
ピラリの外径よりちょうど十分大きい直径を有するの
で、キャピラリはこの中央孔に容易に挿入され得る。ホ
ルダ４０は一組の治具４７，４８から成り、それらの各
々にはそれぞれ少なくとも円盤４５の直径より大きな直
径の円形の凹所４９，４１０が在るので、レンズホルダ
４０内で入射屈曲部が正確な位置を保つ限り、この円盤
がそのような凹所にたやすく挿入され、それゆえこの入
射屈曲部は図５（Ａ）に示されるように入射ビーム１１
内に正確に位置するのが可能となる。治具４８はさらに
レンズホルダインサート４１３がちょうど良く挿入され
得る孔４１２を含む。このレンズホルダインサートは直
径が球レンズ４１の直径よりわずかに小さい円柱状の孔
４１４を含む。このインサートはデルリン（Ｄerlin、
デュポン社製の商品名）のようにわずかに圧縮性の材料
製なので、球レンズは孔４１２内に挿入されその位置に
ちょうどよく保持される。このわずかな圧縮性はこのイ
ンサートが球レンズをキャピラリの入射屈曲部４２と正
確に一列にさせるように孔４１４の中にちょうどよく挿
入されるのを可能にする。先端表面４１６の開口４１５
はキャピラリの中央脚部の孔を通って結像される光１１
の入射ビームに対して入射開口として機能する。生成し
た中央脚部からの出力光４１７は治具４７内の孔を通っ
て検出器４１８に進む。
【００６２】好ましい実施例では、ビームは入射屈曲部
に近接したくびれた地点に好んで３０°の頂角の円錐状
に収斂するので、入射屈曲部でビームの所望の直径が達
成されるのを可能にする。直径４ｍｍの球レンズが、２
ｍｍの球レンズよりも大きな受入れ角を有するので望ま
しい。球レンズは好ましくは石英製である。サファイヤ
製の球レンズも使用できるが、サファイヤ球レンズを使
用する実施例ではネックダウンポイントが球レンズの内
側になるので、球レンズが石英製の場合より球レンズの
配置を精密にする。開口４１５は１．２〜１．６ｍｍの
オーダーであり、ネックダウンポイントが入射屈曲部か
ら約１ｍｍの間隔を置いている。この選択のため、入射
屈曲部上の入射地点は入射屈曲部の外径２８０ミクロン
とほぼ等しい。
に近接したくびれた地点に好んで３０°の頂角の円錐状
に収斂するので、入射屈曲部でビームの所望の直径が達
成されるのを可能にする。直径４ｍｍの球レンズが、２
ｍｍの球レンズよりも大きな受入れ角を有するので望ま
しい。球レンズは好ましくは石英製である。サファイヤ
製の球レンズも使用できるが、サファイヤ球レンズを使
用する実施例ではネックダウンポイントが球レンズの内
側になるので、球レンズが石英製の場合より球レンズの
配置を精密にする。開口４１５は１．２〜１．６ｍｍの
オーダーであり、ネックダウンポイントが入射屈曲部か
ら約１ｍｍの間隔を置いている。この選択のため、入射
屈曲部上の入射地点は入射屈曲部の外径２８０ミクロン
とほぼ等しい。
【００６３】組立ての間、素子の正確な整列を確実にす
るために、スペーサー４１９がレンズホルダ４０内に入
射屈曲部を正しく位置させるために使用される。このス
ペーサーは孔４１２に適合するレンズホルダインサート
の部分と同じ直径ｄ及び深さＤを有する円柱状の部分を
有する。スペーサーのこの部分が完全に孔４１２に挿入
され、それから円盤４５及びキャピラリ４３が、円盤が
完全に凹所４１０に挿入されそして入射屈曲部がスペー
サと接触するように凹所４１０及び第１のキャピラリ凹
所４２０内に挿入される。このことが入射屈曲部をレン
ズホルダ内に正確に位置させる。これらの品目が互いに
固着され、そして、にかわがセットされた後、治具４７
が治具４８に合わされて固着される。キャピラリ凹所４
２１は治具４７に含まれ、キャピラリをその要素内にフ
ィットさせるのを可能にする。
るために、スペーサー４１９がレンズホルダ４０内に入
射屈曲部を正しく位置させるために使用される。このス
ペーサーは孔４１２に適合するレンズホルダインサート
の部分と同じ直径ｄ及び深さＤを有する円柱状の部分を
有する。スペーサーのこの部分が完全に孔４１２に挿入
され、それから円盤４５及びキャピラリ４３が、円盤が
完全に凹所４１０に挿入されそして入射屈曲部がスペー
サと接触するように凹所４１０及び第１のキャピラリ凹
所４２０内に挿入される。このことが入射屈曲部をレン
ズホルダ内に正確に位置させる。これらの品目が互いに
固着され、そして、にかわがセットされた後、治具４７
が治具４８に合わされて固着される。キャピラリ凹所４
２１は治具４７に含まれ、キャピラリをその要素内にフ
ィットさせるのを可能にする。
【００６４】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、結像系によってキャピラリセルの
入射屈曲部を通過した光線がキャピラリセルの中央脚部
の軸上に集まり、そして平行になるように向けられるの
を可能にするため、そして、その光線が射出屈曲部を通
って射出するように、一対の屈曲部を含めばＺセルの形
でなくてもよい。又、キャピラリ検出セルは試料溶液を
通過後の光を検出器に到達させるための射出屈曲部を必
要としないようにインライン検出器を含んでもよい。
又、結像系は２個以上のレンズを含んだり、１個又はそ
れ以上の反射鏡を含んでもよい。
のではなく、例えば、結像系によってキャピラリセルの
入射屈曲部を通過した光線がキャピラリセルの中央脚部
の軸上に集まり、そして平行になるように向けられるの
を可能にするため、そして、その光線が射出屈曲部を通
って射出するように、一対の屈曲部を含めばＺセルの形
でなくてもよい。又、キャピラリ検出セルは試料溶液を
通過後の光を検出器に到達させるための射出屈曲部を必
要としないようにインライン検出器を含んでもよい。
又、結像系は２個以上のレンズを含んだり、１個又はそ
れ以上の反射鏡を含んでもよい。
【００６５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、露
光光のビームがこのキャピラリの内径よりずっと長い長
さにわたってキャピラリディテクタセル内において検査
液を通過することができ、検出システムの感度及びＳＮ
比が向上する。
光光のビームがこのキャピラリの内径よりずっと長い長
さにわたってキャピラリディテクタセル内において検査
液を通過することができ、検出システムの感度及びＳＮ
比が向上する。
【００６６】結像系として光学素子及びキャピラリディ
テクタセルと接触するキャピラリ・レンズホルダを備え
た場合は、キャピラリディテクタセルの入射屈曲部及び
光学素子を正確に一列にさせることができる。
テクタセルと接触するキャピラリ・レンズホルダを備え
た場合は、キャピラリディテクタセルの入射屈曲部及び
光学素子を正確に一列にさせることができる。
【００６７】光学素子として球レンズを使用した場合
は、球レンズを使用しない結像系に比較してより簡単に
より早く組み立てられ、その性能の再現性が増す。又、
二三ミリメートルのオーダーの直径の球レンズの使用を
可能にするので、レンズの取扱い及び装置の小型化が容
易となる。
は、球レンズを使用しない結像系に比較してより簡単に
より早く組み立てられ、その性能の再現性が増す。又、
二三ミリメートルのオーダーの直径の球レンズの使用を
可能にするので、レンズの取扱い及び装置の小型化が容
易となる。
【図１】露光光の入射光がＺセルの中央脚部の軸と同一
直線上にあり、かつ中央脚部の孔の直径と等しい直径を
有する場合のＺセルの入射屈曲部の側断面図である。
直線上にあり、かつ中央脚部の孔の直径と等しい直径を
有する場合のＺセルの入射屈曲部の側断面図である。
【図２】Ｚセルの孔の直径と等しい直径を有する実質上
平行な光線を生じさせるために露光光の入射光に対して
必要な方向及び平行度を決定するための、逆光線追跡解
析を示すＺセルの入射屈曲部の側断面図である。
平行な光線を生じさせるために露光光の入射光に対して
必要な方向及び平行度を決定するための、逆光線追跡解
析を示すＺセルの入射屈曲部の側断面図である。
【図３】キャピラリ孔に投影される光線が実質上平行光
線でキャピラリの中央脚部を満たす状態となるのを可能
とするＺセルの入射屈曲部の最大曲率半径の決定法を示
す断面図である。
線でキャピラリの中央脚部を満たす状態となるのを可能
とするＺセルの入射屈曲部の最大曲率半径の決定法を示
す断面図である。
【図４】球レンズをＺセルの入射屈曲部に正確に配列さ
せるキャピラリ・レンズホルダを示す分解側断面図であ
る。
せるキャピラリ・レンズホルダを示す分解側断面図であ
る。
【図５】（Ａ）は球レンズをＺセルの入射屈曲部に正確
に配列させるキャピラリ・レンズホルダを示す側断面
図、（Ｂ）はＺセルの入射屈曲部を入射光に関して正確
に位置させるために使用するスペーサの側断面図であ
る。
に配列させるキャピラリ・レンズホルダを示す側断面
図、（Ｂ）はＺセルの入射屈曲部を入射光に関して正確
に位置させるために使用するスペーサの側断面図であ
る。
【図６】入力光が最適の動作を得るために横方向に片寄
った場合と、種々の界面における部分反射の影響を示す
断面図である。
った場合と、種々の界面における部分反射の影響を示す
断面図である。
【図７】平行化されていない入力光の場合を示す断面図
である。
である。
【図８】（Ａ）は蛍光検出に適用した実施例の正断面
図、（Ｂ）は同じく側断面図である。
図、（Ｂ）は同じく側断面図である。
１０…入射屈曲部、１０Ａ…キャピラリセル、１６…
孔、１１，２４…入射ビーム、４０…キャピラリ・レン
ズホルダ、４１…光学素子としての球レンズ、４３…キ
ャピラリディテクタセルとしてのＺ形キャピラリ、４４
…結像系、７２…第１の長円コレクタ、７４…第２の長
円コレクタ。
孔、１１，２４…入射ビーム、４０…キャピラリ・レン
ズホルダ、４１…光学素子としての球レンズ、４３…キ
ャピラリディテクタセルとしてのＺ形キャピラリ、４４
…結像系、７２…第１の長円コレクタ、７４…第２の長
円コレクタ。
Claims (22)
- 【請求項１】 中心孔（１６）及び入射屈曲部（１０）
を有するキャピラリ（１０Ａ）と、 露光光を前記入射屈曲部（１０）を通ってキャピラリの
中央脚部に向けられる入射ビーム（１１）に収束する結
像系（４４）とから構成され、 次の４個のパラメータの少なくとも１個が、入射ビーム
に対するキャピラリの入射屈曲部の効果を考慮して、性
能パラメータを最適化するように選択されるキャピラリ
ディテクタセル。 （ｉ）入射屈曲部での入射地点における入射ビームの直
径 （ii）入射地点における入射ビームの方向 （iii)キャピラリの中央脚部の中心軸に関する入射地点
の横方向への片寄り （iv）入射ビームの平行化度 - 【請求項２】 入射ビームの全ての光線がキャピラリの
中央脚部内でキャピラリの孔を貫く請求項１に記載のキ
ャピラリディテクタセル。 - 【請求項３】 入射ビームの方向が、入射屈曲部が連続
する範囲の光線を、中央脚部において孔の中心軸に平行
な方向に沿ってキャピラリの孔内へ偏向させるような方
向である請求項１に記載のキャピラリディテクタセル。 - 【請求項４】 入射ビームの平行化度は、キャピラリの
中央脚部に向かう光線の２０％以下がキャピラリの中央
脚部の側壁から外部に出るような平行化度である請求項
１に記載のキャピラリディテクタセル。 - 【請求項５】 入射ビームの平行化度は、キャピラリの
中央脚部に向かう光線の実質的に全てがキャピラリの中
央脚部の側壁から外部に出ないような平行化度である請
求項４に記載のキャピラリディテクタセル。 - 【請求項６】 入射ビームの平行化度は、キャピラリの
中央脚部に向かう光線の実質的に全てがキャピラリの中
央脚部の全長わたって中央脚部の孔を横切るような平行
化度である請求項４に記載のキャピラリディテクタセ
ル。 - 【請求項７】 キャピラリの中央脚部の孔を横切る全て
の光線が中央脚部において平行である請求項６に記載の
キャピラリディテクタセル。 - 【請求項８】 キャピラリの中央脚部の孔を横切る光線
がその領域で孔を満たす請求項７に記載のキャピラリデ
ィテクタセル。 - 【請求項９】 キャピラリの中央脚部の孔を横切る光線
がその領域で孔を満たす請求項１に記載のキャピラリデ
ィテクタセル。 - 【請求項１０】 入射ビームの横方向への片寄りがその
系の性能パラメータを最適化するように選択されている
請求項１に記載のキャピラリディテクタセル。 - 【請求項１１】 請求項１に記載のキャピラリディテク
タセルは、さらにこの結像系をキャピラリの入射屈曲部
に対して正確に整列させるために、前記結像系（４４）
の少なくとも１個の光学素子（４１）及びキャピラリデ
ィテクタセル（４３）と接触するキャピラリ・レンズホ
ルダ（４０）を備えている請求項１に記載のキャピラリ
ディテクタセル。 - 【請求項１２】 キャピラリ・レンズホルダと接触する
前記光学素子は球レンズである請求項１１に記載のキャ
ピラリディテクタセル。 - 【請求項１３】 キャピラリディテクタセルは、さらに
そのコレクタの第１の焦点に位置するキャピラリを有す
る第１の長円コレクタ（７２）と、前記第１の長円コレ
クタによる結像光に応答しこのコレクタの第２の焦点に
位置する検出器（４１８）とを備えている請求項１に記
載のキャピラリディテクタセル。 - 【請求項１４】 キャピラリディテクタセルは、さらに
そのコレクタの第１の焦点に位置するキャピラリを有す
る第２の長円コレクタ（７４）と、前記第１の長円コレ
クタによる結像光に応答しこのコレクタの第２の焦点に
位置する検出器とを備えている請求項１３に記載のキャ
ピラリディテクタセル。 - 【請求項１５】 結像系によってこのディテクタセルの
中央脚部の孔に向かうように指向された光の結像ビーム
が通過する入射屈曲部を含むキャピラリを利用するディ
テクタセルの性能の最適化方法であって、前記方法は次
の段階からなる。 （ａ）露光光を受入れ、それを入射屈曲部に収束させる
ように結像系を配置する段階。 （ｂ）結像ビーム中の光線に対する入射屈曲部の影響を
決定する段階。 （ｃ）次のパラメータの少なくとも１個を最適化するこ
とによりディテクタセルの性能パラメータを最適化する
段階。 （ｉ）露光光の入射屈曲部における入射地点での直径。 （ii）前記入射地点での露光光の中心光線の入射方向。 （iii)前記中心光線のディテクタセルの中央脚部の軸か
らの横方向の片寄り。 （iv) 入射屈曲部における入射地点での露光光の入射ビ
ームの平行化度。 （ｖ）ディテクタセルの入射屈曲部の曲率半径。 - 【請求項１６】 前記（ｃ）段階はその入射ビームの全
てがキャピラリの中央脚部のところでキャピラリの孔に
入射するような入射屈曲部の入射地点における露光光の
直径を選択することを含む請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記（ｃ）段階はそのディテクタセル
によって示されるＳＮ比を最高にするように、中心光の
入射方向を選択することを含む請求項１５に記載の方
法。 - 【請求項１８】 前記（ｃ）段階はそのディテクタセル
によって示されるＳＮ比を最高にするように、中心光の
中央脚部の軸からの横方向の片寄りを選択することを含
む請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記（ｃ）段階は実質的に全ての入射
ビームがディテクタセルの中央脚部に向かうように露光
光の入射ビームの平行化度を選択することを含む請求項
１５に記載の方法。 - 【請求項２０】 平行化度は全ての入射ビームがディテ
クタセルの中央脚部の孔に向かうように選択される請求
項１８に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記平行化度は露光光の光線が中央脚
部の孔の範囲でその中央脚部の中心軸と平行となるよう
に選択される請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 入射屈曲部の曲率半径が、中央脚部の
孔内における前記露光光の平行光線が中央脚部の孔を満
たすように充分小さい請求項２１に記載の方法。
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