JPH10153561A - 光熱変換分光分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高感度検出が可能な光熱変換分光分析装置を
提供する。 【解決手段】 励起光源１０から出力され輪帯光束形成
部１２により輪帯光束とされた励起光Ａは、ダイクロイ
ックミラー３０を透過し、一方、検出光源２０から出力
された検出光Ｂは、ダイクロイックミラー３０により反
射され、励起光Ａおよび検出光Ｂは、互いに光束が重な
ることなく同軸とされてダイクロイックミラー３０から
出射される。励起光Ａが試料４０に照射されて生じた熱
レンズに検出光Ｂが入射すると信号光Ｃが発生する。こ
の信号光Ｃは、ダイクロイックミラー３２、集光レンズ
５０、ピンホール５１およびフィルタ５２を経て、検出
器５３により検出されて電流信号とされ、アンプ５４に
より電圧信号に変換され、そして、この電圧信号は、ロ
ックインアンプ５５により、チョッパ１１における励起
光Ａの変調周期に同期して検波される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、励起光を試料に照
射することにより生じる光熱効果を利用し、検出光を試
料に照射して生じた信号光を検出して、これにより試料
を分析する光熱変換分光分析技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】試料に光を集光照射すると、その試料
は、光吸収により局所的に温度上昇し、この温度上昇に
応じて屈折率が変化し、熱レンズが形成される。これを
光熱効果という。多くの物質では、温度上昇に伴い屈折
率は小さくなるので、熱レンズとして凹レンズが形成さ
れる。したがって、この凹レンズの中央およびその周辺
に光を入射させると、その光は発散する。また、この凹
レンズの中央以外の部分に光を入射させると、その光は
偏向する。

【０００３】従来より、この光熱効果を利用して試料を
分光分析することが行われており、この分析方法を光熱
変換分光法という。従来の入射光と透過光との比に基づ
いて試料分析する吸光法とは異なり、この光熱変換分光
法は、熱の拡散すなわち屈折率変化を観察するものであ
るので、吸光法に比べて極微量な試料濃度を検出するこ
とができる。それ故、光熱変換分光分析技術は、キャピ
ラリー電気泳動装置用の高感度分析装置としての利用
や、従来の吸光法の適用が困難な細胞等の生体試料への
応用が提案されている。

【０００４】図７は、従来の光熱変換分光分析装置の構
成図である。この光熱変換分光分析装置では、励起光源
１１０から出力された励起光は、チョッパ１１１により
変調され、ダイクロイックミラー１１２を透過し、レン
ズ１１３により集光される。集光された励起光は、試料
１３０に照射され吸収されて、その照射位置を中心とし
て熱レンズが形成される。試料１３０に照射された励起
光のうち試料１３０により吸収されなかった光は、試料
１３０を透過するが、フィルタ１４１により吸収され、
検出器１４２には入射しない。

【０００５】一方、検出光源１２０から出力された検出
光は、反射鏡１２１およびダイクロイックミラー１１２
それぞれにより順次反射され、レンズ１１３により集光
される。集光された励起光は、励起光により試料１３０
に形成された熱レンズに集光照射され、試料１３０を透
過して発散する。この試料１３０から発散して出射され
た信号光のうち、ピンホール１４０の開口部を通過した
光はフィルタ１４１を通過して、検出器１４２により検
出される。この検出器１４２により検出された信号光の
強度は、試料１３０において形成された熱レンズに応じ
たものであり、また、チョッパ１１１による励起光変調
周期に同期して変化するものである。そこで、この検出
器１４２からの出力信号は、ロックインアンプ１５０に
より、チョッパ１１１による励起光変調周期に同期して
検波され、そのロックインアンプ１５０からの出力信号
に基づいて試料１３０の分析がなされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように光熱変換
分光法は、従来の吸光法に比べれば検出感度が優れてい
る。しかしながら、上記従来例では、励起光が試料１３
０に到るまでの光学系において信号光と同種のバックグ
ラウンドノイズ光が発生する。例えば、図７に示した従
来の光熱変換分光分析装置の光学系では、ダイクロイッ
クミラー１１２および集光レンズ１１３においても、励
起光の照射による温度上昇に伴い屈折率変化や膨張が起
こるので、検出光がこれらを経る際にバックグラウンド
ノイズ光が生じる。そして、このようなバックグラウン
ドノイズ光は、検出器１４２により検出されるため、信
号光の検出感度が低下するという問題点がある。

【０００７】特に、試料１３０が生体試料である場合等
においては信号光強度が極めて微弱であり、従来の光熱
変換分光分析装置では検出感度が充分ではなく、検出感
度の更なる向上が望まれているところである。

【０００８】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、更なる高感度検出が可能な光熱変換分
光分析装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光熱変換分
光分析装置は、励起光が試料に照射されて形成される熱
レンズに検出光を入射させ、検出光が熱レンズにより発
散または偏向されて出力された信号光に基づいて試料の
分光分析を行う光熱変換分光分析装置であって、(1) 励
起光を出力する励起光源と、(2) 検出光を出力する検出
光源と、(3) 励起光および検出光のうちの何れか一方の
光束を、他方の光束の外径よりも大きい内径の輪帯光束
に成形して出力する輪帯光束形成手段と、(4) 一方の光
束と他方の光束とを互いに重なることなく略同軸として
試料に集光照射する照射光学系と、(5) 検出光の試料へ
の照射に伴って発生する信号光を検出する検出器と、を
備えることを特徴とする。

【００１０】この光熱変換分光分析装置によれば、励起
光源から出力された励起光および検出光源から出力され
た検出光のうちの何れか一方の光束は、輪帯光束形成手
段により、他方の光束の外径よりも大きい内径の輪帯光
束に成形されて出力される。その一方の光束および他方
の光束は、照射光学系により、互いに重なることなく略
同軸とされて試料に集光照射される。そして、励起光が
試料に照射されて形成された熱レンズへ検出光が照射さ
れることにより発生する信号光は、検出器により検出さ
れる。このように、励起光と検出光とは互いに光束が重
なることなく略同軸とされて試料に入射するので、照射
光学系において信号光と同種のバックグラウンドノイズ
光が発生することはなく、信号光は高感度に検出され
る。

【００１１】また、励起光および検出光それぞれが照射
される試料上の領域を観察する観察手段を更に備える場
合には、照射光学系による励起光および検出光それぞれ
の試料上への照射の様子を観察することができ、また、
光学系の調整を行うことができる。

【００１２】輪帯光束形成手段は、円錐形状または円錐
台形状の側面に形成された円錐鏡と円錐台内壁側面に形
成された円錐台内壁鏡とを互いに対面させて備え、入射
した一方の光束を円錐鏡および円錐台内壁鏡で順次反射
させて輪帯光束として出力するものが好適である。ま
た、輪帯光束形成手段は、それぞれの光軸を一致させて
配された第１の円錐プリズムと第２の円錐プリズムとを
備え、入射した一方の光束を第１および第２の円錐プリ
ズムで順次屈折させて輪帯光束として出力するものも好
適である。また、輪帯光束形成手段は、入射端面が光軸
に対し斜めに形成され、出射端面が光軸に垂直に形成さ
れ、入射端面に入射した一方の光束を出射端面から発散
輪帯光束として出射する光ファイバと、光ファイバから
出射された発散輪帯光束を平行な輪帯光束として出力す
るコリメートレンズと、を備えるものも好適である。ま
た、輪帯光束形成手段は、入射した一方の光束のうちの
光軸付近を遮断する遮蔽マスクを備え、遮蔽マスクによ
り遮蔽されなかった光束の周辺部分を輪帯光束として出
力するものも好適である。何れの場合も、輪帯光束形成
手段に入射した光束は、輪帯光束に成形されて出力され
る。

【００１３】また、輪帯光束の内径を調整する輪帯光束
径調整手段を更に備える場合には、照射光学系において
励起光の照射に伴い温度上昇が生じ屈折率変化や膨張が
発生する領域が、検出光が通過する領域にまで及ぶこと
のないようにすることができるので、信号光を高感度に
検出する上で好適である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。図１は、本発明に係る光熱変換分光分析装置の
構成図である。

【００１５】励起光源１０は、試料４０に熱レンズを形
成するための励起光Ａを出力するものである。励起光源
１０として、指向性に優れるレーザ光源が好適に用いら
れる。この励起光源１０から出力された励起光Ａは、チ
ョッパ１１、輪帯光束形成部１２、ダイクロイックミラ
ー３０および集光レンズ３１を経て、試料４０に照射さ
れる。すなわち、チョッパ１１は、励起光Ａを周期的に
透過／遮断の変調をし、輪帯光束形成部１２は、チョッ
パ１１により変調された励起光Ａを輪帯光束に成形して
ダイクロイックミラー３０に入射させる。ダイクロイッ
クミラー３０は、その輪帯光束とされた励起光Ａを透過
させ、集光レンズ３１は、励起光Ａを試料４０に集光照
射する。

【００１６】なお、ここで、輪帯光束とは、光軸を中心
に所定半径までは光束は存在しないが、その所定半径の
外側の一定幅だけ光束が存在するものである。また、こ
の輪帯光束の内径を、後述する検出光Ｂの光束の外径よ
りも大きいものとする。輪帯光束形成部１２の具体的構
成については後述する。

【００１７】その集光された励起光Ａが試料４０に照射
されると、その一部は試料４０により吸収され、残部は
透過する。試料４０では、励起光吸収に伴い、励起光Ａ
が照射された位置を中心に温度が上昇し熱レンズが形成
される。励起光Ａがチョッパ１１により変調されている
ので、この熱レンズも励起光Ａの変調周期と同一周期で
変調されたものとなる。また、試料４０により吸収され
ることなく試料４０を透過した励起光Ａは、ダイクロイ
ックミラー３２を透過し、ライトトラップ３３に入射す
る。ライトトラップ３３は、その入射した励起光Ａを吸
収するものである。

【００１８】一方、検出光源２０は、試料４０に形成さ
れた熱レンズに照射すべき検出光Ｂを出力するものであ
る。検出光源２０として、同様にレーザ光源が好適に用
いられる。この検出光源２０から出力された検出光Ｂ
は、ビームスプリッタ２１、ダイクロイックミラー３０
および集光レンズ３１を経て、試料４０に照射される。
すなわち、ビームスプリッタ２１は、検出光源２０から
出力された検出光Ｂの殆どを透過させ、ダイクロイック
ミラー３０は、その検出光Ｂを反射させ、集光レンズ３
１は、その検出光Ｂを試料４０に集光照射する。そし
て、その集光された検出光Ｂは、試料４０に形成された
熱レンズに入射する。

【００１９】検出光Ｂが試料４０に入射すると、試料４
０に形成された熱レンズにより検出光Ｂは発散し信号光
Ｃとして出射する。この信号光Ｃの強度は、その発散の
度合い、即ち、熱レンズの形成度合いを示すものであ
り、更には試料４０の濃度等を示すものである。ダイク
ロイックミラー３２はその信号光Ｃを反射させ、集光レ
ンズ５０はその信号光Ｃを集光し、ピンホール５１はそ
の開口部に信号光Ｃを通過させ、フィルタ５２は信号光
Ｃを透過させ、そして、検出器５３は信号光Ｃを検出し
て信号光強度に応じた電流信号を出力する。

【００２０】ここで、ダイクロイックミラー３２は、励
起光Ａを透過させるが、信号光Ｃを反射させるものであ
る。また、フィルタ５２は、信号光Ｃの波長成分を透過
させるが、励起光Ａの波長成分を遮断するものである。

【００２１】検出器５３から出力された電流信号を入力
するアンプ５４は、その電流信号を電圧信号に変換し増
幅して出力する。そして、ロックインアンプ５５は、ア
ンプ５４から出力された電圧信号を入力するとともに、
チョッパ１１による励起光変調の同期信号を入力して、
アンプ５４からの電圧信号を同期検波する。ロックイン
アンプ５５からの出力信号を入力するコンピュータ５６
は、その出力信号に基づいて試料４０の分析を行う。ま
た、試料４０は、試料ステージ４１の上に置かれてお
り、この試料ステージ４１は、互いに直交する３軸方向
の何れの方向にも移動可能であって、試料４０を微動さ
せることにより励起光Ａおよび検出光Ｂの照射位置を変
更することができる。

【００２２】以上のように、試料４０を走査する試料ス
テージ４１およびロックインアンプ５５からの出力信号
を入力し解析するコンピュータ５６を備えたことによ
り、例えば、励起光Ａおよび検出光Ｂの試料４０への入
射方向と垂直な方向に試料ステージ４１により試料４０
を２次元走査しながら、試料４０の位置とともにロック
インアンプ５５からの出力信号をコンピュータ５６に取
り込んで、コンピュータ５６における演算により試料４
０の２次元分析を行うことができる。また、例えば、試
料４０が電気泳動しているものであれば、各時刻におけ
るロックインアンプ５５からの出力信号をコンピュータ
５６に取り込んで、コンピュータ５６における演算によ
り試料４０の分析を行うことができる。

【００２３】また、検出光Ｂの試料４０上の照射位置お
よび集光状態は、カメラ（観察手段）６１により確認す
ることができる。すなわち、カメラ６１は、検出光Ｂが
照射された試料４０を、集光レンズ３１、ダイクロイッ
クミラー３０、ビームスプリッタ２１および結像レンズ
６０を介して撮像し、励起光Ａおよび検出光Ｂが試料４
０に照射された位置および集光状態を観察する。したが
って、検出光Ｂが試料４０に照射される位置および集光
状態を確認しながら光熱変換分光分析を行うことができ
る。また、励起光Ａの試料４０上の照射位置および集光
状態の確認は、計測に先立って調整時に、ダイクロイッ
クミラー３０をハーフミラーに交換することにより行う
ことができる。計測時には、ダイクロイックミラー３０
に戻す。

【００２４】次に、輪帯光束形成部１２、ダイクロイッ
クミラー３０および集光レンズ３１それぞれの作用につ
いて詳細に説明する。図２は、輪帯光束形成部１２、ダ
イクロイックミラー３０および集光レンズ３１それぞれ
の作用説明図である。ダイクロイックミラー３０から試
料４０までにおいて励起光Ａの光軸と検出光Ｂの光軸と
は一致しており、この図は、励起光Ａの光軸および検出
光Ｂの光軸の双方を含む断面を示すものである。

【００２５】この図に示すように、輪帯光束形成部１２
は、励起光源１０から出力されチョッパ１１により変調
された励起光Ａを入力し、その励起光Ａを輪帯光束に成
形して出力する。ダイクロイックミラー３０は、輪帯光
束形成部１２により輪帯光束とされた励起光Ａを透過さ
せ、且つ、検出光Ｂを反射させ、その結果、励起光Ａお
よび検出光Ｂを互いに同軸にして出力するものである。
同軸とは、励起光Ａおよび検出光Ｂそれぞれの光軸が一
致することを意味する。また、ダイクロイックミラー３
０により同軸とされた励起光Ａと検出光Ｂとは、互いに
光束が重なることはない。そして、集光レンズ３１は、
ダイクロイックミラー３０により同軸とされた励起光Ａ
および検出光Ｂを、試料４０上の同一位置に集光照射す
る。

【００２６】以上のように、本発明に係る光熱変換分光
分析装置では、輪帯光束形成部１２により励起光Ａを輪
帯光束とし、ダイクロイックミラー３０により励起光Ａ
と検出光Ｂとを互いに光束が重なることなく同軸とし
て、集光レンズ３１により試料４０に集光照射すること
としたので、励起光Ａおよび検出光Ｂが同一光軸となる
ダイクロイックミラー３０から試料４０に到る前までの
光学系（すなわち、ダイクロイックミラー３０および集
光レンズ３１）において、励起光Ａおよび検出光Ｂそれ
ぞれの光束の経路は互いに異なるものとなる。したがっ
て、ダイクロイックミラー３０および集光レンズ３１に
励起光Ａが照射されて屈折率変化や膨張が発生する領域
とは異なる領域を検出光Ｂが通過するので、信号光Ｃと
同種のバックグラウンドノイズ光が発生することはな
く、信号光Ｃを高感度に検出することができる。

【００２７】なお、ダイクロイックミラー３０および集
光レンズ３１それぞれを輪帯光束の励起光Ａが通過する
領域と検出光Ｂが通過する領域とが互いに接近している
場合には、励起光Ａの照射に伴い温度上昇が生じ屈折率
変化や膨張が発生する領域が、検出光Ｂが通過する領域
にまで及ぶこともある。したがって、励起光Ａが通過す
る領域と検出光Ｂが通過する領域とは、充分に離れてい
る必要がある。そこで、輪帯光束の内径を調整する手段
を更に備えれば更に好適である。

【００２８】次に、輪帯光束形成部１２の具体的構成の
好適な例について説明する。

【００２９】図３は、二重円錐鏡からなる輪帯光束形成
部１２の断面図である。この輪帯光束形成部１２は、そ
れぞれ共通の回転対称軸を中心とする回転対称体であっ
て、円錐形状の側面に形成された円錐鏡１２Ａと、これ
に対面する円錐台形状の内壁に形成された円錐台内壁鏡
１２Ｂとからなり、この図は、回転対称軸を含む断面図
を示すものである。この輪帯光束形成部１２は、その回
転対称軸と励起光Ａの光軸とが一致するよう配され、輪
帯光束形成部１２に入射した励起光Ａは、最初に円錐形
状の側面に形成された円錐鏡１２Ａにより反射され、続
いて円錐台形状の内壁に形成された円錐台内壁鏡１２Ｂ
により反射されて、輪帯光束として出射される。

【００３０】図４は、１対の円錐プリズムからなる輪帯
光束形成部１２の断面図である。この輪帯光束形成部１
２は、それぞれ共通の回転対称軸を中心とする回転対象
体であって互いに頂点を対向させた１対の円錐プリズム
１２Ｃと円錐プリズム１２Ｄとからなり、この図も、回
転対称軸を含む断面図を示すものである。この輪帯光束
形成部１２も、その回転対称軸と励起光Ａの光軸とが一
致するよう配され、輪帯光束形成部１２に入射した励起
光Ａは、最初に円錐プリズム１２Ｃにより屈折され、続
いて円錐プリズム１２Ｄにより屈折されて、輪帯光束と
して出射される。

【００３１】図５は、光ファイバとコリメートレンズと
からなる輪帯光束形成部１２の断面図である。この輪帯
光束形成部１２は、共通の光軸を有する光ファイバ１２
Ｅとコリメートレンズ１２Ｆとからなり、光ファイバ１
２Ｅは、その入射端面がその光軸に対し斜めに形成さ
れ、出射端面が垂直に形成され、また、コリメートレン
ズ１２Ｆは、光ファイバ１２Ｅから焦点距離だけ隔てて
配されている。この図は、光ファイバ１２Ｅおよびコリ
メートレンズ１２Ｆの共通の光軸を含む断面図を示すも
のである。この輪帯光束形成部１２も、その光軸と励起
光Ａの光軸とが一致するよう配され、光ファイバ１２Ｅ
の入射端面に入射した励起光Ａは、光ファイバ１２Ｅの
出射端面から発散する輪帯光束として出射され、その発
散輪帯光束は、コリメートレンズ１２Ｆにより平行な輪
帯光束とされて出射される。

【００３２】図６は、遮蔽マスクからなる輪帯光束形成
部１２の断面図である。この輪帯光束形成部１２は、透
明平板１２Ｇの一面の中央に円形の遮蔽マスク１２Ｈが
設けられたものである。この輪帯光束形成部１２は、遮
蔽マスク１２Ｈの中心点が励起光Ａの光軸上であって、
遮蔽マスク１２Ｈが励起光Ａの光軸に垂直になるように
配される。この輪帯光束形成部１２に励起光Ａが入射す
ると、その励起光Ａの中心部は、遮蔽マスク１２Ｈによ
り遮蔽されるが、励起光Ａの周辺部は、透明平板１２Ｇ
を透過して輪帯光束として出射される。なお、励起光源
１０として用いられるレーザ光源から出射される励起光
Ａの光束径は細いので、光束径を拡大するビームエクス
パンダ（図示せず）を励起光源１０と輪帯光束形成部１
２との間に設けるのが好適である。

【００３３】以上に好適例として説明した輪帯光束形成
部１２の具体的構成のうち、二重円錐鏡からなるもの
（図３）、１対の円錐プリズムからなるもの（図４）、
および、光ファイバとコリメートレンズとからなるもの
（図５）は、励起光源１０から出射された励起光Ａを無
駄無く効率良く利用することができる点で好適である。

【００３４】また、以上の輪帯光束形成部１２の具体的
構成のうち、二重円錐鏡からなるもの（図３）は、円錐
鏡１２Ａと円錐台内壁鏡１２Ｂとを励起光Ａの光軸に沿
って相対的に移動させることにより、また、１対の円錐
プリズムからなるもの（図４）は、円錐プリズム１２Ｃ
と円錐プリズム１２Ｄとを励起光Ａの光軸に沿って相対
的に移動させることにより、何れも、輪帯光束の内径を
調整することができる点で好適である。また、光ファイ
バとコリメートレンズとからなるもの（図５）は、コリ
メートレンズ１２Ｆとして焦点距離の異なるものに交換
することにより、また、遮蔽マスクからなるもの（図
６）は、遮蔽マスク１２Ｈを径の異なるものに交換する
ことにより、何れも、輪帯光束の内径を調整することが
できる。このように、励起光Ａの輪帯光束の内径を調整
することにより、ダイクロイックミラー３０および集光
レンズ３１それぞれにおいて、励起光Ａの照射に伴い温
度上昇が生じ屈折率変化や膨張が発生する領域が、検出
光Ｂが通過する領域にまで及ぶことのないようにするこ
とができるので、信号光Ｃと同種のバックグラウンドノ
イズ光が発生することはなく、信号光Ｃを高感度に検出
することができる。

【００３５】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形
態の説明では、ダイクロイックミラー３０から試料４０
に到るまでの光学系において、励起光Ａおよび検出光Ｂ
それぞれの光軸を完全に一致させて完全に同軸とした
が、これに限られるものではなく、完全同軸から僅かに
ずれていても構わない。ただし、ダイクロイックミラー
３０および集光レンズ３１において励起光Ａおよび検出
光Ｂそれぞれの光束が互いに重ならないことが重要であ
る。この場合において、検出光Ｂは、励起光Ａが試料に
照射されて形成された熱レンズの中央ではなく、この熱
レンズの中央以外の部分に入射する場合には、その検出
光Ｂは熱レンズにより偏向されて、信号光Ｃが出力され
ることになる。

【００３６】また、輪帯光束形成部１２の具体的構成は
上述したものに限られず、反射型または透過型の円盤形
状の１対の回折格子を備えたものであってもよく、この
場合、励起光Ａは、この１対の回折格子により順次回折
されて輪帯光束とされる。

【００３７】また、励起光Ａを輪帯光束にするのではな
く、検出光Ｂを輪帯光束としてもよい。この場合、輪帯
光束形成部は、励起光源１０とダイクロイックミラー３
０との間の励起光Ａの光路上ではなく、検出光源２０と
ビームスプリッタ２１との間の検出光Ｂの光路上に設け
られ、ダイクロイックミラー３０は、励起光Ｂをそのま
ま透過させ、輪帯光束とされた検出光Ｂを反射させ、互
いに光束が重なることなく同軸として出射させる。

【００３８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり本発明によ
れば、励起光源から出力された励起光および検出光源か
ら出力された検出光のうちの何れか一方の光束は、輪帯
光束形成手段により、他方の光束の外径よりも大きい内
径の輪帯光束に成形されて出力される。その一方の光束
および他方の光束は、照射光学系により同軸とされて試
料に集光照射される。そして、励起光が試料に照射され
て形成された熱レンズへ検出光が照射されることにより
発生する信号光は、検出器により検出される。

【００３９】このような構成としたことにより、励起光
と検出光とは互いに光束が重なることなく同軸とされて
試料に入射するので、照射光学系において励起光が照射
されて屈折率変化や膨張が発生する領域とは異なる領域
を検出光が通過することとなり、照射光学系において信
号光と同種のバックグラウンドノイズ光が発生すること
はなく、したがって、信号光は高感度に検出される。特
に、試料が生体試料である場合等においても、充分な検
出感度で分光分析を行うことができる。

【００４０】また、励起光および検出光それぞれが照射
される試料上の領域を観察する観察手段を更に備える場
合には、照射光学系による励起光および検出光それぞれ
の試料上への照射の様子を観察することができ、また、
光学系の調整を行うことができる。

【００４１】また、輪帯光束の内径を調整する輪帯光束
径調整手段を更に備える場合には、照射光学系において
励起光の照射に伴い温度上昇が生じ屈折率変化や膨張が
発生する領域が、検出光が通過する領域にまで及ぶこと
のないようにすることができるので、信号光を高感度に
検出する上で好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光熱変換分光分析装置の構成図で
ある。

【図２】輪帯光束形成部１２、ダイクロイックミラー３
０および集光レンズ３１それぞれの作用説明図である。

【図３】二重円錐鏡からなる輪帯光束形成部１２の断面
図である。

【図４】１対の円錐プリズムからなる輪帯光束形成部１
２の断面図である。

【図５】光ファイバとコリメートレンズとからなる輪帯
光束形成部１２の断面図である。

【図６】遮蔽マスクからなる輪帯光束形成部１２の断面
図である。

【図７】従来の光熱変換分光分析装置の構成図である。

【符号の説明】

１０…励起光源、１１…チョッパ、１２…輪帯光束形成
部、２０…検出光源、２１…ビームスプリッタ、３０…
ダイクロイックミラー、３１…集光レンズ、３２…ダイ
クロイックミラー、３３…ライトトラップ、４０…試
料、４１…試料ステージ、５０…集光レンズ、５１…ピ
ンホール、５２…フィルタ、５３…検出器、５４…アン
プ、５５…ロックインアンプ、５６…コンピュータ、６
０…結像レンズ、６１…カメラ、Ａ…励起光、Ｂ…検出
光、Ｃ…信号光。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起光が試料に照射されて形成される熱
   レンズに検出光を入射させ、前記検出光が前記熱レンズ
   により発散または偏向されて出力された信号光に基づい
   て前記試料の分光分析を行う光熱変換分光分析装置であ
   って、 前記励起光を出力する励起光源と、 前記検出光を出力する検出光源と、 前記励起光および前記検出光のうちの何れか一方の光束
   を、他方の光束の外径よりも大きい内径の輪帯光束に成
   形して出力する輪帯光束形成手段と、 前記一方の光束と前記他方の光束とを互いに重なること
   なく略同軸として前記試料に集光照射する照射光学系
   と、 前記検出光の前記試料への照射に伴って発生する前記信
   号光を検出する検出器と、 を備えることを特徴とする光熱変換分光分析装置。
2. 【請求項２】 前記励起光および前記検出光それぞれが
   照射される前記試料上の領域を観察する観察手段を更に
   備える、ことを特徴とする請求項１記載の光熱変換分光
   分析装置。
3. 【請求項３】 前記輪帯光束形成手段は、円錐形状また
   は円錐台形状の側面に形成された円錐鏡と円錐台内壁側
   面に形成された円錐台内壁鏡とを互いに対面させて備
   え、入射した前記一方の光束を前記円錐鏡および前記円
   錐台内壁鏡で順次反射させて輪帯光束として出力する、
   ことを特徴とする請求項１記載の光熱変換分光分析装
   置。
4. 【請求項４】 前記輪帯光束形成手段は、それぞれの光
   軸を一致させて配された第１の円錐プリズムと第２の円
   錐プリズムとを備え、入射した前記一方の光束を前記第
   １および前記第２の円錐プリズムで順次屈折させて輪帯
   光束として出力する、ことを特徴とする請求項１記載の
   光熱変換分光分析装置。
5. 【請求項５】 前記輪帯光束形成手段は、 入射端面が光軸に対し斜めに形成され、出射端面が光軸
   に垂直に形成され、前記入射端面に入射した前記一方の
   光束を前記出射端面から発散輪帯光束として出射する光
   ファイバと、 前記光ファイバから出射された発散輪帯光束を平行な輪
   帯光束として出力するコリメートレンズと、 を備えることを特徴とする請求項１記載の光熱変換分光
   分析装置。
6. 【請求項６】 前記輪帯光束形成手段は、入射した前記
   一方の光束のうちの光軸付近を遮断する遮蔽マスクを備
   え、前記遮蔽マスクにより遮蔽されなかった光束の周辺
   部分を輪帯光束として出力する、ことを特徴とする請求
   項１記載の光熱変換分光分析装置。
7. 【請求項７】 前記輪帯光束の内径を調整する輪帯光束
   径調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載
   の光熱変換分光分析装置。