JPH1137934A - 表面プラズモンセンサーおよび暗線位置検出装置 - Google Patents

表面プラズモンセンサーおよび暗線位置検出装置

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JPH1137934A
JPH1137934A JP9191496A JP19149697A JPH1137934A JP H1137934 A JPH1137934 A JP H1137934A JP 9191496 A JP9191496 A JP 9191496A JP 19149697 A JP19149697 A JP 19149697A JP H1137934 A JPH1137934 A JP H1137934A
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JP
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light
light beam
incident
electrodes
interface
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JP9191496A
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English (en)
Inventor
Masayuki Naya
昌之 納谷
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection
    • G01N21/553Attenuated total reflection and using surface plasmons

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面プラズモンセンサーの光検出手段を高速
かつ高感度とし、さらに広ダイナミックレンジが得られ
るようにする。 【解決手段】 光検出手段7を、ガラス基板2と金属膜
3との界面2a で全反射した光ビームの各ビーム成分を
受光可能の、該ビーム成分の広がりの方向に延びる受光
面と、該受光面の一端に接続された第一の電極21、他端
に接続された第二の電極22を備えたフォトダイオードか
ら構成する。界面2a で全反射した、全反射減衰角のビ
ーム成分を含む光ビームが第一および第二の電極21, 22
間に入射され、該両電極21, 22から出力される、暗線位
置に依存する電流値を演算手段8に入力し、演算手段8
において両電流値に基づいて暗線位置を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面プラズモンの
発生を利用して試料中の物質を定量分析する表面プラズ
モンセンサーに関し、特に詳細には、光検出手段を改善
した表面プラズモンセンサーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属中においては、自由電子が集団的に
振動して、プラズマ波と呼ばれる粗密波が生じる。そし
て、金属表面に生じるこの粗密波を量子化したものは、
表面プラズモンと呼ばれている。従来より、この表面プ
ラズモンが光波によって励起される現象を利用して試料
中の物質を定量分析する表面プラズモンセンサーが種々
提案されている。
【0003】表面プラズモンセンサーにおける分析は以
下のようにしてなされる。
【0004】透明基板上に配された金属膜上に分析対象
たる試料をのせ、所定の光学系を用いて金属膜に対して
透明基板側から光ビームを金属膜と透明基板との界面で
全反射するように入射する。光ビームを金属膜に対して
全反射角以上の入射角θで入射させると、反射面の金属
膜中にエバネッセント波といわれる「にじみ波」が生じ
る。このエバネッセント波は該金属膜に接している試料
中に電界分布をもち、この金属膜と試料との界面に表面
プラズモンが発生する。p偏光された光ビームが金属膜
に対して入射されて生じたエバネッセント波の波数ベク
トルが上述の表面プラズモンの波数ベクトルと等しく波
数整合が成立すると両者は共鳴状態となり、光のエネル
ギーが表面プラズモンに移行してプラズモンが励起され
る。この時、光のエネルギーの移行のために全反射した
光の強度は著しく低下する。この反射光強度が低下する
ことを全反射減衰といい、このときの入射角度(全反射
減衰角θsp)は金属と接している試料に依存するもので
あるため、この全反射減衰角θspを知ることにより試料
中の特定物質を定量分析することができる。
【0005】この全反射減衰角θspを得るためには金属
膜と透明基板との界面に対して種々の入射角で光ビーム
を入射させてその各入射角で入射した光ビームの反射強
度を光検出器により測定する。全反射減衰を生じる角度
で入射したビーム成分の反射光強度は極端に低いもので
あることから、光検出器の受光面上で該ビーム成分の入
射位置は暗線となり、その暗線入射位置から全反射減衰
角θspを得ることができる。
【0006】なお、種々の入射角を得るためには、比較
的細い光ビームを偏向させて上記界面に入射させ順次角
度を変化させてもよいし、あるいは多数のビーム成分を
含む光ビームを上記界面に集束させ各ビーム成分を同時
に多数の角度で入射させてもよい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の表
面プラズモンセンサーにおいては、たとえば、光ビーム
の偏向にともなって反射角が変化する光ビームを、光ビ
ームの偏向に同期移動する小さな光検出器によって検出
したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセンサ
によって検出したり、あるいは、種々の反射角で反射し
た各光ビームを全て受光できる方向に延びるCCD等の
エリアセンサによって検出するなどの方法によって、金
属膜で反射した光ビームの暗線位置を検出していた。前
者のように光検出器を走査する構造とするためには装置
全体が複雑になり、また入射角度を変化させるため測定
に時間がかかるという欠点がある。また、後者のように
CCDを用いる場合には分解能に限界があり、さらに、
高感度にするに伴って検出速度が遅くなるという欠点が
ある。このように、従来の検出方法では、高速、高感
度、広ダイナミックレンジを同時に満たした測定を行う
ことが難しかった。
【0008】本発明は、上記事情を鑑みてなされたもの
であって、高速、高感度、広ダイナミックレンジが得ら
れる全反射減衰測定装置を提供することを目的とするも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の表面プラズモン
センサーは、透明基板、および、この透明基板の一表面
側に配された金属膜を備えてなるセンサユニットと、1
次元方向に広がる多数のビーム成分を有する光ビームを
発生させる光源と、前記光ビームを、該各ビーム成分が
前記透明基板と前記金属膜との界面に対して互いに異な
る入射角で入射するように、かつ、該界面で全反射する
ように、該界面に入射せしめる光学系と、前記界面で全
反射した、前記各入射角に対応して互いに異なる反射角
で反射する多数のビーム成分を含む光ビームを受光する
光検出手段とを備え、前記界面に入射した光ビームが該
界面で全反射減衰を示す角度を検出して、前記金属膜上
に配される試料の分析を行う表面プラズモンセンサーに
おいて、前記光検出手段が、前記界面で全反射した光ビ
ームの各ビーム成分を受光可能の、該ビーム成分の広が
りの方向に延びる受光面と、該受光面の一端に第一の電
極、他端に第二の電極を備えたフォトダイオードからな
り、前記第一の電極および第二の電極からそれぞれ出力
される、前記両電極間に入射した光ビームの前記全反射
減衰を示す角度で入射したビーム成分による前記受光面
上の暗線位置に依存する、該光ビームの各ビーム成分に
より生じる光電流の第一の積分光電流値および第二の積
分光電流値の差に基づいて前記暗線位置を求める第一の
演算手段をさらに備え、該第一の演算手段により求めら
れた前記暗線位置から前記全反射減衰を示す角度を求め
るものであることを特徴とするものである。
【0010】具体的には、前記ビーム成分の広がりの方
向をx方向として前記両電極間の中心を原点とし、前記
両電極間の距離をL、前記受光面の単位長当たりに光ビ
ームが入射した場合に生じる光電流をI0 とし、前記界
面で全反射する光ビームが全反射減衰を生じる成分を含
まない状態で前記受光面に入射されたときの前記両電極
からの出力をそれぞれI10、I20としたとき、該両出力
の関係が、
【0011】
【数1】
【0012】となるように前記全反射された光ビームを
受光するように、前記試料の分析の前に、前記光検出手
段を位置決めする位置決め手段を備え、前記第一の演算
手段が、前記各電極から出力される前記第一の積分光電
流値I1 、前記第二の電極から出力される前記第二の積
分光電流値I2
【0013】
【数2】
【0014】を用いて、
【0015】
【数3】
【0016】なる演算により、前記受光面上の暗線位置
xA を求めることができる。
【0017】上記表面プラズモンセンサーにおいて、光
ビームが前記界面の所定の方向の相異なる箇所に同じ入
射状態で順次入射するように該光ビームの前記界面への
入射位置を移動させる第一の入射位置移動手段と、該光
ビームの入射位置の移動に伴って移動する、前記界面で
全反射する光ビームが前記光検出手段の前記受光面に入
射するように該光検出手段を移動させる第一の光検出手
段移動手段とを備え、前記金属膜上に配された試料につ
いて前記所定の方向へ1次元的に走査して測定を行うよ
うにしてもよい。前記「第一の入射位置移動手段」と
は、ガルバノミラー等を備えた光学系により光ビームを
偏向せしめて入射位置を移動させる、例えばテレセント
リック走査光学系のようなものであってもよいし、光源
および光学系自体を機械的に移動せしめて入射位置を移
動させるものであってもよい。また、光ビームの前記界
面への入射位置の移動は相対的に行われればよく、光源
および光学系は固定し、センサユニット自体を移動させ
ることにより界面における光ビームの入射位置を移動す
ることとしてもよい。
【0018】また、光ビームが前記界面の前記所定の方
向と交差する方向の相異なる箇所に同じ入射状態で順次
入射するように該光ビームの前記界面への入射位置を移
動させる第二の入射位置移動手段と、該光ビームの入射
位置の移動に伴って移動する、前記界面で全反射する光
ビームが前記光検出手段の前記受光面に入射するように
該光検出手段を移動させる第二の光検出手段移動手段と
をさらに備え、前記金属膜上に配された試料について、
前記所定の方向および該所定の方向と交差する方向へ2
次元的に走査して測定を行うようにしてもよい。
【0019】あるいは、光ビームが前記界面の所定の方
向の相異なる箇所に同じ入射状態で順次入射するように
移動させる第一の入射位置移動手段を備え、前記光検出
手段の前記受光面が前記所定の方向にも延びるものであ
り、前記光検出手段が前記所定の方向の一端に第三の電
極を備え、他端に第四の電極を備えるものであり、前記
第三の電極から出力される、前記第三および第四の電極
間に入射した前記光ビームによって生じる該光ビームの
入射位置に依存する第三の電流値と、前記第四の電極か
ら出力される、前記光ビームによって生じる該光ビーム
の入射位置に依存する第四の電流値との差に基づいて、
前記全反射した光ビームの前記所定の方向における入射
位置を求める第二の演算手段をさらに備え、前記金属膜
上に配される試料について1次元走査を行うようにして
もよい。
【0020】この場合、具体的には、前記所定の方向を
y方向として前記両電極間の距離をM、該両極間の中心
を原点とし、前記第三の電極から出力される前記第三の
電流値をI3 、前記第四の電極から出力される前記第四
の光電流値をI4 、該両電極間に光ビームが入射した場
合に生じる光電流をIy0としたとき、前記第二の演算手
段が、前記全反射した光ビームの前記所定の方向におけ
る入射位置yを、前記各電極から出力される第三および
第四の光電流値、
【0021】
【数4】
【0022】を用いて、
【0023】
【数5】
【0024】なる演算により求めることができる。
【0025】さらに、前記界面への前記光ビームの入射
位置を、前記所定の方向と交わる方向に移動せしめる第
二の入射位置移動手段をさらに備え、前記第一の入射位
置移動手段と前記第二の入射位置移動手段とにより、前
記金属膜上に配される試料について2次元走査を行うよ
うにしてもよい。
【0026】なお、上記本発明の表面プラズモンセンサ
ーの光検出手段は表面プラズモンセンサーにおける全反
射減衰位置検出以外のいわゆる暗線位置を検出する暗線
位置検出手段として使用することもできる。
【0027】
【発明の効果】本発明の表面プラズモンセンサーによれ
ば、フォトダイオードからなる光検出手段と該光検出手
段からの出力を基に演算を行う第一の演算手段を備えて
光検出手段の受光面上の暗線位置を検出するようにした
ことにより、位置信号をアナログ信号として即座にえら
れるので結果として全反射減衰角を高速に測定すること
ができる。光検出手段の受光面は所望の大きさにとるこ
とができるため、光ビームの入射角範囲を大きくとるこ
とができ、測定のダイナミックレンジを広くできる。し
かも、アナログ信号であるためCCD等のイメージセン
サーで見られる素子サイズによる分解能の制限も無い。
【0028】従って、高速、高分解能、広ダイナミック
レンジを同時に実現できる、実用的な1次元的もしくは
2次元的な走査計測可能の表面プラズモンセンサーを実
現することも可能となる。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形
態に係る表面プラズモンセンサーの側面形状を示すもの
である。図示されるようにこの表面プラズモンセンサー
1は、ガラス基板2と該ガラス基板2上に配された金、
銀等からなる金属膜3とから構成され、試料Sを保持す
るセンサユニット4と、光ビームLを発生させる半導体
レーザー等からなる光源5と、前記透明基板2と金属膜
3との界面2a に対して、光ビームLを上記界面2a に
集束させ各ビーム成分を同時に多数の角度で入射させる
光学系6と、上記界面2a で全反射した光ビームLの光
量を検出する光検出手段(PSD)7と、該光検出手段
7によって検出された光量に基づいて全反射減衰角θsp
を求める演算手段8とを備えている。
【0030】なお、ガラス基板2上に金等の金属膜3を
形成する場合には、ガラス基板2上に予めクロムを1nm
ほど配した上で行う。これにより金属膜3の形成が容易
となり、また、剥離が抑えられる。また、表面プラズモ
ンセンサーによる分析においては、一般に、金属膜3上
に結合反応膜(抗原(あるいは抗体))を形成し、特定
の物質に選択的に応答する抗原・抗体反応を利用し、そ
れと特異的に吸着する抗体(あるいは抗原)量を入射角
の変化として測定している。
【0031】光学系6は、センサユニット4の透明基板
2と密着せしめられる、紙面に垂直方向に延びる半円柱
形のプリズム10と、光源5から発散光状態で出射光ビー
ムLをプリズム10の長軸に垂直な面内のみで集束させる
シリンドリカルレンズ11および13と、この光ビームLを
矢印A方向から見た状態で平行光化するシリンドリカル
レンズ12とから構成されている。なお、ガラス基板2と
プリズム10とはマッチングオイルを介して密着せしめら
れるが、このガラス基板2とプリズム10は一体的に形成
していてもよい。
【0032】光ビームLは、シリンドリカルレンズ11お
よび13の作用により上述のように集束するので、図中に
最小入射角θ1 と最大入射角θ2 とを例示するように、
界面2a に対して互いに異なる複数の入射角θで入射す
る多数のビーム成分を含むことになる。なおこの入射角
は、全反射角以上の角度とされる。光ビームLは界面2
a で全反射し、この全反射した光ビームもまた互いに異
なる複数の反射角で反射した多数のビーム成分が含まれ
ることになる。
【0033】PSD7は、図2(b)に示すように、平
板状シリコンの表面にP層16、裏面にN層17、そして中
間にあるI層18の3層から構成され、上記界面2a で全
反射した光ビームLの全てのビーム成分がP層16に入射
するように配されている。なお、P層の両端には電極2
1, 22が設けられており、P層に入射した光ビームは光
電変換され、光電流として電極21, 22から分割出力され
る。
【0034】以下、上記構成の表面プラズモンセンサー
による試料分析について説明する。
【0035】一般に、PSDに光スポットが入射する
と、入射位置には光エネルギーに比例した電荷が発生す
る。発生した電荷は光電流として抵抗層(この場合はP
層)を通り、両端の電極から出力される。抵抗層は全面
に均一な抵抗値を持つように作られているので、光電流
は電極までの距離(抵抗値)に逆比例して分割されて出
力される。
【0036】本発明に係るPSDにおいては、該PSD
に入射する光ビームの各ビーム成分の入射位置にそれぞ
れ電荷が発生し、各位置から両電極21, 22までの距離に
逆比例して光電流が分割される。従って、各ビーム成分
により発生された光電流の総和が両電極21, 22から分割
されて出力されることとなる。
【0037】ここで、反射角の変化方向をx方向として
両電極21, 22間の中心を原点とし、両電極21, 22間の距
離をL、両電極21, 22間の単位長さ当たりに光ビームが
入射した場合に生じる光電流をI0 とする。
【0038】試料分析の前に、まず、界面2a で全反射
する、全反射減衰(ATR)の生じていない光ビームを
PSD7の両電極21, 22間に入射させた状態で、両電極
21,22から出力される信号I10,I20が、
【0039】
【数1】
【0040】となるように、図示しない位置決め手段に
より反射光とPSDの位置関係を調整して位置決めす
る。
【0041】上述の手順で位置調整をした上で以下のよ
うにして試料分析を行う。分析対象の試料Sはセンサユ
ニット4上で金属膜3上の結合反応膜に接触する状態に
保持される。そしてシリンドリカルレンズ11および13の
作用で上述のように集束する光ビームLが、界面2a に
向けて照射される。この界面2a で全反射した光ビーム
LがPSD7の受光面(P層)に入射される。
【0042】ここで、界面2a に全反射減衰角θspで入
射したビーム成分は、金属膜2と試料Sとの界面に表面
プラズモンを励起させ、このビーム成分については反射
光強度が鋭く低下する。従って、PSD7の受光面上に
入射する、界面2a で全反射した光ビームのうち前記ビ
ーム成分が入射する位置は暗線となる。
【0043】PSD7の両電極21, 22から分割出力され
る積分電流値I1 ,I2 は、
【0044】
【数6】
【0045】であり、両積分電流値は演算手段8に入力
される。演算手段8においては、この電流値に基づい
て、
【0046】
【数3】
【0047】なる演算により、暗線位置を求める。
【0048】受光面上の暗線位置は界面2a において全
反射減衰を生じた入射角度に対応するものであり、上記
のような暗線位置検出により結果として全反射減衰角θ
spを得ることができ、試料中の特定物質を定量分析する
ことができる。
【0049】なお、上記表面プラズモンセンサーは、容
易に1次元もしくは2次元型の表面プラズモンセンサー
とすることができる。1次元的もしくは2次元的な走査
は、たとえば、光源、光学系、および光検出手段をセン
サユニットに対して1次元的もしくは2次元的に移動さ
せて、光ビームを界面上の異なる位置に順次入射させる
ことにより達成することができる。1次元走査型の表面
プラズモンセンサーとするためには、例えば、上述の表
面プラズモンセンサーにおいて、ガルバノミラー等を備
えた光学系により光ビームを図1における紙面に垂直な
方向(Y方向)に偏向せしめて入射位置を移動させるテ
レセントリック走査光学系と、該テレセントリック光学
系による光ビームの界面における入射位置の移動に同期
しPSD7をY方向に移動せしめる光検出手段移動手段
とを備えればよい。また、2次元走査型の表面プラズモ
ンセンサーとするためには、上述の1次元走査型の表面
プラズモンセンサーにおいて、プリズム10を含む光学系
6とPSD7とを共通の搬送台に設置し、搬送台を第二
の光学系移動手段かつ光検出手段移動手段として光学系
6とPSD7とを矢印Z方向に移動せしめて、ZY面内
を2次元的に走査可能とすればよい。
【0050】また、光学系移動手段および光検出手段移
動手段は、光ビームの前記界面への入射位置の移動は相
対的に行うものであればよく、光学系6およびPSD7
は固定し、センサユニット自体を1次元もしくは2次元
的に移動させるセンサユニット移動手段を光学系および
光検出手段移動手段として用いてもよい。
【0051】また、上記実施の形態においては、1次元
位置検出用PSDを例に挙げて説明したが、図3に示す
ように、一組の電極21',22' に垂直な方向にもう一組の
電極23, 24を備え、2次元位置検出とすることもでき
る。
【0052】たとえば、光ビームの界面への入射位置を
プリズム10の長軸方向に走査して、1次元的に走査する
タイプの表面プラズモンセンサーにおいて、PSDの受
光面をプリズム10の長軸方向にその走査長だけ広がった
ものとし、走査により移動する光ビームの長軸方向の入
射位置をPSDで検出するようにすればよい。この場
合、センサー膜への光ビームの各入射位置における全反
射減衰角θspについては、該全反射減衰角θspで入射し
たビーム成分によるPSD上の暗線位置を上述の場合と
同様にして検出し、光ビームの長軸方向の入射位置は、
該入射位置に生じた電荷による光電流が両端の電極23,
24との距離に応じて該両電極23, 24から分割出力される
ことにより検出することができる。具体的には、両電極
23, 24間の距離をM、両電極23, 24間の中心を原点と
し、両電極23, 24間に入射する界面により全反射された
光ビームにより生じた光電流をIy0、各電極から分割出
力される電流をそれぞれ、I3 、I4 とし、光ビームの
受光面Y方向への入射位置をyとすると、各分割出力
は、
【0053】
【数4】
【0054】であり、この出力が演算手段に入力され、
演算手段において、
【0055】
【数5】
【0056】なる演算により入射位置yが求められるよ
うにすればよい。
【0057】なお、上記の光検出手段は、表面プラズモ
ンセンサーにおいてのみならず、暗線を検出する暗線位
置検出手段として種々の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である表面プラズモンセン
サーの側面図
【図2】本発明の表面プラズモンセンサーにおいて用い
られる光検出手段の概略図
【図3】2次元位置検出可能の光検出手段の概略図
【符号の説明】
1 表面プラズモンセンサー 2 ガラス基板 2a 界面 3 金属膜 4 センサユニット 5 光源 6 光学系 7 光検出手段(PSD) 8 演算手段 10 プリズム 21, 22 電極

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板、および、この透明基板の一表
    面側に配された金属膜を備えてなるセンサユニットと、 1次元方向に広がる多数のビーム成分を有する光ビーム
    を発生させる光源と、 前記光ビームを、該各ビーム成分が前記透明基板と前記
    金属膜との界面に対して互いに異なる入射角で入射する
    ように、かつ、該界面で全反射するように、該界面に入
    射せしめる光学系と、 前記界面で全反射した、前記各入射角に対応して互いに
    異なる反射角で反射する多数のビーム成分を含む光ビー
    ムを受光する光検出手段とを備え、 前記界面に入射した光ビームが該界面で全反射減衰を示
    す角度を検出して、前記金属膜上に配される試料の分析
    を行う表面プラズモンセンサーにおいて、 前記光検出手段が、前記界面で全反射した光ビームの各
    ビーム成分を受光可能の、該ビーム成分の広がりの方向
    に延びる受光面と、該受光面の一端に接続された第一の
    電極と、他端に接続された第二の電極とを備えたフォト
    ダイオードからなり、 前記第一の電極および第二の電極からそれぞれ出力され
    る、前記両電極間に入射した光ビームの前記全反射減衰
    を示す角度で入射したビーム成分による前記受光面上の
    暗線位置に依存する、該光ビームにより生じる光電流の
    第一の積分光電流値および第二の積分光電流値の差に基
    づいて前記暗線位置を求める第一の演算手段を備え、該
    演算手段により求められた前記暗線位置から前記全反射
    減衰を示す角度を求めるものであることを特徴とする表
    面プラズモンセンサー。
  2. 【請求項2】 前記ビーム成分の広がりの方向をx方向
    として前記両電極間の中心を原点、前記両電極間の距離
    をL、前記受光面の単位長さ当たりに光ビームが入射し
    た場合に生じる光電流をI0 とし、 前記界面で全反射する光ビームが全反射減衰を生じる成
    分を含まない状態で前記受光面に入射されたときの前記
    両電極からの出力をそれぞれI10、I20としたとき、該
    両出力の関係が、 【数1】 となるように前記全反射された光ビームを受光するよう
    に、前記試料の分析の前に、前記光検出手段を位置決め
    する位置決め手段を備え、 前記第一の演算手段が、前記各電極から出力される前記
    第一の積分光電流値I1 、前記第二の電極から出力され
    る前記第二の積分光電流値I2 ; 【数2】 を用いて、 【数3】 なる演算により、前記受光面上の暗線位置xA を求める
    ものであることを特徴とする請求項1記載の表面プラズ
    モンセンサー。
  3. 【請求項3】 光ビームが前記界面の所定の方向の相異
    なる箇所に同じ入射状態で順次入射するように該光ビー
    ムの前記界面への入射位置を移動させる第一の入射位置
    移動手段と、 該光ビームの入射位置の移動に伴って移動する、前記界
    面で全反射する光ビームが前記光検出手段の前記受光面
    に入射するように該光検出手段を移動させる第一の光検
    出手段移動手段とを備え、 前記金属膜上に配された試料について前記所定の方向へ
    1次元的に走査して測定を行うことを特徴とする請求項
    1または2いずれか記載の表面プラズモンセンサー。
  4. 【請求項4】 光ビームが前記界面の前記所定の方向と
    交差する方向の相異なる箇所に同じ入射状態で順次入射
    するように該光ビームの前記界面への入射位置を移動さ
    せる第二の入射位置移動手段と、 該光ビームの入射位置の移動に伴って移動する、前記界
    面で全反射する光ビームが前記光検出手段の前記受光面
    に入射するように該光検出手段を移動させる第二の光検
    出手段移動手段とをさらに備え、 前記金属膜上に配された試料について、前記所定の方向
    および該所定の方向と交差する方向へ2次元的に走査し
    て測定を行うことを特徴とする請求項3記載の表面プラ
    ズモンセンサー。
  5. 【請求項5】 光ビームが前記界面の所定の方向の相異
    なる箇所に同じ入射状態で順次入射するように移動させ
    る第一の入射位置移動手段を備え、 前記光検出手段の前記受光面が、前記所定の方向にも延
    びるものであり、 前記光検出手段が、前記所定の方向の一端に第三の電極
    を備え、他端に第四の電極を備えるものであり、 前記第三の電極から出力される、前記第三および第四の
    電極間に入射した前記光ビームによって生じる該光ビー
    ムの入射位置に依存する第三の電流値と、前記第四の電
    極から出力される、前記光ビームによって生じる該光ビ
    ームの入射位置に依存する第四の電流値との差に基づい
    て、前記全反射した光ビームの前記所定の方向における
    入射位置を求める第二の演算手段をさらに備え、 前記金属膜上に配される試料について1次元走査を行う
    ことを特徴とする請求項1または2いずれか記載の表面
    プラズモンセンサー。
  6. 【請求項6】 前記所定の方向をy方向として前記両電
    極間の距離をM、該両極間の中心を原点とし、前記第三
    の電極から出力される前記第三の電流値をI3 、前記第
    四の電極から出力される前記第四の光電流値をI4 、該
    両電極間に光ビームが入射した場合に生じる光電流をI
    y0としたとき、 前記第二の演算手段が、前記各電極から出力される第三
    および第四の光電流値、 【数4】 を用いて、 【数5】 なる演算により、前記全反射した光ビームの前記所定の
    方向における入射位置yを求めるものであることを特徴
    とする請求項5記載の表面プラズモンセンサー。
  7. 【請求項7】 前記界面への前記光ビームの入射位置
    を、前記所定の方向と交わる方向に移動せしめる第二の
    入射位置移動手段をさらに備え、 前記第一の入射位置移動手段と前記第二の入射位置移動
    手段とにより、前記金属膜上に配される試料について2
    次元走査を行うことを特徴とする請求項6記載の表面プ
    ラズモンセンサー。
  8. 【請求項8】 1次元方向に広がる多数のビーム成分を
    含む光ビームの各ビーム成分を受光可能の、該ビーム成
    分の広がりの方向に延びる受光面と、該受光面の一端に
    第一の電極、他端に第二の電極を備えたフォトダイオー
    ドからなる光検出手段と、 前記第一の電極および第二の電極からそれぞれ出力され
    る、前記両電極間に入射した光ビームの暗線成分による
    前記受光面上の暗線位置に依存する、該光ビームの各ビ
    ーム成分により生じる光電流の第一の積分光電流値およ
    び第二の積分光電流値の差に基づいて前記暗線位置を求
    める演算手段とからなることを特徴とする暗線位置検出
    装置。
  9. 【請求項9】 前記ビーム成分の広がりの方向をx方向
    として前記両電極間の中心を原点、前記両電極間の距離
    をL、前記受光面の単位長さ当たりに光ビームが入射し
    た場合に生じる光電流をI0 とし、 前記界面で全反射する光ビームが全反射減衰を生じる成
    分を含まない状態で前記受光面に入射されたときの前記
    両電極からの出力をそれぞれI10、I20としたとき、該
    両出力の関係が、 【数1】 となるように、前記試料分析の前に、前記光検出手段を
    位置決め手段を備え、 前記演算手段が、前記各電極から出力される前記第一の
    積分光電流値I1 、および前記第二の電極から出力され
    る前記第二の積分光電流値I2 ; 【数2】 を用いて、 【数3】 なる演算により前記受光面上の暗線位置xA を求めるも
    のであることを特徴とする請求項8記載の暗線位置検出
    装置。
  10. 【請求項10】 前記光検出手段の前記受光面が、前記
    ビーム成分の広がりの方向と直交する方向にも延びるも
    のであり、 前記光検出手段が、前記直交する方向の一端に第三の電
    極を備え、他端に第四の電極を備えるものであり、 前記第三の電極から出力される、前記第三および第四の
    電極間に入射した前記光ビームによって生じる該光ビー
    ムの入射位置に依存する第三の電流値と、前記第四の電
    極から出力される、前記光ビームによって生じる該光ビ
    ームの入射位置に依存する第四の電流値との差に基づい
    て、前記全反射した光ビームの前記所定の方向における
    入射位置を求める第二の演算手段をさらに備えたことを
    特徴とする請求項8または9いずれか記載の暗線位置検
    出装置。
  11. 【請求項11】 前記直交する方向をy方向として前記
    両電極間の距離をM、該両極間の中心を原点とし、前記
    第三の電極から出力される前記第三の電流値をI3 、前
    記第四の電極から出力される前記第四の光電流値をI
    4 、該両電極間に光ビームが入射した場合に生じる光電
    流をIy0としたとき、 前記第二の演算手段が、前記各電極から出力される第三
    および第四の光電流値、 【数4】 を用いて、 【数5】 なる演算により、前記全反射した光ビームの前記直交す
    る方向における入射位置yを求めるものであることを特
    徴とする請求項10記載の暗線位置検出装置。
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