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JP2012032184A - Optical probe and spectrometry device using the same - Google Patents

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JP2012032184A
JP2012032184A JP2010169932A JP2010169932A JP2012032184A JP 2012032184 A JP2012032184 A JP 2012032184A JP 2010169932 A JP2010169932 A JP 2010169932A JP 2010169932 A JP2010169932 A JP 2010169932A JP 2012032184 A JP2012032184 A JP 2012032184A
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JP
Japan
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light
lens
cylindrical member
light receiving
optical fiber
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Pending
Application number
JP2010169932A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yokota
博 横田
Satoru Hiraki
哲 平木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
Original Assignee
Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the intrusion of moisture to the inside of an immersion type optical probe.SOLUTION: An optical probe 1 is provided with: a projection side optical fiber 3 arranged in a projection side cylindrical member 13 for propagating the rays of light to be emitted to a liquid sample 23; a projection side lens 5 arranged at the tip end of the projection side cylindrical member 13; a light reflection member 7 for reflecting the rays of light emitted from a projection side optical fiber end face 3a, and transmitted through the lens 5 and the sample 23; a light reception side lens 9 arranged at the tip end of the light reception side cylindrical member 15 to which the rays of light reflected by the light reflection member 7 and transmitted through the sample 23 are made incident; and a light reception side optical fiber 11 arranged in the light reception side cylindrical member 15 for receiving the rays of light transmitted through the lens 9 on an end face 11a. The lens 5 and 9 and the cylindrical members 13 and 15 are made of glass materials. The projection side lens 5 is integrally formed with the projection side cylindrical member 13, and the light reception side lens 9 is integrally formed with the light reception side cylindrical member 15 while fluid tightness is held by deposition or optical contact.

Description

本発明は、光学プローブ及びそれを用いた分光測定装置に関し、特に、浸漬式の光学プローブ及びそれを用いた分光測定装置に関する。   The present invention relates to an optical probe and a spectroscopic measurement apparatus using the same, and more particularly to an immersion type optical probe and a spectroscopic measurement apparatus using the same.

液体試料の成分濃度を測定する方法として吸光度測定法がある。吸光度測定法は、液体試料に光を照射し、その光が液体試料を通過する際の測定対象物質による吸光度を測定することにより、その測定対象物質の濃度を定量的に分析できる。
液体試料の成分濃度を連続して監視する際に、光ファイバーを用いた浸漬式の光学プローブが用いられることがある(例えば特許文献1,2を参照)。
There is an absorbance measurement method as a method of measuring the component concentration of a liquid sample. In the absorbance measurement method, the concentration of the measurement target substance can be quantitatively analyzed by irradiating the liquid sample with light and measuring the absorbance of the measurement target substance when the light passes through the liquid sample.
When continuously monitoring the component concentration of a liquid sample, an immersion type optical probe using an optical fiber may be used (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

図9は、従来の光学プローブのレンズ周辺を拡大して示す断面図である。図10は、従来の光学プローブの全体の構造を示す断面図である。
従来の光学プローブは、投光側光ファイバー101の端面101aから放射される光をレンズ103で平行光又は集光光にして、測定反射ミラー105に照射して、測定反射ミラー105で反射した光を再度レンズ103にて集光して、受光側光ファイバー107の端面107aに集光させる。
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the lens periphery of a conventional optical probe. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the overall structure of a conventional optical probe.
In the conventional optical probe, the light emitted from the end face 101a of the light projecting side optical fiber 101 is converted into parallel light or condensed light by the lens 103, irradiated to the measurement reflection mirror 105, and reflected by the measurement reflection mirror 105. The light is condensed again by the lens 103 and condensed on the end face 107 a of the light receiving side optical fiber 107.

レンズ103はプローブ筒109の先端内部に配置されている。レンズ103とプローブ筒109との隙間はシーリング部材111で埋められている。シーリング部材111とレンズ103の周縁部は、締付け部材113によって、プローブ筒109の先端内部に設けられた鍔部に押さえ込まれて圧着されている。これにより、シーリング効果が保持されている。   The lens 103 is disposed inside the tip of the probe tube 109. A gap between the lens 103 and the probe tube 109 is filled with a sealing member 111. The peripheral portions of the sealing member 111 and the lens 103 are pressed and crimped by a tightening member 113 into a flange provided inside the tip of the probe tube 109. As a result, the sealing effect is maintained.

光学プローブを液体試料115に浸す場合、プローブ筒109の先端が液体試料115に浸かる。光ファイバー端面101a,107aが配置される空間117は、レンズ103、プローブ筒109及びシーリング部材111によって液体試料115とは隔離されている。   When the optical probe is immersed in the liquid sample 115, the tip of the probe cylinder 109 is immersed in the liquid sample 115. A space 117 in which the optical fiber end faces 101a and 107a are disposed is isolated from the liquid sample 115 by the lens 103, the probe tube 109, and the sealing member 111.

特許文献1,2に開示された光学プローブは、図9に示したようなレンズとプローブ筒とのシーリングを行なっていない。特許文献1では、シーリング方法は言及しておらず、「素材を組み合わせて一体化する」という説明があるのみである。特許文献2では、各構成部材の固定方法として、低融点ガラスをはじめとする接着剤を使用することが記載されている。このことから、レンズとプローブ筒の固定に関しては直接の言及はないが、低融点ガラスをはじめとする接着剤を使用していることが推測できる。   The optical probes disclosed in Patent Documents 1 and 2 do not perform sealing between the lens and the probe cylinder as shown in FIG. In Patent Document 1, the sealing method is not mentioned, and there is only an explanation that “the materials are combined and integrated”. Patent Document 2 describes the use of an adhesive such as low-melting glass as a method for fixing each constituent member. From this, although there is no direct mention about fixation of a lens and a probe cylinder, it can be estimated that the adhesive agent including low melting glass is used.

特開2006−23200号公報JP 2006-23200 A 特開2009−250825号公報JP 2009-250825 A 特開2008−19147号公報JP 2008-19147 A

図9、図10に示した光学プローブを液に浸す場合や湿度の高い雰囲気で使用する場合、プローブ筒109とシーリング部材111との密着が悪いときには、空間117内に液や水蒸気が浸入する。空間117内に浸入した液や水蒸気によって、光ファイバー端面101a,107aに対向しているレンズ103の面や、光ファイバー端面101a,107aに結露が発生して、光測定に支障を来すという問題があった。   When the optical probe shown in FIGS. 9 and 10 is immersed in a liquid or used in a high humidity atmosphere, when the probe cylinder 109 and the sealing member 111 are poorly adhered, the liquid or water vapor enters the space 117. The liquid or water vapor that has entered the space 117 causes dew condensation on the surface of the lens 103 facing the optical fiber end faces 101a and 107a or on the optical fiber end faces 101a and 107a, thereby hindering optical measurement. It was.

図9、図10に示した光学プローブで、レンズ103とプローブ筒109の隙間を接着剤でシーリングする場合、プローブ筒109はステンレス材で形成されていることが多く、レンズ103はガラス材で形成されていることが多いので、プローブ筒109とレンズ103は接着性が悪く、最初はシーリング性がよくても長年の使用で、シーリング性が悪くなる場合があった。   In the optical probe shown in FIGS. 9 and 10, when the gap between the lens 103 and the probe tube 109 is sealed with an adhesive, the probe tube 109 is often formed of a stainless material, and the lens 103 is formed of a glass material. In many cases, the probe tube 109 and the lens 103 have poor adhesiveness. Even if the sealing property is good at first, the sealing property may be deteriorated after many years of use.

また、特許文献2に記載されているシーリング剤として、低融点ガラス又は接着剤が挙げられている。
一般に、低融点ガラスは鉛が含有されている。環境問題により、国内外市場の無鉛化要求から使用が制限されている。
また、半導体の加工過程で用いられる洗浄液を溜めた洗浄液槽に光学プローブを浸して洗浄液物性測定する例では、洗浄液は金属の汚染を非常に嫌い、ppb(parts per billion)レベル、ppt(parts per trillion)レベルで金属汚染のないように制御しなければならないため、光学プローブの構造体に鉛が含まれることは許されない。
鉛の含まれない低融点ガラスも開発されつつある(例えば特許文献3を参照)。しかし、鉛の含まれない低融点ガラス鉛以外の成分、例えばB、Zn、Na、K、Ba、Cuなどが含まれており、同様の金属汚染の問題がある。
Moreover, low melting glass or an adhesive is mentioned as the sealing agent described in Patent Document 2.
Generally, low-melting glass contains lead. Due to environmental problems, the use is restricted due to lead-free requirements in domestic and overseas markets.
Further, in the example of measuring the physical properties of the cleaning liquid by immersing the optical probe in a cleaning liquid tank in which a cleaning liquid used in the semiconductor processing process is stored, the cleaning liquid is very disliked by metal contamination, ppb (parts per billion) level, ppt (parts per The structure of the optical probe is not allowed to contain lead because it must be controlled to be free from metal contamination at the trillion level.
Low melting point glass not containing lead is also being developed (see, for example, Patent Document 3). However, components other than low-melting-point glass lead not containing lead, such as B, Zn, Na, K, Ba, and Cu, are included, and there is a similar problem of metal contamination.

次に接着剤であるが、接着剤は大きく分けて無機系接着剤と有機系接着剤に分類できる。前者は、シリカ系接着剤、セラミック、セメント、はんだ、水ガラスと分類できる。上記の低融点ガラスもこの中に分類できる。無機系接着剤には各種の金属元素が含まれており、上記と同様の金属汚染の問題がある。   Next, regarding adhesives, adhesives can be broadly classified into inorganic adhesives and organic adhesives. The former can be classified as silica-based adhesive, ceramic, cement, solder, and water glass. The above-mentioned low melting glass can also be classified in this. The inorganic adhesive contains various metal elements and has the same metal contamination problem as described above.

有機系接着剤は、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、塩化ビニル樹脂溶剤系、シアノアクリレート系、シリコーン系などに分類されるが、全て耐熱性に問題がある。さらに、有機系接着剤は、構成している有機物の製造工程まで管理されていないと、ppbレベル、pptレベルで各種の金属元素が含まれることがあり、上記と同様の金属汚染の問題がある。   Organic adhesives are classified into acrylic resin-based, urethane resin-based, epoxy resin-based, vinyl chloride resin solvent-based, cyanoacrylate-based, silicone-based, etc., but all have problems with heat resistance. Furthermore, if the organic adhesive is not managed up to the manufacturing process of the organic material constituting the organic adhesive, various metal elements may be contained at the ppb level and the ppt level, and there is a problem of metal contamination similar to the above. .

図9、図10に示した光学プローブに示した光学プローブでは、レンズ103を1個使用した例であるが、投光側と受光側にそれぞれ独立したレンズを配置する場合や、複合レンズを用いる場合や、レンズの前に窓板とよばれるガラス板を配置する場合などもある。それらの場合でも、レンズ又は窓板と筒状部材との間はシーリング部材や接着剤を用いてシーリングされるので、レンズの数や形状等に係わらず、光学プローブ内への液や水蒸気の浸入による問題が存在する。   The optical probe shown in the optical probe shown in FIGS. 9 and 10 is an example in which one lens 103 is used. However, when independent lenses are arranged on the light projecting side and the light receiving side, respectively, or a compound lens is used. In some cases, a glass plate called a window plate is disposed in front of the lens. Even in these cases, the lens or window plate and the cylindrical member are sealed using a sealing member or an adhesive, so that liquid or water vapor enters the optical probe regardless of the number or shape of the lens. There is a problem with.

本発明は、光学プローブ内への水分の浸入を防止できる光学プローブ及びそれを用いた分光測定装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an optical probe capable of preventing moisture from entering the optical probe and a spectroscopic measurement apparatus using the optical probe.

本発明にかかる光学プローブは、投光側筒状部材内に配置され、液体試料に照射する光を伝播するための投光側光ファイバーと、上記液体試料に接する位置で上記投光側筒状部材の先端に配置され、上記投光側光ファイバー端面に対向して配置された投光側レンズと、上記投光側レンズとは間隔をもって配置され、かつ、上記投光側光ファイバー端面から照射されて上記投光側レンズ及び上記液体試料を透過した光を反射させるための光反射材と、上記液体試料に接する位置で受光側筒状部材の先端に配置され、上記光反射材で反射されて上記液体試料を透過した光が入射される受光側レンズと、上記受光側筒状部材内に配置され、上記受光側レンズを透過した光を端面に受光するための受光側光ファイバーと、を備え、上記投光側筒状部材、上記投光側レンズ、上記受光側筒状部材及び上記受光側レンズはガラス材からなり、上記投光側レンズは上記投光側筒状部材に対して、上記受光側レンズは上記受光側筒状部材に対して、溶着又はオプティカルコンタクトにより液密を保って一体化されているものである。   An optical probe according to the present invention is disposed in a light projecting side cylindrical member, and a light projecting side optical fiber for propagating light to be irradiated on the liquid sample, and the light projecting side cylindrical member at a position in contact with the liquid sample. The projection side lens disposed at the front end of the projection side and opposed to the end surface of the projection side optical fiber and the projection side lens are arranged at intervals, and are irradiated from the end surface of the projection side optical fiber and are A light reflecting material for reflecting the light transmitted through the light projecting side lens and the liquid sample, and a liquid reflecting material disposed at the tip of the light receiving side cylindrical member at a position in contact with the liquid sample and reflected by the light reflecting material; A light receiving side lens on which light that has passed through the sample is incident, and a light receiving side optical fiber that is disposed in the light receiving side cylindrical member and receives light transmitted through the light receiving side lens on an end surface. Light side tubular member The light emitting side lens, the light receiving side cylindrical member, and the light receiving side lens are made of a glass material, the light emitting side lens is opposite to the light emitting side cylindrical member, and the light receiving side lens is the light receiving side cylindrical shape. It is integrated with the member while maintaining liquid tightness by welding or optical contact.

本発明の光学プローブにおいて、上記レンズは半球レンズであり、上記筒状部材の端面は平面加工されており、上記半球レンズの平坦面の周縁部が上記筒状部材の端面に接合されている例を挙げることができる。
また、上記レンズはボールレンズ、球面レンズ又は屈折率分布型ロッドレンズ(セルフォックレンズ)であり、上記筒状部材の端面は上記レンズの周縁部の形状に合わせて加工されており、上記半球レンズの周縁部が上記筒状部材の端面に接合されている例を挙げることができる。
In the optical probe of the present invention, the lens is a hemispherical lens, the end surface of the cylindrical member is planarized, and the peripheral edge of the flat surface of the hemispherical lens is joined to the end surface of the cylindrical member. Can be mentioned.
The lens is a ball lens, a spherical lens, or a gradient index rod lens (Selfoc lens), and the end surface of the cylindrical member is processed according to the shape of the peripheral edge of the lens, and the hemispheric lens An example can be given in which the peripheral edge portion of the cylindrical member is joined to the end face of the cylindrical member.

また、上記レンズは、ガラス材に替えて、上記筒状部材に対してオプティカルコンタクトによる接合が可能な透明な結晶材によって形成されており、上記レンズは上記筒状部材に対してオプティカルコンタクトにより一体化されているようにしてもよい。
また、上記レンズ及び上記筒状部材は、ガラス材に替えて、互いにオプティカルコンタクトによる接合が可能な透明な結晶材によって形成されており、上記レンズは上記筒状部材に対してオプティカルコンタクトにより一体化されているようにしてもよい。
ここで、ガラス材として、石英を挙げることができる。また、上記結晶材として、サファイア、シリコン結晶、ゲルマニウム結晶、水晶、ルビー、ダイアモンド等を挙げることができる。
Further, the lens is formed of a transparent crystal material that can be joined to the cylindrical member by optical contact instead of the glass material, and the lens is integrated with the cylindrical member by optical contact. It may be made to be.
Further, the lens and the cylindrical member are formed of a transparent crystal material that can be joined to each other by optical contact instead of the glass material, and the lens is integrated with the cylindrical member by optical contact. You may be made to do.
Here, quartz can be mentioned as a glass material. Examples of the crystal material include sapphire, silicon crystal, germanium crystal, crystal, ruby, and diamond.

また、上記投光用光ファイバーと上記受光用光ファイバーは1本の投光側兼受光側光ファイバーにより構成され、上記投光側レンズと上記受光側レンズは1つの投光側兼受光側レンズにより構成され、上記投光側筒状部材と上記受光側筒状部材は1つの投光側兼受光側筒状部材により構成されているようにしてもよい。   Further, the light projecting optical fiber and the light receiving optical fiber are constituted by one light projecting side / light receiving side optical fiber, and the light projecting side lens and the light receiving side lens are constituted by one light projecting side / light receiving side lens. The light emitting side cylindrical member and the light receiving side cylindrical member may be constituted by one light projecting side / light receiving side cylindrical member.

本発明にかかる分光測定装置は、本発明の光学プローブと、上記投光側光ファイバー端面とは反対側の投光側光ファイバー第2端面に光を照射するための光源と、上記受光側光ファイバー端面とは反対側の受光側光ファイバー第2端面から照射される光を受光するための光検出部と、上記光検出部からの光強度信号に応じた液体試料成分濃度を算出するためのデータ処理部と、を備えたものである。   A spectroscopic measurement apparatus according to the present invention includes an optical probe according to the present invention, a light source for irradiating light on a light projecting side optical fiber second end surface opposite to the light projecting side optical fiber end surface, and the light receiving side optical fiber end surface. Is a light detection unit for receiving light emitted from the second end surface of the light receiving side optical fiber on the opposite side, and a data processing unit for calculating the concentration of the liquid sample component according to the light intensity signal from the light detection unit, , With.

本発明の光学プローブでは、投光側レンズは投光側筒状部材に対して、受光側レンズは受光側筒状部材に対して、溶着又はオプティカルコンタクトにより液密を保って一体化されているようにしたので、光学プローブ内への水分の浸入を防止できる。   In the optical probe of the present invention, the light projecting side lens is integrated with the light projecting side cylindrical member, and the light receiving side lens is integrated with the light receiving side cylindrical member while maintaining liquid tightness by welding or optical contact. Since it did in this way, the penetration | invasion of the water | moisture content in an optical probe can be prevented.

本発明の光学プローブにおいて、筒状部材の端面が平面加工されている場合には、レンズとして半球レンズを備え、その半球レンズの平坦面の周縁部が筒状部材の端面に接合されているようにすれば、ボールレンズや球面レンズを用いる場合に比べて、筒状部材とレンズの接触面積を大きくすることができ、液密性を向上させることができる。
また、レンズとして、屈折率分布型ロッドレンズが用いられる場合には、その屈折率分布型ロッドレンズの平坦面の周縁部が筒状部材の端面に接合されているようにすれば、ボールレンズや球面レンズを用いる場合に比べて、筒状部材とレンズの接触面積を大きくすることができ、液密性を向上させることができる。
また、レンズとして、ボールレンズや球面レンズが用いられる場合には、筒状部材の端面はレンズの周縁部の形状に合わせて加工されているようにすれば、筒状部材とレンズの接触面積を大きくすることができ、液密性を向上させることができる。
In the optical probe of the present invention, when the end surface of the cylindrical member is processed into a flat surface, a hemispherical lens is provided as a lens, and the peripheral edge of the flat surface of the hemispherical lens is joined to the end surface of the cylindrical member. In this case, the contact area between the cylindrical member and the lens can be increased as compared with the case where a ball lens or a spherical lens is used, and the liquid tightness can be improved.
Further, when a gradient index rod lens is used as the lens, if the peripheral edge of the flat surface of the gradient index rod lens is joined to the end surface of the cylindrical member, a ball lens or Compared with the case of using a spherical lens, the contact area between the cylindrical member and the lens can be increased, and the liquid tightness can be improved.
Further, when a ball lens or a spherical lens is used as the lens, the contact area between the cylindrical member and the lens can be increased if the end surface of the cylindrical member is processed according to the shape of the peripheral edge of the lens. It can be increased and the liquid tightness can be improved.

また、レンズとしてガラス材以外の材料からなる透明な結晶材を用いる場合であっても、その透明な結晶材がガラス材に対してオプティカルコンタクトが可能な材質であれば、レンズと筒状部材をオプティカルコンタクトにより一体化して、液密を保つことができる。
また、その透明な結晶材がオプティカルコンタクトで接合可能なものであれば、レンズと筒状部材をその透明な結晶材により形成し、レンズと筒状部材をオプティカルコンタクトにより一体化して、液密を保つこともできる。
また、レンズ及び筒状部材をガラス材により形成する場合、レンズ及び筒状部材が一体物として形成されたものであれば、レンズと筒状部材との間に隙間はなく、液密を保つことができる。
In addition, even when a transparent crystal material made of a material other than a glass material is used as the lens, the lens and the cylindrical member can be used as long as the transparent crystal material is a material capable of optical contact with the glass material. It can be integrated by optical contact and kept liquid-tight.
Also, if the transparent crystal material can be joined by optical contact, the lens and the cylindrical member are formed of the transparent crystal material, and the lens and the cylindrical member are integrated by the optical contact to make the liquid tight. You can keep it.
Further, when the lens and the cylindrical member are formed of a glass material, there is no gap between the lens and the cylindrical member as long as the lens and the cylindrical member are formed as an integral object, and the liquid is kept liquid-tight. Can do.

また、投光用光ファイバーと受光用光ファイバーは1本の投光側兼受光側光ファイバーにより構成され、投光側レンズと受光側レンズは1つの投光側兼受光側レンズにより構成され、投光側筒状部材と受光側筒状部材は1つの投光側兼受光側筒状部材により構成されているようにすれば、部品点数を減らして、光学プローブ形状を細くできる。   The light projecting optical fiber and the light receiving optical fiber are composed of one light projecting side / light receiving side optical fiber, and the light projecting side lens and the light receiving side lens are composed of one light projecting side / light receiving side lens. If the cylindrical member and the light receiving side cylindrical member are constituted by one light projecting side / light receiving side cylindrical member, the number of parts can be reduced and the optical probe shape can be made thinner.

本発明の分光測定装置は、本発明の光学プローブを備えているようにしたので、光学プローブ内への水分の浸入に起因する誤測定を防止できる。   Since the spectroscopic measurement apparatus of the present invention is provided with the optical probe of the present invention, it is possible to prevent erroneous measurement due to moisture intrusion into the optical probe.

光学プローブの一実施例のレンズ周辺を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the lens periphery of one Example of an optical probe. 同実施例の全体の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the Example. 同実施例の全体の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the whole structure of the Example. 分光測定装置の一実施例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly one Example of a spectrometer. 光学プローブの他の実施例のレンズ周辺を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the lens periphery of the other Example of an optical probe. 光学プローブのさらに他の実施例のレンズ周辺を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the lens periphery of the further another Example of an optical probe. 光学プローブのさらに他の実施例のレンズ周辺を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the lens periphery of the further another Example of an optical probe. 分光測定装置の他の実施例を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the other Example of a spectrometer. 従来の光学プローブのレンズ周辺を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the lens periphery of the conventional optical probe. 従来の光学プローブの全体の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the conventional optical probe.

図1は、光学プローブの一実施例のレンズ周辺を拡大して示す断面図である。図2は、その一実施例の全体の構造を示す断面図である。図3は、その実施例の全体の構造を示す側面図である。図2の断面は図3のA−B位置に対応している。   FIG. 1 is an enlarged sectional view showing the periphery of a lens according to an embodiment of the optical probe. FIG. 2 is a sectional view showing the entire structure of the embodiment. FIG. 3 is a side view showing the overall structure of the embodiment. The cross section in FIG. 2 corresponds to the position AB in FIG.

光学プローブ1は、投光側光ファイバー3、投光側レンズ5、測定反射ミラー(光反射材)7、受光側レンズ9、受光側光ファイバー11、投光側ガラス筒(投光側筒状部材)13、受光側ガラス筒(受光側筒状部材)15、ベース基板17、及びガラス筒固定部材19,21によって構成されている。   The optical probe 1 includes a light projecting side optical fiber 3, a light projecting side lens 5, a measurement reflecting mirror (light reflecting material) 7, a light receiving side lens 9, a light receiving side optical fiber 11, and a light projecting side glass tube (light projecting side cylindrical member). 13, a light receiving side glass tube (light receiving side cylindrical member) 15, a base substrate 17, and glass tube fixing members 19 and 21.

投光側光ファイバー3の端面3aは投光側ガラス筒13内に配置されている。投光側ガラス筒13の一端面に投光側レンズ5が配置されている。投光側レンズ5は、例えば石英からなる半球レンズである。投光側ガラス筒13も石英からなる。投光側ガラス筒13の端面は平面加工されている。投光側レンズ5の平坦面の周縁部は、溶着又はオプティカルコンタクトにより、投光側ガラス筒13の端面に接合されている。これにより、投光側ガラス筒13と投光側レンズ5は一体化されている。
投光側ガラス筒13は、ガラス筒固定部材19,21によってベース基板17に取り付けられている。
The end face 3 a of the light projecting side optical fiber 3 is disposed in the light projecting side glass tube 13. The light projecting side lens 5 is disposed on one end surface of the light projecting side glass tube 13. The light projecting side lens 5 is a hemispherical lens made of, for example, quartz. The light emitting side glass tube 13 is also made of quartz. The end surface of the light projection side glass tube 13 is flattened. The peripheral edge of the flat surface of the light projecting side lens 5 is joined to the end surface of the light projecting side glass tube 13 by welding or optical contact. Thereby, the light projection side glass cylinder 13 and the light projection side lens 5 are integrated.
The light emitting side glass tube 13 is attached to the base substrate 17 by glass tube fixing members 19 and 21.

測定反射ミラー7は、投光側光ファイバー端面3aから照射され、投光側レンズ5を透過した光が照射される位置でベース基板17に取り付けられている。測定反射ミラー7は、投光側レンズ5とは間隔をもって配置されている。   The measurement reflection mirror 7 is attached to the base substrate 17 at a position where the light irradiated from the light-projecting-side optical fiber end surface 3 a and the light transmitted through the light-projecting-side lens 5 is irradiated. The measurement reflection mirror 7 is arranged at a distance from the light projecting side lens 5.

受光側光ファイバー11の端面11aは受光側ガラス筒15内に配置されている。受光側ガラス筒15の一端面に受光側レンズ9が配置されている。受光側レンズ9は、例えば石英からなる半球レンズである。受光側ガラス筒15も石英からなる。受光側ガラス筒15の端面は平面加工されている。受光側レンズ9の平坦面の周縁部は、溶着又はオプティカルコンタクトにより、受光側ガラス筒15の端面に接合されている。これにより、受光側ガラス筒15と受光側レンズ9は一体化されている。   The end surface 11 a of the light receiving side optical fiber 11 is disposed in the light receiving side glass tube 15. A light receiving side lens 9 is disposed on one end face of the light receiving side glass tube 15. The light-receiving side lens 9 is a hemispherical lens made of, for example, quartz. The light receiving side glass tube 15 is also made of quartz. The end surface of the light-receiving side glass tube 15 is flattened. The peripheral edge of the flat surface of the light receiving side lens 9 is joined to the end surface of the light receiving side glass tube 15 by welding or optical contact. Thereby, the light reception side glass cylinder 15 and the light reception side lens 9 are integrated.

受光側ガラス筒15は、測定反射ミラー7で反射された光が受光側レンズ9を透過して受光側光ファイバー端面11aに入射するように、ガラス筒固定部材19,21によってベース基板17に取り付けられている。受光側ガラス筒15の先端に配置された受光側レンズ9は、測定反射ミラー7とは間隔をもって配置されている。   The light receiving side glass tube 15 is attached to the base substrate 17 by the glass tube fixing members 19 and 21 so that the light reflected by the measurement reflection mirror 7 passes through the light receiving side lens 9 and enters the light receiving side optical fiber end surface 11a. ing. The light receiving side lens 9 disposed at the tip of the light receiving side glass tube 15 is disposed at a distance from the measurement reflection mirror 7.

光学プローブ1の使用時には、光学プローブ1の先端部分が液体試料23に浸漬される。光学プローブ1の先端部分は、少なくともレンズ5,9が液体試料23に接触する深さまで液体試料23に浸漬される。液体試料は、水溶液であることが多く、その屈折率は、波長600nm(ナノメートル)付近で20℃近辺では1.33付近である。石英の屈折率は、波長600nm付近で20℃近辺では1.46付近である。サファイアは、波長600nm付近で20℃近辺では1.76付近である。レンズ5,9には、液体試料23の屈折率とレンズ材質の屈折率と、使用する光の波長と、液体試料の温度、光学プローブの温度を考慮した屈折率差を基に、最適なレンズ形状、レンズ焦点距離のものを使う。   When the optical probe 1 is used, the tip portion of the optical probe 1 is immersed in the liquid sample 23. The tip portion of the optical probe 1 is immersed in the liquid sample 23 to a depth where at least the lenses 5 and 9 are in contact with the liquid sample 23. The liquid sample is often an aqueous solution, and its refractive index is around 1.33 near 20 nm and near a wavelength of 600 nm (nanometers). The refractive index of quartz is around 1.46 near 20 ° C. near a wavelength of 600 nm. Sapphire has a wavelength near 600 nm and near 1.76 near 20 ° C. Optimal lenses for the lenses 5 and 9 are based on the refractive index difference considering the refractive index of the liquid sample 23, the refractive index of the lens material, the wavelength of light used, the temperature of the liquid sample, and the temperature of the optical probe. Use the shape and lens focal length.

投光側光ファイバー端面3aとは反対側の投光側光ファイバー端面に入射された測定光は、投光側光ファイバー端面3aから放射される。その測定光は投光側レンズ5で平行光又は集光光にされ、液体試料23を介して測定反射ミラー7に照射される。測定反射ミラー7で反射された光は液体試料23を介して受光側レンズ9に到達し、受光側レンズ9にて集光され、受光側光ファイバー端面11aに照射される。   The measurement light incident on the light projecting side optical fiber end surface opposite to the light projecting side optical fiber end surface 3a is emitted from the light projecting side optical fiber end surface 3a. The measurement light is converted into parallel light or condensed light by the light-projecting side lens 5 and irradiated to the measurement reflection mirror 7 through the liquid sample 23. The light reflected by the measurement reflection mirror 7 reaches the light receiving side lens 9 through the liquid sample 23, is condensed by the light receiving side lens 9, and is irradiated on the light receiving side optical fiber end face 11a.

この実施例では、投光側レンズ5は投光側ガラス筒13に対して、受光側レンズ9は受光側ガラス筒15に対して、溶着又はオプティカルコンタクトより液密を保って一体化されているので、ガラス筒13,15内、すなわち光学プローブ1内への水分の浸入を防止できる。   In this embodiment, the light projecting side lens 5 is integrated with the light projecting side glass tube 13 and the light receiving side lens 9 is integrated with the light receiving side glass tube 15 in a liquid-tight manner by welding or optical contact. Therefore, it is possible to prevent moisture from entering the glass tubes 13 and 15, that is, the optical probe 1.

図4は、分光測定装置の一実施例を概略的に示す図である。
この分光測定装置は、実質的に光学プローブ1と、分光部25と、データ処理部27とで構成されている。
まず、分光部25の具体的な構成を説明する。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an embodiment of the spectroscopic measurement apparatus.
This spectroscopic measurement apparatus is substantially composed of an optical probe 1, a spectroscopic unit 25, and a data processing unit 27.
First, a specific configuration of the spectroscopic unit 25 will be described.

分光部25には、光源であるタングステンランプ29と、凸レンズ31と、8個の干渉フィルタ33を備えた回転円板35と、凸レンズ37と、凸レンズ39と、受光素子(光検出部)41と、回転円板35を回転させるための駆動モータ43とが設けられている。タングステンランプ29から放射された光は、凸レンズ31によって集光され、干渉フィルタ33を通過する。ここで、回転円板35に保持された干渉フィルタ33は、光を190〜2600nmの範囲内の所定の波長の光に分光する。
干渉フィルタ33によって分光された光は、凸レンズ37によって集光され、投光側光ファイバー3の入射端面3bに照射される。投光側光ファイバー3は光学プローブ1につながっている。光学プローブ1の構造及び光路は図1から図3を参照して説明したとおりである。
The spectroscopic unit 25 includes a tungsten lamp 29 serving as a light source, a convex lens 31, a rotating disk 35 including eight interference filters 33, a convex lens 37, a convex lens 39, and a light receiving element (light detection unit) 41. A drive motor 43 for rotating the rotary disk 35 is provided. The light emitted from the tungsten lamp 29 is collected by the convex lens 31 and passes through the interference filter 33. Here, the interference filter 33 held by the rotating disk 35 separates the light into light having a predetermined wavelength within a range of 190 to 2600 nm.
The light dispersed by the interference filter 33 is collected by the convex lens 37 and irradiated on the incident end face 3 b of the light projecting side optical fiber 3. The light projecting side optical fiber 3 is connected to the optical probe 1. The structure and optical path of the optical probe 1 are as described with reference to FIGS.

光学プローブ1から導かれた受光側光ファイバー11の出射端面11bは分光部25内に配置されている。光学プローブ1で受光側光ファイバー端面11aに入射した光は、受光側光ファイバー端面11bから凸レンズ39に入射して、集光して、受光素子41に入射される。受光素子41は、入射された光を、その強度に対応する光電流に変換する。   The emission end face 11 b of the light-receiving side optical fiber 11 guided from the optical probe 1 is disposed in the spectroscopic unit 25. The light incident on the light receiving side optical fiber end surface 11 a by the optical probe 1 enters the convex lens 39 from the light receiving side optical fiber end surface 11 b, is condensed, and enters the light receiving element 41. The light receiving element 41 converts the incident light into a photocurrent corresponding to the intensity thereof.

回転円板35は、8枚の干渉フィルタ33を、円周方向に等角度間隔で保持し、駆動モータ43により所定の回転数、例えば1200rpm(revolutions per minute)で回転駆動される。各干渉フィルタ33は、190〜2600nmの範囲内で、測定対象に応じた、互いに異なる所定の透過波長を有している。ここで、回転円板35が回転すると、各干渉フィルタ33が、凸レンズ31,37の光軸に順次挿入される。そして、タングステンランプ29から放射された光は、干渉フィルタ33によって分光された後、投光側光ファイバー3、光学プローブ1の投光側レンズ5を介して、液体試料23に照射される。液体試料23を通過した光は、測定反射ミラー7で反射され、再度液体試料23を通過して受光側レンズ9で集光され、受光側光ファイバー11に入り、凸レンズ39を通過して集光され、受光素子41に入射される。これにより、受光素子41から、各波長の光の吸光度に応じた電気信号が出力される。データ処理部27は、受光素子41からの光強度信号に応じた液体試料成分濃度を算出する。   The rotating disk 35 holds eight interference filters 33 at equal angular intervals in the circumferential direction, and is rotationally driven by a driving motor 43 at a predetermined rotational speed, for example, 1200 rpm (revolutions per minute). Each interference filter 33 has predetermined transmission wavelengths different from each other in the range of 190 to 2600 nm depending on the measurement target. Here, when the rotating disk 35 rotates, the interference filters 33 are sequentially inserted into the optical axes of the convex lenses 31 and 37. The light emitted from the tungsten lamp 29 is split by the interference filter 33, and then irradiated to the liquid sample 23 via the light projecting side optical fiber 3 and the light projecting side lens 5 of the optical probe 1. The light that has passed through the liquid sample 23 is reflected by the measurement reflecting mirror 7, passes through the liquid sample 23 again, is collected by the light receiving side lens 9, enters the light receiving side optical fiber 11, passes through the convex lens 39, and is collected. , Is incident on the light receiving element 41. Thereby, an electrical signal corresponding to the absorbance of light of each wavelength is output from the light receiving element 41. The data processing unit 27 calculates the liquid sample component concentration according to the light intensity signal from the light receiving element 41.

図1〜図4に示した光学プローブ1は、半球レンズからなる投光側レンズ5及び受光側レンズ9を備えているが、投光側レンズ及び受光側レンズはボールレンズ、球面レンズ又は屈折率分布型ロッドレンズ(セルフォックレンズ)であってもよい。この場合、投光側ガラス筒の端面及び受光側ガラス筒の端面は、レンズの周縁部の形状に合わせて加工されていることが好ましい。   The optical probe 1 shown in FIGS. 1 to 4 includes a light-projecting lens 5 and a light-receiving lens 9 that are hemispherical lenses. The light-projecting lens and the light-receiving lens are ball lenses, spherical lenses, or refractive indexes. It may be a distributed rod lens (selfoc lens). In this case, it is preferable that the end surface of the light projecting side glass tube and the end surface of the light receiving side glass tube are processed according to the shape of the peripheral edge of the lens.

例えば、図5に示すように、投光側ガラス筒13の端面は投光側ボールレンズ5aの形状に合わせて、受光側ガラス筒15の端面は受光側ボールレンズ9aの形状に合わせて、凹状に形成されている。これにより、投光側ガラス筒13と投光側ボールレンズ5aの接触面積、及び受光側ガラス筒15と受光側ボールレンズ9aの接触面積を大きくすることができ、液密性を向上させることができる。   For example, as shown in FIG. 5, the end surface of the light projection side glass tube 13 matches the shape of the light projection side ball lens 5a, and the end surface of the light reception side glass tube 15 matches the shape of the light reception side ball lens 9a. Is formed. Thereby, the contact area of the light projection side glass cylinder 13 and the light projection side ball lens 5a and the contact area of the light reception side glass cylinder 15 and the light reception side ball lens 9a can be increased, thereby improving the liquid tightness. it can.

また、上記実施例では、レンズ5,9,5a,9aの材料としてガラス材を用いているが、投光側レンズ及び受光側レンズの材料は、ガラス筒13,15に対してオプティカルコンタクトによる接合が可能な透明な結晶材、例えばサファイアを用いてもよい。
またレンズ及び筒状部材の材料として、ガラス材に替えて、互いにオプティカルコンタクトによる接合が可能な透明な結晶材を用いてもよい。この場合、投光側レンズは投光側筒状部材に対して、受光側レンズは受光側筒状部材に対して、オプティカルコンタクトにより一体化する。
In the above embodiment, a glass material is used as the material for the lenses 5, 9, 5a, 9a. However, the material for the light projecting side lens and the light receiving side lens is bonded to the glass tubes 13, 15 by optical contact. A transparent crystal material that can be used, such as sapphire, may be used.
Further, as a material for the lens and the cylindrical member, a transparent crystal material that can be joined by optical contact may be used instead of the glass material. In this case, the light projecting side lens is integrated with the light projecting side cylindrical member, and the light receiving side lens is integrated with the light receiving side cylindrical member by optical contact.

また、上記実施例では、別々に形成されたレンズと筒状部材が溶着又はオプティカルコンタクトにより液密を保って一体化されているが、図6に示すように、投光側レンズ5bと投光側ガラス筒13はガラス材からなる一体物により構成され、受光側レンズ9bと受光側ガラス筒15は、ガラス材からなる一体物により構成されているようにしてもよい。この態様によれば、投光側レンズ5bと投光側ガラス筒13との間、受光側レンズ9bと受光側ガラス筒15との間に隙間はなく、液密を保つことができる。   In the above embodiment, the separately formed lens and the cylindrical member are integrated by welding or optical contact while maintaining liquid tightness. However, as shown in FIG. The side glass cylinder 13 may be configured by an integral body made of a glass material, and the light receiving side lens 9b and the light receiving side glass cylinder 15 may be configured by an integral body made of a glass material. According to this aspect, there is no gap between the light projecting side lens 5b and the light projecting side glass tube 13 and between the light receiving side lens 9b and the light receiving side glass tube 15, and liquid tightness can be maintained.

図7は、光学プローブのさらに他の実施例のレンズ周辺を拡大して示す断面図である。
光学プローブ1は、投光側兼受光側光ファイバー45、投光側兼受光側レンズ47、測定反射ミラー(光反射材)7、投光側兼受光側ガラス筒(投光側兼受光側筒状部材)49、ベース基板17、及びガラス筒固定部材21を備えている。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of a lens of still another embodiment of the optical probe.
The optical probe 1 includes a light projecting side / light receiving side optical fiber 45, a light projecting side / light receiving side lens 47, a measurement reflection mirror (light reflecting material) 7, a light projecting side / light receiving side glass tube (light projecting side / light receiving side cylindrical shape). Member) 49, base substrate 17, and glass tube fixing member 21.

光ファイバー45の端面45aはガラス筒49内に配置されている。ガラス筒49の一端面にレンズ47が配置されている。レンズ47は、例えば石英からなるボールレンズである。ガラス筒49も石英からなる。ガラス筒49の端面は平面加工されている。レンズ47の平坦面の周縁部は、溶着またはオプティカルコンタクトにより、ガラス筒49の端面に接合されている。これにより、ガラス筒49とレンズ47は一体化されている。
ガラス筒49は、ガラス筒固定部材21によってベース基板17に取り付けられている。
An end face 45 a of the optical fiber 45 is disposed in the glass tube 49. A lens 47 is disposed on one end surface of the glass tube 49. The lens 47 is a ball lens made of, for example, quartz. The glass tube 49 is also made of quartz. The end surface of the glass tube 49 is flattened. The peripheral portion of the flat surface of the lens 47 is joined to the end surface of the glass tube 49 by welding or optical contact. Thereby, the glass cylinder 49 and the lens 47 are integrated.
The glass tube 49 is attached to the base substrate 17 by the glass tube fixing member 21.

測定反射ミラー7は、光ファイバー端面45aから照射され、レンズ47を透過した光が照射される位置でベース基板17に取り付けられている。測定反射ミラー7は、レンズ47とは間隔をもって配置されている。   The measurement reflection mirror 7 is attached to the base substrate 17 at a position where light irradiated from the optical fiber end face 45 a and transmitted through the lens 47 is irradiated. The measurement reflection mirror 7 is disposed at a distance from the lens 47.

光学プローブ1の使用時には、光学プローブ1の先端部分が液体試料23に浸漬される。光学プローブ1の先端部分は、少なくともレンズ47が液体試料23に接触する深さまで液体試料23に浸漬される。光ファイバー端面45aとは反対側の光ファイバー端面に入射された測定光は、光ファイバー端面45aから放射される。その測定光はレンズ47で平行光又は集光光にされ、液体試料23を介して測定反射ミラー7に照射される。測定反射ミラー7で反射された光は液体試料23を介してレンズ47に到達し、レンズ47にて集光され、光ファイバー端面45aに照射される。   When the optical probe 1 is used, the tip portion of the optical probe 1 is immersed in the liquid sample 23. The tip portion of the optical probe 1 is immersed in the liquid sample 23 to a depth at least where the lens 47 contacts the liquid sample 23. The measurement light incident on the optical fiber end surface opposite to the optical fiber end surface 45a is radiated from the optical fiber end surface 45a. The measurement light is converted into parallel light or condensed light by the lens 47 and applied to the measurement reflection mirror 7 through the liquid sample 23. The light reflected by the measurement reflection mirror 7 reaches the lens 47 through the liquid sample 23, is collected by the lens 47, and is irradiated onto the optical fiber end face 45a.

この実施例では、レンズ47はガラス筒49に対して、溶着又はオプティカルコンタクトにより液密を保って一体化されているので、ガラス筒49内、すなわち光学プローブ1内への水分の浸入を防止できる。
さらに、図1等に示した上記実施例と比較して、投光側と受光側が共通のため、部品点数を減らして、光学プローブ形状を細くできる。
In this embodiment, since the lens 47 is integrated with the glass tube 49 while maintaining liquid-tightness by welding or optical contact, it is possible to prevent moisture from entering the glass tube 49, that is, the optical probe 1. .
Furthermore, since the light projecting side and the light receiving side are common as compared with the above embodiment shown in FIG. 1 and the like, the number of parts can be reduced and the optical probe shape can be made thinner.

図7に示した光学プローブ1は、ボールレンズからなる投光側兼受光側レンズ47を備えているが、投光側兼受光側レンズ47は半球レンズ、球面レンズ又は屈折率分布型ロッドレンズ(セルフォックレンズ)であってもよい。この場合、投光側ガラス筒の端面及び受光側ガラス筒の端面は、レンズの周縁部の形状に合わせて加工されていることが好ましい。   The optical probe 1 shown in FIG. 7 includes a light projecting side / light receiving side lens 47 formed of a ball lens. The light projecting side / light receiving side lens 47 is a hemispherical lens, a spherical lens, or a gradient index rod lens ( Selfoc lens). In this case, it is preferable that the end surface of the light projecting side glass tube and the end surface of the light receiving side glass tube are processed according to the shape of the peripheral edge of the lens.

また、図7に示した光学プローブ1は、投光側兼受光側レンズ47の材料としてガラス材を用いているが、投光側兼受光側レンズ47の材料は、ガラス筒49に対してオプティカルコンタクトによる接合が可能な透明な結晶材、例えばサファイアを用いてもよい。
また投光側兼受光側レンズ47及びガラス筒49の材料として、ガラス材に替えて、互いにオプティカルコンタクトによる接合が可能な透明な結晶材を用いてもよい。この場合、投光側兼受光側レンズ47はガラス筒49に対してオプティカルコンタクトにより一体化する。
The optical probe 1 shown in FIG. 7 uses a glass material as a material for the light projecting / light receiving side lens 47, but the material for the light projecting / light receiving side lens 47 is optical with respect to the glass tube 49. A transparent crystal material that can be joined by contact, such as sapphire, may be used.
Further, as a material for the light emitting / light receiving side lens 47 and the glass tube 49, a transparent crystal material that can be joined to each other by optical contact may be used instead of the glass material. In this case, the light projecting side / light receiving side lens 47 is integrated with the glass tube 49 by optical contact.

また、図7に示した光学プローブ1は、別々に形成された投光側兼受光側レンズ47とガラス筒49が溶着又はオプティカルコンタクトにより液密を保って一体化されているが、図6に示した実施例と同様に、投光側兼受光側レンズとガラス筒はガラス材からなる一体物により構成されているようにしてもよい。この態様によれば、投光側兼受光側レンズとガラス筒との間に隙間はなく、液密を保つことができる。   Further, in the optical probe 1 shown in FIG. 7, a light projecting / light receiving side lens 47 and a glass tube 49, which are separately formed, are integrated with each other while maintaining liquid tightness by welding or optical contact. Similarly to the embodiment shown, the light projecting side / light receiving side lens and the glass tube may be formed of an integral body made of a glass material. According to this aspect, there is no gap between the light projecting side / light receiving side lens and the glass tube, and liquid tightness can be maintained.

図8は、分光測定装置の他の実施例を概略的に示す図である。図4に示した分光測定装置と同じ部分には同じ符号を付す。
この実施例の分光測定装置は、図4に示した分光装置と比較して、ハーフミラー51、凸レンズ53,55及びミラー57を分光部25にさらに備えている。この分光測定装置には図7に示した光学プローブ1が接続されている。
FIG. 8 is a diagram schematically showing another embodiment of the spectrometer. The same parts as those in the spectroscopic measurement apparatus shown in FIG.
The spectroscopic measurement apparatus of this embodiment further includes a half mirror 51, convex lenses 53 and 55, and a mirror 57 in the spectroscopic unit 25, as compared with the spectroscopic apparatus shown in FIG. An optical probe 1 shown in FIG. 7 is connected to this spectrometer.

ハーフミラー51と凸レンズ53は、凸レンズ37と光ファイバー端面(光ファイバー第2端面)45bとの間の光路にその順に配置されている。凸レンズ55とミラー57は、ハーフミラー51と凸レンズ39との間の光路にその順に配置されている。ここで、凸レンズ55とミラー57が設けられずに、ハーフミラー51で反射された光が凸レンズ39によって受光素子41に集光される構成であってもよい。   The half mirror 51 and the convex lens 53 are arranged in that order in the optical path between the convex lens 37 and the optical fiber end face (optical fiber second end face) 45b. The convex lens 55 and the mirror 57 are arranged in that order on the optical path between the half mirror 51 and the convex lens 39. Here, the convex lens 55 and the mirror 57 may not be provided, and the light reflected by the half mirror 51 may be condensed on the light receiving element 41 by the convex lens 39.

タングステンランプ29から放射された光は、凸レンズ31、干渉フィルタ33、凸レンズ37、ハーフミラー51、凸レンズ53を通過し、光ファイバー45の端面45bに入射され、光ファイバー端面45a及び光学プローブ1のレンズ47を介して、液体試料23に照射される(図7も参照)。液体試料23を通過した光は、測定光反射ミラー7で反射され、再度液体試料23及びレンズ47を通過して集光され、光ファイバー端面45aから光ファイバー45に入り、凸レンズ53を通過して集光され、ハーフミラー51で反射され、凸レンズ55で集光され、ミラー57で反射され、凸レンズ39で集光されて受光素子41に入射される。これにより、受光素子41から、各波長の光の吸光度に応じた電気信号が出力される。データ処理部27は、受光素子41からの光強度信号に応じた液体試料成分濃度を算出する。   The light emitted from the tungsten lamp 29 passes through the convex lens 31, the interference filter 33, the convex lens 37, the half mirror 51, and the convex lens 53, enters the end surface 45 b of the optical fiber 45, and passes through the optical fiber end surface 45 a and the lens 47 of the optical probe 1. Through this, the liquid sample 23 is irradiated (see also FIG. 7). The light that has passed through the liquid sample 23 is reflected by the measurement light reflecting mirror 7, is again collected through the liquid sample 23 and the lens 47, enters the optical fiber 45 from the optical fiber end face 45 a, passes through the convex lens 53, and is condensed. Then, it is reflected by the half mirror 51, condensed by the convex lens 55, reflected by the mirror 57, condensed by the convex lens 39, and incident on the light receiving element 41. Thereby, an electrical signal corresponding to the absorbance of light of each wavelength is output from the light receiving element 41. The data processing unit 27 calculates the liquid sample component concentration according to the light intensity signal from the light receiving element 41.

以上、本発明の実施例を説明したが、材料、形状、配置、寸法等は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。   As mentioned above, although the Example of this invention was described, material, a shape, arrangement | positioning, a dimension, etc. are examples, This invention is not limited to these, In the range of this invention described in the claim Various changes can be made.

1 光学プローブ
3 投光側光ファイバー
5,5a 投光側レンズ
7 測定反射ミラー(光反射材)
9,9a 受光側レンズ
11 受光側光ファイバー
13 投光側ガラス筒(投光側筒状部材)
15 受光側ガラス筒(受光側筒状部材)
23 液体試料
27 データ処理部
29 光源
41 受光素子(光検出部)
45 投光側兼受光側光ファイバー
47 投光側兼受光側レンズ
49 投光側兼受光側ガラス筒(投光側兼受光側筒状部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical probe 3 Light emission side optical fiber 5, 5a Light emission side lens 7 Measurement reflection mirror (light reflection material)
9, 9a Light receiving side lens 11 Light receiving side optical fiber 13 Light projecting side glass tube (light projecting side cylindrical member)
15 Light-receiving side glass tube (light-receiving side cylindrical member)
23 Liquid sample 27 Data processing unit 29 Light source 41 Light receiving element (light detection unit)
45 Light Emitting and Receiving Optical Fiber 47 Light Emitting and Receiving Lens 49 Light Emitting and Receiving Glass Tube (Light Emitting and Receiving Side Cylindrical Member)

Claims (9)

投光側筒状部材内に配置され、液体試料に照射する光を伝播するための投光側光ファイバーと、
前記液体試料に接する位置で前記投光側筒状部材の先端に前記投光側光ファイバー端面に対向して配置され、前記液体試料に接する投光側レンズと、
前記投光側レンズとは間隔をもって配置され、かつ、前記投光側光ファイバー端面から照射されて前記投光側レンズ及び前記液体試料を透過した光を反射させるための光反射材と、
前記液体試料に接する位置で受光側筒状部材の先端に配置され、前記光反射材で反射されて前記液体試料を透過した光が入射される受光側レンズと、
前記受光側筒状部材内に配置され、前記受光側レンズを透過した光を端面に受光するための受光側光ファイバーと、を備え、
前記投光側筒状部材、前記投光側レンズ、前記受光側筒状部材及び前記受光側レンズはガラス材からなり、
前記投光側レンズは前記投光側筒状部材に対して、前記受光側レンズは前記受光側筒状部材に対して、溶着又はオプティカルコンタクトにより液密を保って一体化されている光学プローブ。
A light-projecting-side optical fiber disposed in the light-projecting-side cylindrical member for propagating light to be applied to the liquid sample;
A light projecting side lens disposed at the tip of the light projecting side cylindrical member at a position in contact with the liquid sample so as to face the light projecting side optical fiber end surface;
A light reflecting material that is disposed with a distance from the light projecting side lens and that reflects the light that has been irradiated from the end surface of the light projecting side optical fiber and transmitted through the light projecting side lens and the liquid sample;
A light receiving side lens that is disposed at a tip of the light receiving side cylindrical member at a position in contact with the liquid sample, and receives light reflected by the light reflecting material and transmitted through the liquid sample;
A light-receiving-side optical fiber disposed in the light-receiving-side cylindrical member and receiving light transmitted through the light-receiving-side lens on an end surface;
The light emitting side cylindrical member, the light projecting side lens, the light receiving side cylindrical member and the light receiving side lens are made of a glass material,
An optical probe in which the light projecting side lens is integrated with the light projecting side cylindrical member, and the light receiving side lens is integrated with the light receiving side cylindrical member in a liquid-tight manner by welding or optical contact.
前記レンズは半球レンズであり、前記筒状部材の端面は平面加工されており、前記半球レンズの平坦面の周縁部が前記筒状部材の端面に接合されている請求項1に記載の光学プローブ。   2. The optical probe according to claim 1, wherein the lens is a hemispherical lens, an end surface of the cylindrical member is planarized, and a peripheral portion of a flat surface of the hemispherical lens is bonded to the end surface of the cylindrical member. . 前記レンズはボールレンズ又は球面レンズであり、前記筒状部材の端面は前記レンズの周縁部の形状に合わせて加工されており、前記半球レンズの周縁部が前記筒状部材の端面に接合されている請求項1に記載の光学プローブ。   The lens is a ball lens or a spherical lens, the end surface of the cylindrical member is processed according to the shape of the peripheral portion of the lens, and the peripheral portion of the hemispherical lens is bonded to the end surface of the cylindrical member. The optical probe according to claim 1. 前記レンズは屈折率分布型ロッドレンズであり、前記筒状部材の端面は平面加工されており、前記レンズの周縁部が前記筒状部材の端面に接合されている請求項1に記載の光学プローブ。   2. The optical probe according to claim 1, wherein the lens is a gradient index rod lens, an end surface of the cylindrical member is planarized, and a peripheral portion of the lens is bonded to an end surface of the cylindrical member. . 前記レンズは、ガラス材に替えて、前記筒状部材に対してオプティカルコンタクトによる接合が可能な透明な結晶材によって形成されており、前記レンズは前記筒状部材に対してオプティカルコンタクトにより一体化されている請求項1から4のいずれか一項に記載の光学プローブ。   The lens is formed of a transparent crystal material that can be joined to the cylindrical member by an optical contact instead of a glass material, and the lens is integrated with the cylindrical member by an optical contact. The optical probe according to any one of claims 1 to 4. 前記レンズ及び前記筒状部材は、ガラス材に替えて、互いにオプティカルコンタクトによる接合が可能な透明な結晶材によって形成されており、前記レンズは前記筒状部材に対してオプティカルコンタクトにより一体化されている請求項1から4のいずれか一項に記載の光学プローブ。   The lens and the cylindrical member are formed of a transparent crystal material that can be joined to each other by an optical contact instead of a glass material, and the lens is integrated with the cylindrical member by an optical contact. The optical probe according to any one of claims 1 to 4. 前記投光側レンズと前記投光側筒状部材、及び前記受光側レンズと前記受光側筒状部材は、一体物として形成されたものである請求項1に記載の光学プローブ。   The optical probe according to claim 1, wherein the light projecting side lens and the light projecting side cylindrical member, and the light receiving side lens and the light receiving side cylindrical member are formed as an integrated object. 前記投光用光ファイバーと前記受光用光ファイバーは1本の投光側兼受光側光ファイバーにより構成され、前記投光側レンズと前記受光側レンズは1つの投光側兼受光側レンズにより構成され、前記投光側筒状部材と前記受光側筒状部材は1つの投光側兼受光側筒状部材により構成されている請求項1から7のいずれか一項に記載の光学プローブ。   The light projecting optical fiber and the light receiving optical fiber are configured by one light projecting side / light receiving side optical fiber, and the light projecting side lens and the light receiving side lens are configured by one light projecting side / light receiving side lens, The optical probe according to any one of claims 1 to 7, wherein the light projecting side cylindrical member and the light receiving side cylindrical member are configured by one light projecting side / light receiving side cylindrical member. 請求項1から8のいずれか一項に記載の光学プローブと、
前記投光側光ファイバー端面とは反対側の投光側光ファイバー第2端面に光を照射するための光源と、
前記受光側光ファイバー端面とは反対側の受光側光ファイバー第2端面から照射される光を受光するための光検出部と、
前記光検出部からの光強度信号に応じた液体試料成分濃度を算出するためのデータ処理部と、を備えた分光測定装置。
An optical probe according to any one of claims 1 to 8,
A light source for irradiating light to the light projecting side optical fiber second end surface opposite to the light projecting side optical fiber end surface;
A light detection unit for receiving light emitted from the light receiving side optical fiber second end surface opposite to the light receiving side optical fiber end surface;
A spectroscopic measurement apparatus comprising: a data processing unit for calculating a liquid sample component concentration according to a light intensity signal from the light detection unit.
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