JP3670761B2

JP3670761B2 - 全反射測定装置

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Publication number: JP3670761B2
Application number: JP14679296A
Authority: JP
Inventors: ちひろ神; 優晴大久保
Original assignee: Jasco Corp
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2016-05-15
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全反射測定装置、特に液状試料の測定に好適に用いられる全反射測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば荷電粒子を含む液状試料の各種光学的情報を得るため、電気泳動法により試料中の成分を分離させ、該分離した試料の透過光を例えば赤外分光法により測定する方法が周知である。
一方、例えばタンパク質の構造は、生体の機能との相関から関心がもたれており、水溶液状態での構造変化を分析することは機能上からも重要である。
【０００３】
しかしながら、被測定試料が水溶液では、例えば赤外分光法により水溶液の光学的情報を得る際には、水が赤外領域において非常に強い吸収を有するため、赤外光透過測定を行うことは極めて困難である。
すなわち、水による赤外光吸収の影響を軽減するためには、光が透過する方向のセルの厚みを薄くしなければならない。
【０００４】
しかしながら、セルの厚みを薄くすると、セルの内面における多重反射による干渉が発生し、測定スペクトルに歪みを与え、正確な測定結果が得られなくなってしまうのである。
そこで、従来においては、液状試料の測定に、液状使用に光を透過させる必要のない全反射測定法（ＡＴＲ法）を応用したものが考えられる。
この全反射測定原理について、図１に基づき説明する。
【０００５】
同図において、被測定試料１０上に該被測定試料１０の屈折率ｎ₂よりも大きい屈折率ｎ₁を有するＡＴＲ半球状プリズム１２またはＡＴＲ三角柱プリズム１２を搭載し、外部からプリズム１２に波長λの光束を入射させる。
そして、プリズム１２から被測定試料１０に対する入射角θを臨界角より大きくすると、入射光は被測定試料１０とプリズム１２の臨界面で全反射されるが、この反射点では被測定試料１０内に光速が僅かに進入する。
【０００６】
この進入深さｄｐを光強度が１／ｅになる深さで定義すると、波長λの場合、深さｄｐは次の数１で示される。
【数１】
ｄｐ＝λ／［２πｎ₁｛（ｓｉｎ²θ−（ｎ₂／ｎ₁）²）｝^1/2］
したがって、被測定試料１０が光を吸収すると、臨界面上にて全反射される光はその分減少する。
【０００７】
このような被測定試料１０とプリズム１２の臨界面における全反射光の特性を解析することにより、被測定試料１０が液状試料のように著しく強い赤外光の吸収を示す場合であっても、該被測定試料１０から光学的情報を得ることが可能となる。
そして、全反射プリズムへの入射および反射光はカセグレン鏡により集光され、該カセグレン鏡により入射および反射角度範囲についてプリズムを透過する。したがって、該プリズムの平面あるいは平頭面を被測定試料に当接させるのみで、該被測定試料の全反射測定を行うことが可能となり、例えば液滴等が被測定試料であっても、極めて容易に全反射測定を行うことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、溶液系における赤外光吸収スペクトルは、僅かな温度変化に対して強度やピーク位置が溶液内の構造変化に伴い微妙に変化する。
このため、溶液の赤外吸収スペクトルの温度依存性を厳密に測定するため、例えば、タンパク質構造の熱変化測定等は、溶液内の精密な温度検出と温度制御が必要になってくる。
従来の方法では、セル内の溶液の温度制御と温度検出に対する対策は何等なされておらず、正確な測定結果が得られなくなってしまうのである。
【０００９】
本発明は前記従来技術の事情に鑑みなされたものであり、その目的は液状試料の温度情報が容易に得られると共に、その温度制御が適正に行える全反射測定測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明にかかる全反射測定装置は、カセグレン鏡と、全反射プリズムと、試料セルと、加熱冷却手段と、検知手段と、制御手段と、保持枠と、弾性Ｏリングと、を備えたことを特徴とする。
前記カセグレン鏡は、カセグレン主鏡およびカセグレン副鏡を有し、前記副鏡、主鏡の順に反射された光を被測定試料上に集光し、その全反射光を主鏡、副鏡の順に反射させて得る。
【００１１】
前記全反射プリズムは、カセグレン鏡の下部に配置され、半球状あるいは先端が平頭な円錐状に形成され、該半球状の平面あるいは円錐状の平頭面が前記カセグレン鏡の集光位置となるように配置される。
前記試料セルは、全反射プリズムの半球状の平面あるいは円錐状の平頭面の外径に比較し、やや大きい内径の凹部が設けられ、該凹部に被測定試料が前記全反射プリズムの半球状の平面あるいは円錐状の平頭面に当接するように入れられた熱伝導性材料からなる。
【００１２】
前記加熱冷却手段は、試料セルを加熱および冷却する。
前記検知手段は、試料セル内の被測定試料の温度情報をリアルタイムに検出する。
前記制御手段は、加熱冷却手段の温度を上昇および下降させ、前記検知手段が出力する試料セル内の被測定試料温度が所定温度を保つように温度制御を行う。
前記保持枠は、前記全反射プリズム先端部が表出された状態で、該全反射プリズム先端部が前記カセグレン鏡の集光位置となるように、該全反射プリズムを保持する。
前記弾性Ｏリングは、前記試料セル凹部と前記保持枠との間に介在され、該試料セルと該保持枠との熱膨張の違いによる歪を吸収し、かつ該試料セル内を実質的に気密とするためのものとする。
なお、本発明においては、前記保持枠がコーン状であり、前記弾性Ｏリングが前記試料セル凹部内周に設けられており、前記弾性Ｏリングを介して前記試料セル凹部内周と前記コーン状保持枠とがはめ合わされていることが好適である。
【００１３】
【発明の実施形態】
本発明にかかる全反射測定装置は、試料セル内の被測定試料の温度情報を検知手段によりリアルタイムに採取することと、該検知手段から出力される被測定試料の温度が所定温度を保つように制御手段により温度制御を行うこととしたので、温度変化を生じる環境下にあっても安定した測定結果を得ることが可能となる。
【００１４】
また、前記全反射測定装置において、全反射プリズムの平面あるいは平頭面を表出した状態で先端部に固定する保持枠を備え、試料セルの内周面には弾性Ｏリングが設置され、該弾性Ｏリングを介して試料セル内周面に保持枠がしっかりはめ合わされることにより、試料セル内を実質的に気密とすることが可能となる。それによって、温度変化を生じる環境下にあっても、その外気の影響を直接的に受けることはなくなり、被測定試料の温度制御は容易となる。
【００１５】
また、被測定試料が長時間加熱された場合であっても、容易に蒸発してしまうのを防ぐことが可能となる。
それによって、被測定試料として水溶液だけではなく、該水溶液より揮発性の高い有機溶媒を用いることも可能となる。
【００１６】
また、試料セルと保持枠は、弾性Ｏリングを介在させることにより、保持枠の材質と試料セルの構成材質が異なり、両者の膨張係数が相違した場合であっても、温度変化に伴う両者の膨張度の相違を前記弾性Ｏリングが吸収し、試料セルと全反射プリズムに応力歪みを与えることがない。
以下、図面に基づき本発明の一実施態様について説明する。
【００１７】
図３には本発明の一実施態様にかかる全反射測定装置の概略構成が示されており、前記図１と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
なお、本実施態様において、全反射測定装置に電界型のものを想定し、該電界型全反射測定装置により荷電粒子を含んだ液状試料の光学的情報を得る場合について説明する。
【００１８】
同図に示す全反射測定顕微鏡１１４は、カセグレン鏡１１６と、それ自体誘引電極部を構成するＡＴＲプリズム１１２と、電極接続部１１８と、対向電極部１２０と、試料セル１１１と、図３において試料セル１１１の下部に配置されたホットステージ１１３よりなる加熱冷却手段と、検知手段１１５と、制御手段１１７と、図３においてホットステージ１１３の下部に配置されたステージ１１９とを備えている。
すなわち、前記カセグレン鏡１１６は、中心部に穴１２２ａが形成された凹面鏡よりなるカセグレン主鏡１２２と、前記カセグレン主鏡１２２よりも径の小さい凸面鏡よりなるカセグレン副鏡１２４とを、中心軸Ｃを一致させて対向配置している。
【００１９】
一方、全反射プリズム１１２は、略円錐状に形成され、その先端部が平頭面１１２ａを形成している。
前記カセグレン主鏡１２２は主鏡保持部材１２６に接着固定されている。
一方、カセグレン副鏡１２４は副鏡保持部材１２８により光路を妨げないように保持されている。
そして、主鏡保持部材１２６は、外枠１３０に上下動自在に螺合されており、任意の螺合位置で固定ネジ１３２を締めつけることにより固定可能である。
【００２０】
また、前記副鏡保持部材１２８は、同じく外枠１３０に対し光軸調整ネジ１３２によって保持されており、該光軸調節ネジ１３２を調整することにより、カセグレン副鏡１２４をその光軸と直交する面上で位置調整することができる。
したがって、前記外枠１３０と主鏡保持部材１２６の螺合状態を変更することにより、主鏡１２２と副鏡１２４の相対距離を変更し、さらに光軸調整ネジ１３２を調整することにより、主鏡１２２と副鏡１２４の光軸を一致させることができる。
【００２１】
前記プリズム１１２は、コーン状保持枠１３４の先端部に、該プリズム１１２の平頭面を表出した状態で接着固定されており、該コーン状保持枠１３４はホルダ１３６に調整ネジ１３２によって光軸と直交する平面上で位置変更可能に保持されている。
【００２２】
ホルダ１３６は、前記外枠１３０に上下動自在に螺合されており、位置決めネジ１４０を絞めつけることにより、任意の上下位置でプリズム１１２を位置決めすることができる。
また、前記全反射プリズム１１２は、導電性を有する半導体材料より形成されている。
すなわち、一般的なＡＴＲプリズムとしては、水溶液の屈折率が小さいため、ＺｎＳｅが用いられているが、該ＺｎＳｅは絶縁物質であり、誘引電極部として機能させることができないのである。
【００２３】
なお、前記半導体材料としては、ゲルマニウムが好適である。
そして、試料セル１１１は、熱伝導性の高い材質よりなり、全反射プリズム１１２の平頭面の外径に比較し、やや大きい内径の凹部が設けられ、該凹部には被測定液１１０が平頭面に当接するように入れられている。
また、ホットステージ１１３は、熱伝導性の高い材質よりなる試料セル１１１を加熱および冷却することにより、該試料セル１１１内の被測定液１１０の温度を上昇および下降させている。
【００２４】
また、検知手段１１５は、試料セル１１内の被測定液１１０に感温部が浸漬され、該感温部により被測定液の温度情報をリアルタイムに検出している。
また、制御手段１１７は、ホットステージ１１３の温度を上昇および下降させ、検知手段１２５が出力する試料セル１１１内の被測定液１１０の温度が所定温度を保つように制御を行っている。
【００２５】
また、ステージ１１９は、昇降することにより試料セル１１１の水平位置調整をすることにより、全反射プリズム１１２の平頭面１１２ａと対向電極１２０の電極端面１２０ａの距離、すなわち電極間の距離を試料の特性と印加する電圧に応じて好適な距離に設定している。
なお、試料セル１１１の材質は、熱伝導性の高いものであれば良く、真鍮等が好適である。
【００２６】
図４には本実施態様に用いられる試料セル１１１近傍の縦断面図が示されており、図５には本実施態様に用いられる試料セル１１１の上面図が示されている。
検知手段１１５は、本実施態様においてアルメル−クロメル熱電対１２１と温度モニタ１２３よりなり、熱電対１２１が出力する被測定液１１０の温度情報を温度モニタ１２３によりリアルタイムに監視している。
【００２７】
電極接続部１１８は、オーミックコンタクト膜１４２およびリード線１４２ａよりなり、前記図４に示すように、前記全反射プリズム１１２の円錐面には該オーミックコンタクト膜１４２が付着メッキされている。
さらに、前記オーミックコンタクト膜１４２には、電源１４４の一方の極から伸びたリード線１４６ａがコーン状保持枠１３４に形成された穴を通して接続されている。
【００２８】
リード線１４６ａは、コーン状保持枠１３４に接着剤１４８により固着されている。
すなわち、前記プリズム１１２が半導体材料のため、リード線１４６ａを直接接続しても、全反射プリズム１１２を直接電極としては用いられない。
このため、プリズム１１２とリード線１４６ａの接続媒体としてオーミックスコンタクト膜１４２を設けているのである。
【００２９】
ここで、プリズム１１２に用いられるゲルマニウムは、一般的にｎ型あるいはｐ型の半導体となっている。
そして、ｎ型の場合には、前記オーミックコンタクト膜１４２の材料としてＳｎを、またｐ型の場合には、ＡｕあるいはＩｎ等を用いるのが好適である。
【００３０】
試料セル１１１は、プリズム１１２の平頭面１１２ａの外径に比較し、やや大きい内径の凹部１１１ａが設けられており、該試料セル１１１の凹部１１１ａに荷電粒子を含む被測定液１１０が入れられている。
そして、試料セル１１１の凹部１１１ａに入れられた被測定液１１０にプリズム１１２の平頭面１１２ａが僅かに浸漬されている。
【００３１】
また、全反射プリズム１１２の対向位置には円柱状の対向電極部１２０が設けられており、該対向電極部１２０の平面な電極端面１２０ａが全反射プリズム１１２の平頭面１１２ａと平行となるように配置されている。
すなわち、試料セル１１１の凹部１１１ａに入れられた被測定液１１０に対向電極部１１２が絶縁物材よりなる円板１２５を介して試料セル１１１上に浸漬されており、該対向電極部１２０の平面な電極端面１２０ａが全反射プリズム１１２の平頭面１１２ａと平行となるように配置されている。
そして、前記対向電極部１２０は、前記電源１１５の他方の極とリード線１４６ｂを介して接続されている。
【００３２】
試料セル１１１の側面より貫通した孔１２７が設けられており、この孔１２７に参照電極部１２９が絶縁物材よりなる円筒状部材１３１を介してはめ込まれており、試料セル１１１内の被測定液１１０に浸漬されている。そして、参照電極部１３９により、プリズム１１２の平頭面１１２ａと対向電極部１２０の電極端面１２０ａにより被測定液１１０に印加されている電圧がリアルタイムに監視されている。
なお、試料セル１１１の側面より貫通した孔１３１が設けられており、この孔１３１に対向電極部１２０のリード線１３３がやはり絶縁物材よりなる円筒状部材１３５を介してはめ込まれている。
【００３３】
試料セル１１１の上面と内面より貫通した孔１３７が設けられており、この孔１３７に検知手段１１５の熱電対１２１が挿通されており、試料セル１１１内の被測定液１１０に浸漬されている。
そして、試料セル１１１の内周面にはその全周に亘って溝１３９が設けられており、該溝１３９内に弾性Ｏリング１４１が設けられている。そして、弾性Ｏリング１４１を介して試料セル１１１内周面に保持枠１８０がしっかりはめ合わされており、試料セル１１１内が実質的に気密とされている。
なお、対向電極部１２０の材質は電界をかけた時に安定したものであれば良く、Ａｕあるいはカーボン等が好適である。
【００３４】
また、円筒状部材１３１，１３５には、セラミックス、プラスチック等の絶縁物材を用いるのが好適である。
本実施態様にかかる全反射測定装置１１４は概略以上のように構成され、次にその作用について説明する。
【００３５】
まず、前述したように、プリズム１１２の平頭面１１２ａと対向電極部１２０の電極端面１２０ａとが平行に対向配置するように、ホットステージ１１３上に試料セル１１１を載置する。
なお、対向電極部は、絶縁物材よりなる円板１２５を介して試料セル１１１上に載置されていることが好適である。
すなわち、プリズム１１２の平頭面１１２ａと対向電極部１２０の電極端面１２０ａとの間隔、すなわち電極間の距離が通常３００〜５００μｍ程度となるように、円板１２５の厚みを変更することにより調節されている。
【００３６】
また、対向電極部１２０が試料セル１１１に直接的に接触した場合、該試料セルが導電性を有していると電極となってしまい、試料セル１１１内面にも測定荷電粒子が誘引されてしまうからである。
また、円板１２５の外形を対向電極部１２０の電極端面１２０ａ外形よりも大としていることが好適である。
【００３７】
すなわち、対向電極部１２０が円板１２５に載置されている場合、裏面側の電極端面が被測定液１１０と接触していると、該電極端面にも測定荷電粒子が誘引されてしまうからである。
そして、試料セル１１１の凹部１１１ａに荷電粒子を含んだ被測定液１１０を滴下し、対向電極部１２０を該被測定液１１０に浸漬させる。
【００３８】
一方、カセグレン鏡１１６およびプリズム１１２についても位置決めを行う。そして、顕微鏡のステージ１１９の高さを調節して、試料セル１１１の凹部１１１ａに滴下した被測定液１１０の液面にプリズム１１２の平頭面１１２ａを僅かに浸漬させる。
したがって、被測定液１１０は、対向配置された平頭面１１２ａと電極端面１２０ａによって挟み込まれることとなる。
【００３９】
この状態において、電源１１５から電流が流れ、プリズム１１２の平頭面１１２ａが一方の電極となり、また、対向電極部１２０の電極端面１２０ａが他方の電極となり、被測定液１１０に電圧が印加される。
このため、被測定液１１０中の荷電粒子を含む物質が、それぞれの有する極性と反対極性の電極へと誘引されることとなる。
【００４０】
したがって、プリズム１１２の平頭面１１２の電極を測定したい物質が有する極性と反対極性にすることにより、測定物液１１０を平頭面１１２ａに誘引することができる。
そして、前記図３において、赤外光源１５０から出射された光束をマイケルソン干渉計１５２に導光して赤外干渉光を生成し、これを固定鏡１５４で反射させて入射光１５６を形成する。
【００４１】
入射光１５６は、カセグレン副鏡１２４、カセグレン主鏡１２２およびプリズム１１２を介して被測定液１１０上に照射され、該被測定液１１０とプリズム１１２の臨界面からの全反射光１５８が形成される。
全反射光１５８は、固定鏡１６０で反射されてＭＣＴ検出器１６２でその光強度が検出され、その検出信号が信号処理装置１６４に供給される。
【００４２】
一方、レーザー１６６から出射されたレーザー光をマイケルソン干渉計１５２に導光し、レーザー干渉光を生成してその光強度をフォトダイオード１６８で検出し、その検出信号をサンプリング信号として信号処理装置１６４に供給する。
信号処理装置１６４は、このサンプリング信号に同期して、ＭＣＴ検出器１６２からの光強度信号を読取り、公知の信号処理を行って赤外吸収スペクトルを求め、これをレコーダー１７０に出力させる。
【００４３】
ここで、試料セル１１１内の被測定液１１０の温度情報を検知手段によりリアルタイムに採取することと、該検知手段１１５から出力される被測定液１１０の温度が所定温度を保つように制御手段１１７により温度制御を行うため、温度変化を生じる環境下にあっても安定した測定結果を得ることができる。
【００４４】
また、弾性Ｏリング１４１を介して試料セル１１１内周面にコーン状保持枠１８０がしっかりはめ合わされるため、試料セル１１１内を実質的に気密とすることができる。
それによって、温度変化を生じる環境下にあっても、その外気の影響を直接的に受けることはなくなり、被測定試料の温度制御は容易となる。
また、被測定液１１０が長時間加熱された場合であっても、容易に蒸発してしまうのを防ぐことができる。
【００４５】
また、被測定試料として水溶液だけではなく、該水溶液より揮発性の高い有機溶媒を用いることができる。
また、試料セル１１１とコーン状保持枠１３４は、弾性Ｏリング１４１を介在させるため、コーン状保持枠１３４の材質と試料セル１１１の構成材質が異なり、両者の膨張係数が相違した場合であっても、温度変化に伴う両者の膨張度の相違を弾性Ｏリング１４１が吸収し、試料セル１１１と全反射プリズム１１２に応力歪みを与えることがない。
【００４６】
なお、前記カセグレン副鏡１２４下部にはマスク１７２が設けられ、該マスク１７２は、プリズム１１２の全反射の臨界角より小さい入射角の光線を遮光する。
以上のようにして、プリズム１１２の平頭面１１２ａに誘引された測定荷電物質の全反射測定を行うことが可能となる。
なお、プリズム１１２の平頭面１１２ａに測定荷電物質を効率良く正確に誘引するために、前記コーン状保持枠１３４には、プラスチック等の絶縁物材を用いるのが好適である。
すなわち、コーン状保持枠１３４が被測定液１１０に僅かでも接触した場合、該コーン状保持枠１３４が導電性を有していると電極となってしまい、コーン状保持枠１３４にも測定荷電物質が誘引されてしまうからである。
【００４７】
同様にして、円筒状部材１３１，１３５にも、セラミックス、プラスチック等の絶縁物材を用いることが好適である。
以上説明した本実施態様にかかる全反射測定装置は、プリズム１１２にｎ型半導体のゲルマニウムを用い、円錐面にオーミックコンタクト膜１４２としてＳｎを真空蒸着で約１ミクロン程度付着メッキした。
また、プリズム１１２の平頭面１１２ａの直径を１ｍｍに、対向電極部１２０の電極端面１２０ａの直径を２ｍｍにそれぞれ形成し、電極端面１２０ａの水平位置を測定試料の表面位置より１ｍｍ低い位置に設定することにより、荷電粒子を含んだ測定試料の平頭面１１２ａへの誘引が効率良く行われた。
【００４８】
なお、顕微鏡のステージ１１９を昇降させ試料セル１１１の水平位置調整をすることにより、平頭面１１２ａと電極端面１２０ａとの間隔、すなわち、電極間の距離を、試料の特性と印加する電圧に応じて好適な距離に設定することが可能となる。
また、被測定液の屈折率を１．４程度と想定し、またプリズム１１２としてゲルマニウムを用いた場合、全反射の臨界角は２０．５度となる。
そして、カセグレン鏡１１６のＮＡをそれぞれ約１０度大きくとると、該カセグレン鏡１１６の開口角は６０度となるため、プリズムの円錐角も６０度に設定した。
【００４９】
この結果、曲率半径が３mmのプリズム１１２を円錐角６０度に形成することにより、優れた全反射測定能を得ることができた。
図５には本実施態様にかかる全反射測定装置による測定結果が示されている。
本分析系では、水溶液の温度と赤外光吸収度の相関を検証する目的で、被測定液として水を用い、水温を２４〜７５゜Ｃで変化させる条件とした。
同図より明らかなように、本実施態様にかかる全反射測定装置によれば、被測定液の温度を変化させても、その赤外光吸収度の変化を適正に把握することができる。
【００５０】
以上のように、本実施態様にかかる全反射測定装置によれば、全反射プリズム１１２を電極として作用させているため、電極面となる平頭面１１２ａにおいて全反射測定ができ、平頭面１１２ａに誘引された荷電物質を正確かつ容易に全反射測定することが可能となる。
しかも、試料セル１１１内の被測定液１１０の温度情報を検知手段１１５によりリアルタイムに採取することと、該検知手段１１５から出力される被測定液１１０の温度が所定温度を保つように制御手段１１７により温度制御を行うため、温度変化を生じる環境下にあっても安定した測定結果を得ることができる。
【００５１】
また、弾性Ｏリング１４１を介して試料セル１１０内周面にコーン状保持枠１８０がしっかりはめ合わされるため、試料セル１１１内を実質的に気密とすることができる。
それによって、温度変化を生じる環境下にあっても、その外気の影響を直接的に受けることはなくなり、被測定液１１０の温度制御は容易となる。
【００５２】
また、被測定液１１０が長時間加熱された場合であっても、容易に蒸発してしまうのを防ぐことができる。
それによって、被測定液１１０として水溶液だけではなく、該水溶液より揮発性の高い有機溶媒を用いることもできる。
また、試料セル１１１とコーン状保持枠１８０は、弾性Ｏリング１４１を介在させるため、コーン状保持枠１３４の材質と試料セル１１１の構成材質が異なり、両者の膨張係数が相違した場合であっても、温度変化に伴う両者の膨張度の相違を弾性Ｏリング１４１が吸収し、試料セルと全反射プリズムに応力歪みを与えることがない。
【００５３】
なお、前記実施態様においてはＡＴＲプリズム自体を誘引電極部として用いたが、プリズムの全反射面に接触させて金属ワイヤーのグリッド電極を配置すること、あるいはプリズムの全反射面に金属グリッドをメッキして電極とすること等も可能である。
また、前記実施態様においては、ＡＴＲプリズムの形状を先端が平頭な円錐状としたが、該形状は試料が液体の場合に好適であり、試料がゼリー状等の半固体の場合には、ＡＴＲプリズムの形状を半球状に形成することが好適である。
また、前記実施態様において、試料セルを被測定試料が入れられる凹部が設けられたものとしたが、フローセルにも適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる全反射測定装置によれば、試料セル内の被測定試料の温度情報を検知手段によりリアルタイムに採取することと、該検知手段から出力される被測定試料の温度が所定温度を保つように制御手段により温度制御を行うこととしたので、温度変化を生じる環境下にあっても安定した測定結果を得ることができる。
また、前記全反射測定装置において、全反射プリズムの平面あるいは平頭面を表出した状態で先端部に固定する保持枠を備え、試料セルの内周面には弾性Ｏリングが設置され、該弾性Ｏリングを介して試料セル内周面に保持枠がしっかりはめ合わされることにより、試料セル内を実質的に気密とすることができる。
それによって、温度変化を生じる環境下にあっても、その外気の影響を直接的に受けることはなくなり、被測定試料の温度制御は容易となる。
また、被測定試料が長時間加熱された場合であっても、容易に蒸発してしまうのを防ぐことができる。
それによって、被測定試料として水溶液だけではなく、該水溶液より揮発性の高い有機溶媒を用いることもできる。
また、試料セルと保持枠は、弾性Ｏリングを介在させることにより、保持枠の材質と試料セルの構成材質が異なり、両者の膨張係数が相違した場合であっても、温度変化に伴う両者の膨張度の相違を前記弾性Ｏリングが吸収し、試料セルと全反射プリズムに応力歪みを与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】全反射測定原理の説明図である。
【図２】本発明の一実施態様にかかる全反射測定装置の概略構成図である。
【図３】図３に示した全反射測定装置に用いられる試料セル近傍の縦断面図である。
【図４】図３に示した全反射測定装置に用いられる試料セルの上面図である。
【図５】図３に示した全反射測定装置による測定結果の１例である。
【符号の説明】
１１０被測定液
１１１試料セル
１１２全反射プリズム
１１３ホットステージ（加熱冷却手段）
１１４電界型全反射顕微鏡
１１５検知手段
１１７制御手段
１１９ステージ
１３４コーン状保持枠
１４１弾性Ｏリング

Claims

カセグレン主鏡およびカセグレン副鏡を有し、前記副鏡、主鏡の順に反射された光を被測定試料上に集光し、その全反射光を主鏡、副鏡の順に反射させて得るカセグレン鏡と、
カセグレン鏡の下部に配置され、半球状あるいは先端が平頭な円錐状に形成され、該半球状の平面あるいは円錐状の平頭面が前記カセグレン鏡の集光位置となるように配置された全反射プリズムと、
前記全反射プリズムの半球状の平面あるいは円錐状の平頭面の外径に比較し、やや大きい内径の凹部が設けられ、該凹部に被測定試料が前記全反射プリズムの半球状の平面あるいは円錐状の平頭面に当接するように入れられた熱伝導性材料からなる試料セルと、
前記試料セルを加熱および冷却する加熱冷却手段と、
前記試料セル内の被測定試料の温度情報をリアルタイムに検出する検知手段と、
前記加熱冷却手段の温度を上昇および下降させ、前記検知手段が出力する試料セル内の被測定試料温度が所定温度を保つように温度制御を行う制御手段と、
前記全反射プリズム先端部が表出された状態で、該全反射プリズム先端部が前記カセグレン鏡の集光位置となるように、該全反射プリズムを保持する保持枠と、
前記試料セル凹部と前記保持枠との間に介在され、該試料セルと該保持枠との熱膨張の違いによる歪を吸収し、かつ該試料セル内を実質的に気密とするための弾性Ｏリングと、
を備えたことを特徴とする全反射測定装置。
請求項１記載の全反射測定装置において、
前記保持枠はコーン状であり、
前記弾性Ｏリングは前記試料セル凹部内周に設けられており、
前記弾性Ｏリングを介して前記試料セル凹部内周と前記コーン状保持枠とがはめ合わされていることを特徴とする全反射測定装置。