JP4652921B2 - 試料ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、励起光を照射した試料が反射する被測定光を観測する積分球に対して着脱可能に取り付けられる試料ホルダに関する。

被測定光が放射状に出射される場合にその被測定光の強度を測定するために積分球が用いられている。積分球は球状の本体内壁に高拡散反射粉末が塗布されていて、被測定光が放射状に試料より出射されると、その高拡散反射粉末により多重拡散反射される。この拡散反射された光が光検出器に入射されて、その出力信号が光強度計に導かれて出射された被測定光の強度を測定することができる。そのような積分球の一例が下記特許文献１の図５に開示されている。
特開２００４−３０９３２３号公報

上記特許文献１の図５に開示されている積分球は、試料が載置されているステージと励起光の光軸が成す角度は固定されている。このような積分球では、例えば試料の種類に応じて前述の角度を変更する必要がある場合に、励起光を導入する穴の位置や角度を変更しなければならない。そのため、それぞれの試料に最適な積分球を用意する必要があり、コストや手間を考慮すると全ての試料に最適な積分球を使用することは現実的に極めて困難である。

そこで本発明では、同一の積分球を用いて、試料に異なる角度で励起光を照射する際に好適な試料ホルダを提供することを目的とする。

本発明に係る試料ホルダは、励起光を照射した試料が反射する被測定光を観測する積分球に対して着脱可能に取り付けられる試料ホルダであって、試料を積分球内に導入する試料導入穴から積分球内に延びる試料台と、当該試料ホルダを積分球に係止するための係止部と、を備え、試料台には試料を載置する載置面が、励起光の光軸に垂直な面から傾斜するように形成されており、係止部は、載置面が積分球内において所定方向に方向付けされた状態で、載置面上の試料が積分球内に配置されるように、当該試料ホルダを積分球に係止することを特徴とする。

本発明によれば、励起光の光軸に垂直な面から傾斜するように形成されている載置面を有する試料台を備えると共に、載置面が所定方向に方向付けされるように積分球に係止する係止部を備えているので、載置面に載置した試料を励起光の光軸に対して所定の角度を成すように配置できる。その所定の角度は載置面の傾斜に依存するので、例えば所定の角度を変更して複数種類の試料を測定する場合には、試料台を変更することで対応できる。

また本発明に係る試料ホルダでは、試料台は、試料を載置面上に位置決めするための位置決め部を有しており、当該位置決め部は複数の凸部からなることも好ましい。複数の凸部からなる位置決め部を有しているので、傾斜した載置面上に配置された試料を適切な位置に保持することができる。

また本発明に係る試料ホルダでは、複数の凸部は、矩形状の試料及び試料を保持する円形状の保持部材を位置決め可能な構造を有することも好ましい。測定対象となる試料は矩形状を成している場合があると共に、円形状の保持部材に配されている場合もあるので、双方を位置決め可能な構造とすることで、より多くの種類の試料に対応することができる。

また本発明に係る試料ホルダでは、載置面は、位置決め部よりも内側に凹部を有することも好ましい。位置決め部よりも内側に凹部が形成されているので、載置面に試料を載置した場合に、試料と載置面との接触面積を減らすことができる。従って、例えば載置面に他の試料が付着したような場合であっても、その影響を極力低減することができる。

本発明によれば、励起光の光軸と載置面との角度は載置面の傾斜に依存するので、例えばその角度を変更して複数種類の試料について測定する場合には、試料台を変更することで対応できる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本発明の実施形態である試料ホルダについて図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の試料ホルダを用いた光検出装置の、励起光光軸に沿った断面を示す図である。図２は、励起光光軸に沿った断面であって、図１に示す断面と直交する断面を示す図である。

図１及び図２に示す光検出装置１は、架台１０に取り付けられた積分球２０と、励起光用光ファイバホルダ３０と、試料ホルダ４０と、光検出用光ファイバホルダ５０とを備えている。積分球２０は、取り付けねじ１０２によって架台１０に取り付けられている。

積分球２０には、励起光導入穴２０１と、試料導入穴２０２と、光検出器導入穴２０３と、遮光板２０４とが形成されている。励起光導入穴２０１は、励起光用光ファイバホルダ３０が挿入されて取り付けられる穴である。試料導入穴２０２は、試料ホルダ４０が挿入されて取り付けられる穴である。光検出器導入穴２０３は、光検出用光ファイバホルダ５０が挿入されて取り付けられる穴である。

励起光導入穴２０１は、積分球２０と鉛直線が交わる極の一方（図中上方の極）に形成されている。試料導入穴２０２は、励起光導入穴２０１とは反対側の極（図中下方の極）に形成されている。光検出器導入穴２０３は、励起光導入穴２０１が形成されている位置と、試料導入穴２０２が形成されている位置とを両極とする子午線上であって、その両極から等距離にある位置に形成されている。遮光板２０４は、試料導入穴２０２と光検出器導入穴２０３との間に形成されている。

励起光用光ファイバホルダ３０のファイバ保持部３０１に取り付けられている光ファイバ（図示しない）は、図示しない励起光源に接続されている。励起光源（図示しない）から出射された励起光は光ファイバ（図示しない）を通って励起光用光ファイバホルダ３０のレンズ３０２に導かれる。その励起光は、励起光用光ファイバホルダ３０と対向配置されている試料ホルダ４０に載置されている試料Ｓに照射される。

励起光が照射された試料Ｓが反射した被測定光は、積分球２０の内壁に塗布された高拡散反射粉末により多重拡散反射される。この拡散反射された被測定光は、光検出光ファイバホルダ５０に取り付けられている光ファイバ５０１に入射される。光ファイバ５０１は光検出器（図示しない）に接続されている。従って、光ファイバ５０１に入射した被測定光は光ファイバ５０１を通ってマルチチャンネル光検出器（図示しない）に導かれる。マルチチャンネル光検出器（図示しない）が検出した測定データはデータ処理装置（図示しない）に出力されてデータ処理され、被測定光の強度が測定される。

遮光板２０４は、試料Ｓからの被測定光が直接光ファイバ５０１に入射するのを防止するために設けられている。被測定光が直接光ファイバ５０１に入射すると、被測定光の強度データに著しい誤差が発生してしまうためである。

続いて、試料ホルダ４０について図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、図１における試料ホルダ４０付近の拡大断面図である。図４は、図２における試料ホルダ４０付近の拡大断面図である。

試料ホルダ４０は、試料台４１と、ハンドリング用つまみ４２と、ホルダ本体４３と、取付フランジ４４（係止部）とを備えている。試料台４１の載置面４１１には試料Ｓが載置されている。図３に示すように、載置面４１１は、励起光の光軸Ｌに垂直な面から傾斜するように形成されている。試料台４１は、ホルダ本体４３とハンドリング用つまみ４２との間に保持されている。試料台４１及びハンドリング用つまみ４２が取り付けられているホルダ本体４３は、取付フランジ４４に挿入されている。図４に示すように、取付フランジ４４には、架台１０から延びる固定突起１０１が挿入されると共に、その挿入されている部分と反対側には固定ねじ４５が設けられている。固定ねじ４５を締め付けると、固定突起１０１と固定ねじ４５との間にホルダ本体４３が挟まれて固定される。

試料ホルダ４０についてより詳細に説明する。図５は、試料ホルダ４０の分解斜視図である。ホルダ本体４３は、円筒状の筒部４３１と、その筒部４３１の一端に設けられている鍔部４３２とを有している。鍔部４３２には、位置決め切り欠き４３２ａが形成されている。鍔部４３２にはまた、ハンドリング用つまみ４２を取り付けるためのねじ穴４３２ｂが形成されている。筒部４３１の多端には図示しない折り返し部が形成されており、ハンドリング用つまみ４２との間で試料台４１を挟んで固定している。

ハンドリング用つまみ４２は、第一鍔部４２１と、第二鍔部４２２と、小径部４２３と、大径部４２４とを有している。小径部４２３は円筒状であって、第一鍔部４２１と第二鍔部４２２との間に形成されている。大径部４２４は円筒状であって、第二鍔部４２２から小径部４２３とは反対側に延出するように形成されている。第一鍔部４２１はホルダ本体４３との間で試料台４１を挟んで固定するための部分である。第二鍔部４２２には穴４２２ａが、ホルダ本体４３のねじ穴４３２に対応する位置に設けられている。従って、試料台４１を挟み込んでホルダ本体４３とハンドリング用つまみ４２とをねじ止めすると、試料台４１、ホルダ本体４３、及びハンドリング用つまみ４２を互いに固定することができる。また、試料台４１とハンドリング用つまみ４２との間にはＯリング４６が配されているので、試料台４１がハンドリング用つまみ４２に対して回動するのを防止できる。

取付フランジ４４は、フランジ本体４４１と固定ねじ４５とを有している。フランジ本体４４１には位置決めピン４４１ｂが設けられている。位置決めピン４４１ｂは、ホルダ本体４３の位置決め切り欠き４３２ａに対応する位置に設けられている。従って、ホルダ本体４３の筒部４３１をフランジ本体４４１に挿入すると、位置決めピン４４１ｂが位置決め切り欠き４３２ａに挿入され、フランジ本体４４１に対するホルダ本体４３の位置決めがなされる。固定ねじ４５が設けられている位置と反対側には固定穴４４１ａが形成されている。固定穴４４１ａは上述した固定突起１０１が挿入される穴である。

試料台４１について図６を参照しながら説明する。図６は、試料台４１を載置面４１１側から見た平面図である。図６においては、図の上側が載置面４１１が高くなっている部分であり、図の下側が載置面４１１が低くなっている部分であるものとする。載置面４１１には、位置決め部４１２が四箇所に形成されている。四箇所に形成された位置決め部４１２よりも内側の載置面４１１には凹部４１３が形成されている。

位置決め部４１２は、円形の載置面４４１の外周近傍であって、互いに等間隔になるように配置されている。各位置決め部４１２は、凸部４１２ａ及びその凸部４１２ａに囲まれている凹部４１２ｂを有している。位置決め部４１２は、角柱状の突起を形成し、その角柱状の突起の中心に円柱状の穴をあけると共に、角柱状突起の一角を切り欠くことで形成される。各位置決め部４１２において切りかかれている部分は、載置面４１１の中心方向を向くように形成されている。

従って、試料Ｓが図示するような矩形のものである場合、試料Ｓの四隅が各位置決め部４１２の凹部４１２ｂに入り込み、凸部４１２ａによって保持される。また、円形のシャーレといった保持部材Ｓ２に試料を入れた場合には、矩形試料と同様に、四箇所に形成された位置決め部４１２によって保持される。

試料Ｓが矩形のガラス基板に発光材料を塗布したものである場合には、発光材料から放出された光子の一部はガラス基板を光導波路として伝播し、その端面から出射される。従って、本実施形態のような位置決め部４１２の形態を採用した場合には、試料Ｓと位置決め部４１２との接触部位を小さくすることができ、試料Ｓの端面から出射された光子をより高精度に測定できる。

また、試料Ｓの載置面４１１側に発光材料が付着しているような場合であっても、載置面４１１に凹部４１３が形成されているので、載置面４１１への発光材料の付着を抑制できる。また、位置決め部４１２にも凹部４１２ｂが設けられているので、位置決め部４１２への発光材料の付着も抑制できる。

位置決め部４１２の変形例を図７に示す。図７の（ａ）に示す試料台７１は、載置面７１１に一対の位置決め部４１２が形成されると共に、一つの突起７１２が形成されている。一対の位置決め部４１２と突起７１２とは、円形の載置面４４１の外周近傍であって、互いに等間隔になるように配置されている。

図７の（ｂ）に示す試料台７２は、載置面７２１に一対の位置決め部４１２が形成されている。この一対の位置決め部４１２は、図６の四箇所の位置決め部４１２の下二箇所に対応する位置に設けられている。載置面７２１は、図の上方が高く、図の下方が低くなるように傾斜しているので、試料Ｓ（保持部材Ｓ２）を二箇所の位置決め部４１２で保持することが可能となる。

また、図６を参照しながら説明したように載置面４１１に凹部４１３を形成する態様以外にも試料Ｓを載置面４１１に接触しないようにできる。その一例を図８を参照しながら説明する。図８はその一例を示すための試料台の断面図である。

図８の（ａ）に示す例は、図６を参照しながら説明した試料台４１の四箇所の位置決め部４１２の形状を変更した試料台８１を示している。尚、図８の（ａ）は、試料台８１の載置面８１１に形成された位置決め部８１２近傍の断面図である。図８の（ａ）に示すように、位置決め部８１２は、凸部８１２ａ及びその凸部８１２ａに囲まれている凹部８１２ｂを有している。凹部８１２ｂは、凸部８１２ａに対しては凹んだ状態となっているが、載置面８１１からは突出した状態となっている。従って、試料Ｓを各位置決め部８１２にかかるように配置した場合、試料Ｓは各位置決め部８１２の凹部８１２ｂに乗り上げた状態で保持され、載置面８１１との間に隙間ができる。

図８の（ｂ）に示す例は、図７の（ａ）を参照しながら説明した試料台７１の位置決め部４１２及び突起７１２の形状を変更した試料台８２を示している。尚、図８の（ｂ）は、試料台８１の載置面８２１に形成された突起８１３近傍（試料台８１の中心近傍）の断面図である。図８の（ｂ）に示すように、位置決め部８１２は図８の（ａ）で説明したのと同様な形状となっている。また、突起８１３は、載置面８２１を基準として、位置決め部８１２の凹部８１２ｂと同じ高さになるように形成されている。従って、試料Ｓを各位置決め部８１２にかかるように配置すると共に、突起８１３に乗り上げるように配置した場合、試料Ｓは各位置決め部８１２の凹部８１２ｂ及び突起８１３に乗り上げた状態で保持され、載置面８１１との間に隙間ができる。

本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態の試料ホルダ４０は、励起光の光軸Ｌに垂直な面から傾斜するように形成されている載置面４１１を有する試料台４１を備えると共に、載置面４１１が所定方向に方向付けされるように積分球２０に係止する取付フランジ４４を備えているので、載置面４１１に載置した試料Ｓを励起光の光軸Ｌに対して所定の角度を成すように配置できる。従って、励起光が試料Ｓに斜めに入射されることとなり、反射された被測定光が励起光導入穴２０１に戻ることがない。また、その所定の角度は載置面４１１の傾斜に依存するので、例えば所定の角度を変更して複数種類の試料を測定する場合には、試料台４１を変更することで対応できる。また、試料ホルダ４０は取付フランジ４４によって、載置面４１１が所定の方向に方向付けされるように固定されるので、試料Ｓによって反射された被測定光は常に積分球２０内の所定部位に照射されることになり、計測値の誤差を少なくすることが可能となる。

本実施形態に係る試料ホルダを用いた光検出装置を示す断面図である。 本実施形態に係る試料ホルダを用いた光検出装置を示す断面図である。 図１の拡大断面図である。 図２の拡大断面図である。 試料ホルダの分解斜視図である。 試料ホルダの載置面を示す平面図である。 載置面の変形例を示す平面図である。 試料台の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１…光検出装置、１０…架台、２０…積分球、３０…励起光用光ファイバホルダ、４０…試料ホルダ、５０…光検出用光ファイバホルダ５０、４１…試料台、４２…ハンドリング用つまみ、４３…ホルダ本体、４４…取付フランジ。

Claims (4)

1. 励起光を照射した試料が反射する被測定光を観測する積分球に対して着脱可能に取り付けられる試料ホルダであって、
   前記試料を前記積分球内に導入する試料導入穴から前記積分球内に延びる試料台と、当該試料ホルダを前記積分球に係止するための係止部と、を備え、
   前記試料台には試料を載置する載置面が、前記励起光の光軸に垂直な面から傾斜するように形成されており、
   前記係止部は、前記載置面が前記積分球内において所定方向に方向付けされた状態で、前記載置面上の前記試料が前記積分球内に配置されるように、当該試料ホルダを前記積分球に係止することを特徴とする試料ホルダ。
2. 前記試料台は、前記試料を前記載置面上に位置決めするための位置決め部を有しており、当該位置決め部は複数の凸部からなることを特徴とする請求項１に記載の試料ホルダ。
3. 前記複数の凸部は、矩形状の前記試料及び前記試料を保持する円形状の保持部材を位置決め可能な構造を有することを特徴とする請求項２に記載の試料ホルダ。
4. 前記載置面は、前記位置決め部よりも内側に凹部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の試料ホルダ。

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