JPH04186140A - optical cell - Google Patents
optical cellInfo
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- JPH04186140A JPH04186140A JP2313897A JP31389790A JPH04186140A JP H04186140 A JPH04186140 A JP H04186140A JP 2313897 A JP2313897 A JP 2313897A JP 31389790 A JP31389790 A JP 31389790A JP H04186140 A JPH04186140 A JP H04186140A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、減衰全反射法によって試料スペクトルを測定
する装置に装着される光学セル及びその製造方法に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical cell installed in an apparatus for measuring a sample spectrum by the attenuated total internal reflection method, and a method for manufacturing the same.
従来の装置は、アメリカン ケミカル ソサエティ ナ
ンバー343、(+987)第362頁から第377頁
(American Chemical 5ociet
y、 No、343(1987) pp、362〜37
7)において論じられている。Conventional equipment is described in American Chemical Society No. 343, (+987) pages 362 to 377.
y, No, 343 (1987) pp, 362-37
7).
ここではフーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)の
試料室内にポリマーをコーティングした減衰全反射(A
TR)プリズムを一方の端面に赤外光源からの光が入射
し、ATRプリズム内を全反射によって伝搬し、他の端
面から検知器に出射するように設置されている。また、
ATRプリズム上に設けた流路及びチューブ、フォアウ
ェイバルブ、ペリスタリックポンプによってフローセル
を形成し、ATRプリズム上に試料を心入する。Here, we introduce a polymer-coated attenuated total internal reflection (A) sample chamber of a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR).
The ATR prism is installed so that light from an infrared light source is incident on one end face, propagates within the ATR prism by total reflection, and is emitted to the detector from the other end face. Also,
A flow cell is formed by a flow path and tube provided on the ATR prism, a foreway valve, and a peristaltic pump, and a sample is deposited onto the ATR prism.
赤外光が全反射しながらATRプリズムを伝搬していく
際、わずかにポリマーとその上に導入された試料によっ
て特定波長が吸収される。When the infrared light propagates through the ATR prism while being totally reflected, a small amount of specific wavelength is absorbed by the polymer and the sample introduced on top of it.
上記従来技術は光路を密閉するという点について考慮が
されておらず、光路中の水蒸気や炭酸ガスがスペクトル
に与える影響を除くために試料をセラ1−シてからパー
シンクに時間を要するという問題があった。The above-mentioned conventional technology does not take into consideration the point of sealing the optical path, and there is a problem that it takes time to perform parsing after curing the sample in order to remove the influence of water vapor and carbon dioxide in the optical path on the spectrum. there were.
本発明の目的は、試料セットからスペクl−ル測定まで
の持ち時間を無くすことにある。An object of the present invention is to eliminate the waiting time from sample setting to spectrum measurement.
また上記従来技術はポリマー表面への血液蛋白の吸着動
態を調べるためのものでATRプリズムj−
表面の洗浄、滑面の保守について考慮がされておらず、
使用回数の増加による表面の汚れ、キズが増え測定精度
に影響を及ぼすという問題があった。In addition, the above-mentioned conventional technology is for investigating the adsorption dynamics of blood proteins on the polymer surface, and does not take into account cleaning of the ATR prism surface or maintenance of the smooth surface.
There has been a problem in that the increased number of uses increases the amount of dirt and scratches on the surface, which affects measurement accuracy.
本発明の他の目的は、試料のプリズム上への直接の導入
を避け、ATRプリズム表面を光学的にきれいに保守す
ることにある。Another object of the present invention is to avoid direct introduction of the sample onto the prism and maintain the ATR prism surface optically clean.
上記第1の目的な達成するために、全光路を箱型構造で
密閉し、ATRと箱型構造を一体化してA TR片面の
みを構造外部に露出させたものである。この構造により
、構造内の水蒸気、炭酸ガスなどを除くためには構造内
を常時窒素ガス、アルゴンガス、乾燥空気などでパージ
ング、もしくは真空状態にしたものである。In order to achieve the first objective, the entire optical path is sealed in a box-shaped structure, the ATR and the box-shaped structure are integrated, and only one side of the ATR is exposed to the outside of the structure. Due to this structure, the inside of the structure is constantly purged with nitrogen gas, argon gas, dry air, etc., or kept in a vacuum state in order to remove water vapor, carbon dioxide, etc. inside the structure.
上記他の目的を達成するために全反射の際にプリズム外
にしみ出す光の長さよりうすい薄膜をフレームに接着さ
せ、ATRプリズムへの薄膜の簡易な装脱着を可能にし
たものである。In order to achieve the other objects mentioned above, a thin film thinner than the length of light leaking out of the prism during total reflection is adhered to the frame, thereby making it possible to easily attach and detach the thin film to the ATR prism.
箱型構造で全光路を密閉することによって、光=4−
路は常時一定ふん囲気に保たれ、ふん囲気の変化によっ
てスペク1〜ルに影響を及ぼすことがない。By sealing the entire optical path with the box-shaped structure, the light path is always kept in a constant atmosphere, and changes in the surrounding air do not affect the spectrum.
即ち、箱型構造の壁面にATRプリズムの一面のみを露
出さ、せることによって、光路を外気にさらすことなし
に試料をプリズム」二にセットすることができ、構造内
ふん囲気を一定に保つことができる。That is, by exposing only one side of the ATR prism to the wall of the box-shaped structure, the sample can be set on the prism without exposing the optical path to the outside air, and the ambient air inside the structure can be kept constant. I can do it.
さらに、フレームに接着された薄膜は試料を保持し、A
TR表面を試料によって汚すことがない。Furthermore, a thin film glued to the frame holds the sample and A
The TR surface is not contaminated by the sample.
それによってATR表面は試料や洗浄などによってキズ
つけられたりすることなく光学的にきれいな表面を保て
、精度の良い測定ができる。This allows the ATR surface to remain optically clean without being scratched by samples or cleaning, allowing for highly accurate measurements.
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on examples.
第1図は、本発明の第1の実施例であるフーリエ交換赤
外分光光度計(FT−IR)。本体は分光器部1とコン
ピュータ部2が組み合わされた一体構造のディスクトッ
プ型になっており、分光器部1の壁面の一部はATRプ
リズム3となっている。FIG. 1 shows a Fourier exchange infrared spectrophotometer (FT-IR) which is a first embodiment of the present invention. The main body is an integrated desktop type in which a spectrometer section 1 and a computer section 2 are combined, and a part of the wall surface of the spectrometer section 1 is an ATR prism 3.
このATRプリズム3上に試料がセットされ、測定され
たスベクl−ルはc r< ’↓4に表ボされる。また
コンピュータ部とプリンタを接続することによって紙面
への出力も可能である。測定及びスペク)〜ル処理その
他の操作はキーボード5とマウス6によって行われる。A sample is set on this ATR prism 3, and the measured magnitude is expressed as cr<'↓4. It is also possible to output on paper by connecting the computer section to a printer. Measurement, spectrum processing, and other operations are performed using the keyboard 5 and mouse 6.
また分光器部2内は鹿に窒素ガスで充填されている。第
2図は第1の実施例のA、 T Rプリズ11部の断面
図である。第1図の分光器部1の箱型構造の壁面7の一
部にA T Rプリズム3が装着されるように、箱型構
造7とA 1’ Rプリズム3の端面はIポキシ樹脂8
によって接着固定されている。光源からに4訂を通って
きた赤外光9は反射鏡」○によってA T Rプリズム
3端面に端面どの角度か臨T角を超えろように入射され
る。ATRプリズム3を全反射しながら伝搬した赤外光
9は試料11に特定波長を吸収されプリズム3の他の端
面から反射鏡12を経て検知器に出射される。なお、光
源及び1′−四・、;1、検知器までの全光路は箱型構
造7によって密閉されている。本実施例によれば、試料
交換時に光路が外気にさらされ、大気中に含まれる水蒸
気や炭酸ガスによってスペクI−ルが影響をうけること
がない。第3図にその効果を示す。第3図のスペクトル
は従来型のF T−T Rでパージングをせずに水を測
定したもの、bは本実施例によって水を411]定した
ものである。aのスペクI−ルにみられる鋭い複数のピ
ークは、試料室中その他の光路上に存在する水蒸気によ
るものである。本実施例では、バーシンクによる411
1定までの待ち時間がなくなり、迅速に本来の水のスペ
ク1〜ルであるbが得られる。Furthermore, the inside of the spectroscope section 2 is filled with nitrogen gas. FIG. 2 is a sectional view of the A and TR prism 11 portions of the first embodiment. The end faces of the box-shaped structure 7 and the A 1' R prism 3 are coated with I poxy resin 8 so that the ATR prism 3 is attached to a part of the wall surface 7 of the box-shaped structure of the spectrometer section 1 in FIG.
It is fixed with adhesive. The infrared light 9 that has passed through the 4th edition from the light source is incident on the end face of the ATR prism 3 by the reflecting mirror ○ so that the angle of the end face exceeds the T angle. The infrared light 9 propagated through the ATR prism 3 while being totally reflected is absorbed at a specific wavelength by the sample 11 and is emitted from the other end face of the prism 3 via the reflecting mirror 12 to the detector. Note that the entire optical path from the light source to the detector 1'-4, ;1, is sealed by a box-shaped structure 7. According to this embodiment, the optical path is exposed to the outside air during sample exchange, and the spectrum is not affected by water vapor or carbon dioxide contained in the atmosphere. Figure 3 shows the effect. The spectrum in FIG. 3 is the one obtained by measuring water with a conventional F T-TR without purging, and the spectrum b is the one obtained by measuring water according to the present example. The multiple sharp peaks seen in the spectrum a are due to water vapor existing in the sample chamber and other optical paths. In this example, 411 by bar sink
There is no waiting time until the 1st constant, and the original water spectrum 1~b can be quickly obtained.
第4図は本発明の第2の実施例の断(n1図である。FIG. 4 is a cross section (n1 diagram) of the second embodiment of the present invention.
A T Rプリズム3−ににS」02膜1.3.i、4
、シリコンフレーム15からなる試料保持部を設けたも
のである。5102膜は膜厚3jzm以下で赤外光にほ
とんど透明であり、A T Rプリズム3に入射した赤
外光9が全反射をしながらプリズム3を伝搬していく時
、赤外光9を試料]]中にわずかに透過させることがで
きる。第5図は第2の実施例における試料保持部の製造
工程を示している。ATR Prism 3-S'02 Film 1.3. i, 4
, a sample holding section consisting of a silicon frame 15 is provided. The 5102 film has a thickness of 3 mm or less and is almost transparent to infrared light, and when the infrared light 9 incident on the ATR prism 3 propagates through the prism 3 while being totally reflected, the infrared light 9 is transmitted through the sample. ]] can be slightly transmitted. FIG. 5 shows the manufacturing process of the sample holder in the second embodiment.
まずシリコン基板15表面に5102膜13゜〕4を形
成させ(5−a図)、更にその上にフォトレジスト16
.17を積層し、レジスl−J 7 十にフレー11形
をパターン化したマスク18をかぶせマスク上に紫外線
1ε〕を照射する(5−b図)。First, a 5102 film 13°]4 is formed on the surface of the silicon substrate 15 (Figure 5-a), and then a photoresist 16
.. 17 are laminated, a mask 18 patterned with a flake 11 shape is placed over the resist l-J7, and the mask is irradiated with ultraviolet rays 1e (see Figure 5-b).
現像液によってレシスI〜の紫外線照射部のみはく離さ
せる(5−e図)、3更にフッ酸処理によってレジスI
−がはくりされた部位のS」02膜14を(5−d図)
、K(’11−I処理によってシリコン基(反15(5
−e図)をそれぞれ順にエツチングする。Only the ultraviolet irradiated parts of Resis I~ are removed using a developer (Fig. 5-e). 3. Furthermore, Resis I is treated with hydrofluoric acid
- S'02 membrane 14 in the area where it was peeled off (Fig. 5-d)
, K('11-I treatment, the silicon group (anti-15(5
-e) are etched in turn.
残ったレジストははく離液によってはく煎される(5−
r図)。The remaining resist is removed with a stripper (5-
r figure).
第6図は本発明の第3の実施例の断面図である。。FIG. 6 is a sectional view of a third embodiment of the invention. .
ATRプリズム3」−に高分子I摸20、SiO2膜1
3.1.4、シリコンフレーム15からなる試料保持部
を設けたものである。高分子膜は膜厚3μm以下で表面
は平滑で赤外吸収が少くあり、ATRプリズム3に入射
した赤外光9が全反射をしながらプリズ1.3を伝搬し
ていく時、赤外光9を試料11中にわずかに透過させる
ことができる。ATR prism 3" - polymer I sample 20, SiO2 film 1
3.1.4, a sample holding section consisting of a silicon frame 15 is provided. The polymer film has a thickness of 3 μm or less, has a smooth surface, and has little infrared absorption. 9 can be slightly permeated into the sample 11.
第7図は第3の実施例の試料保持部の製造工程を示して
いる。まずシリコン基板15表面にSi○2膜13.1
4を形成させ(7−a図)、更に510Z膜13」−に
は高分子膜20を、SiO2膜14膜上4フカ1−レジ
ス1へ17を積層させる。フォトレジスト17上にはフ
レー11形をパターン化したマスク18をかぶせ、紫外
線を照射しく7−す図)、現像液によってレジス1〜1
7の紫外線照射部のみはく離させる(7−0図)。更に
2度のフン酸処理、K OT−1処理によって、レジス
トがはく1月した部位の5jOz膜13..14、シリ
コン基板15をそれぞれエツチングする。これによって
高分子膜20」二にフレ・−11が形成される(7−e
、f図)。第2と第3の実施例はA TRプリズム−に
に直接試料を導入することがなく、試料でプリズムを汚
すことがないので洗浄が不要であり、試料交換時はフレ
ーム毎の交換が可能である。またこの製法によれば、膜
面にゆがみを生ずることなくフレームを膜]−に形成で
きる。FIG. 7 shows the manufacturing process of the sample holder of the third embodiment. First, a Si○2 film 13.1 is placed on the surface of the silicon substrate 15.
4 is formed (Figure 7-a), and further a polymer film 20 is laminated on the 510Z film 13'', and a layer 17 is laminated on the SiO2 film 14 and the resist 1. A mask 18 patterned in the shape of flakes 11 is placed over the photoresist 17, and ultraviolet rays are irradiated (see Figure 7).
Only the ultraviolet ray irradiated part of No. 7 is peeled off (Fig. 7-0). Furthermore, by two more hydrochloric acid treatments and a KOT-1 treatment, the 5jOz film 13. .. 14. Etch the silicon substrate 15. As a result, a flare-11 is formed on the polymer film 20'' (7-e
, f figure). In the second and third embodiments, the sample is not directly introduced into the ATR prism, and the prism is not contaminated with the sample, so cleaning is not necessary, and the sample can be replaced frame by frame. be. Further, according to this manufacturing method, the frame can be formed on the membrane without causing distortion on the membrane surface.
本発明は、以下説明したように構成されているので以下
に記載されるような効果を奏する。光路上の雰囲気が一
定に保たれているので、定量分析などの際、雰囲気中の
水蒸気や炭酸ガスなどの変動による誤差を除去できる。Since the present invention is configured as described below, it produces the effects described below. Since the atmosphere on the optical path is kept constant, errors caused by fluctuations in water vapor, carbon dioxide, etc. in the atmosphere can be removed during quantitative analysis.
また本発明の試料保持部は膜面にゆがみを生ずることな
しに、安価に製造することができ使い捨てが可能である
。さらにATR表面を常にきれいに保つことができ、使
用回数の増加による表面のキズや汚れなどによっ8透過
エネルギーが散乱することがない。Further, the sample holding section of the present invention can be manufactured at low cost without causing distortion of the membrane surface, and can be disposable. Furthermore, the ATR surface can be kept clean at all times, and the 8 transmitted energy will not be scattered due to scratches or dirt on the surface due to increased use.
第1図の本発明の一実施例のFTIRの全体図、第2図
は第1図のA TR部分の断面図、第3図は第1図で測
定した水の赤夕(吸収スベク1〜ルを示す図、第4図は
本発明の第2の実施例の縦断面図、第5図は第4図の試
料保持部の製造工程を示す図、第6図は本発明の第3の
実施例の縦断面図、第7図は第6図の試料保持部の製造
工程を示す図である。
1 分光器部分、2・・コンピュータ部分、3.。
ATRプリズム、4 デイスプレィ、5 キーボード、
6・マウス、7 箱型構造、8 エポキシ樹脂、9 赤
外光、1.0.12・反射鏡、11− ・試料、13.
i/l・S j02膜、15・・シリコン基板、16.
17・・フォトレジスト、18・マスク、19 紫外線
、20・高分子膜。
侶 ハ ・ ぢFig. 1 is an overall view of FTIR of one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view of the ATR portion of Fig. 1, and Fig. 3 is a red sunset (absorption spectrum 1~ FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the manufacturing process of the sample holder of FIG. 4, and FIG. FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view of the embodiment, and is a diagram showing the manufacturing process of the sample holder shown in FIG. 6. 1. Spectrometer section, 2. Computer section, 3. ATR prism, 4. Display, 5. Keyboard.
6. Mouse, 7. Box-shaped structure, 8. Epoxy resin, 9. Infrared light, 1.0.12. Reflector, 11-. Sample, 13.
i/l・S j02 film, 15... silicon substrate, 16.
17. Photoresist, 18. Mask, 19. Ultraviolet light, 20. Polymer film. Husband Ha・ji
Claims (1)
プリズムと該箱型構造を一体化し、該ATRプリズムの
光伝搬面の片面のみを構造外部に露出するように装着さ
せたことを特徴とする光学セル。 2、ATRプリズム端面から入射した光が箱型構造外部
に露出しているATRプリズム面で全反射するときのみ
構造外に出射し、ATRプリズムを伝搬した光はATR
の他の端面から構造内の検知器に出射することを特徴と
する光学セル。 3、ATRプリズムの光伝搬面に装脱着可能なフレーム
、該フレームに接着された薄膜からなる試料保持部をも
つことを特徴とする光学セル。 4、請求項第1項に記載の構造内は、窒素ガス、アルゴ
ンガス、乾燥空気で充填されているか、又は真空状態で
あることを特徴とする光学セル。 5、請求項第1項に記載の箱型構造壁面の一部にATR
プリズム片面を用いるように密着固定させることを特徴
とする光学セルの製造方法。 6、シリコン基板片面上にSiO_2膜及びフォトレジ
ストを、他方片面上にSiO_2膜及びフォトレジスト
、又はSiO_2膜及び高分子膜を順に積層させ、レジ
ストを積層させた片面にフレーム形状をフォトリソグラ
フィーによってパターンニングし、他片面のSiO_2
膜及び高分子膜上にSiO_2、シリコンエッチングに
よって形成される請求項第3項に記載の薄膜及び該薄膜
に接着されるフレームの製造方法。 7、請求項第1項に記載のATRプリズムはジンクセレ
ン、シリコン、ゲルマニウム、KRS−5、KRS−6
、塩化銀、臭化銀、セレン化ヒ素を材料とすることを特
徴とする光学セル。 8、請求項第3項に記載の薄膜は、膜厚3μm以下のS
iO_2膜、PVC、OH−PVC、セルロース、セル
ローストリアセテート、ポリエチレンなどの赤外吸収の
比較的低い高分子膜で、該薄膜に接着されるフレームは
シリコンからなる試料保持部をもつことを特徴とする光
学セル。 9、請求項第1項に記載の光学セルによって密閉された
光源、マイケルリン干渉計、検知器からなる分光器部と
、増幅器及びAD変換器、CRT、キーボード、コンピ
ュータ等からなるコンピュータシステム部から構成され
ることを特徴とするフーリエ変換赤外分光光度計。[Claims] 1. Entire optical path is sealed with a box-shaped structure, and attenuated total reflection (ATR) is achieved.
An optical cell characterized in that a prism and the box-shaped structure are integrated, and the ATR prism is mounted so that only one light propagation surface is exposed to the outside of the structure. 2. Only when the light incident from the end face of the ATR prism is totally reflected on the ATR prism surface exposed outside the box-shaped structure, it is emitted outside the structure, and the light that propagated through the ATR prism is reflected in the ATR prism.
An optical cell characterized in that the radiation is emitted from the other end face to a detector within the structure. 3. An optical cell characterized by having a frame that can be attached to and detached from the light propagation surface of an ATR prism, and a sample holding part made of a thin film adhered to the frame. 4. The optical cell according to claim 1, wherein the inside of the structure is filled with nitrogen gas, argon gas, dry air, or is in a vacuum state. 5. ATR on a part of the wall surface of the box-shaped structure according to claim 1
A method for manufacturing an optical cell, characterized by closely fixing a prism on one side. 6. Laminate a SiO_2 film and a photoresist on one side of the silicon substrate, and a SiO_2 film and photoresist, or a SiO_2 film and a polymer film on the other side, in order, and pattern a frame shape by photolithography on the one side on which the resist is laminated. coating and SiO_2 on the other side.
4. The method of manufacturing a thin film and a frame adhered to the thin film according to claim 3, wherein the thin film and the frame adhered to the thin film are formed on the film and the polymer film by SiO_2 and silicon etching. 7. The ATR prism according to claim 1 is made of zinc selenium, silicon, germanium, KRS-5, KRS-6.
, silver chloride, silver bromide, and arsenic selenide. 8. The thin film according to claim 3 is made of S having a thickness of 3 μm or less.
A polymer film with relatively low infrared absorption such as iO_2 film, PVC, OH-PVC, cellulose, cellulose triacetate, polyethylene, etc., and the frame adhered to the thin film is characterized by having a sample holding part made of silicone. optical cell. 9. A spectrometer section consisting of a light source, a Michael Lin interferometer, and a detector sealed by the optical cell according to claim 1, and a computer system section consisting of an amplifier, an AD converter, a CRT, a keyboard, a computer, etc. A Fourier transform infrared spectrophotometer comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2313897A JPH04186140A (en) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | optical cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2313897A JPH04186140A (en) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | optical cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04186140A true JPH04186140A (en) | 1992-07-02 |
Family
ID=18046833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2313897A Pending JPH04186140A (en) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | optical cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04186140A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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- 1990-11-21 JP JP2313897A patent/JPH04186140A/en active Pending
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