JP3365809B2 - 表面プラズモン共鳴を利用した測定装置 - Google Patents
表面プラズモン共鳴を利用した測定装置Info
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- 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
- G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、測定試料の状態を高
感度に測定する表面プラズモン共鳴を利用した測定装置
に関するものである。
感度に測定する表面プラズモン共鳴を利用した測定装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、誘電体試料の表面近傍の情報や誘
電体薄膜の膜厚分布を高感度に測定する装置として、表
面プラズモン共鳴を利用した測定装置がいくつか開発さ
れている。
電体薄膜の膜厚分布を高感度に測定する装置として、表
面プラズモン共鳴を利用した測定装置がいくつか開発さ
れている。
【０００３】例えば、「Thin Solid Films,187,(1990)3
49−356」には、ラングミュアーブロジェット膜（ＬＢ
膜）を試料として、平行光で表面プラズモンを誘起さ
せ、その反射光の強度分布を検出してＬＢ膜の膜厚分布
を観察したことが報告されている。また、「光学,19,(1
990)682−686」には、玉葱を試料として、収束光で表面
プラズモンを誘起させ、その反射光強度の角度分布を一
次元イメージセンサを用いて検出すると共に、試料をＸ
Ｙステージにより二次元走査しながら、その角度分布を
色分けしてマッピングすることで、玉葱の表面細胞を擬
似カラー像として観察したことが報告されている。
49−356」には、ラングミュアーブロジェット膜（ＬＢ
膜）を試料として、平行光で表面プラズモンを誘起さ
せ、その反射光の強度分布を検出してＬＢ膜の膜厚分布
を観察したことが報告されている。また、「光学,19,(1
990)682−686」には、玉葱を試料として、収束光で表面
プラズモンを誘起させ、その反射光強度の角度分布を一
次元イメージセンサを用いて検出すると共に、試料をＸ
Ｙステージにより二次元走査しながら、その角度分布を
色分けしてマッピングすることで、玉葱の表面細胞を擬
似カラー像として観察したことが報告されている。
【０００４】この種の測定装置では、一般に、光学プリ
ズムを用いて表面プラズモンを励起するようにしてお
り、そのプリズムの配置例として、「Z.Physik,216,398
(1968)」に報告されているように、プリズムと金属とを
１μｍ以下のわずかな間隙を挟んで対向させたオット
（Otto）配置と、「Z.Physik,241,313(1971)」に報告さ
れているように、プリズムに薄膜上の金属を直接付けた
クレッシュマン（Kretschmann）配置とがある。
ズムを用いて表面プラズモンを励起するようにしてお
り、そのプリズムの配置例として、「Z.Physik,216,398
(1968)」に報告されているように、プリズムと金属とを
１μｍ以下のわずかな間隙を挟んで対向させたオット
（Otto）配置と、「Z.Physik,241,313(1971)」に報告さ
れているように、プリズムに薄膜上の金属を直接付けた
クレッシュマン（Kretschmann）配置とがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】表面プラズモン共鳴を
利用した測定装置は、生体膜、合成二分子膜やＬＢ膜の
ような擬似生体膜、および液晶性の配向膜等の有機薄膜
の状態を高感度で観察できる特長を有している。
利用した測定装置は、生体膜、合成二分子膜やＬＢ膜の
ような擬似生体膜、および液晶性の配向膜等の有機薄膜
の状態を高感度で観察できる特長を有している。
【０００６】ところが、上記のような有機薄膜は、ある
傾きをもって配向している場合が多いため、上記の文献
「Thin Solid Films,187,(1990)349−356 」、「光学,1
9,(1990) 682−686」に開示のように、一方向からのみ
光を入射させる構成では、分子が配向していることによ
って生じる光学異方性を検出することができないという
問題がある。
傾きをもって配向している場合が多いため、上記の文献
「Thin Solid Films,187,(1990)349−356 」、「光学,1
9,(1990) 682−686」に開示のように、一方向からのみ
光を入射させる構成では、分子が配向していることによ
って生じる光学異方性を検出することができないという
問題がある。
【０００７】この発明は、上述した問題点を解決すべく
なされたもので、その第１の目的は、オット配置を用い
て測定試料の分子の配向状態を検出し得るよう適切に構
成した表面プラズモン共鳴を利用した測定装置を提供す
ることにある。
なされたもので、その第１の目的は、オット配置を用い
て測定試料の分子の配向状態を検出し得るよう適切に構
成した表面プラズモン共鳴を利用した測定装置を提供す
ることにある。
【０００８】第２の目的は、クレッシュマン配置を用い
て測定試料の分子の配向状態を検出し得るよう適切に構
成した表面プラズモン共鳴を利用した測定装置を提供す
ることにある。
て測定試料の分子の配向状態を検出し得るよう適切に構
成した表面プラズモン共鳴を利用した測定装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【問題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、この発明では、金属の表面に測定試料を保持す
るとともに、この測定試料の上方に空気の誘電体を介し
て光学プリズムを配置し、この光学プリズムに全反射の
条件で偏光光を入射した際に生じるエバネッセント光に
よって前記金属の表面に表面プラズモン共鳴を誘起さ
せ、その反射光を検出して前記測定試料の状態を測定す
るようにした表面プラズモンを利用した測定装置におい
て、前記金属を回転可能な回転ステージ上に保持し、こ
の回転ステージにより前記測定試料に対する光の入射面
を回転させて、該測定試料の配向状態を測定し得るよう
構成する。
るため、この発明では、金属の表面に測定試料を保持す
るとともに、この測定試料の上方に空気の誘電体を介し
て光学プリズムを配置し、この光学プリズムに全反射の
条件で偏光光を入射した際に生じるエバネッセント光に
よって前記金属の表面に表面プラズモン共鳴を誘起さ
せ、その反射光を検出して前記測定試料の状態を測定す
るようにした表面プラズモンを利用した測定装置におい
て、前記金属を回転可能な回転ステージ上に保持し、こ
の回転ステージにより前記測定試料に対する光の入射面
を回転させて、該測定試料の配向状態を測定し得るよう
構成する。
【００１０】上記第２の目的を達成するため、この発明
では、特定波長の光に対して透明な基板の一方の表面
に、少なくとも金属薄膜を介して測定試料を保持し、前
記基板の他方の表面に光学プリズムを保持して、この光
学プリズムおよび前記基板を介して前記金属薄膜に全反
射の条件で偏光光を入射して表面プラズモン共鳴を誘起
させ、その反射光を検出して前記測定試料の状態を測定
するようにした表面プラズモンを利用した測定装置にお
いて、前記基板を回転可能な回転ステージ上に保持し、
この回転ステージにより前記測定試料に対する光の入射
面を回転させて、該測定試料の配向状態を測定し得るよ
う構成する。
では、特定波長の光に対して透明な基板の一方の表面
に、少なくとも金属薄膜を介して測定試料を保持し、前
記基板の他方の表面に光学プリズムを保持して、この光
学プリズムおよび前記基板を介して前記金属薄膜に全反
射の条件で偏光光を入射して表面プラズモン共鳴を誘起
させ、その反射光を検出して前記測定試料の状態を測定
するようにした表面プラズモンを利用した測定装置にお
いて、前記基板を回転可能な回転ステージ上に保持し、
この回転ステージにより前記測定試料に対する光の入射
面を回転させて、該測定試料の配向状態を測定し得るよ
う構成する。
【００１１】
【作用】上記第１の発明においては、測定試料は、回転
ステージによって回転されることになる。したがって、
光の照射スポットを回転ステージの回転軸に合わせれ
ば、光の入射面を回転させることができ、これにより測
定部位の配向性を検出することが可能となる。
ステージによって回転されることになる。したがって、
光の照射スポットを回転ステージの回転軸に合わせれ
ば、光の入射面を回転させることができ、これにより測
定部位の配向性を検出することが可能となる。
【００１２】また、第２の発明においては、測定試料
は、基板、金属薄膜および光学プリズムと一体に回転ス
テージによって回転されることになる。したがって、光
学プリズムとして円錐形状または半球形状のプリズムを
用い、測定試料に対する光の照射スポットを回転ステー
ジの回転軸に合わせれば、光の入射面を回転させること
ができ、これにより測定部位の配向性を検出することが
可能となる。
は、基板、金属薄膜および光学プリズムと一体に回転ス
テージによって回転されることになる。したがって、光
学プリズムとして円錐形状または半球形状のプリズムを
用い、測定試料に対する光の照射スポットを回転ステー
ジの回転軸に合わせれば、光の入射面を回転させること
ができ、これにより測定部位の配向性を検出することが
可能となる。
【００１３】
【実施例】図１は、この発明に関連して開発した測定装
置の第１参考例を示す断面図である。この測定装置１
は、オット配置を用いて金属表面上の誘電体薄膜を測定
するもので、測定誘電体薄膜２は金属３の一方の表面に
接触させて保持する。この金属３は、ＸＹステージ４に
配置した圧電体５上に保持する。誘電体薄膜２の上方に
は、わずかな間隙を介して光学プリズム６を配置し、こ
の光学プリズム６に、単色レーザー光源７から偏光板
８、ビームエキスパンダ９、絞り１０および集光レンズ
１１を経てＰ偏光の収束光を入射し、これにより生じた
エバネッセント光によって金属３の表面に表面プラズモ
ン共鳴を誘起させ、その反射光をＮＤフィルタ１２およ
びシリンドリカルレンズ１３を経て、その焦平面上に配
置した一次元フォトダイオードアレイ１４で検出して反
射光の強度分布を求める。
置の第１参考例を示す断面図である。この測定装置１
は、オット配置を用いて金属表面上の誘電体薄膜を測定
するもので、測定誘電体薄膜２は金属３の一方の表面に
接触させて保持する。この金属３は、ＸＹステージ４に
配置した圧電体５上に保持する。誘電体薄膜２の上方に
は、わずかな間隙を介して光学プリズム６を配置し、こ
の光学プリズム６に、単色レーザー光源７から偏光板
８、ビームエキスパンダ９、絞り１０および集光レンズ
１１を経てＰ偏光の収束光を入射し、これにより生じた
エバネッセント光によって金属３の表面に表面プラズモ
ン共鳴を誘起させ、その反射光をＮＤフィルタ１２およ
びシリンドリカルレンズ１３を経て、その焦平面上に配
置した一次元フォトダイオードアレイ１４で検出して反
射光の強度分布を求める。
【００１４】ここで、一次元フォトダイオードアレイ１
４は、その各素子が光の反射角に対応するので、各素子
の出力に基づいて表面プラズモン共鳴により発生した反
射光が最小となる素子を検知し、その素子位置から吸収
ピークの反射角を求めて、表面プラズモン共鳴が生じる
入射角、すなわち共鳴角を検出する。
４は、その各素子が光の反射角に対応するので、各素子
の出力に基づいて表面プラズモン共鳴により発生した反
射光が最小となる素子を検知し、その素子位置から吸収
ピークの反射角を求めて、表面プラズモン共鳴が生じる
入射角、すなわち共鳴角を検出する。
【００１５】ＸＹステージ４および圧電体５は、図示し
ないパーソナルコンピュータ等の制御装置により制御し
て、ＸＹステージ４をパルスモータ（図示せず）を介し
て二次元駆動することにより誘電体薄膜２を二次元走査
すると共に、そのＸまたはＹ方向の１ステップの移動毎
に、圧電体５によって最適な表面プラズモン共鳴が生じ
る条件（反射率の入射角依存性を測定した曲線が、谷が
深く半値幅が狭い曲線となる条件）になるように、光学
プリズム６と金属３との距離を調節する。また、一次元
フォトダイオードアレイ１４の出力は、Ａ／Ｄ変換した
後、図示しない信号処理装置に取り込み、ここで角度分
布を色分けしてマッピングし、濃淡像や擬似カラー像と
してＣＲＴ（図示せず）上に表示する。
ないパーソナルコンピュータ等の制御装置により制御し
て、ＸＹステージ４をパルスモータ（図示せず）を介し
て二次元駆動することにより誘電体薄膜２を二次元走査
すると共に、そのＸまたはＹ方向の１ステップの移動毎
に、圧電体５によって最適な表面プラズモン共鳴が生じ
る条件（反射率の入射角依存性を測定した曲線が、谷が
深く半値幅が狭い曲線となる条件）になるように、光学
プリズム６と金属３との距離を調節する。また、一次元
フォトダイオードアレイ１４の出力は、Ａ／Ｄ変換した
後、図示しない信号処理装置に取り込み、ここで角度分
布を色分けしてマッピングし、濃淡像や擬似カラー像と
してＣＲＴ（図示せず）上に表示する。
【００１６】図１において、誘電体薄膜２は、膜厚が入
射光の波長以下である必要がある。また、金属３は、
「表面,20,6,(1982) 289−304 」に記載されているよう
に、複素誘電率の実部が負で大きなAg, Au, Cu, Zn, A
l, K が望ましく、虚部との大きさの関係から、特にPd,
Ni, Feは望ましくない。また、金属３は、合金組成で
構成することもできるが、AgにPdを混合した場合には、
表面プラズモン共鳴が消失するため、この合金の仕様は
好ましくない。さらに、金属３は、金属板や電極などの
バルクの金属、蒸着やスパッタリングやプラズマＣＶＤ
等によって形成した薄膜、例えどCr膜を極めて薄く形成
し、その上にAu等を形成した多層膜、等をもって構成す
ることもできる。
射光の波長以下である必要がある。また、金属３は、
「表面,20,6,(1982) 289−304 」に記載されているよう
に、複素誘電率の実部が負で大きなAg, Au, Cu, Zn, A
l, K が望ましく、虚部との大きさの関係から、特にPd,
Ni, Feは望ましくない。また、金属３は、合金組成で
構成することもできるが、AgにPdを混合した場合には、
表面プラズモン共鳴が消失するため、この合金の仕様は
好ましくない。さらに、金属３は、金属板や電極などの
バルクの金属、蒸着やスパッタリングやプラズマＣＶＤ
等によって形成した薄膜、例えどCr膜を極めて薄く形成
し、その上にAu等を形成した多層膜、等をもって構成す
ることもできる。
【００１７】なお、図１において、単色レーザー光源７
は、ランダム偏光の光を放射するもの、または直線偏光
の光を放射するもののどちらでもよいが、直線偏光の光
を放射するものを用いる場合には、偏光板８を省略する
ことができる。また、単色レーザー光源７に代えて、光
源として白色光源を用い、その白色光をモノクロメータ
で単色光にして用いることもできる。さらに、絞り１
０、ＮＤフィルタ１２、シリンドリカルレンズ１３は、
省略することもできる。
は、ランダム偏光の光を放射するもの、または直線偏光
の光を放射するもののどちらでもよいが、直線偏光の光
を放射するものを用いる場合には、偏光板８を省略する
ことができる。また、単色レーザー光源７に代えて、光
源として白色光源を用い、その白色光をモノクロメータ
で単色光にして用いることもできる。さらに、絞り１
０、ＮＤフィルタ１２、シリンドリカルレンズ１３は、
省略することもできる。
【００１８】図１に示した測定装置１によれば、光学プ
リズム６と金属３との間隔を、圧電体５を設ける簡単な
構成でナノメートルレベルで制御することができるの
で、オット配置を用いての測定を容易に行うことができ
る。
リズム６と金属３との間隔を、圧電体５を設ける簡単な
構成でナノメートルレベルで制御することができるの
で、オット配置を用いての測定を容易に行うことができ
る。
【００１９】図２は、この発明の第１実施例を示す断面
図である。この測定装置２０は、図１に示した測定装置
１において、そのＸＹステージ４を回転ステージ２１上
に設けたものである。ここで、回転ステージ２１は、そ
の回転軸を、光学プリズム６の誘電体薄膜２と対向する
部分に形成される照射光のスポットの中心と一致させ
る。
図である。この測定装置２０は、図１に示した測定装置
１において、そのＸＹステージ４を回転ステージ２１上
に設けたものである。ここで、回転ステージ２１は、そ
の回転軸を、光学プリズム６の誘電体薄膜２と対向する
部分に形成される照射光のスポットの中心と一致させ
る。
【００２０】この実施例によれば、誘電体薄膜２をＸＹ
ステージ４で二次元走査して、その膜状態を画像化して
測定した後、配向状態を測定したい部位に入射光が照射
されるようにＸＹステージを移動させて回転ステージ２
１を回転させることにより、光が入射する面を回転させ
て測定部位の配向性を検出することができる。
ステージ４で二次元走査して、その膜状態を画像化して
測定した後、配向状態を測定したい部位に入射光が照射
されるようにＸＹステージを移動させて回転ステージ２
１を回転させることにより、光が入射する面を回転させ
て測定部位の配向性を検出することができる。
【００２１】図３は、この発明の第２実施例を示す断面
図である。この測定装置３０は、クレッシュマン配置を
用いて金属表面上の誘電体を測定するものである。測定
誘電体試料３１は、透明基板３２の一方の表面に金属薄
膜３３を介して保持する。透明基板３２の他方の表面に
は、マッチングオイル３４を介して半球形状の光学プリ
ズム３５を設け、単色レーザー光源７から偏光板８、ビ
ームエキスパンダ９、絞り１０、集光レンズ１１、光学
プリズム３５、マッチングオイル３４および透明基板３
２を経て金属薄膜３３にＰ偏光の収束光を入射して表面
プラズモン共鳴を誘起させ、その反射光をＮＤフィルタ
１２およびシリンドリカルレンズ１３を経て、その焦平
面上に配置した一次元フォトダイオードアレイ１４で検
出して反射光の強度分布を求める。
図である。この測定装置３０は、クレッシュマン配置を
用いて金属表面上の誘電体を測定するものである。測定
誘電体試料３１は、透明基板３２の一方の表面に金属薄
膜３３を介して保持する。透明基板３２の他方の表面に
は、マッチングオイル３４を介して半球形状の光学プリ
ズム３５を設け、単色レーザー光源７から偏光板８、ビ
ームエキスパンダ９、絞り１０、集光レンズ１１、光学
プリズム３５、マッチングオイル３４および透明基板３
２を経て金属薄膜３３にＰ偏光の収束光を入射して表面
プラズモン共鳴を誘起させ、その反射光をＮＤフィルタ
１２およびシリンドリカルレンズ１３を経て、その焦平
面上に配置した一次元フォトダイオードアレイ１４で検
出して反射光の強度分布を求める。
【００２２】ここで、一次元フォトダイオードアレイ１
４は、その各素子が光の反射角に対応するので、各素子
の出力に基づいて表面プラズモン共鳴により発生した反
射光が最小となる素子を検知し、その素子位置から吸収
ピークの反射角を求めて、表面プラズモン共鳴が生じる
入射角、すなわち共鳴角を検出する。
４は、その各素子が光の反射角に対応するので、各素子
の出力に基づいて表面プラズモン共鳴により発生した反
射光が最小となる素子を検知し、その素子位置から吸収
ピークの反射角を求めて、表面プラズモン共鳴が生じる
入射角、すなわち共鳴角を検出する。
【００２３】透明基板３２はスペイサー３６を介して回
転ステージ２１上に配置し、光学プリズム３５は誘電体
試料３１に対する照射光のスポットと回転ステージ２１
の回転軸とが同一の位置になるように配置する。このよ
うにして、回転ステージ２１により誘電体試料３１、透
明基板３２、金属薄膜３３および光学プリズム３５を一
体に回転させることにより、光が入射する面を回転させ
て、測定部位の配向性を検出する。
転ステージ２１上に配置し、光学プリズム３５は誘電体
試料３１に対する照射光のスポットと回転ステージ２１
の回転軸とが同一の位置になるように配置する。このよ
うにして、回転ステージ２１により誘電体試料３１、透
明基板３２、金属薄膜３３および光学プリズム３５を一
体に回転させることにより、光が入射する面を回転させ
て、測定部位の配向性を検出する。
【００２４】この実施例において、金属薄膜３３は、
「表面，20, 6, (1982) 289 −304 」に記載されている
ように、複素誘電率の実部が負で大きなAg, Au, Cu, Z
n, Al,K が望ましく、虚部との大きさの関係から、特に
Pd, Ni, Feは望ましくない。また、この金属薄膜３３
は、合金組成で構成することもできるが、AgにPdを混合
した場合には、表面プラズモン共鳴が消失するため、こ
の合金の仕様は好ましくない。さらに、金属薄膜３３
は、透明基板３２への密着性を向上させるために、例え
ば透明基板３１上にCu膜を極めて薄く形成し、その上に
Au膜等を形成した多層構造をもって構成してもよい。ま
た、光学プリズム３５は、半球形状に限らず、円錐形状
のものを用いてもよい。
「表面，20, 6, (1982) 289 −304 」に記載されている
ように、複素誘電率の実部が負で大きなAg, Au, Cu, Z
n, Al,K が望ましく、虚部との大きさの関係から、特に
Pd, Ni, Feは望ましくない。また、この金属薄膜３３
は、合金組成で構成することもできるが、AgにPdを混合
した場合には、表面プラズモン共鳴が消失するため、こ
の合金の仕様は好ましくない。さらに、金属薄膜３３
は、透明基板３２への密着性を向上させるために、例え
ば透明基板３１上にCu膜を極めて薄く形成し、その上に
Au膜等を形成した多層構造をもって構成してもよい。ま
た、光学プリズム３５は、半球形状に限らず、円錐形状
のものを用いてもよい。
【００２５】この実施例によれば、クレッシュマン配置
の測定装置に回転ステージ２１を設ける簡単な構成で、
光が入射する面を回転させて測定部位の配向性を検出す
ることができる。
の測定装置に回転ステージ２１を設ける簡単な構成で、
光が入射する面を回転させて測定部位の配向性を検出す
ることができる。
【００２６】図４は、この発明に関連して開発した測定
装置の第２参考例を示す断面図である。この測定装置４
０は、図１に示した測定装置１において、一次元フォト
ダイオードアレイ１４に圧電体４１を接続し、この圧電
体４１の伸縮により、光の反射角に対応する一次元フォ
トダイオードアレイ１４の各素子の位置を微小移動させ
て、より精密な角度分解能を得るように構成したもので
ある。
装置の第２参考例を示す断面図である。この測定装置４
０は、図１に示した測定装置１において、一次元フォト
ダイオードアレイ１４に圧電体４１を接続し、この圧電
体４１の伸縮により、光の反射角に対応する一次元フォ
トダイオードアレイ１４の各素子の位置を微小移動させ
て、より精密な角度分解能を得るように構成したもので
ある。
【００２７】図４では、集光レンズ１１として開口数
０．２８、倍率１０倍の顕微鏡対物レンズを用い、光学
プリズム６としてＢＫ−７製の６０°プリズムを用い、
シリンドリカルレンズ１３としてレンズ幅５０ｍｍ、焦
点距離１４７．６ｍｍのものを用い、一次元フォトダイ
オードアレイ１４として１素子あたり９μｍのフォトダ
イオードアレイと５μｍのチャンネルストッパ（分離領
域）とで形成された１４μｍピッチの素子数２０４８個
のもの（松下電子工業製、ＭＮ３６４３Ｄ）を用いる。
０．２８、倍率１０倍の顕微鏡対物レンズを用い、光学
プリズム６としてＢＫ−７製の６０°プリズムを用い、
シリンドリカルレンズ１３としてレンズ幅５０ｍｍ、焦
点距離１４７．６ｍｍのものを用い、一次元フォトダイ
オードアレイ１４として１素子あたり９μｍのフォトダ
イオードアレイと５μｍのチャンネルストッパ（分離領
域）とで形成された１４μｍピッチの素子数２０４８個
のもの（松下電子工業製、ＭＮ３６４３Ｄ）を用いる。
【００２８】かかる構成において、一次元フォトダイオ
ードアレイ１４を固定した状態では、角度分解能が０．
００４°であるが、圧電体４１で一次元フォトダイオー
ドアレイ１４を７μｍ微小移動させると、角度分解能は
０．００２°と２倍になり、さらに前後に３．５μｍ微
小移動させると、角度分解能は０．００１°と４倍にな
る。したがって、一次元フォトダイオードアレイ１４の
素子と素子との間に共鳴角がある場合でも、またその間
に共鳴角が移動した場合でも、正確な検出が可能とな
る。
ードアレイ１４を固定した状態では、角度分解能が０．
００４°であるが、圧電体４１で一次元フォトダイオー
ドアレイ１４を７μｍ微小移動させると、角度分解能は
０．００２°と２倍になり、さらに前後に３．５μｍ微
小移動させると、角度分解能は０．００１°と４倍にな
る。したがって、一次元フォトダイオードアレイ１４の
素子と素子との間に共鳴角がある場合でも、またその間
に共鳴角が移動した場合でも、正確な検出が可能とな
る。
【００２９】なお、図４において、圧電体４１による一
次元フォトダイオードアレイ１４の微小移動は、上記の
例に限らず、一次元フォトダイオードアレイ１４の素子
のピッチ間隔と測定目的によって適宜設定することがで
きる。また、圧電素子４１に代えて他の公知の変位手段
を用いて一次元フォトダイオードアレイ１４を変位させ
るよう構成することもできる。
次元フォトダイオードアレイ１４の微小移動は、上記の
例に限らず、一次元フォトダイオードアレイ１４の素子
のピッチ間隔と測定目的によって適宜設定することがで
きる。また、圧電素子４１に代えて他の公知の変位手段
を用いて一次元フォトダイオードアレイ１４を変位させ
るよう構成することもできる。
【００３０】この発明は、上述した実施例にのみ限定さ
れるものではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば、第１実施例では、圧電体５を用いて光学プ
リズム６と誘電体薄膜２との距離を制御するようにした
が、圧電体５に代えて公知の変位手段を用いることもで
きる。また、第２参考例のように一次元フォトダイオー
ドアレイ１４を変位させる構成は、第１および第２実施
例に適用することもできる。
れるものではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば、第１実施例では、圧電体５を用いて光学プ
リズム６と誘電体薄膜２との距離を制御するようにした
が、圧電体５に代えて公知の変位手段を用いることもで
きる。また、第２参考例のように一次元フォトダイオー
ドアレイ１４を変位させる構成は、第１および第２実施
例に適用することもできる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、測定
試料を回転ステージ上に保持するという簡単な構成で、
測定試料の分子の配向状態を表面プラズモン共鳴を利用
した測定で検出することができる。
試料を回転ステージ上に保持するという簡単な構成で、
測定試料の分子の配向状態を表面プラズモン共鳴を利用
した測定で検出することができる。
【図１】 この発明に関連して開発した測定装置の第１
参考例を示す断面図である。
参考例を示す断面図である。
【図２】 この発明による測定装置の第１実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】 同じく、第２実施例を示す断面図である。
【図４】 この発明に関連して開発した測定装置の第２
参考例を示す断面図である。
参考例を示す断面図である。
２ 誘電体薄膜
３ 金属
４ ＸＹステージ
５ 圧電体
６ 光学プリズム
７ 単色レーザー光源
８ 偏光板
９ ビームエキスパンダ
１０ 絞り
１１ 集光レンズ
１２ ＮＤフィルタ
１３ シリンドリカルレンズ
１４ 一次元フォトダイオードアレイ
２０ 測定装置
２１ 回転ステージ
３０ 測定装置
３１ 誘電体試料
３２ 透明基板
３３ マッチングオイル
３５ 光学プリズム
３６ スペーサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 近藤 聖二
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 岡本 隆之
埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究
所内
(72)発明者 山口 一郎
埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究
所内
(72)発明者 下村 政嗣
東京都小金井市中町２−24−48−103
(56)参考文献 特開 平２−128111（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−13033（ＪＰ，Ａ)
特公 平１−22589（ＪＰ，Ｂ２)
Ｙ ＳＵＺＵＫＩ ら、「ＥＮＨＡＮ
ＣＥＭＥＮＴ ＯＦ ＴＨＥ ＩＲ Ａ
ＢＳＯＲＰＴＩＯＮ ＯＦ Ａ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30
G01N 21/27
Claims (3)
- 【請求項１】 金属の表面に測定試料を保持するととも
に、この測定試料の上方に空気の誘電体を介して光学プ
リズムを配置し、この光学プリズムに全反射の条件で偏
光光を入射した際に生じるエバネッセント光によって前
記金属の表面に表面プラズモン共鳴を誘起させ、その反
射光を検出して前記測定試料の状態を測定するようにし
た表面プラズモンを利用した測定装置において、 前記金属を回転可能な回転ステージ上に保持し、この回
転ステージにより前記測定試料に対する光の入射面を回
転させて、該測定試料の配向状態を測定し得るよう構成
したことを特徴とする測定装置。 - 【請求項２】 特定波長の光に対して透明な基板の一方
の表面に、少なくとも金属薄膜を介して測定試料を保持
し、前記基板の他方の表面に光学プリズムを保持して、
この光学プリズムおよび前記基板を介して前記金属薄膜
に全反射の条件で偏光光を入射して表面プラズモン共鳴
を誘起させ、その反射光を検出して前記測定試料の状態
を測定するようにした表面プラズモンを利用した測定装
置において、 前記基板を回転可能な回転ステージ上に保持し、この回
転ステージにより前記測定試料に対する光の入射面を回
転させて、該測定試料の配向状態を測定し得るよう構成
したことを特徴とする測定装置。 - 【請求項３】 前記光学プリズムを、円錐形状または半
球形状のプリズムをもって構成したことを特徴とする請
求項２記載の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05429693A JP3365809B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 表面プラズモン共鳴を利用した測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05429693A JP3365809B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 表面プラズモン共鳴を利用した測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265336A JPH06265336A (ja) | 1994-09-20 |
| JP3365809B2 true JP3365809B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=12966611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05429693A Expired - Fee Related JP3365809B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 表面プラズモン共鳴を利用した測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3365809B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3101707B2 (ja) * | 1996-03-22 | 2000-10-23 | 工業技術院長 | ラマン散乱光増強装置 |
| JP2984635B2 (ja) * | 1996-10-23 | 1999-11-29 | 日本電気株式会社 | 高精度パターンの外観の検査方法および装置 |
| JP3343086B2 (ja) * | 1998-04-28 | 2002-11-11 | 富士写真フイルム株式会社 | 表面プラズモンセンサー |
| JP3647267B2 (ja) | 1998-05-29 | 2005-05-11 | キヤノン株式会社 | 面発光レーザーを用いた表面プラズモン共鳴センサ装置 |
| DE19933212A1 (de) * | 1999-07-15 | 2001-02-15 | Gpc Biotech Ag | Methode und Vorrichtung zur Hochdurchsatzanalyse molekularer Interaktionen über Oberflächen Plasmonen Resonanz |
| JP3850730B2 (ja) * | 2002-01-23 | 2006-11-29 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 表面プラズモン共鳴及び光吸収スペクトル測定装置 |
| KR100432169B1 (ko) * | 2002-06-08 | 2004-05-17 | 한국기초과학지원연구원 | 백색광의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 단백질 칩의이미징방법 |
| JP2005099054A (ja) * | 2004-12-27 | 2005-04-14 | Olympus Corp | 微小物質の蛍光測定装置 |
| KR100856090B1 (ko) * | 2007-03-06 | 2008-09-02 | 삼성전기주식회사 | 표면 플라즈몬 공명각 측정장치 |
| JP5216318B2 (ja) * | 2007-12-27 | 2013-06-19 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 蛍光検出装置 |
| US20130078148A1 (en) * | 2010-06-07 | 2013-03-28 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Near field-enhanced fluorescence sensor chip |
| FR2993987B1 (fr) | 2012-07-26 | 2016-12-09 | Centre Nat Rech Scient | Procedes optiques pour l'observation d'echantillons et pour la detection ou le dosage d'especes chimiques ou biologiques. |
| JP5983786B2 (ja) * | 2015-01-07 | 2016-09-06 | コニカミノルタ株式会社 | 表面プラズモン測定装置に用いられるセンサーチップおよびセンサーチップを用いた表面プラズモン測定装置 |
| JP6853974B2 (ja) * | 2016-08-17 | 2021-04-07 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 生体物質検出装置 |
| CN107356560B (zh) * | 2017-07-20 | 2023-11-24 | 复旦大学 | 全反射式斜入射光反射差扫描成像装置及其使用方法 |
| US12480874B2 (en) * | 2021-01-28 | 2025-11-25 | Universidad De Los Andes | Plasmonic device, system and method |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP05429693A patent/JP3365809B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| Ｙ ＳＵＺＵＫＩ ら、「ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ ＯＦ ＴＨＥ ＩＲ ＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮ ＯＦ Ａ |
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|---|---|
| JPH06265336A (ja) | 1994-09-20 |
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