WO2002103339A1 - Photothermal conversion spectroscopic analysis method, and photothermal conversion spectroscopic analysis system for executing that method - Google Patents

Description

明 細 書 光熱変換分光分析方法、 及びその方法を実行する光熱変換分光分析装置 技術分野

本発明は、 試料に励起光を集光照射して熱レ ンズを形成する と共に検 出光を照射して試料を透過した検出光を受光し、 熱レ ンズによ る屈折に 起因する検出光の強度の変化を測定する光熱変換分光分析方法及び装置 に関 し、 特に微小空間に於ける測定において精度の高い超微量分析が可 能である と共に、 任意の場所で簡便な測定が可能な光熱変換分光分析方 法及び装置に関する。

背景技術

近年、 半導体や生体試料、 あるいは各種の液体試料等の分析や測定を 行う 方法と して分光分析方法が広 く 利用されてき ている。 しかし、 従来 の分光分析方法では、 微小空間での微量な物質あるいは微小な物質を分 析する場合には、 測定を真空環境内で行う こ とが必要であった。 また、 電子ビームやイ オンビームの利用にと もなつて、 試料が破壊された り 、 損傷された りする等の問題があった。

また、 溶液あるいは生体組織中等の超微量の試料を扱う場合には、 高 精度で高い空間分解能を も って分析でき る光学領域の顕微鏡の使用が必 須である。 このよ う な顕微鏡と して実際に使用されているのは レーザー 蛍光顕微鏡に限られている。 このため、 分析の対象も 自ずと レーザ一蛍 光顕微鏡蛍光分子に限られている。

このよ う な事情から、 真空環境を必要とする こ とがな く 、 非接触で、 非損傷の恐れのない分析が可能であって、 しかも分析対象が蛍光分子に 限られる こ とな く 、 高精度で、 高い空間分解能を も って分析が可能な分 析方法が求められてきた。

これらの要求を満たす分析方法と して、 光熱変換現象によ る熱レ ンズ 効果を利用 した光熱変換分光分析法が注目 されている。

この光熱変換分光分析法は、 試料に光を集光照射したと き に試料中の 溶質の光吸収した光に起因 して放出される熱エネルギーによ って溶媒が 局所的に温度上昇し、 これによ つて屈折率が変化して熱レンズが形成さ れる という光熱変換効果を利用する分析方法である。

図 3 は、 熱レンズの原理の説明図である。

図 3 において、 顕微鏡の対物レンズを介して励起光を極微小試料に集 光照射する と光熱変換効果が誘起される。 多 く の物質では温度上昇に伴 い屈折率が小さ く なる。 したがって、 励起光が集光照射された試料は、 温度上昇の度合いが大き い集光中心に近いと ころほど屈折率の低下が大 き く 、 集光中心から離れて周辺部に近づく ほど熱拡散によって温度上昇 の度合いが小さ く なるので屈折率の低下が小さ く なる。 光学的にはこの 屈折率の分布はち よ う ど凹レンズと同様の効果を発揮するので、 この効 果を熱レンズ効果と呼ぶ。 この熱レンズ効果の大き さ、 即ち凹 レンズの 度数は試料の光吸収度に比例する。 また、 屈折率が温度に比例 して大き く なる場合は逆に、 凸レンズと同様の効果が生 じる。

このよ う に、 上記光熱変換分光分析法は、 試料中での熱の拡散、 即ち 試料の屈折率の変化を観察する ものであるので、 極微小試料の濃度を検 出するのに適している。

上記光熱変換分光分析法を実行する光熱変換分光分析装置と しては、 例えば特開平 1 0 — 2 3 2 2 1 0号公報に記載されたものがある。

このよ う な光熱変換分光分析装置においては、 試料が顕微鏡の対物レ ンズの下方に配置され、 励起光用光源から出力された所定波長の励起光 が顕微鏡に入射して対物レ ンズによ つて試料中の極微量領域に集光照射 される。 この集光照射された励起光の焦点位置を中心に熱レンズが形成 される。

一方、 波長が励起光とは異なる検出光が検出光源から放射され、 顕微 鏡に入射した後に顕微鏡から出射する。 この出射した検出光は、 励起光 によ って試料中に形成された熱レンズに集光照射される。 試料を透過し た検出光は熱レ ンズの効果によ って発散又は集光する。 この試料から発 散又は集光して出射された光は信号光と して集光レンズ及びフ ィ ルタ、 又はフ ィ ルタ のみを経て検出器に受光され、 検出される。 検出された信 号光の強度は試料において形成された熱レ ンズ屈折率に応じたも のにな る

検出光の周波数は励起光と同 じ周波数でも よ く 、 また、 励起光が検出 光を兼ねる こ と もでき る。 一般的には励起光と検出光との周波数を異な る ものと した場合に良好な感度が得られる。

しかしながら、 上記の光熱変換分光分析装置は、 光源や、 測定部ゃ検 出部 （光電変換部） の光学系等の構成が複雑であるために、 大型で可搬 性に欠けていた。 このため、 この光熱変換分光分析装置を利用 して分析 や化学反応を行う 際には、 装置の設置場所や装置の操作が限定される と いう 問題があ り、 延いては、 ユーザの作業効率が悪いという 問題がある。 熱レンズを用いた光熱変換分光分析法を用いる際に多 く の場合には、 励起光の焦点位置と検出光の焦点位置とが異なっている こ とが必要とな る。 図 4 A , Bは、 励起光.の進行方向に関する熱レ ンズの形成位置と検 出光の焦点位置との説明図であ り 、 図 5 Aは、 対物レ ンズに色収差が有 る場合を示し、 図 5 Bは、 対物レ ンズに色収差が無い場合を示す。

対物レ ンズ 1 3 0 に色収差が有る場合は、 図 4 Aに示すよ う に、 熱レ ンズ 1 3 1 は、 励起光の焦点位置 1 3 2 に形成される と共に、 検出光の 焦点位置 1 3 3 は Δ Lだけ励起光の焦点位置 1 3 2 からずれるので、 こ の検出光によ り熱レ ンズ 1 3 1 の屈折率の変化を検出光の焦点距離の変 化と して検出でき る。 一方、 対物レンズ 1 3 0 に色収差が無い場合は、 図 4 Bに示すよ う に、 検出光の焦点位置 1 3 3 は、 励起光の焦点位置 1 3 2 、 即ち、 熱レ ンズ 1 3 1 の位置にほぼ一致する。 この結果、 検出光 は熱レ ンズ 1 3 1 によ る屈折が起こ らないので熱レ ンズ 1 3 1 の屈折率 の変化は検出できない。

しかしながら、 顕微鏡の対物レ ンズは、 通常、 色収差が無いよ う に製 造されているので、 上記の理由によ り 、 検出光の焦点位置 1 3 3 は、 励 起光の焦点位置 1 3 2 に形成される熱レ ンズ 1 3 1 の位置とほぼ一致す る （図 4 B ) 。 このため、 熱レンズ 1 3 1 の屈折率の変化が検出でき な い。 従って、 測定の度に熱レンズが形成される試料の位置を、 図 5 A及 び図 5 B に示すよ う に、 検出光の焦点位置 1 3 3 からずら した り、 図 6 に示すよ う に、 不図示のレンズを用いて検出光を若干発散又は集光させ て対物レ ンズ 1 3 0 に入射させる こ と によ り検出光の焦点位置 1 3 3 を 熱レ ンズ 1 3 1 からずら した り しなければならず、 手間が掛かり 、 ュ一 ザの作業効率が悪いという 問題がある。

本発明の目的は、 高感度な測定ができ る光熱変換分光分析方法、 及び 該方法を実行する小型の光熱変換分光分析装置を提供するこ と にある。 発明の開示

上記目的を達成するために、 本発明の第 1 の形態によれば、 集光レ ン ズによ って励起光と検出光と を試料に集光照射する集光照射工程と、 前 記励起光の集光照射によって生成された熱レ ンズを透過した検出光の偏 向にと も なう 強度の変化を測定する測定工程と を有する光熱変換分光分 析方法において、 前記集光照射工程で集光照射する前記励起光と前記検 出光と は周波数が異な り 、 前記集光レ ンズは、 前記励起光の焦点位置か らの前記検出光の焦点位置のずれの長さが前記励起光の周波数における 共焦点長の 2倍以上かつ 3 0倍以下である こ と を特徴とする光熱変換分 光分析方法が提供される。

上記目的を達成するために、 本発明の第 2 の形態によれば、 集光レン ズによ って励起光と検出光と を試料に集光照射する集光照射工程と、 前 記励起光の集光照射によ って生成された熱レ ンズを透過した検出光の偏 向に と も な う強度の変化を測定する測定工程と を有する光熱変換分光分 析方法において、 前記励起光と前記検出光との周波数が異な り 、 前記集 光レ ンズは、 励起光の焦点位置に対する検出光の焦点位置のずれが、 励 起光の周波数における共焦点長の 2倍以上かつ 2 5倍以下である こ と を 特徴とする光熱変換分光分析方法が提供される。

本発明の第 1 及び第 2 の形態によれば、 前記集光レ ンズはロ ッ ドレ ン ズである こ とが好ま しい。

上記目的を達成するために、 本発明の第 3 の形態によれば、 励起光と 検出光と を試料に集光照射するための集光レンズと、 前記励起光の集光 照射によ って生成された熱レンズを透過した検出光の偏向に と も なう強 度の変化を測定する測定手段と を備えた光熱変換分光分析装置において . 前記集光照射する励起光と検出光とは周波数が異な り 、 前記集光レ ンズ は、 前記励起光の焦点位置からの前記検出光の焦点位置のずれの長さが 前記励起光の周波数における共焦点長の 2倍以上かつ 3 0倍以下である こ と を特徴とする光熱変換分光分析装置が提供される。

上記目的を達成するために、 本発明の第 4 の形態によれば、 励起光と 検出光と を試料に集光照射するための集光レンズ と、 前記励起光の集光 照射によ って生成された熱レ ンズを透過した検出光の偏向にと も なう強 度の変化を測定する測定手段と を備えた光熱変換分光分析装置において, 前記集光照射する励起光と記検出光と は周波数が異な り 、 前記集光レン ズは、 前記励起光の焦点位置からの前記検出光の焦点位置のずれの長さ が前記励起光の周波数における共焦点長の 2倍以上かつ 2 5倍以下であ る こ と を特徴とする光熱変換分光分析装置が提供される。

本発明の第 3及び第 4の形態によれば、 前記集光レンズはロ ッ ドレン ズである こ とが好ま しい。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の実施の形態に係る光熱変換分光分析装置の概略構成 を示す図である。

図 2 は、 Δ L と光熱変換分光分析方法での信号強度の関係の一例を示 す図である。

図 3 は、 熱レンズの原理の説明図である。

図 4 Aは、 励起光の進行方向に関する熱レ ンズの形成位置と検出光の 焦点位置との説明図であ り 、 は、 対物レンズに色収差が有る場合を示す。 図 4 Bは、 励起光の進行方向に関する熱レ ンズの形成位置と検出光の 焦点位置との説明図であ り 、 対物レンズに色収差が無い場合を示す。 図 5 Aは、 励起光の進行方向に関する熱レ ンズの形成位置と検出光の 焦点位置の説明図であ り、 熱レンズが検出光の焦点位置に関 して対物レ ンズ側に形成された場合を示す。

図 5 Bは、 励起光の進行方向に関する熱レ ンズの形成位置と検出光の 焦点位置の説明図であ り 、 熱レンズが検出光の焦点位置に関 して対物レ ンズの反対側に形成された場合を示す。

図 6 は、 従来の光熱変換分光分析装置における熱レ ンズの屈折率の変 化を検出する方法の説明図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態に係る光熱変換分光分析方法及びその方法 を実行する光熱変換分光分析装置を図面を参照しながら詳細に説明する。 図 1 は、 本発明の実施の形態に係る光熱変換分光分析装置の概略構成 を示す図である。

図 1 において、 励起光用光源 1 1 1 から出射される励起光の光路上で あって励起光用光源 1 1 1 の近傍には、 励起光を変調して後述する熱レ ンズ信号の S /N比を向上させるためのチ ョ ッパー 1 1 2が配置されて いる。 変調された励起光は ミ ラ一 1 1 4によ って進行方向を変えられた 後に、 ダイ ク ロ イ ツ ク ミ ラ ー 1 1 3 を透過する。 このダイ ク ロイ ツ ク ミ ラー 1 1 3の両面のう ち、 励起光が入射する面とは反対の面には検出光 用光源 1 2 0からの検出光が入射する。 検出光はダイ ク ロイ ッ ク ミ ラー 1 1 3 によって反射され、 励起光と同軸になって適切な色収差を有する レンズ 1 0に導かれる。

レンズ 1 0は、 可動である保持具 1 5によ って保持されている。 本実 施の形態においては、レンズ 1 0は屈折率分布型のロ ッ ドレンズである。 なお、 レンズ 1 0は所定の色収差を有する ものならば屈折率分布型の口 ッ ドレンズに限られる ものではない。

このロ ッ ドレンズ 1 0は、 中心から周辺部に向かって屈折率が連続的 に変化する、 例えばガラス又はブラスチッ ク製の円柱状透明体から成る (例えば、 特公昭 6 3 — 6 3 5 0 2号公報） 。

ロ ッ ドレンズ 1 0は、 中心軸から半径方向に rの距離にある位置にお ける屈折率 n ( r ) が軸上屈折率を n。、 2乗分布定数を g と して、 近 似的に r に関する 2次方程式

n ( r ) = n ₀ | l - ( g ²/ 2 ) - r ²|

によ って表される集束性光伝送体と して知られている。 ロ ッ ド レンズ 1 0 は、 その長さ z 。 を 0 く ζ 。 < ττ Ζ 2 gの範囲内で 選ぶと き、 その結像特性は、 両端面が平坦であ り ながら通常の凸レンズ と同 じであ り、 平行入射光線によって出射端よ り 、

s ₀ = c o t ^ g z 0 / n 0 g

の位置に焦点が作られる。

また、 ロ ッ ドレンズ 1 0は、 例えば、 以下の方法で製造される。

即ち、 モル百分率で S i 0₂ ： 5 7〜 6 3 %、 B 203 ： 1 7〜 2 3 %、 N a 20 ： 5〜 1 7 96、 T 1 ₂0 : 3 〜 ： 1 5 %を主成分とするガラスで ロ ッ ドを成形した後、 このガラスロ ッ ドを硝酸カ リ ウム塩浴等のイ オン 交換媒体中で処理してガラス中のタ リ ゥムイ オン及ぴナ ト リ ゥムイ オ ン と媒体中のカ リ ゥムイ オン と をイ オン交換して、 ガラスロ ッ ド內に中心 から周辺に向けて連続的に低減する屈折率分布を与える。

円柱状のロ ッ ドレ ンズ 1 0の両端面にロ ッ ドレ ンズ 1 0の光軸が垂直 に交差するので、 励起光及び検出光双方の光軸をロ ッ ドレンズ 1 0の光 軸に容易に合わせる こ とができ る。 さ らに、 このロ ッ ドレンズ 1 0 は、 顕微鏡用対物レンズと比較してかな り小さいので、 装置全体を小型化で き る。

ロ ッ ドレ ンズ 1 0の下方には、 検出するための試料を流す流路付き板 状部材 2 0が X— Υ試料ステ一ジ 1 2 5上に配設されている。 X— Υ試 料ステージ 1 2 5が可動である領域は図 1の紙面上において、 紙面に直 交する平面内である。

検出するための試料を流す流路付き板状部材 2 0は、 3層に重ねて接 着されたガラス基板 2 0 1 , 2 0 2 , 2 0 3から構成されてお り、 中間 のガラス基板 2 0 2 には、 試料を混合した り、 攪拌した り 、 合成した り 、 分離した り 、 抽出 した り 、 検出 した り等するための流路 2 0 4が形成さ れている。 この流路付き板状部材 2 0 の材料は耐久性、 耐薬品性の面からガラス が望ま しい。 特に、 細胞等の生体試料、 例えば D N A解析用と しての用 途を考慮する と、 耐酸性、 耐アルカ リ性の高いガラス、 具体的には、 硼 珪酸ガラス、 ソ一ダラ イ ムガラス、 アルミ ノ硼珪酸ガラス、 石英ガラス 等が好ま しい。 しかし、 用途を限定するこ と によ ってプラスチ ッ ク等の 有機物質によ って製造したものを用いる こ とができ る。

ロ ッ ドレンズ 1 0 の励起光の焦点位置は、 流路付き板状部材 2 0 の流 路 2 0 4 の中に位置する必要がある。 しかし、 ロ ッ ドレ ンズ 1 0 は流路 付き板状部材 2 0 に接触している必要はな く 、 接触させる場合は板状部 材 2 0 の上部ガラス板 2 0 1 の厚みでロ ッ ドレンズ 1 0 の焦点距離を調 整でき る。 上部ガラス板 2 0 1 の厚みが足り ない場合は、 ロ ッ ドレ ンズ 1 0 と上部ガラス板 2 0 1 との間に焦点距離を調整するためのスぺ一サ 一を入れても よい。 これらの場合は、 焦点距離の調整も不要になるので、 装置を さ らに小型化でき る。

励起光の焦点位置と検出光の焦点位置とのずれ （ Δ L ) がどの程度で あれば良いかについて説明する。 測定対象物が非常に薄い薄膜の場合に は、 励起光を集光照射するのに用いた対物レンズの共焦点長の/" 3 倍が 最 適 で あ る と い う 結 果 が得 ら れ て い る （ Analyst, August 1995 , Vol. 120,2053 ) 。 共焦点長 （ I c ： n m ) は、 1 c = π · ( d / 2 ) ² ス 丄で計算される。 こ こで、 d は d = l . Z Z X /l i / N Aで計算さ れるエア リ ーディ ス クであ り 、 は励起光の波長 （ n m ) 、 N Aは用 いられたロ ッ ドレンズ 1 0の開口数である。 この の値は、 励起光の 焦点位置と検出光の焦点位置との差を表わしているので、 検出光の焦点 距離が励起光の焦点距離よ り も長いか短いかによる違いは無い。

しかしながら、 上記 Δ Lの最適値は励起光と検出光とが同一の周波数 であ り 、 試料が対物レンズの共焦点長に対して厚く ない場合に得られた ものである。

現在、 化学反応を微小空間で行う ための集積化技術が、 化学反応の高 速性、 微小量での反応、 ォンサイ ト分析等の観点から注目 されてお り 、 世界的に精力的に研究が進められている。

上記の集積化技術の 1 つと して、 小さなガラス基板等に作製した微細 な流路の中で試料の混合、 反応、 分離、 抽出、 検出の全てを行う こ と を 目指した ものがある。 これらは、 分離だけを 目的と したよ う な単一の機 能のみで用いられても よ く 、 また、 複合して用いられても よい。

分離のみを目的と したもの と して、 極微量の夕 ンパクや核酸等を分析 する電気泳動装置が提案されている。 これは互いに接合された 2枚のガ ラス基板からなる流路付き板状部材を備えている （例えば、 特開平 8— 1 7 8 8 9 7号公報） 。

これらに用いられる板状部材に形成された流路は、 溶液を液体と して の特性を維持しながら流す必要がある こ とから、 深さは通常 5 0 〜 1 0 O m程度である。 この流路を測定対象物である溶液が流れている状態 で光熱変換分光分析を実施するこ とは、 測定対象物の厚み （深さ） が励 起光の共焦点長よ り も非常に大きいこ と を意味する。 例えば、 波長 5 3 2 n mの励起光を N A (開口数） 0 . 4 の対物レンズで集光した場合の 共焦点長は、 3 . 9 mであるが、 流路の厚みはその 1 0倍以上ある こ と になる。 このよ う に測定対象の厚みが共焦点長よ り も大きい場合を上 述の薄膜と比較する と、 熱レンズが生成される薄膜が厚み方向に数多 く 積層 した状態と同 じにな り 、 最終的にはその積分値になるので、 薄膜の 場合よ り も励起光と検出光との焦点位置のずれの最適値は大き なものに なる こ とが予想される。 但し、 励起光と検出光との焦点位置のずれが大 き く な り 過ぎる と、 励起光によ って生成される熱レンズを透過する検出 光の量が少な く な り過ぎて検出感度が低下する。 したがって、 光熱変換 分光分析方法に使用する対物レンズが有する色収差、 すなわち、 励起光 の焦点位置と検出光の焦点位置との差 （ A L ) は、 励起光の共焦点長の 2倍〜 3 0倍までが望ま し く 、 よ り望ま し く は 2倍〜 2 5倍である。 よ り 一層に望ま し く は 3倍〜 2 5倍である。

光熱変換分光分析方法に用いる励起光の強度が小さい場合や測定対象 物の濃度が低い場合等は、 励起光の焦点位置から離れた部分にでき る熱 レンズの度数が小さ く なるため、 測定対象物の厚み全体を積分した熱レ ンズ効果が小さ く なる こ とが予想される。 このよ う な場合は、 Δ Lを上 記の値よ り も小さ く する こ とが望ま しい。 よ って、 は 2倍〜 2 5倍 が望ま し く 、 よ り望ま しいのは 3倍〜 2 5倍であ り、 さ らに望ま しいの は 3倍〜 2 0倍である。

ここで、 屈折率分布型ロ ッ ドレンズを使用 してどの程度の色収差が得 られるかを例示する。 用いる屈折率分布型ロ ッ ドレンズには、 日本板硝 子株式会社の S E L F O C レンズカ タ 口グに記載されている S L H レン ズを用いる。 このカ タ ログには直径 1 . 8 m mの レンズの特性が記載さ れているので、 それを直径 1 mmに換算して使用する。

流路付き板状部材の材質がパイ レッ クス （登録商標） ガラス、 流路ょ り も上の部分の厚み （上部ガラス 2 0 1の厚み） が 0. 1 8 mm、 流路 の深さが 0. 1 mm、 屈折率分布型ロ ッ ドレンズ S L Hの直径が 1 mm、 このレンズ中を実際に光が透過する有効径が 0. 7 mm、 ロ ッ ド長が 1. 7 mm、 励起光波長が 4 8 8 n m、 検出光波長が 6 3 3 n m、 励起光の 焦点位置が流路の真中に位置する と した場合、 励起光と検出光との焦点 位置差 （ Δ L ) は 4 5 〃 mである。 このと きの焦点位置における N Aは 0. 4 6で、 励起光での共焦点長は 2. 7 mである。 したがって、 厶 Lは共焦点長の約 1 7倍である。

図 2は、 Δ Lと光熱変換分光分析方法での信号強度の関係の一例を示 す図である。 図 2 に示された信号強度は下記の条件で測定した ものであ

Ό

対物レンズと して色収差が無く 、 N Aが 0 . 4 の顕微鏡対物レ ンズを 用いた。 励起光はそのま ま対物レ ンズに導き、 検出光は対物レ ンズに入 射する以前に発散又は集光させる こ と によって焦点位置を変化させた。 試料はサ ンセ ッ ト イエロ ーを 1 0 — ⁴モルの濃度で溶解 した水溶液であ り、 これを 0 . 1 m m厚みの流路に入れた。 励起光の波長は 5 3 2 n m であ り 、 検出光の波長は 6 3 3 n mである。 図 2 は、 このよ う な条件下 で励起光の焦点位置を溝の中心に位置させ、 検出光の焦点位置をその位 置から光軸方向にずら しながら光熱変換分光分析方法で得られる信号強 度を測定してプロ ッ ト した。

図 2 においては、 信号強度が最高になるのは Δ Lが約 6 0 ； mと なつ た場合であ り 、 これは励起光における共焦点長の約 1 5倍である （励起 光に対する共焦点長は 3 . 9 μ ΐη ) 。 得られた信号強度が最高強度の 1 Ζ 2以上になる領域は、 Δ Lが励起光における共焦点長の 4倍から 2 7 倍までであった。

上述の流路付き板状部材 2 0の流路 2 0 4 に面する位置であって、 流 路付き板状部材 2 0 を挟んでロ ッ ドレ ンズ 1 0 に対向する位置には、 励 起光と検出光と を分離し、 検出光のみを選択的に透過させる波長フ ィ ル タ 1 1 6 及ぴ該波長フ ィ ルタ 1 1 6 を透過した検出光を検出する光電変 換器 1 1 7 が配置されている。 光電変換器 1 1 7 の手前には、 検出光の 一部のみを透過させるためのピンホールを揷入しても よい。 光電変換器 1 1 7 によ って得られ、 プリ ア ン プ 1 2 1 によ って増幅された信号は、 ロ ッ ク イ ンアンプ 1 2 2 に送られてチ ョ ッパー 1 1 2 と同期させられ、 その後、 コ ンピュータ 1 2 3 で解析される。

本発明の実施の形態によれば、 口 ッ ドレンズ 1 0 は、 使用する励起光 及び検出光の波長並びに測定に用いる流路付き板状部材 2 0 の流路 2 0 4 のディ メ ンジ ョ ン等に適した色収差量を有しているため、 高感度の測 定ができ る と共に、 外部に励起光又は検出光の焦点位置を調整するため の光学系を設置する必要がないので装置を小型化でき る。 産業上の利用可能性

以上詳細に説明 したよ う に、 本発明によれば、 励起光と検出光と は周 波数が異な り 、 集光レ ンズは、 励起光の焦点位置からの検出光の焦点位 置のずれの長さが励起光の周波数における共焦点長の 2倍以上かつ 3 0 倍以下であるので、 十分な信号強度がえられ、 この結果、 高感度な測定 ができ る。

本発明では、 励起光と検出光とは周波数が異な り 、 集光レ ンズは、 励 起光の焦点位置からの検出光の焦点位置のずれの長さが、 励起光の周波 数における共焦点長の 2倍以上かつ 2 5倍以下であるので、 信号強度は よ り大き く 、 この結果、 よ り高感度な測定ができ る。

本発明では、 集光レンズはロ ッ ドレンズであるので、 励起光及び検出 光の焦点位置を調整するための光学系を省略でき、 も って、 装置を小型 化でき る こ と となる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 集光レ ンズによ つて励起光と検出光と を試料に集光照射する集光照 射工程と、 前記励起光の集光照射によ って生成された熱レンズを透過し た検出光の偏向にと も なう強度の変化を測定する測定工程と を有する光 熱変換分光分析方法において、 前記集光照射工程で集光照射する前記励 起光と前記検出光とは周波数が異な り 、 前記集光レ ンズは、 前記励起光 の焦点位置からの前記検出光の焦点位置のずれの長さが前記励起光の周 波数における共焦点長の 2倍以上かつ 3 0倍以下である こ と を特徴とす る光熱変換分光分析方法。

2 . 集光レ ンズによ つ て励起光と検出光と を試料に集光照射する集光照 射工程と、 前記励起光の集光照射によ つて生成された熱レンズを透過し た検出光の偏向にと も なう 強度の変化を測定する測定工程と を有する光 熱変換分光分析方法において、 前記集光照射する励起光と検出光と は周 波数が異な り 、 前記集光レ ンズは、 前記励起光の焦点位置からの前記検 出光の焦点位置のずれの長さが前記励起光の周波数における共焦点長の 2倍以上かつ 2 5倍以下であるこ と を特徴とする光熱変換分光分析方法。

3 . 前記集光レンズはロ ッ ドレンズであるこ と を特徴とする請求の範囲 第 1 又は 2項記載の光熱変換分光分析方法。

4 . 励起光と検出光と を試料に集光照射するための集光レ ンズ と、 前記 励起光の集光照射によ って生成された熱レ ンズを透過した検出光の偏向 に と もな う強度の変化を測定する測定手段と を備えた光熱変換分光分析 装置において、 前記集光照射する励起光と検出光とは周波数が異な り 、 前記集光レ ンズは、 前記励起光の焦点位置からの前記検出光の焦点位置 のずれの長さが前記励起光の周波数における共焦点長の 2倍以上かつ 3 0倍以下であるこ と を特徴とする光熱変換分光分析装置。

5 . 励起光と検出光と を試料に集光照射するための集光レ ンズ と、 前記 励起光の集光.照射によ って生成された熱レ ンズを透過した検出光の偏向 にと も な う強度の変化を測定する測定手段と を備えた光熱変換分光分析 装置において、前記集光照射する励起光と記検出光とは周波数が異な り 、 前記集光レンズは、 前記励起光の焦点位置からの前記検出光の焦点位置 のずれの長さが前記励起光の周波数における共焦点長の 2倍以上かつ 2 5倍以下である こ と を特徴とする光熱変換分光分析装置。

6 . 前記集光レ ンズはロ ッ ドレンズであるこ と を特徴とする請求の範囲 第 4又は 5項記載の光熱変換分光分析装置。