(57)【要約】【課題】本発明は、容易かつ確実に測定対象の状態を把握することができる液浸プローブ及び赤外分光光度計の提供を目的とする。【解決手段】本発明の液浸プローブは、平凸球面レンズと、この平凸球面レンズの平面に光線を出射する出光手段と、この出光手段から出射され、球冠状凸面で反射され、かつ平面から出射する光線を受光する受光手段とを備える。この出光手段の出光位置と受光手段の受光位置とは、平凸球面レンズの平面を基準とし、平面の中心に対して点対称に配設される。上記平凸球面レンズがサファイア又は石英からなるとよい。さらに、当該液浸プローブは、上記出光手段から出射する一部の光線を遮光する遮光手段を備えるとよい。また、当該液浸プローブは、平凸球面レンズの球冠状凸面の外面に金属膜が蒸着されているとよい。当該液浸プローブは、複数対の上記出光手段及び受光手段を備えているとよい。【選択図】図１
2014238333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平凸球面レンズと、
この平凸球面レンズの平面に光線を出射する出光手段と、
この出光手段から出射され、球冠状凸面で反射され、かつ平面から出射する光線を受光する受光手段と
を備え、
上記平凸球面レンズの平面を基準とし、出光手段の出光位置と受光手段の受光位置とが平面の中心に対して点対称に配設されている液浸プローブ。
【請求項２】
上記平凸球面レンズがサファイア又は石英からなる請求項１に記載の液浸プローブ。
【請求項３】
上記出光手段から出射する光線の一部を遮光する遮光手段をさらに備える請求項１又は請求項２に記載の液浸プローブ。
【請求項４】
上記平凸球面レンズの球冠状凸面の外面に金属膜が蒸着されている請求項１、請求項２又は請求項３に記載の液浸プローブ。
【請求項５】
複数対の上記出光手段及び受光手段を備えている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液浸プローブ。
【請求項６】
上記出光手段及び受光手段が、平凸球面レンズの平面に略垂直に配設される光ファイバーを備えている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液浸プローブ。
【請求項７】
上記平凸球面レンズの平面を基準とし、対偶する上記出光手段の出光位置及び受光手段の受光位置間距離が平面の直径の８０％以上である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液浸プローブ。
【請求項８】
上記平凸球面レンズが、平面側に凸面と沿う凹面を有している請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の液浸プローブ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の液浸プローブを備える赤外分光光度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液浸プローブ及び赤外分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液浸プローブは、例えば化学反応槽における反応の進行度を測定するために用いられている。（１）このような液浸プローブとしては、出光手段としての出光用光ファイバー、及びこの出光用光ファイバーからの光線を受光する受光用光ファイバーを備え、この出光用光ファイバーから受光用光ファイバーまでの光路中に測定対象である反応液が介在可能な空洞部が設けられている（特開２００９−２５０８２５号公報参照）。そして、この液浸プローブを反応液に浸漬した状態で、上記出光用光ファイバーから光線を出射すると、この光線が上記空洞部に介在される反応液を透過する際に一部の波長の光線が吸収される。このため、受光用光ファイバーで受光した光線を分析することで、反応液の状態等を把握することができ、このため反応の進行度を測定できる。
【０００３】
また、物質を分析する方法の一つに全反射減衰法（ＡＴＲ法（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  ｔｏｔａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ法））がある。（２）この全反射減衰法では、図６に示すように、光線１０３が測定対象１０２の表面に向かって臨界角以上の入射角で入射すると、光線１０３はプリズム１０１と測定対象１０２との界面で全反射する。そして、全反射の際にエバネッセント波が測定対象１０２側に浸透する。全反射に際して光線は、測定対象１０２固有の吸収（浸透）がなされるため、受光した光線１０３を分析することにより、測定対象の状態を把握することができる。この全反射減衰法を用いて物質の状態を測定する素子としては、ＡＴＲプローブが公知であり（特開２００４−８５４３３号公報参照）、このようなＡＴＲプローブは、出光用光ファイバー、受光用光ファイバー、及びＡＴＲ結晶を備え、このＡＴＲ結晶は光線を反射する角錐部又は円錐部を有している。さらに、このＡＴＲプローブは、出光用光ファイバーとＡＴＲ結晶との間に配設され、平行光線がＡＴＲ結晶に入射されるよう光路を調整するための入射レンズを備える。また、このＡＴＲプローブは、受光用光ファイバーとＡＴＲ結晶との間に配設され、平行光線が受光用光ファイバーに入射されるよう光路を調整するための出射レンズを備える。この入射レンズ及び出射レンズによって、平行光線がＡＴＲ結晶の角錐部において全反射し、この全反射した光線が平行光線とされて受光用光ファイバーが受光して、上述のような測定が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５０８２５号公報
【特許文献２】特開２００４−８５４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、（１）上記従来の空洞部を有する液浸プローブにあっては、空洞部に的確に測定対象たる液体が流れ込まないと的確な測定を行うことができない。さらに、この空洞部に介在される液体内に気泡が存在すると、精度の良い測定を行うことができない。
【０００６】
また、（２）上記ＡＴＲプローブにあっては、上述のように光路を調製する光学レンズを配設しても、光線をＡＴＲ結晶で確実に全反射させ、さらに受光用光ファイバーで正確に受光させるためには、出光用光ファイバー、受光用光ファイバー、光学レンズ及びＡＴＲ結晶の位置決めを精度良く行う必要がある。つまり、この位置決めに僅かなズレが生じても、受光用光ファイバーによって正確に光線を受光できず、精度の良い測定を行うことができない。さらに、全反射減衰法では上述のように臨界角以上の入射角で測定対象との界面に光線を入射させる必要があり、測定対象の屈折率によって上記臨界角は異なるため、測定対象に応じてその都度上述のような位置決めを精度良く行う必要がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高精度の測定を容易かつ確実に行うことのできる液浸プローブ及び赤外分光光度計の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた液浸プローブは、
平凸球面レンズと、
この平凸球面レンズの平面に光線を出射する出光手段と、
この出光手段から出射され、球冠状凸面で反射され、かつ平面から出射する光線を受光する受光手段と
を備え、
上記平凸球面レンズの平面を基準とし、出光手段の出光位置と受光手段の受光位置とが平面の中心に対して点対称に配設されている。
【０００９】
当該液浸プローブは、測定対象たる液体に浸漬した状態で、出光手段から平凸球面レンズの平面に光線を出射すると、この光線は、平凸球面レンズの球冠状凸面で反射し、この反射に際して光線は測定対象固有の波長が吸収される。そして、この球冠状凸面で反射した光線は、平凸球面レンズの平面から出射され、上記出光手段の出光位置と点対象位置に受光位置が配された受光手段によって受光される。このため、受光手段によって受光された光線を分析し、吸収された光線を特定することで、測定対象の状態等を判断することができる。また、当該液浸プローブは、上述のように平凸球面レンズと測定対象たる液体との界面（球冠状凸面）で光線を反射させることで光線の一部を吸収させるものであるので、上記従来の空洞部を有する液浸プローブに比べて、気泡等の存在により測定誤差を生ずるおそれが少なく、高精度の測定を容易かつ確実に行うことができる。また、上記光線の反射が平凸球面レンズの球冠状凸面で行われるので、出光手段から入射された光線がこの球冠状凸面で全反射しやすく、このため従来の角錐部を有するＡＴＲ結晶を用いるものに比べて、出光手段、受光手段及び平凸球面レンズの位置決めを精度高くする必要が少なく、容易かつ確実に高精度の測定を行うことができる。
【００１０】
また、上記平凸球面レンズがサファイア又は石英からなるとよい。これにより、サファイア及び石英は屈折率が高いため、様々の物質を測定するに際しても上記球冠状凸面において光線を容易に全反射させることができる。また、サファイア及び石英は比較的不活性なため、有機溶剤等に液浸させても平凸球面レンズの劣化を招くおそれが少ない。
【００１１】
当該液浸プローブは、上記出光手段から出射する光線の一部を遮光する遮光手段をさらに備えることが好ましい。これにより、出光手段から出射する光線のうち上記球冠状凸面において全反射しない光線を上記遮光手段によって遮光することができるため、不要な光線の伝播を防ぐことができる。
【００１２】
当該液浸プローブは、上記平凸球面レンズの球冠状凸面の外面に金属膜が蒸着されていてもよい。これにより、球冠状凸面における特定の光線の吸収がより起こりやすくなり、より高精度の測定を行うことができる。
【００１３】
また、当該液浸プローブは複数対の上記出光手段及び受光手段を備えるとよい。これにより、上記球冠状凸面において全反射する光線の光量を増加させることができるため、測定精度を高めることができる。
【００１４】
上記出光手段及び受光手段は、平凸球面レンズの平面に略垂直に配設される光ファイバーを備えるとよい。これにより、容易に上記平凸球面レンズに光線を入射させ全反射させることができる。
【００１５】
さらに、上記平凸球面レンズの平面を基準とし、対偶する上記出光手段の出光位置及び受光手段の受光位置間距離が平面の直径の８０％以上であるとよい。これにより、上記出光手段からの光線が球冠状凸面に入射する角度（入射角）が界面に対して鋭角となりやすく、様々な測定対象物において入射角が臨界角以上となりやすく、このため容易かつ確実に光線を球冠状凸面で全反射させることができる。
【００１６】
また、上記平凸球面レンズが、平面側に凸面と沿う凹面を有していることが好ましい。これにより、球冠状凸面において全反射した光線が凹面において凸面に向けて全反射し、再度球冠状凸面に入射し、この球冠状凸面で全反射すると、球冠状凸面において光線が全反射する回数が増加する。このように球冠状凸面における光線の全反射する回数が増加すると、測定対象の界面で吸収される光線の光量が大きくなるため、より高精度の測定を行うことができる。
【００１７】
また、上記課題を解決するための別の発明は、当該液浸プローブを備える赤外分光光度計である。当該赤外分光光度計は、当該液浸プローブを備えるので、精度の高い測定を容易かつ確実に行うことができる。
【００１８】
なお、「球冠」とは、球を一平面で切ったときの曲面部分を意味する。「平凸球面レンズの平面基準」とは、平凸球面レンズの平面への投影位置を基準とすることを意味する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の液浸プローブ及び赤外分光光度計は、高精度の測定を容易かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る赤外分光光度計の概略図である。
【図２】図１の赤外分光光度計の液浸プローブを示す模式的側面断面図である。
【図３】図２の液浸プローブの赤外光の光路を示す模式図である。
【図４】図２の液浸プローブとは異なる形態に係る液浸プローブを示す模式的平面断面図である。
【図５】図２の液浸プローブとは異なる形態に係る液浸プローブを示す模式的側面断面図である。
【図６】従来の光学プロープを示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第一実施形態］
＜赤外分光光度計＞
図１の赤外分光光度計１は、フーリエ変換赤外分光光度計であり、測定対象に赤外光をあてることによりスペクトル情報を得て測定対象の特性や状態等を得る機器である。例えば、赤外分光光度計１は、有機溶剤５の反応状態を測定することができる。
【００２２】
赤外分光光度計１は、液浸プローブ２、光度計本体３、及び液浸プローブ２と光度計本体３とを接続する接続部４を備える。
【００２３】
（液浸プローブ）
上記液浸プローブ２は、測定対象に赤外光を照射し反射光を得る光学素子である。この液浸プローブ２を有機溶剤５に浸漬させることにより赤外光を照射し反射光を得ることができる。
【００２４】
液浸プローブ２は、図２に示すように、平凸球面レンズ１１、出光手段１２、受光手段１３及びこれらを支持する支持部１４を備える。
【００２５】
平凸球面レンズ１１は、図３に示すように、円状の平面１５及び球冠状凸面１６を有し、略半球状に形成されている。この平凸球面レンズ１１は、液浸プローブ２の先端部に配設されており、上記球冠状凸面１６は平面１５よりも先端側に配設される。さらに、平凸球面レンズ１１の平面１５には、後述する出光手段１２及び上記受光手段１３が当接している。このため、この平凸球面レンズ１１は、出光手段１２からの光線が平面１５から入射され、この光線が測定対象との界面（球冠状凸面１６）で全反射し、この全反射した光線が受光手段１３に向けて平面１５から出射される。
【００２６】
この平凸球面レンズ１１は、特に限定されないが、ダイヤモンド、サファイア、石英等からなるとよい。これらの中でも高屈折率であること、不活性の特性を有すること、加工性の観点等からサファイア又は石英が好ましい。
【００２７】
上記平凸球面レンズ１１の屈折率の下限としては、１．４３が好ましく、１．４５がより好ましい。上記屈折率が上記下限未満であると、測定対象との屈折率差が小さくなり過ぎ、全反射を行う臨界角が小さくなり過ぎるおそれがある。なお、上記屈折率の上限は、特に限定されるものではなく、例えば２．５とすることができる。なお、上記屈折率は、波長５８９．３ｎｍの光線（ナトリウムのＤ線）を用い、温度２５℃で湿度５０％の状態で測定した値であり、複屈折性を有する場合には常光線の屈折率と異常光線の屈折率との平均値を意味する。
【００２８】
また、平凸球面レンズ１１は、特に限定されるものではないが、球冠状凸面１６の外面に蒸着された金属膜を有することも可能である。このように金属膜を設けることで、球冠状凸面１６における特定の光線の吸収がより起こりやすくなり、より高精度の測定を行うことができる。この金属膜に用いられる金属としては、特に限定されないが、銀、金、銅、亜鉛、アルミニウム、カリウム等が挙げられる。また、金属膜の厚さとしては、特に限定されないが、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下が好ましく、４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下が好ましい。金属膜の厚さが上記範囲外の場合、金属膜による測定精度向上効果が十分に得られないおそれがある。
【００２９】
また、平凸球面レンズ１１の平面１５の半径は、特に限定されないが、この半径の下限は、２ｍｍが好ましく、２．５ｍｍがより好ましい。また、この半径の上限は、４ｍｍが好ましく、３．５ｍｍがより好ましい。平凸球面レンズ１１の平面１５の半径が上記下限未満の場合、平凸球面レンズ１１が小さくなりすぎるため、出光手段１２及び受光手段１３を正確に配設することが困難となり、精度の良い測定を行うことが困難となるおそれがある。一方、上記半径が上記上限を超える場合、液浸プローブ２が大きくなりすぎ液浸プローブの取扱性が損なわれるおそれがある。
【００３０】
球冠状凸面１６の高さは、上記平面１５の半径の一倍であることが最も好ましく、つまり平凸球面レンズ１１は半球状であることが最も好ましい。ここで、球冠状凸面１６の高さは、上記平面１５の半径の０．８倍以上が好ましく、０．９倍以上がより好ましい。この高さが上記下限未満であると、界面で全反射し難くなるおそれがある。なお、球冠状凸面１６の高さの上限は、上記平面１５の半径の１倍である。
【００３１】
出光手段１２は、平凸球面レンズ１１の平面１５に向けて光線を出射することで、平凸球面レンズ１１に光線を入光させるものであり、光ファイバーを備えている。この光ファイバーは、上記平面１５に略垂直に配設され、上記平面１５に対して垂直方向の光線を出射可能である。ここで、この出光手段１２は、上記垂直方向の光線とともに、この垂直方向に対して傾斜した光線をも出射する。また、この光ファイバーの出光面は、上記平面１５に当接している。この光ファイバーのコアの直径は、特に限定されないが、この直径の下限は、４０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。また、この直径の上限は、６００μｍが好ましく、５００μｍがより好ましい。上記光ファイバーのコアの直径が上記下限未満の場合、光線を平凸球面レンズ１１に入光させることが容易にできないおそれがある。一方、上記直径が上記上限を超える場合、液浸プローブ２が大きくなりすぎ、液浸プローブの取扱性が損なわれるおそれがある。
【００３２】
受光手段１３は、平凸球面レンズ１１の球冠状凸面１６で反射し、平凸球面レンズ１１の平面１５から出射した光線を受光するものであり、光ファイバーを備えている。この光ファイバーは、上記平面１５に略垂直に配設されている。また、この光ファイバーの受光面は、上記平面１５に当接している。この光ファイバーのコアの直径としては、この光ファイバーのコアの直径は、特に限定されないが、この直径の下限は、４０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。また、この直径の上限は、６００μｍが好ましく、５００μｍがより好ましい。上記光ファイバーのコアの直径が上記下限未満の場合、光線を的確に受光できないおそれがある。一方、上記直径が上記上限を超える場合、液浸プローブ２が大きくなりすぎ、液浸プローブの取扱性が損なわれるおそれがある。
【００３３】
出光手段１２の出光位置１７と受光手段１３の受光位置１８（図３参照）とは、平凸球面レンズ１１の平面１５を基準とし、平面１５の中心１９に対して点対称に配設されている。また、上記出光位置１７及び受光位置１８は、平面１５を基準として、平面１５の中心よりも外縁寄りに配設されている。具体的には、出光位置１７及び受光位置１８間距離は、平面１５の直径の８０％以上であるとよく、８３％以上がより好ましい。これにより、出光手段１２が出射し球冠状凸面１６へ入射する光線の球冠状凸面１６における入射角が界面（入射面）に対して鋭角となりやすく、様々な測定対象において入射角が臨界角以上となりやすく、容易かつ確実に光線を球冠状凸面１６において全反射させることができる。一方、上記出光位置１７及び受光位置１８間距離は、平面１５の直径の９０％以下であるとよく、８７％以下がより好ましい。これにより、出光手段１２から平面１５に光線を的確に入射させやすい。なお、出光位置１７及び受光位置１８間距離は、出光位置１７の中心と受光位置の中心との間の距離を意味する。
【００３４】
支持部１４は、円筒状に形成され、出光手段１２及び受光手段１３を内蔵している。また、支持部１４の先端には、上記平凸球面レンズ１１が付設される。この支持部１４は、特に限定されないが、ＰＥＥＫ（ＰｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒＫｅｔｏｎｅｋｅｔｏｎｅ）樹脂製、ハステロイ製、チタニウム製、ステンレス製等により構成されることができる。この支持部１４の長さは、特に限定されないが１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下が好ましく、２００ｍｍ以上３００ｍｍ以下がより好ましい。支持部１４の長さが上記範囲外の場合、液浸プローブ２の取扱性が損なわれるおそれがある。
【００３５】
（光度計本体）
光度計本体３は、測定光を出射する光源２１、干渉光を生成する干渉計２２、干渉光を検出する検出器２３、検出器の検出信号をフーリエ変換することによりスペクトル情報を得る変換処理部２４及び表示部２５を備えている。
【００３６】
光源２１は、赤外光の光線を出射する。出射する赤外光としては、特に限定されないが、例えば１μｍ以上１１μｍの波長成分を有する赤外光を採用することができる。また、光源２１としては、特に限定されないが、タングステンヨウ素ランプや高輝度セラミック光源を用いることができる。
【００３７】
干渉計２２は、光源２１より出射された光線を干渉させる。干渉計２２としては、特に限定されないが、マイケルソン干渉計、フィゾー干渉計、マッハツェンダー干渉計等を用いることができる。
【００３８】
検出器２３は、液浸プローブ２より受光した光線を検出する。検出器２３としては、特に限定されないが、ＤＬＡＴＧＳ（Ｄｅｕｔｅｒａｔｅｄ  Ｌ−Ａｌａｎｉｎｅ  Ｔｒｉｇｌｙｃｉｎｅ  Ｓｕｌｐｈａｔｅ）検出器、ＭＣＴ（Ｍｅｒｃｕｒｙ  Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｔｅｌｌｕｒｉｕｍ）検出器、ＬｉＴａＯ３（Ｌｉｔｈｉｍｕ  Ｔａｎｔａｌａｔｅ）検出器等を用いることができる。
【００３９】
変換処理部２４は、検出器２３により検出した赤外光をデジタル化し、デジタル化したデータをフーリエ変換することによりスペクトル情報を作成する。なお、変換処理部２４は、具体的には中央処理演算装置や記憶装置である。
【００４０】
表示部２５は、変換処理部２４により得られたスペクトル情報を表示する。表示部２５としては、ディスプレイ、プリンタ等を用いることができる。
【００４１】
（接続部）
接続部４は、液浸プローブ２と光度計本体３とを光学的に接続する。接続部４は、干渉計２２からの光線を液浸プローブ２に入光させるための出光用光ファイバー、液浸プローブ２からの光線を検出器２３に受光させるための受光用光ファイバーを備えている。なお、この出光用ファイバー及び受光用光ファイバーは、出光手段１２及び受光手段１３の光ファイバーと同様のものを用いることができる。
【００４２】
＜利点＞
液浸プローブ２においては、図３に示すように出光手段１２の光ファイバーから出射し平凸球面レンズ１１の平面１５から入射した光線は、平凸球面レンズ１１の凸面１６に入射する。この光線が入射する凸面１６は球冠状であるため、入射した光線は界面（凸面１６）に対して鋭角に入射しやすい。このため、この入射光線の入射角は臨界角以上になり、この入射光線は凸面１６の頂部（平面１５から最も遠い位置）に向けて全反射する。この全反射した光線は、凸面１６の頂部においても全反射する。さらに、この頂部において全反射した光線は、最初に全反射した位置の対象位置にあたる球冠状凸面１６に入射し、この部分でも全反射する。このようにして界面で複数回全反射した光線は、平面１５に向かい、平面１５から受光手段１３の受光位置１８に向けて出射する。これにより、界面で全反射した光線が受光手段１３の受光位置１８から受光される。そして、この受光した光線を分析し、吸収された光線を特定することで、測定対象の状態を判断することができる。具体的には、当該液浸プローブを、例えば化学反応槽内に配設することで、この化学反応槽内における反応の進行度をリアルタイムで測定することができる。
【００４３】
当該液浸プローブ２は、上述のように平凸球面レンズ１１の測定対象との界面（球冠状凸面１６）で光線を反射させることで光線の一部を吸収させることで測定を行うものであるので、従来のように空洞部を光線を透過させる液浸プローブに比べて、気泡等の存在による測定誤差が生じにくい。
【００４４】
また、上述のように光線の反射が平凸球面レンズ１１の球冠状凸面１６で行われるので、出光手段１２から入射された光線がこの球冠状凸面１６で全反射しやすく、このため従来のようにＡＴＲ結晶の角錐部で反射するものに比べて、出光手段１２、受光手段１３及び平凸球面レンズ１１の位置決めを精度高くする必要が少なく、確実に光線を全反射させ受光するための光路設定を容易にすることができ、精度の良い測定を容易且つ確実に行うことができる。
【００４５】
また、当該液浸プローブ２は、上述のように球冠状凸面１６を有するため、屈折率の異なる種々の液体を測定対象とすることができる。つまり、測定対象の屈折率によって界面における臨界角が異なるが、出光手段１２から出射した光線のうち臨界角以上で球冠状凸面１６に入射する光線が存在し、この光線がその界面（凸面１６）で全反射するため、この全反射された光線が凸面１６の頂部及び上述のように最初に全反射した位置の対象位置の凸面１６において全反射し、このように複数回全反射を行った光線が出光手段１２の対偶位置にある受光手段１３で受光される。このため、屈折率の異なる種々の液体を測定対象とすることができる。より具体的に説明すると、例えば図３の二点鎖線で示すように出光手段１２の光ファイバーの出光面のうち上記平面１５の中心に近い側から、上記平面１５に対して垂直方向よりも外側に向けて出射する光線Ａは、図３の一点鎖線で示すように出光面の中央から平面１５に垂直方向に向けて出射する光線Ｂに比べて、球冠状凸面１６の外側かつ鈍角で球冠状凸面１６に入射する。そして、この球冠状凸面１６で入射した光線Ａは、凸面１６の頂部に向けて反射し、この凸部１６の頂部でさらに反射する。この凸部１６の頂部で反射した光線Ａは、最初に反射した位置の対象位置にあたる球冠状凸面１６に入射し、この部分でも反射する。そして、この光線Ａは、出射した出光面の対偶位置の受光手段１３の光ファイバーの受光面に入射する。このように、当該液浸プローブ２は、出光面から出射される光線が球冠状凸面１６において反射され、上記出光面の対偶位置の受光面に入射されるものであり、球冠状凸面１６における光線の入射角がある程度の範囲を有しているため、屈折率の異なる種々の液体を測定対象とすることができる。  
【００４６】
また、当該液浸プローブ２は、上述のように球冠状凸面１６を有し、この球冠状凸面１６におけるある程度の範囲の入射角の光線を利用して、屈折率の異なる種々の液体を測定対象とすることができるため、従来の角錐部又は円錐部を有するＡＴＲ結晶を用いる場合と異なり入射レンズ及び出射レンズが必須ではない。つまり、例えば従来の円錐部を有するＡＴＲ結晶にあっては、光ファイバーから出射される光線（光束）を上記出射レンズを通さずにそのままＡＴＲ結晶の円錐部に入射した場合、この円錐部に入射した光線は、ＡＴＲ結晶の頂部に向けて反射するものの、この反射に際して光束が径方向に広がる。そして、この頂部においてさらに反射すると、さらに光束が径方向に広がり、正確な測定が困難となる。このため、上述のように円錐部又は角錐部を有するＡＴＲ結晶を用いる場合には出射レンズ及び入射レンズが必要となる。これに対して、当該液晶プローブ２は、球冠状凸面１６において光線を反射するものであるので、出射レンズ及び入射レンズを特に用いずとも、正確な測定が可能となる。
【００４７】
［第二実施形態］
図４の液浸プローブ３０は、平凸球面レンズ１１と、複数対の出光手段３２及び受光手段３３と、こられを支持する支持部１４を備える。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同一の構成や機能を有する部材については、同一符号を用い、その説明を省略する場合がある。
【００４８】
第二実施形態の液浸プローブ３０は、複数（図示例では７つ）の出光手段３２、及びこの出光手段３２に対応する複数の受光手段３３を有している。つまり、出光手段３２の出光位置と受光手段３３の受光位置とが、平凸球面レンズ１１の平面１５を基準とし、平面１５の中心１９に対して点対称に配設されている。また、複数の出光手段３２の出光位置及び複数の受光手段３３の受光位置は、上記平面１５を基準とし、同一円上に配置されている。
【００４９】
この第二実施形態の液浸プローブ３０は、複数の出光手段３２から光線を出射することで、平凸球面レンズ１１の球冠状凸面１６において全反射させる光線の光量を増加させることができる。そして、この全反射した光線は、各出光手段３２と対となる受光手段３３によって受光され、この複数の受光手段３３で受光される光線の光量（合計量）は、比較的大きいので、当該液浸プローブ３０を用いることで、より高精度の測定を行うことができる。
【００５０】
［第三実施形態］
図５の液浸プローブ４０は、平凸球面レンズ４１、出光手段１２、受光手段１３及びこられを支持する支持部１４を備える。なお、第三実施形態において、第一又は第二実施形態と同一の構成や機能を有する部材については、同一符号を用い、その説明を省略する場合がある。
【００５１】
第三実施形態の平凸球面レンズ４１は、平面４５、球冠状凸面４６、及び平面４５側に球冠状凸面４６と沿う凹面５０を備えている。上記凹面５０は、上記球冠状凸面４６と同心かつ相似形に設けられている。上記平面４５は、円環状に設けられる。この円環状の平面４５には出光手段１２及び受光手段１３が当接している。
【００５２】
上記球冠状凸面４６及び凹面５０の大きさは、特に限定されるものではないが、上記凹面５０の半径（円環状の平面４５の内径）の下限としては、上記球冠状凸面４６の半径（円環状の平面４５の外径）の０．８倍が好ましく、０．８５倍がより好ましく、０．９倍がさらに好ましい。上記凹面５０の半径が上記下限未満であると、凹面５０による反射回数の増加の効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記凹面５０の半径の上限としては、特に限定されるものではないが、上記球冠状凸面４６の半径の０．９８倍が好ましく、０．９５倍がより好ましい。上記半径が上記上限を超えると、当該平凸球面レンズ４１の形成が困難となるおそれがある。
【００５３】
第三実施形態の液浸プローブ４０は、平凸球面レンズ４１の球冠状凸面４６により全反射した光線は、凹面５０に入射し、この凹面５０においても全反射する。そして、この凹面５０において全反射した光線は、再度球冠状凸面４６に入射し、全反射する。このように球冠状凸面４６及び凹面５０で全反射を繰り返した後に、平面４５から光線が出射する。このように当該液浸プローブ４０は、上記凹面５０を有することで、球冠状凸面４６における反射回数が多くなるので、測定対象による光線吸収の回数が増加し、より高精度の測定を行うことができる。
【００５４】
［その他の実施形態］
なお、本発明の液浸プローブ及び赤外分光光度計は、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【００５５】
上記実施態様において、出光手段及び受光手段が光ファイバーを備えるものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。また、出光手段及び受光手段が、光ファイバーのみならず光学レンズをさらに備えることも可能である。例えば、出光用光ファイバー及び／又は受光用光ファイバーと平凸球面レンズとの間にセルフォック（登録商標）レンズやコリメーターレンズ等の光路調整のためのレンズを配設することができる。これにより、所望の光路をより確実に設定することができる。さらに、出光手段及び受光手段は平凸球面レンズの平面に当接することを説明したが、これに限定されず、出光手段及び受光手段と平凸球面レンズとの間に間隙を設けてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態においては、平凸球面レンズが略半球状のものを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されず、平凸球面レンズが球冠状凸面とこれに対向する平面とを有するものであれば略半球状の形状に限定されるものではない。具体的には、例えば上述のような球冠状凸面を有する半球状部分と、上述のような平面を有するとともに上記半球状部分に連続する円柱状部分とが一体的に設けられた平凸球面レンズであっても、当該液浸プローブに採用することができる。
【００５７】
さらに、当該液浸プローブは、出光手段と平凸球面レンズとの間に出光手段から出射する不要な光線（出光手段が出射する光線の一部）を遮光する遮光手段を配設することも可能である。これにより、不要な光線が平凸球面レンズ内を伝播することを防ぐことができる。なお、この遮光手段としては、特に限定されないが、例えば、出光手段の出光面と略同径の孔を備えるスペーサーを用いることができ、このスペーサーを出光手段と平凸球面レンズとの間に配設することにより、不要な光を遮光することができる。
【００５８】
さらに、液浸プローブは、有機溶剤に浸漬させて用いるものに限定されず、種々の液体に浸漬することが可能であり、また、赤外分光光度計においても、フーリエ変換赤外分光光度計に限定されず、分散型赤外分光光度計であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明の液浸プローブ及びこの液浸プローブを備える赤外分光光度計は、例えば有機溶媒の反応状態の測定等に用いることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  赤外分光光度計
２  液浸プローブ
３  光度計本体
４  接続部
５  有機溶剤
１１  平凸球面レンズ
１２  出光手段
１３  受光手段
１４  指示部
１５  平面
１６  凸面
１７  出光位置
１８  受光位置
１９  中心
２１  光源
２２  干渉計
２３  検出器
２４  変換処理部
２５  表示部
３０  液浸プローブ
３２  出光手段
３３  出光手段
４０  液浸プローブ
４１  平凸球面レンズ
４５  平面
４６  球冠状凸面
５０  凹面
【図１】
2014238333.tif 000003
【図２】
2014238333.tif 000004
【図３】
2014238333.tif 000005
【図４】
2014238333.tif 000006
【図５】
2014238333.tif 000007
【図６】
2014238333.tif 000008