(57)【要約】【課題】投光点の像と、受光点の像とを正確に重ね合わせる。【解決手段】光源２の光を集めて試料溶液Ｓに照射する集光レンズ５と、同じ集光レンズで集められた試料溶液Ｓからの散乱光を検出する受光器８とを備え、両面が平面状の光軸調整板Ｔを、投光軸上の、前記集光レンズ５と試料容器Ｓとの間、又は受光軸上の、前記集光レンズ５と試料容器Ｓとの間に設置し、光軸調整板Ｔが光軸となす角度を変えることができる角度可変手段を設けた。【効果】照射光束を小さく絞っても、多重散乱の影響を受けない状態で、散乱光を正確に測定することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、試料溶液を収容する容器と、光源の光を集めて試料溶液に照射する集光レンズと、同じ集光レンズで集められた試料溶液からの散乱光を検出する受光器とを備える散乱光測定装置において、
両面が平面状の光軸調整板を、次の（ａ）又は（ｂ）のいずれか１つ又は両方の位置に設置し、光軸調整板が光軸となす角度を変えることができる角度可変手段を設けたことを特徴とする散乱光測定装置。
（ａ）投光軸上の、前記集光レンズと試料容器との間、
（ｂ）受光軸上の、前記集光レンズと試料容器との間
【請求項２】
光源と、試料溶液を収容する容器と、光源の光を平行光束にする投光レンズと、当該平行光束を集めて試料溶液に照射する集光レンズと、同じ集光レンズで集められた試料溶液からの散乱光を検出する受光器とを備える散乱光測定装置において、
両面が平面状の光軸調整板を、投光軸上の、光源と投光レンズとの間に設置し、光軸調整板が光軸となす角度を変えることができる角度可変手段を設けたことを特徴とする散乱光測定装置。
【請求項３】
光源と、試料溶液を収容する容器と、光源の光を集めて試料溶液に照射する集光レンズと、同じ集光レンズで集められた試料溶液からの散乱光を受光器に集める受光レンズと、受光器とを備える散乱光測定装置において、
両面が平面状の光軸調整板を、受光軸上の、受光レンズと受光器との間に設置し、光軸調整板が光軸となす角度を変えることができる角度可変手段を設けたことを特徴とする散乱光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶液に光を照射し、散乱体積内から散乱される光を検出することにより散乱光測定を行う散乱光測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
散乱光測定装置は、流体中に存在する粒子の動き（ブラウン運動）による散乱光の経時変化を測定する装置である。
従来の散乱光測定装置では、溶液の入った直方体のセルに対してレンズで絞ったレーザ光を照射し、その散乱光をフォトマルチプライヤ等の受光素子で測定していた。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５１８４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
溶液の濃度が濃い場合、粒子に当たって散乱された光がまた他の粒子に当たって測定されるという多重散乱の問題が起こる。
濃厚溶液では、この多重散乱の影響を避けることが、正確な測定のために重要である。
そのために、測定する散乱角度を１８０度近くに設定し、照射光束をできるだけ小さく絞ることが有効である。
【０００５】
測定する散乱角度を１８０度に設定するには、照射光を集光する集光レンズを、散乱光を集める対物レンズとして用いればよい（前記特許文献１参照）。
この場合、照射光束を小さく絞るほど、集光レンズの投光点の像と、受光点の像とを正確に重ね合わせることが、測定の感度を上げるために重要となってくる。
しかし、投光点の像と、受光点の像とを正確に重ね合わせることは、光学系の歪や寸法誤差の影響を受けるために、従来より、困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は、照射光束を小さく絞っても、多重散乱の影響を受けない状態で、散乱光を正確に測定することができる散乱光測定装置を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の散乱光測定装置は、光源と、試料溶液を収容する容器と、光源の光を集めて試料溶液に照射する集光レンズと、同じ集光レンズで集められた試料溶液からの散乱光を検出する受光器とを備え、両面が平面状の光軸調整板を、投光軸上の、前記集光レンズと試料容器との間、又は受光軸上の、前記集光レンズと試料容器との間に設置し、光軸調整板が光軸となす角度を変えることができる角度可変手段を設けたものである（請求項１）。
【０００８】
前記の構成によれば、光軸調整板が光軸となす角度を、角度可変手段を用いて変えることにより、試料溶液中の投光点の焦点位置又は受光点の焦点位置を自由に調整することができる。したがって、投光点の焦点位置と受光点の焦点位置とが重なるように調整すれば、もっとも効率のよい散乱体積を得ることができ、多重散乱の影響を受けない状態で、散乱光を正確に測定することができる。
光源の光を平行光束にする投光レンズを集光レンズの前に設置した光学系では、　両面が平面状の光軸調整板を、投光軸上の、光源と投光レンズとの間に設置してもよい（請求項２）。
【０００９】
同じ集光レンズで集められた試料溶液からの散乱光を受光器に集める受光レンズを設置した光学系では、両面が平面状の光軸調整板を、受光軸上の、受光レンズと受光器との間に設置してもよい（請求項３）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態にかかる散乱光測定装置を示す平面図、図１（ｂ）は側面図である。
光源２の光は、アパーチャ３を通過し、投光レンズ４によって平行光束にされる。当該平行光束は、集光レンズ５で集められてセル中の試料溶液Ｓに照射される。この集光レンズ５で集められた試料溶液Ｓからの散乱光は、受光レンズ６によって集められ、アパーチャ７を通して受光器８によって検出される。
【００１１】
前記光源２は、白色光源とモノクロメータの組み合わせで構成してもよく、レーザ発振装置などで構成してもよい。前記受光器８は、ＣＣＤなどの半導体素子で構成されたものでもよく、光電子増倍管などでもよい。
試料溶液Ｓは、セルに収容されているが、図では、セル壁の一部をなす、光透過窓９のみを描いている。
この実施形態では、平行な平面により両面が構成された光軸調整板Ｔ，Ｊを、投光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間、及び受光軸上の受光レンズ６とアパーチャ７との間に設置している。
【００１２】
光軸調整板Ｔ，Ｊの材質は、光を透過させるものなら何でもよく、ガラス、合成樹脂などを用いることができる。ただし、屈折率は、空気の屈折率とは異なるものでなければならない。
光軸調整板Ｔ，Ｊと、光軸とのなす角度は、可変できるようになっている。可変方法は、どんな方法を用いてもよいが、例えば、図２に示すように、光軸調整板Ｔ，Ｊを一軸回りに回転可能に取り付けて、プーリ１１、ベルト１２を介してモータ１３で回転駆動する方法があげられる。
【００１３】
光軸調整板Ｔ，Ｊは、図３（ａ）に示すように、平行な平面により両面が構成されているが、平行に限られるものではなく、例えば楔のように非平行な平面により両面が構成されていてもよい（図３（ｂ）参照）。
光軸調整板と、入射光軸とのなす角度を変えると出射光軸が移動する原理を、図４を用いて説明する。光軸調整板の屈折率をｎ、厚さをｔとする。
図４に示すように、光軸調整板の入射面２１に立てられた法線と入射光軸Ａ１との傾き角をα１とする。入射光は、光軸調整板の入射面２１で屈折する。その屈折角をα２で表している。屈折された光は、光軸調整板の出射面２２でさらに屈折する。その屈折角はα１となる。光軸調整板の入射面２１上の入射点と、出射面２２上の出射点との位置ずれを、光軸に垂直に測定すると、ｄとなる。ｄは、幾何光学的考察から、
ｄ＝ｔｓｉｎ（α１−α２）／ｃｏｓα２
＝ｔ　ｓｉｎα１［１−　ｃｏｓα１／√（ｎ２−　ｓｉｎ２α１）］
で表される。このように、光軸の位置ずれｄは、光軸調整板と入射光軸との傾き角α１の関数で表される。
【００１４】
したがって、光軸調整板を傾けることにより、光軸をずらすことができ、これにより、集光レンズ５により集光される投光点の焦点位置を動かすことができる。
ただし平行光束区間（投光レンズ４と集光レンズ５との間）に光軸調整板Ｔを挿入して傾けても、光軸はずれるが、集光レンズ５の焦点位置は変わらないので、効果はない。光軸調整板Ｔ，Ｊを平行光束以外の区間に挿入する必要がある。
【００１５】
光軸調整板Ｔ，Ｊの回転軸方向は、２つの光軸調整板で、９０°異ならせるのが好ましい。例えば、光軸調整板Ｔを図１のＹ軸を中心に回転するように設置すれば、他の光軸調整板Ｊを、Ｘ軸を中心に回転するように取り付ける。
図５は、試料溶液Ｓ中にＺ方向に垂直に作った仮想的な平面Ｘ′−Ｙ′を示す。光軸調整板Ｔを、Ｙ軸を中心に回転させると、投光点の焦点位置Ｐ（Ｔ）は、この平面上をＸ′軸に沿って上下する。光軸調整板Ｊを、Ｘ軸を中心に回転させると、受光点の焦点位置Ｐ（Ｊ）は、この平面上をＹ′軸に沿って上下する。
【００１６】
そこで、光軸調整板Ｔ，Ｊの回転角度をそれぞれ調整することにより、投光点と受光点の焦点位置Ｆ（Ｔ），Ｆ（Ｊ）を完全に重複させることができる。これにより、投光点と受光点の焦点位置Ｆ（Ｔ），Ｆ（Ｊ）の重複部分（つまり散乱体積）を最大に設定することができる。また、多重散乱光の影響をできるだけ受けずに、直接散乱光を測定することができる。
この図１の実施形態では、光軸調整板Ｔ，Ｊを、投光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間、及び受光軸上の受光レンズ６とアパーチャ７との間に設置していたが、両方を入れ替えて、光軸調整板Ｔを、投光軸上のアパーチャ３と投光レンズ４との間に設置し、光軸調整板Ｊを、受光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間に設置してもよい。
【００１７】
また、光軸調整板Ｔを、投光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間に設置し、光軸調整板Ｊを、受光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間に設置してもよい。
また、光軸調整板Ｔを、投光軸上のアパーチャ３と投光レンズ４との間に設置し、光軸調整板Ｊを、受光軸上の受光レンズ６とアパーチャ７との間に設置してもよい。
【００１８】
＜第２の実施形態＞
次に、受光点の焦点位置を固定して、投光点の焦点位置を可変する光学系を説明する。
図６（ａ）は散乱光測定装置を示す平面図、図６（ｂ）は側面図である。
この実施形態では、光軸調整板Ｔを、投光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間にのみ間に設置している。
【００１９】
したがって、この構成であれば、受光点の焦点位置は固定される。光軸調整板Ｔを所定の軸を中心に所定の角度だけ傾けて、投光点の焦点位置を受光点の焦点位置に合わせる。このために、光軸調整板Ｔは、Ｘ軸中心にも、Ｙ軸中心にも回転できるように設置することが望ましい。
具体的には、光軸調整板Ｔを二軸ジャイロスコープの上に設定することが考えられる。各軸にモータを配置し、それぞれを独立に駆動制御する。
【００２０】
なお、この図６の実施形態では、光軸調整板Ｔを、投光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間に設置していたが、投光軸上のアパーチャ３と投光レンズ４との間に設置してもよい。また、受光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間又は、受光軸上の受光レンズ６とアパーチャ７との間に設置してもよい。
＜第３の実施形態＞
この実施形態では、投光レンズ４を省略した光学系を用いる。
【００２１】
図７（ａ）は散乱光測定装置を示す平面図、図７（ｂ）は側面図である。
光源２をガスレーザなどのレーザ発振装置で構成すれば、その照射光の平行度は高いので、投光レンズ４は不要になる。
この構成において、光軸調整板Ｔを、投光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間に設置し、角度可変に設けている。光軸調整板Ｔを所定の軸を中心に所定の角度だけ傾けて、投光点の焦点位置を受光点の焦点位置に合わせる。
【００２２】
図６と同様、受光点の焦点位置は固定されるので、このために、光軸調整板Ｔは、Ｘ軸中心にも、Ｙ軸中心にも回転できるように設置することが望ましい。
なお、この図７の実施形態では、光軸調整板Ｔを、投光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間に設置していたが、受光軸上の集光レンズ５と光透過窓９との間又は、受光軸上の受光レンズ６とアパーチャ７との間に設置してもよい。
【００２３】
【実施例】
図８に示すように、弾力性のある金属（ステンレス）板３１の一辺を壁３０に固定し、金属板３１の真中に孔を空けて、光軸調整板Ｔを設置した。この金属板３１の先端部に垂直にねじ３２を当てて、金属板３１をねじ３２の出没方向に移動させた。これにより、入射角α１を変化させた。光軸調整板Ｔの屈折率は１．５、厚さｔは０．７ｍｍである。
【００２４】
【表１】
2004109010.tif 000003
【００２５】
表１に、角度α１（度）、角度α２（度）、光軸のずれｄ（ｍｍ）、及び角度α１＝９度のときのｄを基準にしたｄの変位「デルタｄ」を示す。
角度α１を９度から１３度まで４度増やすと、デルタｄは２２μｍ変化する。
角度α１を４度増やすためには、ねじ３２を０．７ｍｍ進める必要がある。
ねじ３２のピッチを０．４ｍｍとすると、ねじ３２を０．７ｍｍ進めるには、６３０度回転させればよい。
【００２６】
したがって、ねじ３２の１度の回転で、光軸を２２／６３０＝０．０３５μｍ変位させることができる。このように、ねじによって光軸の微調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態にかかる散乱光測定装置を示す平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】光軸調整板を回転させる方法を例示した斜視図である。
【図３】光軸調整板の形状を示す斜視図である。
【図４】光軸調整板を傾けて光軸を移動させる原理を説明するための光路図である。
【図５】溶液中にＺ方向に垂直に作った仮想的な平面Ｘ−Ｙを示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２の実施形態にかかる散乱光測定装置を示す平面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】（ａ）は本発明の第３の実施形態にかかる散乱光測定装置を示す平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】実施例にかかる光軸調整板傾斜構造を示す側面図である。
【符号の説明】
２　光源
３　アパーチャ
４　投光レンズ
５　集光レンズ
Ｓ　試料溶液
６　受光レンズ
７　アパーチャ
８　受光器
９　光透過窓
Ｔ，Ｊ　光軸調整板
１１　プーリ
１２　ベルト
１３　モータ
２１　入射面
２２　出射面
【図１】
2004109010.tif 000004
【図２】
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【図３】
2004109010.tif 000006
【図４】
2004109010.tif 000007
【図５】
2004109010.tif 000008
【図６】
2004109010.tif 000009
【図７】
2004109010.tif 000010
【図８】
2004109010.tif 000011