(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、
前記ベースプレートに搭載され、光を送るように構成された光源と、
前記ベースプレートに搭載され、前記光源から光を受け取り、変調光を出力する干渉計と、
試料分析付属装置を受け入れるように構成された付属品区画であって、
前記ベースプレートから延び、第１の光を受け入れるように構成された第１の光ポートを備えた、第１の壁、
前記ベースポートから延びる第２の壁、及び
前記ベースプレートから、前記第１の壁と前記第２の壁との間に延びる第３の壁、を備えた、付属品区画と、
前記ベースプレートに搭載され、前記第１の壁によって前記付属品区画から隔てられ、試料の減衰全反射分析を実行するように構成された、試料分析装置であって、
第２の光を受け取るように構成された結晶、
前記結晶に前記試料を押しつけるように構成された先端、及び
前記第２の光が前記結晶内で反射した後の第３の光を検出するように構成された検出器、を備えた、試料分析装置と、
前記ベースプレートに搭載され、前記変調光を受け取り、前記第１の光ポートに向けて反射して、前記第１の光を形成するように構成された第１の光学要素と、
前記ベースプレートに搭載された第２の光学要素と、
前記第２の光学要素に搭載され、前記第２の光学要素を第１の位置と第２の位置との間で移動させるように構成されたアクチュエータであって、前記第１の位置において、前記第２の光学要素は、前記変調光を受け取り、前記変調光を前記結晶に向けて反射して、前記第１の光学要素が前記変調光を受け取らないように、前記第２の光を形成するように構成され、更に、前記第２の位置において、前記第２の光学要素は前記変調光を受け取らない、アクチュエータと、
を備えた、分光計。
【請求項２】
前記第２の壁は、受け入れられた前記第１の光から形成される第４の光を受け入れるように構成された第２の光ポートを備えた、請求項１に記載の分光計。
【請求項３】
複数の検出器と、
前記第２の光ポートを通して受け入れられた前記第４の光を受け取るように構成された第３の光学要素と、
前記ベースプレートに搭載され、前記第３の光学要素を複数の位置の間で移動させるように構成された第２のアクチュエータであって、前記複数の位置の各位置において、前記第３の光学要素は、受け取った前記第４の光を、前記複数の検出器のうちの１つの検出器に向けて反射するように構成された、第２のアクチュエータと、
を更に備えた、請求項２に記載の分光計。
【請求項４】
前記検出器は、検出器要素と、ダイアモンド窓と、を備え、
前記ダイアモンド窓は、前記検出器要素が、前記ダイアモンド窓を透過した後の前記第３の光を受け取れるように位置決めされている、請求項１に記載の分光計。
【請求項５】
前記試料分析装置は、前記第２の光学要素から前記変調光を受け取り、前記変調光を前記結晶に向けて更に反射するように構成された第３の光学要素を更に備えた、請求項１に記載の分光計。
【請求項６】
前記試料分析装置は、前記第３の光学要素から前記変調光を受け取り、前記変調光を前記結晶に向けて更に反射するように構成された第４の光学要素を更に備えた、請求項５に記載の分光計。
【請求項７】
前記試料分析装置は、前記結晶内で反射された後の前記第３の光を受け取り、前記第３の光を前記検出器に向けて更に反射するように構成された第５の光学要素を更に備えた、請求項６に記載の分光計。
【請求項８】
前記第３の光学要素は放物面鏡であり、前記第４の光学要素は第１の楕円鏡であり、前記第５の光学要素は第２の楕円鏡である、請求項７に記載の分光計。
【請求項９】
前記第１の壁は、
前記第１の壁に搭載されたパージシャッタ板と、
前記パージシャッタ板に搭載され、前記パージシャッタ板を第１の位置と第２の位置との間で移動させるように構成された第２のアクチュエータと、を更に備え、
前記第１の位置では、前記パージシャッタ板は、前記第１の光ポートによる第１の光の受け入れを遮蔽し、前記付属品区画を前記試料分析装置から遮断するように構成され、更に、前記第２の位置では、前記パージシャッタ板は、前記第１の光ポートを遮蔽解除するように構成された、請求項１に記載の分光計。
【請求項１０】
前記光源は、
可視光スペクトル内の第１の波長を略中心とした第１の光を発するように構成された第１の光源と、
赤外線光スペクトル内の第２の波長を略中心とした第２の光を発するように構成された第２の光源と、を備えた、請求項１に記載の分光計。
【請求項１１】
前記ベースプレートに搭載され、前記干渉計から前記変調光を受け取り、前記変調光を前記第１の光学要素に向けて更に反射するように構成された第３の光学要素を更に備えた、請求項１に記載の分光計。
【請求項１２】
前記ベースプレートから延びる第１の分光計壁と、
前記第１の分光計壁に搭載された第１の放射ポートと、
前記ベースプレートに搭載されたプレートと、
前記プレートに搭載された第４の光学要素と、
前記第４の光学要素に搭載され、前記第４の光学要素を第１の位置と第２の位置との間で移動させるように構成された第２のアクチュエータであって、前記第１の位置では、前記第４の光学要素は、前記第３の光学要素からの前記変調光を遮り、前記遮った光を前記第１の放射ポートに向けて反射して、前記遮った光を前記ベースプレートによって画定される前記分光計の外部に向けるように構成され、前記第２の位置では、前記第４の光学要素は、前記第３の光学要素からの前記変調光を遮らない、第２のアクチュエータと、
を更に備えた、請求項１１に記載の分光計。
【請求項１３】
前記ベースプレートに搭載された第５の光学要素と、
前記ベースプレートに搭載され、光を前記光源から受け取り、受け取った前記光を前記第５の光学要素に送るように構成されたアパーチャと、を更に備え、
前記第５の光学要素は、前記アパーチャから光を受け取り、受け取った前記光を前記干渉計に向けて反射するように構成された、請求項１２に記載の分光計。
【請求項１４】
前記ベースプレートから延びる第２の分光計壁と、
前記第２の分光計壁内に搭載された第２の放射ポートと、
前記プレートに搭載された第５の光学要素であって、前記第４の光学要素に隣接して、前記第４の光学要素の面に対して約９０度の角度で搭載される、第５の光学要素と、
を更に備え、
前記第２のアクチュエータは、前記第５の光学要素に更に搭載され、前記第５の光学要素を第１の位置と第２の位置との間で移動するように構成され、前記第１の位置において、前記第５の光学要素は、前記第３の光学要素からの前記変調光を遮り、遮った前記光を前記第２の放射ポートに向けて反射して、遮った前記光を、前記ベースプレートによって画定される前記分光計の外部に向けるように構成され、前記第２の位置において、前記第５の光学要素は、前記第３の光学要素からの前記変調光を遮らない、請求項１２に記載の分光計。
【請求項１５】
前記ベースプレートに搭載された第６の光学要素と、
前記ベースプレートに搭載され、前記光源から光を受け取り、受け取った前記光を前記第６の光学要素に向けて送るように構成されたアパーチャと、を更に備え、
前記第６の光学要素は、前記アパーチャから光を受け取り、受け取った前記光を前記干渉計に向けて反射するように構成された、請求項１４に記載の分光計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計は、試料の化学組成の正確で効率的な識別の実行に利用される。そのような分光計は通常、ビームスプリッタと、可動式ミラーとを有するマイケルソン干渉計等の干渉計を組み込む。干渉計は、ソースからのビームを変調して、様々な波長での放射線の強度が可変の出力ビームを提供する。光は、近紫外線（ＵＶ）、可視（Ｖｉｓ）、近赤外線（ＮＩＲ）、中赤外線（ＭＩＲ）、及び／又は遠赤外線（ＦＩＲ）波長範囲内にあり得、したがって、赤外線スペクトル領域に限定されない。出力ビームはフォーカスされ、試料を透過するか、又は試料から反射され、その後、ビームは集められ、検出器にフォーカスされる。検出器は、時間可変出力信号を提供し、出力信号は、試料の吸収又は反射の波長に関する情報を含む。例えば、１つ又は複数の波長の出力光の強度は、１つ又は複数の波長の入力光の強度と比較されて、吸収率、透過率、蛍光性、反射率等の試料の特徴を特定する。フーリエ分析が出力信号データに対して実行されて、試料内の構成要素の識別情報、それぞれの相対濃度、及び可能な場合には試料の他の特徴についての情報を提供する測定特徴をもたらす。
【背景技術】
【０００２】
従来のＦＴＩＲ分光計は試料チャンバを含み、試料チャンバ内で、試料は所定位置に保持されて、干渉計からの光に露出される。試料は様々な物理的状態、すなわち、液体、固体、又は気体をとることができ、固体試料は様々な物理的特徴を有し得る。例えば、分析すべき固体材料は、材料（例えば、ポリマープラスチック）の塊若しくはシートの形態、粉体若しくは粒状の形態、又は特定形態の形状（例えば、薬物錠剤、ピル、及びカプセル）であり得る。
【０００３】
多機能ＦＴＩＲ分光計は、液体及び粉体並びに薬物ピル及びタブレット等の成形された固体試料を含め、様々な試料に対して透過測定、反射測定、又はこれら両方を実行する。分光計を変更せず、試料区画及び試料ホルダの追加又は再構成なしで、同じ分光計システムを利用して、様々な試料をテストすることができる。分光計は、透過又は反射測定システム内に構成される複数の試料ホルダを含む。
【０００４】
減衰全反射（ＡＴＲ）は、試料を、更なる準備なしで固体、液体、又は気体の状態で直接検査できるようにする、赤外線分光法と組み合わせて使用されるサンプリング技法である。ＡＴＲはエバネセント波を生成する全内部反射の属性を使用する。光は、試料に接触する内面から少なくとも１回反射するように結晶を透過する。この反射は試料内に延びるエバネセント波を生成する。試料への侵入深度は、光の波長、入射角、並びに結晶及び調べられている媒体の屈折率によって決まる。反射の回数は、入射角を変更することによって変更し得る。ビームは、結晶を出る際に検出器によって集められる。ＡＴＲ結晶の材料例としては、ゲルマニウム、セレン化亜鉛、及びダイアモンドが挙げられる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な一実施形態では、試料を分析する分光計が提供される。分光計は、ベースプレート、光源、干渉計、付属品区画、試料分析装置、第１の光学要素、第２の光学要素、及びアクチュエータを備えるが、これらに限定されない。光源は、ベースプレートに搭載され、光を送るように構成される。干渉計は、ベースプレートに搭載され、光源から光を受け取り、変調光を形成する。付属品区画は、試料分析付属装置を受け入れるように構成され、ベースプレートから延びる第１の壁、第２の壁、及び第３の壁を含む。第３の壁は、第１の壁と第２の壁との間に延びる。第１の壁は、第１の光を受け入れるように構成される第１の光ポートを含む。試料分析装置は、ベースプレートに搭載され、付属品区画から第１の壁によって隔てられる。試料分析装置は、試料の減衰全反射分析を実行するように構成され、第２の光を受け取るように構成される結晶と、試料を結晶に押しつけるように構成される先端と、結晶内での第２の光の反射後の第３の光を検出するように構成される検出器とを含む。第１の光学要素は、ベースプレートに搭載され、変調光を受け取り、変調光を第１の光ポートに向けて反射して、第１の光を形成するように構成される。第２の光学要素はベースプレートに搭載される。アクチュエータは、第２の光学要素に搭載され、第２の光学要素を第１の位置と第２の位置との間で移動させるように構成される。第１の位置では、第２の光学要素は、変調光を受け取り、第１の光学要素が変調光を受け取らないように変調光を結晶に向けて反射して、第２の光を形成するように構成される。第２の位置では、第２の光学要素は変調光を受け取らず、それにより、第１の光学要素が変調光を受け取るのを遮らない。
【０００６】
本発明の他の原理的特徴及び利点が、以下の図面、詳細な説明、及び添付の特許請求の範囲を検討することから、当業者に明らかになるであろう。
【０００７】
本発明の例示的な実施形態について、同様の符号が同様の要素を示す添付図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な一実施形態による分光計システムのブロック図を示す。
【図２】例示的な一実施形態による分光計の斜視図を示す。
【図３】付属品区画を覆うカバープレートがない状態の図２の分光計の右側斜視図を示す。
【図４】付属品区画を覆うカバープレートがない状態の図２の分光計の左側斜視図を示す。
【図５】いかなるカバープレートもない図２の分光計の上面図を示す。
【図６】例示的な一実施形態による図２の分光計のベンチ区画の一部の側面図を示す。
【図７】例示的な一実施形態による図２の分光計のＡＴＲ区画の上面図を示す。
【図８】例示的な一実施形態による図７のＡＴＲ区画の左側面図を示す。
【図９】例示的な一実施形態による、ダウン位置でのフリッパーミラーを有する図７のＡＴＲ区画の背面図を示す。
【図１０】例示的な一実施形態による、アップ位置でのフリッパーミラーを有する図７のＡＴＲ区画の背面図を示す。
【図１１】例示的な一実施形態による図７のＡＴＲ区画の複数の区画の後部底面斜視図を示す。
【図１２】例示的な一実施形態による図７のＡＴＲ区画の複数の区画の左側底面斜視図を示す。
【図１３】例示的な第２の実施形態による図２の分光計のベンチ区画の一部の上面図を示す。
【図１４】いかなるカバープレートもない図１３の分光計の上面図を示す。
【図１５】第３の例示的な実施形態による図２の分光計のベンチ区画の一部の上面図を示す。
【図１６】いかなるカバープレートもない図１５の分光計の上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
当業者に理解されるように、フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計とは、個々の各スペクトル範囲で吸収されるエネルギー量を記録する代わりに、スペクトル全体にわたるエネルギーが単一の検出器によって収集される測定技法である。光源は広帯域赤外線エネルギーを放射し、このエネルギーは、マイケルソン干渉計等の干渉計に向けられ、干渉計は光を分割する。干渉計から出た光は、試料分析装置の試料区画に向けられる。光は、試料と相互作用し、試料分析装置によって実行される分析のタイプに応じて、試料の表面を透過するか、又は試料の表面から反射される。試料区画を出た後、光は検出器に達し、測定されて、試料分析信号を生成する。フーリエ変換を使用して、試料分析信号は、周波数領域から時間領域に変換され、試料についてのスペクトル情報が得られる。通常、ＦＴＩＲ分光計は、干渉計の内部較正用のレーザを含む。
【００１０】
図１を参照して、例示的な一実施形態による分光計システム１００のブロック図を示す。例示的な実施形態では、分光計システム１００は、分光計１０２と、分光計１０２を接続し得るインタフェース計算装置１２０とを含み得る。分光計１０２はインタフェース計算装置１２０に接続する必要はない。接続される場合、分光計１０２及びインタフェース計算装置１２０は、直接又はネットワークを介して接続し得る。ネットワークは、セルラネットワーク、ローカルエリアネットワーク、インターネット等の広域ネットワーク等を含む任意のタイプの有線及び／又は無線の公衆又は私設のネットワークであり得る。分光計１０２は、インタフェース計算装置１２０と情報を送受信し得る。例えば、分光計１０２は、試料について得られた結果を、インタフェース計算装置１２０に記憶するために送信し得る。別の例として、分光計１０２は、インタフェース計算装置１２０からソフトウェアアップデートを受信し、且つ／又はインタフェース計算装置１２０からコマンドを受信し得る。コマンドは、分光計１０２の１つ又は複数の構成要素の動作を制御し得る。インタフェース計算装置１２０は、個人情報端末、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、統合メッセージング装置、セルラ電話、スマートフォン、ページャ等であるが、これらに限定されない任意のフォームファクタの計算装置を含み得る。
【００１１】
分光計１０２は、入力インタフェース１０４、ボタン１０６、出力インタフェース１０８、ディスプレイ１１０、コンピュータ可読媒体１１２、制御アプリケーション１１４、通信インタフェース１１６、及びプロセッサ１１８を含み得る。異なる構成要素及び追加の構成要素を分光計１０２に組み込み得る。入力インタフェース１０４は、当業者に既知のように、分光計１０２に入力するために、ユーザからの情報を受信するインタフェースを提供する。入力インタフェース１０４は、キーボード、ペン及びタッチスクリーン、マウス、トラックボール、タッチスクリーン、キーパッド、ボタン１０６を含む１つ又は複数のボタン等を含むが、これらに限定されない様々な入力技術を使用して、ユーザが情報を分光計１０２に入力できるようにするか、又はディスプレイ１１０に表示されるユーザインタフェースに提示される選択を行えるようにし得る。分光計１０２は、同じ又は異なる入力インタフェース技術を使用する１つ又は複数の入力インタフェースを有し得る。
【００１２】
出力インタフェース１０８は、分光計１０２のユーザによるレビューのために情報を出力するインタフェースを提供する。例えば、出力インタフェース１０８は、ディスプレイ１１０、スピーカ、プリンタ等へのインタフェースを含み得る。ディスプレイ１１０は、薄膜トランジスタディスプレイ、発光ダイオードディスプレイ、液晶ディスプレイ、又は当業者に既知の様々な異なる任意のディスプレイであり得る。分光計１０２は、同じ又は異なるインタフェース技術を使用する１つ又は複数の出力インタフェースを有し得る。同じインタフェースが、入力インタフェース１０４及び出力インタフェース１０８の両方をサポートし得る。例えば、タッチスクリーンでは、ユーザ入力を可能にするとともに、出力をユーザに提示する。通信インタフェース１１６を通して、分光計１０２はディスプレイ１１０、スピーカ、及び／又はプリンタにアクセス可能であり得る。
【００１３】
コンピュータ可読媒体１１２は、当業者に既知のように、プロセッサ１１８が情報にアクセスできるような情報の電子保持場所又は記憶場所である。コンピュータ可読媒体１１２は、磁気記憶装置（例えば、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気ストリップ）、光ディスク（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、．．．）、スマートカード、フラッシュメモリデバイス等の任意のタイプのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、任意のタイプの読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、任意のタイプのフラッシュメモリ等を含むことができるが、これらに限定されない。分光計１０２は、同じ又は異なるメモリ媒体技術を使用する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体を有し得る。分光計１０２は、ＣＤ又はＤＶＤ等のメモリ媒体のロードをサポートする１つ又は複数のドライブを有することもできる。
【００１４】
通信インタフェース１１６は、当業者に既知の様々なプロトコル、伝送技術、及び媒体を使用して、装置間でデータを送受信するインタフェースを提供する。通信インタフェース１１６は、有線又は無線であり得る様々な伝送媒体を使用して通信をサポートし得る。分光計１０２は、同じ又は異なる通信インタフェース技術を使用する１つ又は複数の通信インタフェースを有し得る。データ及びメッセージは、通信インタフェース１１６を使用して分光計１０２と赤外線計算装置１２４との間で転送し得る。
【００１５】
プロセッサ１１８は、当業者に既知のように命令を実行する。命令は、専用コンピュータ、論理回路、又はハードウェア回路によって実行し得る。したがって、プロセッサ１１８は、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの方法の任意の組み合わせ及び／又はソフトウェアとの組み合わせで実施し得る。「実行」という用語は、アプリケーションを実行するか、又は命令によって要求される動作を実行するプロセスである。命令は、１つ又は複数のプログラミング言語、スクリプト言語、アセンブリ言語等を使用して書くことができる。プロセッサ１１８は命令を実行し、これは、その命令によって要求される動作を実行／制御することを意味する。プロセッサ１１８は、出力インタフェース１０８、入力インタフェース１０４、コンピュータ可読媒体１１２、及び通信インタフェース１１６に動作可能に結合して、情報を受信、送信、及び処理する。プロセッサ１１８は、永続的なメモリ装置から命令のセットを取り出し、命令を実行可能な形態で、一般にＲＡＭの何らかの形態である一時的なメモリ装置にコピーし得る。分光計１０２は、同じ又は異なる処理技術を使用する複数のプロセッサを含み得る。
【００１６】
制御アプリケーション１１４は、分光計１０２の動作の制御、保守、更新等に関連付けられた動作を実行する。本明細書に記載される動作の幾つか又は全ては、制御アプリケーション１１４に具現される命令によって制御し得る。動作は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの方法の任意の組み合わせを使用して実施し得る。図１の実施形態例を参照すると、制御アプリケーション１１４は、コンピュータ可読媒体１１２に記憶されるソフトウェア（コンピュータ可読命令及び／又はコンピュータ実行可能命令で構成される）で実施され、プロセッサ１１８によりアクセス可能であり、制御アプリケーション１１４の動作を具現する命令を実行する。制御アプリケーション１１４は、１つ又は複数のプログラミング言語、アセンブリ言語、スクリプト言語等を使用して書くことができる。
【００１７】
図２を参照して、例示的な一実施形態による分光計１０２の斜視図を示す。分光計１０２の構成要素は、筐体２００内又は筐体２００に搭載され、様々な様式で構成し得る。本開示で使用される場合、「搭載」という用語は、接合、合体、接続、関連付け、挿入、懸架、保持、固定、取り付け、締め付け、バインド、貼り付け、セキュア、ボルト締め、ねじ締め、リベット締め、はんだ付け、溶接、接着、フォームオーバ（ｆｏｒｍ  ｏｖｅｒ）、レイヤ化、及び他の同様の用語を含む。「上に搭載」及び「に搭載」という語句は、言及された要素の任意の内部又は外部を含む。本明細書で使用される場合、搭載は、言及された構成要素間の直接搭載又は言及される構成要素間の介在構成要素を通しての間接的搭載であり得る。
【００１８】
筐体２００は、分光計１０２の構成要素のうちの１つ又は複数を囲む複数の壁を含み得る。例えば、筐体２００は、ベンチ構成要素上壁２０２と、検出器上壁２０４と、付属品区画上壁２０６と、ＡＴＲ区画上壁２０８と、検出器前壁２１０と、付属品区画前壁２１２と、ＡＴＲ区画前壁２１４と、左壁４００（図４を参照して示される）と、右壁２１６と、ベースプレート５００（図５を参照して示される）と、後壁５０２（図５を参照して示される）とを含み得る。例示的な一実施形態では、入力インタフェース１０４、出力インタフェース１０８、及び通信インタフェース１１６のインタフェースを具現し得る電気コネクタが、後壁５０２に搭載される。例示的な実施形態では、ボタン１０６が、ＡＴＲ区画上壁２０８に搭載され、分光計１０２の動作をオン又はオフにトリガーする。したがって、制御アプリケーション１１４の制御下で、分光計１０２の１つ又は複数の構成要素による測定シーケンスの開始をトリガーするボタン１０６の選択により、測定を開始し得る。
【００１９】
例示的な実施形態では、ベンチ区画が一般に、ベンチ区画上壁２０２、ベースプレート５００、左壁４００、右壁２１６、及び後壁５０２の間に収容される。例示的な実施形態では、検出器区画が一般に、検出器上壁２０４、ベースプレート５００、左壁４００、ベンチ区画、付属品区画３００（図３を参照して示される）、及び検出器前壁２１０の間に収容される。例示的な実施形態では、付属品区画３００が一般に、付属品区画上壁２０６、フロアプレート３０２（図３を参照して示される）、ベンチ区画、検出器区画、ＡＴＲ区画、及び付属品区画前壁２１２の間に収容される。例示的な実施形態では、ＡＴＲ区画は一般に、ＡＴＲ区画上壁２０８、ベースプレート５００、ベンチ区画、付属品区画３００、ＡＴＲ区画前壁２１４、及び右壁２１６の間に収容される。他の区画配置も可能である。例示的な実施形態では、右壁２１６は第１の光ポート２１８を含み、検出器前壁２１０は検出器出力ポート２２０を含み、ＡＴＲアーム２２２は、ＡＴＲアーム２２２がＡＴＲ区画上壁２０８に向かって、及びＡＴＲ区画上壁２０８から離れて回転移動するように、ＡＴＲ区画上壁２０８に搭載される。ＡＴＲアーム２２２はＡＴＲノブ２２４を含み得る。
【００２０】
図３を参照して、例示的な一実施形態による分光計１０２の右側斜視図を示し、付属品区画上壁２０６及び付属品区画前壁２１２が除去されて、付属品区画３００が示されている。図４を参照して、例示的な一実施形態による分光計１０２の左側斜視図を示し、付属品区画上壁２０６及び付属品区画前壁２１２が除去されて、付属品区画３００が示されている。付属品区画３００は、付属品区画上壁２０６、付属品区画前壁２１２、フロアプレート３０２、付属品区画左壁３０４、付属品区画後壁３０６、及び付属品区画右壁４０２（図４を参照して示される）によって画定し得る。例示的な実施形態では、付属品区画左壁３０４は第２の光ポート３０８を含み、このポートを通して、付属品区画３００内に搭載される試料分析付属品装置のタイプに応じて、光を付属品区画３００から検出器区画に提供することができる。示されていないが、付属品区画３００は１つ又は複数の電気コネクタを含み、電気コネクタは、付属品区画３００内に搭載された試料分析付属品装置に電力を提供し得、付属品区画３００内に搭載される試料分析付属品装置から信号を受信し得、且つ／又は付属品区画３００内に搭載される試料分析付属品装置に信号を送信し得る。信号は、分光計１０２及び／又はインタフェース計算装置１２０によって送／受信し得る。例示的な試料分析付属品装置は、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）ＩＲ（ＧＣ−ＩＲ）装置、近ＩＲ（ＮＩＲ）積分球装置、ＮＩＲ又は中ＩＲ（ＭＩＲ）光ファイバプローブ、熱重量分析（ＴＧＡ）装置、ＩＲ顕微鏡、ＦＴ−ラマン装置、拡散反射装置、シングルバウンス又はマルチバウンスＡＴＲ装置、シングルバウンス又はマルチバウンス水平ＡＴＲ（ＨＡＴＲ）装置、正反射率装置、斜入射角反射率装置、光音響装置、液体クロマトグラフィ装置、光弾性変調（ＰＥＭ）装置等を含む。
【００２１】
例示的な実施形態では、付属品区画右壁４０２は第３の光ポート４０４を含み、このポートを通して、付属品区画３００内に搭載される試料分析付属品装置のタイプに応じて、光をＡＴＲ区画から付属品区画３００に提供するとともに、付属品区画３００からＡＴＲ区画に提供することができる。例示的な実施形態では、左壁４００は第４の光ポート４０６及び第５の光ポート４０８を含む。より少数又はより多数の入力ポート及び出力ポートを、分光計１０２の壁に含み得る。第１の光ポート２１８、第４の光ポート４０６、及び第５の光ポート４０８は、ベースプレート５００によって画定される分光計１０２の外部から光を受け取るか、又はその外部に光を送る。
【００２２】
図５を参照して、例示的な一実施形態による分光計１０２の上面図を示し、付属品区画前壁２１２、ベンチ区画上壁２０２、検出器上壁２０４、付属品区画上壁２０６、及びＡＴＲ区画上壁２０８は除去されて、分光計１０２の内部が示されている。例示的な一実施形態では、検出器区画は、複数の検出器と、付属品区画３００から光ビーム５１０を受け取るように位置決めされる光学要素（図示せず）とを含む。例えば、例示的な実施形態では、検出器区画は、第１の検出器５０４、第２の検出器５０６、及び第３の検出器５０８を含む。説明のために、第１の検出器５０４は重水素化硫酸トリグリシン（ＤＴＧＳ）検出器であり得、第２の検出器５０６は重水素化Ｌアラニンドープ硫酸トリグリシン（ＤＬａＴＧＳ）検出器であり得、第３の検出器５０８は窒素冷却水銀カドミウムテルル（ＭＣＴ）検出器であり得るが、当然、他のタイプの検出器及び他の構成の検出を使用することも可能である。光学要素はアクチュエータに搭載し得、アクチュエータは、受け取った光ビーム５１０を選択された検出器に反射するように、光学要素を移動させる。アクチュエータを使用して、光学要素の並進移動及び／又は回転移動を制御し得る。本明細書で使用される場合、例示的なアクチュエータとしては、電気モータ、サーボ、ステッパ、又は圧電モータ、空気圧アクチュエータ、ガスモータ等が挙げられる。アクチュエータは更に、検出器出力ポート２２０を通して、受け取った光ビーム５１０を外部搭載検出器に反射するように光学要素を移動し得る。例示的な一実施形態では、光学要素は楕円境である。
【００２３】
例示的な一実施形態では、ＡＴＲ区画はＡＴＲ５１２を含み、これは、ＡＴＲアーム２２２と、第３の光ポート４０４を通して付属品区画３００に光ビーム５１６を反射し／付属品区画３００から光ビーム５１６を受け取るように位置決めされる光学要素５１４とを含む。光学要素５１４は、ベンチ区画に光ビーム５４８を反射し／ベンチ区画から光ビーム５４８を受け取るように更に位置決めし得る。
【００２４】
例示的な一実施形態では、ベンチ区画は光源を含み、光源は、試料の分析に選択される１つ又は複数の波長の光を発する複数の光源を含み得る。光源は、紫外線（ＵＶ）、可視、ＩＲ、ＮＩＲ、ＦＩＲ、近ＵＶ等で放射し得る。したがって、光源から発せられる光は可視ではないことがある。図５の例示的な実施形態では、光源は第１の光源５２０及び第２の光源５２２を含む。説明のために、第１の光源５２０はＩＲ源であり得、第２の光源５２２は白色光源であり得る。例示的な一実施形態では、ベンチ区画はラマン検出器５２４を更に含む。
【００２５】
光学要素６００（図６を参照して示される）はアクチュエータ（図示せず）に搭載し得、アクチュエータは、第１の光源５２０又は第２の光源５２２から受け取った光５２６をアパーチャ装置５２８に向けて反射するように、光学要素６００を移動させる。アクチュエータを使用して、光学要素６００の並進移動及び／又は回転移動を制御し得る。アクチュエータは更に、アパーチャ装置５２８から受け取った光をラマン検出器５２４に向けて反射するように、光学要素６００を移動し得る。例示的な一実施形態では、光学要素６００は楕円境である。
【００２６】
アクチュエータは更に、アパーチャ装置５２８から受け取った光を光学要素５３０に向けて反射するか、又は光学要素５３０から反射された光を第５の光ポート４０８に通して受け取るように、光学要素６００を移動させ得る。例示的な一実施形態では、光学要素５３０は放物面境である。例示的な一実施形態では、アパーチャ装置５２８は、分光計１０２に選択される解像度及びスペクトル範囲に応じて正確なアパーチャサイズを自動的に設定する。アパーチャ装置５２８は、アイリスアパーチャ及びアイリスフィルタホィールを含み得る。
【００２７】
アパーチャ装置５２８は、光学要素５３４から光５３２を受け取る／光学要素５３４に光５３２を送る。例示的な一実施形態では、光学要素５３４は、干渉計５３８に／から光５３６を反射する放物面境である。干渉計５３８は、動作に選択される試料分析付属品装置のタイプに基づいて選択されるビームスプリッタ５４０を含む。分光計１０２は、干渉計５３８に挿入されるビームスプリッタを自動的に変更する自動ビームスプリッタ交換器を更に含み得る。光学要素５４２は、光をビームスプリッタ５４０から受け取り、光５４４を、ＡＴＲ区画内に搭載される光学要素５１４に向けて反射する。例示的な一実施形態では、光学要素５４２は平面境である。光５４４は、光学要素５１４に達する前に、検証ホィール５４６を通り、フィルタリング光５４８を形成し得る。検証ホィール５４６は、当業者に理解されるように、Ｓｃｈｏｔｔ  ＮＧ−１１及びＮＩＳＴトレース可能標準を使用して分光計１０２をテストするように構成し得る。図６を参照して、例示的な一実施形態による分光計１０２のベンチ区画の構成要素の側面図を示す。
【００２８】
図７を参照して、例示的な一実施形態によるＡＴＲ５１２の上面図を示す。ＡＴＲ５１２は、フリッパーミラー７００と、ＡＴＲアーム２２２と、ＡＴＲパック７０２と、プラットフォーム７０４とを含む。ＡＴＲアーム２２２はベースプレート５００に搭載される。ＡＴＲパック７０２は結晶を含む。例えば、例示的な一実施形態では、結晶はダイアモンドであり、ＡＴＲパック７０２は平行辺プレートである。その結果、例示的な実施形態では、ＡＴＲ５１２は、試料のＨＡＴＲ分析を実行するように構成される。他の実施形態では、結晶は、セレン化亜鉛、ゲルマニウム、ＫＲＳ−５等で形成し得る。プラットフォーム７０４はＡＴＲアーム２２２に搭載され、略ＡＴＲ区画上壁２０８と同一平面にあるように位置決めされる。
【００２９】
図８を参照して、例示的な一実施形態による、フリッパーミラー７００を有するＡＴＲ５１２の左側面図を示す。ＡＴＲ５１２は、ＡＴＲアーム２２２から延びるＡＴＲ先端８００（図８を参照して示される）と、光学要素８０２とを更に含む。例示的な一実施形態では、光学要素８０２は放物面鏡である。図９を参照して、例示的な一実施形態による、フリッパーミラー７００を有するＡＴＲ５１２の背面図を示す。図１０を参照して、例示的な一実施形態による、フリッパーミラー７００を有するＡＴＲ５１２の背面図を示す。
【００３０】
図１１を参照して、例示的な一実施形態によるＡＴＲ５１２の追加の構成要素の後部背面斜視図を示す。図１２を参照して、例示的な一実施形態によるＡＴＲ５１２の追加の構成要素の左側底面斜視図を示す。ＡＴＲ５１２は、第１の光学要素１１０２及び第２の光学要素１１０４を更に含む。例示的な一実施形態では、第１の光学要素１１０２及び第２の光学要素１１０４は楕円境である。
【００３１】
ＡＴＲ５１２を使用するために、ユーザはＡＴＲアーム２２２をＡＴＲパック７０２から離れて回転させて、ＡＴＲパック７０２上又はＡＴＲパック７０２内の液体又は固体内に試料を配置することができる。例えば、ユーザは、ピペットを使用して、１滴の試料をＡＴＲパック７０２上に配置し得る。ユーザは、液滴をＡＴＲパック７０２に配置した後、ＡＴＲアーム２２２をＡＴＲパック７０２に向けて回転させ得る。次に、ユーザはＡＴＲノブ２２４を回転させて、試料をＡＴＲ先端８００とＡＴＲパック７０２の上面との間でプレスし、それにより、結晶は、当業者に理解されるように、試料に適宜接触する。これらの動作のうちの１つ又は複数は自動化し得る。
【００３２】
ボタン１０６を押下した後、フィルタリング光５４８は、アップ位置に位置決めされたフリッパーミラー７００に向けられる。アクチュエータがフリッパーミラー７００に搭載され、フリッパーミラー７００を、図９に示される第１のダウン位置と、図１０に示される第２のアップ位置との間で昇降させる。第１の位置では、フリッパーミラー７００はフィルタリング光５４８を受け取らず、フィルタリング光５４８は代わりに、光学要素５１４によって受け取られ、光学要素５１４はフィルタリング光５４８を付属品区画３００に反射して、光５１６を形成する。第２の位置では、フリッパーミラー７００は、フィルタリング光５４８を受け取り、受け取ったフィルタリング光５４８を光学要素８０２及び結晶に向けて反射し、それにより、光学要素５１４がフィルタリング光５４８を受け取ることも、光５１６を形成することもないように位置決めされる。
【００３３】
光学要素８０２は、フリッパーミラー７００から反射された光を受け取り、受け取った光を第１の光学要素１１０２に向けて反射する。第１の光学要素１１０２は、光学要素８０２から反射された光を受け取り、受け取った光をＡＴＲパック７０２の下面１２００（図１２を参照して示される）に向けて反射する。ＡＴＲパック７０２は、特定の角度で高い屈折率を有する光学的に密な結晶で形成される。この内部反射は、結晶の表面を超え、結晶に接触して保持される試料内に延びるエバネセント波を生み出す。このエバネセント波は、結晶表面を超えて試料内に数μｍ突出する。試料がエネルギーを吸収する赤外線スペクトルの領域では、エバネセント波は減衰されるか、又は変更される。エバネセント波からの減衰エネルギーは、結晶の他端部から出て、第２の光学要素１１０４によって受け取られ、第２の光学要素１１０４は受け取った光をＡＴＲ検出器１１００に向けて反射する。ＡＴＲ検出器１１００は、第２の光学要素１１０４から反射光を受け取る。ＡＴＲ検出器１１００は、受け取った光を、エバネセント波の強度を示す電気信号に変換する。
【００３４】
例示的な一実施形態では、ＡＴＲ検出器１１００は、ＤＬａＴＧＳ検出器要素と、光をＤＬａＴＧＳ検出器要素に届ける窓と、ＤＬａＴＧＳ検出器要素に給電し、信号情報を抽出する電子回路とを含む。窓は、ＤＬａＴＧＳ検出器要素を保護するとともに、所望のスペクトル範囲にわたり透明である。通常、マルチ範囲ＩＲを実行するためには、２つの検出器が必要である：ＭＩＲ（臭化カリウム（ＫＢｒ）窓）用に１つ及びＦＩＲ（ポリエチレン窓）用に１つ。例示的な一実施形態では、ＡＴＲ検出器１１００の窓はダイアモンド窓であり、これにより、１つの検出器を用いてＦＩＲからＭＩＲまでの広範囲のスペクトルのデータ収集が可能であり、検出器を交換するか、又は追加のミラーを挿入する必要性をなくす。更に、ダイアモンド窓は湿度によるダメージを受けにくい。
【００３５】
分光計１０２の様々な構成要素をプロセッサ１１８に動作可能に結合して、制御アプリケーション１１４の制御下で、プロセッサ１１８から情報を受信し、且つ／又は情報をプロセッサ１１８に送信し得る。例えば、プロセッサ１１８を光源に動作可能に結合して、１つ又は複数の光源のオン又はオフの切り替えを制御する。プロセッサ１１８はまた、第１の検出器５０４、第２の検出器５０６、第３の検出器５０８、ラマン検出器５２４、及びＡＴＲ検出器１１００に動作可能に結合して、各検出器によって生成された電子信号を受信し得る。プロセッサ１１８は更に、言及したアクチュエータに動作可能に結合して、記載された様々な光学要素の移動を制御するとともに、付属品区画３００の１つ又は複数の壁に搭載されたパージシャッタを開閉し得る。例えば、パージシャッタを搭載して、第２の光ポート３０８及び第３の光ポート４０４を覆うことができ、それにより、当業者に理解されるように、分光計１０２の内部をパージすることができる。プロセッサ１１８は更に、干渉計５３８、検証ホィール５４６、及び／又はアパーチャ装置５２８に動作可能に結合して、それぞれの動作を制御し得る。
【００３６】
図１３を参照して、第２の例示的な実施形態による分光計１０２のベンチ区画の構成要素の上面図を示す。図１３の例示的な実施形態では、分光計１０２は、光学要素５４２とＡＴＲ５１２との間に位置決めされる第１の可動式ミラー装置１３００を更に含み、フィルタリング光５４８を任意選択的に遮る。第１の可動式ミラー装置１３００は、ベースプレート５００に搭載された第１のプレート１３０２と、第１のプレート１３０２に搭載された第１の光学要素１３０４と、第１のプレート１３０２に搭載された第２の光学要素１３０６と、第１のプレート１３０２に形成された第１のトラック１３０８と、第１のアクチュエータ１３１０とを含み得る。第１の光学要素１３０４は、第２の光学要素１３０６に隣接して、第２の光学要素１３０６の面に対して約９０度の角度で搭載される。分光計１０２の外部への光ポートの相対的な向きに応じて、他の構成を使用することもできる。第１のアクチュエータ１３１０が搭載されて、第１の光学要素１３０４及び第２の光学要素１３０６を第１の位置、第２の位置、及び第３の位置の間で第１のトラック１３０８に沿って移動させる。
【００３７】
図１４を参照して、第２の例示的な実施形態による分光計１０２のベンチ区画の構成要素の上面図を示す。第１の位置では、図１４に示されるように、第１の光学要素１３０４は、光学要素５４２からのフィルタリング光５４８を遮り、光１４００を第４の光ポート４０６に向けて反射して、光１４００を、ベースプレート５００によって画定される分光計１０２の外部に向けるように構成される。第２の位置では、第２の光学要素１３０６は、光学要素５４２からのフィルタリング光５４８を遮り、光１４０２を第１の光ポート２１８に向けて反射し、光１４０２を、ベースプレート５００によって画定される分光計１０２の外部に向けるように構成される。第２の位置では、第２の光学要素１３０６の面は、図１４に示されるように、線１４０４と位置合わせされる。第３の位置（図示せず）では、第１の光学要素１３０４も第２の光学要素１３０６も、光学要素５４２からのフィルタリング光５４８を遮らず、フィルタリング光５４８を光学要素５１４に引き続き向かわせることができる。図１４に更に示されるように、光学要素５３０は、第５の光ポート４０８を通して光１４０４を受け取るか、又は第５の光ポート４０８を通して光１４０４を反射するように位置決めされる。
【００３８】
図１５を参照して、第３の例示的な実施形態による分光計１０２のベンチ区画の構成要素の上面図を示す。図１５の例示的な実施形態では、分光計１０２は、第２の可動式ミラー装置１５００及び第３の可動式ミラー装置１５１２を更に含む。第２の可動式ミラー装置１５００は、光学要素５４２とＡＴＲ５１２との間に位置決めされ、フィルタリング光５４８を任意選択的に遮る。第３の可動式ミラー装置１５１２は、アパーチャ装置５２８と干渉計５３８との間で光学要素５３４を置換するように位置決めされる。
【００３９】
第２の可動式ミラー装置１５００は、ベースプレート５００に搭載された第２のプレート１５０２と、第２のプレート１５０２に搭載された第４の光学要素１５０６と、第２のプレート１５０２に形成された第２のトラック１５０８と、第２のアクチュエータ１５１０とを含み得る。第３の光学要素１５０４はベースプレート５００に搭載される。第３の光学要素１５０４は、第４の光学要素１５０６の面に対して約９０度の角度で搭載されるが、ここでも、分光計１０２の外部への光ポートの向きに応じて、他の構成が可能である。第２のアクチュエータ１５１０が搭載されて、第４の光学要素１５０６を第１の位置と第２の位置との間で、第２のトラック１５０８に沿って移動させる。第３の可動式ミラー装置１５１２は、ベースプレート５００に搭載された第３のプレート１５１４と、第３のプレート１５１４に搭載された第５の光学要素１５１６と、第３のプレート１５１４に形成された第３のトラック１５１８と、第３のアクチュエータ１５２０とを含み得る。
【００４０】
図１７を参照して、第３の例示的な実施形態による分光計１０２のベンチ区画の構成要素の上面図を示す。第３の光学要素１５０４は、ベースプレート５００に固定され、干渉計５３８から光１６００を受け取り、光１６０２を第４の光ポート４０６に向けて反射し、ベースプレート５００によって画定される分光計１０２の外部に向けるように位置決めされる。第１の位置では、第４の光学要素１５０６は、光学要素５４２からのフィルタリング光５４８を遮り、光１６０４を第１の光ポート２１８に向けて反射し、ベースプレート５００によって画定される分光計１０２の外部に光１６０４を向けるように構成される。第２の位置では、第４の光学要素１５０６は、光学要素５４２からのフィルタリング光５４８を遮らず、フィルタリング光５４８を引き続き光学要素５１４に向かわせることができる。
【００４１】
第３のアクチュエータ１５２０が搭載されて、第５の光学要素１５１６を第１の位置と第２の位置との間で、第３のトラック１５１８に沿って移動させる。第１の位置では、第５の光学要素１５１６は、アパーチャ装置５２８から光５３２を受け取り、光５３６を、光学要素５３４を参照して上述したように、干渉計５３８に向けて反射するように構成される。第２の位置では、第５の光学要素１５１６は、アパーチャ装置５２８から光５３６を遮らず、第３の光学要素１５０４が、干渉計５３８から光１６００を受け取るのを遮らないように位置決めされる。
【００４２】
本明細書では、「例示的な」という用語は、一例、一事例、又は説明としての役割を意味するために使用される。本明細書において「例示的」として説明されるあらゆる態様又は設計は必ずしも、他の態様又は設計よりも好ましい又は有利なものとして解釈されるべきではない。更に、本開示では、別記される場合を除き、「ａ」又は「ａｎ」は「１つ又は複数」を意味する。更に、「及び」又は「又は」の使用は、別記される場合を除き、「及び／又は」を意味することが意図される。
【００４３】
本発明の例示的な実施形態の上記説明は、例示及び説明を目的として提示された。網羅的である、すなわち、本発明を開示される厳密な形態に限定することは意図されず、上記教示に鑑みて変更及び変形が可能であるか、又は本発明の実施から変形及び変形を取得し得る。実施形態は、当業者が本発明を様々な実施形態で、意図される特定用途に合うように様々な変更を行って利用することができるように、本発明の原理を説明するとともに、本発明の実際の適用として選ばれ説明された。本発明の範囲が、本明細書に添付される特許請求の範囲及びそれらの均等物によって規定されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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