(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させられる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記薄膜層が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けて蛍光を発する蛍光体層とからなる調整治具。
【請求項２】
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させられる金属膜からなる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、表面プラズモン共鳴による全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記金属膜が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けて蛍光を発する蛍光体層とからなる調整治具。
【請求項３】
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層、およびこのクラッド層の上に形成されて試料に接触させられる光導波層からなる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、前記光導波層での導波モードの励起による全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記クラッド層が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けて蛍光を発する蛍光体層とからなる調整治具。
【請求項４】
前記調整用誘電体ブロックが、前記蛍光体層が形成された一面を含む部分と、前記光ビームが入射する面を含んで該光ビームを前記蛍光体層が形成された一面に導く部分とに分割され、これら２つの部分が屈折率マッチング手段を介して一体化されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の調整治具。
【請求項５】
前記調整用誘電体ブロックが、前記蛍光体層が形成された一面と、前記光ビームが入射する面とを含む１つのブロックからなることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の調整治具。
【請求項６】
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させられる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記薄膜層が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けたときそれを拡散させる拡散層とからなる調整治具。
【請求項７】
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させられる金属膜からなる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、表面プラズモン共鳴による全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記金属膜が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けたときそれを拡散させる拡散層とからなる調整治具。
【請求項８】
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層、およびこのクラッド層の上に形成されて試料に接触させられる光導波層からなる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、前記光導波層での導波モードの励起による全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記クラッド層が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けたときそれを拡散させる拡散層とからなる調整治具。
【請求項９】
前記調整用誘電体ブロックが、前記拡散層が形成された一面を含む部分と、前記光ビームが入射する面を含んで該光ビームを前記拡散層が形成された一面に導く部分とに分割され、これら２つの部分が屈折率マッチング手段を介して一体化されていることを特徴とする請求項６から８いずれか１項記載の調整治具。
【請求項１０】
前記調整用誘電体ブロックが、前記拡散層が形成された一面と、前記光ビームが入射する面とを含む１つのブロックからなることを特徴とする請求項６から８いずれか１項記載の調整治具。
【請求項１１】
請求項１から５いずれか１項記載の調整治具を用いる、全反射減衰を利用した測定装置の調整方法であって、
測定に際して前記誘電体ブロックが配される位置に前記調整用誘電体ブロックを配置し、
該調整用誘電体ブロックの蛍光体層に前記光ビームを照射し、
このとき該蛍光体層から生じた蛍光の断面形状および／または位置に基づいて前記光学系の位置を調整することを特徴とする全反射減衰を利用した測定装置の調整方法。
【請求項１２】
請求項６から１０いずれか１項記載の調整治具を用いる、全反射減衰を利用した測定装置の調整方法であって、
測定に際して前記誘電体ブロックが配される位置に前記調整用誘電体ブロックを配置し、
該調整用誘電体ブロックの拡散層に前記光ビームを照射し、
このとき該拡散層から生じた拡散光の断面形状および／または位置に基づいて前記光学系の位置を調整することを特徴とする全反射減衰を利用した測定装置の調整方法。
【請求項１３】
請求項１から５いずれか１項記載の調整治具を用いる、全反射減衰を利用した測定装置の調整装置であって、
前記調整用誘電体ブロックの蛍光体層に前記光ビームが照射されたとき該蛍光体層から生じる蛍光の像を撮像する撮像手段と、
この撮影手段が撮像した前記蛍光の像を表示する画像表示手段とからなる、全反射減衰を利用した測定装置の調整装置。
【請求項１４】
請求項６から１０いずれか１項記載の調整治具を用いる、全反射減衰を利用した測定装置の調整装置であって、
前記調整用誘電体ブロックの拡散層に前記光ビームが照射されたとき該拡散層から生じる拡散光の像を撮像する撮像手段と、
この撮影手段が撮像した前記拡散光の像を表示する画像表示手段とからなる、全反射減衰を利用した測定装置の調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面プラズモンの発生を利用して試料中の物質を定量分析する表面プラズモン共鳴測定装置等の、全反射減衰を利用した測定装置の光学系を調整する方法および装置に関するものである。
【０００２】
また本発明は、このような光学系の調整に用いられる調整治具に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
金属中においては、自由電子が集団的に振動して、プラズマ波と呼ばれる粗密波が生じる。そして、金属表面に生じるこの粗密波を量子化したものは、表面プラズモンと呼ばれている。
【０００４】
従来より、この表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、試料中の物質を定量分析する表面プラズモン共鳴測定装置が種々提案されている。そして、それらの中で特に良く知られているものとして、 Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げられる（例えば特開平６−１６７４４３号参照）。
【０００５】
上記の系を用いる表面プラズモン共鳴測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。
【０００６】
なお上述のように種々の入射角を得るためには、比較的細い光ビームを偏向させて上記界面に入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させてもよい。前者の場合は、光ビームの偏向にともなって反射角が変化する光ビームを、光ビームの偏向に同期移動する小さな光検出器によって検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリア測定装置によって検出することができる。一方後者の場合は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光できる方向に延びるエリア測定装置によって検出することができる。
【０００７】
上記構成の表面プラズモン共鳴測定装置において、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射角θＳＰで入射させると、該金属膜に接している試料中に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセント波によって金属膜と試料との界面に表面プラズモンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検出される。
【０００８】
なお上記の共鳴は、入射ビームがｐ偏光のときにだけ生じる。したがって、光ビームがｐ偏光で入射するように予め設定しておく必要がある。
【０００９】
この全反射減衰（ＡＴＲ）が生じる入射角θＳＰより表面プラズモンの波数が分かると、試料の誘電率が求められる。すなわち表面プラズモンの波数をＫＳＰ、表面プラズモンの角周波数をω、ｃを真空中の光速、εｍ  とεｓ  をそれぞれ金属、試料の誘電率とすると、以下の関係がある。
【００１０】
【数１】
0004027054.tif 000002
試料の誘電率εｓ  が分かれば、所定の較正曲線等に基づいて試料中の特定物質の濃度が分かるので、結局、上記反射光強度が低下する入射角θＳＰを知ることにより、試料の誘電率つまりは屈折率に関連する特性を求めることができる。
【００１１】
また、全反射減衰（ＡＴＲ）を利用する類似の測定装置として、例えば「分光研究」第４７巻 第１号（１９９８）の第２１〜２３頁および第２６〜２７頁に記載がある漏洩モード測定装置も知られている。この漏洩モード測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成されて、試料に接触させられる光導波層と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られ、かつ光導波層での導波モードの励起による全反射減衰が生じ得るように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。
【００１２】
上記構成の漏洩モード測定装置において、光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。そして導波光の波数は光導波層の上の試料の屈折率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、試料の屈折率や、それに関連する試料の特性を分析することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した表面プラズモン共鳴測定装置や漏洩モード測定装置においては、測定用の光ビームを、誘電体ブロックと薄膜層（表面プラズモン共鳴測定装置の場合は金属膜であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層）との界面に対して収束光や発散光の状態で入射させたり、あるいは該界面で焦点を結ばないように入射させることが提案されている。前者は先に述べた通り、上記界面に入射する光に種々の入射角成分を含ませるためであり、また後者は、薄膜層の微細な凹凸や反応特性の状態に応じて測定値に大きなバラツキが生じることを防止するためである。なお、この後者の構成を有する測定装置については、例えば本出願人による特願２００１−３０４４５号に詳しい記載がなされている。
【００１４】
光ビームを上述のような状態で前記界面に入射させるためには、入射光学系を所定の状態に調整することが必要となるが、従来の全反射減衰を利用した測定装置においては、この光学系の調整が非常に困難となっていた。
【００１５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、全反射減衰を利用した測定装置の光学系を容易に所定状態に調整することができる方法および装置を提供することを目的とする。
【００１６】
また本発明は、そのような容易な調整を可能にする調整治具を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による１つの調整治具は、
前述したような誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させられる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記薄膜層が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けて蛍光を発する蛍光体層とからなることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明による別の調整治具は、特に前述の表面プラズモン共鳴測定装置すなわち、
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させられる金属膜からなる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、表面プラズモン共鳴による全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記金属膜が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けて蛍光を発する蛍光体層とからなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明によるさらに別の調整治具は、特に前述の漏洩モード測定装置すなわち、
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層、およびこのクラッド層の上に形成されて試料に接触させられる光導波層からなる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、前記光導波層での導波モードの励起による全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記クラッド層が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けて蛍光を発する蛍光体層とからなることを特徴とするものである。
【００２０】
なお測定に用いられる誘電体ブロックは、薄膜層（表面プラズモン共鳴測定装置の場合は金属膜であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層）が形成された一面を含む部分と、前記光ビームが入射する面を含んで該光ビームを薄膜層が形成された一面に導く部分とに分割され、これら２つの部分が屈折率マッチング手段を介して一体化されて構成されることがある。
【００２１】
上述した本発明の調整治具がそのような構成の測定装置に用いられる場合も、勿論、調整用誘電体ブロックは上記測定用誘電体ブロックと同形状とされるから、蛍光体層が形成された一面を含む部分と、前記光ビームが入射する面を含んで該光ビームを蛍光体層が形成された一面に導く部分とに分割され、これら２つの部分が屈折率マッチング手段を介して一体化される。
【００２２】
また、測定に用いられる誘電体ブロックは、薄膜層（表面プラズモン共鳴測定装置の場合は金属膜であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層）が形成された一面と、前記光ビームが入射する面とを含む１つのブロックから構成されることもある。
【００２３】
上述した本発明の調整治具がそのような構成の測定装置に用いられる場合も、勿論、調整用誘電体ブロックは上記測定用誘電体ブロックと同形状とされるから、この調整用誘電体ブロックは、蛍光体層が形成された一面と、前記光ビームが入射する面とを含む１つのブロックから構成される。
【００２４】
後に説明する通り上記蛍光体層は、光ビームの断面形状を観察可能とするために設けられたものであり、このような蛍光体層の代わりに光ビームを拡散させる拡散層を設けてもよい。以下、そのように形成された本発明の別の調整治具を３つ説明する。
【００２５】
すなわち、本発明によるさらに別の調整治具は、
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させられる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと前記薄膜層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記薄膜層が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けたときそれを拡散させる拡散層とからなることを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明によるさらに別の調整治具は、特に前述の表面プラズモン共鳴測定装置すなわち、
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されて、試料に接触させられる金属膜からなる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、表面プラズモン共鳴による全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記金属膜が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けたときそれを拡散させる拡散層とからなることを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明によるさらに別の調整治具は、特に前述の漏洩モード測定装置すなわち、
誘電体ブロックと、
この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層、およびこのクラッド層の上に形成されて試料に接触させられる光導波層からなる薄膜層と、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、
前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、前記光導波層での導波モードの励起による全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した測定装置に用いられる調整治具であって、
前記誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックと、
この調整用誘電体ブロックにおいて、前記クラッド層が形成される一面と同じ面に形成され、前記光ビームの照射を受けたときそれを拡散させる拡散層とからなることを特徴とするものである。
【００２８】
なお以上説明した薄膜層を有するタイプの調整治具においても、前述の蛍光体層を有するタイプの調整治具におけるのと同様に調整用誘電体ブロックは、拡散層が形成された一面を含む部分と、光ビームが入射する面を含んで該光ビームを拡散層が形成された一面に導く部分とに分割され、これら２つの部分が屈折率マッチング手段を介して一体化されてもよいし、あるいは、拡散層が形成された一面と光ビームが入射する面とを含む１つのブロックから構成されてもよい。
【００２９】
一方、本発明による１つの全反射減衰を利用した測定装置の調整方法は、前述の蛍光体層を有する調整治具のいずれかを用いるものであって、
測定に際して前記誘電体ブロックが配される位置に前記調整用誘電体ブロックを配置し、
該調整用誘電体ブロックの蛍光体層に前記光ビームを照射し、
このとき該蛍光体層から生じた蛍光の断面形状および／または位置に基づいて前記光学系の位置を調整することを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明による別の全反射減衰を利用した測定装置の調整方法は、前述の拡散層を有する調整治具のいずれかを用いるものであって、
測定に際して前記誘電体ブロックが配される位置に前記調整用誘電体ブロックを配置し、
該調整用誘電体ブロックの拡散層に前記光ビームを照射し、
このとき該拡散層から生じた拡散光の断面形状および／または位置に基づいて前記光学系の位置を調整することを特徴とするものである。
【００３１】
本発明はさらに、上述のような調整方法を実施する装置を提供するものであり、本発明による１つの全反射減衰を利用した測定装置の調整装置は、前述の蛍光体層を有する調整治具のいずれかを用いるものであって、
前記調整用誘電体ブロックの蛍光体層に前記光ビームが照射されたとき該蛍光体層から生じる蛍光の像を撮像する撮像手段と、
この撮影手段が撮像した前記蛍光の像を表示する画像表示手段とから構成されたことを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明による別の全反射減衰を利用した測定装置の調整装置は、前述の拡散層を有する調整治具のいずれかを用いるものであって、
前記調整用誘電体ブロックの拡散層に前記光ビームが照射されたとき該拡散層から生じる拡散光の像を撮像する撮像手段と、
この撮影手段が撮像した前記拡散光の像を表示する画像表示手段とから構成されたことを特徴とするものである。
【００３３】
【発明の効果】
従来の全反射減衰を利用した測定装置において光学系の調整が困難であったのは、測定用光ビームとして多くの場合は赤外光が適用されているので、光学系調整のために誘電体ブロックの薄膜層に光ビームを照射した際に、その薄膜層への照射状態を視認するのが難しかったからである。また、測定用光ビームとして可視光が適用された場合も、特に周囲が明るい等の場合は、光ビームの薄膜層への照射状態を視認するのが困難となっている。
【００３４】
このような知見に鑑みて、本発明による調整治具は、全反射減衰を利用した測定装置を構成する誘電体ブロックと材料および形状が等しい調整用誘電体ブロックを用い、この調整用誘電体ブロックにおいて、上記測定装置を構成する誘電体ブロックで薄膜層が形成される一面と同じ面に、測定用光ビームの照射を受けて蛍光を発する蛍光体層あるいは、該光ビームの照射を受けたときそれを拡散させる拡散層を設けて構成したので、この調整治具を用いれば、上述のようにして生じる蛍光や拡散光の形状および／または位置を観察することにより、測定用光ビームの照射状態を明確に把握可能となる。
【００３５】
そこで、本発明の各調整方法におけるように、光ビームを測定用誘電体ブロックに入射させる光学系を、上記蛍光や拡散光の形状および／または位置に基づいて調整すれば、この光学系を容易に所定状態に設定することができる。
【００３６】
なお上記調整用誘電体ブロックに入射させた光ビームは、該ブロックと蛍光体層あるいは拡散層との界面で全反射し、そのとき蛍光体層あるいは拡散層側に浸み出したエバネッセント光によって蛍光体層が励起され、あるいは該エバネッセント光が拡散層で拡散する。
【００３７】
また本発明による各調整装置は、上述のようにして生じる蛍光あるいは拡散光の像を撮像する撮像手段と、この撮影手段が撮像した像を表示する画像表示手段とを備えてなるものであるから、蛍光あるいは拡散光の像を直接目視する場合と比べて、それらを高感度で撮影したり、大きく拡大して表示することも可能となる。したがって本発明による各調整装置を用いれば、画像表示手段に表示された画像を利用して、光学系の調整をより容易に行なうことが可能になる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、本発明の調整装置によって光学系の調整がなされる、全反射減衰を利用した測定装置について説明する。
【００３９】
図１は、この全反射減衰を利用した測定装置の一例である表面プラズモン共鳴測定装置の側面形状を示すものである。この表面プラズモン共鳴測定装置は、例えば概略四角錐の一部が切り取られた形状とされた誘電体ブロック10と、この誘電体ブロック10の一面（図中の上面）に形成された、例えば金、銀、銅、アルミニウム等からなる金属膜12とを有している。
【００４０】
誘電体ブロック10は例えば誘電体ブロック10は、例えば透明合成樹脂やＢＫ７等の光学ガラスからなり、金属膜12が形成された部分の周囲が嵩上げされた形とされ、この嵩上げされた部分10ａは液体の試料11を貯える試料保持部として機能する。なお本例では、金属膜12の上にセンシング媒体30が固定されるが、このセンシング媒体30については後述する。
【００４１】
誘電体ブロック10は金属膜12とともに、使い捨ての測定チップを構成しており、例えばターンテーブル31に複数設けられたチップ保持孔31ａに１個ずつ嵌合固定される。誘電体ブロック10がこのようにターンテーブル31に固定された後、ターンテーブル31が一定角度ずつ間欠的に回動され、所定位置に停止した誘電体ブロック10に対して液体試料11が滴下され、該液体試料11が試料保持部10ａ内に保持される。その後さらにターンテーブル31が一定角度回動されると、誘電体ブロック10がこの図１に示した測定位置に送られ、そこで停止する。
【００４２】
本例の表面プラズモン共鳴測定装置は、上記誘電体ブロック10に加えてさらに、１本の光ビーム13を発生させる半導体レーザ等からなるレーザ光源14と、上記光ビーム13を誘電体ブロック10に通し、該誘電体ブロック10と金属膜12との界面10ｂに対して、種々の入射角が得られるように入射させる光学系15と、上記界面10ｂで全反射した光ビーム13を平行光化するコリメーターレンズ16と、この平行光化された光ビーム13を検出する光検出手段17と、この光検出手段17に接続されたドライバ19と、コンピュータシステム等からなる信号処理部20と、この信号処理部20に接続された表示手段21とを備えている。
【００４３】
図２は、この表面プラズモン共鳴測定装置の電気的構成を示すブロック図である。光検出手段17は、複数のフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……が１列に並設されてなるフォトダイオードアレイである。これらのフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……はそれぞれ信号線Ｈを介して、ドライバ19のマルチプレクサ18に接続されている。
【００４４】
ここで上記信号線Ｈは、抵抗Ｒを介して接地されている。なお図１および図２では、１つの信号線Ｈの接地状態だけを示してあるが、全ての信号線Ｈが同様に接地されている。
【００４５】
また上記ドライバ19は、マルチプレクサ18の２つの出力線に接続された差動アンプ22と、この差動アンプ22の出力を増幅するアンプ23と、このアンプ23の出力をデジタル化して信号処理部20に入力するＡ／Ｄ変換器24と、マルチプレクサ18にクロックCLKおよびアドレス信号SAを入力して該マルチプレクサ18を駆動する駆動回路25と、信号処理部20からの指示に基づいて駆動回路25の動作を制御するコントローラ26とを有している。
【００４６】
図１に示す通り、レーザ光源14から発散光状態で出射した光ビーム13は、２つの凸レンズ15ａおよび15ｂからなる光学系15の作用により、誘電体ブロック10と金属膜12との界面10ｂより手前で一度収束し、発散光状態でこの界面10ｂに入射する。したがって光ビーム13は、界面10ｂに対して種々の入射角θで入射する成分を含むことになる。なおこの入射角θは、全反射角以上の角度とされる。そこで、光ビーム13は界面10ｂで全反射し、この反射した光ビーム13には、種々の反射角で反射する成分が含まれることになる。
【００４７】
上述のように光ビーム13は界面10ｂにデフォーカス状態（焦点を結ばない状態）で入射するので、この光ビーム13の界面10ａにおけるスポットサイズは５００μｍ×５００μｍ程度となっている。それに対して、このような界面で焦点を結ぶように光ビームを入射させる装置において、光ビームのスポットサイズは一般に１００μｍ×１００μｍ程度である。
【００４８】
また光ビーム13は、界面10ｂに対してｐ偏光で入射させる。そのようにするためには、予めレーザ光源14をその偏光方向が所定方向となるように配設すればよい。その他、波長板や偏光板で光ビーム13の偏光の向きを制御してもよい。
【００４９】
界面10ｂで全反射した後、コリメーターレンズ16によって平行光化された光ビーム13は、光検出手段17により検出される。フォトダイオードアレイである光検出手段17は、図１の図示面内において、平行光化された光ビーム13の進行方向に対してフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……の並設方向がほぼ直角となる向きに配設されている。したがって、上記界面10ｂにおいて種々の反射角で全反射した光ビーム13の各成分を、それぞれ異なるフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……が受光することになる。
【００５０】
上記フォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……の各出力は、マルチプレクサ18に入力される。駆動回路25によって制御されるこのマルチプレクサ18は、互いに隣接する２つのフォトダイオードの出力を順次選択して、それらを差動アンプ22に入力する。差動アンプ22は、こうして順次入力される２つのフォトダイオードの出力の差分を求める。したがって差動アンプ22が順次出力する差分信号Ｓｄは、複数のフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……が出力する光検出信号を、それらの並設方向に関して微分したものと考えることができる。
【００５１】
差動アンプ22が順次出力する差分信号Ｓｄは、アンプ23で増幅されてからＡ／Ｄ変換器24に入力される。Ａ／Ｄ変換器24はこの差分信号Ｓｄをデジタル化して信号処理部20に入力する。
【００５２】
図３は、界面10ｂで全反射した光ビーム13の入射角θ毎の光強度と、差動アンプ22の出力との関係を説明するものである。ここで、光ビーム13の界面10ｂへの入射角θと上記光強度Ｉとの関係は、同図（１）のグラフに示すようなものであるとする。
【００５３】
界面10ｂにある特定の入射角θＳＰで入射した光は、金属膜12と試料11との界面に表面プラズモンを励起させるので、この光については反射光強度Ｉが鋭く低下する。つまりθＳＰが全反射解消角であり、この角度θＳＰにおいて反射光強度Ｉは最小値を取る。この反射光強度Ｉの低下は、図１にＤで示すように、反射光中の暗線として観察される。
【００５４】
また図３の（２）は、フォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……の並設方向を示しており、先に説明した通り、これらのフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……の並設方向位置は上記入射角θと一義的に対応している。
【００５５】
そしてフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……の並設方向位置、つまりは入射角θと、差動アンプ22の出力Ｓｄが示す反射光強度Ｉの微分値Ｉ’との関係は、同図（３）に示すようなものとなる。なお同図では、説明を容易にするために、相隣接する２つのフォトダイオードに対してそれぞれ差動アンプ22が接続されているように示してあるが、実際はマルチプレクサ18の作用によって、共通の１つの差動アンプ22に接続される２つのフォトダイオードが選択される。
【００５６】
信号処理部20は、Ａ／Ｄ変換器24の出力が示す微分値Ｉ’の値に基づいて、全反射解消角θＳＰに対応する微分値Ｉ’＝０に最も近い微分値Ｉ’が得られているフォトダイオードの組合せ（図３の例ではフォトダイオード17ｄと17ｅ）を選択し、その微分値Ｉ’を表示手段21において表示させる。なお、場合によっては微分値Ｉ’＝０が得られているフォトダイオードの組合せが存在することもあり、そのときは当然その微分値Ｉ’＝０が表示される。
【００５７】
以後、所定時間が経過する毎に上記選択されたフォトダイオード17ｄおよび17ｅの出力についての微分値Ｉ’が求められ、その値が表示手段21に表示される。この微分値Ｉ’は、測定チップの金属膜12（図１参照）に接している物質の誘電率つまりは屈折率が変化して、図３（１）に示す曲線が左右方向に移動する形で変化すると、それに応じて上下する。したがって、この微分値Ｉ’を時間の経過とともに測定し続けることにより、金属膜12に接している物質の屈折率変化、つまりは特性の変化を調べることができる。
【００５８】
特に本例では金属膜12に、液体試料11の中の特定物質と結合するセンシング媒体30を固定しており、それらの結合状態に応じてセンシング媒体30の屈折率が変化するので、上記微分値Ｉ’を測定し続けることにより、この結合状態の変化の様子を調べることができる。つまりこの場合は、液体試料11およびセンシング媒体30の双方が、分析対象の試料となる。そのような特定物質とセンシング媒体30との組合せとしては、例えば抗原と抗体等が挙げられる。
【００５９】
以上の説明から明かなように本例では、光検出手段17として複数のフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……が１列に並設されてなるフォトダイオードアレイを用いているので、液体試料11に応じて図３（１）に示す曲線が左右方向に移動する形である程度大きく変化しても、暗線検出が可能である。つまり、このようなアレイ状の光検出手段17を用いることにより、測定のダイナミックレンジを大きく確保することができる。
【００６０】
また本例では、光検出手段17のフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……に接続された各信号線Ｈが接地されているので、反射光強度Ｉの測定時にマルチプレクサ18に電荷が蓄積して、その電荷が次回の測定時にフォトダイオード17ａ、17ｂ、17ｃ……の出力に乗ることが防止される。そこでこの蓄積電荷によるいわゆるチャージノイズの発生を防止して、高Ｓ／Ｎの光検出信号を得ることができ、試料分析の精度が高められる。
【００６１】
なお、液体試料11の中の特定物質とセンシング媒体30との結合状態の変化の様子を時間経過とともに調べるためには、所定時間が経過する毎の微分値Ｉ’を求めて表示する他、最初に計測した微分値Ｉ’(0)と所定時間経過時に計測した微分値Ｉ’(t)との差ΔＩ’を求めて表示してもよい。
【００６２】
次に、光学系15の調整について説明する。既述の通り本装置においては、光ビーム13を界面10ｂにデフォーカス状態で入射させて、光ビーム13の界面10ｂにおけるスポットサイズを５００μｍ×５００μｍ程度とかなり大きなものとしている。そこで、金属膜12に微細な凹凸が存在したり、前述した結合反応の特性が金属膜12上の位置毎に変わっていても、その凹凸や結合反応特性を平均化した状態で測定がなされるようになり、測定値に大きなバラツキが生じることを防止できる。
【００６３】
このように光ビーム13を界面10ｂに所定のデフォーカス状態で入射させるためには、光学系15全体や、あるいは該光学系15を構成する凸レンズ15ａまたは凸レンズ15ｂを個別に光軸方向に位置調整する必要がある。図４は、この光学系15の調整に用いられる、本発明の一実施形態による調整治具52および調整装置62を示している。
【００６４】
調整治具52は、図１に示した表面プラズモン共鳴測定装置の誘電体ブロック10と同じ材料を用いて該誘電体ブロック10と同じ形状に形成された調整用誘電体ブロック50と、この調整用誘電体ブロック50の上面50ａ（誘電体ブロック10において金属膜12が形成された面に相当する面）に形成された蛍光体層51とから構成されたものである。この蛍光体層51は、例えば波長が赤外領域にある光ビーム13の照射を受けて可視領域の蛍光を発する蛍光体が層状に塗布されてなるものである。なお、そのような蛍光体の好ましい例については、後に詳しく説明する。
【００６５】
一方調整装置62は、上記蛍光体層51から発せられた蛍光による像を撮像するＣＣＤカメラ60と、このＣＣＤカメラ60が撮像した蛍光の像を表示する例えばＣＲＴ画像表示装置等の画像表示手段61とから構成されている。
【００６６】
以下、上記調整治具52および調整装置62を用いた光学系15の位置調整について説明する。この調整に際しては、まず調整治具52が、ターンテーブル31に設けられたチップ保持孔31ａの１つに嵌合固定される。そしてこの状態で、表面プラズモン共鳴測定の場合と同様にして、レーザ光源14から出射した光ビーム13が光学系15を通して調整治具52の蛍光体層51に照射される。
【００６７】
このとき光ビーム13は、調整用誘電体ブロック50と蛍光体層51との界面で全反射するが、蛍光体層51側に浸み出したエバネッセント光によって該蛍光体層51が励起される。それによってこの蛍光体層51から蛍光が発せられ、この蛍光による像がＣＣＤカメラ60によって撮像される。この撮像された蛍光像は画像表示手段61に表示される。
【００６８】
そこで操作者は、画像表示手段61に表示された蛍光像13Ｐの位置や形状を観察しながら、蛍光体層51に光ビーム13が所望のデフォーカス状態で入射するように、光学系15全体や、あるいは該光学系15を構成する凸レンズ15ａまたは凸レンズ15ｂを個別に光軸方向に位置調整することができる。
【００６９】
調整用誘電体ブロック50は、表面プラズモン共鳴測定用の誘電体ブロック10と同じ材料を用いて同じ形状に形成されたものであるから、以上のようにして蛍光体層51に光ビーム13が所望のデフォーカス状態で入射するようにしておけば、実際の測定に際してターンテーブル31にセットされた誘電体ブロック10と金属膜12との界面10ａにも、光ビーム13が上記所望のデフォーカス状態で入射するようになる。
【００７０】
なお、ＣＣＤカメラ60で撮像された蛍光像は画像表示手段61において、蛍光像を直接目視する場合と比べてより高感度で、かつ、より大きく拡大して表示される。したがってこの調整装置62を用いれば、蛍光像を直接目視する場合と比べて、光学系15の調整をより簡単に行なうことができる。
【００７１】
また、本実施の形態で用いられている画像表示手段61は、その矩形の表示画面において、画面左右方向中央部を上下に延びるスケール（目盛り線）61ａ、および画面上下方向中央部を左右に延びるスケール61ｂを表示するように形成されているので、光学系15の位置調整は、これらのスケール61ａおよび61ｂを参照しながら簡単に行なわれ得る。
【００７２】
ここで、蛍光体層51を構成する蛍光体の好ましい例について説明する。この蛍光体としては、高パワーのレーザビームを当て続けても可視光の発光強度が著しく減衰しないものが望ましい。そのような蛍光体として具体的には、
（１）赤外線の照射により可視光を発する化合物と高分子バインダからなる赤外線感応組成物、
（２）上記（１）のうち特に、赤外線感応組成物がイットリウム酸化物を主成分とする微粉末であるもの、
（３）上記（１）や（２）のうち特に、高分子バインダが架橋剤で架橋されているもの、
が挙げられる。
【００７３】
上述の赤外線に感応して可視光を発する化合物としては、種々のものを用いることができ、いわゆる輝尽蛍光体と呼ばれるものはその一例である。特に好ましいものはイットリウム酸化物を主成分とし、さらにコバルトなどの遷移金属元素と硫黄、リンなどの非金属元素を含む無機化合物の固体である。具体例としては、Ｒｉｅｄｅｌ−ｄｅ  Ｈａёｎ  Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ，  Ｗｕｎｓｔｏｒｆｅｒ  Ｓｔｒａｓｓｅ  ４０，  Ｄ−３０９２６  Ｓｅｅｌｚｅ，  ＧｅｒｍａｎｙのＬＵＭＩＬＵＸ  Ｇｒｅｅｎ  ＵＣ−２あるいはＵＣ−６という商品名のものが挙げられる。なお、イットリウム酸化物を主成分とする微粉末を用いることにより、可視光の発光強度の減衰が防止される。
【００７４】
バインダとしては、天然高分子化合物または合成高分子化合物が用いられる。これらの高分子化合物は水溶性であっても油溶性であってもよい。天然高分子化合物の例としては、ゼラチン、でんぷん、アガロースなどが挙げられる。合成高分子化合物の例としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコールなどのビニル重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリルなどのアクリル樹脂などが挙げられる。
【００７５】
この他のバインダとしては、従来公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、反応型樹脂、電子線硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光線硬化型樹脂やこれらの混合物が使用される。熱可塑性樹脂としては軟化温度が１５０℃以下、平均分子量が１００００〜３０００００、重合度が約５０〜２０００程度のものでより好ましくは２００〜７００程度であり、例えば塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル酢酸ビニルビニルアルコール共重合体、塩化ビニルビニルアルコール共重合体、塩化ビニル塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニルアクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステルアクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル塩化ビニリデン共重合体、アクリル酸エステルスチレン共重合体、メタクリル酸エステルアクリロニトリル共重合体、メタクリル酸エステル塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステルスチレン共重合体、ウレタンエラストマー、ナイロン−シリコン系樹脂、ニトロセルロース−ポリアミド樹脂、ポリフッカビニル、塩化ビニリデンアクリロニトリル共重合体、ブタジエンアクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体（セルロースアセテ−トブチレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースプロピオネート、ニトロセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、プロピルセルロース、メチルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アセチルセルロース等）、スチレンブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、クロロビニルエ−テルアクリル酸エステル共重合体、アミノ樹脂、各種の合成ゴム系の熱可塑性樹脂及びこれらの混合物等が使用される。
【００７６】
また熱硬化性樹脂又は反応型樹脂としては塗布液の状態では２０００００以下の分子量であり、塗布、乾燥後に加熱加湿することにより、縮合、付加等の反応により分子量は無限大のものとなる。叉、これらの樹脂のなかで、樹脂が熱分解するまでの間に軟化又は溶融しないものが好ましい。具体的には例えばフェノール樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタンポリカーボネート樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、シリコン樹脂、アクリル系反応樹脂（電子線硬化樹脂）、エポキシ−ポリアミド樹脂、ニトロセルロースメラミン樹脂、高分子量ポリエステル樹脂とイソシアネートプレポリマーの混合物、メタクリル酸塩共重合体とジイソシアネートプレポリマーの混合物、ポリエステルポリオールとポリイソシアネートとの混合物、尿素ホルムアルデヒド樹脂、低分子量グリコール／高分子量ジオール／トリフェニルメタントリイソシアネートの混合物、ポリアミン樹脂、ポリイミン樹脂及びこれらの混合物等である。これらの熱可塑、熱硬化性樹脂、反応型樹脂は、主たる官能基以外に官能基としてカルボン酸（ＣＯＯＭ）、スルフィン酸、スルフェン酸、スルホン酸（ＳＯ３Ｍ）、燐酸（ＰＯ（ＯＭ）（ＯＭ））、ホスホン酸、硫酸（ＯＳＯ３Ｍ）、及びこれらのエステル基等の酸性基（ＭはＨ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、炭化水素基）、アミノ酸類；アミノスルホン酸類、アミノアルコールの硫酸または燐酸エステル類、スルフォベタイン、ホスホベタイン、アルキルベタイン型等の両性類基、アミノ基、イミノ基、イミド基、アミド基等また、水酸基、アルコキシル基、チオール基、アルキルチオ基、ハロゲン基（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、シリル基、シロキサン基、エポキシ基、イソシアナト基、シアノ基、ニトリル基、オキソ基、アクリル基、フォスフィン基を通常１種以上６種以内含み、各々の官能基は樹脂１ｇあたり１×１０−６ｅｑ〜１×１０−２ｅｑ含むことが好ましい。
【００７７】
これらのバインダの単独又は組合わされたものが使われ、ほかに添加剤が加えられてもよい。蛍光体層の赤外線検出剤とバインダとの混合割合は重量比で蛍光体赤外線検出剤の１００重量部に対してバインダ１〜２００重量部、好ましくは５〜１００重量部の範囲で使用される。添加剤として分散剤、帯電防止剤、酸化防止剤、防黴剤、着色剤、溶剤等を必要に応じて添加してもよい。
【００７８】
蛍光体層中には架橋剤を添加して高分子バインダを架橋して固着性を高めることが好ましい。架橋剤としては、高分子バインダ中の水酸基、アミノ基、あるいはカルボキシル基などの活性水素原子を有する官能基を複数有する化合物が好ましい。たとえばポリアルデヒド、ポリ酸ハライド、ポリ酸無水物、ポリビニルスルホン、シアヌル酸クロライド 誘導体、ポリイソシアネートなどが挙げられる。これらのうち特に好ましいポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、４、４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフチレン−１、５−ジイソシアネート、ｏ−トルイジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等のイソシアネート類、叉当該イソシアネート類とポリアルコールとの生成物、叉イソシアネート類の縮合に依って生成した２〜１０量体のポリイソシアネート、又ポリイソシアネートとポリウレタンとの生成物で末端官能基がイソシアネートであるもの等を使用することができる。これらポリイソシアネート類の平均分子量は１００〜２００００のものが好適である。これらポリイソシアネートの市販されている商品名としては、コロネートＬ、コロネートＨＬ、コロネート２０３０、コロネート２０３１、ミリオネートＭＲ、ミリオネートＭＴＬ（日本ポリウレタン株式会社製）、タケネートＤ−１０２、タケネートＤ−１１０Ｎ、タケネートＤ−２００、タケネートＤ−２０２、タケネート３００Ｓ、タケネート５００（武田薬品株式会社製）、スミジュールＴ−８０、スミジュール４４Ｓ、スミジュールＰＦ、スミジュールＬ、スミジュールＮデスモジュールＬ、デスモジュールＩＬ、デスモジュールＮ、デスモジュールＨＬ、デスモジュールＴ６５、デスモジュール１５、デスモジュールＲ、デスモジュールＲＦ、デスモジュールＳＬ、デスモジュールＺ４２７３（住友バイエル社製）等があり、これらを単独若しくは硬化反応性の差を利用して二つ若しくはそれ以上の組み合わせによって使用することができる。叉、硬化反応を促進する目的で、水酸基（ブタンジオール、ヘキサンジオール、分子量が１０００〜１００００のポリウレタン、水等）、アミノ基（モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン等）を有する化合物や金属酸化物の触媒や鉄アセチルアセトネート等の触媒を併用する事も出来る。これらの水酸基やアミノ基を有する化合物は多官能である事が望ましい。これらポリイソシアネートは蛍光体層のバインダ樹脂とポリイソシアネートの総量１００重量部あたり２〜７０重量部で使用することが好ましく、より好ましくは５〜５０重量部である。
【００７９】
分散剤、分散助剤としては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、ステアロール酸、ベヘン酸、マレイン酸、フタル酸等の炭素数２〜４０個の脂肪酸（Ｒ1 ＣＯＯＨ、Ｒ1 は炭素数１〜３９個のアルキル基、フェニル基、アラルキル基）、前記の脂肪酸のアルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＮＨ４＋等）またはアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ等）、Ｃｕ、Ｐｂ等から成る金属石鹸（オレイン酸銅）、脂肪酸アミド；レシチン（大豆油レシチン）等が使用される。この他に炭素数４〜４０の高級アルコール、（ブタノール、オクチルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコール）及びこれらの硫酸エステル、スルホン酸、フェニルスルホン酸、アルキルスルホン酸、スルホン酸エステル、燐酸モノエステル、燐酸ジエステル、燐酸トリエステル、アルキルホスホン酸、フェニルホスホン酸、アミン化合物等も使用可能である。また、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド等も使用可能である。これらの分散剤は通常一種類以上で用いられ、一種類の分散剤はバインダ１００重量部に対して０．００５〜２０重量部の範囲で添加される。これら分散剤の使用方法は、赤外線感応性粉末の表面に予め被着させても良く、また分散途中で添加してもよい。
【００８０】
防黴剤としては２−（４−チアゾリル）−ベンズイミダゾール、Ｎ−（フルオロジクロロメチルチオ）−フタルイミド、１０、１０’−オキシビスフェノキサルシン、２、４、５、６テトラクロロイソフタロニトリル、Ｐ−トリルジヨードメチルスルホン、トリヨードアリルアルコール、ジヒドロアセト酸、フェニルオレイン酸水銀、酸化ビス（トリブチル錫）、サルチルアニライド等がある。このようなものは、例えば「微生物災害と防止技術」１９７２年工学図書、「化学と工業」３２、９０４（１９７９）等に於いて示されている。
【００８１】
カーボンブラック以外の帯電防止剤としてはグラファイト、変成グラファイト、カーボンブラックグラフトポリマー、酸化錫−酸化アンチモン、酸化錫、酸化チタン−酸化錫−酸化アンチモン、等の導電性粉末；サポニン等の天然界面活性剤；アルキレンオキサイド系、グリセリン系、グリシドール系、多価アルコール、多価アルコールエステル、アルキルフェノールＥＯ付加体等のノニオン界面活性剤；高級アルキルアミン類、環状アミン、ヒダントイン誘導体、アミドアミン、エステルアミド、第四級アンモニウム塩類、ピリジンそのほかの複素環類、ホスホニウムまたはスルホニウム類等のカチオン界面活性剤；カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、燐酸、硫酸エステル基、ホスホン酸エステル、燐酸エステル基などの酸性基を含むアニオン界面活性剤；アミノ酸類；アミノスルホン酸類、アミノアルコールの硫酸または燐酸エステル類、アルキルベタイン型等の両性界面活性剤等が使用される。これら帯電防止剤として使用し得る界面活性剤化合物例の一部は、小田良平他著『界面活性剤の合成とその応用』（槙書店１９７２年版）；Ａ．Ｗ．ベイリ著『サーフエス  アクテイブ  エージエンツ』（インターサイエンス  パブリケーション  コーポレイテッド１９８５年版）；Ｔ．Ｐ．シスリー著『エンサイクロペディア  オブ  サーフエスアクティブ  エージェンツ、第２巻』（ケミカルパブリシュカンパニー１９６４年版）；『界面活性剤便覧』第六刷（産業図書株式会社、昭和４１年１２月２０日）；丸茂秀雄著『帯電防止剤』幸書房（１９６８）等の成書に記載されている。これらの界面活性剤は単独または混合して添加しても良い。蛍光体層におけるこれらの界面活性剤の使用量は、赤外線検出剤１００重量部当たり０．０１〜１０重量部である。これらは帯電防止剤として用いられるものであるが、時としてそのほかの目的、例えば分散、磁気特性の改良、潤滑性の改良、塗布助剤、湿潤剤、硬化促進剤、分散促進剤として適用される場合もある。
【００８２】
蛍光体層の各成分の分散、混練、該組成物の塗布の際に使用する溶媒は、バインダを溶解し得るものであることが好ましく、水、有機溶媒、またはこれらの混合物が用いられるが、水溶性バインダを用いる場合には水または水を主成分とする混合溶媒が好ましく、油溶性のバインダを用いる場合には有機溶媒が好ましい。
【００８３】
有機溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、テトラヒドロフラン等のケトン系；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、メチルシクロヘキサノールなどのアルコール系；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、乳酸エチル、酢酸グリコールモノエチルエーテル等のエステル系；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、グリコールジメチルエーテル、グリコールモノエチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル系；ベンゼン、トルエン、キシレン、クレゾール、クロルベンゼン、スチレンなどのタール系（芳香族炭化水素）；メチレンクロライド、エチレンクロライド、四塩化炭素、クロロホルム、エチレンクロルヒドリン、ジクロルベンゼン等の塩素化炭化水素、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアルデヒド、ヘキサン等のものが挙げられる。またこれら溶媒は通常任意の比率で２種以上で用いる。また１重量％以下の量で微量の不純物（その溶媒自身の重合物、原料成分等）を含んでもよい。これらの溶剤は塗布液の合計固形分１００重量部に対して５００〜２００００重量部で用いられる。
【００８４】
好ましい塗布液の溶剤比率は固形分１００重量部あたり２００〜１００００重量部である。有機溶媒の代わりに水系溶媒（水、水と水溶性有機溶剤たとえばアルコール、アセトン等との混合溶媒）を使用することもできる。
【００８５】
蛍光体層の形成は上記の組成などを任意に組合せて有機溶媒に溶解し、塗布溶液として誘電体ブロック上に塗布・乾燥また必要により配向する。支持体の厚み２．５〜２０００μｍ、好ましくは１０〜１０００μｍが好ましい。
【００８６】
蛍光体層は、高分子バインダ、溶媒、その他の添加剤とともに分散、混練を経て塗布される。分散、混練の方法には特に制限はなく、また各成分の添加順序（樹脂、粉体、潤滑剤、溶媒等）、分散・混練中の添加位置、分散温度（０〜８０°Ｃ）などは適宜設定することができる。蛍光塗料およびバック層塗料の調製には通常の混練機、例えば、二本ロールミル、三本ロールミル、ボールミル、ペブルミル、トロンミル、サンドグラインダー、ツエ グバリ（Ｓｚｅｇｖａｒｉ）アトライター、高速インペラー、分散機、高速ストーンミル、高速度衝撃ミル、ディスパー、ニーダー、高速ミキサー、リボンブレンダー、コニーダー、インテンシブミキサー、タンブラー、ブレンダー、ディスパーザー、ホモジナイザー、単軸スクリュー押し出し機、二軸スクリュー押し出し機、及び超音波分散機などを用いることができる。通常分散・混練にはこれらの分散・混練機を複数備え、連続的に処理を行う。混練分散に関する技術の詳細は、Ｔ．Ｃ．ＰＡＴＴＯＮ著（テー．シー．パットン）“Ｐａｉｎｔ  Ｆｌｏｗ  ａｎｄ  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ”（ペイント  フロー    アンド  ピグメント  デイ スパージョン）１９６４年Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ社発行（ジョン  ウイリー  アンド  サンズ））や田中信一著『工業材料』２５巻３７（１９７７）などや当該書籍の引用文献に記載されている。これら分散、混練の補助材料として分散・混練を効率よく進めるため、球相当径で直径１０ｃｍ〜０．０５ｍｍのスチールボール、スチールビーズ、セラミツクビーズ、ガラスビーズ、有機ポリマービーズを用いることが出来る。またこれらの材料は球形に限らない。また、米国特許第２５８１４１４号及び同第２８５５１５６号などの明細書にも記載がある。本発明においても上記の書籍や当該書籍の引用文献などに記載された方法に準じて混練分散を行い、塗布液を調製することができる。
【００８７】
誘電体ブロック上へ上記の塗布液を塗布する方法としては、単に塗布液をスポイトや注射器を用いて支持体上に注いだり、棒やスパーテル(薬匙)の先につけてから支持体に点着したり、刷毛塗りや印刷などの手法により支持体上に付着させる他、塗布液の粘度を調整し、エアードクターコーター、ブレードコーター、エアナイフコーター、スクイズコーター、含浸コーター、リバースロールコーター、トランスファーロールコーター、グラビアコーター、キスコーター、キヤストコーター、スプレイコーター、ロッドコーター、正回転ロールコーター、カーテンコーター、押出コーター、バーコーター、リップコータ等が利用でき、その他の方法も可能であり、これらの具体的説明は朝倉書店発行の『コーテイング工学』２５３頁〜２７７頁（昭和４６．３．２０．発行）等に詳細に記載されている。これら塗布液の塗布の順番は任意に選択でき、また所望の液の塗布の前に下塗り層あるいは支持体との密着力向上のためにコロナ放電処理等を行っても良い。また蛍光体層を多層で構成したいときは、同時多層塗布、逐次多層塗布等を行ってもよい。これらは、例えば、特開昭５７−１２３５３２号公報、特公昭６２−３７４５１号公報、特開昭５９−１４２７４１号公報、特開昭５９−１６５２３９号公報等に示されている。
【００８８】
このような方法により、誘電体ブロック上に約１０〜２０００μｍほどで塗布された塗布液は、直ちに２０〜１３０℃で多段階で乾燥させる処理を施したのち、形成した層を乾燥する。乾燥温度を２０℃〜１３０℃で制御し塗布膜の残留溶剤量を０．１〜４０ｍｇ／ｍ２とすることが好ましい。さらに片面又は両面から透明なプラスチックでラミネートしてもよい。これらの製造方法は粉体の予備処理・表面処理、混練・分散、塗布・配向・乾燥、平滑処理、熱処理、ＥＢ処理、表面クリーニング処理、裁断、巻き取りの工程を連続して行うことが望ましい。
【００８９】
蛍光体層は、バーニシュおよび／またはクリーニングすることが望ましい。バーニツシュは蛍光体層の表面粗度と赤外線検出力を制御するために具体的にはサファイア刃、剃刀刃、超硬材料刃、ダイアモンド刃、セラミックス刃のような硬い材料により蛍光体層表面の突起部分をそぎおとし均一にもしくは平滑にする。これら材料のモース硬度は８以上が好ましいが特に制限はなく突起を除去できるものであれば良い。これら材料の形状は特に刃である必要はなく、角型、丸型、ホイール（回転する円筒形状の周囲にこれらの材質を付与しても良い）のような形状でも使用できる。また蛍光体層のクリーニングは、層表面の汚れや余分な潤滑剤を除去する目的で表層を不織布などでワイピングすることにより行う。このようなワイピングの材料としては例えば日本バイリーン製の各種バイリーンや東レ製のトレシー、エクセーヌ、商品名キムワイプ、また不織布はナイロン製不織布、ポリエステル製不織布、レーヨン製不織布、アクリロニトリル製不織布、混紡不織布など、ティッシュペーパー等が使用できる。
【００９０】
蛍光体、バインダ、添加剤（潤滑剤、分散剤、帯電防止剤、表面処理剤、カーボンブラック、赤外線検出剤、遮光剤、酸化防止剤、防黴剤等）、溶剤、あるいはその製法に関しては、特公昭５６−２６８９０号等に記載されている磁気記録媒体の製造方法等を参考にできる。
【００９１】
次に、本発明の別の実施形態による調整治具および調整装置について説明する。図５は、本発明の別の実施形態による調整治具82および調整装置62を示すものであり、また図６は、それらによって光学系の調整がなされる全反射減衰を利用した測定装置の一例を示すものである。なおこれらの図５および６において、図１および４中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。
【００９２】
まず、図６に例示する全反射減衰を利用した測定装置について説明する。この測定装置は、先に説明した漏洩モード測定装置であり、本例でも測定チップ化された誘電体ブロック10を用いるように構成されている。この誘電体ブロック10の一面（図中の上面）にはクラッド層40が形成され、さらにその上には光導波層41が形成されている。
【００９３】
誘電体ブロック10は、例えば合成樹脂やＢＫ７等の光学ガラスを用いて形成されている。一方クラッド層40は、誘電体ブロック10よりも低屈折率の誘電体や、金等の金属を用いて薄膜状に形成されている。また光導波層41は、クラッド層40よりも高屈折率の誘電体、例えばＰＭＭＡを用いてこれも薄膜状に形成されている。クラッド層40の膜厚は、例えば金薄膜から形成する場合で36.5ｎｍ、光導波層41の膜厚は、例えばＰＭＭＡから形成する場合で700ｎｍ程度とされる。
【００９４】
上記構成の漏洩モード測定装置において、レーザ光源14から出射した光ビーム13を誘電体ブロック10を通してクラッド層40に対して全反射角以上の入射角で入射させると、該光ビーム13が誘電体ブロック10とクラッド層40との界面10ｃで全反射するが、クラッド層40を透過して光導波層41に特定入射角で入射した特定波数の光は、該光導波層41を導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層41に取り込まれるので、上記界面10ｃで全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
【００９５】
光導波層41における導波光の波数は、該光導波層41の上の試料11の屈折率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、試料11の屈折率や、それに関連する試料11の特性を分析することができる。そして、上記特定入射角の近傍における反射光強度Ｉや、その微分値Ｉ’に基づいて試料11の特性を分析することもできる。
【００９６】
本装置においても、誘電体ブロック10とクラッド層40との界面10ｃに光ビーム13を所望のデフォーカス状態で入射させる。以下図５を参照して、そのように光学系15を調整するための調整治具82および調整装置62について説明する。
【００９７】
調整治具82は、図６に示した漏洩モード測定装置の誘電体ブロック10と同じ材料を用いて該誘電体ブロック10と同じ形状に形成された調整用誘電体ブロック80と、この調整用誘電体ブロック80の上面80ａ（誘電体ブロック10においてクラッド層40が形成された面に相当する面）に形成された拡散層81とから構成されたものである。この拡散層81は、例えば波長が可視領域にある光ビーム13の照射を受けてそれを拡散させるものであり、調整用誘電体ブロック80の上面80ａに層状の拡散体を貼着させたり、あるいはこの上面80ａを粗面加工する等して形成することができる。
【００９８】
一方調整装置62は、上記拡散層81で拡散した光による像を撮像するＣＣＤカメラ60と、このＣＣＤカメラ60が撮像した拡散光の像を表示する例えばＣＲＴ画像表示装置等の画像表示手段61とから構成されている。
【００９９】
以下、上記調整治具82および調整装置62を用いた光学系15の位置調整について説明する。この調整に際しては、まず調整治具82が、ターンテーブル31に設けられたチップ保持孔31ａの１つに嵌合固定される。そしてこの状態で、漏洩モード測定の場合と同様にして、レーザ光源14から出射した光ビーム13が光学系15を通して調整治具82の拡散層81に照射される。
【０１００】
このとき光ビーム13は、調整用誘電体ブロック80と拡散層81との界面で全反射するが、拡散層81側に浸み出したエバネッセント光が拡散層81で拡散し、この拡散光による像がＣＣＤカメラ60によって撮像される。この撮像された像は画像表示手段61に表示される。
【０１０１】
そこで操作者は、画像表示手段61に表示された拡散光による像13Ｄの位置や形状を観察しながら、拡散層81に光ビーム13が所望のデフォーカス状態で入射するように、光学系15全体や、あるいは該光学系15を構成する凸レンズ15ａまたは凸レンズ15ｂを個別に光軸方向に位置調整することができる。
【０１０２】
調整用誘電体ブロック80は、漏洩モード測定用の誘電体ブロック10と同じ材料を用いて同じ形状に形成されたものであるから、以上のようにして拡散層81に光ビーム13が所望のデフォーカス状態で入射するようにしておけば、実際の測定に際してターンテーブル31にセットされた誘電体ブロック10とクラッド層40との界面10ｃにも、光ビーム13が上記所望のデフォーカス状態で入射するようになる。
【０１０３】
なお、以上のように調整用誘電体ブロック80に拡散層81を形成してなる調整治具82を、図１に示したような表面プラズモン共鳴測定装置の光学系調整のために用いることも可能である。また反対に、図４に示した調整用誘電体ブロック50に蛍光体層51を形成してなる調整治具52を、上述のような漏洩モード測定装置の光学系調整のために用いることも可能である。
【０１０４】
次に、本発明による調整治具のさらに異なる実施の形態について説明する。その前にまず、この調整治具によって光学系が調整される表面プラズモン共鳴測定装置を構成する誘電体ブロック等について、図７を参照して説明する。
【０１０５】
この図７の構成においては、例えば三角プリズム状に形成された誘電体ブロック100と、この誘電体ブロック100の上面100ａに屈折率マッチングオイル等の屈折率マッチング手段101を介して一体化された平板状の誘電体ブロック102とが用いられている。そして平板状の誘電体ブロック102の上面には、図１の装置の金属膜12と同様の金属膜103が固定されている。
【０１０６】
この構成は、例えば図１に示したターンテーブル31等の支持体に誘電体ブロック100が固定され、その上に屈折率マッチング手段101を介して誘電体ブロック102が一体化されて、表面プラズモン共鳴測定に用いられる。つまり、この状態で金属膜103の上に試料105が配され、凸レンズ15ａおよび15ｂから構成された光学系15が、光ビーム13を上記誘電体ブロック100の一面から該誘電体ブロック100の内部に入射させる。
【０１０７】
この光ビーム13は誘電体ブロック100の内部を進行して、誘電体ブロック102と金属膜103との界面102ａに導かれる。そして図１の装置におけるのと同様にして、界面102ａで全反射した光ビーム13が図示外の光検出器によって検出され、全反射減衰角に基づいて試料105の屈折率に関連する特性が測定される。このような構成によれば、１回の測定毎に試料105が付着した誘電体ブロック102を使い捨てて、測定作業の能率を高めることができる。
【０１０８】
図８は、この表面プラズモン共鳴測定に用いられる調整治具110を示している。この調整治具110は、上記誘電体ブロック100と同じ材料を用いてそれと同じ形状に形成された調整用誘電体ブロック120と、上記誘電体ブロック102と同じ材料を用いてそれと同じ形状に形成された調整用誘電体ブロック122と、調整用誘電体ブロック120の上面120ａに調整用誘電体ブロック122を一体化する屈折率マッチング手段101と、調整用誘電体ブロック122の上面（図７の構成で金属膜103が形成された誘電体ブロック102の面に相当する面）に形成された蛍光体層123とから構成されたものである。
【０１０９】
上記構成の調整治具110も、図４に示した調整治具52と全く同様にして光学系15の位置調整に用いられる。すなわち、この調整に際しては、光ビーム13が光学系15を通して調整治具110の蛍光体層123に照射される。このとき光ビーム13は、調整用誘電体ブロック122と蛍光体層123との界面で全反射するが、蛍光体層123側に浸み出したエバネッセント光によって該蛍光体層123が励起される。それによってこの蛍光体層123から蛍光が発せられるので、この蛍光による像を例えば図４に示したＣＣＤカメラ60によって撮像し、その蛍光像を画像表示手段61に表示させれば、この表示画像を観察しながら光学系15を位置調整することができる。
【０１１０】
次に、本発明による調整治具のさらに異なる実施の形態について、図９を参照して説明する。この図９の調整治具130は、図８に示した調整治具110と比較すると、基本的に、蛍光体層123の代わりに拡散層133が設けられた点が異なるものである。この拡散層133は、図５に示した調整治具82の拡散層81と同様のものである。
【０１１１】
この調整治具130を用いて光学系15を調整する際には、例えば波長が可視領域にある光ビーム13が、光学系15を通して調整治具130の拡散層133に照射される。のとき光ビーム13は、調整用誘電体ブロック122と拡散層133との界面で全反射するが、拡散層133側に浸み出したエバネッセント光が該拡散層133で拡散するので、この拡散光による像を例えば図４に示したＣＣＤカメラ60によって撮像し、その像を画像表示手段61に表示させれば、この表示画像を観察しながら光学系15を位置調整することができる。
【０１１２】
なお、以上説明した調整治具110や調整治具130は、図６に示したような漏洩モード測定装置の光学系の調整に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の調整治具によって光学系が調整される表面プラズモン共鳴測定装置の一例を示す一部破断側面図
【図２】上記表面プラズモン共鳴測定装置の電気的構成を示すブロック図
【図３】上記表面プラズモン共鳴測定装置における光ビーム入射角と検出光強度との関係、並びに光ビーム入射角と光強度検出信号の微分値との関係を示す概略図
【図４】本発明の一つの実施形態による調整治具および調整装置を示す一部破断側面図
【図５】本発明の別の実施形態による調整治具および調整装置を示す一部破断側面図
【図６】本発明の調整治具によって光学系が調整される漏洩モード測定装置の一例を示す一部破断側面図
【図７】表面プラズモン共鳴測定装置を構成する誘電体ブロックの別の例を示す概略側面図
【図８】本発明のさらに別の実施形態による調整治具を示す概略側面図
【図９】本発明のさらに別の実施形態による調整治具を示す概略側面図
【符号の説明】
10    誘電体ブロック
10ａ  誘電体ブロックの試料保持部
10ｂ  誘電体ブロックと金属膜との界面
10ｃ  誘電体ブロックとクラッド層との界面
11    試料
12    金属膜
13    光ビーム
13Ｐ  蛍光像
13Ｄ  拡散光による像
14    レーザ光源
15    光学系
16    コリメーターレンズ
17    光検出手段（フォトダイオードアレイ）
17ａ、17ｂ、17ｃ……    フォトダイオード
18    マルチプレクサ
19    ドライバ
20    信号処理部
21    表示手段
22    差動アンプ
23    アンプ
24    Ａ／Ｄ変換器
25    駆動回路
26    コントローラ
30    センシング媒体
31    ターンテーブル
40    クラッド層
41    光導波層
50    調整用誘電体ブロック
51    蛍光体層
52    調整治具
60    ＣＣＤカメラ
61    画像表示手段
61ａ、61ｂ    スケール
62    調整装置
80    調整用誘電体ブロック
81    拡散層
82    調整治具
100    プリズム状の誘電体ブロック
101    屈折率マッチング手段
102    平板状の誘電体ブロック
103    金属膜
110    調整治具
120    プリズム状の調整用誘電体ブロック
122    平板状の調整用誘電体ブロック
123    蛍光体層
130    調整治具
133    拡散層
【図１】
0004027054.tif 000003
【図２】
0004027054.tif 000004
【図３】
0004027054.tif 000005
【図４】
0004027054.tif 000006
【図５】
0004027054.tif 000007
【図６】
0004027054.tif 000008
【図７】
0004027054.tif 000009
【図８】
0004027054.tif 000010
【図９】
0004027054.tif 000011