(57)【要約】【課題】簡素な構成で測定対象物の濃度を検出可能な表面プラズモン検出装置を提供する。【解決手段】表面プラズモン検出装置は、表面プラズモン素子６０と、表面プラズモン素子６０に向けて入射光Ｌ１を投光する投光部と、表面プラズモン素子６０にて反射された反射光Ｌ２を受光する受光部と、を備え、表面プラズモン素子６０は、主表面を有する誘電体ベース部６３、主表面上に形成された金属薄膜６５、および金属薄膜６５上に形成された誘電体薄膜６８を含み、入射光は、誘電体ベース部６３側から入射し、誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面において反射光Ｌ２として反射され、誘電体薄膜６８は、入射光Ｌ１が入射する界面に対応した部分において膜厚が異なる部分を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面プラズモン素子と、
前記表面プラズモン素子に向けて入射光を投光する投光部と、
前記表面プラズモン素子にて反射された反射光を受光する受光部と、を備え、
前記表面プラズモン素子は、主表面を有する誘電体ベース部、前記主表面上に形成された金属薄膜、および前記金属薄膜上に形成された誘電体薄膜を含み、
前記入射光は、前記誘電体ベース部側から入射し、前記誘電体ベース部と前記金属薄膜との界面において前記反射光として反射され、
前記誘電体薄膜は、前記入射光が入射する前記界面に対応した部分において膜厚が異なる部分を有する、表面プラズモン検出装置。
【請求項２】
前記投光部は、前記入射光として平行光を投光する、請求項１に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項３】
前記入射光が入射する前記界面に対応した部分において、前記誘電体薄膜の膜厚は、１μｍ以下であり、前記誘電体薄膜の最大膜厚と前記誘電体薄膜の最小膜厚との膜厚差が１０ｎｍ以上である、請求項１または２に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項４】
前記入射光が入射する前記界面に対応した部分において、前記誘電体ベース部、前記金属薄膜および前記誘電体薄膜が積層する積層方向に直交する平面に平行な第１の方向にのみ前記誘電体薄膜の膜厚が変化する、請求項１から３のいずれか１項に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項５】
前記入射光が入射する前記界面に対応した部分において、前記誘電体ベース部、前記金属薄膜および前記誘電体薄膜が積層する積層方向に直交する平面に平行な第１の方向および前記第１の方向に交差する第２の方向の両方向に前記誘電体薄膜の膜厚が変化する、請求項１から３のいずれか１項に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項６】
前記入射光が入射する前記界面に対応した部分において、前記誘電体薄膜は、前記誘電体ベース部、前記金属薄膜および前記誘電体薄膜が積層する積層方向に直交する平面に対して傾斜する第１傾斜面および第２傾斜面を有し、
前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とが前記平面に対して異なる角度で交差する、請求項１から５のいずれか１項に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項７】
前記入射光が入射する前記界面においてプラズモン共鳴現象が発現することにより、前記反射光は、強度分布を有し、
前記受光部にて検出した前記反射光の強度分布と、前記受光部にて予め検出した基準状態での前記反射光の強度分布との関係に基づき、測定対象物の濃度を検出する、請求項１から６のいずれか１項に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項８】
前記反射光は、前記入射光が入射する前記界面においてプラズモン共鳴現象が発現することにより生じる暗線を含み、
測定対象物を含む気体が前記金属薄膜に付着した測定状態における前記暗線の位置と、前記受光部にて予め検出した基準状態での前記暗線の位置との関係に基づき、前記測定対象物の濃度を検出する、請求項１から７のいずれか１項に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項９】
前記受光部は、前記暗線の位置を検出する撮像素子を含む、請求項８に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項１０】
前記受光部は、前記暗線の位置に応じて異なる光量が検出されるように構成された受光領域を有する、請求項８に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項１１】
前記受光部は、開口部を有する遮蔽部材と、前記開口部を通過した前記反射光の光量を検出する受光素子とを含み、
前記受光領域が前記開口部によって規定される、請求項１０に記載の表面プラズモン検出装置。
【請求項１２】
表面プラズモン素子と、前記表面プラズモン素子に向けて入射光を投光する投光部と、前記表面プラズモン素子にて反射された反射光を受光する受光部と、を備えた表面プラズモン検出装置を用いた表面プラズモン検出方法であって、
前記表面プラズモン素子として、主表面を有する誘電体ベース部、前記主表面上に形成された金属薄膜、および前記金属薄膜上に形成された誘電体薄膜を含み、前記誘電体ベース部側から入射した前記入射光を前記誘電体ベース部と前記金属薄膜との界面において前記反射光として反射させ、前記誘電体薄膜が、前記入射光が入射する前記界面に対応した部分において膜厚が異なる部分を有するものを用いる、表面プラズモン検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電生物質表面での表面プラズモンの発生を利用して導電生物質表面の測定対象物質を検出する表面プラズモン検出装置および表面プラズモン検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面プラズモンとは導電性物質表面における表面電荷密度の波であり、この現象を利用した物質の検出器および検出方法が知られている。一般的に、表面プラズモンを利用した表面プラズモン検出装置は、プリズムと、プリズムの一面に直接またはプリズムの一面に対して所定の間隔をおいて形成された金属薄膜と、上記光ビームをプリズムに通して該プリズムと金属薄膜との界面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と、上記の界面で全反射した光ビームの強度を種々の入射角毎に検出可能な光検出手段とを備えている。
【０００３】
上記表面プラズモン検出装置において、金属薄膜表面における表面プラズモンは、金属薄膜とプリズムの誘電条件、および金属薄膜の表面状態で決定する固有の分散関係をもつ。
【０００４】
また、光ビームを金属薄膜に対して全反射角以上の入射角θで入射させると、入射光の一部が金属薄膜の内部を金属薄膜表面に沿って伝達するエバネッセント光と呼ばれる光となる。このエバネッセント光の波数ベクトルは、入射光の波数ベクトルのエバネッセント光の進行方向成分と等しくなる。すなわち、エバネッセント光の波数は、種々の入射各θに対して、sinθに従い異なる値をもつ。
【０００５】
表面プラズマの波数とエバネッセント光の波数とが等しくなる条件を満たす時、表面プラズモン共鳴と呼ばれる現象が発生し、この条件を満たす入射角に対応する光の全反射光に強度の著しい減少が観測される。
【０００６】
表面プラズモンは金属薄膜の表面の状態に対して非常に敏感であるため、金属薄膜表面に物質が付着すると全反射光の強度の減少が観測される光の入射角度にずれが生じる。したがって、この全反射光の強度の減少が観測される光の入射角度のずれを観測することにより、金属薄膜に付着した物質を検出することができる。
【０００７】
このような、全反射光の強度の減少が観測される光の入射角度のずれを観測することにより金属薄膜に付着した物質を検出する表面プラズモン検出装置が開示された文献として、例えば特開平１０−２３９２３３号公報（特許文献１）および特開２００６−４７０００号公報（特許文献２）が挙げられる。
【０００８】
特許文献１に開示の表面プラズモン検出装置にあっては、平行な光線を、入射角度を変化させながら金属薄膜と誘電体部材の界面に順次入射させ、入射角度の変化に従って反射角度が変化する光線を、その反射角度の変化に同期して移動する小さな１セル型の光受光部や、反射角度の変化方向に沿って延びる１セル型または多セル型の光受光部によって検出する。この場合には、暗線が検出された際の入射角度を全反射減衰角として特定する。
【０００９】
特許文献２に開示の表面プラズモン検出装置にあっては、金属薄膜と誘電体部材の界面に入射する光束線として、該光線束の中心光線の入射平面内において、入射角度に応じてガウシアン分布、あるいは、単調増加または単調減少するビーム断面強度を有するものを用いる。この場合には、反射減衰を受けた光線成分の入射角度を特定して、反射減衰角を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２３９２３３号公報
【特許文献２】特開２００６−４７０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示の表面プラズモン検出装置にあっては、金属薄膜と誘電体部材の界面に対して、入射角度を変化させながら平行な光線を順次入射させて、全反射光に強度の著しい減少が観測される角度を測定することにより金属薄膜に付着した物質を検出する構成である。
【００１２】
このため、入射角度を変化させる機構が必要となり、構造が煩雑となるとともに、高速処理が困難にある等の問題があった。さらに、機械的な移動機構により入射角度を変化させる場合には、その移動機構の角度設定精度により検出精度が制限される。
【００１３】
特許文献２に開示の表面プラズモン検出装置にあっては、金属薄膜と誘電体部材の界面に対して、種々の入射角度およびその入射角度に応じて変化する強度を有する光線成分からなる光線成分からなる光線束を入射させる。
【００１４】
この方式によれば、種々の入射角度成分を有する光線束のうち、表面プラズモン共鳴の条件を満たす反射光に著しい強度の減少が暗線として検出され、暗線の位置のずれ量を測定することにより金属薄膜に付着した物質を検出することができる。
【００１５】
このため、特許文献１に記載のような入射角度を変化させる機構が不要となる。しかしながら、特許文献２の方式においては、種々の入射角度成分を有する光線束と用いる必要がある。具体的には、レーザ光源によりガウシアン状のビーム断面強度を有する光線を発生させ、その光線を一旦拡大した後、上記の界面に向けて収束させつつこれを界面に入射させる構成が必要となり、このような光線束を入射させるための装置構造が複雑化する。
【００１６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡素な構成で測定対象物の濃度を検出可能な表面プラズモン検出装置およびこれを用いた表面プラズモン検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に基づく表面プラズモン検出装置は、表面プラズモン素子と、上記表面プラズモン素子に向けて入射光を投光する投光部と、上記表面プラズモン素子にて反射された反射光を受光する受光部と、を備え、上記表面プラズモン素子は、主表面を有する誘電体ベース部、上記主表面上に形成された金属薄膜、および上記金属薄膜上に形成された誘電体薄膜を含み、上記入射光は、上記誘電体ベース部側から入射し、上記誘電体ベース部と上記金属薄膜との界面において上記反射光として反射され、上記誘電体薄膜は、上記入射光が入射する上記界面に対応した部分において膜厚が異なる部分を有する。
【００１８】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては、上記投光部は、上記入射光として平行光を投光することが好ましい。
【００１９】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては、上記入射光が入射する上記界面に対応した部分において、上記誘電体薄膜の膜厚は、１μｍ以下であることが好ましく、上記誘電体薄膜の最大膜厚と上記誘電体薄膜の最小膜厚との膜厚差が１０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２０】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては、上記入射光が入射する上記界面に対応した部分において、上記誘電体ベース部、上記金属薄膜および上記誘電体薄膜が積層する積層方向に直交する平面に平行な第１の方向にのみ上記誘電体薄膜の膜厚が変化してもよい。
【００２１】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては、上記入射光が入射する上記界面に対応した部分において、上記誘電体ベース部、上記金属薄膜および上記誘電体薄膜が積層する積層方向に直交する平面に平行な第１の方向および上記第１の方向に交差する第２の方向の両方向に上記誘電体薄膜の膜厚が変化してもよい。
【００２２】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては上記入射光が入射する上記界面に対応した部分において、上記誘電体薄膜は、上記誘電体ベース部、上記金属薄膜および上記誘電体薄膜が積層する積層方向に直交する平面に対して傾斜する第１傾斜面および第２傾斜面を有していてもよい。この場合には、上記第１傾斜面と上記第２傾斜面とが上記平面に対して異なる角度で交差することが好ましい。
【００２３】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては、上記入射光が入射する上記界面においてプラズモン共鳴現象が発現することにより、上記反射光は、強度分布を有し、上記受光部にて検出した上記反射光の強度分布と、上記受光部にて予め検出した基準状態での上記反射光の強度分布との関係に基づき、測定対象物の濃度を検出することが好ましい。
【００２４】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては、上記反射光は、上記入射光が入射する上記界面においてプラズモン共鳴現象が発現することにより生じる暗線を含み、測定対象物を含む気体が上記金属薄膜に付着した測定状態における上記暗線の位置と、上記受光部にて予め検出した基準状態での上記暗線の位置との関係に基づき、上記測定対象物の濃度を検出することが好ましい。
【００２５】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては、上記受光部は、上記暗線の位置を検出する撮像素子を含んでいてもよい。
【００２６】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては、上記受光部は、上記暗線の位置に応じて異なる光量が検出されるように構成された受光領域を有していてもよい。
【００２７】
上記本発明に基づく表面プラズモン検出装置にあっては、上記受光部は、開口部を有する遮蔽部材と、上記開口部を通過した上記反射光の光量を検出する受光素子とを含むことが好ましく、上記受光領域が上記開口部によって規定されることが好ましい。
【００２８】
本発明に基づく表面プラズモン検出方法は、表面プラズモン素子と、上記表面プラズモン素子に向けて入射光を投光する投光部と、上記表面プラズモン素子にて反射された反射光を受光する受光部と、を備えた表面プラズモン検出装置を用いた表面プラズモン検出方法であって、上記表面プラズモン素子として、主表面を有する誘電体ベース部、上記主表面上に形成された金属薄膜、および上記金属薄膜上に形成された誘電体薄膜を含み、上記誘電体ベース部側から入射した上記入射光を上記誘電体ベース部と上記金属薄膜との界面において上記反射光として反射させ、上記誘電体薄膜が、上記入射光が入射する上記界面に対応した部分において膜厚が異なる部分を有するものを用いる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、簡素な構成で測定対象物の濃度を検出可能な表面プラズモン検出装置およびこれを用いた表面プラズモン検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施の形態１に係る表面プラズモン検出装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す表面プラズモン検出装置の表面プラズモン素子の構成を示す概略断面図である。
【図３】異なる膜厚を有する各誘電体薄膜における入射角度と反射率との関係を示す図である。
【図４】図１に示す表面プラズモン素子によって入射光が反射される様子を模式的に示す図である。
【図５】図１に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光束断面図である。
【図６】図１に示す受光部に含まれる遮蔽部材の平面図である。
【図７】基準状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。
【図８】測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部によって測定対象物を検出する場合を示す図である。
【図１０】実施の形態３に係る表面プラズモン検出装置に具備される表面プラズモン素子の概略断面図である。
【図１１】図１０に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光束断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る表面プラズモン検出装置に具備される表面プラズモン素子の概略断面図である。
【図１３】図１２に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光束断面図である。
【図１４】実施の形態４に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部に含まれる遮蔽部材の平面図である。
【図１５】基準状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。
【図１６】測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。
【図１７】実施の形態５に係る表面プラズモン検出装置に具備される表面プラズモン素子の平面図である。
【図１８】図１７に示す表面プラズモン素子の概略断面図である。
【図１９】図１８に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光束断面図である。
【図２０】実施の形態５に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部に含まれる遮蔽部材の平面図である。
【図２１】基準状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。
【図２２】測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。
【図２３】実施の形態６に係る表面プラズモン検出装置に具備される表面プラズモン素子の概略断面図である。
【図２４】図２３に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光速断面図である。
【図２５】実施の形態６に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部に含まれる遮蔽部材の平面図である。
【図２６】基準状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。
【図２７】測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光の第１例を示す図である。
【図２８】測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光の第２例を示す図である。
【図２９】実施の形態７に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部によって測定対象物を検出する場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置の構成を示す概略図である。図１を参照して、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１について説明する。
【００３３】
図１に示すように、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１は、投光部２、受光部３、表面プラズモン素子６０および演算処理部９０を備える。投光部２は、表面プラズモン素子６０に向けて入射光Ｌ１を投光する。受光部３は、表面プラズモン素子６０から反射された反射光Ｌ２を受光する。
【００３４】
投光部２は、光源１０、コリメートレンズ２０および偏光子３０を含む。光源１０としては、たとえば半導体レーザを採用することができる。光源１０から出射された出射光は、コリメートレンズ２０によって略平行光に変換される。
【００３５】
コリメートレンズ２０を透過した出射光は、全ての光が平行で同じ方向を向いており拡散することがなければ最も好ましいが、完全に平行でなくてもよい。つまり、略平行光とは、コリメートレンズ２０を透過した出射光がコリメートレンズ２０の光軸に対して完全に平行である場合を含み、また、コリメートレンズ２０を透過した出射光が当該光軸に対して完全には平行でないが平行に近くなっている場合を含むものとする。
【００３６】
偏光子３０は、光源１０から出射された出射光から表面プラズモンを引き起こすｐ偏光を抽出するためのものである。略平行光に変換された出射光は、偏光子３０によってｐ偏光にされ、入射光Ｌ１として表面プラズモン素子６０に入射する。
【００３７】
表面プラズモン素子６０は、後述する誘電体ベース部６３と後述する金属薄膜６５との界面にて表面プラズモン現象を発現させることにより、略平行光から成る入射光Ｌ１を、強度分布を有する反射光Ｌ２として反射する。
【００３８】
受光部３は、遮蔽部材７０および受光素子８０を含む。表面プラズモン素子６０によって反射された反射光Ｌ２は、遮蔽部材７０に設けられた開口部７１を通過して受光素子８０にて受光される。
【００３９】
開口部７１は、受光部３の受光領域を規定する。受光素子８０としては、たとえばフォトダイオードを採用することができる。フォトダイオードにより、受光した反射光Ｌ２の光量を検出することができる。受光素子８０は、演算処理部９０に接続されている。
【００４０】
演算処理部９０は、受光素子８０が検出した反射光Ｌ２の光量に基づいて、揮発性有機物等の測定対象物の濃度等を算出する。演算処理部９０は、後述する処理部９１、記憶部９２、テーブル記憶部９３、温湿度計９４を含む。演算処理部９０は、受光部３の一部を構成する。
【００４１】
図２は、図１に示す表面プラズモン検出装置の表面プラズモン素子の構成を示す概略断面図である。図２を参照して、表面プラズモン素子６０について説明する。
【００４２】
表面プラズモン素子６０は、プリズム６１、透明基板６２、金属薄膜６５および誘電体薄膜６８を含む。プリズム６１および透明基板６２によって誘電体ベース部６３が構成される。
【００４３】
プリズム６１の材質は、光透過性が高く、真空との誘電率の違いが大きい物質が好ましい。プリズム６１としては、例えば、透光性樹脂、ガラス等を採用することができる。本実施の形態においては、プリズム６１としてガラスを採用している。
【００４４】
透明基板６２は、接着剤を用いて隙間なくプリズム６１に貼り合わされる。屈折率の違いによる光損失を抑制するために、接着剤としては、プリズム６１および透明基板６２とほぼ同一の屈折率を有する部材を用いることが好ましい。プリズム６１側と反対側に位置する主面６２ｂ上には、金属薄膜６５および誘電体薄膜６８がこの順で積層されている。これらの層が主面６２ｂ上に積層された後に、主面６２ｂと反対側に位置する透明基板６２の主面６２ａが、プリズム６１の底面６１ａに上記の接着剤を用いて貼り合わされる。
【００４５】
金属薄膜６５は、誘電体ベース部６３上に設けられている。より具体的には、透明基板６２の主面６２ｂ上に設けられている。金属薄膜６５としては、金、銀、銅、白金、アルミニウムなどを採用することができる。本実施の形態においては、金を採用している。金属薄膜６５として金を採用した場合における金属薄膜６５の厚さは、表面プラズモン共鳴による反射強度の減衰効果が最も得られる範囲内に収まることが好ましく、たとえば４０〜５５ｎｍであることが好ましい。
【００４６】
なお、金属薄膜６５と透明基板６２の主面６２ｂとの密着性を高めるために、金属薄膜６５と透明基板６２の主面６２ｂと第１密着層（不図示）が設けられていてもよい。第１密着層としては、透明基板６２と金属薄膜６５とに良好な密着性を有する材料が用いられる。たとえば、金属薄膜６５が金、銀等の貴金属で構成される場合には、第１密着層としては、チタン、ニッケル、クロム、モリブデン等の材料を採用することができる。
【００４７】
また、第１密着層は、金属薄膜６５への入射光Ｌ１の到達を阻害しないように、密着性が得られる限度において可能な限り薄く形成されることが好ましい。具体的には、第１密着層の厚さは、１ｎｍ程度であることが好ましい。このように第１密着層が形成される場合には、当該第１密着層は、金属薄膜６５の一部を構成する。
【００４８】
誘電体薄膜６８は、金属薄膜６５上に設けられている。誘電体薄膜６８は、膜厚分布を有するように設けられている。誘電体薄膜６８は、入射光Ｌ１が入射される誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に対応する部分において膜厚が異なる部分を有する。誘電体薄膜６８の詳細な形状については、図４を用いて後述する。
【００４９】
誘電体薄膜６８は、測定対象物を含む気体を一時的に金属薄膜６５に滞留させる。誘電体薄膜６８は、ポーラス形状を有する。これにより、誘電体薄膜６８が有する多孔内に上記気体を滞留させることができる。
【００５０】
誘電体薄膜６８の材質としては、二酸化ケイ素を採用することができる。この場合には、ポーラス形状を有する二酸化ケイ素膜を形成するために、まず、水と表面活性剤を混合してｐＨを調整した後にＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）を混合した溶液を準備する。この際、ＴＥＯＳと表面活性剤（ＣＴＡＢ）と水との重量比を１：０．２２：２とすることが好ましい。
【００５１】
続いて、金属薄膜６５上にスピンコート法を用いて当該溶液を塗布する。具体的には、溶液を塗布しながら、５００ｒｐｍの回転速度で５秒間回転させた後、８０００ｒｐｍの回転速度で４０秒間回転させる。次に、１２０℃で１５分間乾燥させ、４５０℃で６０分間焼成する。これにより、入射光Ｌ１が入射される誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に対応する部分において表面の膜厚差が５ｎｍ以下の均一な薄膜が形成される。
【００５２】
続いて、この薄膜上に均一な膜厚でフォトレジストを塗布する。フォトレジストに対して、ハーフトーンマスク等を用いて露光量に分布を持たせて露光を行なう。これによりフォトレジストの厚さに面内分布を持たせ、その状態でエッチングを行なう。この結果、膜厚分布を有する誘電体薄膜６８を形成することができる。なお、エッチングは、ドライエッチング法を用いることが好ましい。
【００５３】
なお、スピンコート法の条件等を適宜変更することにより、誘電体薄膜６８の膜厚を適宜変更することができる。膜厚分布を有する誘電体薄膜６８の全体における最大の膜厚は、１μｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
プラズモン共鳴は、金属薄膜６５の表面に近いほど誘電体薄膜６８の膜厚の変化に敏感に反応するため、入射光が入射される誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に対応する部分において、誘電体薄膜の膜厚が１μｍよりも大きくなる場合には、膜厚の変化の影響を受けにくくなる。膜厚の変化の影響を大きくするために、上記界面に対応する部分における誘電体薄膜６８の膜厚は、２３０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００５５】
なお、誘電体薄膜６８と金属薄膜６５との密着性を向上させるために、金属薄膜６５と誘電体薄膜６８との間に第２密着層が（不図示）が設けられていてもよい。第２密着層としては、チタン、ニッケル、クロム、モリブデン等の材料を採用することができる。
【００５６】
第２密着層が形成される場合には、揮発性有機物等の測定対象物が金属薄膜６５に付着することが可能となるように、第２密着層は、密着性が得られる限度において可能な限り薄く形成されることが好ましい。具体的には、第２密着層の厚さは、１ｎｍであることが好ましい。
【００５７】
図３は、異なる膜厚を有する各誘電体薄膜における入射角度と反射率との関係を示す図である。図３においては、各誘電体薄膜の膜厚が３８０ｎｍ、４００ｎｍ、４２０ｎｍである場合を例示している。図３を参照して、誘電体薄膜の各膜厚における入射角度と反射率との関係について説明する。
【００５８】
図３に示すように、誘電体薄膜の膜厚が３８０ｎｍである場合に、入射角度を変化させながら略平行光を入射させた場合には、入射角が略５２°近傍において、金属薄膜６５の内部を金属薄膜６５の主表面６５ａに沿って伝達するエバネッセント光の波数と表面プラズマの波数とが等しくなり、金属薄膜６５と誘電体ベース部６３との界面にて表面プラズモン共鳴現象が発現する。これにより、膜厚が３８０ｎｍとなる場合には、５２°近傍の入射角で入射された光の反射強度（反射率）が減衰する。
【００５９】
また、誘電体薄膜の膜厚が４００ｎｍである場合に、入射角度を変化させながら略平行光を入射させた場合には、入射角が略５４°近傍において上述同様の理由により表面プラズモン共鳴現象が発現する。これにより、膜厚が４００ｎｍとなる場合には、５４°近傍の入射角で入射された光の反射強度（反射率）が減衰する。
【００６０】
また、誘電体薄膜の膜厚が４２０ｎｍである場合に、入射角度を変化させながら略平行光を入射させた場合には、入射角が略５６°近傍において上述同様の理由により表面プラズモン共鳴現象が発現する。これにより、膜厚が４２０ｎｍとなる場合には、５６°近傍の入射角で入射された光の反射強度（反射率）が減衰する。
【００６１】
このように、表面プラズモンの分散関係（周波数と波数の関係）は、金属薄膜の表面状態に敏感であり、金属薄膜表面上に誘電体薄膜を形成した場合には、その膜厚によって変化する。これにより、表面プラズモン共鳴現象が発現する入射角度は、誘電体薄膜の膜厚によって変化する。
【００６２】
このため、略平行光が入射される金属薄膜６５と誘電体ベース部６３との界面に対応する部分において、誘電体薄膜６８が異なる膜厚を有する部分を含むように構成されている場合にあっては、各膜厚での反射率が異なることにより、上記界面において反射される反射光が強度分布を有することとなる。
【００６３】
たとえば、略平行光が入射される上記界面に対応する部分において誘電体薄膜の膜厚が３８０ｎｍから４００ｎｍまで変化するように誘電体薄膜が形成されている場合であって、略５２°の入射角を有する略平行光が入射された場合には、膜厚が３８０ｎｍの部分では反射率が大きく減衰し、膜厚が４００ｎｍの部分では反射率は高くなる。これにより、反射光は、強度分布を有することとなる。
【００６４】
なお、略平行光が入射される上記界面に対応する部分において、誘電体薄膜６８の最大膜厚と最少膜厚との膜厚差があまりにも小さい場合には、膜厚差に起因する反射光の強度の変位も微小となる。この場合には、反射光の強度が著しく減少する部分が現れず、この部分を暗線として認識できなくなる。
【００６５】
このため、略平行光が入射される上記界面に対応する部分において、誘電体薄膜６８の最大膜厚と最少膜厚との膜厚差は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。１０ｎｍ以上の膜厚差があれば、反射光の強度が著しく減少する部分が現れ、この部分を暗線として認識することができる。
【００６６】
図４は、図１に示す表面プラズモン素子によって入射光が反射される様子を模式的に示す図である。図４を参照して、表面プラズモン素子６０に具備される誘電体薄膜６８の形状およびこれに基づいて表面プラズモン素子６０によって入射光が反射される様子について説明する。
【００６７】
図４に示すように、誘電体薄膜６８は、断面視五角形状を有する。誘電体薄膜６８は、頂辺部６８１、第１傾斜面６８２、第２傾斜面６８３、側面部６８４，６８５および底面部６８６を含む。
【００６８】
頂辺部６８１は、誘電体薄膜６８の略中央に設けられている。頂辺部６８１は、第１傾斜面６８２と第２傾斜面６８３と交差する部分に設けられている。底面部６８６は、誘電体ベース部６３、金属薄膜６５および誘電体薄膜６８が積層される積層方向に垂直な平面と略平行である。
【００６９】
第１傾斜面６８２および第２傾斜面６８３は、上述の積層方向に垂直な平面に対して傾斜するように設けられている。第１傾斜面６８２および第２傾斜面６８３は、上述の積層方向に垂直な平面に対して略同一の角度で傾斜するように設けられている。第１傾斜面６８２および第２傾斜面６８３は、頂辺部６８１に対して線対称となるように設けられている。
【００７０】
このように、第１傾斜面６８２および第２傾斜面６８３が設けられることにより、誘電体薄膜６８の膜厚は、積層方向に直交する平面に平行な第１の方向にのみ変化する。具体的には、誘電体薄膜６８の膜厚は、側面部６８４側から側面部６８５側に向かうにつれて変化する。
【００７１】
側面部６８４は、第１傾斜面６８２と底面部６８６とを接続する。具体的には、側面部６８４は、投光部２側に位置する第１傾斜面６８２の端部側と投光部２側に位置する底面部６８６の端部側とを接続する。
【００７２】
側面部６８５は、第２傾斜面６８３と底面部６８６とを接続する。具体的には、側面部６８５は、受光部３側に位置する第２傾斜面６８３の端部側と受光部３側に位置する底面部６８６の端部側とを接続する。
【００７３】
入射光Ｌ１は、所定の幅を持って金属薄膜６５と誘電体ベース部６３との界面に入射する。入射光Ｌ１は、上述の積層方向からみた場合に、頂辺部６８１を跨ぐように入射する。
【００７４】
上述のように誘電体薄膜６８の膜厚が変動することにより、入射光Ｌ１が入射される範囲Ａ１において、誘電体薄膜６８は、プラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ１，Ｒ２を有する。
【００７５】
誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に入射した入射光Ｌ１は、プラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ１，Ｒ２にて反射率が大幅に減衰した状態で当該界面にて反射光Ｌ２として反射される。
【００７６】
図５は、図１に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光束断面図である。図５を参照して、表面プラズモン素子６０によって反射された反射光Ｌ２の光束断面について説明する。
【００７７】
図５に示すように、プラズモン共鳴現象が発現することにより、反射光Ｌ２の光束断面には、他の部分よりも光強度が低下する部分に複数の暗線ＤＬ１，ＤＬ２が形成される。複数の暗線ＤＬ１，ＤＬ２は、プラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ１，Ｒ２に対応する位置に形成される。このように、暗線ＤＬ１，ＤＬ２が形成されることにより、反射光Ｌ２は、光強度の低い部分と光強度の高い部分とを含み、強度分布を有することとなる。
【００７８】
なお、図５は、金属薄膜６５に測定対象物が付着していない状態（基準状態）における暗線ＤＬ１，ＤＬ２を示している。金属薄膜６５に測定対象物が付着した場合には、暗線ＤＬ１，ＤＬ２の位置は移動することとなる。これは、表面プラズモンの分散関係（周波数と波数の関係）が、金属薄膜の表面状態の影響を受けやすく、金属表面に付着した物質の影響によって変動するからである。
【００７９】
図６は、図１に示す受光部に含まれる遮蔽部材の平面図である。図６を参照して、図１に示す受光部に含まれる遮蔽部材７０について説明する。
【００８０】
図６に示すように、遮蔽部材７０は、開口部７１を有する。開口部７１は、受光部３の受光領域を規定する。開口部７１は、上述の基準状態における暗線ＤＬ１に対応する位置に設けられている。開口部７１の幅Ｗ１は、当該暗線ＤＬ１の幅Ｗ（図５参照）とほぼ同一となるように設けられている。なお、開口部７１の幅方向は、誘電体薄膜６８の膜厚が変化する第１の方向に対応している。また、受光領域は、後述するように暗線ＤＬ１の位置に応じて異なる光量が検出されるように構成されている。
【００８１】
図７は、基準状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。図８は、測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。図７および図８を参照して、表面プラズモン検出方法について説明する。この場合においては、測定対象物である揮発性有機物の濃度を測定する方法について説明する。
【００８２】
ここで、表面プラズモン現象によって形成される暗線ＤＬ１の位置は、測定対象物である揮発性有機物の濃度だけでなく、温度、湿度により変化する。このため、金属薄膜６５に測定対象物を含む気体が付着していない状態（基準状態）で、各温湿度における反射光Ｌ２の光量を予め受光部３にて検出する。予め検出された各光量は、各温湿度における基準量として記憶部９２（図１参照）に記憶されている。また、基準量からの変動量に基づいてガス濃度を算出するための換算テーブルもテーブル記憶部９３（図１参照）に記憶されている。
【００８３】
基準量を決定するために、まず、温湿度計９４（図１参照）を用いて基準状態で測定時における装置内の温湿度を測定する。測定された温湿度に関する情報に基づき、処理部９１は、記憶部９２に記憶された情報から測定時に必要な基準量を決定する。
【００８４】
図７に示すように、基準状態においては、反射光Ｌ２のうち暗線ＤＬ１の部分のみが開口部７１を通過し、暗線ＤＬ２を含むその他の部分については、遮蔽部材７０によって遮蔽される。このため、基準量は比較的低い値を示すこととなる。
【００８５】
続いて、測定対象物を含む気体を金属薄膜６５の主表面６５ｂに接触させた測定状態で金属薄膜６５と誘電体ベース部６３との界面にて反射された反射光Ｌ２の光量を受光部３にて検出する。なお、誘電体薄膜６８は、上述のようにポーラス状に設けられている。このため、誘電体薄膜６８の周囲に測定対象物を含む気体を配置することにより、当該気体が誘電体薄膜６８の連通孔を通って金属薄膜６５に付着することとなる。
【００８６】
図８に示すように、測定状態においては、暗線ＤＬ１の位置が、誘電体薄膜６８の膜厚が変化する方向に対応する方向に沿って移動する。暗線ＤＬ１の位置が移動することにより、反射光Ｌ２の強度分布も変化する。また、暗線ＤＬ１の位置が移動することにより、受光領域内を占める暗線ＤＬ１の面積の割合が変化する。このため、受光部３が検出する反射光の光量は、暗線ＤＬ１の位置に応じて変動することになる。
【００８７】
処理部９１は、受光部３にて検出した反射光Ｌ２の強度分布と、受光部３にて予め検出した基準状態での反射光Ｌ２の強度分布との関係に基づき、測定対象物の濃度を算出する。具体的には、処理部９１は、測定時に検出された反射光Ｌ２の光量と上記基準量との差分（変動量）を算出するとともに、上記換算テーブルを用いて、測定対象物の濃度を算出する。
【００８８】
以上のように、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１は、入射光Ｌ１が入射される範囲において、誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面にてプラズモン共鳴現象が発現するように膜厚が異なる部分を誘電体薄膜６８が有する構成である。
【００８９】
このような構成とし、プラズモン共鳴が起きる共鳴角度が誘電体薄膜６８の膜厚に依存することを利用することにより、誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に略平行光を入射した場合であっても、プラズモン共鳴現象を発現させて、強度分布を有する反射光を得ることができる。
【００９０】
このため、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１にあっては、膜厚が一定である平坦な誘電体薄膜を有する表面プラズモン素子を具備する表面プラズモン検出装置と比較して、入射角度を順次変化させる機構や入射角度成分を有する光線束を生成させるための光学系が不要となる。
【００９１】
また、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１の受光部３は、誘電体薄膜６８を介して金属薄膜６５に付着する測定対象物の濃度に応じて異なる反射光Ｌ２の強度分布を検出可能に構成されている。これにより、受光部３にて検出した反射光Ｌ２の強度分布と、受光部３にて予め検出した基準状態での反射光Ｌ２の強度分布との関係、具体的には、測定状態における暗線ＤＬ１の位置と、基準状態での暗線の位置との関係に基づき、測定対象物の濃度を検出することができる。
【００９２】
これらの結果、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１およびこれを用いた表面プラズモン検出方法にあっては、簡素な構成で測定対象物の濃度を検出することができる。
【００９３】
また、本実施の形態においては、開口部７１は、第１の方向に対応する方向に垂直な方向に延在する矩形形状を有する。これにより、反射光が投影される平面において第１の方向に対応する方向に垂直方向に延在する受光領域の長さが第１の方向に対応する方向に平行な方向に沿って一定となる。
【００９４】
このため、暗線ＤＬ１の初期位置が受光領域内のどの位置にあっても暗線ＤＬ１の移動量が同じであれば、受光領域内の暗線ＤＬ１の面積の変化量が一定となり、受光部３が検出する反射光の光量の変化量も一定となる。
【００９５】
暗線ＤＬ１の初期位置の調整の方法としては、開口部７１内に暗線ＤＬ１の初期位置が入るように遮蔽部材の位置を調整するだけで、容易に初期調整をすることができる。なお、上記のように遮蔽部材の位置を調整する方法以外に、開口部７１内に暗線ＤＬ１の初期位置が入るように、受光部３に入射する入射角度を調整することにより初期調整を行ってもよい。
【００９６】
いずれにせよ、暗線ＤＬ１の初期位置が少なくとも受光領域内に入るように調整すればよく、暗線ＤＬ１の初期位置を完全に所定の位置にあわせるような高精度の調整を要しないので、初期調整の手間やコストを削減することができる。特に遮蔽部材の位置を調整する方法においては、ゴニオメータ等を用いて入射角度を厳密に調整する必要がないため、作業的に負担を減らし、また調整のための部品点数を減らすことができる。
【００９７】
なお、開口部７１の形状は、矩形形状に限定されず、第１の方向に対応する方向に垂直な方向に平行な底辺を有する三角形状や、第１の方向に対応する方向に垂直な方向に平行な１組の対辺を有する台形形状であってもよい。開口部７１がこのような形状を有する場合には、反射光が投影される平面において第１の方向に対応する方向に垂直方向に延在する受光領域の長さは、第１の方向に対応する方向に平行な方向に沿って一定の変化率で漸次的に変化する。
【００９８】
このような場合においても、暗線が受光領域内のどの位置にあっても暗線ＤＬの移動量が同じであれば、暗線ＤＬの面積の変化量が一定となる。このため、上述同様の理由により、暗線の初期位置を所定の位置にするようための投光部２および受光部３の微調整を伴う組立作業を必要とせず、また微調のための部材も必要としないため部品点数を減らし、コストを削減することができる。
【００９９】
（実施の形態２）
図９は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部によって測定対象物を検出する場合を示す図である。図９を参照して、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置およびこれを用いて表面プラズモン検出方法について説明する。
【０１００】
図９に示すように、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置は、実施の形態１に係る表面プラズモン検出装置１と比較して受光部３の構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１０１】
受光部３は、上述のように測定対象物を含む気体が金属薄膜６５に付着することに起因して変化する暗線の位置を検出する撮像素子によって構成されている。このため、本実施の形態に係る受光部３においては、実施の形態１に係る遮蔽部材７０が不要となる。
【０１０２】
撮像素子としては、たとえば、多セル型のラインセンサーを用いることができる。撮像素子は、たとえばｎ×ｍ個（ｎ、ｍは任意の正の整数）の画素ｇを有する測定範囲Ｄ１を有する。撮像素子は、測定対象物が基準状態での暗線ＤＬ１の初期位置と、測定対象物が金属薄膜６５に付着した測定状態での暗線ＤＬ１の位置を検出する。図９においては、基準状態での暗線ＤＬ１の位置を一点鎖線で示し、測定状態での暗線ＤＬ１の位置を斜線部で示している。撮像素子は、暗線が何画素移動したかを検出する。
【０１０３】
本実施の形態においては、予め検出された基準状態での暗線ＤＬ１の位置は、各温湿度における基準位置として記憶部９２に記憶されている。また、基準位置からの移動量に基づいてガス濃度を算出するための換算テーブルもテーブル記憶部９３に記憶されている。
【０１０４】
処理部９１は、測定時に検出された暗線ＤＬ１の位置と基準位置との差分（移動量）を算出するとともに、上記換算テーブルを用いて、測定対象物の濃度を算出する。
【０１０５】
以上のように、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置にあっても、測定状態における暗線ＤＬ１の位置と、基準状態での暗線ＤＬ１の位置との関係に基づき、測定対象物の濃度を検出することができる。また、プラズモン共鳴が起きる共鳴角度が誘電体薄膜６８の膜厚に依存することを利用することにより、誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に略平行光を入射した場合であっても、プラズモン共鳴現象を発現させて、強度分布を有する反射光を得ることができる。
【０１０６】
これらの結果、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置およびこれを用いた表面プラズモン検出方法にあっては、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。
【０１０７】
（実施の形態３）
図１０は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置に具備される表面プラズモン素子の概略断面図である。図１０を参照して、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ａについて説明する。
【０１０８】
図１０に示すように、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ａは、実施の形態１に係る表面プラズモン検出装置と比較して、表面プラズモン素子６０Ａの構成が相違し、その他の構成は、ほぼ同様である。
【０１０９】
表面プラズモン素子６０Ａは、実施の形態１に係る表面プラズモン素子６０と比較した場合に、誘電体薄膜６８Ａの構成が相違する。
【０１１０】
誘電体薄膜６８Ａは、断面視四角形状を有する。誘電体薄膜６８Ａは、頂辺部６８１Ａ、傾斜面６８３Ａ、側面部６８４，６８５および底面部６８６を含む。
【０１１１】
頂辺部６８１Ａは、投光部２側に位置する誘電体薄膜６８Ａの端部側に設けられている。頂辺部６８１Ａは、傾斜面６８３Ａと側面部６８４とが交差する部分に設けられている。
【０１１２】
傾斜面６８３Ａは、金属薄膜６５および誘電体薄膜６８が積層される積層方向に垂直な平面に対して傾斜するように設けられている。傾斜面６８３Ａは、側面部６８５側から側面部６８４側に向かうにつれて一定の割合で膜厚が増加するように設けられている。
【０１１３】
傾斜面６８３Ａが設けられることにより、本実施の形態においても誘電体薄膜６８Ａの膜厚は、上述の積層方向に直交する平面に平行な第１の方向にのみ変化する。このように誘電体薄膜６８Ａの膜厚が変動することにより、入射光Ｌ１が入射される範囲Ａ１において、誘電体薄膜６８Ａは、プラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ１を有する。
【０１１４】
誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に入射した入射光Ｌ１は、プラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ１にて反射率が大幅に減衰した状態で当該界面にて反射光Ｌ２として反射される。
【０１１５】
図１１は、図１０に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光束断面図である。図１１を参照して、表面プラズモン素子６０Ａによって反射された反射光の光束断面について説明する。
【０１１６】
図１１に示すように、プラズモン共鳴現象が発現することにより、反射光Ｌ２の光束断面には、他の部分よりも光強度が低下する部分に単数の暗線ＤＬ１が形成される。単数の暗線ＤＬ１は、プラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ１に対応する位置に形成される。このように、暗線ＤＬ１が形成されることにより、反射光Ｌ２は、光強度の低い部分と光強度の高い部分とを含み、強度分布を有することとなる。
【０１１７】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様の遮蔽部材７０を用いる。また、実施の形態１に係る表面プラズモン検出方法に準じた検出方法を用いて、測定時に検出された反射光Ｌ２の光量と上記基準量との差分（変動量）を算出することにより、測定対象物の濃度を検出することができる。
【０１１８】
このように、本実施の形態においても、プラズモン共鳴が起きる共鳴角度が誘電体薄膜６８Ａの膜厚に依存することを利用することにより、誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に略平行光を入射した場合であっても、プラズモン共鳴現象を発現させて、強度分布を有する反射光を得ることができる。また、測定状態における暗線ＤＬ１の位置と、基準状態での暗線の位置との関係に基づき、測定対象物の濃度を検出することができる。これらの結果、本実施の形態においても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。
【０１１９】
（実施の形態４）
図１２は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置に具備される表面プラズモン素子の概略断面図である。図１２を参照して、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｂについて説明する。
【０１２０】
図１２に示すように、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｂは、実施の形態１に係る表面プラズモン検出装置と比較して、表面プラズモン素子６０Ｂの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１２１】
表面プラズモン素子６０Ｂは、実施の形態１に係る表面プラズモン素子６０と比較して、誘電体薄膜６８Ｂの構成が相違する。
【０１２２】
誘電体薄膜６８Ｂは、複数の頂辺部６８１Ｂ、複数の第１傾斜面６９１、複数の連結面６９２、側面部６８４，６８５および底面部６８６を含む。
【０１２３】
複数の頂辺部６８１Ｂは、略同一の高さとなるように設けられている。複数の頂辺部６８１Ｂは、複数の第１傾斜面６９１と複数の連結面６９２とが交差する部分のうち底面部６８６から遠い側に位置する部分に形成されている。複数の頂辺部６８１Ｂは、複数の第１傾斜面６９１および複数の連結面６９２は、誘電体薄膜６８Ｂのうち底面部６８６に対向する面に設けられている。
【０１２４】
複数の第１傾斜面６９１は、誘電体ベース部６３、金属薄膜６５および誘電体薄膜６８Ｂが積層する積層方向に直交する平面に対して傾斜するように設けられている。複数の第１傾斜面６９１のそれぞれは、略同一の角度で積層方向に直交する平面に交差する。
【０１２５】
複数の第１傾斜面６９１は、積層方向に直交する平面に平行な第１方向に配列されている。たとえば、複数の第１傾斜面６９１は、受光部３側に位置する誘電体薄膜６８Ｂの端部側から投光部２側に位置する誘電体薄膜６８Ｂの端部側に向かう方向に沿って配列されている。
【０１２６】
複数の連結面６９２のそれぞれは、互いに隣り合う第１傾斜面６９１を連結するように設けられている。複数の連結面６９２は、積層方向に平行となるように設けられている。
【０１２７】
このように複数の第１傾斜面６９１が設けられる場合であっても、誘電体薄膜６８の膜厚は、積層方向に直交する平面に平行な第１の方向にのみ変化する。また、複数の第１傾斜面６９１が設けられることにより、入射光Ｌ１が入射される範囲Ａ１（入射光Ｌ１が入射する誘電体ベース部６３と誘電体薄膜６８との界面に対応する部分）において、誘電体薄膜６８Ｂは、プラズモン共鳴現象が発現する複数の部分Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有する。
【０１２８】
誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に入射した入射光Ｌ１は、プラズモン共鳴現象が発現する複数の部分Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３にて反射率が大幅に減衰した状態で当該界面にて反射される。
【０１２９】
図１３は、図１２に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光束断面図である。図１３を参照して、表面プラズモン素子６０Ｂによって反射された反射光の光束断面について説明する。
【０１３０】
図１３に示すように、プラズモン共鳴現象が発現することにより、反射光Ｌ２の光束断面には、他の部分よりも光強度が低下する部分に複数の暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３が形成される。複数の暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３は、プラズモン共鳴現象が発現する複数の部分Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対応する位置に形成される。また、複数の第１傾斜面６９１のそれぞれが略同一の角度で積層方向に直交する平面に交差することにより、複数の暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３は、ほぼ同一の幅で形成される。
【０１３１】
このように、複数の暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３が形成されることにより、反射光Ｌ２は、光強度の低い部分と光強度の高い部分とを含み、強度分布を有することとなる。
【０１３２】
図１４は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部に含まれる遮蔽部材の平面図である。図１４を参照して、受光部に含まれる遮蔽部材７０Ｂについて説明する。
【０１３３】
図１４に示すように、遮蔽部材７０Ｂは、複数の開口部７１，７２，７３を有する。複数の開口部７１，７２，７３は、受光部の受光領域を規定する。複数の開口部７１，７２，７３は、基準状態における暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３に対応する位置に設けられている。複数の開口部７１，７２，７３は、上述の第１の方向に対応する方向に間隔を開けて並んでいる。
【０１３４】
図１５は、基準状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。図１６は、測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。図１５および図１６を参照して、表面プラズモン検出方法について説明する。この場合においては、測定対象物である揮発性有機物の濃度を測定する方法について説明する。
【０１３５】
図１５に示すように、基準状態においては、反射光Ｌ２のうち暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３の部分のみが開口部７１，７２，７３を通過し、暗線ＤＬ２を含むその他の部分については、遮蔽部材７０Ｂによって遮蔽される。このため、基準状態で予め検出された光量（基準量）は比較的低い値を示す。
【０１３６】
図１６に示すように、測定状態においては、暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３の位置が、上述の第１の方向に対応する方向に沿って移動する。暗線ＤＬ１の位置が移動することにより、反射光Ｌ２の強度分布も変化する。また、暗線ＤＬ１の位置が移動することにより、受光領域内を占める暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３の面積の割合が変化する。このため、受光部３が検出する反射光の光量は、暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３の位置に応じて変動することになる。
【０１３７】
本実施の形態においても、実施の形態１に係る表面プラズモン検出方法に準じて、処理部９１が、測定時に検出された反射光Ｌ２の光量と上記基準量との差分（変動量）を算出するとともに、上記換算テーブルを用いて、測定対象物の濃度を算出する。
【０１３８】
このように、本実施の形態においても、プラズモン共鳴が起きる共鳴角度が誘電体薄膜６８Ｂの膜厚に依存することを利用することにより、誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に略平行光を入射した場合であっても、プラズモン共鳴現象を発現させて、強度分布を有する反射光を得ることができる。また、測定状態における暗線ＤＬ１の位置と、基準状態での暗線の位置との関係に基づき、測定対象物の濃度を検出することができる。これらの結果、本実施の形態においても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。
【０１３９】
なお、本実施の形態においては、誘電体薄膜６８Ｂが複数の第１傾斜面６９１を有することにより、複数の暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３を形成し、複数の開口部７１，７２，７３を設けた遮蔽部材７０Ｂを用いて複数の暗線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３の移動に伴う光量の変化量を検出している。このため、本実施の形態においては、実施の形態１，３のように単数の開口部７１を設けて、暗線ＤＬ１の移動に伴う光量の変化量を検出する場合と比較して、受光量の変化量を大きくすることができる。
【０１４０】
このため、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｂおよびこれを用いた表面プラズモン検出方法にあっては、実施の形態１，３に係る表面プラズモン検出装置１，１Ａと比較して、検出感度を高めて測定対象物の濃度を検出することができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態においては、複数の連結面６９２が、上記積層方向に平行である場合を例示して説明したが、上記積層方向に垂直な平面に傾斜するように設けられていてもよい。
【０１４２】
（実施の形態５）
図１７は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置に具備される表面プラズモン素子の平面図である。図１８は、図１７に示す表面プラズモン素子の概略断面図である。図１７および図１８を参照して、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｃについて説明する。
【０１４３】
図１７および図１８に示すように、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｃは、実施の形態１に係る表面プラズモン検出装置と比較して、表面プラズモン素子６０Ｃの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１４４】
表面プラズモン素子６０Ｃは、実施の形態１に係る表面プラズモン素子６０と比較して、誘電体薄膜６８Ｃの構成が相違する。
【０１４５】
誘電体薄膜６８Ｃは、複数の傾斜面６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄ、側面部６８４，６８５および底面部６８６を有する。誘電体薄膜６８Ｃのうち底面部６８６に対向する面は、正四角錐６９Ｃがマトリクス状に配列させた部分を有する。たとえば、正四角錐６９Ｃが５行×５列で配列されている。
【０１４６】
複数の傾斜面６９ａおよび複数の傾斜面６９ｃは、断面視二等辺三角形を形成するように交互に並んで配列されている。複数の傾斜面６９ａおよび複数の傾斜面６９ｃは、誘電体ベース部６３、金属薄膜６５および誘電体薄膜６８が積層する積層方向に直交する平面に平行な第１の方向に並んで配列されている。
【０１４７】
複数の傾斜面６９ｂおよび複数の傾斜面６９ｄは、断面視二等辺三角形を形成するように交互に並んで配列されている。複数の傾斜面６９ｂおよび複数の傾斜面６９ｄは、上記積層方向に直交する平面に平行な第２の方向に並んで配置されている。第２の方向は、第１方向に対して交差する。具体的には、第２の方向は、第１の方向に直交する。
【０１４８】
このように、複数の傾斜面６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄが設けられることにより、誘電体薄膜６８Ｃの膜厚は、上記積層方向に直交する平面に平行な第１の方向および当該第１の方向に交差する第２の方向の両方向に変化する。
【０１４９】
入射光Ｌ１は、たとえば、上記積層方向から見た場合に、たとえば略中央に位置する３行×３列の正四角錐の全てに重なるように入射する。
【０１５０】
複数の傾斜面６９ａ，６９ｃが設けられ、第１の方向に誘電体薄膜６８Ｃの膜厚が変化することにより、入射光Ｌ１が入射される範囲Ａ１（入射光Ｌ１が入射する誘電体ベース部６３と誘電体薄膜６８との界面に対応する部分）において、誘電体薄膜６８Ｃは、第１の方向に沿ってプラズモン共鳴現象が発現する複数の部分Ｒ１，Ｒ２を有する。プラズモン共鳴現象が発現する複数の部分Ｒ１，Ｒ２は、第１の方向に間隔をあけて正四角錐６９Ｃ毎に形成される。
【０１５１】
複数の傾斜面６９ｂ，６９ｄが設けられ、第２の方向に誘電体薄膜６８Ｃの膜厚が変化することにより、入射光Ｌ１が入射される範囲Ａ１において、誘電体薄膜６８Ｃは、第２の方向に沿ってプラズモン共鳴現象が発現する複数の部分を有する。当該プラズモン共鳴現象が発現する複数の部分は、第２の方向に間隔をあけて正四角錐６９Ｃ毎に形成される。
【０１５２】
図１９は、図１８に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光束断面図である。図１９を参照して、表面プラズモン素子６０Ｃによって反射された反射光の光束断面について説明する。
【０１５３】
図１９に示すように、第１の方向に沿って間隔をあけてプラズモン共鳴現象が発現するとともに、第２の方向に沿って間隔をあけてプラズモン共鳴現象が発現することにより、反射光Ｌ２の光束断面には、複数の枠状の暗線ＤＬが形成される。
【０１５４】
枠状の暗線ＤＬは、上記積層方向から見た場合に入射光Ｌ１内に含まれる各正四角錐６９Ｃに対応して形成される。複数の枠状の暗線ＤＬは、３行×３列のマトリクス状に形成される。このように、複数の暗線ＤＬが形成されることにより、反射光Ｌ２は、光強度の低い部分と光強度の高い部分とを含み、強度分布を有することとなる。
【０１５５】
図２０は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部に含まれる遮蔽部材の平面図である。図２０を参照して、表面プラズモン検出装置１Ｃに具備される遮蔽部材７０Ｃについて説明する。
【０１５６】
図２０に示すように、遮蔽部材７０Ｃは、複数の開口部７１Ｃを有する。複数の開口部７１Ｃは、略Ｌ字形状を有する。複数の開口部７１Ｃのそれぞれは、第１の方向に対応する方向に沿って延在する部分と第２の方向に対応する方向に沿って延在する部分とを有する。複数の開口部７１Ｃは、基準状態における複数の暗線ＤＬに対応する位置に設けられている。複数の開口部７１Ｃは、３行×３列のマトリクス状に形成されている。
【０１５７】
図２１は、基準状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。図２２は、測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。図２１および図２２を参照して、表面プラズモン検出方法について説明する。
【０１５８】
図２１に示すように、基準状態においては、反射光Ｌ２のうち複数の暗線ＤＬのみが複数の開口部７１Ｃを通過し、その他の部分については、遮蔽部材７０Ｃによって遮蔽される。このため、基準状態で予め検出された光量（基準量）は比較的低い値を示す。
【０１５９】
図２２に示すように、測定状態においては、暗線ＤＬの位置が、たとえば第１の方向に対応するおよび第２の方向に対応する方向に交差する方向に移動する。暗線ＤＬの位置が移動することにより、反射光Ｌ２の強度分布も変化する。また、暗線ＤＬの位置が移動することにより、受光領域内を占める暗線ＤＬの面積の割合が変化する。このため、受光部３が検出する反射光の光量は、暗線ＤＬの位置に応じて変動することになる。
【０１６０】
本実施の形態においても、実施の形態１に係る表面プラズモン検出方法に準じて、処理部９１が、測定時に検出された反射光Ｌ２の光量と上記基準量との差分（変動量）を算出するとともに、上記換算テーブルを用いて、測定対象物の濃度を算出する。
【０１６１】
このように、本実施の形態においても、プラズモン共鳴が起きる共鳴角度が誘電体薄膜６８Ｃの膜厚に依存することを利用することにより、誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に略平行光を入射した場合であっても、プラズモン共鳴現象を発現させて、強度分布を有する反射光を得ることができる。また、測定状態における暗線ＤＬの位置と、基準状態での暗線ＤＬの位置との関係に基づき、測定対象物の濃度を検出することができる。これらの結果、本実施の形態においても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。
【０１６２】
なお、本実施の形態においては、誘電体薄膜６８Ｃの膜厚が第１の方向および第２の方向に変化することにより、これら第１の方向および第２の方向のそれぞれに対応する方向に延在する暗線ＤＬを形成することができる。これにより、第１の方向に対応する方向にのみ延在する暗線を移動させる場合と比較して、暗線ＤＬの移動に伴う光量の変化量を大きくすることができる。
【０１６３】
さらに、誘電体薄膜６８Ｃの表面を複数の正四角錐６９Ｃをマトリクス状に配列して構成することにより、複数の暗線ＤＬを形成することができる。測定状態において、複数の暗線ＤＬが移動することにより、さらに受光量の変化を大きくすることができる。
【０１６４】
これにより、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｃおよびこれを用いた表面プラズモン検出方法にあっては、実施の形態１，３に係る表面プラズモン検出装置１，１Ａと比較して、検出感度をさらに高めて測定対象物の濃度を検出することができる。
【０１６５】
なお、本実施の形態においては、誘電体薄膜６８Ｃの表面が複数の正四角錐６９Ｃをマトリクス状に配列した形状を含む場合を例示して説明したが、これに限定されず、正四角錐ではなく、複数の四角錐をマトリクス状に配列した形状を含んでいてもよい。また、正四角錐６９あるいは四角錐の個数は、単数であってもよい。
【０１６６】
（実施の形態６）
図２３は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置に具備される表面プラズモン素子の概略断面図である。図２３を参照して、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｄについて説明する。
【０１６７】
図２３に示すように、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｄは、実施の形態１と比較して、表面プラズモン素子６０Ｄおよび受光部の構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１６８】
表面プラズモン素子６０Ｄは、実施の形態１に係る表面プラズモン素子６０と比較した場合に誘電体薄膜６８Ｄの構成が相違する。
【０１６９】
誘電体薄膜６８Ｄは、断面視五角形状を有する。誘電体薄膜６８Ｄは、頂辺部６８１Ｄ、第１傾斜面６８２Ｄ、第２傾斜面６８３Ｄ、側面部６８４，６８５および底面部６８６を含む。
【０１７０】
頂辺部６８１Ｄは、投光部２側に位置する誘電体薄膜６８Ｄの端部寄りの位置に設けられている。頂辺部６８１Ｄは、第１傾斜面６８２Ｄと第２傾斜面６８３Ｄと交差する部分に設けられている。底面部６８６は、誘電体ベース部６３、金属薄膜６５および誘電体薄膜６８が積層される積層方向に垂直な平面と略平行である。
【０１７１】
第１傾斜面６８２Ｄおよび第２傾斜面６８３Ｄは、上記積層方向に垂直な平面に対して傾斜するように設けられている。第１傾斜面６８２Ｄと第２傾斜面６８３Ｄとは、上記積層方向に垂直な平面に対して異なる角度で交差する。
【０１７２】
このように、第１傾斜面６８２Ｄと第２傾斜面６８３Ｄとの傾斜角が相違することにより、誘電体薄膜６８Ｄのうち第１傾斜面６８２Ｄを含む部分と第２傾斜面６８３Ｄとで膜厚の変化具合が相違する。
【０１７３】
具体的には、上記積層方向に垂直な平面に対する第１傾斜面６８２Ｄの傾斜角は、上記積層方向に垂直な平面に対する第２傾斜面６８３Ｄの傾斜角よりも大きい。これにより、誘電体薄膜６８Ｄのうち第１傾斜面６８２Ｄを含む部分の第１の方向に沿った膜厚変化は、誘電体薄膜６８Ｄのうち第２傾斜面６８３Ｄを含む部分の第１の方向に沿った膜厚変化よりも大きくなる。
【０１７４】
これにより、誘電体薄膜６８Ｄのうち第１傾斜面６８２Ｄを含む部分が有するプラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ１の幅は、誘電体薄膜６８Ｄのうち第２傾斜面６８３Ｄを含む部分が有するプラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ２の幅よりも小さくなる。
【０１７５】
入射光Ｌ１は、所定の幅を持って金属薄膜６５と誘電体ベース部６３との界面に入射する。入射光Ｌ１は、上述の積層方向からみた場合に、頂辺部６８１Ｄを跨ぐように入射する。
【０１７６】
誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に入射した入射光Ｌ１は、プラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ１，Ｒ２にて反射率が大幅に減衰した状態で当該界面にて反射光Ｌ２として反射される。
【０１７７】
図２４は、図２３に示す表面プラズモン素子によって反射された反射光の光速断面図である。図２４を参照して、表面プラズモン素子６０Ｄによって反射された反射光の光束断面について説明する。
【０１７８】
図２４に示すように、プラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ１では、上述のように膜厚変化が大きいため、プラズモン共鳴現象が発現することにより細い暗線ＤＬ１が形成される。一方、プラズモン共鳴現象が発現する部分Ｒ２では、上述のように膜厚変化が小さいため、プラズモン共鳴現象が発現することにより太い暗線ＤＬ２が形成される。すなわち、第１の方向に対応する方向に沿った暗線ＤＬ１の幅は、第１の方向に対応する方向に沿った暗線ＤＬ２の幅よりも小さい。
【０１７９】
図２５は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部に含まれる遮蔽部材の平面図である。図２５を参照して、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｄに具備される遮蔽部材７０Ｄ１，７０Ｄ２について説明する。
【０１８０】
遮蔽部材７０Ｄ１，７０Ｄ２は、開口部７１Ｄ１，７１Ｄ２を有する。なお、本実施の形態においては、開口部７１Ｄ１，７１Ｄ２が分離した遮蔽部材７０Ｄ１，７０Ｄ２に設けられる場合を例示しているが、１つの遮蔽部材に設けられていてもよい。
【０１８１】
開口部７１Ｄ１，７１Ｄ２は、基準状態における暗線ＤＬ１，ＤＬ２に対応する位置に設けられている。開口部７１Ｄ１の幅は、開口部７１Ｄ２の幅よりも小さい。
【０１８２】
本実施の形態における受光部は、開口部７１Ｄ１，７１Ｄ２を通過する光をそれぞれ独立して受光できるように複数設けられている。
【０１８３】
図２６は、基準状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光を示す図である。図２７および図２８は、測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光の第１例および第２例を示す図である。図２６から図２８を参照して、表面プラズモン検出方法について説明する。
【０１８４】
図２６に示すように、基準状態においては、反射光Ｌ２のうち暗線ＤＬ１，ＤＬ２の部分のみが開口部７１Ｄ１，７１Ｄ２を通過する。このため、基準状態で複数の受光部のそれぞれで予め検出された光量（基準量）は比較的低い値を示す。
【０１８５】
図２７に示すように、測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光の第１例にあっては、測定対象物の濃度が微小である場合を示す。測定対象物の濃度が微小である場合には、暗線ＤＬ１，ＤＬ２はわずかに移動する。
【０１８６】
暗線ＤＬ１側においては、誘電体薄膜６８Ｄの膜厚変化が大きい。このため、暗線ＤＬ１の境界部の外側と内側では、光量の変化量も大きい。これにより、暗線ＤＬ１がわずかに移動した場合であっても、開口部７１Ｄ１によって規定される受光領域内での受光量の変化は十分に大きくなる。この結果、開口部７１Ｄ１側に位置する受光部では、測定対象物の濃度を測定することができる。
【０１８７】
一方で、暗線ＤＬ２側においては、誘電体薄膜６８Ｄの膜厚変化が小さい。このため、暗線ＤＬ２の境界部の外側と内側では、光量の変化も小さい。これにより、暗線ＤＬ２がわずかに異動した場合では、開口部７１Ｄ２によって規定される受光領域内での受光量の変化は大きく変動しない。この結果、開口部７１Ｄ２側に位置する受光部では、測定対象物の濃度を測定できない場合が起こり得る。
【０１８８】
図２８に示すように、測定状態において遮蔽部材の開口部を介して見える反射光の第２例にあっては、測定対象物の濃度が比較的大きい場合を示す。測定対象物の濃度が比較的大きい場合には、暗線ＤＬ１，ＤＬ２は大きく移動する。
【０１８９】
暗線ＤＬ１側においては、開口部７１Ｄ１の幅は、暗線ＤＬ１に対応して小さく構成されている。このため、暗線ＤＬ１が大きく移動した場合には、開口部７１Ｄ１の幅を超えてしまい、常に暗線ＤＬ１以外の部分の比較的明るい光が開口部７１Ｄ１を通過することとなる。この結果、検出範囲を超えてしまい測定対象物の濃度を測定できない場合が起こり得る。
【０１９０】
一方で、暗線ＤＬ２側においては、開口部７１Ｄ２の幅は、暗線ＤＬ２に対応して大きく構成されている。このため、暗線ＤＬ２が大きく移動した場合であっても、開口部７１Ｄ２内に暗線ＤＬ２の一部を収めることができ、開口部７１Ｄ２によって規定される受光領域内での受光量の変化を十分に検出することができる。この結果、開口部７１Ｄ２側に位置する受光部では、測定対象物の濃度を測定することができる。
【０１９１】
本実施の形態においても、プラズモン共鳴が起きる共鳴角度が誘電体薄膜６８Ｄの膜厚に依存することを利用することにより、誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に略平行光を入射した場合であっても、プラズモン共鳴現象を発現させて、強度分布を有する反射光を得ることができる。また、測定状態における暗線ＤＬ１または暗線ＤＬ２の位置と、基準状態での暗線の位置との関係に基づき、測定対象物の濃度を検出することができる。これらの結果、本実施の形態においても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。
【０１９２】
さらに、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１Ｄは、誘電体薄膜６８Ｄが傾斜角の異なる第１傾斜面６８２Ｄおよび第２傾斜面６８３Ｄを有することにより幅の異なる暗線ＤＬ１，ＤＬ２を形成し、これらの移動に伴う光量の変化を独立した受光部で検出する。これにより、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置１およびこれを用いた表面プラズモン検出方法にあっては、上述のように広範囲に測定対象物の濃度を測定することができる。
【０１９３】
（実施の形態７）
図２９は、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置に具備される受光部によって測定対象物を検出する場合を示す図である。図２９を参照して、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置について説明する。
【０１９４】
本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置は、実施の形態１に係る表面プラズモン検出装置１と比較して、遮蔽部材７０Ｅの開口部７１Ｅの形状が相違する。その他の構成は、ほぼ同様である。
【０１９５】
開口部７１Ｅは、円形状を有する。これにより、反射光が投影される平面において第１の方向に対応する方向に垂直方向に延在する受光領域の長さｄ１が第１の方向に対応する方向に平行な方向に沿って漸次的に変化するように形成されている。
【０１９６】
このように開口部７１Ｅが設けられている場合であっても、測定対象物が金属薄膜６５に付着して暗線ＤＬの位置が変化することにより、受光領域内を占める暗線ＤＬの面積の割合が変化する。これにより、受光部３が検出する反射光の光量は、暗線ＤＬの位置に応じて変動することになる。
【０１９７】
処理部９１は、測定時に検出された反射光Ｌ２の光量と上記基準量との差分（変動量）を算出するとともに、上記換算テーブルを用いて、測定対象物の濃度を算出する。
【０１９８】
本実施の形態においては、暗線ＤＬの移動方向に対して、開口部の面積の変化率が一定でない。これにより、暗線ＤＬの初期位置にずれが生じると、暗線ＤＬの移動量が同じであっても、暗線ＤＬの面積の変化量が異なる。この結果、上述のような換算テーブルを用いることにより確実に測定対象物の濃度を算出することができる。
【０１９９】
また、たとえば測定対象物の濃度が低く、暗線ＤＬがわずかにしか動かない場合には、暗線ＤＬの初期位置が中心線Ｃ１から離れた部分に位置するように設定することが好ましい。開口部の長さｄ１の変化率は、中心線Ｃ１から離れるほど大きくなる。このため、初期位置が中心線Ｃ１から離れた位置に設定されている場合には、初期位置が中心線近傍に設定されている場合と比較して、暗線ＤＬがわずかに移動した場合であっても、暗線ＤＬの面積の変化量が大きくなる。この結果、検出される光量と基準量との差分が大きくなり検出感度を高くすることができる。
【０２００】
本実施の形態においても、プラズモン共鳴が起きる共鳴角度が誘電体薄膜の膜厚に依存することを利用することにより、誘電体ベース部６３と金属薄膜６５との界面に略平行光を入射した場合であっても、プラズモン共鳴現象を発現させて、強度分布を有する反射光を得ることができる。また、測定状態における暗線ＤＬの位置と、基準状態での暗線ＤＬの位置との関係に基づき、測定対象物の濃度を検出することができる。これらの結果、本実施の形態においても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。
【０２０１】
また、基準量を検出する際の暗線の位置（暗線の初期位置）を適宜設定することにより、特に高い感度が必要な場合にも対応することできる。このため、本実施の形態に係る表面プラズモン検出装置は、使用環境により感度を最適化することもできる。
【０２０２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０２０３】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  表面プラズモン検出装置、２  投光部、３  受光部、１０  光源、２０  コリメートレンズ、３０  偏光子、６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ  表面プラズモン素子、６１  プリズム、６１ａ  底面、６２  透明基板、６２ａ，６２ｂ  主面、６３  誘電体ベース部、６５  金属薄膜、６５ａ，６５ｂ  主表面、６８，６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ，６８Ｄ  誘電体薄膜、６９，６９Ｃ  正四角錐、６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄ  傾斜面、７０，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ１，７０Ｄ２，７０Ｅ  遮蔽部材、７１，７１Ｃ，７１Ｄ１，７１Ｄ２，７１Ｅ，７２，７３  開口部、８０  受光素子、９０  演算処理部、９１  処理部、９２  記憶部、９３  テーブル記憶部、９４  温湿度計、６８１，６８１Ａ，６８１Ｂ，６８１Ｄ  頂辺部、６８２，６８２Ｄ  第１傾斜面、６８３，６８３Ｄ  第２傾斜面、６８３Ａ  傾斜面、６８４，６８５  側面部、６８６  底面部、６９１  第１傾斜面、６９２  連結面。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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