JP2002195943A - Sensor utilizing attenuated total reflection - Google Patents
Sensor utilizing attenuated total reflectionInfo
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Abstract
Description
【０００１】[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
モンセンサー等の、全反射減衰を利用したセンサーに関
し、特に詳細には、全反射減衰によって測定光に生じる
暗線を、複数の受光素子が所定方向に並設されてなるア
レイ状の光検出手段を用いて検出するタイプの、全反射
減衰を利用したセンサーに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor using attenuated total reflection, such as a surface plasmon sensor for quantitatively analyzing a substance in a sample using the generation of surface plasmon, and more particularly, to an attenuated total reflection. The present invention relates to a sensor using attenuated total reflection, of a type that detects dark lines generated in measurement light by using an array of light detecting means in which a plurality of light receiving elements are arranged in a predetermined direction.
【０００２】[0002]
【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。2. Description of the Related Art In a metal, free electrons vibrate collectively to generate a compression wave called a plasma wave. And, the quantization of this compression wave generated on the metal surface is
It is called surface plasmon.
【０００３】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センサー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）。Conventionally, various surface plasmon sensors for quantitatively analyzing a substance in a sample by using the phenomenon that surface plasmons are excited by light waves have been proposed.
Among them, a particularly well-known one uses a system called a Kretschmann configuration (see, for example, JP-A-6-167443).
【０００４】上記の系を用いる表面プラズモンセンサー
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、かつ
表面プラズモン共鳴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。A surface plasmon sensor using the above-described system basically includes, for example, a dielectric block formed in a prism shape, a metal film formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a sample, and a light beam. The light source to be generated and the light beam are set at various angles with respect to the dielectric block so that total reflection conditions can be obtained at the interface between the dielectric block and the metal film, and that total reflection attenuation due to surface plasmon resonance can occur. And an optical system for measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface and detecting the state of surface plasmon resonance, that is, the state of attenuated total reflection.
【０００５】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センサ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センサに
よって検出することができる。In order to obtain various angles of incidence as described above, a relatively narrow light beam may be deflected and incident on the interface, or a component which is incident on the light beam at various angles may be included. As described above, a relatively thick light beam may be incident on the interface in a convergent light state or a divergent light state. In the former case, the light beam whose reflection angle changes with the deflection of the light beam is detected by a small photodetector that moves synchronously with the deflection of the light beam, or by an area sensor extending along the direction of the change in the reflection angle. Can be detected. On the other hand, the latter case can be detected by an area sensor extending in a direction in which all light beams reflected at various reflection angles can be received.
【０００６】上記構成の表面プラズモンセンサーにおい
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。In the surface plasmon sensor having the above structure, when a light beam is made incident on a metal film at a specific incident angle θ SP equal to or larger than the total reflection angle, an evanescent wave having an electric field distribution is formed in a sample in contact with the metal film. Is generated, and surface plasmons are excited at the interface between the metal film and the sample by the evanescent wave. When the wave number vector of the evanescent light is equal to the wave number of the surface plasmon and the wave number matching is established, both are in a resonance state, and the energy of light is transferred to the surface plasmon. The intensity of the reflected light drops sharply. This decrease in light intensity is generally detected as a dark line by the light detection means.
【０００７】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。[0007] The above resonance occurs only when the incident beam is p-polarized. Therefore, it is necessary to set in advance so that the light beam is incident as p-polarized light.
【０００８】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Ｋ
ＳＰ、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。When the wave number of the surface plasmon is known from the incident angle θ SP at which the attenuated total reflection (ATR) occurs, the dielectric constant of the sample is obtained. That is, the wave number of the surface plasmon is K
When SP and the angular frequency of the surface plasmon are ω, c is the speed of light in vacuum, ε m and ε s are the metal and the dielectric constant of the sample, respectively, there is the following relationship.
【０００９】[0009]
【数１】 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。(Equation 1) If the dielectric constant ε s of the sample is known, the concentration of the specific substance in the sample can be determined based on a predetermined calibration curve or the like. Therefore, by knowing the incident angle θ SP at which the reflected light intensity decreases, the dielectric constant of the sample can be determined. Properties related to the index, or refractive index, can be determined.
【００１０】なおこの種の表面プラズモンセンサーにお
いては、全反射解消角θＳＰを精度良く、しかも大きな
ダイナミックレンジで測定することを目的として、特開
平１１−３２６１９４号に示されるように、アレイ状の
光検出手段を用いることが考えられている。この光検出
手段は、複数の受光素子が所定方向に並設されてなり、
前記界面において種々の反射角で全反射した光ビームの
成分をそれぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配
設されたものである。In this type of surface plasmon sensor, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-326194, an array-like surface plasmon sensor has been disclosed for the purpose of accurately measuring the total reflection elimination angle θ SP with a large dynamic range. It has been considered to use light detection means. The light detecting means includes a plurality of light receiving elements arranged in a predetermined direction,
The components of the light beam totally reflected at the interface at various reflection angles are arranged so as to be received by different light receiving elements.
【００１１】またその場合は、上記アレイ状の光検出手
段の各受光素子が出力する光検出信号を、該受光素子の
並設方向に関して微分する微分手段が設けられ、この微
分手段が出力する微分値に基づいて試料の屈折率に関連
する特性を求めることが多い。そしてこの微分手段とし
ては、例えば、相隣接する２つの受光素子の出力の差分
を求める手段を用いることができる。この差分を求める
場合は、相隣接する２つの受光素子に対して各々１つず
つ差動アンプを接続してもよいし、あるいは全受光素子
をマルチプレクサを介して１つの差動アンプに接続し、
このマルチプレクサにより順次相隣接する２つの受光素
子の出力を選択して、該差動アンプに入力するようにし
てもよい。In this case, there is provided a differentiating means for differentiating a light detection signal output from each light receiving element of the array-shaped light detecting means with respect to a direction in which the light receiving elements are arranged. Often, properties related to the refractive index of the sample are determined based on the values. As the differentiating means, for example, means for calculating a difference between outputs of two adjacent light receiving elements can be used. When calculating this difference, one differential amplifier may be connected to each of two adjacent light receiving elements, or all light receiving elements may be connected to one differential amplifier via a multiplexer.
The output of two light receiving elements that are sequentially adjacent to each other may be selected by the multiplexer and input to the differential amplifier.
【００１２】他方、全反射減衰（ＡＴＲ）を利用する類
似のセンサーとして、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センサーも知られている。こ
の漏洩モードセンサーは基本的に、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。On the other hand, as similar sensors utilizing attenuated total reflection (ATR), for example, "Spectroscopy", Vol. 47, No. 1 (1998), pp. 21-23 and 26-27.
A leak mode sensor described on the page is also known. This leak mode sensor is basically formed of, for example, a dielectric block formed in a prism shape, a clad layer formed on one surface of the dielectric block, and formed on the clad layer and brought into contact with a sample. An optical waveguide layer, a light source for generating a light beam, and the light beam with respect to the dielectric block, a condition of total reflection is obtained at an interface between the dielectric block and the cladding layer, and the light is guided by the optical waveguide layer. An optical system that enters at various angles so that total reflection attenuation can occur due to wave mode excitation, and the intensity of the light beam totally reflected at the interface is measured to determine the excited state of the waveguide mode, that is, the total reflection attenuation state. And a light detecting means for detecting.
【００１３】上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、
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。In the leakage mode sensor having the above configuration,
When the light beam is incident on the cladding layer through the dielectric block at an incident angle equal to or greater than the total reflection angle, only light having a specific wave number at a specific incident angle is transmitted through the cladding layer. The light propagates in a guided mode. When the waveguide mode is excited in this way, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer, so that total reflection attenuation occurs in which the intensity of light totally reflected at the interface sharply decreases.
Since the wave number of the guided light depends on the refractive index of the sample on the optical waveguide layer, the refractive index of the sample and the characteristics of the sample related thereto are analyzed by knowing the specific incident angle at which the total reflection attenuation occurs. be able to.
【００１４】なおこの漏洩モードセンサーにおいても、
全反射減衰によって反射光に生じる暗線の位置を検出す
るために、前述したアレイ状の光検出手段を用いること
ができ、またそれと併せて前述の微分手段が適用される
ことも多い。In this leakage mode sensor,
In order to detect the position of the dark line generated in the reflected light due to the attenuated total reflection, the above-described array-like light detecting means can be used, and in addition to this, the above-described differentiating means is often applied.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記表面プ
ラズモンセンサーや漏洩モードセンサー等の全反射減衰
を利用したセンサーにおいては、光検出手段として前述
したアレイ状のものを適用すると、その光検出信号のＳ
／Ｎが低下しやすいという問題が認められている。この
光検出信号のＳ／Ｎが低下すると、試料分析の精度が損
なわれることになる。By the way, in sensors using total reflection attenuation, such as the above-mentioned surface plasmon sensor and leaky mode sensor, if the above-mentioned array type is applied as the light detection means, the light detection signal S
/ N tends to decrease. If the S / N of the light detection signal is reduced, the accuracy of the sample analysis will be impaired.
【００１６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、アレイ状の光検出手段を用いても高Ｓ／Ｎの光
検出信号を得ることができる、全反射減衰を利用したセ
ンサーを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a sensor utilizing attenuated total reflection which can obtain a high S / N light detection signal even using an array of light detection means. The purpose is to provide.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明による一つの全反
射減衰を利用したセンサーは、前述したように、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、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘
電体ブロックと上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、複数の受
光素子が所定方向に並設されてなり、前記界面において
種々の反射角で全反射した光ビームの成分をそれぞれ異
なる受光素子が受光する向きにして配設された、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
減衰を利用したセンサーにおいて、前記光検出手段の各
受光素子の出力を後段に伝える信号線が各々接地されて
いることを特徴とするものである。According to one aspect of the present invention, there is provided a sensor utilizing attenuated total reflection according to the present invention, which is formed on a dielectric block and one surface of the dielectric block, as described above.
A thin film layer that is brought into contact with the sample, a light source that generates a light beam, and various types of light beams that are applied to a dielectric block so that total reflection conditions can be obtained at an interface between the dielectric block and the thin film layer. An optical system for incidence at an angle and a plurality of light receiving elements are juxtaposed in a predetermined direction, and are arranged in such a direction that components of light beams totally reflected at various angles at the interface are received by different light receiving elements. And a light detecting means for detecting the state of attenuated total reflection, wherein a signal line transmitting an output of each light receiving element of the light detecting means to a subsequent stage is grounded. It is characterized by the following.
【００１８】本発明による別の全反射減衰を利用したセ
ンサーは、特に前述の表面プラズモンセンサーとして構
成されたものであり、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、複数の受光素子が所定方向に並設されて
なり、前記界面において種々の反射角で全反射した光ビ
ームの成分をそれぞれ異なる受光素子が受光する向きに
して配設された、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
を利用したセンサーにおいて、前記光検出手段の各受光
素子の出力を後段に伝える信号線が各々接地されている
ことを特徴とするものである。Another sensor utilizing attenuated total reflection according to the present invention is particularly configured as the above-described surface plasmon sensor, and is formed on a dielectric block and formed on one surface of the dielectric block to contact a sample. A metal film to be emitted, a light source for generating a light beam, and the light beam incident on the dielectric block at various angles so as to obtain a total reflection condition at an interface between the dielectric block and the metal film. An optical system, a plurality of light receiving elements are juxtaposed in a predetermined direction, and the surface is arranged in such a manner that components of light beams totally reflected at various angles at the interface are received by different light receiving elements. In a sensor using attenuated total reflection, comprising: a photodetector for detecting a state of attenuated total reflection by plasmon resonance, an output of each light receiving element of the photodetector is provided in a subsequent stage. Signal line for transmitting is characterized in that each is grounded.
【００１９】また、本発明によるさらに別の全反射減衰
を利用したセンサーは、特に前述の漏洩モードセンサー
として構成されたものであり、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、複数の受光素子が所定方向
に並設されてなり、前記界面において種々の反射角で全
反射した光ビームの成分をそれぞれ異なる受光素子が受
光する向きにして配設された、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センサーにおい
て、前記光検出手段の各受光素子の出力を後段に伝える
信号線が各々接地されていることを特徴とするものであ
る。Still another sensor utilizing attenuated total reflection according to the present invention is particularly configured as the above-mentioned leaky mode sensor, and includes a dielectric block and a clad formed on one surface of the dielectric block. A layer, an optical waveguide layer formed on the cladding layer and brought into contact with the sample, a light source for generating a light beam, and applying the light beam to the dielectric block with respect to the dielectric block and the cladding layer. And an optical system for incidence at various angles so as to obtain the condition of total reflection at the interface, and a plurality of light receiving elements are arranged side by side in a predetermined direction. Light detecting means for detecting a state of attenuated total reflection due to excitation of a waveguide mode in the optical waveguide layer, the components being arranged so that different light receiving elements receive the components. In sensor using a reflection attenuation, the signal line for transmitting downstream the output of the light receiving elements of the light detecting means is characterized in that each is grounded.
【００２０】なお本発明は、光検出手段の複数の受光素
子のうちの所定数の素子からの出力を順次選択して出力
するマルチプレクサが設けられた場合に適用されるのが
好ましく、その場合は、このマルチプレクサと上記各受
光素子との間の信号線が接地される。The present invention is preferably applied to a case where a multiplexer for sequentially selecting and outputting the outputs from a predetermined number of the plurality of light receiving elements of the light detecting means is provided. The signal line between the multiplexer and each of the light receiving elements is grounded.
【００２１】一方光検出手段としては、例えばフォトダ
イオードアレイ等を好適に用いることができる。On the other hand, as the light detecting means, for example, a photodiode array or the like can be suitably used.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明者の研究によると、従来の全反射
減衰を利用したセンサーにおいて、光検出手段としてア
レイ状のものを適用するとその光検出信号のＳ／Ｎが低
下しやすいという問題は、全反射光の検出時に光検出手
段、例えば前述のフォトダイオードアレイに蓄積した電
荷が、それ以降の全反射光検出時に光検出信号に乗り、
それがいわゆるチャージノイズとなることに起因してい
ることが判明した。According to the research conducted by the present inventors, in a conventional sensor using attenuated total reflection, when an array-type light detecting means is applied, the problem that the S / N of the light detection signal is apt to be reduced tends to occur. In the detection of the total reflected light, the light accumulated in the light detecting means, for example, the photodiode array described above, rides on the light detection signal at the time of the subsequent total reflected light detection,
It has been found that this is caused by so-called charge noise.
【００２３】この新しい知見に基づいて、本発明の全反
射減衰を利用したセンサーにおいては、光検出手段の各
受光素子の出力を後段に伝える信号線が各々接地されて
いるので、チャージノイズとなる上記電荷の蓄積が防止
され、それにより高Ｓ／Ｎの光検出信号を得ることがで
きる。Based on this new finding, in the sensor utilizing the attenuated total reflection according to the present invention, the signal lines for transmitting the outputs of the respective light receiving elements of the light detecting means to the subsequent stage are grounded, so that charge noise is generated. The accumulation of the charge is prevented, and a high S / N photodetection signal can be obtained.
【００２４】[0024]
【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。図１は、本発明の第１の実
施形態による表面プラズモンセンサーの側面形状を示す
ものである。この表面プラズモンセンサーは、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。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a side surface shape of a surface plasmon sensor according to a first embodiment of the present invention. The surface plasmon sensor includes, for example, a dielectric block 10 having a shape in which a part of a quadrangular pyramid is cut out, and one surface of the dielectric block 10 (the upper surface in the figure).
And a metal film 12 made of, for example, gold, silver, copper, aluminum or the like.
【００２５】誘電体ブロック10は例えば透明樹脂等から
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。The dielectric block 10 is made of, for example, a transparent resin, and has a raised portion around a portion where the metal film 12 is formed. The raised portion 10 a serves as a sample holding portion for storing the liquid sample 11. Function. In this example, the sensing medium 30 is fixed on the metal film 12, but the sensing medium 30 will be described later.
【００２６】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。The dielectric block 10 and the metal film 12 constitute a disposable measuring chip. For example, the dielectric block 10 is fitted and fixed one by one in a plurality of chip holding holes 31a provided in the turntable 31. After the dielectric block 10 is fixed to the turntable 31 in this way, the turntable 31 is intermittently rotated by a certain angle, and the liquid sample 11 is dropped on the dielectric block 10 stopped at a predetermined position, The liquid sample 11 is held in the sample holding section 10a. Thereafter, when the turntable 31 is further rotated by a certain angle, the dielectric block 10 is sent to the measurement position shown in FIG. 1 and stops there.
【００２７】本実施形態の表面プラズモンセンサーは、
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。The surface plasmon sensor of this embodiment is
One light beam in addition to the dielectric block 10
Laser light source 14 composed of a semiconductor laser or the like that generates 13
And an optical system 15 for passing the light beam 13 through the dielectric block 10 and entering the interface 10b between the dielectric block 10 and the metal film 12 so as to obtain various angles of incidence. A collimator lens 16 for converting the light beam 13 totally reflected by the light into a parallel light, a light detecting means 17 for detecting the parallelized light beam 13, a driver 19 connected to the light detecting means 17, and a computer. The signal processing unit 20 includes a system and the like, and a display unit 21 connected to the signal processing unit 20.
【００２８】図２は、この表面プラズモンセンサーの電
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。FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the surface plasmon sensor. The light detecting means 17 is a photodiode array in which a plurality of photodiodes 17a, 17b, 17c... Are arranged in a line. Each of these photodiodes 17a, 17b, 17c... Is connected to a multiplexer 18 of a driver 19 via a signal line H.
【００２９】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。Here, the signal line H is grounded via a resistor R. Although FIGS. 1 and 2 show only the ground state of one signal line H, all the signal lines H are similarly grounded.
【００３０】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。The driver 19 includes a multiplexer 18
, An amplifier 23 for amplifying the output of the differential amplifier 22, and an A / D converter for digitizing the output of the amplifier 23 and inputting it to the signal processing unit 20 24, a driving circuit 25 that inputs the clock CLK and the address signal SA to the multiplexer 18 to drive the multiplexer 18, and a controller 26 that controls the operation of the driving circuit 25 based on an instruction from the signal processing unit 20. are doing.
【００３１】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、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上で集束す
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。As shown in FIG. 1, a light beam 13 emitted in a divergent light state from a laser light source 14 is
Focusing is performed on the interface 10b between the dielectric block 10 and the metal film 12. Therefore, the light beam 13 includes components incident on the interface 10b at various incident angles θ. The incident angle θ is an angle equal to or larger than the total reflection angle. Therefore, the light beam 13 is totally reflected at the interface 10b, and the reflected light beam 13
Contains components that are reflected at various reflection angles.
【００３２】なお光ビーム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。The light beam 13 is incident on the interface 10b as p-polarized light. In order to do so, the laser light source 14 may be disposed in advance so that the polarization direction thereof becomes a predetermined direction. Alternatively, the polarization direction of the light beam 13 may be controlled by a wavelength plate or a polarizing plate.
【００３３】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17
ａ、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。After total reflection at the interface 10b, the light beam 13 collimated by the collimator lens 16 is detected by the light detecting means 17. The light detecting means 17 which is a photodiode array is provided in the plane shown in FIG. 1 with respect to the direction of travel of the collimated light beam 13.
.., 17b, 17c,... Therefore, the different components of the light beam 13 totally reflected at the interface 10b at various reflection angles are received by the different photodiodes 17a, 17b, 17c,....
【００３４】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。The photodiodes 17a, 17b, 17c...
Are input to the multiplexer 18. The multiplexer 18 controlled by the drive circuit 25 sequentially selects the outputs of two photodiodes adjacent to each other and inputs them to the differential amplifier 22. Differential amplifier 22
Calculates the difference between the outputs of the two photodiodes sequentially input in this manner. Therefore, the differential signal Sd sequentially output from the differential amplifier 22 is divided into a plurality of photodiodes 17a,
It can be considered that the light detection signals output from 17b, 17c... Are differentiated with respect to their juxtaposition directions.
【００３５】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。The differential signal Sd sequentially output from the differential amplifier 22
Is amplified by the amplifier 23 and then input to the A / D converter 24. The A / D converter 24 digitizes the difference signal Sd and inputs it to the signal processing unit 20.
【００３６】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。FIG. 3 shows a light beam 13 totally reflected at the interface 10b.
The relationship between the light intensity at each incident angle θ and the output of the differential amplifier 22 will be described. Here, the interface 10b of the light beam 13
It is assumed that the relationship between the incident angle θ and the light intensity I is as shown in the graph of FIG.
【００３７】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。Light incident on the interface 10b at a specific incident angle θ SP excites surface plasmons at the interface between the metal film 12 and the sample 11, and the reflected light intensity I of this light sharply decreases. That is, θ SP is the angle for eliminating total reflection, and the reflected light intensity I takes a minimum value at this angle θ SP . This decrease in the reflected light intensity I is observed as a dark line in the reflected light, as indicated by D in FIG.
【００３８】また図３の（２）は、フォトダイオード17
ａ、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。FIG. 3B shows a photodiode 17.
a, 17b, 17c... are shown in parallel, and as described above, these photodiodes 17a, 17b, 17c
.. Correspond to the incident angle θ uniquely.
【００３９】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。The photodiodes 17a, 17b, 17c
…… in the juxtaposition direction, that is, the incident angle θ and the differential amplifier
The relationship with the differential value I ′ of the reflected light intensity I indicated by the output Sd of 22 is as shown in FIG. In FIG. 1, for the sake of simplicity, it is shown that the differential amplifier 22 is connected to each of two photodiodes adjacent to each other. Connected to two differential amplifiers 22
One photodiode is selected.
【００４０】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。Based on the value of the differential value I ′ indicated by the output of the A / D converter 24, the signal processing unit 20 calculates the differential value I ′ that is closest to the differential value I ′ = 0 corresponding to the total reflection elimination angle θ SP. The combination of the photodiodes (in the example of FIG. 3, the photodiodes 17 d and 17 e) for which ′ is obtained is selected, and the differential value I ′ thereof is displayed on the display means 21. In some cases, there may be a combination of photodiodes in which the differential value I ′ = 0 has been obtained.
= 0 is displayed.
【００４１】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。Thereafter, every time a predetermined time elapses, a differential value I 'for the output of the selected photodiodes 17d and 17e is obtained, and the value is displayed on the display means 21. This differential value I 'is obtained by changing the dielectric constant, that is, the refractive index of the substance in contact with the metal film 12 (see FIG. 1) of the measurement chip, and moving the curve shown in FIG. Changes up and down accordingly. Therefore, by continuously measuring the differential value I ′ with the passage of time, it is possible to examine the change in the refractive index of the substance in contact with the metal film 12, that is, the change in the characteristics.
【００４２】特に本実施形態では金属膜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。In particular, in this embodiment, the liquid sample is formed on the metal film 12.
11 is fixed, and the refractive index of the sensing medium 30 changes in accordance with the state of their binding. Therefore, by continuously measuring the differential value I ′, this binding is performed. You can check how the state changes. That is, in this case, both the liquid sample 11 and the sensing medium 30 are samples to be analyzed. Examples of such a combination of the specific substance and the sensing medium 30 include an antigen and an antibody.
【００４３】以上の説明から明かなように本実施形態で
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。As is clear from the above description, in this embodiment, a plurality of photodiodes 17a,
Since a photodiode array in which 17b, 17c... Are arranged in a line is used, FIG.
Even if the curve shown in (1) changes to some extent in the form of moving in the left-right direction, dark lines can be detected. That is, by using such an array of light detecting means 17, a large dynamic range of measurement can be secured.
【００４４】また本実施形態では、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。In this embodiment, since the signal lines H connected to the photodiodes 17a, 17b, 17c... Of the light detecting means 17 are grounded, electric charges are stored in the multiplexer 18 when the reflected light intensity I is measured. The accumulated charge is prevented from riding on the outputs of the photodiodes 17a, 17b, 17c... In the next measurement. Therefore, the occurrence of so-called charge noise due to the accumulated charges can be prevented, a high S / N photodetection signal can be obtained, and the accuracy of sample analysis can be improved.
【００４５】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。It is to be noted that, in order to examine the state of change in the binding state between the specific substance in the liquid sample 11 and the sensing medium 30 with the passage of time, the differential value I ′ every time a predetermined time elapses
And the difference ΔI ′ between the differential value I ′ (0) measured first and the differential value I ′ (t) measured after a predetermined time has elapsed.
May be displayed.
【００４６】また、以上説明した実施形態においては、
誘電体ブロック10が金属膜12とともに、使い捨てされる
測定チップを構成しているが、誘電体ブロック10がチッ
プ化されずに表面プラズモンセンサー本体に組み込まれ
る場合でも、本発明を適用して同様の効果を奏すること
ができる。In the embodiment described above,
Although the dielectric block 10 and the metal film 12 constitute a disposable measurement chip, even when the dielectric block 10 is incorporated into the surface plasmon sensor main body without being formed into a chip, the same is applied by applying the present invention. The effect can be achieved.
【００４７】次に、図４を参照して本発明の第２の実施
形態について説明する。なおこの図４において、図１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。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted unless otherwise required.
【００４８】この第２実施形態の全反射減衰を利用した
センサーは、先に説明した漏洩モードセンサーであり、
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。The sensor using the attenuated total reflection according to the second embodiment is the leak mode sensor described above.
Also in this example, the dielectric block 10 formed as a measurement chip is used. A cladding layer 40 is formed on one surface (the upper surface in the figure) of the dielectric block 10, and an optical waveguide layer 41 is further formed thereon.
【００４９】誘電体ブロック10は、例えば合成樹脂やＢ
Ｋ７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。The dielectric block 10 is made of, for example, synthetic resin or B
It is formed using an optical glass such as K7. On the other hand, the cladding layer 40 is formed in a thin film shape using a dielectric material having a lower refractive index than the dielectric block 10 or a metal such as gold. Further, the optical waveguide layer 41 is a dielectric having a higher refractive index than the cladding layer 40,
For example, this is also formed into a thin film using PMMA. The thickness of the cladding layer 40 is, for example, 36.5 nm when formed from a gold thin film, and the thickness of the optical waveguide layer 41 is, for example, PMMA.
Is formed to about 700 nm.
【００５０】上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、
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10ｂ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10ｂ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。In the leakage mode sensor having the above configuration,
The light beam 13 emitted from the laser light source 14 is converted into a dielectric block.
When the light beam 13 is incident on the cladding layer 40 at an incident angle equal to or larger than the total reflection angle through the interface 10, the light beam 13 is totally reflected at the interface 10 b between the dielectric block 10 and the cladding layer 40.
The light of a specific wave number that has passed through the optical waveguide layer 41 and entered the optical waveguide layer 41 at a specific incident angle propagates through the optical waveguide layer 41 in a guided mode. When the waveguide mode is excited in this manner, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer 41, and thus the total reflection attenuation occurs in which the intensity of the light totally reflected at the interface 10b sharply decreases.
【００５１】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。Since the wave number of the guided light in the optical waveguide layer 41 depends on the refractive index of the sample 11 on the optical waveguide layer 41, the specific incident angle at which the attenuated total reflection occurs is known.
The refractive index of 11 and the characteristics of the sample 11 related thereto can be analyzed. Then, the characteristics of the sample 11 can be analyzed based on the reflected light intensity I near the specific incident angle and the differential value I ′.
【００５２】本実施形態でも、光検出手段17の複数のフ
ォトダイオード（図示せず）に各々接続された信号線Ｈ
が接地されており、それにより第１の実施形態における
のと同様の効果を得ることができる。Also in the present embodiment, the signal lines H connected to the plurality of photodiodes (not shown) of the light detecting means 17 are also used.
Are grounded, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained.
【図１】本発明の第１の実施形態による表面プラズモン
センサーの側面図FIG. 1 is a side view of a surface plasmon sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】上記表面プラズモンセンサーの電気的構成を示
すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the surface plasmon sensor.
【図３】上記表面プラズモンセンサーにおける光ビーム
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FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between a light beam incident angle and detected light intensity and a relationship between a light beam incident angle and a differential value of a light intensity detection signal in the surface plasmon sensor.
【図４】本発明の第２の実施形態による漏洩モードセン
サーの側面図FIG. 4 is a side view of a leaky mode sensor according to a second embodiment of the present invention.
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 11 試料 12 金属膜 13 光ビーム 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 Ｈ 信号線 10 Dielectric block 10a Sample holder of dielectric block 10b Interface between dielectric block and metal film 11 Sample 12 Metal film 13 Light beam 14 Laser light source 15 Optical system 16 Collimator lens 17 Photodetector (photodiode array) 17a , 17b, 17c... Photodiode 18 Multiplexer 19 Driver 20 Signal processing unit 21 Display means 22 Differential amplifier 23 Amplifier 24 A / D converter 25 Drive circuit 26 Controller 30 Sensing medium 31 Turntable 40 Cladding layer 41 Optical waveguide layer H Signal line
Claims (5)
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、 複数の受光素子が所定方向に並設されてなり、前記界面
において種々の反射角で全反射した光ビームの成分をそ
れぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配設され
た、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センサーにおいて、 前記光検出手段の各受光素子の出力を後段に伝える信号
線が各々接地されていることを特徴とする全反射減衰を
利用したセンサー。1. A dielectric block; a thin film layer formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a sample; a light source for generating a light beam; An optical system for incidence at various angles so as to obtain a total reflection condition at an interface between the dielectric block and the thin film layer, and a plurality of light receiving elements are arranged in a predetermined direction, and various reflections at the interface. A sensor using attenuated total reflection, comprising: a light detection unit for detecting a state of attenuated total reflection, which is disposed in a direction in which components of the light beam totally reflected at the angles are respectively received by different light receiving elements. A sensor using attenuated total reflection, wherein signal lines transmitting outputs of respective light receiving elements of the light detecting means to a subsequent stage are grounded.
せられる金属膜と、 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、 複数の受光素子が所定方向に並設されてなり、前記界面
において種々の反射角で全反射した光ビームの成分をそ
れぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配設され
た、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セ
ンサーにおいて、 前記光検出手段の各受光素子の出力を後段に伝える信号
線が各々接地されていることを特徴とする全反射減衰を
利用したセンサー。2. A dielectric block; a metal film formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a sample; a light source for generating a light beam; An optical system for incidence at various angles so that total reflection conditions are obtained at the interface between the dielectric block and the metal film; and a plurality of light receiving elements arranged side by side in a predetermined direction, and various reflection angles at the interface. And a light detecting means for detecting a state of attenuated total reflection due to surface plasmon resonance, which is disposed in a direction in which the light receiving elements respectively receive the components of the light beam totally reflected by the light source. A sensor using attenuated total reflection, wherein a signal line for transmitting an output of each light receiving element of the light detecting means to a subsequent stage is grounded.
る光導波層と、 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、 複数の受光素子が所定方向に並設されてなり、前記界面
において種々の反射角で全反射した光ビームの成分をそ
れぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配設され
た、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
衰を利用したセンサーにおいて、 前記光検出手段の各受光素子の出力を後段に伝える信号
線が各々接地されていることを特徴とする全反射減衰を
利用したセンサー。3. A dielectric block, a clad layer formed on one surface of the dielectric block, an optical waveguide layer formed on the clad layer and brought into contact with a sample, and a light source for generating a light beam An optical system for causing the light beam to enter the dielectric block at various angles so as to obtain a total reflection condition at an interface between the dielectric block and the clad layer; Are arranged in parallel with each other, and are arranged in such a manner that components of the light beam totally reflected at various reflection angles at the interface are received by different light receiving elements, respectively, by excitation of a waveguide mode in the optical waveguide layer. In a sensor using attenuated total reflection, comprising: a photodetector for detecting a state of attenuated total reflection, a signal line transmitting an output of each light receiving element of the photodetector to a subsequent stage is grounded. Sensor using total reflection attenuation.
子からの出力を順次選択して出力するマルチプレクサが
設けられ、このマルチプレクサと前記各受光素子との間
の信号線が接地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項記載の全反射減衰を利用したセンサ
ー。4. A multiplexer for sequentially selecting and outputting an output from a predetermined number of the plurality of light receiving elements, and a signal line between the multiplexer and each of the light receiving elements is grounded. 4. A sensor using attenuated total reflection according to claim 1, wherein:
イであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項
記載の全反射減衰を利用したセンサー。5. The sensor using attenuated total reflection according to claim 1, wherein said light detecting means is a photodiode array.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106370606A (en) * | 2016-10-21 | 2017-02-01 | 吉林大学 | Experiment instrument for reflection-type electrochromic performance detection of mixed-valence-state tungsten oxide |
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