JP2023031589A - Photothermal conversion analyzer and initial deterioration analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光熱変換分析装置、及び初期劣化分析方法に関する。 The present invention relates to a photothermal conversion analysis device and an initial deterioration analysis method.
近年、新素材等の発展に伴い、その場計測が可能で(in situ)、かつわずかな化学変化を高感度に検出できる分析方法が求められている。このような分析方法として、熱レンズ分光法、ミラージュ法が知られている。 In recent years, with the development of new materials and the like, there is a demand for an analysis method that enables in situ measurement and can detect slight chemical changes with high sensitivity. Thermal lens spectroscopy and the Mirage method are known as such analysis methods.
熱レンズ分光法は、透明試料に励起光を照射したときに生じる無輻射緩和による熱によって透明試料の内部に発生する熱レンズ効果を主として利用する方法である。熱レンズ効果は、熱の分布に従って屈折率に分布が生じていることを示し、主として凹レンズと同じ働きをする。熱レンズ分光法の感度は、吸光光度法よりも100倍以上高いことが知られている。
特許文献1は、熱レンズ分光法を利用した反射型熱レンズ分光分析装置を開示している。特許文献1に開示の装置は、励起光の入射によって透明試料の内部に生じた熱レンズにプローブ光を入射し、その際の熱レンズによるプローブ光の偏向の大きさの変化に基づいて透明試料の分析を行う。特許文献1に開示の装置は、試料セルと、再帰性反射手段と、検出手段とを備える。試料セルは、透明試料を収納する。再帰性反射手段は、熱レンズ及び試料セルを透過したプローブ光が入射され、プローブ光が入射してきた方向に反射する。検出手段は、再帰性反射手段によって反射されたプローブ光を検出する。
Thermal lens spectroscopy is a method that mainly utilizes the thermal lens effect that occurs inside a transparent sample due to heat due to non-radiative relaxation that occurs when the transparent sample is irradiated with excitation light. The thermal lens effect shows that the distribution of refractive index occurs according to the distribution of heat, and it mainly works in the same way as a concave lens. The sensitivity of thermal lens spectroscopy is known to be over 100 times higher than that of absorptiometry.
Patent Literature 1 discloses a reflective thermal lens spectroscopic analyzer using thermal lens spectroscopy. In the apparatus disclosed in Patent Document 1, probe light is incident on a thermal lens generated inside a transparent sample due to incidence of excitation light. analysis. The apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a sample cell, retroreflection means, and detection means. A sample cell contains a transparent sample. The retroreflection means receives the probe light that has passed through the thermal lens and the sample cell, and reflects the probe light in the direction of incidence. The detection means detects the probe light reflected by the retroreflection means.
ミラージュ法は、試料に励起光を照射したときに生じる無輻射緩和による熱によって試料近傍の空気中に発生する熱レンズ効果(以下、「蜃気楼現象」という場合がある。)を主として利用する方法である(例えば、非特許文献1、非特許文献2等)。
詳しくは、試料に励起光を照射すると、試料は、励起光を吸収して、無輻射緩和による熱を放射する。試料から放射された熱は、試料の近傍の空気に伝わり、空気中に蜃気楼現象が発生する。蜃気楼現象が発生している領域内をプローブ光が通過するように、試料の表面に沿って試料の表面すれすれにプローブ光を通過させると、プローブ光は、直進せずに偏向する。試料の表面の面内方向とは、試料の表面に略平行な面に沿った全方向を示す。ミラージュ法では、この偏向(ミラージュ効果)の大きさを検出することで、試料のわずかな化学変化を高感度に検出する。
The Mirage method is a method that mainly utilizes the thermal lens effect (hereinafter sometimes referred to as "mirage phenomenon") generated in the air near the sample due to heat due to non-radiative relaxation generated when the sample is irradiated with excitation light. (For example, Non-Patent Document 1, Non-Patent
Specifically, when a sample is irradiated with excitation light, the sample absorbs the excitation light and emits heat due to non-radiative relaxation. The heat radiated from the sample is transmitted to the air near the sample, and a mirage phenomenon occurs in the air. When the probe light is passed along the surface of the sample so that the probe light passes through the region where the mirage phenomenon occurs, the probe light does not travel straight but is deflected. The in-plane direction of the surface of the sample indicates all directions along a plane substantially parallel to the surface of the sample. In the Mirage method, slight chemical changes in the sample are detected with high sensitivity by detecting the magnitude of this deflection (Mirage effect).
しかしながら、試料が不透明試料である場合、熱レンズ分光法では、不透明試料の内部にプローブ光を十分透過させることができず、不透明試料のわずかな化学変化を高感度に検出することができないおそれがある。
また、蜃気楼現象は、試料の表面から遠ざかるにつれて指数関数的に減衰する。そのため、ミラージュ法では、不透明試料の表面に凹凸(例えば、凸部と凹部との凹凸差が1μm以上)ある場合、凹凸の存在によってプローブ光を熱レンズ効果が発生している領域内に入射させにくく、透明試料のわずかな化学変化を高感度に検出することができないおそれがある。
そこで、不透明試料の表面に凹凸があっても、不透明試料のわずかな化学変化を高感度に検出することができる光熱変換分析装置が求められている。
However, if the sample is an opaque sample, thermal lens spectroscopy may not be able to sufficiently transmit the probe light inside the opaque sample and may not be able to detect slight chemical changes in the opaque sample with high sensitivity. be.
Also, the mirage phenomenon decays exponentially with distance from the sample surface. Therefore, in the Mirage method, if the surface of the opaque sample has unevenness (for example, the difference between the unevenness of the convex portion and the concave portion is 1 μm or more), the presence of the unevenness causes the probe light to enter the region where the thermal lens effect occurs. It is difficult to detect small chemical changes in transparent samples with high sensitivity.
Therefore, there is a demand for a photothermal conversion analyzer that can detect slight chemical changes in an opaque sample with high sensitivity even if the surface of the opaque sample has unevenness.
一方、特許文献1、非特許文献1、及び非特許文献2には、試料の初期劣化を分析する方法について何ら記載されていない。試料の劣化予測及び劣化防止対策を取りやすくするために、試料の初期劣化の発生を高感度に検出することができる初期劣化分析方法が求められている。
On the other hand, Patent Literature 1, Non-Patent Literature 1, and Non-Patent
本開示は、上記に鑑みてなされたものである。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、不透明試料の表面に凹凸があっても、わずかな化学変化を高感度に検出することができる光熱変換分析装置を提供することである。
本開示の他の実施形態が解決しようとする課題は、試料の初期劣化の発生を高感度に検出することができる初期劣化分析方法を提供することである。
The present disclosure has been made in view of the above.
A problem to be solved by an embodiment of the present disclosure is to provide a photothermal conversion analyzer capable of detecting slight chemical changes with high sensitivity even if the surface of an opaque sample has unevenness.
A problem to be solved by another embodiment of the present disclosure is to provide an initial deterioration analysis method capable of detecting the occurrence of initial deterioration of a sample with high sensitivity.
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。 Means for solving the above problems include the following embodiments.
<1> 本開示の第1態様の光熱変換分析装置は、不透明試料に熱レンズ効果を発生させるための励起光を出射する第1光源部と、前記不透明試料に対して反射するプローブ光を出射する第2光源部と、入射される前記励起光及び前記プローブ光を前記不透明試料の分析領域に向けて集光し、かつ前記不透明試料に反射した前記プローブ光を含む反射光を出射する対物レンズと、前記反射光のうち前記励起光を遮断した透過光を透過させるフィルタと、前記透過光を受光して、前記透過光の熱レンズ信号を検出する検出部とを備える、光熱変換分析装置である。 <1> The photothermal conversion analyzer of the first aspect of the present disclosure includes a first light source unit that emits excitation light for generating a thermal lens effect on an opaque sample, and a probe light that is reflected on the opaque sample. and an objective lens for condensing the incident excitation light and the probe light toward an analysis area of the opaque sample and emitting reflected light including the probe light reflected by the opaque sample. and a filter that transmits transmitted light that blocks the excitation light among the reflected light, and a detector that receives the transmitted light and detects a thermal lens signal of the transmitted light. be.
本開示において、不透明試料の分析領域とは、不透明試料の表面の少なくとも一部を示す。 In the present disclosure, an analysis area of an opaque sample refers to at least a portion of the surface of the opaque sample.
第1態様では、対物レンズは、励起光及びプローブ光を不透明試料の分析領域に向けて集光し、かつ不透明試料に反射したプローブ光を含む反射光を出射する。不透明試料は、照射された励起光が吸収して、熱を放射する。これにより、不透明試料の近傍の空気中に熱レンズ効果が発生する。第1態様では、プローブ光は、対物レンズによって不透明試料の分析領域に向けて集光される。そのため、従来のミラージュ法とは異なり、試料の表面に沿って試料の表面すれすれにプローブ光を通過させなくても、プローブ光は熱レンズ効果が発生している領域を通過する。プローブ光は熱レンズ効果によって偏向する。この際、不透明試料にわずかな化学変化が起きると、プローブ光の偏向の大きさが変化する。第1態様の光熱変換分析装置は、フィルタと検出部とを備えるため、熱レンズ効果によるプローブ光の偏向の大きさの変化を精度良く検知することができる。その結果、第1態様の光熱変換分析装置は、不透明試料の表面に凹凸があっても、不透明試料のわずかな化学変化を高感度に検出することができる。 In the first aspect, the objective lens converges the excitation light and the probe light toward the analysis area of the opaque sample and emits reflected light including the probe light reflected from the opaque sample. Opaque samples absorb irradiated excitation light and radiate heat. This creates a thermal lensing effect in the air in the vicinity of the opaque sample. In a first aspect, probe light is focused by an objective lens onto an analysis area of an opaque sample. Therefore, unlike the conventional Mirage method, the probe light passes through the area where the thermal lens effect occurs, even if the probe light does not pass along the surface of the sample and just above the surface of the sample. The probe light is deflected by thermal lensing. In this case, small chemical changes in the opaque sample change the magnitude of deflection of the probe light. Since the photothermal conversion analysis apparatus of the first aspect includes the filter and the detection unit, it is possible to accurately detect changes in the magnitude of deflection of the probe light due to the thermal lens effect. As a result, the photothermal conversion analyzer of the first aspect can detect slight chemical changes in an opaque sample with high sensitivity even if the surface of the opaque sample has unevenness.
<2> 本開示の第2態様の光熱変換分析装置は、前記第2光源部が、前記対物レンズにおける前記プローブ光の入射位置を調整する入射位置調整部を有し、前記入射位置調整部及び前記対物レンズが、前記プローブ光が前記不透明試料の表面に対して斜めに入射するように調整されている、<1>に記載の光熱変換分析装置である。 <2> In the photothermal conversion analysis device of the second aspect of the present disclosure, the second light source unit has an incident position adjusting unit that adjusts the incident position of the probe light on the objective lens, and the incident position adjusting unit and The photothermal conversion analyzer according to <1>, wherein the objective lens is adjusted so that the probe light is obliquely incident on the surface of the opaque sample.
第2態様では、対物レンズによって、不透明試料の分析領域に向けて集光し、かつ不透明試料に反射するプローブ光が、熱レンズ効果が発生している領域を通過する距離は、プローブ光が不透明試料の表面に対して垂直に入射するように調整されている場合よりも長い。これにより、プローブ光は、熱レンズ効果によってより偏向しやすくなる。その結果、第1態様の光熱変換分析装置は、不透明試料の表面に凹凸があっても、不透明試料のわずかな化学変化をより高感度に検出することができる。 In a second aspect, the distance through which the probe light focused by the objective lens toward the analysis area of the opaque sample and reflected by the opaque sample passes through the area where the thermal lens effect is occurring is longer than if it were aligned to be incident normal to the surface of the sample. This makes the probe light more likely to be deflected by the thermal lens effect. As a result, the photothermal conversion analyzer of the first aspect can detect slight chemical changes in an opaque sample with higher sensitivity even if the surface of the opaque sample has unevenness.
<3> 本開示の第3態様の光熱変換分析装置は、前記第1光源部が、光を出射する第1光源と、前記光を所定のチョッピング周波数により強度変調して前記励起光を生成する光チョッパーとを有し、前記検出部が、前記透過光を受光し、前記透過光の強度に応じた強度信号を発生させる受光素子と、前記強度信号から、前記チョッピング周波数と同期する周波数で前記熱レンズ信号を抽出する同期検波回路とを有する、<1>又は<2>に記載の光熱変換分析装置である。 <3> In the photothermal conversion analysis device of the third aspect of the present disclosure, the first light source unit includes a first light source that emits light, and intensity-modulates the light with a predetermined chopping frequency to generate the excitation light. an optical chopper, wherein the detector receives the transmitted light and generates an intensity signal corresponding to the intensity of the transmitted light; The photothermal conversion analyzer according to <1> or <2>, further comprising a synchronous detection circuit for extracting a thermal lens signal.
第3態様では、励起光のチョッピング周波数を同期検波回路の参照信号とすることで、光熱変換分析装置は、雑音に埋もれた微弱な信号を検出することができる。その結果、第3態様の光熱変換分析装置は、不透明試料の表面に凹凸があっても、不透明試料のわずかな化学変化をより高感度に検出することができる。 In the third aspect, by using the chopping frequency of the excitation light as the reference signal for the synchronous detection circuit, the photothermal conversion analyzer can detect weak signals buried in noise. As a result, the photothermal conversion analyzer of the third aspect can detect slight chemical changes in an opaque sample with higher sensitivity even if the surface of the opaque sample has irregularities.
<4> 本開示の第4態様の光熱変換分析装置は、前記対物レンズが、反射型対物レンズである、<1>~<3>のいずれか1つに記載の光熱変換分析装置である。 <4> A photothermal conversion analyzer according to a fourth aspect of the present disclosure is the photothermal conversion analyzer according to any one of <1> to <3>, wherein the objective lens is a reflective objective lens.
反射型対物レンズは、波長が可視域又は近赤外域である光を吸収しにくい。そのため、第4態様の光熱変換分析装置は、不透明試料が可視域又は近赤外域である励起光を吸収する場合であっても、不透明試料のわずかな化学変化をより高感度に検出することができる。 A reflective objective lens hardly absorbs light whose wavelength is in the visible range or the near-infrared range. Therefore, the photothermal conversion analyzer of the fourth aspect can detect slight chemical changes in the opaque sample with higher sensitivity even when the opaque sample absorbs excitation light in the visible range or the near-infrared range. can.
<5> 本開示の第5態様の光熱変換分析装置は、前記不透明試料が載置されるステージと、前記対物レンズに対して前記ステージを移動させる駆動部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記駆動部及び前記検出部を制御して、複数の前記分析領域の各々の前記熱レンズ信号を取得する、<1>~<4>のいずれか1つに記載の光熱変換分析装置である。 <5> The photothermal conversion analysis apparatus of the fifth aspect of the present disclosure includes a stage on which the opaque sample is placed, a driving unit that moves the stage with respect to the objective lens, a control unit, and the control The photothermal conversion analysis apparatus according to any one of <1> to <4>, wherein the unit controls the drive unit and the detection unit to acquire the thermal lens signal for each of the plurality of analysis regions. is.
第5態様では、光熱変換分析装置は、複数の分析領域の各々の熱レンズ信号を自動的に取得することができる。その結果、第5態様の光熱変換分析装置は、効率良く、不透明試料のわずかな化学変化を検出することができる。それ故、第5態様の光熱変換分析装置は、顕微イメージング装置として用いられ得る。 In the fifth aspect, the photothermal conversion analyzer can automatically acquire the thermal lens signal of each of the plurality of analysis regions. As a result, the photothermal conversion analyzer of the fifth aspect can efficiently detect slight chemical changes in opaque samples. Therefore, the photothermal conversion analysis device of the fifth aspect can be used as a microscopic imaging device.
<6> 本開示の第6態様の初期劣化分析方法は、試料の非経時品の分析領域の第1熱レンズ信号を検出する第1熱レンズ信号検出工程と、前記試料の経時品の前記分析領域の第2熱レンズ信号を検出する第2熱レンズ信号検出工程と、前記第1熱レンズ信号及び前記第2熱レンズ信号に基づいて、前記経時品の前記分析領域が劣化しているか否かを制御部が判定する劣化判定工程とを含み、前記第1熱レンズ信号検出工程では、励起光を対物レンズに入射して前記非経時品に第1熱レンズ効果を発生させ、プローブ光を前記対物レンズに入射して前記非経時品の前記分析領域に集光させ、前記第1熱レンズ効果を介して前記非経時品を透過又は反射する前記プローブ光を含む第1光を、前記励起光を遮断するフィルタに通過させて第1透過光を出射させ、前記第1透過光から前記第1熱レンズ信号を検出し、前記第2熱レンズ信号検出工程では、前記励起光を前記対物レンズに入射して前記経時品に第2熱レンズ効果を発生させ、前記プローブ光を前記対物レンズに入射して前記経時品の前記分析領域に集光させ、前記第2熱レンズ効果を介して前記経時品を透過又は反射する前記プローブ光を含む第2光を、前記フィルタに通過させて第2透過光を出射し、前記第2透過光から前記第2熱レンズ信号を検出する、初期劣化分析方法である。 <6> The initial deterioration analysis method of the sixth aspect of the present disclosure includes a first thermal lens signal detection step of detecting a first thermal lens signal in an analysis region of an unaged specimen of the sample, and the analysis of the aged specimen of the specimen. a second thermal lens signal detecting step of detecting a second thermal lens signal of the area; and whether or not the analysis area of the aging product has deteriorated based on the first thermal lens signal and the second thermal lens signal. In the first thermal lens signal detection step, the excitation light is incident on the objective lens to generate the first thermal lens effect in the non-aging product, and the probe light is emitted to the The first light including the probe light that is incident on the objective lens and condensed on the analysis region of the non-aged product and transmitted or reflected by the non-aged product via the first thermal lens effect is converted into the excitation light. The first thermal lens signal is detected from the first transmitted light, and in the second thermal lens signal detection step, the excitation light is directed to the objective lens. incident to generate a second thermal lens effect on the aged product, the probe light incident on the objective lens to focus on the analysis region of the aged product, and the aged product via the second thermal lens effect; A method for analyzing initial deterioration, comprising passing through the filter the second light containing the probe light that is transmitted or reflected by the product, emitting the second transmitted light, and detecting the second thermal lens signal from the second transmitted light. is.
本開示において、「試料」は、不透明試料及び透明試料を含む。
試料は、製造後、直ちに熱、酸化、せん断などの劣化を受けないように注意して保管される。本開示において、「試料の非経時品」とは、試料を使用、又は加工などをし始める直前までのものを示し、「試料の経時品」とは、試料のうち試料の非経時品ではないものを示す。
In the present disclosure, "sample" includes opaque and transparent samples.
Immediately after production, the samples are carefully stored so that they are not subject to deterioration such as heat, oxidation, or shear. In the present disclosure, the "non-aged sample product" refers to the sample immediately before the start of use or processing, etc., and the "aged sample product" is a sample that is not a non-aged product of the sample. Show things.
第6態様では、制御部は、試料の非経時品の分析領域の第1熱レンズ信号と、試料の経時品の分析領域の第2熱レンズ信号とに基づいて、試料の経時品の分析領域が劣化しているか否かを判定する。その結果、第6態様の初期劣化分析方法は、試料の初期劣化の発生を高感度に検出することができる。 In the sixth aspect, based on the first thermal lens signal of the analysis area of the non-aged sample and the second thermal lens signal of the analysis area of the aged sample, the analysis area of the aged sample is degraded. As a result, the initial deterioration analysis method of the sixth aspect can detect the occurrence of initial deterioration of the sample with high sensitivity.
<7> 本開示の第7態様の初期劣化分析方法は、前記非経時品の前記分析領域の第1参照信号を検出する第1参照信号検出工程と、前記第1参照信号に対する前記第1熱レンズ信号の比を示す第1規格化信号を算出する第1規格化信号算出工程と、前記経時品の前記分析領域の第2参照信号を検出する第2参照信号検出工程と、前記第2参照信号に対する前記第2熱レンズ信号の比を示す第2規格化信号を算出する第2規格化信号算出工程と更に含み、前記劣化判定工程では、前記第1熱レンズ信号及び前記第2熱レンズ信号の代わりに前記第1規格化信号及び前記第2規格化信号に基づいて、前記経時品の前記分析領域が劣化しているか否かを制御部が判定し、前記第1参照信号検出工程では、前記励起光を前記対物レンズに入射させず、前記プローブ光を前記対物レンズに入射して前記非経時品の前記分析領域に集光させ、前記非経時品を透過又は反射する前記プローブ光を含む第3光を、前記フィルタに通過させて第3透過光を出射し、前記第3透過光から前記第1参照信号を検出し、前記第2参照信号検出工程では、前記励起光を前記対物レンズに入射させず、前記プローブ光を前記対物レンズに入射して前記経時品の前記分析領域に集光させ、前記経時品を透過又は反射する前記プローブ光を含む第4光を、前記フィルタに通過させて第4透過光を出射し、前記第4透過光から前記第2参照信号を検出する、<6>に記載の初期劣化分析方法である。 <7> The initial deterioration analysis method of the seventh aspect of the present disclosure includes: a first reference signal detection step of detecting a first reference signal in the analysis region of the non-aged product; a first normalized signal calculating step of calculating a first normalized signal indicating a lens signal ratio; a second reference signal detecting step of detecting a second reference signal of the analysis region of the aging product; a second normalized signal calculating step of calculating a second normalized signal indicating a ratio of the second thermal lens signal to the second thermal lens signal; Based on the first normalized signal and the second normalized signal instead of, the control unit determines whether the analysis region of the aged product is degraded, and in the first reference signal detection step, The excitation light is not incident on the objective lens, the probe light is incident on the objective lens to be focused on the analysis region of the non-aged product, and the probe light transmitted or reflected by the non-aged product is included. passing the third light through the filter to emit third transmitted light; detecting the first reference signal from the third transmitted light; without entering the probe light into the objective lens and focused on the analysis region of the aged product, and the fourth light including the probe light transmitted or reflected by the aged product passes through the filter The initial deterioration analysis method according to <6>, wherein the second reference signal is detected from the fourth transmitted light.
第7態様では、制御部は、試料の非経時品の分析領域の第1規格化信号と、試料の経時品の分析領域の第2規格化信号とに基づいて、試料の経時品の分析領域が劣化しているか否かを判定する。第1規格化信号は、第1参照信号に対する第1熱レンズ信号の比であるため、分析領域のプローブ光の反射率の違いを第1熱レンズ信号単独よりも明確に示す。第2規格化信号も同様に、分析領域のプローブ光の反射率の違いを第2熱レンズ信号単独よりも明確に示している。その結果、第6態様の初期劣化分析方法は、試料の初期劣化の発生をより高感度に検出することができる。 In the seventh aspect, the control unit, based on the first normalized signal of the analysis region of the non-aged sample and the second normalized signal of the analysis region of the aged sample, is degraded. Because the first normalized signal is the ratio of the first thermal lens signal to the first reference signal, it more clearly indicates the difference in reflectance of the probe light in the analysis region than the first thermal lens signal alone. The second normalized signal likewise more clearly indicates the difference in reflectance of the probe light in the analysis region than the second thermal lens signal alone. As a result, the initial deterioration analysis method of the sixth aspect can detect the occurrence of initial deterioration of the sample with higher sensitivity.
<8> 本開示の第8態様の初期劣化分析方法は、前記劣化判定工程では、前記制御部が、前記分析領域の前記第1規格化信号と前記第2規格化信号との差分の絶対値を示す差分値を算出し、前記差分値が閾値以上であるか否かを判定し、前記差分値が閾値以上である場合、前記経時品の前記分析領域は劣化していると判定し、前記差分値が閾値以上ではない場合、前記経時品の前記分析領域は劣化していないと判定する、<7>に記載の初期劣化分析方法である。 <8> In the initial deterioration analysis method of the eighth aspect of the present disclosure, in the deterioration determination step, the control unit determines the absolute value of the difference between the first normalized signal and the second normalized signal in the analysis region and determining whether or not the difference value is equal to or greater than a threshold value, and if the difference value is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the analysis region of the aging product has deteriorated, and the The initial deterioration analysis method according to <7>, wherein if the difference value is not equal to or greater than a threshold value, it is determined that the analysis region of the aging product has not deteriorated.
試料の経時品の劣化は、劣化が進行していく程に熱レンズ信号が強くなる場合と、劣化が進行していく程に熱レンズ信号が弱くなる場合とがある。第8態様では、差分値は、不透明試料の非経時品の分析領域の第1規格化信号と、不透明試料の経時品の分析領域の第2規格化信号との差分の絶対値を示す。その結果、第8態様の初期劣化分析方法は、試料の経時品の分析領域について、劣化の進行によって熱レンズ信号が強くなる場合と、劣化の進行によって熱レンズ信号が弱くなる場合とのどちらであっても、試料の初期劣化の発生を高感度に検出することができる。 Deterioration of a specimen over time may be such that the thermal lens signal becomes stronger as the deterioration progresses, or the thermal lens signal becomes weaker as the deterioration progresses. In the eighth aspect, the difference value indicates the absolute value of the difference between the first normalized signal of the analysis area of the non-aged opaque sample and the second normalized signal of the analysis area of the aged opaque sample. As a result, in the initial deterioration analysis method of the eighth aspect, the analysis area of the aging product of the sample is determined whether the thermal lens signal becomes stronger as the deterioration progresses or the thermal lens signal becomes weaker as the deterioration progresses. Even if there is, the occurrence of initial deterioration of the sample can be detected with high sensitivity.
<9> 本開示の第9態様の初期劣化分析方法は、前記分析領域が、複数の微小領域を含み、前記第1熱レンズ信号検出工程では、前記非経時品の前記複数の微小領域の各々の前記第1熱レンズ信号を検出し、前記第1参照信号検出工程では、前記非経時品の前記複数の微小領域の各々の前記第1参照信号を検出し、前記第1規格化信号算出工程では、前記複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の前記第1規格化信号を算出し、前記第2熱レンズ信号検出工程では、前記経時品の前記複数の微小領域の各々の前記第2熱レンズ信号を検出し、前記第2参照信号検出工程では、前記経時品の前記複数の微小領域の各々の前記第2参照信号を検出し、前記第2規格化信号算出工程では、前記複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の前記第2規格化信号を算出し、前記劣化判定工程では、複数の前記第1規格化信号及び複数の前記第2規格化信号に基づいて、前記経時品の前記複数の微小領域の各々が劣化しているか否かを判定する、<7>に記載の初期劣化分析方法である。 <9> In the initial deterioration analysis method of the ninth aspect of the present disclosure, the analysis area includes a plurality of minute areas, and in the first thermal lens signal detection step, each of the plurality of minute areas of the non-aging product detecting the first thermal lens signal of the first reference signal detecting step, detecting the first reference signal of each of the plurality of minute regions of the non-aging product, and calculating the first normalized signal Then, for each of the plurality of minute regions, the first normalized signal of the corresponding minute region is calculated, and in the second thermal lens signal detecting step, the first detecting two thermal lens signals; in the second reference signal detecting step, detecting the second reference signal for each of the plurality of minute regions of the aged product; and in the second normalized signal calculating step, the plurality of calculating the second normalized signal of the corresponding minute area for each of the minute areas, and in the deterioration determining step, based on the plurality of first normalized signals and the plurality of second normalized signals The initial deterioration analysis method according to <7>, wherein it is determined whether or not each of the plurality of minute regions of the aging product is deteriorated.
本開示において、「対応する微小領域の前記第1規格化信号」とは、第1規格化信号を算出する際において、第1熱レンズ信号を検出した微小領域と、第1参照信号を検出した微小領域とが同一であることを示す。
本開示において、「対応する微小領域の前記第2参照信号」とは、第2規格化信号を算出する際において、第2熱レンズ信号を検出した微小領域と、第2参照信号を検出した微小領域とが同一であることを示す。
In the present disclosure, "the first normalized signal of the corresponding minute area" means the minute area where the first thermal lens signal is detected and the first reference signal is detected when calculating the first normalized signal. It indicates that the minute area is the same.
In the present disclosure, "the second reference signal of the corresponding minute area" means the minute area where the second thermal lens signal is detected and the minute area where the second reference signal is detected when calculating the second normalized signal. Indicates that the region is the same.
試料の初期劣化は、微小部位から均一に発生する場合よりも試料の弱い微小部位から徐々に発生する傾向がある。第8態様では、分析領域が複数の微小領域を含み、制御部は、複数の微小領域の各々が劣化しているか否かを判定する。その結果、第9態様の初期劣化分析方法は、試料の初期劣化の発生をより高感度に検出することができる。 Initial deterioration of a sample tends to occur gradually from weaker micro-sites of the sample than from uniform micro-sites. In the eighth aspect, the analysis region includes a plurality of minute regions, and the control unit determines whether each of the plurality of minute regions has deteriorated. As a result, the initial deterioration analysis method of the ninth aspect can detect the occurrence of initial deterioration of the sample with higher sensitivity.
<10> 本開示の第10態様の初期劣化分析方法は、前記劣化判定工程では、前記制御部は、前記複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の前記第1規格化信号と前記第2規格化信号との差分の絶対値を示す差分値を算出し、前記差分値が閾値以上であるか否かを判定し、前記差分値が閾値以上である場合、前記経時品の前記対応する微小領域は劣化していると判定し、前記差分値が閾値以上ではない場合、前記経時品の前記対応する微小領域は劣化していないと判定する、<9>に記載の初期劣化分析方法である。 <10> In the initial deterioration analysis method of the 10th aspect of the present disclosure, in the deterioration determination step, for each of the plurality of minute regions, the controller controls the first normalized signal of the corresponding minute region and the first 2 calculating a difference value indicating an absolute value of a difference from the normalized signal, determining whether or not the difference value is equal to or greater than a threshold value, and determining whether the difference value is equal to or greater than the threshold value; The initial deterioration analysis method according to <9>, wherein it is determined that the minute area is degraded, and if the difference value is not equal to or greater than a threshold value, the corresponding minute area of the aged product is determined not to be degraded. be.
本開示において、「対応する微小領域の前記第1規格化信号と前記第2規格化信号との差分」とは、不透明試料の非経時品の第1熱レンズ信号を検出した微小領域(以下、「第1領域」という。)の第1規格化信号と、不透明試料の経時品のうち不透明試料の非経時品の第1領域に相当する微小領域の第1規格化信号との差分を示す。 In the present disclosure, "the difference between the first normalized signal and the second normalized signal of the corresponding minute area" means a minute area (hereinafter referred to as (referred to as “first region”)) and the first normalized signal of a small region corresponding to the first region of the non-aged opaque sample among aged opaque samples.
試料の経時品の劣化は、上述したように、劣化が進行していく程に熱レンズ信号が強くなる場合と、劣化が進行していく程に熱レンズ信号が弱くなる場合とがある。第10態様では、差分値は、試料の非経時品の対応する微小領域の第1規格化信号と、試料の経時品の対応する微小領域の第2規格化信号との差分の絶対値を示す。その結果、第10態様の初期劣化分析方法は、試料の経時品の複数の微小領域の各々について、劣化の進行によって熱レンズ信号が強くなる場合と、劣化の進行によって熱レンズ信号が弱くなる場合とのどちらであっても、試料の初期劣化の発生を精度良く検出することができる。 As described above, the deterioration of a specimen over time may be such that the thermal lens signal becomes stronger as the deterioration progresses, or the thermal lens signal becomes weaker as the deterioration progresses. In the tenth aspect, the difference value indicates the absolute value of the difference between the first normalized signal of the corresponding minute region of the non-aged sample and the second normalized signal of the corresponding minute region of the aged sample. . As a result, in the initial deterioration analysis method of the tenth aspect, for each of the plurality of minute regions of the aged specimen, the thermal lens signal becomes stronger as the deterioration progresses and the thermal lens signal becomes weaker as the deterioration progresses. In either case, the occurrence of initial deterioration of the sample can be detected with high accuracy.
<11> 本開示の第11態様の初期劣化分析方法は、前記微小領域が、1辺の長さが1μm以上、100μm未満の方形領域である、<9>又は<10>に記載の初期劣化分析方法である。 <11> In the initial deterioration analysis method of the eleventh aspect of the present disclosure, the initial deterioration according to <9> or <10>, wherein the minute area is a square area having a side length of 1 μm or more and less than 100 μm. Analysis method.
第11態様の初期劣化分析方法は、試料の初期劣化が発生しているか否かをより精度良く検出することができる。 The initial deterioration analysis method of the eleventh aspect can more accurately detect whether or not initial deterioration of the sample has occurred.
<12> 本開示の第12態様の初期劣化分析方法は、前記試料が、不透明試料であり、前記第1光及び前記第3光の各々が、前記非経時品に対して反射し前記第2光及び前記第4光の各々が、前記経時品に対して反射する、<7>~<11>のいずれか1つに記載の初期劣化分析方法である。 <12> In the initial deterioration analysis method of the twelfth aspect of the present disclosure, the sample is an opaque sample, and each of the first light and the third light is reflected on the non-aged product and the second The initial deterioration analysis method according to any one of <7> to <11>, wherein each of the light and the fourth light is reflected on the aged product.
第12態様の初期劣化分析方法は、不透明試料の表面に凹凸があっても、試料の初期劣化の発生をより高感度に検出することができる。 The initial deterioration analysis method of the twelfth aspect can detect the occurrence of initial deterioration of the sample with higher sensitivity even if the surface of the opaque sample has unevenness.
本開示の一実施形態によれば、不透明試料の表面に凹凸があっても、不透明試料のわずかな化学変化を高感度に検出することができる光熱変換分析装置が提供される。
本開示の他の実施形態によれば、試料の初期劣化の発生を高感度に検出することができる初期劣化分析方法が提供される。
According to one embodiment of the present disclosure, a photothermal conversion analyzer is provided that can detect slight chemical changes in an opaque sample with high sensitivity even if the surface of the opaque sample has unevenness.
According to another embodiment of the present disclosure, an initial deterioration analysis method is provided that can detect the occurrence of early deterioration of a sample with high sensitivity.
以下において、本開示の内容について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本開示の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本開示はそのような実施態様に限定されるものではない。
The content of the present disclosure will be described in detail below.
The description of the constituent elements described below may be made based on representative embodiments of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to such embodiments.
本開示において、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、材料中の各成分の量は、材料中の各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、材料中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
In the present disclosure, a numerical range indicated using "to" indicates a range including the numerical values before and after "to" as the minimum and maximum values, respectively.
In the numerical ranges described step by step in the present disclosure, the upper limit value or lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with the upper limit value or lower limit value of another numerical range described step by step, and , may be replaced by the values shown in the examples.
In the present disclosure, when there are multiple substances corresponding to each component in the material, the amount of each component in the material means the total amount of the multiple substances present in the material unless otherwise specified.
以下、図面を参照して、本開示の光熱変換分析装置の実施形態について説明する。図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the photothermal conversion analysis device of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(1)第1実施形態
図1~図4を参照して、本開示の第1実施形態に係る光熱変換分析装置1Aについて説明する。
(1) First Embodiment A
(1.1)光熱変換分析装置
光熱変換分析装置1Aは、図1に示すように、第1光源部10Aと、第2光源部20と、第1ミラー31と、ダイクロイックミラー32と、第2ミラー33と、対物レンズ40と、ステージ装置50と、第3ミラー34と、ピンホール35と、光学フィルタ群60と、検出部70Aと、情報処理装置80とを備える。
光熱変換分析装置1Aは、無輻射緩和による熱によって不透明試料2近傍の空気中に発生する熱レンズ効果(蜃気楼現象)を利用して、不透明試料2の分析を行う装置である。詳しくは、光熱変換分析装置1Aは、励起光ELと空気中に熱レンズ効果を発生させるための励起光ELとを対物レンズ40を介して不透明試料2に集光させて、不透明試料2から反射するプローブ光PLの熱レンズ効果による偏向の大きさに基づき、不透明試料2を分析する。
(1.1) Photothermal Conversion Analyzer As shown in FIG. 1, the
The photothermal
不透明試料2は、分析対象である特定の成分(以下、「第1検知成分」という。)を含み、主としてプローブ光PLを反射する。
不透明試料2の状態は、特に限定されず、固体であってもよいし、液体であってもよい。不透明試料2が固体である場合、不透明試料2の表面は、凹凸形状を有していてもよいし、凹凸形状を有していなくてもよい。凹凸形状とは、凸部と凹部との凹凸差が0.1μm以上、使用する対物レンズの作動距離以下であることを示す。
第1検知成分は、励起光ELを吸収して無輻射緩和による熱を発生させる成分であれば、特に限定されない。第1検知成分は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。第1検知成分は、不透明試料2の表面及び不透明試料2の内部の少なくとも一方に存在していればよい。不透明試料2は、製品であってもよい。例えば、不透明試料2がポリ塩化ビニル(PVC)樹脂成形板である場合、第1検知成分はPVCである。
The
The state of the
The first detection component is not particularly limited as long as it absorbs the excitation light EL and generates heat by non-radiative relaxation. The number of first detection components may be one, or two or more. The first detection component may be present on at least one of the surface of the
第1光源部10Aは、不透明試料2に熱レンズ効果を発生させるための励起光ELを出射する。第1光源部10Aは、第1光源11と、光学フィルタ12と、光チョッパー13とを有する。
The first
第1光源11は、第1光L1を出射する。第1光L1は、第1検知成分に吸収される波長領域(以下、「吸収波長」という。)を含む。第1実施形態では、第1光L1は、連続波である。第1光源11は、第1検知成分の種類等に応じて適宜選択される。吸収波長が近赤外から紫外光の範囲内である場合、第1光源11としては、例えば、キセノンランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプ、ホローカソードランプ、重水素ランプ等が挙げられる。なかでも、第1光源11は、紫外線から近紫外線までのすべての波長を含む観点から、キセノンランプ(波長:200nm~2500nm)であることが好ましい。
The
光学フィルタ12は、第1光源11から出射される第1光L1のうち、吸収波長を含む特定の波長帯を選択的に通過させる。これにより、選択光L2が得られる。
光学フィルタ12は、第1光源部10Aの種類及び吸収波長の波長領域等に応じて適宜選択される。光学フィルタ12としては、吸収波長を含む特定の波長帯を選択的に取り出すことができれば特に限定されず、色ガラスフィルター、干渉フィルター、ニュートラルデンシティフィルター等が挙げられる。光学フィルタ12は、1種類であってもよいし、2種類以上を組み合わせたものであってもよい。
The
The
光チョッパー13は、選択光L2を所定のチョッピング周波数により強度変調して励起光ELを生成する。換言すると、光チョッパー13は、選択光L2の遮断と通過を所定のチョッピング周波数で繰り返すことで、光学フィルタ12を透過した選択光L2の強度の時間変化を、チョッピング周波数のパルス状にする。光チョッパー13と同期検波回路72とは、電気的に接続されている。
チョッピング周波数は、特に限定されず、例えば、5Hz、10Hzである。
光チョッパー13としては、特に限定されず、例えば、多数のスリットが開いた円盤を回転させる方式の光チョッパー等が挙げられる。
The
The chopping frequency is not particularly limited, and is, for example, 5 Hz and 10 Hz.
The
第2光源部20は、不透明試料2に対して反射するプローブ光PLを出射する。第2光源部20は、第2光源21と、入射位置調整部の一例であるプリズム22とを有する。
The second
第2光源21は、第2光L3を出射する。第2光L3は、不透明試料2に反射する波長領域を含む。第2光L3は、連続波である。第2光源21は、不透明試料2の材質の種類等に応じて適宜選択される。第2光源21としては、特に限定されず、例えば、気体レーザー、固体レーザー等が挙げられる。気体レーザーとしては、ヘリウムネオンレーザー(基本波長:)、窒素レーザー、アルゴンレーザー、クリプトンレーザー、エキシマーレーザー、ヘリウムカドミウムレーザー、銅蒸気レーザー、炭酸ガスレーザー等が挙げられる。固体レーザーとしては、Nd:YAGレーザー、Nd:YLFレーザー、Nd:YVO4レーザー、Er:YAGレーザー等が挙げられる。なかでも、第2光源21として、取扱いの容易性等の観点から、気体レーザーが好ましい。例えば、不透明試料2がポリ塩化ビニル(PVC)樹脂成形板であり、第1検知成分がPVCである場合、第2光源21は、ヘリウムネオンレーザー(基本波長:633nm)であることがより好ましい。
The second
プリズム22は、第2光L3を反射して、対物レンズ40におけるプローブ光PLの入射位置を調整する。また、プリズム22は、ダイクロイックミラー32から出射される反射光RLを反射して、反射光RLを第3ミラー34に導く。プリズム22としては、反射部材として機能すれば特に限定されず、直角プリズム等が挙げられる。
The
第1ミラー31は、励起光ELを反射して、励起光ELをダイクロイックミラー32に導く。第1ミラー31としては、平面ミラー、裏面ミラー等が挙げられる。
ダイクロイックミラー32は、励起光ELを反射し、プローブ光PLを透過させ、励起光EL及びプローブ光PLを同一光軸上に出射する。また、ダイクロイックミラー32は、第2ミラー33から導かれる反射光RLを透過する。
第2ミラー33は、励起光EL及びプローブ光PLを反射して、励起光EL及びプローブ光PLを対物レンズ40に導く。また、第1ミラー31は、対物レンズ40から出射する反射光RLを反射して、反射光RLをダイクロイックミラー32に導く。第2ミラー33としては、平面ミラー、裏面ミラー等が挙げられる。
The
The
The
(1.1.4)対物レンズ
対物レンズ40は、入射される励起光EL及びプローブ光PLを不透明試料2の分析領域に向けて集光し、かつ不透明試料2に反射したプローブ光PLを含む反射光RLを出射する。第1実施形態では、励起光ELとプローブ光PLとに焦点差はない。
(1.1.4) Objective lens The
対物レンズ40は、市販品であってもよい。対物レンズ40の構造は、励起光EL及びプローブ光PLの各々の波長帯等に応じて適宜選択される。
励起光EL及びプローブ光PLが紫外域又は赤外域を含む場合、紫外域又は赤外域の光を不透明試料に照射する観点から(すなわち、対物レンズ40による紫外域又は赤外域の光の吸収を抑制する観点から)、対物レンズ40の構造は、図2(a)に示すような反射型対物レンズ40Aであることが好ましい。反射型対物レンズ40Aは、非球面反射ミラー41A、非球面反射ミラー42A、及び筐体43Bを有する。筐体43Bは、非球面反射ミラー41A、及び非球面反射ミラー42Aを収容する。
励起光EL及びプローブ光PLが可視域又は近赤外域を含む場合、可視域又は近赤外域の光を不透明試料に照射する観点から(すなわち、対物レンズ40による可視域又は近赤外域の光の吸収を抑制する観点から)、対物レンズ40の構造は、図2(b)に示すような屈折型対物レンズ40Bであることが好ましい。屈折型対物レンズ40Bは、レンズ群41Bと、筐体42Bとを有する。筐体42Bは、レンズ群41Bを収容する。レンズ群41Bは、複数のレンズを含む。
When the excitation light EL and the probe light PL include the ultraviolet region or the infrared region, from the viewpoint of irradiating the opaque sample with the light in the ultraviolet region or the infrared region (i.e., suppressing the absorption of the light in the ultraviolet region or the infrared region by the
When the excitation light EL and the probe light PL include the visible range or the near-infrared range, from the viewpoint of irradiating the opaque sample with the light in the visible range or the near-infrared range (that is, the light in the visible range or the near-infrared range by the
対物レンズ40の開口数(NA)は、高ければ高いほど好ましい。これにより、プローブ光PLのうち、入射瞳の端を通るような光線の光軸とのなす角度は、より高くなる。そのため、熱レンズ効果が発生している領域内を、プローブ光PLが通過する距離がより長くなる。つまり、プローブ光PLは、熱レンズ効果によってより偏向しやすくなる。その結果、光熱変換分析装置1Aは、わずかな化学変化をより高感度に検出することができる。
The higher the numerical aperture (NA) of the
プリズム22及び対物レンズ40は、図3に示すように、プローブ光PLが不透明試料2の表面に対して斜めに入射するように調整されている。具体的に、プリズム22及び対物レンズ40は、プローブ光PLが入射瞳の端を通るように配置されている。
The
ステージ装置50には、不透明試料2が載置される。ステージ装置50は、可動式であり、対物レンズ40に対して、移動可能である。
ステージ装置50は、ステージ51(図4参照)と、駆動部52(図4参照)とを有する。ステージ51の不透明試料2を載置する面は、平面状である。駆動部52は、ステージ51を、対物レンズ40に対して、ステージの面内方向に移動させる。駆動部52は、情報処理装置80と電気的に接続されている。
An
The
第3ミラー34は、反射光RLを反射して、反射光RLをピンホール35に導く。
ピンホール35は、貫通孔を有する。貫通孔の直径は、第1検知成分等に応じて適宜選択され、例えば、100μmである。ピンホール35は、第3ミラー34から入射する反射光RLのうち、貫通孔を通過する反射光RLのみを通過させる。熱レンズ効果によってプローブ光PLの偏向の大きさが変化すれば、検出部70Aで検出される光量は変化する。そのため、光熱変換分析装置1Aは、検出部70Aが検出する光量の変化量からプローブ光PLの偏向の大きさ(熱レンズ効果の度)をより定量的に測定することができる。
The
The
光学フィルタ群60は、反射光RLのうち励起光ELを遮断して透過光TLを透過させる。
光学フィルタ群60は、ローパスフィルター61と、レーザーラインフィルター62とを有する。
ローパスフィルター61は、ピンホール35を通過した反射光RLのうち、所定の周波数f1以下の低周波の成分を選択的に透過させ、所定の周波数f1以下の高周波の成分を遮断する。周波数f1は、例えば、550nmである。
レーザーラインフィルター62は、ローパスフィルター61を通過した反射光RLのうち、所定の周波数f2の光を選択的に透過させ、周波数f2ではない周波数の光を遮断する。所定の周波数f2は、例えば、633nmである。
The
The
The low-
The
検出部70Aは、透過光TLを受光して、透過光TLの熱レンズ信号を検出する。
検出部70Aは、受光素子71Aと、同期検波回路72と、A/D変換器73とを備える。受光素子71A、同期検波回路72、及びA/D変換器73は、電気的に接続されている。
The
The
受光素子71Aは、透過光TLを受光し、透過光TLの強度に応じた強度信号を発生させる。強度信号は、例えば、光電流である。受光素子71Aとしては、例えば、光電管、光電子増倍管、半導体の内部光電効果を利用したフォトトランジスタ、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光導電セル、イメージセンサなどが挙げられる。
The
同期検波回路72は、強度信号から、チョッピング周波数と同期する周波数で熱レンズ信号を抽出する。同期検波回路72は、振幅変調やデジタル変調など、搬送波を持つ変調された信号を復調する回路である。受光素子71Aが透過光TLを受光して発生した光電流のうち、所望の透過光TLに係る特定成分すなわち光チョッパー13の変調周波数であるチョッピング周波数と同期した同一周波数成分を検出する。同期検波回路72としては、例えば、ロックインアンプが挙げられる。
A
A/D変換器73は、同期検波回路72の熱レンズ信号(出力電圧)を、A/D変換してデジタル化したデジタル信号にする。
The A/D converter 73 A/D converts the thermal lens signal (output voltage) of the
情報処理装置80は、同期検波回路72で計測した透過光TLの強度を示すデジタル信号値を、必要に応じて加工する。
情報処理装置80は、図4に示すように、表示部81と、受付部82と、記憶部83と、制御部84とを有する。
情報処理装置80は、携帯端末、又は据置端末を含む。携帯端末は、タブレット、スマートフォン、ウェアラブル端末又はラップトップを含む。ウェアラブル端末は、スマートグラス、スマートブレスレッド又はスマートウォッチを含む。据置端末は、デスクトップを含む。
The
The
The
表示部81は、情報を表示する。表示部81は、表示パネルを含む。表示パネルは、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、又は無機ELディスプレイを含む。
The
受付部82は、ユーザーからの指示を受け付ける。受付部82は、タッチセンサ、キーボード、マウス、又はテンキーを含む。
The receiving
記憶部83は、各種のデータを記憶する。記憶部83は、半導体メモリーのような主記憶装置と、半導体メモリー及び/又はハードディスクドライブのような補助記憶装置とを含む。記憶部83は、制御部84によって実行される種々のコンピュータープログラムを記憶する。また、種々のコンピュータープログラムは、ファームウェア、及び制御プログラムを含む。
The
制御部84は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサーを含むハードウェア回路である。制御部84は、記憶部83に格納された制御プログラムを実行することにより、表示部81、受付部82、記憶部83、第1光源11、第2光源21、及び駆動部52を制御する。
The
(1.1.1)光熱変換分析装置の動作
光熱変換分析装置1Aは、情報処理装置80の受付部82に入力された信号に基づき、図1に示すように、第1光源部10Aから励起光ELをパルス波として出射する。励起光ELは、ダイクロイックミラー32で反射する。
光熱変換分析装置1Aは、情報処理装置80の受付部82に入力された信号に基づき、第2光源部20からプローブ光PLを連続波として出射する。プローブ光PLは、ダイクロイックミラー32を通過し、ダイクロイックミラー32で反射した励起光ELと同一光軸上に合わせられる。
そして、励起光EL及びプローブ光PLは、対物レンズ40を通過して、不透明試料2に集光される。熱レンズ効果を介して不透明試料2を反射する反射光RLから光学フィルタ群60によって励起光ELが取り除かれた透過光TLを検出部70Aが受光して、透過光TLの熱レンズ信号を検出する。
(1.1.1) Operation of photothermal conversion analysis device The photothermal
The
The excitation light EL and the probe light PL pass through the
(1.1.2)励起光及びプローブ光の光路
励起光ELは、第1光源部10Aから出射され、第1ミラー31に反射して、ダイクロイックミラー32に入射する。プローブ光PLは、第2光源部20から出射され、ダイクロイックミラー32に入射する。ダイクロイックミラー32に入射した励起光EL及びプローブ光PLは、同一光軸上に合わせられてダイクロイックミラー32から出射し、第2ミラー33に反射して、対物レンズ40に入射する。
励起光ELは、対物レンズ40によって不透明試料2に集光される。不透明試料2の第1検知成分は、励起光ELを吸収して、無輻射緩和による熱を放射する。不透明試料2から放射された熱は、不透明試料2の近傍の空気に伝わり、熱レンズ効果が発生する。プローブ光PLは、対物レンズ40によって不透明試料2に集光され、不透明試料2に反射する。この際、プローブ光PLは、熱レンズ効果が発生する領域内を通過することで、偏向する。
不透明試料2に到達したプローブ光PLは、反射する。プローブ光PLを含む反射光RLは、再び対物レンズ40を通過し、第2ミラー33で反射されて、ダイクロイックミラー32を通過する。その後、反射光RLは、プリズム22で反射され、第3ミラー34で反射され、ピンホール35、及び光学フィルタ群60を通過した後、検出部70Aに照射される。
(1.1.2) Optical Paths of Excitation Light and Probe Light The excitation light EL is emitted from the first
The excitation light EL is focused on the
The probe light PL reaching the
(1.2)初期劣化分析方法
本開示の第1実施形態に係る初期劣化分析方法は、後述する分析領域決定工程と、後述する算出工程と、後述する劣化判定工程とを含む。分析領域決定工程、算出工程、及び劣化判定工程は、この順で実行される。
第1実施形態に係る初期劣化分析方法によれば、不透明試料に発生する初期劣化の発生を高感度に検出することができる。
(1.2) Initial Deterioration Analysis Method The initial deterioration analysis method according to the first embodiment of the present disclosure includes an analysis area determination process, which will be described later, a calculation process, which will be described later, and a deterioration determination process, which will be described later. The analysis region determination process, calculation process, and deterioration determination process are executed in this order.
According to the initial deterioration analysis method according to the first embodiment, the occurrence of initial deterioration occurring in an opaque sample can be detected with high sensitivity.
(1.2.1)分析領域決定工程
分析領域決定工程では、不透明試料2の表面のうちの分析領域を決定する。分析領域は、例えば、方形領域である。分析領域は、複数の微小領域を含む。複数の微小領域の各々は、例えば、分析領域を規則的に分割して得られる領域である。具体的に、複数の微小領域の各々は、分析領域を等間隔(8個×8個)に64個に分割して得られる1つの領域であってもよい。微小領域は、例えば、方形領域である。
微小領域が方形領域である場合、方形領域の1辺の長さは、特に限定されず、第1検知成分等に応じて適宜選択される。方形領域の1辺の長さの下限は、好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上、さらに好ましくは10μm以上である。方形領域の1辺の長さの上限は、好ましくは100μm未満、より好ましくは300μm以下、さらに好ましくは1000μm以下である。
(1.2.1) Analysis Region Determination Step In the analysis region determination step, the analysis region on the surface of the
When the minute area is a square area, the length of one side of the square area is not particularly limited, and is appropriately selected according to the first detection component and the like. The lower limit of the length of one side of the rectangular region is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, and even more preferably 10 μm or more. The upper limit of the length of one side of the rectangular region is preferably less than 100 μm, more preferably 300 μm or less, and still more preferably 1000 μm or less.
(1.2.2)算出工程
算出工程では、複数の微小領域の各々について、後述する第1規格化信号及び第2規格化信号の各々を算出する。算出工程は、第1熱レンズ信号検出工程と、第1参照信号検出工程と、第1規格化信号算出工程と、第2熱レンズ信号検出工程と、第2参照信号検出工程と、第2規格化信号算出工程とを含む。
(1.2.2) Calculation Step In the calculation step, a first normalized signal and a second normalized signal, which will be described later, are calculated for each of the plurality of minute regions. The calculation step includes a first thermal lens signal detection step, a first reference signal detection step, a first normalized signal calculation step, a second thermal lens signal detection step, a second reference signal detection step, and a second standard and a signal calculation step.
(1.2.2.1)第1熱レンズ信号工程
第1熱レンズ信号工程では、不透明試料2の非経時品の複数の微小領域の各々の第1熱レンズ信号を検出する。詳しくは、励起光ELを対物レンズ40に入射して不透明試料2の非経時品に第1熱レンズ効果を発生させ、プローブ光PLを対物レンズ40に入射して不透明試料2の非経時品の微小領域に集光させ、第1熱レンズ効果を介して不透明試料2の非経時品を反射するプローブ光PLを含む反射光RLを、励起光ELを遮断する光学フィルタ群60に通過させて透過光TLを出射し、透過光TLから第1熱レンズ信号を検出する。
第1熱レンズ信号工程では、制御部84は、第1光源11及び第2光源21を駆動させる。これにより、第1光源11は、第1光L1を出射し、第2光源21は、第2光L3を出射する。制御部84は、検出部70Aから第1熱レンズ信号を受信する。制御部84は、第1熱レンズ信号を受信すると、駆動部52を駆動させて、対物レンズ40によってプローブ光PLが別の微小領域に集光するようにステージ51を移動させる。
(1.2.2.1) First Thermal Lens Signal Step In the first thermal lens signal step, a first thermal lens signal is detected for each of a plurality of minute regions of the non-aged
In the first thermal lens signal process, the
(1.2.2.2)第1参照信号検出工程
第1参照信号検出工程では、不透明試料2の非経時品の複数の微小領域の各々の第1参照信号を検出する。詳しくは、第1参照信号検出工程では、励起光ELを対物レンズ40に入射させず、プローブ光PLを対物レンズ40に入射して不透明試料2の非経時品の微小領域に集光させ、不透明試料2の非経時品を反射するプローブ光PLを含む反射光RLを、光学フィルタ群60に通過させて透過光TLを出射し、透過光TLから第1参照信号を検出する。
第2参照信号検出工程では、制御部84は、第2光源21を駆動させ、第1光源11を駆動させない。これにより、第1光源11は、第1光L1を出射せず、第2光源21は、第2光L3を出射する。制御部84は、検出部70Aから第1参照信号を受信する。制御部84は、第1参照信号を受信すると、駆動部52を駆動させて、対物レンズ40によってプローブ光PLが別の微小領域に集光するようにステージ51を移動させる。
(1.2.2.2) First Reference Signal Detecting Step In the first reference signal detecting step, a first reference signal is detected for each of a plurality of minute regions of the non-aged
In the second reference signal detection step, the
(1.2.2.3)第1規格化信号算出工程
第1規格化信号算出工程では、複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の第1規格化信号を算出する。第1規格化信号は、第1参照信号に対する第1熱レンズ信号の比を示す。
第1規格化信号算出工程では、制御部84は、複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の第1規格化信号を算出する。
(1.2.2.3) First Normalized Signal Calculation Step In the first normalized signal calculation step, for each of the plurality of minute regions, the first normalized signal of the corresponding minute region is calculated. The first normalized signal indicates the ratio of the first thermal lens signal to the first reference signal.
In the first normalized signal calculation step, the
(1.2.2.4)第2熱レンズ信号検出工程
第2熱レンズ信号検出工程では、不透明試料2の経時品の複数の微小領域の各々の第2熱レンズ信号を検出する。詳しくは、励起光ELを対物レンズ40に入射して不透明試料2の経時品に第2熱レンズ効果を発生させ、プローブ光PLを対物レンズ40に入射して不透明試料2の経時品の微小領域に集光させ、第2熱レンズ効果を介して不透明試料2の経時品を反射するプローブ光PLを含む反射光RLを、光学フィルタ群60に通過させて透過光TLを出射し、透過光TLから第2熱レンズ信号を検出する。
第2熱レンズ信号工程では、制御部84は、第1光源11及び第2光源21を駆動させる。制御部84は、検出部70Aから第2熱レンズ信号を受信する。制御部84は、第2熱レンズ信号を受信すると、駆動部52を駆動させて、対物レンズ40によってプローブ光PLが別の微小領域に集光するようにステージ51を移動させる。
(1.2.2.4) Second Thermal Lens Signal Detecting Step In the second thermal lens signal detecting step, a second thermal lens signal is detected for each of a plurality of minute regions of the aged
In the second thermal lens signal process, the
(1.2.2.5)第2参照信号検出工程
第2参照信号検出工程では、不透明試料2の経時品の複数の微小領域の各々の第2参照信号を検出する。詳しくは、第2参照信号検出工程では、励起光ELを対物レンズ40に入射させず、プローブ光PLを対物レンズ40に入射して不透明試料2の経時品の微小領域に集光させ、不透明試料2の経時品を反射するプローブ光PLを含む反射光RLを、光学フィルタ群60に通過させて透過光TLを出射し、透過光TLから第2参照信号を検出する。
第2参照信号検出工程では、制御部84は、第2光源21を駆動させ、第1光源11を駆動させない。制御部84は、検出部70Aから第2参照信号を受信する。制御部84は、第2参照信号を受信すると、駆動部52を駆動させて、対物レンズ40によってプローブ光PLが別の微小領域に集光するようにステージ51を移動させる。
(1.2.2.5) Second Reference Signal Detecting Step In the second reference signal detecting step, a second reference signal is detected for each of the plurality of minute regions of the aged
In the second reference signal detection step, the
(1.2.2.6)第2規格化信号算出工程
第2規格化信号算出工程では、複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の第2規格化信号を算出する。第2規格化信号は、第2参照信号に対する第2熱レンズ信号の比を示す。
第2規格化信号算出工程では、制御部84は、複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の第2規格化信号を算出する。
(1.2.2.6) Second Normalized Signal Calculation Step In the second normalized signal calculation step, for each of the plurality of minute regions, a second normalized signal of the corresponding minute region is calculated. The second normalized signal indicates the ratio of the second thermal lens signal to the second reference signal.
In the second normalized signal calculation step, the
(1.2.3)劣化判定工程
劣化判定工程では、第1規格化信号及び第2規格化信号に基づいて、以下に示す処理を実行して、不透明試料2の経時品の微小領域が劣化しているか否かを制御部が判定する。
(1.2.3) Degradation Determination Step In the degradation determination step, the following processing is performed based on the first normalized signal and the second normalized signal, and the minute regions of the
ステップS10:制御部84は、複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の第1規格化信号と第2規格化信号との差分の絶対値を示す差分値を算出する。処理は、ステップS20へ進む。
Step S10: The
ステップS20:制御部84は、差分値が閾値以上であるか否かを判定する。差分値が閾値以上であると制御部30が判定した場合(ステップS20;Yes)、不透明試料2の経時品の対応する微小領域は劣化していると判定する。差分値が閾値以上ではないと制御部84が判定した場合(ステップS20;No)、不透明試料2の経時品の対応する微小領域は劣化していないと判定する。記憶部83は、閾値を記憶している。制御部84は、判定結果を記憶部83に記憶させる。処理は、ステップS30へ進む。
Step S20: The
ステップS30:制御部84は、ステップS20で判定した判定結果を表示部81に表示させる。処理は、終了する。
Step S30: The
(1.3)作用効果
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、光熱変換分析装置1Aは、第1光源部10Aと、第2光源部20と、対物レンズ40と、光学フィルタ群60と、検出部70Aとを備える。
これにより、不透明試料2は、照射される励起光ELを吸収して、熱を放射する。これにより、不透明試料2の近傍の空気中に熱レンズ効果が発生する。プローブ光PLは、対物レンズ40によって不透明試料2の分析領域に向けて集光される。そのため、従来のミラージュ法とは異なり、不透明試料2の表面に沿って不透明試料2の表面すれすれにプローブ光PLを通過させなくても、プローブ光PLは熱レンズ効果が発生している領域を通過する。プローブ光PLの進行方向は熱レンズ効果によって偏向する。この際、不透明試料2にわずかな化学変化が起きると、プローブ光PLの偏向の大きさが変化する。光熱変換分析装置1Aは、光学フィルタ群60と検出部70Aとを備えるため、熱レンズ効果によるプローブ光PLの偏向の大きさの変化を精度良く検知することができる。その結果、光熱変換分析装置1Aは、不透明試料2の表面に凹凸があっても、不透明試料2のわずかな化学変化を高感度に検出することができる。
(1.3) Effects As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, the
As a result, the
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、光熱変換分析装置1Aは、第2光源部20が、プリズム22を有する。プリズム22及び対物レンズ40は、プローブ光PLが不透明試料2の表面に対して斜めに入射するように調整されている。
これにより、対物レンズ40によって、不透明試料2の分析領域に向けて集光し、かつ不透明試料2に反射するプローブ光PLが熱レンズ効果が発生している領域を通過する距離は、プローブ光PLが不透明試料2の表面に対して垂直に入射するように調整されている場合よりも長い。これにより、プローブ光PLは、熱レンズ効果によってより偏向しやすくなる。その結果、光熱変換分析装置1Aは、不透明試料2の表面に凹凸があっても、不透明試料2のわずかな化学変化をより高感度に検出することができる。
As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, the
As a result, the probe light PL condensed by the
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、光熱変換分析装置1Aは、第1光源部10Aが、第1光源11と、光チョッパー13とを有する。検出部70Aは、受光素子71Aと、同期検波回路72とを有する。
これにより、励起光ELのチョッピング周波数を同期検波回路72の参照信号とすることで、光熱変換分析装置1Aは、雑音に埋もれた微弱な信号を検出することができる。その結果、光熱変換分析装置1Aは、不透明試料2の表面に凹凸があっても、不透明試料2のわずかな化学変化をより高感度に検出することができる。
As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, the
Thus, by using the chopping frequency of the excitation light EL as the reference signal for the
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、光熱変換分析装置1Aは、対物レンズ40が、反射型対物レンズ40Aであってもよい。
反射型対物レンズ40Aは、対物レンズ40が反射型対物レンズ40Aである場合、波長が可視域又は近赤外域である光を吸収しにくい。そのため、光熱変換分析装置1Aは、不透明試料2が可視域又は近赤外域である励起光ELを吸収する場合であっても、不透明試料2のわずかな化学変化をより高感度に検出することができる。
As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, the
When the
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、光熱変換分析装置1Aは、ステージ51と、駆動部52と、制御部84とを備える。制御部84は、駆動部52及び検出部70Aを制御して、複数の分析領域の各々の熱レンズ信号を取得する。
これにより、光熱変換分析装置1Aは、複数の分析領域の各々の熱レンズ信号を自動的に取得することができる。その結果、光熱変換分析装置1Aは、効率良く、不透明試料2のわずかな化学変化を検出することができる。光熱変換分析装置1Aは、顕微イメージング装置として用いられ得る。
As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, the photothermal
Thereby, the
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、初期劣化分析方法は、第1熱レンズ信号検出工程と、第2熱レンズ信号検出工程と、劣化判定工程とを含む。
これにより、制御部84は、不透明試料2の非経時品の分析領域の第1熱レンズ信号と、不透明試料2の経時品の分析領域の第2熱レンズ信号とに基づいて、不透明試料の経時品の分析領域が劣化しているか否かを判定する。その結果、第1実施形態に係る初期劣化分析方法は、不透明試料2の初期劣化の発生を高感度に検出することができる。
As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, the initial deterioration analysis method includes a first thermal lens signal detection step, a second thermal lens signal detection step, and a deterioration determination step. .
As a result, the
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、初期劣化分析方法は、第1参照信号検出工程と、第1規格化信号算出工程と、第2参照信号検出工程と、第2規格化信号算出工程と更に含む。
これにより、制御部84は、不透明試料2の非経時品の分析領域の第1規格化信号と、不透明試料2の経時品の分析領域の第2規格化信号とに基づいて、不透明試料2の経時品の分析領域が劣化しているか否かを判定する。第1規格化信号は、第1参照信号に対する第1熱レンズ信号の比であるため、分析領域のプローブ光の反射率の違いを第1熱レンズ信号単独よりも明確に示す。第2規格化信号も同様に、分析領域のプローブ光の反射率の違いを第2熱レンズ信号単独よりも明確に示している。その結果、第1実施形態に係る初期劣化分析方法は、不透明試料2の初期劣化の発生をより高感度に検出することができる
As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, the initial deterioration analysis method includes a first reference signal detection step, a first normalized signal calculation step, and a second reference signal detection step. , and a second normalized signal calculation step.
As a result, the
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、分析領域が、複数の微小領域を含む。制御部84は、複数の微小領域の各々が劣化しているか否かを判定する。
不透明試料2の初期劣化は、微小部位から均一に発生する場合よりも不透明試料2の弱い微小部位から徐々に発生する傾向がある。第1実施形態では、分析領域が複数の微小領域を含み、制御部84は、複数の微小領域の各々が劣化しているか否かを判定する。その結果、第9態様の初期劣化分析方法は、不透明試料2の初期劣化の発生をより高感度に検出することができる。
As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, the analysis area includes a plurality of minute areas. The
The initial deterioration of the
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、劣化判定工程では、制御部84は、複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の差分値を算出し、差分値が閾値以上であるか否かを判定し、差分値が閾値以上である場合、不透明試料2の経時品の対応する微小領域は劣化していると判定し、差分値が閾値以上ではない場合、不透明試料2の経時品の対応する微小領域は劣化していないと判定する。
不透明試料2の経時品の劣化は、上述したように、劣化が進行していく程に熱レンズ信号が強くなる場合と、劣化が進行していく程に熱レンズ信号が弱くなる場合とがある。第差分値は、不透明試料2の非経時品の対応する微小領域の第1規格化信号と、不透明試料2の経時品の対応する微小領域の第2規格化信号との差分の絶対値を示す。その結果、第1実施形態に係る初期劣化分析方法は、不透明試料2の経時品の複数の微小領域の各々について、劣化の進行によって熱レンズ信号が強くなる場合と、劣化の進行によって熱レンズ信号が弱くなる場合とのどちらであって、不透明試料2の初期劣化の発生を精度良くすることができる。
As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, in the deterioration determination step, the
As described above, the deterioration of the
図1~図4を参照して説明したように、第1実施形態では、微小領域が、1辺の長さが1μm以上、100μm未満の方形領域である。
これにより、第1実施形態に係る初期劣化分析方法は、不透明試料の初期劣化の発生をより高感度に検出することができる。
As described with reference to FIGS. 1 to 4, in the first embodiment, a minute area is a square area with a side length of 1 μm or more and less than 100 μm.
As a result, the initial deterioration analysis method according to the first embodiment can detect the occurrence of initial deterioration of an opaque sample with higher sensitivity.
(2)第2実施形態
図5を参照して、本開示の第2実施形態に係る光熱変換分析装置1Bについて説明する。
(2) Second Embodiment A
光熱変換分析装置1Bは、主として、検出部が受光素子及び同期検波回路の代わりにバランス型受光器を用いる点で、光熱変換分析装置1A(図1参照)と異なる。
光熱変換分析装置1Bは、図5に示すように、第1光源部10Aと、第2光源部20と、第1ミラー31と、ダイクロイックミラー32と、第2ミラー33と、対物レンズ40と、ステージ装置50と、第3ミラー34と、ピンホール35と、光学フィルタ群60と、検出部70Bと、情報処理装置80とを備える。
光熱変換分析装置1Bは、光熱変換分析装置1Aと同様に、無輻射緩和による熱によって不透明試料2近傍の空気中に発生する熱レンズ効果を利用して、不透明試料2の分析を行う装置である。
The
As shown in FIG. 5, the
The
検出部70Bは、バランス型受光器71Bと、A/D変換器73とを備える。バランス型受光器71Bは、公知のバランス型受光器であり、第1フォトダイオード711と、第2フォトダイオード712とからなる。第1フォトダイオード711は、プローブ光PLの一部を参照信号として受光する。第2フォトダイオード712は、透過光TLを受光する。バランス型受光器71Bは、第1フォトダイオード711が受光したプローブ光PLと、第2フォトダイオード712が受光した透過光TLとの共通するノイズを相殺する。
The
第2実施形態において、光熱変換分析装置1Bの動作、励起光EL及びプローブ光PLの光路、及び初期劣化分析方法の各々は、第1実施形態と同様である。
In the second embodiment, the operation of the photothermal
図5を参照して説明したように、第2実施形態では、光熱変換分析装置1Bは、第1光源部10Aと、第2光源部20と、対物レンズ40と、光学フィルタ群60と、検出部70Bとを備える。
これにより、光熱変換分析装置1Bは、第1実施形態と同様に、不透明試料2の表面に凹凸があっても、不透明試料2のわずかな化学変化をより高感度に検出することができる。
As described with reference to FIG. 5, in the second embodiment, a photothermal
As a result, the
図5を参照して説明したように、第2実施形態では、初期劣化分析方法は、第1熱レンズ信号検出工程と、第2熱レンズ信号検出工程と、劣化判定工程とを含む。
これにより、第2実施形態に係る初期劣化分析方法は、第1実施形態と同様に、不透明試料2の初期劣化の発生を高感度に検出することができる。
As described with reference to FIG. 5, in the second embodiment, the initial deterioration analysis method includes a first thermal lens signal detection step, a second thermal lens signal detection step, and a deterioration determination step.
As a result, the initial deterioration analysis method according to the second embodiment can detect the occurrence of initial deterioration of the
(3)第3実施形態
図6を参照して、本開示の第3実施形態に係る光熱変換分析装置1Cについて説明する。
(3) Third Embodiment A
光熱変換分析装置1Cは、主として、第1光源部が光チョッパーを用いない点で、光熱変換分析装置1B(図6参照)と異なる。
光熱変換分析装置1Bは、図5に示すように、第1光源部10Cと、第2光源部20と、第1ミラー31と、ダイクロイックミラー32と、第2ミラー33と、対物レンズ40と、ステージ装置50と、第3ミラー34と、ピンホール35と、光学フィルタ群60と、検出部70Bと、情報処理装置80とを備える。
光熱変換分析装置1Cは、光熱変換分析装置1Bと同様に、無輻射緩和による熱によって不透明試料2近傍の空気中に発生する熱レンズ効果を利用して、不透明試料2の分析を行う装置である。
The
As shown in FIG. 5, the
The
第1光源部10Cは、第1光源11と、光学フィルタ12とを有する。第1光源11は、情報処理装置80の制御部84と電気的に接続されている。制御部84は、第1光源11の第1光L1の駆動のタイミングを制御して、第1光源11から第1光L1をパルス波として出射する。
The first light source section 10</b>C has a
第3実施形態において、光熱変換分析装置1Cの動作、励起光EL及びプローブ光PLの光路、及び初期劣化分析方法の各々は、第2実施形態と同様である。
In the third embodiment, the operation of the photothermal
図6を参照して説明したように、第3実施形態では、光熱変換分析装置1Cは、第1光源部10Cと、第2光源部20と、対物レンズ40と、光学フィルタ群60と、検出部70Bとを備える。
これにより、光熱変換分析装置1Cは、第1実施形態と同様に、不透明試料2の表面に凹凸があっても、不透明試料2のわずかな化学変化をより高感度に検出することができる。
As described with reference to FIG. 6, in the third embodiment, the photothermal
As a result, the
図6を参照して説明したように、第3実施形態では、初期劣化分析方法は、第1熱レンズ信号検出工程と、第2熱レンズ信号検出工程と、劣化判定工程とを含む。
これにより、第3実施形態に係る初期劣化分析方法は、第2実施形態と同様に、不透明試料2の初期劣化の発生を高感度に検出することができる。
As described with reference to FIG. 6, in the third embodiment, the initial deterioration analysis method includes a first thermal lens signal detection step, a second thermal lens signal detection step, and a deterioration determination step.
As a result, the initial deterioration analysis method according to the third embodiment can detect the occurrence of initial deterioration of the
(4)第4実施形態
本開示の第4実施形態に係る初期劣化分析方法について説明する。
(4) Fourth Embodiment An initial deterioration analysis method according to a fourth embodiment of the present disclosure will be described.
第4実施形態に係る初期劣化分析方法は、主として、不透明試料の代わりに透明試料を用いる点と、光熱変換分析装置1Aの代わりに透過型光熱変換分析装置を用いる点とで、第1実施形態に係る初期劣化分析方法と異なる。
The initial deterioration analysis method according to the fourth embodiment mainly uses a transparent sample instead of an opaque sample and uses a transmissive photothermal conversion analyzer instead of the
(4.1)透過型光熱変換分析装置
第4実施形態に係る初期劣化分析方法に用いる透過型光熱変換分析装置は、公知の透過型光熱変換分析装置である。透過型光熱変換分析装置としては、非特許文献1、非特許文献3、特許文献1、国際公開第2001/055706号等に記載の透過型光熱変換分析装置を用いることができる。
透過型光熱変換分析装置は、無輻射緩和による熱によって透明試料の内部に発生する熱レンズ効果を利用して、透明試料の分析を行う装置である。詳しくは、透過型光熱変換分析装置は、励起光と透明試料の内部に熱レンズ効果を発生させるための励起光とを対物レンズを介して透明試料に集光させて、透明試料を透過するプローブ光の熱レンズ効果による偏向の大きさに基づき、透明試料を分析する。
(4.1) Transmission type photothermal conversion analysis device The transmission type photothermal conversion analysis device used for the initial deterioration analysis method according to the fourth embodiment is a known transmission type photothermal conversion analysis device. As the transmission type photothermal conversion analyzer, the transmission type photothermal conversion analyzers described in Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 3, Patent Document 1, International Publication No. 2001/055706, etc. can be used.
A transmission-type photothermal conversion analysis apparatus is an apparatus that analyzes a transparent sample by utilizing the thermal lens effect generated inside the transparent sample by heat due to non-radiative relaxation. More specifically, the transmission type photothermal conversion analyzer converges excitation light and excitation light for generating a thermal lens effect inside the transparent sample through an objective lens on the transparent sample, and a probe that passes through the transparent sample. A transparent sample is analyzed based on the magnitude of the thermal lensing deflection of the light.
第4実施形態に係る初期劣化分析方法に用いる透明試料は、分析対象である特定の成分(以下、「第2検知成分」という。)を含み、主としてプローブ光を透過する。
透明試料の状態は、特に限定されず、固体であってもよいし、液体であってもよい。
第2検知成分は、励起光を吸収して無輻射緩和による熱を発生させる成分であれば、特に限定されない。第2検知成分は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。第2検知成分は、透明試料の表面及び透明試料の内部の少なくとも一方に存在していればよい。透明試料は、製品であってもよい。透明試料は、例えば、安定化剤と錯体形成する色素を添加したPVC薄膜(以下、「色素添加PVC薄膜」という。)であってもよい。色素は、例えば、ジチゾン色素である。
The transparent sample used for the initial deterioration analysis method according to the fourth embodiment contains a specific component to be analyzed (hereinafter referred to as "second detection component") and mainly transmits probe light.
The state of the transparent sample is not particularly limited, and may be solid or liquid.
The second detection component is not particularly limited as long as it absorbs excitation light and generates heat by non-radiative relaxation. The number of second detection components may be one, or two or more. The second detection component may be present on at least one of the surface of the transparent sample and the interior of the transparent sample. A transparent sample may be a product. The transparent sample may be, for example, a PVC thin film doped with a dye that forms a complex with a stabilizer (hereinafter referred to as "dyed PVC thin film"). The dye is, for example, dithizone dye.
(4.2)初期劣化分析方法
本開示の第4実施形態に係る初期劣化分析方法は、後述する分析領域決定工程と、後述する算出工程と、後述する劣化判定工程とを含む。分析領域決定工程、算出工程、及び劣化判定工程は、この順で実行される。
第4実施形態に係る初期劣化分析方法によれば、透明試料に発生する初期劣化の発生を高感度に検出することができる。
(4.2) Initial Deterioration Analysis Method An initial deterioration analysis method according to the fourth embodiment of the present disclosure includes an analysis area determination process, which will be described later, a calculation process, which will be described later, and a deterioration determination process, which will be described later. The analysis region determination process, calculation process, and deterioration determination process are executed in this order.
According to the initial deterioration analysis method according to the fourth embodiment, the occurrence of initial deterioration occurring in a transparent sample can be detected with high sensitivity.
(4.2.1)分析領域決定工程
分析領域決定工程では、透明試料の表面のうちの分析領域を決定する。分析領域は、第1実施形態における分析領域として例示したものと同様である。
(4.2.1) Analysis Region Determination Step In the analysis region determination step, an analysis region on the surface of the transparent sample is determined. The analysis area is the same as that exemplified as the analysis area in the first embodiment.
(4.2.2)算出工程
算出工程では、複数の微小領域の各々について、後述する第1規格化信号及び第2規格化信号の各々を算出する。算出工程は、第1熱レンズ信号検出工程と、第1参照信号検出工程と、第1規格化信号算出工程と、第2熱レンズ信号検出工程と、第2参照信号検出工程と、第2規格化信号算出工程とを含む。
(4.2.2) Calculation Step In the calculation step, a first normalized signal and a second normalized signal, which will be described later, are calculated for each of the plurality of minute regions. The calculation step includes a first thermal lens signal detection step, a first reference signal detection step, a first normalized signal calculation step, a second thermal lens signal detection step, a second reference signal detection step, and a second standard and a signal calculation step.
(4.2.2.1)第1熱レンズ信号工程
第1熱レンズ信号工程では、透明試料の非経時品の複数の微小領域の各々の第1熱レンズ信号を検出する。詳しくは、励起光を対物レンズに入射して透明試料の非経時品に第1熱レンズ効果を発生させ、プローブ光を対物レンズに入射して透明試料の非経時品の微小領域に集光させ、第1熱レンズ効果を介して透明試料の非経時品を透過するプローブ光を含む反射光を、励起光を遮断するフィルタに通過させて透過光を出射し、透過光から第1熱レンズ信号を検出する。
(4.2.2.1) First Thermal Lens Signal Step In the first thermal lens signal step, a first thermal lens signal is detected for each of a plurality of minute regions of the non-aged transparent sample. Specifically, the excitation light is incident on the objective lens to generate the first thermal lens effect on the non-aged transparent sample, and the probe light is incident on the objective lens to focus on a minute area of the non-aged transparent sample. , the reflected light including the probe light transmitted through the non-aged transparent sample through the first thermal lens effect is passed through a filter that blocks the excitation light, the transmitted light is emitted, and the transmitted light is converted to the first thermal lens signal to detect
(4.2.2.2)第1参照信号検出工程
第1参照信号検出工程では、透明試料の非経時品の複数の微小領域の各々の第1参照信号を検出する。詳しくは、第1参照信号検出工程では、励起光を対物レンズに入射させず、プローブ光を対物レンズに入射して透明試料の非経時品の微小領域に集光させ、透明試料の非経時品を透過するプローブ光を含む反射光を、励起光を遮断するフィルタに通過させて透過光を出射し、透過光から第1参照信号を検出する。
(4.2.2.2) First Reference Signal Detecting Step In the first reference signal detecting step, a first reference signal is detected for each of a plurality of minute regions of the non-aged transparent sample. Specifically, in the first reference signal detection step, the excitation light is not made to enter the objective lens, and the probe light is made to enter the objective lens and converge on a minute area of the non-aged transparent sample. The reflected light including the probe light that passes through is passed through a filter that blocks the excitation light, the transmitted light is emitted, and the first reference signal is detected from the transmitted light.
(4.2.2.3)第1規格化信号算出工程
第1規格化信号算出工程では、複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の第1規格化信号を算出する。第1規格化信号は、第1参照信号に対する第1熱レンズ信号の比を示す。
(4.2.2.3) First Normalized Signal Calculation Step In the first normalized signal calculation step, for each of the plurality of minute regions, the first normalized signal of the corresponding minute region is calculated. The first normalized signal indicates the ratio of the first thermal lens signal to the first reference signal.
(4.2.2.4)第2熱レンズ信号検出工程
第2熱レンズ信号検出工程では、透明試料の経時品の複数の微小領域の各々の第2熱レンズ信号を検出する。詳しくは、励起光を対物レンズに入射して透明試料の経時品に第2熱レンズ効果を発生させ、プローブ光を対物レンズに入射して透明試料の経時品の微小領域に集光させ、第2熱レンズ効果を介して透明試料の経時品を透過するプローブ光を含む反射光を、励起光を遮断する光学フィルタに通過させて透過光を出射し、透過光から第2熱レンズ信号を検出する。
(4.2.2.4) Second Thermal Lens Signal Detecting Step In the second thermal lens signal detecting step, a second thermal lens signal is detected for each of a plurality of minute regions of the aged transparent sample. Specifically, the excitation light is incident on the objective lens to generate a second thermal lens effect on the aged transparent sample, the probe light is incident on the objective lens and focused on a minute area of the aged transparent sample, 2. Reflected light including probe light that passes through the aged transparent sample via the thermal lens effect is passed through an optical filter that blocks excitation light, the transmitted light is emitted, and the second thermal lens signal is detected from the transmitted light. do.
(4.2.2.5)第2参照信号検出工程
第2参照信号検出工程では、透明試料の経時品の複数の微小領域の各々の第2参照信号を検出する。詳しくは、第2参照信号検出工程では、励起光を対物レンズに入射させず、プローブ光を対物レンズに入射して透明試料の経時品の微小領域に集光させ、透明試料の経時品を透過するプローブ光を含む反射光を、励起光を遮断する光学フィルタに通過させて透過光を出射し、透過光から第2参照信号を検出する。
(4.2.2.5) Second Reference Signal Detecting Step In the second reference signal detecting step, the second reference signal is detected for each of the plurality of minute regions of the aged transparent sample. Specifically, in the second reference signal detection step, the excitation light is not made to enter the objective lens, and the probe light is made to enter the objective lens and converge on a minute area of the aged transparent sample, and is transmitted through the aged transparent sample. The reflected light including the probe light is passed through an optical filter that blocks the excitation light, the transmitted light is emitted, and the second reference signal is detected from the transmitted light.
(4.2.2.6)第2規格化信号算出工程
第2規格化信号算出工程では、複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の第2規格化信号を算出する。第2規格化信号は、第2参照信号に対する第2熱レンズ信号の比を示す。
(4.2.2.6) Second Normalized Signal Calculation Step In the second normalized signal calculation step, for each of the plurality of minute regions, the second normalized signal of the corresponding minute region is calculated. The second normalized signal indicates the ratio of the second thermal lens signal to the second reference signal.
(4.2.3)劣化判定工程
劣化判定工程では、第1規格化信号及び第2規格化信号に基づいて、以下に示す処理を実行して、不透明試料2の経時品の微小領域が劣化しているか否かを制御部が判定する。
(4.2.3) Degradation Determination Step In the degradation determination step, the following processing is performed based on the first normalized signal and the second normalized signal, and the minute area of the aged product of the
ステップS11:制御部は、複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の第1規格化信号と第2規格化信号との差分の絶対値を示す差分値を算出する。処理は、ステップS21へ進む。 Step S11: For each of the plurality of micro-regions, the controller calculates a difference value indicating the absolute value of the difference between the first normalized signal and the second normalized signal of the corresponding micro-region. The process proceeds to step S21.
ステップS21:制御部は、差分値が閾値以上であるか否かを判定する。差分値が閾値以上であると制御部が判定した場合(ステップS21;Yes)、透明試料の経時品の対応する微小領域は劣化していると判定する。差分値が閾値以上ではないと制御部が判定した場合(ステップS21;No)、透明試料の経時品の対応する微小領域は劣化していないと判定する。処理は、終了する。 Step S21: The control unit determines whether or not the difference value is equal to or greater than the threshold. When the control unit determines that the difference value is equal to or greater than the threshold value (step S21; Yes), it determines that the corresponding minute region of the aging product of the transparent sample has deteriorated. When the controller determines that the difference value is not equal to or greater than the threshold value (step S21; No), it determines that the corresponding minute region of the aged transparent sample has not deteriorated. Processing ends.
(4.3)作用効果
第4実施形態では、初期劣化分析方法は、第1熱レンズ信号検出工程と、第2熱レンズ信号検出工程と、劣化判定工程とを含む。
これにより、制御部は、透明試料の非経時品の分析領域の第1熱レンズ信号と、透明試料の経時品の分析領域の第2熱レンズ信号とに基づいて、透明試料の経時品の分析領域が劣化しているか否かを判定する。その結果、第4実施形態に係る初期劣化分析方法は、透明試料の初期劣化の発生を高感度に検出することができる。
(4.3) Effects In the fourth embodiment, the initial deterioration analysis method includes a first thermal lens signal detection step, a second thermal lens signal detection step, and a deterioration determination step.
Thereby, the control unit analyzes the aged transparent sample based on the first thermal lens signal of the analysis region of the unaged transparent sample and the second thermal lens signal of the analytical region of the aged transparent sample. Determine whether the area is degraded. As a result, the initial deterioration analysis method according to the fourth embodiment can detect the occurrence of initial deterioration of a transparent sample with high sensitivity.
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the gist of the present invention. In order to facilitate understanding, the drawings schematically show each component mainly, and the thickness, length, number, etc. of each component illustrated are different from the actual ones due to the convenience of drawing. . In addition, the material, shape, dimensions, etc. of each component shown in the above embodiment are examples and are not particularly limited, and various changes are possible within a range that does not substantially deviate from the effects of the present invention. be.
(5)変形例
第1実施形態~第3実施形態の光熱変換分析装置では、プリズム22及び対物レンズ40は、プローブ光PLが不透明試料2の表面に対して斜めに入射するように調整されているは、本開示はこれに限定されない。プリズム22及び対物レンズ40は、プローブ光PLが不透明試料2の表面に対して垂直に入射するように調整されていてもよい。
(5) Modification In the photothermal conversion analyzers of the first to third embodiments, the
第1実施形態~第3実施形態の光熱変換分析装置では、ステージ装置50は、駆動部52を備えるが、本開示はこれに限定されず、ステージ装置50は駆動部52を備えていなくてもよい。
In the photothermal conversion analysis apparatuses of the first to third embodiments, the
第1実施形態~第3実施形態の光熱変換分析装置では、第2光源部20は、入射位置調整部としてプリズム22を用いるが、本開示はこれに限定されない。プリズム22の代わりに、平面ミラー、裏面ミラー等が用いられてもよい。
In the photothermal conversion analyzers of the first to third embodiments, the second
第1実施形態~第3実施形態の光熱変換分析装置は、第1ミラー31、ダイクロイックミラー32、第2ミラー33、第3ミラー34、及びピンホール35を備えるが、本発明はこれに限定されない。第1光源部、第2光源部、対物レンズ、光学フィルタ群、及び検出部の配置の仕方によって、光熱変換分析装置は、第1ミラー31、ダイクロイックミラー32、第2ミラー33、第3ミラー34、及びピンホール35の少なくとも1つを備えていなくてもよい。
また、第1実施形態~第3実施形態の光熱変換分析装置は、情報処理装置80を備えるが、本発明はこれに限定されず、光熱変換分析装置は、情報処理装置80を備えていなくてもよい。
The photothermal conversion analyzers of the first to third embodiments include a
Further, although the photothermal conversion analyzers of the first to third embodiments include the
第1実施形態~第4実施形態の初期劣化分析方法は、第1参照信号検出工程と、第1規格化信号算出工程と、第2参照信号検出工程と、第2規格化信号算出工程とを含むが、本開示はこれに限定されない。本開示の初期劣化分析方法は、第1参照信号検出工程と、第1規格化信号算出工程と、第2参照信号検出工程と、第2規格化信号算出工程とを含んでもいなくてもよい。この場合、劣化判定工程では、第1熱レンズ信号及び第2熱レンズ信号に基づいて、不透明試料又は透明試料の経時品の分析領域が劣化しているか否かを制御部が判定すればよい。 The initial deterioration analysis method of the first to fourth embodiments includes a first reference signal detection step, a first normalized signal calculation step, a second reference signal detection step, and a second normalized signal calculation step. including, but not limited to, this disclosure. The initial deterioration analysis method of the present disclosure may or may not include the first reference signal detection step, the first normalized signal calculation step, the second reference signal detection step, and the second normalized signal calculation step. . In this case, in the deterioration determination step, the control unit may determine whether or not the analysis region of the aged opaque sample or transparent sample has deteriorated based on the first thermal lens signal and the second thermal lens signal.
第1実施形態~第4実施形態の初期劣化分析方法では、分析領域は複数の微小領域を含むが、本発明はこれに限定されず、分析領域は1つであってもよい。この場合、劣化判定工程では、制御部は、不透明試料又は透明試料の分析領域の第1規格化信号と第2規格化信号との差分の絶対値を示す差分値を算出し、差分値が閾値以上であるか否かを判定し、差分値が閾値以上である場合、不透明試料又は透明試料の経時品の分析領域は劣化していると判定し、差分値が閾値以上ではない場合、不透明試料又は透明試料の経時品の分析領域は劣化していないと判定すればよい。 In the initial deterioration analysis methods of the first to fourth embodiments, the analysis area includes a plurality of minute areas, but the present invention is not limited to this, and the analysis area may be one. In this case, in the deterioration determination step, the control unit calculates a difference value indicating the absolute value of the difference between the first normalized signal and the second normalized signal of the analysis area of the opaque sample or the transparent sample, and the difference value is the threshold value. If the difference value is greater than or equal to the threshold value, it is determined that the analysis area of the aged opaque sample or transparent sample has deteriorated, and if the difference value is not greater than or equal to the threshold value, the opaque sample Alternatively, it may be judged that the analysis region of the aged transparent sample has not deteriorated.
1A 光熱変換分析装置
2 不透明試料
10A 第1光源部
11 第1光源
13 光チョッパー
20 第2光源部
21 第2光源
22 プリズム
40 対物レンズ
51 ステージ
52 駆動部
60 光学フィルタ群
61 ローパスフィルター
62 レーザーラインフィルター
70A 検出部
71 受光素子
72 同期検波回路
80 情報処理装置
84 制御部
EL 励起光
PL プローブ光
1A
Claims (12)
前記不透明試料に対して反射するプローブ光を出射する第2光源部と、
入射される前記励起光及び前記プローブ光を前記不透明試料の分析領域に向けて集光し、かつ前記不透明試料に反射した前記プローブ光を含む反射光を出射する対物レンズと、
前記反射光のうち前記励起光を遮断した透過光を透過させるフィルタと、
前記透過光を受光して、前記透過光の熱レンズ信号を検出する検出部と
を備える、光熱変換分析装置。 a first light source unit that emits excitation light for generating a thermal lens effect on an opaque sample;
a second light source unit that emits probe light that is reflected by the opaque sample;
an objective lens for concentrating the incident excitation light and the probe light toward an analysis area of the opaque sample and emitting reflected light including the probe light reflected by the opaque sample;
a filter that transmits transmitted light that has blocked the excitation light in the reflected light;
and a detector that receives the transmitted light and detects a thermal lens signal of the transmitted light.
前記入射位置調整部及び前記対物レンズは、前記プローブ光が前記不透明試料の表面に対して斜めに入射するように調整されている、請求項1に記載の光熱変換分析装置。 The second light source unit has an incident position adjusting unit that adjusts the incident position of the probe light on the objective lens,
2. The photothermal conversion analyzer according to claim 1, wherein said incident position adjusting section and said objective lens are adjusted so that said probe light is obliquely incident on the surface of said opaque sample.
光を出射する第1光源と、
前記光を所定のチョッピング周波数により強度変調して前記励起光を生成する光チョッパーと
を有し、
前記検出部は、
前記透過光を受光し、前記透過光の強度に応じた強度信号を発生させる受光素子と、
前記強度信号から、前記チョッピング周波数と同期する周波数で前記熱レンズ信号を抽出する同期検波回路と
を有する、請求項1又は請求項2に記載の光熱変換分析装置。 The first light source unit
a first light source that emits light;
an optical chopper that intensity-modulates the light with a predetermined chopping frequency to generate the excitation light;
The detection unit is
a light receiving element that receives the transmitted light and generates an intensity signal corresponding to the intensity of the transmitted light;
3. A photothermal conversion analyzer according to claim 1, further comprising a synchronous detection circuit for extracting said thermal lens signal from said intensity signal at a frequency synchronized with said chopping frequency.
前記対物レンズに対して前記ステージを移動させる駆動部と、
制御部と
を備え、
前記制御部は、前記駆動部及び前記検出部を制御して、複数の前記分析領域の各々の前記熱レンズ信号を取得する、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の光熱変換分析装置。 a stage on which the opaque sample is placed;
a driving unit that moves the stage with respect to the objective lens;
and a control unit,
The photothermal conversion according to any one of claims 1 to 4, wherein the control section controls the driving section and the detecting section to acquire the thermal lens signal for each of the plurality of analysis regions. Analysis equipment.
前記試料の経時品の前記分析領域の第2熱レンズ信号を検出する第2熱レンズ信号検出工程と、
前記第1熱レンズ信号及び前記第2熱レンズ信号に基づいて、前記経時品の前記分析領域が劣化しているか否かを制御部が判定する劣化判定工程と
を含み、
前記第1熱レンズ信号検出工程では、励起光を対物レンズに入射して前記非経時品に第1熱レンズ効果を発生させ、プローブ光を前記対物レンズに入射して前記非経時品の前記分析領域に集光させ、前記第1熱レンズ効果を介して前記非経時品を透過又は反射する前記プローブ光を含む第1光を、前記励起光を遮断するフィルタに通過させて第1透過光を出射させ、前記第1透過光から前記第1熱レンズ信号を検出し、
前記第2熱レンズ信号検出工程では、前記励起光を前記対物レンズに入射して前記経時品に第2熱レンズ効果を発生させ、前記プローブ光を前記対物レンズに入射して前記経時品の前記分析領域に集光させ、前記第2熱レンズ効果を介して前記経時品を透過又は反射する前記プローブ光を含む第2光を、前記フィルタに通過させて第2透過光を出射し、前記第2透過光から前記第2熱レンズ信号を検出する、初期劣化分析方法。 a first thermal lens signal detecting step of detecting a first thermal lens signal in an analysis area of the non-aged sample;
a second thermal lens signal detecting step of detecting a second thermal lens signal of the analysis area of the aging product of the sample;
a deterioration determination step in which a control unit determines whether or not the analysis region of the aging product has deteriorated based on the first thermal lens signal and the second thermal lens signal;
In the first thermal lens signal detection step, excitation light is incident on an objective lens to generate a first thermal lens effect on the non-aged product, and probe light is incident on the objective lens to analyze the non-aged product. A first light including the probe light that is focused on a region and transmitted or reflected by the non-aging product via the first thermal lens effect is passed through a filter that cuts off the excitation light so that the first transmitted light is and detecting the first thermal lens signal from the first transmitted light,
In the second thermal lens signal detection step, the excitation light is incident on the objective lens to generate a second thermal lens effect on the aged product, and the probe light is incident on the objective lens to generate the The second light including the probe light that is focused on the analysis area and transmitted or reflected by the aged product via the second thermal lens effect is passed through the filter to emit the second transmitted light, 2. A method of initial deterioration analysis, wherein the second thermal lens signal is detected from transmitted light.
前記第1参照信号に対する前記第1熱レンズ信号の比を示す第1規格化信号を算出する第1規格化信号算出工程と、
前記経時品の前記分析領域の第2参照信号を検出する第2参照信号検出工程と、
前記第2参照信号に対する前記第2熱レンズ信号の比を示す第2規格化信号を算出する第2規格化信号算出工程と
更に含み、
前記劣化判定工程では、前記第1熱レンズ信号及び前記第2熱レンズ信号の代わりに前記第1規格化信号及び前記第2規格化信号に基づいて、前記経時品の前記分析領域が劣化しているか否かを制御部が判定し、
前記第1参照信号検出工程では、前記励起光を前記対物レンズに入射させず、前記プローブ光を前記対物レンズに入射して前記非経時品の前記分析領域に集光させ、前記非経時品を透過又は反射する前記プローブ光を含む第3光を、前記フィルタに通過させて第3透過光を出射し、前記第3透過光から前記第1参照信号を検出し、
前記第2参照信号検出工程では、前記励起光を前記対物レンズに入射させず、前記プローブ光を前記対物レンズに入射して前記経時品の前記分析領域に集光させ、前記経時品を透過又は反射する前記プローブ光を含む第4光を、前記フィルタに通過させて第4透過光を出射し、前記第4透過光から前記第2参照信号を検出する、請求項6に記載の初期劣化分析方法。 a first reference signal detection step of detecting a first reference signal in the analysis region of the non-aged product;
a first normalized signal calculating step of calculating a first normalized signal indicating a ratio of the first thermal lens signal to the first reference signal;
a second reference signal detection step of detecting a second reference signal of the analysis region of the aging product;
a second normalized signal calculating step of calculating a second normalized signal indicating a ratio of the second thermal lens signal to the second reference signal;
In the deterioration determination step, the analysis region of the aging product has deteriorated based on the first normalized signal and the second normalized signal instead of the first thermal lens signal and the second thermal lens signal. The control unit determines whether there is
In the first reference signal detection step, the excitation light is not incident on the objective lens, and the probe light is incident on the objective lens and focused on the analysis region of the non-aged product, passing the third light including the probe light that is transmitted or reflected through the filter to emit third transmitted light, and detecting the first reference signal from the third transmitted light;
In the second reference signal detection step, the excitation light is not incident on the objective lens, and the probe light is incident on the objective lens to be focused on the analysis region of the aged product, and transmitted through or through the aged product. 7. The initial deterioration analysis according to claim 6, wherein the fourth light including the reflected probe light is passed through the filter to emit the fourth transmitted light, and the second reference signal is detected from the fourth transmitted light. Method.
前記制御部は、
前記分析領域の前記第1規格化信号と前記第2規格化信号との差分の絶対値を示す差分値を算出し、
前記差分値が閾値以上であるか否かを判定し、
前記差分値が閾値以上である場合、前記経時品の前記分析領域は劣化していると判定し、
前記差分値が閾値以上ではない場合、前記経時品の前記分析領域は劣化していないと判定する、請求項7に記載の初期劣化分析方法。 In the deterioration determination step,
The control unit
calculating a difference value indicating the absolute value of the difference between the first normalized signal and the second normalized signal in the analysis region;
Determining whether the difference value is greater than or equal to a threshold,
determining that the analysis region of the aging product is degraded when the difference value is equal to or greater than a threshold;
8. The initial deterioration analysis method according to claim 7, wherein when said difference value is not equal to or greater than a threshold value, it is determined that said analysis region of said aging product has not deteriorated.
前記第1熱レンズ信号検出工程では、前記非経時品の前記複数の微小領域の各々の前記第1熱レンズ信号を検出し、
前記第1参照信号検出工程では、前記非経時品の前記複数の微小領域の各々の前記第1参照信号を検出し、
前記第1規格化信号算出工程では、前記複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の前記第1規格化信号を算出し、
前記第2熱レンズ信号検出工程では、前記経時品の前記複数の微小領域の各々の前記第2熱レンズ信号を検出し、
前記第2参照信号検出工程では、前記経時品の前記複数の微小領域の各々の前記第2参照信号を検出し、
前記第2規格化信号算出工程では、前記複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の前記第2規格化信号を算出し、
前記劣化判定工程では、複数の前記第1規格化信号及び複数の前記第2規格化信号に基づいて、前記経時品の前記複数の微小領域の各々が劣化しているか否かを判定する、請求項7に記載の初期劣化分析方法。 The analysis region includes a plurality of microregions,
In the first thermal lens signal detection step, the first thermal lens signal of each of the plurality of minute regions of the non-aging product is detected;
In the first reference signal detection step, the first reference signal of each of the plurality of minute regions of the non-aging product is detected;
In the first normalized signal calculating step, for each of the plurality of micro-regions, the first normalized signal of the corresponding micro-region is calculated;
In the second thermal lens signal detecting step, the second thermal lens signal of each of the plurality of minute regions of the aged product is detected;
In the second reference signal detection step, the second reference signal of each of the plurality of minute regions of the aging product is detected;
In the second normalized signal calculating step, for each of the plurality of micro-regions, the second normalized signal of the corresponding micro-region is calculated;
In the deterioration determining step, it is determined whether or not each of the plurality of minute regions of the aging product is degraded based on the plurality of first normalized signals and the plurality of second normalized signals. Item 8. The initial deterioration analysis method according to Item 7.
前記制御部は、
前記複数の微小領域の各々について、対応する微小領域の前記第1規格化信号と前記第2規格化信号との差分の絶対値を示す差分値を算出し、
前記差分値が閾値以上であるか否かを判定し、
前記差分値が閾値以上である場合、前記経時品の前記対応する微小領域は劣化していると判定し、
前記差分値が閾値以上ではない場合、前記経時品の前記対応する微小領域は劣化していないと判定する、請求項9に記載の初期劣化分析方法。 In the deterioration determination step,
The control unit
calculating a difference value indicating an absolute value of a difference between the first normalized signal and the second normalized signal of the corresponding micro-region for each of the plurality of micro-regions;
Determining whether the difference value is greater than or equal to a threshold,
if the difference value is equal to or greater than a threshold value, determining that the corresponding minute region of the aged product has deteriorated;
10. The initial deterioration analysis method according to claim 9, wherein when said difference value is not equal to or greater than a threshold value, it is determined that said corresponding minute area of said aging product has not deteriorated.
前記第1光及び前記第3光の各々は、前記非経時品に対して反射し
前記第2光及び前記第4光の各々は、前記経時品に対して反射する、請求項7~請求項11のいずれか1項に記載の初期劣化分析方法。 the sample is an opaque sample;
Each of the first light and the third light is reflected against the non-aged product, and each of the second light and the fourth light is reflected against the aged product. 12. The initial deterioration analysis method according to any one of 11.
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