特許 6361461 プローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6361461

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】プローブ

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/01 20060101AFI20180712BHJP

   G01N 21/3577 20140101ALI20180712BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20180712BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/01 B

   G01N21/3577

   G01N21/27 Z

   G01N21/27 B

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-214627(P2014-214627)

(22)【出願日】2014年10月21日

(65)【公開番号】特開2016-80628(P2016-80628A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年6月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】玉置 忍

【審査官】 嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−１４７９６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−０５７６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６３９６０５６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００２−０４８７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０８２１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５４５９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−００９６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−０１５５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１１２０７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／９５８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力光を伝送する入力光伝送体と、
前記入力光伝送体から出射された前記入力光を測定光と参照光とに分岐する光分岐素子と、
前記測定光を入力し、出力光として伝送する出力光伝送体と、
前記測定光の光路を変更して、前記出力光伝送体へ向けて出力する第１光路変更部と、
前記出力光伝送体よりも上流側の前記測定光の光路上に設けられて、外部と連通する測定部と、
前記参照光を入力して伝送する第１参照光伝送体と、
前記参照光の光路を変更し、前記第１参照光伝送体へ向けて出力する第２光路変更部と、
前記第２光路変更部と第１参照光伝送体との間の前記参照光の光路上に配置され、内部に基準物質を注入可能な第１基準セルと、
前記入力光伝送体の一方側の端部、前記光分岐素子、前記第１光路変更部、前記出力光伝送体の一方側の端部、前記第２光路変更部、前記第１参照光伝送体の一方側の端部、及び前記第１基準セルを収容すると共に、外方に前記測定部が形成された筐体部と、
を備えるプローブ。

【請求項2】

前記第２光路変更部は、前記参照光の光路が前記第１光路変更部を経由して前記第１参照光伝送体に向かうよう変更し、
前記第１光路変更部は、前記参照光を前記第１参照光伝送体へ向けて出力する請求項１に記載のプローブ。

【請求項3】

前記筐体部に一方側の端部が収容され、前記参照光を入力して伝送する第２参照光伝送体と、
前記筐体部に収容され、前記第２光路変更部と第２参照光伝送体との間の前記参照光の光路上に配置され、内部に基準物質を注入可能な第２基準セルと、
をさらに備え、
前記第２光路変更部は、前記参照光の光路を、前記第１光路変更部を経由せずに前記第１参照光伝送体に向かう第１の方向、又は、前記第１光路変更部を経由して前記第２参照光伝送体へ向かう第２の方向、に変更可能な切替機構を有し、
前記第１光路変更部は、前記参照光を前記第２参照光伝送体へ向けて出力する請求項１に記載のプローブ。

【請求項4】

前記第２光路変更部の切替機構は、前記参照光の出力方向が、入射する前記参照光と直交する面に対して−４５°、０°又は４５°となるように３段階に切替可能である請求項３記載のプローブ。

【請求項5】

前記第１基準セル及び前記第２基準セルに注入される基準物質は互いに異なる請求項３又は請求項４記載のプローブ。

【請求項6】

前記筐体部に収容され、前記第１基準セル内の温度を測定する温度モニタ素子をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載のプローブ。

【請求項7】

前記筐体部に収容され、前記プローブ内の温度を測定する温度モニタ素子をさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載のプローブ。

【請求項8】

前記第１基準セルには、純水が注入されている請求項１〜７のいずれか一項に記載のプローブ。

【請求項9】

前記第１基準セルには、腐食防止用の物質が添加されている請求項８記載のプローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分光分析等に用いられるプローブに関する。

【背景技術】

【0002】

液体試料に対して測定光を照射して、測定対象物に対する測定光の透過率を測定するためのプローブを備えた測定装置が知られている。このような測定装置は、プローブを測定対象物の液体試料内に投入した状態で測定を行うことが一般的である（例えば、特許文献１，２等）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−３１１６０２号公報

【特許文献2】特開２０００−２６６６６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の測定装置では、ベースライン補正等のための基準物質の測定を行う場合には、プローブを液体試料内から取り出して測定を行う必要がある。このとき、上記の測定装置プローブに付着した液体試料を除去するための清掃作業が必要となる。また、基準物質に係る測定を予め行ったとしても、測定対象物を測定する前にはプローブの清掃が必要な場合がある。このように、液体試料内に投入して測定を行うプローブにおいては、基準物質の測定のための作業が煩雑となる可能性があった。

【0005】

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、より簡便な操作により基準物質の測定ができるプローブの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願発明は、
（１）入力光を伝送する入力光伝送体と、
前記入力光伝送体から出射された前記入力光を測定光と参照光とに分岐する光分岐素子と、
前記測定光を入力し、出力光として伝送する出力光伝送体と、
前記測定光の光路を変更して、前記出力光伝送体へ向けて出力する第１光路変更部と、
前記出力光伝送体よりも上流側の前記測定光の光路上に設けられて、外部と連通する測定部と、
前記参照光を入力して伝送する第１参照光伝送体と、
前記参照光の光路を変更し、前記第１参照光伝送体へ向けて出力する第２光路変更部と、
前記第２光路変更部と第１参照光伝送体との間の前記参照光の光路上に配置され、内部に基準物質を注入可能な第１基準セルと、
前記入力光伝送体の一方側の端部、前記光分岐素子、前記第１光路変更部、前記出力光伝送体の一方側の端部、前記第２光路変更部、前記第１参照光伝送体の一方側の端部、及び前記第１基準セルを収容すると共に、外方に前記測定部が形成された筐体部と、
を備えるプローブ、
である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、より簡便な操作により基準物質の測定ができるプローブが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る測定装置の概略構成を説明する図である。

【図2】第１実施形態に係るプローブの構成を説明する図である。

【図3】第１実施形態に係るプローブの構成を説明する図である。

【図4】第２実施形態に係るプローブの構成を説明する図である。

【図5】第２実施形態に係るプローブの構成を説明する図である。

【図6】第３実施形態に係るプローブの構成を説明する図である。

【図7】第３実施形態に係るプローブの変形例について説明する図である。

【図8】第４実施形態に係るプローブの構成を説明する図である。

【図9】第４実施形態に係るプローブの構成を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。

【0010】

本願の光プローブは、（１）入力光を伝送する入力光伝送体と、前記入力光伝送体から出射された前記入力光を測定光と参照光とに分岐する光分岐素子と、前記測定光を入力し、出力光として伝送する出力光伝送体と、前記測定光の光路を変更して、前記出力光伝送体へ向けて出力する第１光路変更部と、前記出力光伝送体よりも上流側の前記測定光の光路上に設けられて、外部と連通する測定部と、前記参照光を入力して伝送する第１参照光伝送体と、前記参照光の光路を変更し、前記第１参照光伝送体へ向けて出力する第２光路変更部と、前記第２光路変更部と第１参照光伝送体との間の前記参照光の光路上に配置され、内部に基準物質を注入可能な第１基準セルと、前記入力光伝送体の一方側の端部、前記光分岐素子、前記第１光路変更部、前記出力光伝送体の一方側の端部、前記第２光路変更部、前記第１参照光伝送体の一方側の端部、及び前記第１基準セルを収容すると共に、外方に前記測定部が形成された筐体部と、を備える。

【0011】

上記の光プローブによれば、光分岐素子により入力光から分岐された参照光を用いて、第１基準セル内の基準物質の測定を同時に行うことができる。したがって、基準物質の測定のためにプローブを洗浄する等の新たな作業を必要とせず、簡便な操作により基準物質の測定が可能となる。また、このように測定対象物の測定に用いられるプローブを用いて基準物質を測定する場合、プローブを洗浄して測定する場合や、プローブを用いずに基準物質を測定する場合と比較して、測定対象物とより近い状況で基準物質の測定を行うことができる。したがって、基準物質の測定結果を用いて、測定対象物の測定結果の補正を行う場合、補正の精度が向上する。

【0012】

（２）また、（１）に記載のプローブについて、前記第２光路変更部は、前記参照光の光路が前記第１光路変更部を経由して前記第１参照光伝送体に向かうよう変更し、前記第１光路変更部は、前記参照光を前記第１参照光伝送体へ向けて出力する構成とすることができる。

【0013】

このように、参照光が第１光路変更部を経由する構成とした場合でも、第１基準セル内の基準物質の測定を同時に行うことができる。

【0014】

（３）また、（１）に記載のプローブについて、前記筐体部に一方側の端部が収容され、前記参照光を入力して伝送する第２参照光伝送体と、前記筐体部に収容され、前記第２光路変更部と第２参照光伝送体との間の前記参照光の光路上に配置され、内部に基準物質を注入可能な第２基準セルと、をさらに備え、前記第２光路変更部は、前記参照光の光路を、前記第１光路変更部を経由せずに前記第１参照光伝送体に向かう第１の方向、又は、前記第１光路変更部を経由して前記第２参照光伝送体へ向かう第２の方向、に変更可能な切替機構を有し、前記第１光路変更部は、前記参照光を前記第２参照光伝送体へ向けて出力する構成とすることができる。

【0015】

このようなプローブでは、第１基準セル及び第２基準セルという２つの基準セルを用いて基準物質の測定を行うことができる。したがって、２つの条件で基準物質の測定を行う場合であっても、簡便な操作により測定を行うことができる。

【0016】

（４）また、（３）に記載のプローブについて、前記第２光路変更部の切替機構は、前記参照光の出力方向が、入射する前記参照光と直交する面に対して−４５°、０°又は４５°となるように３段階に切替可能である構成とすることができる。

【0017】

切替機構が上記のように３段階に切替可能な構成とした場合、第１参照光伝送体及び第２参照光伝送体を出力方向に対応させて配置することで、細かい角度調整等を行う必要なく、参照光を伝送体に入射させることが可能となる。

【0018】

（５）また、（３）又は（４）に記載のプローブについて、前記第１基準セル及び前記第２基準セルに注入される基準物質は互いに異なる構成とすることができる。

【0019】

互いに異なる基準物質が第１基準セル及び第２基準セルに注入される構成とすることで、洗浄等の作業を行うことなく２種類の基準物質の測定を１つのプローブで実施することが可能となる。

【0020】

（６）また、（１）〜（５）のいずれかに記載のプローブについて、前記筐体部に収容され、前記第１基準セル内の温度を測定する温度モニタ素子をさらに備える構成とすることができる。

【0021】

第１基準セル内の温度を測定する温度モニタ素子を備えている場合、第１基準セル内の温度の変化に応じた補正を行うことができることから、補正の精度が向上する。

【0022】

（７）また、（１）〜（６）のいずれかに記載のプローブについて、前記筐体部に収容され、前記プローブ内の温度を測定する温度モニタ素子をさらに備える構成とすることができる。

【0023】

プローブ内の温度を測定する温度モニタ素子を備えている場合、プローブ内の温度の変化に応じた補正を行うことができることから、補正の精度が向上する。

【0024】

（８）また、（１）〜（７）のいずれかに記載のプローブについて、前記第１基準セルには、純水が注入されている構成とすることができる。

【0025】

このように、純水は液体の測定対象物を測定する際の基準物質として好適に用いられる。

【0026】

（９）また、（８）に記載のプローブについて、前記第１基準セルには、腐食防止用の物質が添加されている構成とすることができる。

【0027】

第１基準セルに腐食防止用の物質を添加することで、第１基準セル内の基準物質の特性劣化等を防止することができる。

【0028】

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明に係るプローブの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0029】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る測定装置の概略構成と主な使用方法を説明する図である。図１に示すように、測定装置１は、光源１０と、プローブ２０と、分析器４０と、を含んで構成される。測定装置１による測定対象物Ｏは液体である。

【0030】

光源１０は、液体の測定対象物に対して照射する光（入力光）を出射する。入力光については特に限定されず、例えば、赤外光（波長帯域：２５００ｎｍ〜４０００ｎｍ）、可視光（波長帯域：３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）を用いることができるが、近赤外光が好適に用いられる。本実施形態に係る測定装置１で用いられる近赤外光とは、９００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長帯域の光を指す。光源１０は上記の波長の光を出射可能であれば特に限定されず、例えば、近赤外光を入力光として用いる場合には、ハロゲンランプ等を用いることができる。また、光源１０は、パルス光を出射するような構成であってもよい。さらに、光源１０としてスーパーコンティニューム（Supercontinuum）光源を用いることもできる。

【0031】

プローブ２０は、コネクタ等により光源１０及び分析器４０に対して接続され、光源１０からの入力光を導波して測定対象物の液体に対して出射する。また、プローブ２０は、光を照射した測定対象物からの透過光又は散乱光を入射して分析器４０に導波する機能を有する。図１に示すように、測定対象物Ｏ内にプローブ２０の先端を導入することで、測定が行われる。プローブ２０では、伝送体によって光が導波されるが、その具体的な構成については後述する。なお、光源１０及び分析器４０とプローブ２０との間は、例えば光ファイバ等によって接続される構成であってもよい。

【0032】

分析器４０は、プローブ２０からの光を受光して測定を行う機能を有する。分析器４０は、プローブ２０における伝送体を導波した測定対象物の透過光又は散乱光を受光する受光部と、受光部により受光された光の分析を行う分析部と、を含んで構成される。

【0033】

分析器４０においては、受光部における受光センサとして、ＭＣＴ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂの量子井戸型などを用いることが出来る。受光部として、分析器４０に対して入射した光を分光する分光部と、２次元に配列された受光センサと、からなる構成を採用した場合、従来のポイントセンサを用いる場合に比べて、短時間での測定が可能となる。また、受光センサとしてＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂの量子井戸型のセンサを用いることにより、比較的安価で高精度の計測性能を実現することができる。

【0034】

分析器４０の分析部において分析を行う際には、基準物質の測定結果がベースライン補正等のために用いられる。基準物質の測定結果とは、測定対象物とは異なる基準物質（例えば、空気、純水、基準溶液）に対して測定光を出射することで基準物質から出射される透過光又は散乱光を分析器４０にて受光した結果である。本実施形態に係るプローブ２０では、測定対象物に係る測定と同時に基準物質の測定を行うことができる構成を有するため、基準物質の測定をより簡易な手順で実施することができる。この点については後述する。

【0035】

次に、測定装置１のうち、プローブ２０について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２（Ａ）は、プローブ２０の正面からの概略構成図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のIIB−IIB矢視図である。また、図３（Ａ）は、図２（Ｂ）のIIIA−IIIA矢視図であり、図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）のIIIB−IIIB矢視図である。なお、以下の実施形態では、ＸＹＺ軸を用いながら説明する。

【0036】

図２、図３に示すように、プローブ２０は、光源１０に対してその一方の端部２１ａが接続する入力光伝送体２１と、分析器４０に対してその一方の端部２２ａが接続する出力光伝送体２２と、分析器４０に対してその一方の端部２３ａが接続する参照光伝送体２３と、を含む。入力光伝送体２１の光源１０側とは逆側の端部２１ｂ、出力光伝送体２２の分析器４０側とは逆側の端部２２ｂ、及び参照光伝送体２３の分析器４０側とは逆側の端部２３ｂは、筐体部２５に収容される。入力光伝送体２１、出力光伝送体２２及び参照光伝送体２３は、筐体部２５側の端部では、略同一の方向（Ｙ軸方向）に延びる。筐体部２５は、３つの伝送体の光軸方向に沿って延びる略円筒形状をなしている。

【0037】

筐体部２５は、外装は光の透過を防止する材料によって覆われていることが好ましく、且つ、内部は、３つの伝送体（入力光伝送体２１、出力光伝送体２２及び参照光伝送体２３）から出射された光が導波可能な部材により構成されることが好ましい。また、内部が空洞であってもよい。内部が空洞である場合、筐体部２５の内部に配置される伝送体等の光学部品は、それぞれ接着剤等の何らかの固定具により固定される。

【0038】

３つの伝送体（入力光伝送体２１、出力光伝送体２２及び参照光伝送体２３）は、それぞれ光ファイバ又はガラスロッド等によって実現される。また、光ファイバとガラスロッドとを組み合わせた構成とすることもできる。伝送体として光ファイバを用いる場合は、石英ガラスファイバを用いることが望ましい。石英ガラスファイバは、近赤外の長波長側である２．５μｍmまでを低損失で伝送することが可能であるため、近赤外光を用いた測定において特に好適に使用できる。また、近赤外光を用いた測定においては、光ファイバとして、ＯＨフリーファイバや低ＯＨファイバを用いることが望ましい。これは、ＯＨフリーファイバ又は低ＯＨファイバを用いる場合、ＯＨ由来の波長１．４μｍ前後及び波長１．９μｍ前後の吸収を回避することができるため、近赤外の波長帯域の光を広く有効に分析に活用できるためである。

【0039】

図２、図３に示すように、入力光伝送体２１及び出力光伝送体２２は、ＸＹ平面に沿って平行に配置されている。入力光伝送体２１及び参照光伝送体２３は、ＹＺ平面に沿って平行に配置されている。

【0040】

入力光伝送体２１の端部２１ｂ、及び出力光伝送体２２の端部２２ｂは、筐体部２５の先端に設けられた測定部２７と対向している。

【0041】

測定部２７は、図２（Ａ），図３（Ａ）等に示されるように、円筒状の筐体部２５の側面の一部を切り欠いて形成された、Ｘ軸方向に沿って延びる開口である。測定部２７は開口であるので、プローブ２０を測定対象物Ｏ内に投入した際には、測定部２７に測定対象物Ｏが導入される。測定部２７のうち、ＸＺ平面に沿って延びて対向配置された壁面には、筐体部２５内部との間で光の入出射が可能なカバーガラス２８が設けられる。

【0042】

測定部２７を挟んで入力光伝送体２１及び出力光伝送体２２が配置される側と逆側には、反射ミラー３０（第１光路変更部）が配置される。反射ミラー３０は、入力光伝送体２１の端部２１ｂから出射されて測定部２７を通過した光が、出力光伝送体２２の端部２２ｂから出力光伝送体２２に入射するように配置される。具体的には、反射ミラー３０は、２つの反射面３０ａ，３０ｂがそれぞれＸ軸に対して４５°の角度をなし、且つＺ軸に沿って延びるように配置される（図３（Ａ）参照）。これにより、図３（Ａ）に示すように、入力光伝送体２１の端部２１ｂから出射されて測定部２７を通過した光は、反射面３０ａ，３０ｂにおいて反射された後、−Ｙ方向に進み、測定部２７を再度通過した後に、集光レンズ２９を経て、出力光伝送体２２の端部２２ｂから出力光伝送体２２に入射する。これにより、測定部２７を通過した光が出力光として出力光伝送体２２に入射し、分析器４０に対して伝送される。

【0043】

入力光伝送体２１の端部２１ｂと測定部２７との間には、入力光伝送体２１から出射される光の光軸方向（Ｙ軸方向）に沿って、集光レンズ３１と、光分岐素子３２と、がこの順となるように設けられる。

【0044】

集光レンズ３１は、入力光伝送体２１を導波した入力光をコリメートして出射する。また、光分岐素子３２は、集光レンズ３１から出射された入力光を、光軸方向（＋Ｙ方向）に進む測定光と、下方（−Ｚ方向）に進む参照光と、分岐して出射する機能を有する。

【0045】

下方に分岐された参照光は、参照光用ミラー３３（第２光路変更部）によって光軸方向（−Ｙ方向）に進路が変更されて、基準セル３４（第１基準セルに相当）、集光レンズ３５を経て、参照光伝送体２３の端部２３ｂから参照光伝送体２３へ入射可能な構成とされている。

【0046】

ここで、基準セル３４とは、分析器４０で分析される測定対象物の測定結果を補正するための基準物質を導入するセルである。基準セル３４は、注入口（図示せず）から内部に、例えば、空気、水（純水）、基準液（測定対象物Ｏに対してブランクとなる液体）等を導入することができる。内部に導入する基準物質は、プローブ２０による測定対象物Ｏに応じて適宜選択される。基準セル３４に水又は基準液を導入する場合、腐食剤又は滅菌剤等の腐食防止のための物質を同時に導入して、基準セル３４内の液体の特性劣化を防ぐ構成としてもよい。これにより、不純物、藻類、又は菌類等が基準セル３４内に混入した場合でも、繁殖を防ぐことができる。

【0047】

基準セル３４は、プローブ２０による測定時には外部に対して密封された状態となり、測定対象物Ｏと接触しない構成とすることが好ましい。

【0048】

上記のようなプローブ２０においては、光源１０から出射された入力光は、入力光伝送体２１を経て、端部２１ｂから筐体部２５内に出射される。端部２１ｂから出射された光は、光分岐素子３２によってその一部が参照光として下方に分岐される一方、光分岐素子３２を直進する測定光は、測定部２７を通過することで、測定対象物Ｏに対して照射される。測定対象物Ｏに対して照射された測定光のうち測定対象物Ｏを透過した透過光が、反射ミラー３０によって、反射された後、測定部２７を経て出力光伝送体２２の端部２２ｂから出力光伝送体２２に入射する。出力光伝送体２２を伝搬した光は分析器４０において分析される。

【0049】

一方、光分岐素子３２において下方に分岐された参照光は、参照光用ミラー３３によって光路が変更された後、基準セル３４を通過して参照光伝送体２３の端部２３ｂから参照光伝送体２３に入射する。その後、参照光伝送体２３により伝送された光は分析器４０において、出力光伝送体２２を伝搬した光の分析を行う際の補正用の光として用いられる。なお、分析器４０においては、出力光伝送体２２により伝送された光とは異なる受光センサ等により、参照光伝送体２３により伝送された光を受光した後に分析を行う構成とすることができる。分析器４０の構成は適宜変更することができる。

【0050】

このように、本実施形態に係るプローブ２０では、光分岐素子３２により入力光から分岐された参照光を用いて基準物質の測定を同時に行うことができる。したがって、基準物質の測定のためにプローブ２０を洗浄する等の新たな作業を必要とせず、簡便な操作により基準物質の測定が可能となる。また、このように測定対象物Ｏの測定に用いられるプローブ２０を用いて基準物質を測定する場合、プローブ２０を洗浄して測定する場合や、プローブ２０を用いずに基準物質を測定する場合と比較して、環境条件（温度等）が測定対象物Ｏとより近い状況で基準物質の測定を行うことができる。したがって、基準物質の測定結果を用いて、測定対象物Ｏの測定結果の補正を行う場合、補正の精度が向上する。

【0051】

（第２実施形態）
第２実施形態に係るプローブについて、図４及び図５を参照しながら説明する。図４（Ａ）は、プローブ２０Ａの正面からの概略構成図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のIVB−IVB矢視図である。また、図５（Ａ）は、図４（Ｂ）のVA−VA矢視図であり、図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）のVB−VB矢視図である。

【0052】

第２実施形態に係るプローブ２０Ａが、第１実施形態に係るプローブ２０と異なるのは参照光伝送体２３の配置が変更された点である。また、参照光伝送体２３の配置の変更に伴い、参照光伝送体２３の前段に設けられたミラー等の配置が変更されている。

【0053】

具体的には、プローブ２０Ａにおいて、参照光伝送体２３は、一つのＹＺ平面内に出力光伝送体２２と平行に配置されている。そのため、Ｙ軸方向に沿って延びる参照光伝送体２３に対して入射させるために、光分岐素子３２により下方に分岐された光を参照光用ミラー３３によって反射ミラー３０側へ光路変更させている。反射ミラー３０は、Ｚ軸に沿って延びている。したがって、参照光用ミラー３３によって反射ミラー３０側に出射された光は、反射面３０ａ，３０ｂを経て、参照光伝送体２３へ入射する構成とされている。上方から見た場合、参照光用ミラー３３から出射された光の参照光伝送体２３への光路は、光分岐素子３２を直進した光の出力光伝送体２２への光路と略同一となる。

【0054】

また、第２実施形態に係るプローブ２０Ａでは、基準セル３４の配置が変更されていて、測定部２７の下方側（−Ｚ方向側）に基準セル３４が設けられている。

【0055】

第２実施形態に係るプローブ２０Ａでは、光分岐素子３２において下方に分岐された光は、参照光用ミラー３３によって光路が変更された後、基準セル３４を通過して反射ミラー３０側により反射され、基準セル３４を再度通過した後に、参照光伝送体２３の端部２３ｂから参照光伝送体２３に入射する。その後、参照光伝送体２３を伝搬した光は分析器４０において、出力光伝送体２２を伝搬した光の分析を行う際の補正用の光として用いられる。

【0056】

このように、第２実施形態に係るプローブ２０Ａにおいても、光分岐素子３２により分岐された参照光を用いて基準物質の測定を同時に行うことができる。したがって、基準物質の測定のためにプローブ２０Ａを洗浄する等の新たな作業を必要とせず、簡便な操作により基準物質の測定が可能となる。また、プローブ２０Ａにおいては、分岐された光は、基準セル３４を２回通過した後に参照光伝送体２３に入射する。これは、出力光伝送体２２へ入射する光が測定部２７を２回通過する構成と同様の構成である。したがって、測定対象物Ｏと同様の条件で基準物質の測定を行うことができ、より高い精度の補正が可能となる。

【0057】

なお、基準セル３４は、光分岐素子３２にて分岐された光が参照光伝送体２３に入射するまでの光路上に配置されていればよいので、その位置や形状は特に限定されない。

【0058】

（第３実施形態）
第３実施形態に係るプローブについて、図６を参照しながら説明する。図６は、プローブ２０Ｂの正面からの概略構成図である。

【0059】

第３実施形態に係るプローブ２０Ｂは、第１実施形態に係るプローブ２０に対して温度モニタ素子３６Ａ（温度測定部）を配置したものである。図６に示すように、プローブ２０Ｂでは、温度モニタ素子３６Ａにより基準セル３４内の基準物質の温度が測定される。温度モニタ素子３６Ａとしては、例えば、熱電対、サーミスタ、白金等を用いることができる。温度モニタ素子３６Ａは、導線３６Ｂを介して分析器４０に接続され、分析器４０において、温度情報が取得される。分析器４０にて取得された温度情報は、測定対象物Ｏの測定結果の補正に用いられる。

【0060】

第３実施形態に係るプローブ２０Ｂのように、温度モニタ素子３６Ａにより基準物質の周辺環境の温度を測定する構成とすることにより、基準物質の温度変化に応じた補正を行うことができる。また、測定部２７内の測定対象物Ｏの温度を測定する構成を備えている場合、測定対象物Ｏの測定結果についても温度補正を行うことができるため、高い精度での補正を行うことができる。

【0061】

なお、プローブ２０Ｂでは、基準セル３４内の基準物質の温度を測定している構成を示しているが、プローブ内の温度を測定する構成としてもよい。プローブ内の温度を直接測定する構成を備えるプローブを図７に示す。

【0062】

図７に示すプローブ２０Ｃは、基準セル３４内の基準物質の温度を測定する温度モニタ素子３６Ａに加えて、プローブ２０Ｃの内部の温度を測定する温度モニタ素子３７Ａを有する。温度モニタ素子３７Ａは導線３７Ｂを介して分析器４０に接続される。このような構成を有するプローブ２０Ｃでは、温度モニタ素子３７Ａを利用してプローブ２０Ｃ内の温度を測定できるので、この測定結果を利用して温度変化に応じた補正を行うことができる。

【0063】

（第４実施形態）
第４実施形態に係るプローブについて、図８及び図９を参照しながら説明する。図８（Ａ）は、プローブ２０Ｄの正面からの概略構成図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のVIIIB−VIIIB矢視図である。また、図９（Ａ）は、図８（Ｂ）のIXA−IXA矢視図であり、図９（Ｂ）は、図８（Ｂ）のIXB−IXB矢視図である。

【0064】

第４実施形態に係るプローブ２０Ｄが、第１実施形態に係るプローブ２０と異なるのは参照光伝送体が２本設けられた点である。また、参照光伝送体が２本設けられたため、参照光用ミラーが角度可変ミラーに変更される。

【0065】

具体的には、プローブ２０Ｄでは、一つのＹＺ平面内に入力光伝送体２１と平行に配置された第１参照光伝送体２３１と、他の一つのＹＺ平面内に出力光伝送体２２と平行に配置された第２参照光伝送体２３２と、を備える。また、光分岐素子３２の下方に配置される参照光用ミラー３３Ａは、角度可変となり、参照光の光路を変更可能な切替機構として機能する。参照光用ミラー３３Ａは、外部の制御装置（図示せず）に接続された導線３３Ｂを介した電圧制御等によってその角度が変更される。参照光用ミラー３３Ａは、自由に角度を変更できる構成であってもよいが、少なくとも、第１参照光伝送体２３１へ向けて光を出射する場合（第１の方向：光分岐素子３２からの参照光に対して直交する面から−４５°）と、第２参照光伝送体２３２へ向けて光を出射する場合（第２の方向：光分岐素子３２からの参照光に対して直交する面から＋４５°）と、参照光伝送体による測定を行わない場合（光分岐素子３２からの参照光に対して直交する面から０°）と、の３段階に角度が変更可能な構成であれば特に限定されない。

【0066】

第１参照光伝送体２３１と参照光用ミラー３３Ａとの間には、第１基準セル３４１が設けられる。また、参照光用ミラー３３Ａと反射ミラー３０との間であって測定部２７の下方には、第２基準セル３４２が設けられる。第１基準セル３４１は、第１実施形態のプローブ２０における基準セル３４と同様の配置とされる。また、第２基準セル３４２は、第２実施形態のプローブ２０Ａにおける基準セル３４と同様の配置とされる。第１基準セル３４１と第２基準セル３４２とは独立しているので、互いに異なる基準物質を導入することができる。

【0067】

このようなプローブ２０Ｄにおいては、参照光用ミラー３３Ａにより光分岐素子３２によって分岐された参照光を第１参照光伝送体２３１側に出射した場合には、第１基準セル３４１を通過した光が第１参照光伝送体２３１に入射する。したがって、第１基準セル３４１内の基準物質の測定を行うことができる。一方、参照光用ミラー３３Ａにより光分岐素子３２によって分岐された参照光を反射ミラー３０側に出射した場合には、第２基準セル３４２を通過して反射ミラー３０により反射された光が、第２基準セル３４２を再度通過して第２参照光伝送体２３２に入射する。したがって、第２基準セル３４２内の基準物質の測定を行うことができる。

【0068】

このように、第４実施形態に係るプローブ２０Ｄでは、２つの基準セル３４１，３４２において、互いに異なる２種類の基準物質を保持することができ、参照光用ミラー３３Ａの角度を変更することで、測定対象物Ｏに応じて測定に利用する基準物質を選択して測定を行うことができる。したがって、測定対象物Ｏに応じて基準物質を入れ替える等の作業を減らすことができ、より簡便な操作により測定対象物に応じた基準物質の測定が可能となる。

【0069】

以上、本発明の実施形態に係るプローブについて説明したが、本発明に係るプローブは上記実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。

【0070】

例えば、本発明に係るプローブにおける測定部は、測定光の光路上に配置されていればよく、その形状は適宜変更することができる。また、基準セルについても参照光の光路上に配置されていればよく、その形状は適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0071】

１…測定装置、１０…光源、２０，２０Ａ〜２０Ｄ…プローブ、２１…入力光伝送体、２２…出力光伝送体、２３，２３１，２３２…参照光伝送体、３０…反射ミラー、３２…光分岐素子、３３…参照光用ミラー、３４，３４１，３４２…基準セル、４０…分析器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】