(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023159016
(43)【公開日】2023-10-31
(54)【発明の名称】分析装置、分析システム及び携帯型情報端末
(51)【国際特許分類】
G01J 3/02 20060101AFI20231024BHJP
H10N 50/10 20230101ALI20231024BHJP
H10N 50/80 20230101ALI20231024BHJP
G01J 1/02 20060101ALI20231024BHJP
G01J 3/51 20060101ALI20231024BHJP
G01J 3/12 20060101ALN20231024BHJP
【ＦＩ】
G01J3/02 S
H01L43/08 Z
H01L43/02 Z
H01L43/08 U
G01J1/02 R
G01J3/51
G01J3/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022180977
(22)【出願日】2022-11-11
(31)【優先権主張番号】P 2022068883
(32)【優先日】2022-04-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100163496
【弁理士】
【氏名又は名称】荒 則彦
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】福澤 英明
(72)【発明者】
【氏名】水野 友人
(72)【発明者】
【氏名】柴田 哲也
【テーマコード（参考）】
2G020
2G065
5F092
【Ｆターム（参考）】
2G020AA03
2G020AA04
2G020CB04
2G020CB23
2G020CC26
2G020CC63
2G020CD06
2G020CD36
2G020CD37
2G065AB02
2G065AB04
2G065AB05
2G065AB09
2G065AB22
2G065AB23
2G065BB15
2G065BB25
2G065BC28
2G065BC33
2G065BC35
5F092AB10
5F092AC08
5F092AC12
5F092AD23
5F092AD24
5F092BB10
5F092BB22
5F092BB23
5F092BB31
5F092BB34
5F092BB35
5F092BB36
5F092BB37
5F092BB38
5F092BB42
5F092BB43
5F092BB53
5F092BB55
5F092BC04
5F092BC07
5F092BC12
5F092BC13
5F092DA08
(57)【要約】
【課題】新規で、小型化可能な分析装置、分析システム及び携帯型情報端末を提供することを目的とする。
【解決手段】この分析装置は、第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれるスペーサ層と、を備える、少なくとも一つの磁性素子と、光を出射する光源と、を備え、前記光源からの前記光を分析対象試料に照射し、前記分析対象試料で反射した反射光又は前記分析対象試料を透過した透過光を前記少なくとも一つの磁性素子により検知する。
【選択図】図１
【解決手段】この分析装置は、第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれるスペーサ層と、を備える、少なくとも一つの磁性素子と、光を出射する光源と、を備え、前記光源からの前記光を分析対象試料に照射し、前記分析対象試料で反射した反射光又は前記分析対象試料を透過した透過光を前記少なくとも一つの磁性素子により検知する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれるスペーサ層と、を備える、少なくとも一つの磁性素子と、
光を出射する光源と、を備え、
前記光源からの前記光を分析対象試料に照射し、
前記分析対象試料で反射した反射光又は前記分析対象試料を透過した透過光を前記少なくとも一つの磁性素子により検知する、分析装置。
光を出射する光源と、を備え、
前記光源からの前記光を分析対象試料に照射し、
前記分析対象試料で反射した反射光又は前記分析対象試料を透過した透過光を前記少なくとも一つの磁性素子により検知する、分析装置。
【請求項2】
分光器をさらに備え、
前記反射光又は前記透過光は、前記分光器を介して、前記少なくとも一つの磁性素子に照射される、請求項１に記載の分析装置。
前記反射光又は前記透過光は、前記分光器を介して、前記少なくとも一つの磁性素子に照射される、請求項１に記載の分析装置。
【請求項3】
前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、
前記反射光又は前記透過光は、前記分光器を介して、前記複数の磁性素子に照射される、請求項２に記載の分析装置。
前記反射光又は前記透過光は、前記分光器を介して、前記複数の磁性素子に照射される、請求項２に記載の分析装置。
【請求項4】
複数の波長フィルターをさらに備え、
前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、
前記複数の波長フィルターのそれぞれに対応して、前記複数の磁性素子のうちの少なくとも１つが配置され、
前記反射光又は前記透過光は、前記複数の波長フィルターのそれぞれを介して、波長フィルターのそれぞれに対応して配置された少なくとも１つの前記磁性素子に照射され、
前記複数の波長フィルターのうちの少なくとも一つは、他の波長フィルターと透過波長帯域が異なる、請求項１に記載の分析装置。
前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、
前記複数の波長フィルターのそれぞれに対応して、前記複数の磁性素子のうちの少なくとも１つが配置され、
前記反射光又は前記透過光は、前記複数の波長フィルターのそれぞれを介して、波長フィルターのそれぞれに対応して配置された少なくとも１つの前記磁性素子に照射され、
前記複数の波長フィルターのうちの少なくとも一つは、他の波長フィルターと透過波長帯域が異なる、請求項１に記載の分析装置。
【請求項5】
前記光源は、レーザー光を出射するレーザー素子である、請求項１に記載の分析装置。
【請求項6】
前記光源は、レーザー光を出射する複数のレーザー素子を有し、
前記複数のレーザー素子のうちの少なくとも一つは、他のレーザー素子と出射するレーザー光の波長が異なる、請求項５に記載の分析装置。
前記複数のレーザー素子のうちの少なくとも一つは、他のレーザー素子と出射するレーザー光の波長が異なる、請求項５に記載の分析装置。
【請求項7】
前記レーザー素子は、３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長の光を出射する、請求項５に記載の分析装置。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の分析装置と、情報記憶装置と、を備え、
前記磁性素子により前記分析装置が検知した前記反射光又は前記透過光のデータと、前記情報記憶装置に保存されたデータとを照合し、前記分析対象試料の情報を認識する、分析システム。
前記磁性素子により前記分析装置が検知した前記反射光又は前記透過光のデータと、前記情報記憶装置に保存されたデータとを照合し、前記分析対象試料の情報を認識する、分析システム。
【請求項9】
請求項８に記載の分析システムと、
前記分析対象試料の情報を表示する表示モニターと、を備える、携帯型情報端末。
前記分析対象試料の情報を表示する表示モニターと、を備える、携帯型情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分析装置、分析システム及び携帯型情報端末に関する。
【背景技術】
【0002】
光を用いた分析装置として、ラマン分光装置、赤外分光装置等が知られている。例えば、特許文献１には、ラマン分光装置が開示されている。また例えば、特許文献２には、赤外分光装置が開示されている。光を用いた分析装置には、光（電磁波）を電気信号として検出するための光検出器が用いられている。例えば、特許文献１に記載のラマン分光装置は、ＣＣＤ（Charge coupled device）で光を検出している。例えば、特許文献２に記載の赤外分光装置は、ボロメータで赤外線を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－１１３０２１号公報
【特許文献2】特開２０００－２７５１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
分光装置の光検出には、いくつかの種類の光検出器が用いられているが、小型化が困難である等の課題がある。そのため、光を用いた分析装置の更なる発展のために新たなブレイクスルーが求められている。
【0005】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、新規で、小型化可能な分析装置、分析システム及び携帯型情報端末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【0007】
（１）第１の態様にかかる分析装置は、第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれるスペーサ層と、を備える、少なくとも一つの磁性素子と、光を出射する光源と、を備え、前記光源からの前記光を分析対象試料に照射し、前記分析対象試料で反射した反射光又は前記分析対象試料を透過した透過光を前記少なくとも一つの磁性素子により検知する。
【0008】
（２）上記態様にかかる分析装置は、分光器をさらに備え、前記反射光又は前記透過光は、前記分光器を介して、前記少なくとも一つの磁性素子に照射されてもよい。
【0009】
（３）上記態様にかかる分析装置において、前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、前記反射光又は前記透過光は、前記分光器を介して、前記複数の磁性素子に照射されてもよい。
【0010】
（４）上記態様にかかる分析装置は、複数の波長フィルターをさらに備え、前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、前記複数の波長フィルターのそれぞれに対応して、前記複数の磁性素子のうちの少なくとも１つが配置され、前記反射光又は前記透過光は、前記複数の波長フィルターのそれぞれを介して、波長フィルターのそれぞれに対応して配置された少なくとも１つの前記磁性素子に照射され 、前記複数の波長フィルターのうちの少なくとも一つは、他の波長フィルターと透過波長帯域が異なってもよい。
【0011】
（５）上記態様にかかる分析装置において、前記光源は、レーザー光を出射するレーザー素子でもよい。
【0012】
（６）上記態様にかかる分析装置において、前記光源は、レーザー光を出射する複数のレーザー素子を有し、前記複数のレーザー素子のうちの少なくとも一つは、他のレーザー素子と出射するレーザー光の波長が異なってもよい。
【0013】
（７）上記態様にかかる分析装置において、前記レーザー素子は、３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長の光を出射してもよい。
【0014】
（８）第２の態様にかかる分析システムは、上記態様にかかる分析装置と、情報記憶装置と、を備え、前記磁性素子により前記分析装置が検知した前記反射光又は前記透過光のデータと、前記情報記憶装置に保存されたデータとを照合し、前記分析対象試料の情報を認識する。
【0015】
（９）第３の態様にかかる携帯型情報端末は、上記態様にかかる分析システムと、前記分析対象試料の情報を表示する表示モニターと、を備える。
【発明の効果】
【0016】
上記態様にかかる分析装置、分析システム及び携帯型情報端末は、小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第１実施形態に係る分析システムのブロック図である。
【図2】第１実施形態に係る分析システムの別の例のブロック図である。
【図3】第１実施形態に係る光検知装置の断面図である。
【図4】第１実施形態に係る磁性素子の断面図である。
【図5】第１実施形態に係る磁性素子の動作例の第１メカニズムを説明するための図である。
【図6】第１実施形態に係る磁性素子の動作例の第２メカニズムを説明するための図である。
【図7】第１実施形態に係る磁性素子の動作の別の例を説明するための図である。
【図8】第１実施形態に係る磁性素子の動作の別の例を説明するための図である。
【図9】第１実施形態に係る光検知装置の平面図である。
【図10】第２実施形態に係る光検知装置の断面図である。
【図11】第３実施形態に係る光検知装置の断面図である。
【図12】第３実施形態に係る光検知装置の平面図である。
【図13】第４実施形態に係る分析システムのブロック図である。
【図14】第５実施形態に係る分析システムのブロック図である。
【図15】第６実施形態に係る分析システムのブロック図である。
【図16】第６実施形態に係る分析システムを用いた携帯型情報端末の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【0019】
方向について定義する。磁性素子１０の積層方向をｚ方向とし、ｚ方向と直交する面内の一方向をｘ方向、ｘ方向及びｚ方向と直交する方向をｙ方向とする。以下、＋ｚ方向を「上」、－ｚ方向を「下」と表現する場合がある。＋ｚ方向は、第２電極Ｅ２から第１電極Ｅ１へ向かう方向である。上下は、必ずしも重力が加わる方向とは一致しない。
【0020】
「第１実施形態」
図１は、第１実施形態に係る分析システムのブロック図である。分析システム２００は、例えば、分析装置１００と情報記憶装置１１０とを備える。分析システム２００は、磁性素子により分析装置１００が検知した、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光のデータと、情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合し、分析対象試料Ｏｂの情報を認識する。
図１は、第１実施形態に係る分析システムのブロック図である。分析システム２００は、例えば、分析装置１００と情報記憶装置１１０とを備える。分析システム２００は、磁性素子により分析装置１００が検知した、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光のデータと、情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合し、分析対象試料Ｏｂの情報を認識する。
【0021】
分析装置１００は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を検知する。図１に示す分析装置１００は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２を検知する。分析装置１００は、例えば、分光分析装置である。
【0022】
情報記憶装置１１０には、データが保存されている。情報記憶装置１１０は、例えば、外部ストレージである。分析装置１００と情報記憶装置１１０との間のアクセスは、無線でも有線でもよい。また図２に示す分析システム２００Ａのように、情報記憶装置１１０は、分析装置１００Ａ内に格納された内部ストレージでもよい。
【0023】
分析装置１００は、例えば、光源１と光検知装置２と試料設置部３と信号処理部４とを備える。
【0024】
光源１は、光Ｌ１を出射する。分析装置１００は、分析対象試料Ｏｂに光源１からの光Ｌ１を照射する。光源１からの光Ｌ１は、分析対象試料Ｏｂに照射される。本明細書における光とは、可視光線に限らず、可視光線よりも波長の長い赤外線や、可視光線よりも波長の短い紫外線も含む。可視光線の波長は例えば、３８０ｎｍ以上８００ｎｍ未満である。赤外線の波長は例えば、８００ｎｍ以上１ｍｍ以下である。紫外線の波長は例えば、２００ｎｍ以上３８０ｎｍ未満である。
【0025】
光源１は、レーザーダイオード等のレーザー素子のような単一波長の光を出射する光源でも、白色光源のように連続スペクトルを有する光を出射する光源でもよい。例えば、分析装置１００が分析対象試料Ｏｂによる散乱光の波長のシフトを分析するラマン分光装置の場合は、光源１としてレーザー素子が好適に用いられる。レーザー素子は、例えば、３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長の光を出射する。また、例えば、分析装置１００が分析対象試料Ｏｂによる赤外光の吸収を分析する赤外分光装置の場合は、光源１として、赤外線領域に連続スペクトルを有する光を出射する光源が好適に用いられる。光源１は、使用時に電源に接続される。電源は、光源１の内部にあってもよい。
【0026】
試料設置部３は、分析対象試料Ｏｂを設置する部分である。詳細は後述するが、試料設置部３は、無くてもよい。分析対象試料Ｏｂは、特に限られず、例えば、薬品等の化学物質、細胞、ウィルス、血液等である。
【0027】
光検知装置２は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２を電気信号に置き換える。光検知装置２の具体的な構成は後述する。
【0028】
信号処理部４には、光検知装置２からの信号Ｓ１が入力される。信号処理部４は、例えば、信号受信部とプロセッサーとを有する。信号受信部は、信号処理部４の入力端子である。信号受信部は、例えば、入力端子に入力された信号を増幅する増幅器を更に備えていてもよい。プロセッサーは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。プロセッサーは、例えば、光検知装置２からの信号Ｓ１を基に、反射光Ｌ２のデータを検知し、検知した反射光Ｌ２のデータと情報記憶装置１１０に保存されたデータとの照合を行う。信号処理部４は、例えば、照合結果を外部に出力する。信号処理部４は、検知した反射光Ｌ２のデータをそのまま外部に出力してもよい。例えば、分析装置１００がラマン分光装置の場合は、分析装置１００が検知する、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光のデータ及び情報記憶装置１１０に保存されたデータは、例えばラマンスペクトルである。例えば、分析装置１００が赤外分光装置の場合は、分析装置１００が検知する、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光のデータ及び情報記憶装置１１０に保存されたデータは、例えばＩＲスペクトルである。
【0029】
図３は、第１実施形態に係る光検知装置２の断面図である。光検知装置２は、磁性素子１０と分光器５０とレンズＲと回路基板９１と配線層９５とを備える。
【0030】
回路基板９１は、例えば、アナログデジタル変換器９２と出力端子９３とを有する。磁性素子１０から出力された電気信号は、アナログデジタル変換器９２でデジタルデータに置換され、出力端子９３から出力される。出力端子９３は、例えば、信号処理部４に接続されている。
【0031】
配線層９５は、例えば、回路基板９１上に形成されている。配線層９５は、複数の配線９６を有する。複数の配線９６の間には、層間絶縁膜９７がある。配線９６は、磁性素子１０のそれぞれと回路基板９１との間、回路基板９１に形成された各演算回路の間を電気的に繋ぐ。磁性素子１０のそれぞれと回路基板９１とは、例えば、層間絶縁膜９７をｚ方向に貫通する貫通配線を介して接続される。磁性素子１０のそれぞれと回路基板９１との間の配線間距離を短くすることで、ノイズを低減できる。
【0032】
配線９６は、導電性を有する。配線９６は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ等である。層間絶縁膜９７は、多層配線の配線間や素子間を絶縁する絶縁体である。層間絶縁膜９７は、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇの酸化物、窒化物、酸窒化物であり、後述する絶縁層３０と同様の材料を用いることができる。
【0033】
磁性素子１０は、例えば、配線層９５上に形成されている。磁性素子１０は、例えば、複数ある。複数の磁性素子１０は、例えば、配線層９５上に列状に配列している。複数の磁性素子１０は、行列状に配列していてもよい。磁性素子１０には、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光が照射される。分析装置１００は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を磁性素子１０により検知する。第１実施形態に係る分析装置１００は、図３に示す磁性素子１０により、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２を検知する。磁性素子１０の詳細は後述する。
【0034】
レンズＲは、光を磁性素子１０に向かって集光する。レンズＲを通過して集光した光が磁性素子１０に照射される。図３では、一つのレンズＲの下方に一つの磁性素子１０が配置されているが、一つのレンズＲの下方に複数の磁性素子１０を配置してもよい。
【0035】
分光器５０は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を分光する。反射光又は透過光は、分光器５０を介して、複数の磁性素子１０に照射される。例えば、図３に示すように、分光器５０は、反射光Ｌ２を分光する。分光器５０は、例えば、反射光Ｌ２を波長ごとに、光Ｌ２１、光Ｌ２２、光Ｌ２３に分光する波長分散型の分光器である。分光器５０は、例えば、プリズム、回折格子等である。回折格子は、例えば、ブレーズド回折格子、ホログラフィック回折格子、ラミナー回折格子である。
【0036】
磁性素子１０は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を検知するための光検知素子である。複数の磁性素子１０のそれぞれには、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光が分光器５０を介して照射される。図３に示す複数の磁性素子１０のそれぞれには、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２が分光器５０を介して照射される。図３に示す複数の磁性素子１０のそれぞれには、分光器５０により分光された光が照射される。例えば、一つの磁性素子１０には光Ｌ２１が照射され、別の磁性素子１０には光Ｌ２２が照射され、さらに別の磁性素子１０には光Ｌ２３が照射される。
【0037】
【0038】
磁性素子１０は、少なくとも第１強磁性層１１と第２強磁性層１２とスペーサ層１３とを有する。スペーサ層１３は、第１強磁性層１１と第２強磁性層１２との間に位置する。磁性素子１０は、これらの他に、バッファ層１４、シード層１５、強磁性層１６、磁気結合層１７、垂直磁化誘起層１８、キャップ層１９を有してもよい。バッファ層１４、シード層１５、強磁性層１６及び磁気結合層１７は、第２強磁性層１２と第２電極Ｅ２との間に位置し、垂直磁化誘起層１８及びキャップ層１９は、第１強磁性層１１と第１電極Ｅ１との間に位置する。磁性素子１０の周囲は絶縁層３０により覆われている。絶縁層３０は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に位置する。
【0039】
磁性素子１０は、例えば、スペーサ層１３が絶縁材料で構成されたＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子である。磁性素子１０は、外部からの光が照射されると抵抗値が変化する。磁性素子１０は、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１の状態と第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２の状態との相対的な変化に応じて、ｚ方向の抵抗値（ｚ方向に電流を流した場合の抵抗値）が変化する。このような素子は磁気抵抗効果素子とも呼ばれる。
【0040】
第１強磁性層１１は、外部から光が照射されると磁化の状態が変化する光検知層である。第１強磁性層１１は、磁化自由層とも呼ばれる。磁化自由層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の状態が変化する磁性体を含む層である。所定の外部からのエネルギーは、例えば、外部から照射される光、磁性素子１０の積層方向に流れる電流、外部磁場である。第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１は、照射される光の強度に応じて状態が変化する。
【0041】
第１強磁性層１１は、強磁性体を含む。第１強磁性層１１は、例えば、Ｃｏ、ＦｅまたはＮｉ等の磁性元素のいずれかを少なくとも含む。第１強磁性層１１は、上述のような磁性元素と共に、Ｂ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｇｄ等の元素を含んでもよい。第１強磁性層１１は、例えば、磁性元素と非磁性元素とを含む合金でもよい。第１強磁性層１１は、複数の層から構成されていてもよい。第１強磁性層１１は、例えば、ＣｏＦｅＢ合金、ＣｏＦｅＢ合金層をＦｅ層で挟んだ積層体、ＣｏＦｅＢ合金層をＣｏＦｅ層で挟んだ積層体である。一般的に、「強磁性」は「フェリ磁性」を含む。第１強磁性層１１は、フェリ磁性を示してもよい。一方、第１強磁性層１１は、フェリ磁性ではない強磁性を示してもよい。例えば、ＣｏＦｅＢ合金は、フェリ磁性ではない強磁性を示す。
【0042】
第１強磁性層１１は、膜面内方向（ｘｙ面内のいずれかの方向）に磁化容易軸を有する面内磁化膜でも、膜面直方向（ｚ方向）に磁化容易軸を有する垂直磁化膜でもよい。
【0043】
第１強磁性層１１の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第１強磁性層１１の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることが好ましい。第１強磁性層１１が垂直磁化膜の場合、第１強磁性層１１の膜厚が薄いと、第１強磁性層１１の上下にある層からの垂直磁気異方性印加効果が強まり、第１強磁性層１１の垂直磁気異方性が高まる。つまり、第１強磁性層１１の垂直磁気異方性が高いと、磁化Ｍ１１がｚ方向に戻ろうとする力が強まる。一方、第１強磁性層１１の膜厚が厚いと、第１強磁性層１１の上下にある層からの垂直磁気異方性印加効果が相対的に弱まり、第１強磁性層１１の垂直磁気異方性が弱まる。
【0044】
第１強磁性層１１の膜厚が薄くなると強磁性体としての体積は小さくなり、厚くなると強磁性体としての体積は大きくなる。外部からのエネルギーが加わったときの第１強磁性層１１の磁化の反応しやすさは、第１強磁性層１１の磁気異方性（Ｋｕ）と体積（Ｖ）との積（ＫｕＶ）に反比例する。つまり、第１強磁性層１１の磁気異方性と体積との積が小さくなると、光に対する反応性が高まる。このような観点から、光に対する反応を高めるためには、第１強磁性層１１の磁気異方性を適切に設計したうえで第１強磁性層１１の体積を小さくすることが好ましい。
【0045】
第１強磁性層１１の膜厚が２ｎｍより厚い場合は、例えばＭｏ，Ｗからなる挿入層を第１強磁性層１１内に設けてもよい。すなわち、ｚ方向に強磁性層、挿入層、強磁性層が順に積層された積層体を第１強磁性層１１としてもよい。挿入層と強磁性層との界面における界面磁気異方性により第１強磁性層１１全体の垂直磁気異方性が高まる。挿入層の膜厚は、例えば、０．１ｎｍ～１．０ｎｍである。
【0046】
第２強磁性層１２は、磁化固定層である。磁化固定層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の状態が磁化自由層よりも変化しにくい磁性体からなる層である。例えば、磁化固定層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の向きが磁化自由層よりも変化しにくい。また、例えば、磁化固定層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の大きさが磁化自由層よりも変化しにくい。第２強磁性層１２の保磁力は、例えば、第１強磁性層１１の保磁力よりも大きい。第２強磁性層１２は、例えば第１強磁性層１１と同じ方向に磁化容易軸を有する。第２強磁性層１２は、面内磁化膜でも、垂直磁化膜でもよい。第２強磁性層１２の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【0047】
第２強磁性層１２を構成する材料は、例えば、第１強磁性層１１と同様である。第２強磁性層１２は、例えば、０．４ｎｍ～１．０ｎｍの厚みのＣｏと０．４ｎｍ～１．０ｎｍの厚みのＰｔとが交互に数回積層された多層膜でもよい。第２強磁性層１２は、例えば、０．４ｎｍ～１．０ｎｍの厚みのＣｏ、０．１ｎｍ～０．５ｎｍの厚みのＭｏ、０．３ｎｍ～１．０ｎｍの厚みのＣｏＦｅＢ合金、０．３ｎｍ～１．０ｎｍの厚みのＦｅが順に積層された積層体でもよい。
【0048】
第２強磁性層１２の磁化は、例えば、磁気結合層１７を挟んだ強磁性層１６との磁気結合によって固定してもよい。この場合、第２強磁性層１２、磁気結合層１７及び強磁性層１６を合わせたものを磁化固定層と称する場合もある。磁気結合層１７及び強磁性層１６の詳細は、後述する。
【0049】
スペーサ層１３は、第１強磁性層１１と第２強磁性層１２との間に配置される層である。スペーサ層１３は、導電体、絶縁体もしくは半導体によって構成される層、又は、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層で構成される。スペーサ層１３は、例えば非磁性層である。スペーサ層１３の膜厚は、後述する初期状態における第１強磁性層１１の磁化と第２強磁性層１２の磁化の配向方向に応じて調整できる。
【0050】
例えば、スペーサ層１３が絶縁体からなる場合は、磁性素子１０は、第１強磁性層１１とスペーサ層１３と第２強磁性層１２とからなる磁気トンネル接合（ＭＴＪ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を有する。このような素子はＭＴＪ素子と呼ばれる。この場合、磁性素子１０はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を発現することができる。例えば、スペーサ層１３が金属からなる場合は、磁性素子１０は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を発現することができる。このような素子はＧＭＲ素子と呼ばれる。磁性素子１０は、スペーサ層１３の構成材料によって、ＭＴＪ素子、ＧＭＲ素子などと呼び名が異なることがあるが、総称して磁気抵抗効果素子とも呼ばれる。
【0051】
スペーサ層１３が絶縁材料で構成される場合、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン又は酸化ケイ素等を含む材料をスペーサ層１３の材料として用いることができる。また、これら絶縁材料は、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇなどの元素や、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの磁性元素を含んでもよい。第１強磁性層１１と第２強磁性層１２との間に高いＴＭＲ効果が発現するようにスペーサ層１３の膜厚を調整することで、高い磁気抵抗変化率が得られる。ＴＭＲ効果を効率よく利用するためには、スペーサ層１３の膜厚は、０．５～５．０ｎｍ程度としてもよく、１．０～２．５ｎｍ程度としてもよい。
【0052】
スペーサ層１３を非磁性導電材料で構成する場合、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ又はＲｕ等の導電材料を用いることができる。ＧＭＲ効果を効率よく利用するためには、スペーサ層１３の膜厚は、０．５～５．０ｎｍ程度としてもよく、２．０～３．０ｎｍ程度としてもよい。
【0053】
スペーサ層１３を非磁性半導体材料で構成する場合、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫、酸化ゲルマニウム、酸化ガリウム又はＩＴＯ等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層１３の膜厚は１．０～４．０ｎｍ程度としてもよい。
【0054】
スペーサ層１３として非磁性絶縁体中の導体によって構成される通電点を含む層を適用する場合、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムによって構成される非磁性絶縁体中に、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌなどの非磁性の導体によって構成される通電点を含む構造としてもよい。また、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの磁性元素によって導体を構成してもよい。この場合、スペーサ層１３の膜厚は、１．０～２．５ｎｍ程度としてもよい。通電点は、例えば、膜面に垂直な方向からみたときの直径が１ｎｍ以上５ｎｍ以下の柱状体である。
【0055】
強磁性層１６は、例えば、第２強磁性層１２と磁気結合する。磁気結合は、例えば、反強磁性的な結合であり、ＲＫＫＹ相互作用により生じる。第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２の向きと強磁性層１６の磁化Ｍ１６の向きとは反平行の関係である。強磁性層１６を構成する材料は、例えば、第１強磁性層１１と同様である。
【0056】
磁気結合層１７は、第２強磁性層１２と強磁性層１６との間に位置する。磁気結合層１７は、例えば、Ｒｕ、Ｉｒ等である。
【0057】
バッファ層１４は、異なる結晶間の格子不整合を緩和する層である。バッファ層１４は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む金属又は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＣｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む窒化物である。より具体的には、バッファ層１４は、例えば、Ｔａ（単体）、ＮｉＣｒ合金、ＴａＮ（窒化タンタル）、ＣｕＮ（窒化銅）である。バッファ層１４の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。バッファ層１４は、例えば、非晶質である。バッファ層１４は、例えば、シード層１５と第２電極Ｅ２との間に位置し、第２電極Ｅ２に接する。バッファ層１４は、第２電極Ｅ２の結晶構造が第２強磁性層１２の結晶構造に影響を及ぼすことを抑制する。
【0058】
シード層１５は、シード層１５上に積層される層の結晶性を高める。シード層１５は、例えば、バッファ層１４と強磁性層１６との間に位置し、バッファ層１４上にある。シード層１５は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｚｒ、ＮｉＦｅＣｒである。シード層１５の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【0059】
キャップ層１９は、第１強磁性層１１と第１電極Ｅ１との間にある。キャップ層１９は、第１強磁性層１１上に積層されて第１強磁性層１１と接する垂直磁化誘起層１８を含んでいてもよい。キャップ層１９は、プロセス過程で下層へのダメージを防ぐと共に、アニール時に下層の結晶性を高める。キャップ層１９の膜厚は、第１強磁性層１１に十分な光が照射されるように、例えば１０ｎｍ以下である。
【0060】
垂直磁化誘起層１８は、第１強磁性層１１の垂直磁気異方性を誘起する。垂直磁化誘起層１８は、例えば酸化マグネシウム、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ等である。垂直磁化誘起層１８が酸化マグネシウムの場合は、導電性を高めるために、酸化マグネシウムが酸素欠損していることが好ましい。垂直磁化誘起層１８の膜厚は、例えば、０．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下である。
【0061】
磁性素子１０の形状は、柱状である。磁性素子１０の形状は、円柱でも角柱でもよい。磁性素子１０をｚ方向から見た際の幅は、例えば、１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下とすることができる。磁性素子１０をｚ方向から見た際の幅は、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下としてもよい。磁性素子１０のｚ方向の長さは、例えば、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることができる。このように、光検知素子である磁性素子１０の大きさを、例えば光電子増倍管のような従来の光検出器に比べて非常に小さくすることができるため、分析装置１００を小型化することができる。
【0062】
絶縁層３０は、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇの酸化物、窒化物、酸窒化物である。絶縁層３０は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化クロム、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）等である。
【0063】
第１電極Ｅ１は、例えば、磁性素子１０に光が照射される側に配置される。反射光Ｌ２の一部（例えば、光Ｌ２１、光Ｌ２２、光Ｌ２３のいずれか）は、第１電極Ｅ１側から磁性素子１０に照射され、少なくとも第１強磁性層１１に照射される。第１電極Ｅ１は、導電性を有する材料からなる。第１電極Ｅ１は、例えば、使用波長帯域の光に対して透過性を有する透明電極である。第１電極Ｅ１は、例えば、使用波長帯域の光の８０％以上を透過することが好ましい。第１電極Ｅ１は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）等の酸化物である。第１電極Ｅ１は、これらの酸化物の透明電極材料の中に複数の柱状金属を有する構成としてもよい。第１電極Ｅ１として上記のような透明電極材料を用いることは必須ではなく、Ａｕ、ＣｕまたはＡｌなどの金属材料を薄い膜厚で用いることで、照射される光を第１強磁性層１１に到達させるようにしてもよい。第１電極Ｅ１の材料として金属を用いる場合、第１電極Ｅ１の膜厚は、例えば、３～１０ｎｍである。また第１電極Ｅ１は、光が照射される照射面に反射防止膜を有してもよい。
【0064】
第２電極Ｅ２は、磁性素子１０を挟んで第１電極Ｅ１と反対側にある。第２電極Ｅ２は、導電性を有する材料からなる。第２電極Ｅ２は、例えば、Ｃｕ、ＡｌまたはＡｕなどの金属により構成される。これらの金属の上下にＴａやＴｉを積層してもよい。また、ＣｕとＴａの積層膜、ＴａとＣｕとＴｉの積層膜、ＴａとＣｕとＴａＮの積層膜を用いてもよい。また、第２電極Ｅ２として、ＴｉＮやＴａＮを用いてもよい。第２電極Ｅ２の膜厚は、例えば２００ｎｍ～８００ｎｍである。
【0065】
第２電極Ｅ２は、磁性素子１０に照射される光に対して透過性を有するようにしてもよい。第２電極Ｅ２の材料として、第１電極Ｅ１と同様に、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）等の酸化物の透明電極材料を用いてもよい。第１電極Ｅ１のほうから光が照射される場合においても、光の強度によっては光が第２電極Ｅ２まで到達する場合もありうるが、この場合、第２電極Ｅ２が酸化物の透明電極材料を含んで構成されていることで、第２電極Ｅ２が金属で構成されている場合に比べて、第２電極Ｅ２とそれに接する層との界面における光の反射を抑制できる。
【0066】
次いで、第１実施形態に係る分析システム２００の動作について説明する。まず光源１から光Ｌ１が出射される。光Ｌ１の一部は、分析対象試料Ｏｂに照射される。分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２は、光検知装置２に照射される。
【0067】
光検知装置２に照射された反射光Ｌ２は、分光器５０で例えば波長ごとに分光される。分光された光Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３のそれぞれは、例えば、それぞれ異なる磁性素子１０に照射される。光Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３のそれぞれは、レンズＲで集光されてもよい。
【0068】
例えば、磁性素子１０のいずれかに、光Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３のいずれかが照射されると、その磁性素子１０から出力電圧が生じる。つまり、磁性素子１０は、照射された光を電気信号に置き換える。
【0069】
磁性素子１０からの出力電圧は、第１強磁性層１１に照射される光の強度により変化する。磁性素子１０からの出力電圧の変化に寄与するのは、第１強磁性層１１、第２強磁性層１２及びスペーサ層１３の積層方向の抵抗値変化である。磁性素子１０からの出力電圧が光の照射によって変化する厳密なメカニズムはまだ明確になっていないが、例えば、以下の２つのメカニズムが考えられる。
【0070】
図５は、磁性素子１０の動作例の第１メカニズムを説明するための図である。図５の上のグラフは、縦軸が第１強磁性層１１に照射される光の強度であり、横軸が時間である。図５の下のグラフは、縦軸が磁性素子１０のｚ方向の抵抗値であり、横軸が時間である。図５では、磁性素子１０のうち第１強磁性層１１、第２強磁性層１２及びスペーサ層１３のみを抜き出して図示している。
【0071】
まず第１強磁性層１１に第１強度の光が照射された状態（以下、初期状態と称する）において、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１と第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２とは平行の関係にあり、磁性素子１０のｚ方向の抵抗値は第１抵抗値Ｒ１を示し、磁性素子１０からの出力電圧の大きさは第１の値を示す。第１強度は、第１強磁性層１１に照射される光の強度がゼロの場合でもよい。
【0072】
磁性素子１０のｚ方向の抵抗値は、磁性素子１０のｚ方向にセンス電流Ｉｓを流すことで、磁性素子１０のｚ方向の両端に電圧が発生し、その電圧値からオームの法則を用いて求められる。磁性素子１０からの出力電圧は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に発生する。図５に示す例の場合、センス電流Ｉｓを第１強磁性層１１から第２強磁性層１２に向かって流す。この方向にセンス電流Ｉｓを流すことで、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１に対して、第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２と同じ方向のスピントランスファートルクが作用し、初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが平行になる。また、この方向にセンス電流Ｉｓを流すことで、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１が動作時に反転することを防止することができる。
【0073】
次いで、第１強磁性層１１に照射される光の強度が変化する。光の照射による外部からのエネルギーによって第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１は初期状態から傾く。第１強磁性層１１に光が照射されていない状態における第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１の方向と、光が照射された状態における磁化Ｍ１１の方向との角度は、いずれも０°より大きく９０°より小さい。
【0074】
第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１が初期状態から傾くと、磁性素子１０のｚ方向の抵抗値は初期状態から変化する。そして、磁性素子１０からの出力電圧は初期状態から変化する。例えば、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１の傾きに応じて、磁性素子１０のｚ方向の抵抗値は、第２抵抗値Ｒ２、第３抵抗値Ｒ３、第４抵抗値Ｒ４と変化し、磁性素子１０からの出力電圧は第２の値、第３の値、第４の値と変化する。第１抵抗値Ｒ１、第２抵抗値Ｒ２、第３抵抗値Ｒ３、第４抵抗値Ｒ４の順に抵抗値は大きくなる。第２抵抗値Ｒ２、第３抵抗値Ｒ３、第４抵抗値Ｒ４のそれぞれは、磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが平行である場合の抵抗値（第１抵抗値Ｒ１）と、磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが反平行である場合の抵抗値との間である。第１の値、第２の値、第３の値、第４の値の順に磁性素子１０からの出力電圧は大きくなる。
【0075】
磁性素子１０は、第１強磁性層１１に照射される光の強度が変化した際に、磁性素子１０からの出力電圧（磁性素子１０のｚ方向の抵抗値）が変化する。例えば、第１の値（第１抵抗値Ｒ１）を“０”、第２の値（第２抵抗値Ｒ２）を“１”、第３の値（第３抵抗値Ｒ３）を“２”、第４の値（第４抵抗値Ｒ４）を“３”として規定すると、磁性素子１０からは４値の情報を読み出すことができる。すなわち、第１強磁性層１１に照射される光の強度と、磁性素子１０からの出力電圧との対応関係を規定しておくことで、光の強度を出力電圧として検知できる。ここでは一例として４値を読み出す場合を示したが、磁性素子１０からの出力電圧（磁性素子１０の抵抗値）の閾値の設定により読み出す値の数は自由に設計できる。また磁性素子１０の出力電圧のアナログ値をそのまま利用し、アナログ的に変化する光強度をアナログの出力電圧として検知してもよい。
【0076】
第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１には第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２と同じ方向のスピントランスファートルクが作用している。そのため、第１強磁性層１１に光が照射されていない場合は、初期状態から傾いた磁化Ｍ１１は、磁化Ｍ１２と平行状態に戻る。磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが平行状態に戻ると、磁性素子１０のｚ方向の抵抗値は、第１抵抗値Ｒ１に戻る。
【0077】
ここでは初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが平行な場合を例に説明したが、初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが反平行でもよい。この場合、磁性素子１０のｚ方向の抵抗値は、磁化Ｍ１１が傾くほど（磁化Ｍ１１の初期状態からの角度変化が大きくなるほど）小さくなる。初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが反平行な場合は、センス電流Ｉｓは第２強磁性層１２から第１強磁性層１１に向かって流すことが好ましい。この方向にセンス電流Ｉｓを流すことで、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１に対して、第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２と反対方向のスピントランスファートルクが作用し、初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが反平行になる。
【0078】
図６は、磁性素子１０の動作例の第２メカニズムを説明するための図である。図６の上のグラフは、縦軸が第１強磁性層１１に照射される光の強度であり、横軸が時間である。図６の下のグラフは、縦軸が磁性素子１０のｚ方向の抵抗値であり、横軸が時間である。
【0079】
図６に示す初期状態における磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２の状態は、図５に示す初期状態における磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２の状態と同様である。図６に示す例の場合も、センス電流Ｉｓを第１強磁性層１１から第２強磁性層１２に向かって流すことが好ましい。この方向にセンス電流Ｉｓを流すことで、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１に対して、第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２と同じ方向のスピントランスファートルクが作用し、初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが平行になる。
【0080】
次いで、第１強磁性層１１に照射される光の強度が変化する。光の照射による外部からのエネルギーによって第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１の大きさは初期状態から小さくなる。第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１が初期状態から小さくなると、磁性素子１０のｚ方向の抵抗値は変化する。そして、磁性素子１０からの出力電圧は変化する。例えば、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１の大きさに応じて、磁性素子１０のｚ方向の抵抗値は、第２抵抗値Ｒ２、第３抵抗値Ｒ３、第４抵抗値Ｒ４と変化し、磁性素子１０からの出力電圧は第２の値、第３の値、第４の値と変化する。第１抵抗値Ｒ１、第２抵抗値Ｒ２、第３抵抗値Ｒ３、第４抵抗値Ｒ４の順に抵抗値は大きくなる。第１の値、第２の値、第３の値、第４の値の順に磁性素子１０からの出力電圧は大きくなる。したがって図５の場合と同様に、第１強磁性層１１に照射される光の強度と磁性素子１０からの出力電圧との対応関係を規定しておくことで、光の強度を出力電圧として検知できる。
【0081】
また第２メカニズムの場合も、第１メカニズムの場合と同様に、第１強磁性層１１に照射される光の強度が第１強度に戻ると、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１の状態は初期状態の状態に戻る。
【0082】
図６においても、初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが反平行としてもよい。この場合、磁性素子１０のｚ方向の抵抗値は、磁化Ｍ１１の大きさが小さくなるほど、小さくなる。初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが反平行な場合は、センス電流Ｉｓは第２強磁性層１２から第１強磁性層１１に向かって流すことが好ましい。
【0083】
またここまでは、初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが平行又は反平行な場合を例示したが、初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが直交していてもよい。例えば、初期状態において第１強磁性層１１がｘｙ平面のいずれかの方向に磁化Ｍ１１が配向した面内磁化膜で、第２強磁性層１２がｚ方向に磁化Ｍ１２が配向した垂直磁化膜の場合が、この場合に該当する。磁気異方性により磁化Ｍ１１がｘｙ面内のいずれかの方向に配向し、磁化Ｍ１２がｚ方向に配向することで、初期状態において磁化Ｍ１１と磁化Ｍ１２とが直交する。
【0084】
図７及び図８は、第１実施形態に係る磁性素子１０の動作の別の例を説明するための図である。図７及び図８では、磁性素子１０のうち第１強磁性層１１、第２強磁性層１２及びスペーサ層１３のみを抜き出して図示している。図７と図８とは、磁性素子１０に印加するセンス電流Ｉｓの流れ方向が異なる。図７は、センス電流Ｉｓを第１強磁性層１１から第２強磁性層１２に向かって流している。図８は、センス電流Ｉｓを第２強磁性層１２から第１強磁性層１１に向かって流している。
【0085】
図７及び図８のいずれの場合でも、磁性素子１０にセンス電流Ｉｓが流れることで、初期状態において磁化Ｍ１１に対してスピントランスファートルクが作用している。図７の場合は、磁化Ｍ１１が第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２と平行になるように、スピントランスファートルクが作用している。図８の場合は、磁化Ｍ１１が第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２と反平行になるように、スピントランスファートルクが作用している。図７及び図８のいずれの場合でも、初期状態では、磁化Ｍ１１に対する磁気異方性による作用がスピントランスファートルクの作用よりも大きいため、磁化Ｍ１１はｘｙ面内のいずれかの方向を向いている。
【0086】
第１強磁性層１１に照射される光の強度が大きくなると、光の照射による外部からのエネルギーによって第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１は初期状態から傾く。磁化Ｍ１１に加わる光の照射による作用とスピントランスファートルクによる作用との和が、磁化Ｍ１１に係る磁気異方性による作用より大きくなるためである。第１強磁性層１１に照射される光の強度が大きくなると、図７の場合の磁化Ｍ１１は第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２と平行になるように傾き、図８の場合の磁化Ｍ１１は第２強磁性層１２の磁化Ｍ１２と反平行になるように傾く。磁化Ｍ１１に作用するスピントランスファートルクの方向が違うため、図７と図８における磁化Ｍ１１の傾き方向は異なる。
【0087】
第１強磁性層１１に照射される光の強度が大きくなると、図７の場合は磁性素子１０の抵抗値は小さくなり、磁性素子１０からの出力電圧は小さくなる。図８の場合は磁性素子１０の抵抗値は大きくなり、磁性素子１０からの出力電圧は大きくなる。
【0088】
第１強磁性層１１に照射される光の強度が第１強度に戻ると、磁化Ｍ１１に対する磁気異方性による作用により第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１の状態は初期状態の状態に戻る。
【0089】
ここでは第１強磁性層１１が面内磁化膜であり、第２強磁性層１２が垂直磁化膜の例を挙げて説明したが、この関係は逆でもよい。すなわち、初期状態において、磁化Ｍ１１がｚ方向に配向し、磁化Ｍ１２がｘｙ面内のいずれかの方向に配向していてもよい。
【0090】
複数の磁性素子１０のうちの少なくとも一つは、他の磁性素子１０と素子構成が異なっていてもよい。例えば、照射される光の波長に応じて、磁性素子１０毎に素子構成を異ならせてもよい。複数の磁性素子１０は、素子構成が互いに同じでもよい。磁性素子１０の第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１の状態は、紫外線、可視光線及び赤外線を含む幅広い波長の光に対して、照射される光の強度に応じて変化するので、複数の磁性素子１０の素子構成を互いに同じにすることができる。
【0091】
それぞれの磁性素子１０は、例えば、波長の異なる光Ｌ２１、光Ｌ２２、光Ｌ２３のそれぞれを電気信号に置き換える。その結果、反射光Ｌ２の照射に対応した信号Ｓ１が光検知装置２から出力される。信号Ｓ１は、例えば、それぞれの磁性素子１０からの出力電圧であり、波長の異なる光Ｌ２１、光Ｌ２２、光Ｌ２３のそれぞれの強度に対応した信号である。
【0092】
信号Ｓ１は、信号処理部４に送られる。信号処理部４は、信号Ｓ１をモニターし、メモリに記憶する。信号処理部４は、記憶された信号Ｓ１に基づく反射光Ｌ２のデータと情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合する。情報記憶装置１１０に保存されたデータは、例えば、事前にサンプリングされた辞書データである。２つのデータの照合結果に基づいて、信号処理部４は、分析対象試料Ｏｂの情報を認識し、外部に出力する。
【0093】
また精密な光軸調整を行わずに、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２または分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を磁性素子１０で検知しやすくするために、複数の磁性素子１０を含む磁性素子群Ｇ１を２次元アレイ状に配置してもよい。図９は、第１実施形態に係る光検知装置２における磁性素子１０の配置の一例である。図９に示すように、２次元アレイ状に複数の磁性素子群Ｇ１を配置することで、精密な光軸調整を行わなくても、２次元アレイ状に配置された複数の磁性素子群Ｇ１のうちの少なくとも一つの磁性素子群Ｇ１に、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２または分析対象試料Ｏｂを透過した透過光が照射される。信号処理部４は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２または分析対象試料Ｏｂを透過した透過光が照射された磁性素子群Ｇ１からの電気信号を用いて、分析対象試料Ｏｂの情報を認識し、外部に出力する。
【0094】
上述のように、第１実施形態にかかる分析システム２００は、分析装置１００が分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２を磁性素子１０により検知し、その結果と情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合することで、分析対象試料Ｏｂの情報を認識することができる。
【0095】
また第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１は、第１強磁性層１１の体積が小さいほど光の照射に対して変化しやすくなる。つまり、第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１は、第１強磁性層１１の体積が小さいほど光の照射により傾きやすい、又は、光の照射により小さくなりやすい。換言すると、第１強磁性層１１の体積を小さくすると、わずかな光量の光でも磁化Ｍ１１を変化させることができる。
【0096】
より正確には、磁化Ｍ１１の変化しやすさは、第１強磁性層１１の磁気異方性（Ｋｕ）と体積（Ｖ）との積（ＫｕＶ）の大きさで決定される。ＫｕＶが小さいほどより微小な光量でも磁化Ｍ１１は変化し、ＫｕＶが大きいほどより大きな光量でないと磁化Ｍ１１は変化しない。つまり、アプリケーションで使用する外部から照射する光の光量に応じて、第１強磁性層１１のＫｕＶを設計することになる。極めて微量な超微小な光量、フォトン検出のようなことを想定した場合には、第１強磁性層１１のＫｕＶを小さくすることで、これらの微小な光量の光の検出が可能となる。このような微小な光量の光の検出は、従来のｐｎ接合の半導体では素子サイズを小さくすると難しくなるため、大きなメリットである。つまりＫｕＶを小さくするために、第１強磁性層１１の体積を小さくする、つまり素子面積を小さくしたり、第１強磁性層１１の膜厚を薄くすることで、フォトン検出も可能となる。
【0097】
「第２実施形態」
第２実施形態にかかる分析システムは、光検知装置の具体的な構成が第１実施形態にかかる分析システム２００と異なる。図１０は、第２実施形態に係る光検知装置２Ａの断面図である。光検知装置２Ａは、磁性素子１０と分光器５１とレンズＲと回路基板９１と配線層９５とを備える。光検知装置２Ａにおいて、光検知装置２と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
第２実施形態にかかる分析システムは、光検知装置の具体的な構成が第１実施形態にかかる分析システム２００と異なる。図１０は、第２実施形態に係る光検知装置２Ａの断面図である。光検知装置２Ａは、磁性素子１０と分光器５１とレンズＲと回路基板９１と配線層９５とを備える。光検知装置２Ａにおいて、光検知装置２と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
【0098】
分光器５１は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を分光する。例えば、図１０に示すように、分光器５１は、反射光Ｌ２を分光する。例えば、反射光Ｌ２は、分光器５１を介して、少なくとも一つの磁性素子１０に照射される。磁性素子１０の数は、一つでも複数でもよい。磁性素子１０の数が複数である場合、図９の場合と同様に、複数の磁性素子１０を２次元アレイ状に配置してもよいし、複数の磁性素子１０を含む磁性素子群Ｇ１を２次元アレイ状に配置してもよい。分光器５１は、ｘｙ平面に対する傾き角を変更可能である。分光器５１は、例えば、ｘｙ平面のいずれかの方向を軸に回転可能である。分光器５１のｘｙ平面に対する傾き角に応じて、磁性素子１０に照射される光Ｌ２ｎの波長が変化する。光Ｌ２ｎは、分光器５１で分光された反射光Ｌ２の一部である。
【0099】
光検知装置２Ａに照射された反射光Ｌ２は、分光器５１で例えば特定の波長の光Ｌ２ｎに分光される。分光された光Ｌ２ｎは、例えば、磁性素子１０に照射される。磁性素子１０に照射される光Ｌ２ｎの波長は、例えば、分光器５１の傾き角を変えることで変更できる。
【0100】
例えば、磁性素子１０に、光Ｌ２ｎが照射されると、その磁性素子１０から出力電圧が生じる。つまり、磁性素子１０は、照射された光を電気信号に置き換える。例えば、分光器５１の傾き角を変えながら磁性素子１０に光Ｌ２ｎを照射すると、分光器５１の傾き角に応じて異なる波長の光が磁性素子１０に照射される。磁性素子１０は、照射された光Ｌ２ｎの波長ごとに、光Ｌ２ｎの強度に対応した出力電圧を出力する。
【0101】
光検知装置２Ａは、磁性素子１０からの出力電圧に応じて、光Ｌ２ｎの強度に対応した信号Ｓ１を生み出す。信号Ｓ１は、磁性素子１０からの出力電圧であり、例えば、磁性素子１０に照射される光Ｌ２ｎの強度が波長毎に変化することにより変化する。信号処理部４は、磁性素子１０に照射される光Ｌ２ｎの波長ごとに信号Ｓ１をメモリに記憶する。信号処理部４は、記憶された信号Ｓ１に基づく反射光Ｌ２のデータと情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合する。情報記憶装置１１０に保存されたデータは、例えば、事前にサンプリングされた辞書データである。２つのデータの照合結果に基づいて、信号処理部４は、分析対象試料Ｏｂの情報を認識し、外部に出力する。
【0102】
また精密な光軸調整を行わずに、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２または分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を磁性素子１０で検知しやすくするために、複数の磁性素子１０を２次元アレイ状に配置してもよい。光検知装置２Ａにおいて、２次元アレイ状に複数の磁性素子１０を配置することで、精密な光軸調整を行わなくても、２次元アレイ状に配置された複数の磁性素子１０のうちの少なくとも一つの磁性素子１０に、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２または分析対象試料Ｏｂを透過した透過光が照射される。信号処理部４は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２または分析対象試料Ｏｂを透過した透過光が照射された磁性素子１０からの電気信号を用いて、分析対象試料Ｏｂの情報を認識し、外部に出力する。
【0103】
第２実施形態にかかる分析システムは、分析装置が分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２を磁性素子１０により検知し、その結果と情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合することで、分析対象試料Ｏｂの情報を認識することができる。
【0104】
「第３実施形態」
第３実施形態にかかる分析システムは、光検知装置の具体的な構成が第１実施形態にかかる分析システム２００と異なる。図１１は、第３実施形態に係る光検知装置２Ｂの断面図である。光検知装置２Ｂは、磁性素子１０と波長フィルター６０とレンズＲと回路基板９１と配線層９５とを備える。光検知装置２Ｂにおいて、光検知装置２と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
第３実施形態にかかる分析システムは、光検知装置の具体的な構成が第１実施形態にかかる分析システム２００と異なる。図１１は、第３実施形態に係る光検知装置２Ｂの断面図である。光検知装置２Ｂは、磁性素子１０と波長フィルター６０とレンズＲと回路基板９１と配線層９５とを備える。光検知装置２Ｂにおいて、光検知装置２と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
【0105】
波長フィルター６０は複数ある。波長フィルター６０は、特定の波長帯域に限定された光を透過させる。磁性素子１０は複数ある。それぞれの波長フィルター６０に対応して、少なくとも１つの磁性素子１０が配置される。図１１に示す光検知装置２Ｂは、一つの波長フィルター６０の下方に一つの磁性素子１０が配置されているが、一つの波長フィルター６０の下方に複数の磁性素子１０を配置してもよい。磁性素子１０には、波長フィルター６０を透過した光が照射される。反射光Ｌ２は、複数の波長フィルター６０のそれぞれを介して、波長フィルター６０のそれぞれに対応して配置された少なくとも１つの磁性素子１０に照射される。波長フィルター６０は、例えば誘電体多層膜である。複数の磁性素子１０のうちの少なくとも一つは、他の磁性素子１０と素子構成が異なっていてもよい。複数の磁性素子１０は、素子構成が互いに同じでもよい。
【0106】
複数の波長フィルター６０のうちの少なくとも一つは、他の波長フィルター６０と透過波長帯域が異なる。図１１に示す光検知装置２Ｂは、波長フィルター６０として３つの波長フィルター６１、６２、６３を有しているが、例えば、波長フィルター６１、６２、６３は透過波長帯域が互いに異なる。図１１に示す光検知装置２Ｂは、波長フィルター６０として３つの波長フィルター６１、６２、６３を有しているが、透過波長帯域が異なる波長フィルターの数やそれぞれの波長フィルターの透過波長帯域幅は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光の検知したいデータに応じて設計すればよい。例えば、ラマン分光分析の場合は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光のラマンスペクトルが検知できるだけの数および透過波長帯域幅の波長フィルターを、光検知装置２Ｂが備えていればよい。例えば、波長７８５ｎｍのレーザー光を出射する光源１を用いたラマン分光分析の場合、光検知装置２Ｂが、例えば、透過波長帯域が波長７８５ｎｍ～１１８５ｎｍ未満の範囲の中であり、透過波長帯域幅が５ｎｍで、透過波長帯域の中心波長が５ｎｍずつ異なる波長フィルターを８０個備えていてもよい。
【0107】
光検知装置２Ｂに照射された反射光Ｌ２は、波長フィルター６０を介して、磁性素子１０のそれぞれに照射される。波長フィルター６０は、特定の波長域の光のみを透過するため、波長フィルター６０の透過波長帯域に応じた波長帯域の光が磁性素子１０のそれぞれに照射される。
【0108】
磁性素子１０に、反射光Ｌ２の一部が照射されると、その磁性素子１０から出力電圧が生じる。それぞれの磁性素子１０に波長フィルター６０の透過波長帯域に応じた波長帯域の光が照射されると、それぞれの磁性素子から出力電圧が生じる。それぞれの磁性素子１０は、照射された光の波長帯域ごとに、磁性素子１０に照射された光の強度に対応した出力電圧を出力する。
【0109】
光検知装置２Ｂは、磁性素子１０からの出力電圧に応じて、磁性素子１０に照射された光の強度に対応した信号Ｓ１を生み出す。信号Ｓ１は、それぞれの磁性素子１０からの出力電圧である。信号処理部４は、磁性素子１０に照射される光の波長帯域ごとに信号Ｓ１をメモリに記憶する。信号処理部４は、記憶された信号Ｓ１に基づく反射光Ｌ２のデータと情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合する。情報記憶装置１１０に保存されたデータは、例えば、事前にサンプリングされた辞書データである。２つのデータの照合結果に基づいて、信号処理部４は、分析対象試料Ｏｂの情報を認識し、外部に出力する。
【0110】
また精密な光軸調整を行わずに、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２または分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を磁性素子１０で検知しやすくするために、複数の磁性素子１０及び複数の波長フィルター６０を含む磁性素子群Ｇ２を２次元アレイ状に配置してもよい。図１２は、第３実施形態に係る光検知装置２Ｂにおける磁性素子１０及び波長フィルター６０の配置の一例である。図１２に示すように、２次元アレイ状に複数の磁性素子群Ｇ２を配置することで、精密な光軸調整を行わなくても、２次元アレイ状に配置された複数の磁性素子群Ｇ２のうちの少なくとも一つの磁性素子群Ｇ２に、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２または分析対象試料Ｏｂを透過した透過光が照射される。信号処理部４は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２または分析対象試料Ｏｂを透過した透過光が照射された磁性素子群Ｇ２からの電気信号を用いて、分析対象試料Ｏｂの情報を認識し、外部に出力する。
【0111】
第３実施形態にかかる分析システムは、分析装置が分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２を磁性素子１０により検知し、その結果と情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合することで、分析対象試料Ｏｂの情報を認識することができる。また、第３実施形態にかかる光検知装置２Ｂは、第１実施形態に記載の分光器５０を備えなくてもよいため、より小型化が可能である。
【0112】
「第４実施形態」
図１３は、第４実施形態に係る分析システム２０１のブロック図である。分析システム２０１において、分析システム２００と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
図１３は、第４実施形態に係る分析システム２０１のブロック図である。分析システム２０１において、分析システム２００と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
【0113】
分析システム２０１は、分析装置１０１と情報記憶装置１１０とを備える。分析装置１０１は、例えば、光源１Ａと光検知装置２と試料設置部３と信号処理部４とを備える。
【0114】
光源１Ａは、レーザー光を出射する複数のレーザー素子７１，７２，７３を有する。レーザー素子７１，７２，７３の数は問わない。複数のレーザー素子７１，７２，７３のうちの少なくとも一つは、他のレーザー素子と出射するレーザー光の波長が異なる。複数のレーザー素子７１，７２，７３のそれぞれは、例えば、３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長の光を出射する。
【0115】
光源１Ａのレーザー素子７１，７２，７３のそれぞれからは、光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３が出射される。光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３は、例えば、互いに波長が異なる。光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の一部は、分析対象試料Ｏｂに照射され、反射する。分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２は、光検知装置２に照射される。光検知装置２は、上述の光検知装置２Ａ、２Ｂと置き換えてもよい。
【0116】
光検知装置２には、異なる波長の光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３のそれぞれが分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２が照射される。光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３のそれぞれの反射光は、分光器５０で例えば波長ごとに分光され、磁性素子１０に照射される。分析装置１０１は、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を磁性素子１０により検知する。
【0117】
第４実施形態にかかる分析システムは、分析装置１０１が分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２を磁性素子１０で検知し、その結果と情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合することで、分析対象試料Ｏｂの情報を認識することができる。また光源１Ａから複数の波長の光を出射することで、分析対象試料Ｏｂの情報をより詳細に認識できる。
【0118】
「第５実施形態」
図１４は、第５実施形態に係る分析システム２０２のブロック図である。分析システム２０２において、分析システム２００と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
図１４は、第５実施形態に係る分析システム２０２のブロック図である。分析システム２０２において、分析システム２００と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
【0119】
分析システム２０２は、分析装置１０２と情報記憶装置１１０とを備える。分析装置１０２は、例えば、光源１と光検知装置２と試料設置部３と信号処理部４とを備える。光検知装置２には、試料設置部３に設置された分析対象試料Ｏｂを透過した透過光Ｌ３が照射される。光検知装置２の磁性素子１０は、分析対象試料Ｏｂを透過した透過光を検知する。光検知装置２は、上述の光検知装置２Ａ、２Ｂと置き換えてもよい。また光源１は、光源１Ａと置き換えてもよい。
【0120】
分析対象試料Ｏｂに光Ｌ１が照射されると、その一部は透過光Ｌ３として分析対象試料Ｏｂを透過する。透過光Ｌ３は、光検知装置２に照射される。光検知装置２に照射された透過光Ｌ３は、例えば、分光器５０を介して、少なくとも一つの磁性素子１０に照射される。光検知装置２Ｂの場合は、光検知装置２に照射された透過光Ｌ３は、例えば、波長フィルター６０のそれぞれを介して、波長フィルター６０のそれぞれに対応して配置された少なくとも一つの磁性素子１０に照射される。磁性素子１０は、照射された光を電気信号に置き換える。光検知装置２は、磁性素子１０に照射された光の強度に対応した信号Ｓ２を生じ、信号処理部４に送る。
【0121】
信号処理部４は、信号Ｓ２をモニターし、メモリに記憶する。信号処理部４は、記憶された信号Ｓ２に基づく透過光Ｌ３のデータと情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合する。２つのデータの照合結果に基づいて、信号処理部４は、分析対象試料Ｏｂの情報を認識し、外部に出力する。
【0122】
第５実施形態にかかる分析システムは、分析装置１０２が分析対象試料Ｏｂを透過した透過光Ｌ３を磁性素子１０により検知し、その結果と情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合することで、分析対象試料Ｏｂの情報を認識することができる。
【0123】
「第６実施形態」
図１５は、第６実施形態に係る分析システム２０３のブロック図である。分析システム２０３において、分析システム２００と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
図１５は、第６実施形態に係る分析システム２０３のブロック図である。分析システム２０３において、分析システム２００と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
【0124】
分析システム２０３は、分析装置１０３と情報記憶装置１１０とを備える。分析装置１０３は、例えば、光源１と光検知装置２と信号処理部４とを備える。光検知装置２は、上述の光検知装置２Ａ、２Ｂと置き換えてもよい。また光源１は、光源１Ａと置き換えてもよい。また図１５では、分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２が光検知装置２に照射される例を示したが、図１４と同様に、分析対象試料Ｏｂを透過した透過光Ｌ３が光検知装置２に照射されてもよい。
【0125】
第６実施形態にかかる分析システム２０３は、分析装置１０３が分析対象試料Ｏｂを反射した反射光Ｌ２を磁性素子１０により検知し、その結果と情報記憶装置１１０に保存されたデータとを照合することで、分析対象試料Ｏｂの情報を認識することができる。分析装置１０３は試料設置部を有しておらず、分析対象試料Ｏｂが分析装置１０３の外部にある。そのため、分析対象試料Ｏｂの大きさ等に影響を受けずに測定が可能である。
【0126】
また図１６は、第６実施形態に係る分析システム２０３を用いた携帯型情報端末３００の模式図である。携帯型情報端末３００は、分析装置１０３と表示モニター１２０とを有する。分析システム２０３は、分析装置１０３が検知した分析対象試料Ｏｂで反射した反射光Ｌ２又は分析対象試料Ｏｂを透過した透過光Ｌ３のデータと、外部のストレージに保存された辞書データとを照合し、照合結果を分析対象試料Ｏｂの情報として表示モニター１２０に表示する。
【0127】
磁性素子１０の第１強磁性層１１の磁化Ｍ１１の状態は、紫外線、可視光線及び赤外線を含む幅広い波長の光に対して、照射される光の強度に応じて変化するので、第１～６実施形態にかかる分析装置及び分析システムは、幅広い用途に使用できる。
【0128】
以上、本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0129】
１，１Ａ…光源、２，２Ａ，２Ｂ…光検知装置、３…試料設置部、４…信号処理部、１０…磁性素子、１１…第１強磁性層、１２…第２強磁性層、１３…スペーサ層、１４…バッファ層、１５…シード層、１６…強磁性層、１７…磁気結合層、１８…垂直磁化誘起層、１９…キャップ層、３０…絶縁層、５０，５１…分光器、６０，６１，６２，６３…波長フィルター、７１，７２，７３…レーザー素子、９１…回路基板、９２…アナログデジタル変換器、９３…出力端子、９５…配線層、９６…配線、９７…層間絶縁膜、１００，１００Ａ，１０１，１０２，１０３…分析装置、２００，２００Ａ，２０１，２０２，２０３…分析システム、３００…携帯型情報端末、Ｅ１…第１電極、Ｅ２…第2電極、Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２ｎ…光、Ｌ２…反射光、Ｌ３…透過光、Ｏｂ…分析対象試料、Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１６…磁化
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】