分光分析装置以及分光分析方法与流程

分光分析装置以及分光分析方法
1.本技术主张2019年11月11日在日本专利申请的特愿2019－203646号的优先权，在此为了参照引用该申请的公开整体。
技术领域
2.本公开涉及分光分析装置以及分光分析方法。


背景技术：

3.以往，已知基于分光学的手法分析包含溶液等的样品的状态的技术。
4.例如，在非专利文献1中，公开了用光激励金属中的自由电子，使其共振来使表面等离激元的共振光谱和样品的吸收光谱重叠，从而表观上增大样品的吸收光谱的强度的表面等离激元共振近红外分光法(吸收响应型近红外分光法)。
5.非专利文献1：appl.phys.lett.83,2232(2003)；https://doi.org/10.1063/1.1610812


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.在这样的以往的吸收响应型近红外分光法中，若样品的折射率伴随着包含成分组成等的样品的状态的变化而变化，则表面等离激元的共振光谱的峰值波长发生变化，样品的吸收光谱的表观上的强度减少。在样品的状态发生变化时，在包含共振光谱以及吸收光谱的分光光谱的变化中，难以区分折射率变化的信息和与样品的状态的变化有关的信息。根据以上，较难精度良好地分析样品的状态。
8.本公开的目的在于提供能够精度良好地分析样品的状态的分光分析装置以及分光分析方法。
9.用于解决课题的手段
10.几个实施方式所涉及的分光分析装置是对在产生表面等离激元的膜上配置的样品的状态进行分析的分光分析装置，具备：控制部；照射部，向上述膜照射照射光；以及检测部，检测包括分光光谱的信息的上述测定光，上述测定光基于由上述照射部照射的上述照射光，上述分光光谱包括上述表面等离激元的共振光谱以及上述样品的吸收光谱，上述控制部基于上述分光光谱中的、仅产生上述共振光谱的第一波段中的第一分光光谱的信息来获取上述样品的折射率信息，上述控制部基于获取到的上述折射率信息，在上述分光光谱中的、产生上述共振光谱以及上述吸收光谱的第二波段中的第二分光光谱中，决定上述共振光谱的峰值波长与上述吸收光谱的峰值波长相互一致的、由上述照射部照射的上述照射光相对于上述膜的入射角度，上述控制部根据基于所决定的上述入射角度得到的上述第二分光光谱的信息来分析上述样品的状态。
11.由此，分光分析装置能够精度良好地分析样品的状态。例如，控制部基于仅产生共振光谱的第一波段中的第一分光光谱的信息来获取样品的折射率信息。由此，控制部能够
在伴随近红外区域所包含的样品的状态的变化的吸收变化以及折射率变化中仅提取折射率变化的信息来修正折射率信息。因此，能够补偿近红外区域中的分光光谱相对于折射率变化的稳定性，并精度良好地仅获取与样品的状态的变化有关的信息。例如，控制部决定共振光谱的峰值波长与吸收光谱的峰值波长相互一致的入射角度，并基于所决定的入射角度来获取第二分光光谱的信息。由此，控制部能够增大样品的吸收光谱的表观上的强度，并提高由样品引起的吸收光谱的测定灵敏度。
12.在一实施方式的分光分析装置中，也可以上述照射部包括第一调整机构，上述第一调整机构通过上述控制部的控制能够调整上述入射角度，上述检测部包括第二调整机构，上述第二调整机构通过上述控制部的控制能够调整受光角度，以检测与上述入射角度对应的出射角的上述测定光。由此，分光分析装置能够光学调整共振光谱的峰值波长与吸收光谱的峰值波长相互一致的最佳的入射角度。分光分析装置能够例如通过控制部的反馈控制容易地调整入射角度。
13.在一实施方式的分光分析装置中，也可以上述照射部向上述膜一并照射具有规定的范围的上述入射角度的上述照射光，上述检测部包括拍摄元件，上述拍摄元件具有与上述规定的范围中的一个上述入射角度和上述第二波段中的一个波长分别对应的多个像素的排列。由此，与分光分析装置具有第一调整机构以及第二调整机构的情况相比较，可以实现分光分析装置的小型化。除此以外，即使在样品的折射率变化时，也无需在获取第二分光光谱的信息时，将照射光的入射角度调整为最佳的角度，容易测定。
14.在一实施方式的分光分析装置中，上述检测部也可以包括：波长分离元件，将上述测定光中的包含上述第一分光光谱的信息的第一测定光、和包含上述第二分光光谱的信息的第二测定光分离；以及第一检测器以及第二检测器，分别检测通过上述波长分离元件被相互分离的上述第一测定光以及上述第二测定光。由此，控制部能够区分第一分光光谱的信息和第二分光光谱的信息而个别进行处理。由此，控制部例如能够基于第一分光光谱的信息精度良好地修正折射率信息。控制部例如能够基于根据修正后的折射率信息调整共振光谱的峰值波长得到的第二分光光谱的信息精度良好地分析样品的状态。
15.在一实施方式的分光分析装置中，上述检测部也可以包括波长分散元件，上述波长分散元件被配置在上述波长分离元件与上述第一检测器之间，用于对通过上述波长分离元件被分离的上述第一测定光进行分光。由此，分光分析装置能够对第一测定光进行分光来获取第一分光光谱的信息。
16.在一实施方式的分光分析装置中，上述波长分散元件也可以是标准具滤波器(etalon filter)。由此，分光分析装置能够获取第一分光光谱的信息作为第一测定光的强度变化的信息。因此，例如与波长分散元件包括光栅的情况相比较，可以实现分光分析装置的小型化以及分光分析装置的制品成本的减少。
17.在一实施方式的分光分析装置中，上述照射部也可以包括单一的光源，上述单一的光源照射具有包含上述第一波段以及上述第二波段的波段的上述照射光。由此，通过单一的光源容易获得宽带域的照射光。因此，与例如照射部包括多个光源的情况相比较，可以实现分光分析装置的小型化以及分光分析装置的制品成本的减少。
18.在一实施方式的分光分析装置中，上述照射部也可以包括：第一光源，照射具有上述第一波段中的上述共振光谱的半值全幅以下的波段的第一照射光；以及第二光源，照射
具有上述第二波段的第二照射光，上述第一检测器基于上述共振光谱在上述第一测定光的光强度变化的状态下检测通过上述波长被分离元件分离的上述第一测定光。由此，控制部能够通过测定第一检测器中的第一测定光的光强度来计算样品的折射率。
19.在一实施方式的分光分析装置中，也可以上述第一波段包含在可视区域中，上述第二波段包含在近红外区域中。通过第一波段包含在可视区域中，分光分析装置能够在光的波长相对于折射率变化的响应性良好的波段中获取折射率信息。因此，由分光分析装置获取的折射率信息的精度提高。通过第二波段包含在近红外区域中，分光分析装置能够例如基于源自分子振动的吸收光谱来分析样品的状态。
20.几个实施方式所涉及的分光分析方法是对在产生表面等离激元的膜上配置的样品的状态进行分析的分光分析装置执行的分光分析方法，包括：向上述膜照射照射光的步骤；检测包括分光光谱的信息的上述测定光的步骤，上述测定光基于照射的上述照射光，上述分光光谱包含上述表面等离激元的共振光谱以及上述样品的吸收光谱；基于上述分光光谱中的、仅产生上述共振光谱的第一波段中的第一分光光谱的信息来获取上述样品的折射率信息的步骤；基于获取到的上述折射率信息，在上述分光光谱中的、产生上述共振光谱以及上述吸收光谱的第二波段中的第二分光光谱中，决定上述共振光谱的峰值波长与上述吸收光谱的峰值波长相互一致的、由上述照射部照射的上述照射光相对于上述膜的入射角度的步骤；以及根据基于所决定的上述入射角度得到的上述第二分光光谱的信息来分析上述样品的状态的步骤。
21.由此，分光分析装置能够精度良好地分析样品的状态。例如，分光分析装置的控制部基于仅产生共振光谱的第一波段中的第一分光光谱的信息来获取样品的折射率信息。由此，控制部能够在伴随近红外区域所包含的样品的状态的变化的吸收变化以及折射率变化中仅提取折射率变化的信息来修正折射率信息。因此，能够补偿近红外区域中的分光光谱相对于折射率变化的稳定性，并精度良好地仅获取与样品的状态的变化有关的信息。例如，控制部决定共振光谱的峰值波长与吸收光谱的峰值波长相互一致的入射角度，并基于所决定的入射角度来获取第二分光光谱的信息。由此，控制部能够增大样品的吸收光谱的表观上的强度，并提高由样品引起的吸收光谱的测定灵敏度。
22.根据本公开，可以提供能够精度良好地分析样品的状态的分光分析装置以及分光分析方法。
附图说明
23.图1是表示本公开的一实施方式所涉及的分光分析装置的概略结构的示意图。
24.图2是与图1的分光分析装置的概略结构对应的框图。
25.图3是表示物质的折射率波长分散的一个例子的曲线图。
26.图4是表示金属薄膜中的表面等离激元的可视区域中的共振光谱的一个例子的曲线图。
27.图5是表示波长分散元件所包含的标准具滤波器的波长特性的一个例子的曲线图。
28.图6是表示金属薄膜中的表面等离激元的近红外区域中的共振光谱以及样品的吸收光谱的一个例子的曲线图。
29.图7是用于对图1的分光分析装置的动作的一个例子进行说明的流程图。
30.图8是用于对图1的分光分析装置的变形例进行说明的示意图。
具体实施方式
31.进一步详细地对以往技术的背景以及问题点进行说明。
32.以往，一般已知从光学棱镜端对紧贴在光学棱镜上的样品照射照射光，检测来自以临界角以上全反射的光学棱镜的出射光的全反射分光法(attenuated total reflection(atr))。在atr法中，在照射光全反射时，在光学棱镜表面产生基于照射的照射光的瞬逝波。atr法是利用该瞬逝波来获取样品的吸收光谱的手法。
33.然而，瞬逝波仅存在于光学棱镜的极表面。因此，存在照射至样品的照射光是微弱的，样品的吸收光谱的强度较低这样的课题。为了解决该课题，开发出用光激励金属中的自由电子来使其共振，从而使表面等离激元的共振光谱和样品的吸收光谱重叠，表观上增大样品的吸收光谱的强度的表面等离激元共振近红外分光法(吸收响应型近红外分光法)。
34.在以往的用于吸收响应型近红外分光法的光学系统中，从宽带域光源照射的照射光在光纤等导光部件中传播，由透镜、反射镜等调整为平行光后，入射至接合有金属薄膜的棱镜基板。金属薄膜例如包含金、银、铜等的薄膜。棱镜基板例如包括圆筒棱镜或者半球棱镜。例如，在用于将照射光调整为平行光的透镜中具备透镜旋转机构，该透镜旋转机构用于调整照射光相对于金属薄膜的入射角度，且将金属薄膜与棱镜基板之间的界面作为轴中心。
35.在棱镜基板中被反射的出射光穿过具有用于控制该出射光的偏振光的旋转机构的偏光器，由透镜、反射镜等聚光。例如，用于使出射光聚光的透镜中具备用于调整出射光的受光角度、且将金属薄膜与棱镜基板之间的界面作为轴中心的透镜旋转机构。被调整为规定的受光角度的出射光在光纤等导光部件中传播而由分光器检测。处理部基于检测到的出射光来获取分光光谱的信息。
36.如以上那样，在以往的吸收响应型近红外分光法中，从宽带域光源照射的照射光入射至接合有金属薄膜的棱镜基板。在棱镜基板的界面全反射并出射的出射光作为测定光，穿过被调整以排除与棱镜基板的界面平行的方向上的偏振光或者与棱镜基板的界面垂直的方向的偏振光的偏光器，并由分光器检测。
37.在与棱镜基板的界面垂直的方向上的偏振光(p偏振光)的情况下，产生瞬逝波。另一方面，在与棱镜基板的界面平行的方向上的偏振光(s偏振光)的情况下，在金属薄膜的界面产生全反射而不会产生瞬逝波。因此，通过使偏光器旋转而偏振光方位角度切换为0
°
(s偏振光)或者90
°
(p偏振光)，从而切换接被吸收的测定光和未被吸收的测定光，能够进行任意的检测。处理部计算这两个测定光的信息的差分，并且减去通过计算等获取到的表面等离激元的共振光谱的信息，从而能够获得样品的吸收光谱。
38.在从金属薄膜的背面入射照射光的光学系统的全反射条件中，当瞬逝波的波长与表面等离激元的波长一致时，瞬逝波和表面等离激元共振，产生极大的光吸收。表面等离激元的共振光谱取决于金属薄膜上的样品的折射率。更具体而言，基于样品的折射率，表面等离激元的共振光谱的极大吸收波长、即峰值波长或者极大吸收角度移位。同样地，通过使照射光相对于金属薄膜的入射角度变化，表面等离激元的共振光谱的峰值波长在波长轴方向
上变化。
39.因此，能够使共振光谱的峰值波长向特定的波长域移位来使共振条件中的极大光吸收波长和样品的吸收光谱的峰值波长一致。由此，样品的吸收光谱的强度在表观上增大，能够灵敏度良好地测定由样品引起的吸收光谱。
40.在以上那样的以往的吸收响应型近红外分光法中，例如在样品的成分组成的分析中，起因于由于成分组成变化而产生的样品的折射率变化，产生几个问题。更具体而言，在以往的吸收响应型近红外分光法中，存在表面等离激元的共振光谱的峰值波长根据伴随样品的成分组成的变化的折射率变化而变化，样品的吸收光谱的表观上的强度减少这样的问题。因此，包含共振光谱以及吸收光谱的分光光谱相对于样品的成分组成的变化不稳定。
41.在样品的成分组成发生变化时，在分光光谱的变化中，存在较难区分折射率变化的信息和与样品的成分组成的变化有关的信息这个问题。因此，例如仅基于折射率变化的信息来补偿分光光谱的稳定性，较难精度良好地仅获取与样品的成分组成的变化有关的信息。
42.本公开为了解决以上的问题点，其目的在于提供能够精度良好地分析样品的状态的分光分析装置以及分光分析方法。以下，参照附图，主要对本公开的一实施方式进行说明。
43.图1是表示本公开的一实施方式所涉及的分光分析装置1的概略结构的示意图。分光分析装置1对在产生表面等离激元的金属薄膜m上配置的样品s的状态进行分析。在本说明书中，“样品s”例如包含溶液。“样品s的状态”例如包含包括样品s中的成分的种类以及比率的成分组成、以及从其他样品s的吸收光谱读取的任意的物理或者化学参数。参照图1，主要对本公开的一实施方式所涉及的分光分析装置1的结构进行说明。
44.分光分析装置1具有：单一的宽带域光源11，照射具有包括可视区域以及近红外区域的波段的照射光l1；导光部件12，引导从宽带域光源11照射的照射光l1；以及光平行化部件13，将从导光部件12出射的照射光l1调整为平行光。从光平行化部件13出射的照射光l1入射至接合有金属薄膜m的棱镜基板p。金属薄膜m例如包含金、银、铜等的薄膜。棱镜基板p例如包括圆筒棱镜或者半球棱镜。在金属薄膜m上配置有样品s。分光分析装置1例如具有第一旋转机构14(第一调整机构)，该第一旋转机构14安装于光平行化部件13，并且以金属薄膜m与棱镜基板p之间的界面为轴中心，用于调整照射光l1相对于金属薄膜m的入射角度。
45.分光分析装置1具有：偏光器21，具备用于控制在棱镜基板p中被反射的测定光l2的偏振光的第二旋转机构22；以及聚光部件23，使从偏光器21出射的测定光l2聚光。分光分析装置1例如具有第三旋转机构24(第二调整机构)，该第三旋转机构安装于聚光部件23，并且以金属薄膜m与棱镜基板p之间的界面为轴中心，用于调整测定光l2的受光角度。分光分析装置1具有：可视区域与近红外区域的波长分离元件25；波长分散元件26，用于对由波长分离元件25分离的可视区域的第一测定光l21进行分光；以及第一检测器27，检测从波长分散元件26出射的第一测定光l21。分光分析装置1具有：导光部件28，引导由波长分离元件25分离的近红外区域的第二测定光l22；以及第二检测器29，检测在导光部件28中传播的第二测定光l22。
46.分光分析装置1具有控制部40，该控制部40基于所检测的测定光l2来获取分光光谱的信息。在本说明书中，“测定光l2”例如包括第一测定光l21以及第二测定光l22。在本说
明书中，“分光光谱”例如包括金属薄膜m中的表面等离激元的共振光谱以及样品s的吸收光谱。在本说明书中，“分光光谱的信息”例如包括如后述的图4以及图6所示那样的、在规定的波长范围中获取的分光光谱整体的剖面信息。但并不限于此，“分光光谱的信息”例如可以包括通过仅使固定的一部分的波长区域透过的光学滤波器对沿着波长轴的分光光谱的剖面信息进行变换得到的测定光l2的光强度的信息。
47.图2是与图1的分光分析装置1的概略结构对应的框图。参照图1以及图2，更详细地对本公开的一实施方式所涉及的分光分析装置1的结构进行说明。
48.分光分析装置1除了上述的控制部40之外，还具有照射部10、检测部20以及存储部30。
49.照射部10包括向金属薄膜m照射照射光l1的任意的光学系统。例如，照射部10包括上述的宽带域光源11、导光部件12、光平行化部件13以及第一旋转机构14。
50.宽带域光源11例如包括单一的光源，该单一的光源照射具有包括可视区域以及近红外区域的波段的照射光l1。导光部件12例如可以包括光纤，也可以包括透镜、反射镜等空间光学部件。光平行化部件13例如包括透镜、反射镜等空间光学部件。第一旋转机构14包括能够以金属薄膜m与棱镜基板p之间的界面为轴中心使光平行化部件13旋转的任意的机构，以调整照射光l1相对于金属薄膜m的入射角度。
51.检测部20包括：检测包括分光光谱的信息的测定光l2的任意的光学系统，该测定光l2基于由照射部10照射的照射光l1。例如，检测部20包括上述的偏光器21、第二旋转机构22、聚光部件23、第三旋转机构24、波长分离元件25、波长分散元件26、第一检测器27、导光部件28以及第二检测器29。
52.第二旋转机构22包括能够使偏光器21旋转的任意的机构，以控制在棱镜基板p中被反射的测定光l2的偏振光。聚光部件23例如包括透镜、反射镜等空间光学部件。第三旋转机构24包括能够以金属薄膜m与棱镜基板p之间的界面为轴中心使聚光部件23旋转的任意的机构，以调整测定光l2的受光角度。波长分离元件25例如包括二向色镜。波长分散元件26例如包括标准具滤波器。第一检测器27例如包括具有可视区域检测元件的检测器。导光部件28例如可以包括光纤，也可以包括透镜、反射镜等空间光学部件。第二检测器29例如包括具有近红外区域的分光元件以及近红外区域检测元件的分光器。
53.存储部30包括：包含hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)、ssd(solid state drive：固态驱动器)、eeprom(electrically erasable programmable read-only memory：电可擦除可编程只读存储器)、rom(read-only memory：只读存储器)以及ram(random access memory：随机存取存储器)的任意的存储模块。存储部30例如可以作为主存储装置、辅助存储装置或者高速缓存存储器发挥功能。存储部30存储在分光分析装置1的动作中所使用的任意的信息。例如，存储部30可以储存由检测部20检测到的分光光谱的信息。例如，存储部30也可以存储系统程序、应用程序等。存储部30并不限于内置于分光分析装置1，也可以是通过usb(universal serial bus：通用串行总线)等数字输入输出端口连接的外置型的存储模块。
54.控制部40包括一个以上的处理器。在一实施方式中，“处理器”是通用的处理器，或者专用于特定的处理的专用的处理器，但并不限于此。控制部40与构成分光分析装置1的各构成部可通信地连接，控制整个分光分析装置1的动作。
55.再次参照图1，主要对分光分析装置1中的光学系统的功能进行说明。
56.在分光分析装置1中，从宽带域光源11照射的照射光l1经由导光部件12以及光平行化部件13入射至接合有金属薄膜m的棱镜基板p。在棱镜基板p的界面全反射并出射的测定光l2穿过被调整为排除与棱镜基板p的界面平行的方向上的偏振光或者与棱镜基板p的界面垂直的方向的偏振光的偏光器21，由聚光部件23聚光。由聚光部件23聚光的测定光l2由第一检测器27以及第二检测器29检测。
57.在与棱镜基板p的界面垂直的方向的偏振光(p偏振光)的情况下，产生瞬逝波。另一方面，在与棱镜基板p的界面平行的方向的偏振光(s偏振光)的情况下，在金属薄膜m的界面产生全反射而没有产生瞬逝波。因此，通过使偏光器21旋转而使偏振光方位角度切换为0
°
(s偏振光)或者90
°
(p偏振光)，从而切换被吸收的测定光l2和未被吸收的测定光l2，能够进行任意的检测。控制部40计算这两个测定光l2的信息的差分，并且减去通过计算等获取的表面等离激元的共振光谱的信息，从而能够得到吸收光谱。
58.在从金属薄膜m的背面入射照射光l1的光学系统的全反射条件中，在瞬逝波的波长与表面等离激元的波长一致时，瞬逝波与表面等离激元共振，产生极大的光吸收。表面等离激元的共振光谱取决于金属薄膜m上的样品s的折射率。更具体而言，基于样品s的折射率，表面等离激元的共振光谱的极大吸收波长、即峰值波长或者极大吸收角度移位。同样地，通过使照射光l1相对于金属薄膜m的入射角度变化，从而表面等离激元的共振光谱的峰值波长在波长轴方向上变化。
59.因此，能够使共振光谱的峰值波长向特定的波长域移位来使共振条件中的极大光吸收波长与样品s的吸收光谱的峰值波长一致。由此，样品s的吸收光谱的强度在表观上增大，由样品s引起的吸收光谱的测定灵敏度提高。
60.在分光分析装置1中，由聚光部件23聚光的测定光l2由波长分离元件25分离为：包含第一分光光谱的信息的第一测定光l21、和包含第二分光光谱的信息的第二测定光l22。
61.在本说明书中，“第一分光光谱”例如包括分光光谱中的、仅产生金属薄膜m中的表面等离激元的共振光谱的第一波段中的光谱。在本说明书中，“第一波段”例如包含在可视区域中。在本说明书中，“可视区域”例如包括400nm以上且小于800nm的光的波长区域。例如，样品s不包括可视区域中复折射率、即与吸收有关的信息，并且不显示任意的吸收光谱。
62.在本说明书中，“第二分光光谱”例如包括分光光谱中的、产生金属薄膜m中的表面等离激元的共振光谱以及样品s的吸收光谱的第二波段中的光谱。在本说明书中，“第二波段”例如包含在近红外区域中。在本说明书中，“近红外区域”例如包括800nm以上且小于2.5μm的光的波长区域。
63.由波长分离元件25分离的可视区域的第一测定光l21入射到波长分散元件26后，由第一检测器27中的可视区域检测元件检测。控制部40基于从第一检测器27输出的检测信息来获取第一分光光谱的信息。
64.图3是表示物质的折射率波长分散的一个例子的曲线图。在图3中，纵轴为折射率，横轴为波长，针对水、乙二醇以及乙醇这三个物质，示出折射率波长分散。
65.如图3所示那样，一般地，在物质的折射率波长分散中，可视区域的折射率分散的变化比近红外区域的折射率分散的变化大。因此，在可视区域中，光的波长对折射率变化的响应性良好。
66.图4是表示金属薄膜m中的表面等离激元的可视区域中的共振光谱的一个例子的曲线图。在图4中，示出每当样品s的折射率变化为n1、n2以及n3时，金属薄膜m中的表面等离激元的可视区域中的共振光谱的峰值波长分别在波长轴移位到λ1、λ2以及λ3的样子。第一分光光谱的信息作为反映样品s的折射率变化的表面等离激元的共振光谱的信息例如被储存于存储部30。
67.例如，当样品s的折射率根据样品s的成分组成的变化、温度或者压力的变化等而变化时，如图4所示，金属薄膜m中的表面等离激元的可视区域中的共振光谱的峰值波长变化。控制部40基于这样的第一分光光谱的信息来获取样品s的折射率信息。在本说明书中，“折射率信息”例如包括折射率的值以及伴随折射率变化的折射率的值的差分值。
68.图5是表示波长分散元件26所包含的标准具滤波器的波长特性的一个例子的曲线图。如图5所示，波长分散元件26所包含的标准具滤波器例如具有透过率的峰值波长位于比λ1低的波长侧，且相对于该峰值波长在高波长侧的剖面的平缓从λ1延伸到λ3那样的波长特性。
69.例如，当样品s的折射率变化为n1、n2以及n3，金属薄膜m中的表面等离激元的可视区域中的共振光谱的峰值波长分别变化为λ1、λ2以及λ3时，基于表面等离激元的吸收以及标准具滤波器的透过，第一测定光l21的强度变化。控制部40基于这样的作为第一测定光l21的强度变化的信息的第一分光光谱的信息来获取样品s的折射率信息。更具体而言，控制部40根据从第一检测器27输出的检测信息来计算第一测定光l21的光强度，并基于计算出的第一测定光l21的光强度来计算样品s的变化后的折射率。
70.通过波长分离元件25分离的近红外区域的第二测定光l22例如由第二检测器29中的具有近红外区域的分光元件以及近红外区域检测元件的分光器检测。控制部40基于从第二检测器29输出的检测信息来获取第二分光光谱的信息。
71.图6是表示金属薄膜m中的表面等离激元的近红外区域中的共振光谱以及样品s的吸收光谱的一个例子的曲线图。在图6中，例如示出伴随样品s的折射率变化，近红外区域中的共振光谱的峰值波长和吸收光谱的峰值波长相互不同的样子。这样，第二分光光谱的信息作为反映样品s的折射率变化的表面等离激元的共振光谱的信息和物质的复折射率、即与吸收有关的信息结合的信息而储存于例如存储部30。
72.在第二分光光谱中，控制部40基于通过第一分光光谱的信息获取的样品s的折射率信息来决定共振光谱的峰值波长与吸收光谱的峰值波长相互一致那样的由照射部10照射的照射光l1相对于金属薄膜m的入射角度。例如，控制部40基于根据表面等离激元的可视区域中的共振光谱计算出的样品s的折射率来计算近红外区域的共振条件、即共振光谱的峰值波长与吸收光谱的峰值波长相互一致那样的入射角度。此时，作为使共振光谱的峰值波长一致的对象的样品s的吸收光谱的峰值波长是已知的。因此，控制部40基于样品s的折射率以及吸收光谱的峰值波长来计算作为近红外区域的共振条件的入射角度。
73.控制部40从基于所决定的入射角度得到的第二分光光谱的信息分析样品s的状态。此时，控制部40例如基于作为得到的共振条件的入射角度对第一旋转机构14以及第三旋转机构24进行反馈控制、即角度控制，以便与近红外区域的共振条件一致。更具体而言，控制部40将照射部10的第一旋转机构14控制为与所决定的入射角度一致。控制部40为了检测与所决定的入射角度对应的出射角的第二测定光l22，而控制检测部20的第三旋转机构
24，以调整受光角度。
74.例如，也如图6所示那样，控制部40通过使照射光l1的入射角度变化，能够在波段中调整表面等离激元的近红外区域中的共振光谱的峰值波长。例如，每当照射光l1的入射角度变化为θ1、θ2以及θ3时，金属薄膜m中的表面等离激元的近红外区域中的共振光谱的峰值波长分别在波长轴中移位至λ4、λ5以及λ6。控制部40通过使共振光谱的峰值波长和吸收光谱的峰值波长相互一致，能够在表观上增大样品s的吸收光谱的强度。
75.图7是用于对图1的分光分析装置1的动作的一个例子进行说明的流程图。参照图7，主要对分光分析装置1的动作的一个例子进行说明。
76.在步骤s100中，控制部40使用照射部10向金属薄膜m照射照射光l1。
77.在步骤s101中，控制部40通过检测部20检测包括分光光谱的信息的测定光l2，该测定光l2基于在步骤s100中由照射部10照射的照射光l1，该分光光谱的信息包括表面等离激元的共振光谱以及样品s的吸收光谱。
78.在步骤s102中，控制部40基于在步骤s101中检测到的测定光l2作为信息具有的分光光谱中的、仅产生共振光谱的第一波段中的第一分光光谱的信息来获取样品s的折射率信息。
79.在步骤s103中，控制部40基于在步骤s102中获取到的折射率信息在步骤s101中检测到的测定光l2作为信息具有的分光光谱中的、产生共振光谱以及吸收光谱的第二波段中的第二分光光谱中，决定共振光谱的峰值波长与吸收光谱的峰值波长相互一致那样的照射的照射光l1相对于金属薄膜m的入射角度。
80.在步骤s104中，控制部40从基于在步骤s103中所决定的入射角度得到的第二分光光谱的信息分析样品s的状态。
81.根据以上那样的一实施方式所涉及的分光分析装置1，能够精度良好地分析样品s的状态。例如，控制部40基于仅产生共振光谱的第一波段中的第一分光光谱的信息来获取样品s的折射率信息。由此，控制部40能够在伴随近红外区域所包含的样品s的状态的变化的吸收变化以及折射率变化中仅提取折射率变化的信息来修正折射率信息。因此，能够补偿近红外区域中的分光光谱相对于折射率变化的稳定性，精度良好地仅获取与样品s的状态的变化有关的信息。例如，控制部40决定共振光谱的峰值波长与吸收光谱的峰值波长相互一致的入射角度，并基于所决定的入射角度来获取第二分光光谱的信息。由此，控制部40能够增大样品s的吸收光谱的表观上的强度，提高由样品s引起的吸收光谱的测定灵敏度。
82.例如，分光分析装置1通过具有第一旋转机构14以及第三旋转机构24，能够光学调整共振光谱的峰值波长与吸收光谱的峰值波长相互一致的最佳的入射角度。分光分析装置1例如通过控制部40的反馈控制，能够容易地调整入射角度。
83.例如，通过包括第一旋转机构14以及第三旋转机构24，且能够同时测定可视区域的第一分光光谱和近红外区域的第二分光光谱的图1所示的同一光学系统，维持折射率信息的修正、即照射光l1的入射角度的修正与样品s的状态的变化的信息的同时性。因此，在近红外区域的第二分光光谱中，能够基于时间上正确地对应的折射率信息的修正精度良好地调整共振光谱的峰值波长。
84.例如，通过包括第一旋转机构14以及第三旋转机构24的、图1所示的同轴光学系统，抑制样品s中的测定位置的空间上的偏差，能够维持样品s中的测定位置的相同性。由
此，分光分析装置1针对获取的第一分光光谱以及第二分光光谱，能够在保证样品s中的测定位置的相同性的状态下，修正折射率信息。
85.通过检测部20包含波长分离元件25、第一检测器27以及第二检测器29，控制部40能够区分第一分光光谱的信息和第二分光光谱的信息而个别进行处理。由此，控制部40例如能够基于第一分光光谱的信息精度良好地修正折射率信息。控制部40例如能够基于根据修正后的折射率信息调整共振光谱的峰值波长得到的第二分光光谱的信息精度良好地分析样品s的状态。
86.通过检测部20包含波长分散元件26，分光分析装置1能够对第一测定光l21进行分光来获取第一分光光谱的信息。例如，通过波长分散元件26包括标准具滤波器，分光分析装置1能够获取第一分光光谱的信息作为第一测定光l21的强度变化的信息。由此，例如与波长分散元件26包括光栅那样的情况相比较，可以实现分光分析装置1的小型化以及分光分析装置1的制品成本的减少。
87.通过照射部10包括照射具有包含第一波段以及第二波段的波段的照射光l1的单一的光源，从而容易通过单一的光源获得宽带域的照射光l1。因此，例如在与照射部10包括多个光源的情况相比较，可以实现分光分析装置1的小型化以及分光分析装置1的制品成本的减少。
88.通过第一波段包含在可视区域中，分光分析装置1能够在光的波长对折射率变化的响应性良好的波段中获取折射率信息。因此，由分光分析装置1获取的折射率信息的精度提高。通过第二波段包含在近红外区域中，从而分光分析装置1能够基于例如源自分子振动的吸收光谱来分析样品s的状态。
89.基于各附图以及实施例对本公开进行了说明，但需要注意的是本领域技术人员很容易基于本公开进行各种变形以及修改。因此，需要注意的是这些变形以及修改也包括在本公开的范围内。例如，上述各结构的形状、配置、方向以及个数不限于前面的描述和附图中图示的内容。只要各结构的形状、配置、方向以及个数能够实现其功能，就可以任意地构成。例如，各结构或者各步骤所包含的功能等能够再配置为逻辑上不矛盾，可以将多个结构或者步骤组合为一个，或进行分割。
90.例如，本公开也可以作为描述实现上述的分光分析装置1的各功能的处理内容的程序或者记录有程序的存储介质来实现。可以理解在本公开的范围中也包含这些。
91.图8是用于对图1的分光分析装置1的变形例进行说明的示意图。参照图8，主要对图1的分光分析装置1的变形例进行说明。在图8中，示出取决于照射光l1的入射角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6以及θ7而变化的第二分光光谱的样子和相对于第二检测器29所包含的拍摄元件的各像素的入射角度以及波长的分配的样子。
92.在上述中，说明为分光分析装置1具有第一旋转机构14以及第三旋转机构24，调整照射光l1的入射角度以及测定光l2的受光角度，基于一组入射角度以及受光角度由检测部20执行测定，但并不限于此。分光分析装置1也可以不具有第一旋转机构14以及第三旋转机构24。
93.此时，照射部10也可以向金属薄膜m一并照射具有规定的范围的入射角度的照射光l1。检测部20、更具体而言第二检测器29也可以包括拍摄元件，该拍摄元件具有与规定的范围中的一个入射角度和第二波段中的一个波长分别对应的多个像素的排列。
94.例如，照射部10也可以向金属薄膜m一并照射具有θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6以及θ7的入射角度的照射光l1。例如，第二检测器29也可以包括纵轴与θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6以及θ7对应，横轴与第二波段中的波长对应的拍摄元件。例如，控制部40也可以选择基于第一分光光谱的信息计算出的与共振条件一致的照射光l1的入射角度所对应的像素的行，获取适当的第二分光光谱。如以上那样，分光分析装置1也能够与包含入射角度的角度信息一并获取第二分光光谱的信息。
95.通过分光分析装置1的检测部20包括上述那样的拍摄元件，分光分析装置1不具有第一旋转机构14以及第三旋转机构24，从而可以实现分光分析装置1的小型化。除此以外，即使在样品s的折射率变化时，也无需在获取第二分光光谱的信息时，将照射光l1的入射角度调整为最佳的角度，容易测定。
96.在上述中，说明为照射部10包括照射具有包括可视区域以及近红外区域的波段的照射光l1的单一的光源，作为检测部20包括波长分散元件26，该波长分散元件26用于对由波长分离元件25分离的第一测定光l21进行分光，但并不限于此。例如，照射部10也可以包括：第一光源，照射具有第一波段中的表面等离激元的共振光谱的半值全幅以下的波段的第一照射光l11；以及第二光源，照射具有第二波段的第二照射光l12。第一光源例如可以包括led(light emitting diode：发光二极管)或者ld(laser diode：激光二极管)。此时，检测部20也可以不包括波长分散元件26。
97.第一检测器27也可以基于表面等离激元的共振光谱在第一测定光l21的光强度变化的状态下检测通过波长分离元件25被分离的第一测定光l21。例如，在第一波段中的表面等离激元的共振光谱的峰值波长与从第一光源照射的第一照射光l11的中心波长一致时，金属薄膜m对第一照射光l11的吸收量最大，第一检测器27中的第一测定光l21的光强度最低。当伴随着样品s的折射率变化而表面等离激元的共振光谱的峰值波长移位时，第一检测器27中的第一测定光l21的光强度增加。因此，控制部40也能够通过测定第一检测器27中的第一测定光l21的光强度来计算样品s的折射率。
98.在上述中，已经说明了照射部10例如包括照射照射光l1的单一的光源，该照射光l1具有包含可视区域以及近红外区域的波段，但并不限于此。例如，照射部10也可以包括：第一光源，照射具有第一波段的第一照射光l11；以及第二光源，照射具有第二波段的第二照射光l12。例如，照射部10也可以包括能够从可视区域到近红外区域扫描窄带域的照射光l1的中心波长的单一的光源。例如，照射部10也可以包括：能够在可视区域中扫描窄带域的第一照射光l11的中心波长的第一光源；以及能够在近红外区域中扫描窄带域的第二照射光l12的中心波长的第二光源。
99.在上述中，在检测部20中，说明为波长分散元件26和第一检测器27分离，但并不限于此。检测部20也可以如第二检测器29那样具有这些构成部成为一体的作为单一分光器的第一检测器27。在上述中，说明为检测部20包括具有近红外区域的分光元件以及近红外区域检测元件的作为分光器的第二检测器29，但并不限于此。在检测部20中，近红外区域的分光元件和近红外区域检测元件也可以分离。
100.在上述中，说明为检测部20包括波长分离元件25、第一检测器27以及第二检测器29，但并不限于此。例如，检测部20也可以不具有波长分离元件25、第一检测器27以及第二检测器29，而具有能够从可视区域到近红外区域进行分光的单一的分光器。
101.在上述中，说明为波长分散元件26是标准具滤波器，但并不限于此。波长分散元件26例如可以包括光栅，也可以包括能够在第一波段中扫描中心波长的波长可变带通滤波器。此时，控制部40也可以获取作为剖面信息的第一分光光谱的信息。控制部40也可以基于在样品s的折射率变化后获取的可视区域中的共振光谱的峰值波长来计算与该峰值波长对应的样品s的折射率。
102.在上述中，已经说明了第一波段包含在可视区域中，第二波段包含在近红外区域中，但并不限于此。第一波段也可以包含在分光光谱中的仅产生金属薄膜m的表面等离激元的共振光谱的任意的波段。第二波段也可以包含在分光光谱中的产生金属薄膜m中的表面等离激元的共振光谱以及样品s的吸收光谱的任意的波段中。
103.在上述中，已经说明了使金属薄膜m与棱镜基板p接合，但并不限于此。例如，也可以使产生表面等离激元的任意的膜与棱镜基板p接合。
104.附图标记说明
105.1分光分析装置；10照射部；11宽带域光源；12导光部件；13光平行化部件；14第一旋转机构(第一调整机构)；20检测部；21偏光器；22第二旋转机构；23聚光部件；24第三旋转机构(第二调整机构)；25波长分离元件；26波长分散元件；27第一检测器；28导光部件；29第二检测器；30存储部；40控制部；l1照射光；l11第一照射光；l12第二照射光；l2测定光；l21第一测定光；l22第二测定光；m金属薄膜；p棱镜基板；s样品；θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7入射角度。