顕微鏡用スライド型パワーセンサーヘッド

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顕微鏡用スライドセンサ筐体の背面にはセンサの仕様とビームをセンサの中央に入射させるためのグリッドが刻印されています。こちらの写真はS170Cの背面です。S175Cの背面は下の写真でご覧いただけます。

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センサ筐体の背面に刻印されたアライメントターゲットを利用してステージを位置決めすれば、センサを反転させたときにビームをセンサの中央に入射させることができます。写真のセンサはS170Cです。

特長

• 標準の正立および倒立顕微鏡に使用可能
• 試料面での光パワーを計測できる設計
• 18 mm x 18 mmの大きな検出部
• ローパワー測定用フォトダイオードセンサ(型番 S170C)
  
  • 波長範囲：350 nm～1100 nm
  • 10 nW～150 mWの光パワーを測定可能
• ハイパワー測定用サーマルセンサ(型番 S175C)
  • 波長範囲：300 nm～10.6 μm
  • 100 µW～2 Wの光パワーを測定
• センサの筐体の大きさは一般的な顕微鏡用スライドと同じ76.0 mm x 25.2 mm
• 高NAの対物レンズに対応する新光学設計(「光学設計」タブをご覧ください)
• コネクタに以下の情報を保存
  • 当社パワーメーターコンソール使用時(別売り)の自動校正用センサーデータ
  • NISTおよびPTBトレーサブルな校正データ
• 再校正サービス

用途

• 試料面の顕微鏡光源の強度を測定
• 蛍光フィルターセットの透過率を測定
• 実験間で一貫した照射条件を確保

当社の顕微鏡用スライドセンサーヘッドは、顕微鏡システム内の試料面の光パワーを測定します。センサーヘッド(76.0 mm x 25.2 mm)は、標準の顕微鏡用スライドと同じ設置面積で、多くの標準的な正立および倒立顕微鏡にお使いいただけます。センサには大きな検出部(18 mm x 18 mm)と、ローパワー用タイプにはシリコンフォトダイオードセンサ、ハイパワー用タイプにはサーマルセンサが付いています。

S170Cにはローパワー用センサが内蔵されており、10 nW～150 mWの光パワーで350 nm～1100 nmの波長範囲で感度があります。＜1 µsの応答時間により、レーザを使用した高分解能測定に適したセンサですが、LEDや白色光源などの広帯域照射光源の測定にも適しています。S175Cにはハイパワー用センサが内蔵されており、100 µW～2 Wの光パワーで300 nm～10.6 µmの波長範囲で感度があります。こちらのセンサは、規定の波長範囲において平坦な吸収特性を持つので、LEDや白色光源などの広帯域照射光源の測定に適しています。詳細については「仕様」タブをご参照ください。

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タッチパネル式パワーメーターコンソールPM400に接続されたS170C(別売り)

日常的な使用
センサは、NA 1.45までの対物レンズ用の光パワー測定に対応し、空気中で水や油の液浸媒体と共に使用可能です(詳細は「光学設計」のタブをご覧ください)。右上の写真でご覧いただけるように、センサの背面には気体(＜0.95)、水浸(＜1.30)ならびに油浸(＜1.45)対物レンズ用に推奨するNAが刻印されています。検出部は、ガラスカバーで保護されています。ガラスカバーは、圧縮空気、またはアセトンやメタノールで湿らせたレンズ用ティッシュで簡単にクリーニングが可能です。

上の写真でご覧いただけるように、センサS170CならびにS175Cの背面には検出部を記したアライメント十字線がレーザ刻印されており、ビームのアライメントや集光に役立ちます。標準の正立顕微鏡を使用する場合、刻印面が顕微鏡の対物レンズに面するように筐体を光路に挿入します。パワーセンサを対物レンズの下、中央に位置させた後、スライドを反転させ、パワー測定ができるようにディテクタをビームに向けます。倒立顕微鏡の場合、センサが対物レンズに向くようにディテクタをスライドホルダに入れ、透過照明で照らします。刻印されたターゲットの中央にビームがくるようにすることで、光路の中央にセンサが位置します。

対応するパワーメーターコンソール
パワーセンサーヘッドは、パワーメーターコンソールPM100D、PM100A、PM100USB、PM400ならびにPM320Eに対応します。PM100A、PM100D、PM400の詳細は下に掲載されています。左の写真では、センサーヘッドに取り付けられた1.5 mのケーブルにはDサブ、9ピンのオス型コネクタが付いています。自動校正用センサの仕様とNISTおよびPTBトレーサブルな校正データは、センサーコネクタの持久性のメモリに保存されており、対応するパワーメーターコンソールで読み出すことができます。

再校正サービス
当社ではパワーメーターセンサーヘッドの校正サービスをご提供しています。再校正サービスの詳細については当社へお問い合わせください。

上図は、高NAの対物レンズを通過した後の光が、顕微鏡用パワーセンサーヘッドS170C(左側)と通常のフォトダイオードセンサ(右側)に入った後に、どのように振る舞うかを示しています。対物レンズのNAが1.0より大きく、隙間に屈折率マッチングジェルを使用していない場合、NDフィルタと空気の界面で光の一部は内部全反射します。これによって、センサに到達する前に光の一部は損失することになります(注:液浸油などの液浸媒体は、S170C以外の当社のフォトダイオードディテクタのNDフィルタには直接つけないでください。S170C以外のフォトダイオードディテクタは、この用途向けには設計されていないため、フィルタ表面をクリーニングすることができません。)。

大きな検出部と屈折率マッチングジェル

顕微鏡用スライドセンサーヘッドS170CならびにS175Cは、大きな検出部を持つディテクタで設計されており、高NAの対物レンズに対応します。またS170CはNDフィルタとセンサの間の隙間に屈折率マッチングジェルを使用しており、空気とガラスの界面での内部反射による損失を最小限に抑えております。S175Cは、ガラス製の保護カバーを使用することによりS170Cよりも隙間が狭く(0.15 mm対1.5 mm)、屈折率マッチングジェルを使用しないことにより、高速なセンサ応答時間を維持しています。

右の概略図は、高NAの対物レンズを通過した光が、顕微鏡用スライドセンサーヘッドS170C(左側)と通常のフォトダイオードセンサ(右側)に入った後どのように振る舞うかを示すことによって、大きな検出部を持つS170Cのような製品が、通常のフォトディテクタに比べて優位性があることを示しています。図に示されている通常のフォトダイオードセンサは、当社の薄型フォトダイオードセンサS130や標準型フォトダイオードセンサS120と同様で、NDフィルタ^aとセンサの隙間は空気で満たされており、検出部はØ9.5 mmです。高NAの対物レンズからの光がNDフィルタと空気の界面に到達すると、屈折し、センサの中心から外れていきます。光の一部は、フォトダイオードの小さな検出部から外れてしまい、誤った光パワー測定につながります。

顕微鏡用スライドセンサーヘッドS170Cでは、NDフィルタとセンサの隙間は屈折率マッチングジェルで埋められています。通常のセンサーヘッドのNDフィルタと空気の界面と比較して、ジェルはNDフィルタとジェルの界面での反射光を最小限に抑えてセンサに到達する光量を増やし、NDフィルタからの出射光の屈折も防ぎます。これにより、大面積のディテクタが対物レンズからのより多くの光を捉えます。なお、この設計は、非常に高いNAを持つ油浸対物レンズにおいては一定の波長で完全に効果を補うものではありませんのでご注意ください。

S175Cをほかのサーマルセンサと比較した場合にも同様の結果が期待されます。ガラス製の保護プレートとサーマルセンサの間の0.15 mmの小さな隙間は、センサの中心から屈折する光を最小限に抑え、18 mm x 18 mmの大きな検出部が入力信号を更に捉えることになります。また、S175Cには、センサにダメージを与えることなく液浸媒体を対物レンズに使用するためのガラス製の保護カバープレートが付いています (注: 当社のほかのサーマルセンサに液浸媒体を使用しないでください。センサーヘッドにダメージを与える可能性があります)。

1. フィルタ表面を清浄することができないため、フォトダイオードセンサのNDフィルタには、液浸油などの液浸媒体は直接つけないでください。S170Cは、この用途向けに特別に設計されています。ここで示している例は、S170Cの光学設計の優位性を示すことだけを意図しています。