光学測定用セル
【課題】製造コストの削減を図りつつ、セル長を変更することができ、スペーサを確実に所望の位置に位置決めできるセルを提供する。
【解決手段】流路を挟む一対の光学窓２３を有するセル１００であって、収容凹部１１、並びに収容凹部１１に連通する液導入部及び液導出部が設けられたセル本体１０と、収容凹部１１に収容され、一対の光学窓２３を形成する一対の透光部材２０、２１と、一対の透光部材２０、２１同士の対向面２０ａ、２１ａ間の距離を定めるスペーサ３０と、透光部材２０、２１及びスペーサ３０を収容凹部１１の底面１１ｄに向かって押圧して、流路を形成する押圧機構８０とを具備し、一対の透光部材２０、２１同士の対向面２０ａ、２１ａの少なくとも一方に、スペーサ３０に対応する形状の位置決め凹部２２が設けられており、位置決め凹部２２にスペーサ３０がはまって略位置決めされるように構成した。
【解決手段】流路を挟む一対の光学窓２３を有するセル１００であって、収容凹部１１、並びに収容凹部１１に連通する液導入部及び液導出部が設けられたセル本体１０と、収容凹部１１に収容され、一対の光学窓２３を形成する一対の透光部材２０、２１と、一対の透光部材２０、２１同士の対向面２０ａ、２１ａ間の距離を定めるスペーサ３０と、透光部材２０、２１及びスペーサ３０を収容凹部１１の底面１１ｄに向かって押圧して、流路を形成する押圧機構８０とを具備し、一対の透光部材２０、２１同士の対向面２０ａ、２１ａの少なくとも一方に、スペーサ３０に対応する形状の位置決め凹部２２が設けられており、位置決め凹部２２にスペーサ３０がはまって略位置決めされるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体等の製造工程において、フッ酸（ＨＦ）等の薬液の濃度等を測定するために用いられる光学測定用セルに関し、特に、被検液が流れる流路を挟む一対の光学窓を有する光学測定用フローセルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のフローセルは、半導体製造装置に設けられた薬液配管に接続されている。そして、このフローセルの一方の光学窓へ測定光が照射されて、他方の光学窓から出た透過光が受光される。さらに、被検液の透過光強度から当該被検液に含まれる所定成分の濃度等が算出されて、薬液の濃度制御が行われる。
【０００３】
従来、このフローセルは、図１０に示すように、液導入部及び液導出部に繋がる流路を内部に形成するように、複数の透光性部材を溶着又は分子結合等で固着させて一体成形されている。
【０００４】
ところが、この溶着又は分子結合等の固着処理に対する加工費は高く、製造コストが高くなってしまうという問題がある。特に、フッ酸（ＨＦ）等の薬液に対して耐蝕性を有する材質（例えばサファイア等）を用いた場合、材質自体が高価であることに加え、サファイアに対する加工費が高価であるため、さらに製造コストが高くなってしまう。また、透光性部材同士が固着されているために、フローセルごとにセル長が決まっており、異なるセル長で測定したい場合には、別のフローセルを用意する必要があり、費用が掛かるという問題もある。
【０００５】
これに対して、特許文献１に示すように、固着ではなく、挟持によってフローセルを組み立てたものが考えられている。具体的に言えば、一対の光透過部が所定の間隔で対向配置され、その一対の光透過部の間に、これらを所定の間隔（セル長）に設定するためのスペーサが介在しており、それらを配設した枠体が一対の蓋板で挟持してネジ止め連結されている。このようなものであれば、スペーサの長さを設定して、セル長を決めることができる。
【０００６】
しかしながら、挟持されたスペーサが、フローセルの持ち運び又は取り付け時の振動又は衝撃、或いは測定時の被検液の圧力等により位置ずれしてしまい、その結果、流路形状が変化したり、測定光の光路上のような不適当な位置にスペーサが入り込んだりしてしまい、測定誤差が発生するという問題がある。
【０００７】
また、フローセルの組立工程において、スペーサを光透過部の間に配置するときに、光透過部に対してスペーサをどこに配置するべきなのかが判断しにくく、さらに、スペーサを配置したり、一対の光透過部の間に挟み込んで固定したりする時に、スペーサが位置ずれしてしまうという問題がある。従って、スペーサの組立作業が難しく、所望の流路形状を形成することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−６８７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、上記の問題を解決すべく、製造コストの削減を図りつつ、セル長を変更することができるとともに、スペーサを所望の位置に確実に位置決めできる光学測定用セルを提供することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明に係る光学測定用セルは、被検液が収容される流路を挟む一対の光学窓を有する光学測定用セルであって、底面の一部に貫通孔が設けられた収容凹部、並びに当該収容凹部の内側周面に連通する液導入部及び液導出部が設けられたセル本体と、前記収容凹部に収容され、前記一対の光学窓を形成する一対の透光部材と、前記一対の透光部材同士の対向面それぞれに接触し、当該対向面間の距離を定めるスペーサと、前記一対の透光部材及び前記スペーサを、前記収容凹部の底面に向かって押圧して密着させ、前記一対の透光部材間に前記液導入部及び前記液導出部に繋がる流路を形成する押圧機構とを具備し、前記一対の透光部材同士の対向面の少なくとも一方に、前記スペーサに対応する形状の位置決め凹部が設けられており、当該位置決め凹部に前記スペーサがはまって略位置決めされるものである。なお、「略位置決めされる」とは、スペーサが位置決め凹部にガタなくはまって位置決めされることだけではなく、測定に支障のない範囲で、スペーサが位置決め凹部に若干のガタつきをもって位置決めされることを含む。
【００１１】
このようなものであれば、押圧機構によって各透光部材及びスペーサを押圧して密着させるので、コストの高い固着処理を行う必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、各透光部材及びスペーサが固着されず、押圧機構によって部材を押圧して密着させているので、スペーサを厚みや形状等が異なるスペーサに変更することができ、セル長を変更することができる。さらに、透光部材に位置決め凹部が設けられているので、スペーサを位置決め凹部に嵌めることができ、外部からの振動、衝撃や被検液の圧力等によってスペーサが、位置決め凹部が設けられた透光部材に対してずれてしまうことを防止できる。また、スペーサを所望の位置に確実に位置決めでき、所望の流路形状を形成することができる。加えて言えば、位置決め凹部であれば切削又は研磨等によって形成でき、固着等によって位置決め用の部材を別途取り付ける必要がないので、製造コストを抑えることもできる。
【００１２】
前記位置決め凹部が、前記対向面の外縁部に設けられるとともに、前記位置決め凹部の底面が、前記透光部材の側面に繋がる段形状として形成されており、前記スペーサが、前記収容凹部の内側周面及び当該内側周面に対向する位置決め凹部の側面の間に挟まれて位置決めされるものであれば、流路をセルの中央部に形成することができる。また、位置決め凹部が外縁部に設けられているので、位置決め凹部が対向面の中央部に設けられている場合よりも、研磨によって形成しやすい。
【００１３】
組立工程において、既に配置された透光部材の位置決め凹部の位置を確認して、スペーサを確実に位置決めするためには、前記位置決め凹部が、前記収容凹部の底面側に配置された透光部材の対向面に設けられているものが望ましい。
【００１４】
前記収容凹部が、平面視において略円形状をなし、前記一対の透光部材それぞれが、平面視において前記収容凹部にはまる略円形状であり、前記スペーサが、平面視において前記一対の透光部材と略同一円の部分円弧形状をなす側面を有する一対の部分円弧板であり、 前記位置決め凹部が、平面視において、前記スペーサとそれぞれ略同一形状で設けられているとともに、前記液導入部及び前記液導出部を挟んで、前記対向面における外縁部に形成されているものであれば、各部材が主に円形状によって形成されているので、加工が簡単であり、製造コストを抑えることができる。また、Ｏリング等のシール部材によってシールしやすいという利点もある。さらに、スペーサとして一対の部材のいずれか一方を用いる場合よりも、一対の部材を用いた方が、部材にかかる面圧を低減することができるので、スペーサの破損を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、製造コストの削減を図りつつ、セル長を変更することができるとともに、スペーサを所望の位置に確実に位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態における光学測定用フローセルを用いた模式図。
【図２】同実施形態における光学測定用フローセルを示す斜視図。
【図３】同実施形態における光学測定用フローセルの背面図。
【図４】同実施形態における光学測定用フローセルの縦断面部分拡大図。
【図５】同実施形態における光学測定用フローセルの横断面拡大図。
【図６】同実施形態における収容凹部が設けられた透光部材を示す図。
【図７】同実施形態におけるスペーサを示す平面図。
【図８】同実施形態における光学測定用フローセルを示す分解斜視図。
【図９】他の実施形態におけるスペーサを示す図。
【図１０】従来のフローセルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の一実施形態に係る光学測定用フローセル１００について図面を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態に係る光学測定用フローセル１００は、図１に示すように、半導体製造装置に設けられた配管Ｌに接続されて、フッ酸等の薬液（被検液）の濃度等を測定するために用いられる。また、フローセル１００は一対の光学窓２３を有し、その光学窓２３は被検液が流れる流路を挟んで互いに対向している。そして、光源からの光が一方の光学窓２３から被検液に照射され、他方の光学窓２３から出た透過光が、光検出部によって受光される。そしてその光検出部からの光強度信号を受信した演算部により、被検液に含まれる所定成分の濃度が算出される。このようにして得られた濃度を用いて、薬液の濃度等が制御される。
【００１９】
具体的には、光学測定用フローセル１００は、図２〜５に示すように、フローセル本体１０と、一対の透光部材２０、２１と、スペーサ３０と、押圧機構８０とを具備している。
【００２０】
フローセル本体１０は、図２に示すように、概略直方体形状をなすものであり、図４に示すように、前面に収容凹部１１と、収容凹部１１の内側周面１１ｃに連通する液導出部１３及び液導入部１４とが設けられている。フローセル本体１０は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いて形成されている。なお、セル内で気泡が留まってしまうのを防止するため、被検液は下部の液導入部１４から導入され、上部の液導出部１３から導出される。
【００２１】
収容凹部１１は、一対の透光部材２０、２１及びスペーサ３０を内部に収容するためのものである。そして、収容凹部１１は、図３に示すように、略円筒形（平面視において略円形状）であり、その底面１１ｄの中央部に光を通過させるための貫通孔１１ａと、底面１１ｄの外周部に円環溝１１ｂとが設けられている。収容凹部１１、貫通孔１１ａ及び円環溝１１ｂは、平面視において同心円状に形成されている。
【００２２】
液導出部１３は、収容凹部１１から被検液を導出するためのものである。そして、この液導出部１３は、図４に示すように、一端が収容凹部１１の内側周面１１ｃの上部に開口し、他端が外部配管Ｌに接続されている内部流路１３ａを有している。そして、液導出部１３の内部流路１３ａは、フローセル本体１０の上面及び下面に垂直、かつ収容凹部１１の略円形状の中心を通る一直線状に形成されている。さらに液導出部１３の上部が継手としての機能を有している。
【００２３】
液導入部１４は、収容凹部１１に被検液を導入するためのものである。そして、この液導入部１４は、図４に示すように、一端が収容凹部１１の内側周面１１ｃの下部に開口し、他端が外部配管Ｌに接続されている内部流路１４ａを有している。そして、液導入部１４の内部流路１４ａは、フローセル本体１０の上面及び下面に垂直、かつ収容凹部１１の略円形状の中心を通る一直線状に形成されている。さらに、液導入部１４の下部が継手としての機能を有している。また、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂは、収容凹部１１の略円形状の中心を挟んで対向している。
【００２４】
一対の透光部材２０、２１は、図４及び図５に示すように、収容凹部１１に収容されて、所定の距離で対向配置されてフローセル１００の一対の光学窓２３を形成するものである。そして、この一対の透光部材２０、２１は、収容凹部１１の底面１１ｄ側に収容される第１透光部材２０と、収容凹部１１の開口面側に収容される第２透光部材２１から構成される。第１透光部材２０及び第２透光部材２１は、平面視において略同一形状であり、図６に示すように、それぞれ収容凹部１１にはまる略円板形状である。図４及び図５に示すように、各透光部材２０、２１が収容凹部１１に収容された状態において、第１透光部材２０の下面２０ｃ（対向面２０ａの反対側の面）は収容凹部１１の底面１１ｄと接触するとともに、第１透光部材２０の対向面２０ａ及び第２透光部材２１の対向面２１ａそれぞれが収容凹部１１の底面１１ｄとそれぞれ平行になる。
【００２５】
また、第１透光部材２０の厚みについて、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂとの関係で言うと、図４に示すように、収容凹部１１に第１透光部材２０が収容された状態において、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂが、第１透光部材２０によってふさがれないように設定されている。すなわち、収容凹部１１の底面１１ｄから、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂにおける収容凹部１１の開口面側の端までの距離よりも、第１透光部材２０の厚みが薄くなるように、第１透光部材２０の厚みと、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂの位置、形状又は大きさとが相対的に設定されている。なお、一対の透光部材２０、２１は、フッ酸（ＨＦ）等の薬品への耐蝕性、押圧に耐える強度、透光性に優れたサファイアを用いて形成される。
【００２６】
スペーサ３０は、図４及び図５に示すように、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａそれぞれに接触して、対向面２０ａ、２１ａ同士を互いに平行にするとともに、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａ間の距離を定めるためのものである。また、図７に示すように、スペーサ３０は、互いに同一形状である一対の部分円弧板である。この一対の部分円弧板それぞれは、湾曲している外側面３０ａと、直線状の内側面３０ｂとから形成される。そして、その外側面３０ａは、平面視において一対の透光部材２０、２１と略同一円（収容凹部１１の略同一円）の部分円弧形状をなしている。スペーサ３０は、フッ酸（ＨＦ）等の薬液への耐蝕性、押圧に耐える強度に優れるサファイアを用いて形成される。
【００２７】
押圧機構８０は、図３〜５に示すように、収容凹部１１の底面１１ｄから順次配置された第１透光部材２０及びスペーサ３０及び第２透光部材２１を、収容凹部１１の底面１１ｄに向かって押圧して密着させ、一対の透光部材２０、２１及びスペーサ３０の間に液導出部１３及び液導入部１４に繋がる流路を形成するためのものである。そして、押圧機構８０は、フローセル本体１０を挟む第１挟持板５０及び第２挟持板６０と、第１挟持板５０及び第２透光部材２１の間に介在する傾斜リング４４と、各挟持板を連結するための例えばボルトである連結部材７０とを具備している。なお、フローセル本体１０の収容凹部１１の周囲には、連結部材７０を挿通させるための挿通孔１６（ここでは４つ）が前面から背面に貫通している。
【００２８】
第１挟持板５０は、図３〜５に示すように、フローセル本体１０の前面側に取り付けられて、収容凹部１１に収容された各部材を抑えるためのものである。第１挟持板５０の上部には、光を通す貫通孔５１と、連結部材７０を挿通させる挿通孔５２（ここでは４つ）が設けられている。貫通孔５１は、収容凹部１１の貫通孔１１ａに対応する位置に設けられている。挿通孔５２それぞれは、フローセル本体１０の挿通孔１６に対応する位置に設けられている。また、第１挟持板５０の下部には、フローセル１００を外部装置等に取り付けるための孔が設けられている。
【００２９】
第２挟持板６０は、図３〜５に示すように、フローセル本体１０の背面側に取り付けられるものであり、フローセル本体１０の背面よりも一回り小さい略矩形板である。また、第２挟持板６０に光を通す貫通孔６１、及び連結部材７０を螺合させるめねじ孔６２（ここでは４つ）が設けられている。貫通孔６１は、収容凹部１１の貫通孔１１ａに対応する位置に設けられている。めねじ孔６２それぞれは、フローセル本体１０の挿通孔１６に対応する位置に設けられている。
【００３０】
傾斜リング４４は、図４及び図５に示すように、第１挟持板５０及び第２透光部材２１それぞれに接触して、第１挟持板５０から第２透光部材２１に押圧力を伝えるためのものである。具体的に、この傾斜リング４４は、概略円筒形状であり、その外側周面、及び第２透光部材２１に接する底面の一部を、斜めに切り欠いて形成されたテーパ状の傾斜面を有している。また、傾斜リング４４の内径は収容凹部１１の貫通孔１１ａの径と略一致している。さらに、収容凹部１１に、第１透光部材２０、スペーサ３０、第２透光部材２１、傾斜リング４４を順次収容した高さが、収容凹部１１の深さよりも高くなるように、傾斜リング４４の厚みが設定されている。つまり、傾斜リング４４の一部が、収容凹部１１からはみ出るように設定されている。
【００３１】
さらに、図４及び図５に示すように、傾斜リング４４の傾斜面と、第２透光部材２１の上面２１ｂ（対向面２１ａの反対側の面）と、収容凹部１１の内側周面１１ｃとの間に、Ｏリング４３等のシール部材が配置される。そして、傾斜リング４４が、収容凹部１１の底面１１ｄに向かって押圧されると、Ｏリング４３がつぶれる。この状態において、Ｏリング４３及び第２透光部材２１の上面２１ｂが気密されるように密着する。一方でＯリング４３及び収容凹部１１の内側周面１１ｃが気密されるように密着する。その結果、流路を流れる被検液が、各透光部材２０、２１及びスペーサ３０の間から収容凹部１１の内側周面１１ｃまで漏れ出した場合であっても、外部への液リークを防ぐことができる。なお、このＯリング４３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を用いて形成される。
【００３２】
そして、図５及び図６に示すように、一対の透光部材２０、２１同士の対向面２０ａ、２１ａの少なくとも一方（ここでは、第１透光部材２０の対向面２０ａ）に、スペーサ３０に対応する形状の位置決め凹部２２が設けられている。この位置決め凹部２２は、スペーサ３０をはめて略位置決めするためのものである。具体的には、収容凹部１１に第１透光部材２０が収容された状態において、位置決め凹部２２は、液導出部１３及び液導入部１４を挟むように、対向面２０ａの外縁部の両端にそれぞれ設けられている。そして、位置決め凹部２２の底面２２ｂが、透光部材の側面２０ｂに繋がる段形状として形成されている。言い換えれば、位置決め凹部２２は、第１透光部材２０の外周に対する平行な一対の弦から、径方向に向かってそれぞれ一段低く形成されている。
【００３３】
また、図７に示すように、スペーサ３０を位置決め凹部２２にはめ込んだ状態で、平面視において、スペーサ３０の湾曲している外側面３０ａと、第１透光部材２０の側面２０ｂとが一致するとともに、図５に示すように、スペーサ３０の直線状の内側面３０ｂと、位置決め凹部２２の側面２２ａとが接触する。また、図５に示すように、位置決め凹部２２の側面２２ａは互いに略平行に設けられており、その側面２２ａ間の距離が、収容凹部１１に設けられた貫通孔１１ａの直径よりも大きく、かつ、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂの幅よりも大きくなっている。位置決め凹部２２の深さは、適宜設定可能であり、本実施形態では、０．１ｍｍ程度に設定されている。また、スペーサ３０は、対向面２０ａ、２１ａ間の距離（セル長）を定めており、その距離は、スペーサ３０の厚みから、位置決め凹部２２の深さを差し引いた値となる。
【００３４】
そして、図５に示すように、収容凹部１１に、一対の透光部材２０、２１及びスペーサ３０が収容されている状態において、スペーサ３０は収容凹部１１の内側周面１１ｃ及び内側周面１１ｃに対向する位置決め凹部２２の側面２２ａの間に挟まれてずれないように位置決めされる。さらに、図５及び図６に示すように、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂの中央が、対向面２０ａ、２１ａ間、かつスペーサ３０の内側面３０ｂ間、かつ位置決め凹部２２の側面２２ａ間にある。
【００３５】
さらに、本実施形態のフローセル１００は、被検液が流れる流路（サンプルセル）に加えて、参照セル（リファレンスセル）を備えている。参照セルは、光を通過させて、基準の透過光強度を得るためのものであり、図５に示すように、主に、フローセル本体１０に設けられた参照収容凹部１２と、参照円柱部材４１とから構成される。
【００３６】
参照収容凹部１２は、参照円柱部材４１を収容するためのものである。そして、参照収容凹部１２は、図３に示すように、フローセル本体１０の背面に、収容凹部１１と所定距離離間して平面視において略円形状で設けられている。参照収容凹部１２の底面の一部には貫通孔１２ａが設けられている。図３に示すように、参照収容凹部１２及び貫通孔１２ａは、平面視において同心円状に形成されている。
【００３７】
参照円柱部材４１は、光を通過させて、基準の透過光強度を得るためのものであり、平面視において、参照収容凹部１２にはまる略円柱形状である。参照円柱部材４１の長さは、測定しようとする所定成分の屈折率に応じて、適宜設定される。参照円柱部材４１は石英ガラスを用いて形成されている。
【００３８】
さらに、フローセル本体１０の参照収容凹部１２の周囲に、連結部材７０を貫通させるための連結孔１７（ここでは２つ）が、前面から背面に貫通している。そして、第２挟持板６０に、連結部材７０を螺合させるめねじ孔６３（ここでは２つ）が、連結孔１７に対応する位置に設けられている。また、第２挟持板６０に、光を通す貫通孔６１が、参照収容凹部１２の貫通孔１２ａに対応する位置に設けられている。
【００３９】
次に、本実施形態のフローセル１００を組み立てる手順の一例を、図８を参照しながら説明する。
【００４０】
まず、参照セル（リファレンスセル）の組み立てについて説明する。フローセル本体１０の背面を上に向けて、フローセル本体１０の参照収容凹部１２に、参照円柱部材４１と、Ｏリング４３とを順次収容する。さらに参照収容凹部１２の開口面（フローセル本体１０の背面）に第２挟持板６０を載せ、連結部材７０であるボルトを、フローセル本体１０の前面側から、フローセル本体１０の参照収容凹部１２側の連結孔１７に挿通させ、さらに、その連結孔１７に対応する第２挟持板６０のめねじ孔６３に螺合させる。その結果、第２挟持板６０及び参照円柱部材４１がフローセル本体１０に取り付けられ、参照セルが形成される。
【００４１】
次に、被検液が流れる流路（サンプルセル）の組み立てについて説明する。上記の参照セル組み立て後、フローセル本体１０を裏返して、フローセル本体１０の前面を上に向ける。次に、図５及び図８に示すように、フローセル本体１０の収容凹部１１の円環溝１１ｂに、Ｏリング４３を収容し、続いて、第１透光部材２０を収容する。この時、位置決め凹部２２が、収容凹部１１の開口面側すなわちフローセル本体１０の前面側に向けられているとともに、位置決め凹部２２が、液導出部１３及び液導入部１４を挟むように配置されている。さらに、スペーサ３０の下面３０ｃが位置決め凹部２２にはまるように、スペーサ３０を配置する。この状態において、スペーサ３０が、収容凹部１１の内側周面１１ｃと、当該内側周面１１ｃに対向する位置決め凹部２２の側面２２ａの間に挟まれているので、スペーサ３０が第１透光部材２０に対してずれないように位置決めされる。
【００４２】
そして、各部材を収容した収容凹部１１の開口面に、第１挟持板５０を載せる。続いて連結部材７０であるボルトを、第１挟持板５０に設けられた挿通孔５２、及びフローセル本体１０の前面側から、フローセル本体１０の収容凹部１１側の挿通孔１６に挿通させ、さらに、第２挟持板６０に設けられためねじ孔６２に螺合させる。その結果、第１挟持板５０がフローセル本体１０に取り付けられる。さらに、ボルトを締め付けていくと、図５に示すように、一対の透光部材２０、２１及びスペーサ３０が収容凹部１１の底面１１ｄに向かって押圧されて密着し、一対の透光部材２０、２１及び収容凹部１１の間に、液導出部１３及び液導入部１４に繋がる流路が形成される。この状態において、スペーサ３０は、対向面２０ａ、２１ａ間の距離（セル長）を定めており、その距離は、スペーサ３０の厚みから、位置決め凹部２２の深さを差し引いたものとなる。
【００４３】
さらに、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａ間の距離（セル長）を変更する場合の手順の一例を説明する。まず、第１挟持板５０を取り外した後、傾斜リング４４と、Ｏリング４３と、第２透光部材２１と、スペーサ３０とを取り外す。そして、異なる厚みのスペーサ３０と、第２透光部材２１と、Ｏリング４３と、傾斜リング４４を順次収容し、第１挟持板５０を再び取り付ける。その結果、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａ間の距離（セル長）が異なる流路が形成される。
【００４４】
本実施形態によれば、押圧機構８０によって各透光部材２０、２１及びスペーサ３０を押圧して密着させるので、コストの高い固着処理を行う必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、各透光部材２０、２１及びスペーサ３０が固着されず、押圧機構８０によって部材を押圧して密着させているので、スペーサ３０を厚みや形状等が異なるスペーサ３０に変更することができ、セル長を変更することができる。さらに、透光部材に位置決め凹部２２が設けられているので、スペーサ３０を位置決め凹部２２に嵌めることができ、外部からの振動、衝撃や被検液の圧力等によってスペーサ３０が、位置決め凹部２２が設けられた透光部材に対してずれてしまうことを防止できる。また、スペーサ３０を所望の位置に確実に位置決めでき、所望の流路形状を形成することができる。加えて言えば、位置決め凹部２２であれば切削又は研磨等によって形成でき、固着等によって位置決め用の部材を別途取り付ける必要がないので、製造コストを抑えることもできる。
【００４５】
また、第１透光部材２０が収容凹部１１に収容された状態において、位置決め凹部２２が、収容凹部１１の貫通孔１１ａよりも外側にあるので、スペーサ３０が測定光の光路上に入り込まないようにでき、測定誤差の発生を低減できる。さらに、傾斜リング４４の傾斜面を介してＯリング４３に第１挟持板５０からの押圧力が付勢された状態において、Ｏリング４３及び第２透光部材２１の上面２１ｂが気密されるように密着するとともに、Ｏリング４３及び収容凹部１１の内側周面１１ｃが気密されるように密着するので、流路を流れる被検液が、各透光部材２０、２１及びスペーサ３０の間から収容凹部１１の内側周面１１ｃまで漏れ出した場合であっても、外部への液リークを防ぐことができる。
【００４６】
加えて言えば、本実施形態では、参照セルが、石英ガラスからなる参照円柱部材４１を用いて構成されているので、サファイアで構成した場合よりも、製造コストを抑えることができる。また、継手がフローセル本体１０と一体成形されているので、継手及びフローセル本体１０の接合部からの液リークを防ぐことができる。
【００４７】
なお、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。例えば、本実施形態においては、スペーサを、厚みの異なるスペーサに取り替えることで、セル長を変更するものとしたが、第１透光部材を、位置決め凹部の深さの異なる第１透光部材に取り替えることで、セル長を変更するようにしてもよい。
【００４８】
また、継手はフローセル本体に一体成形されるものとしたが、別体の継手をフローセル本体に取り付けるようにしてもよい。
【００４９】
さらに、スペーサの厚みや位置決め凹部の深さを変更することで、Ｏリング、第１透光部材、スペーサ、第２透光部材、Ｏリング及び傾斜リングを重ねた高さが、収容凹部の深さよりも低くなってしまい（収容凹部に傾斜リング等が完全に収容されてしまい）、第１挟持板によって押圧できなくなってしまった場合、傾斜リングを、厚みがより大きい傾斜リングに変更するようにすればよい。また、第１挟持板と、傾斜リングとは別体で設けられるものとしたが、第１挟持板及び傾斜リングが固着等により取り付けられていたり、一体成形されていたりしてもよい。
【００５０】
加えて言えば、位置決め凹部は一段だけ低い段形状としたが、複数段の階段形状等であってもよい。また、スペーサは、平面視において一対の透光部材と略同一円の部分円弧形状をなす側面を有する略三日月形状又は略紡錘形状であってもよい。
【００５１】
また、スペーサ３０が、図９に示すように、円筒形状のホルダ９０と、ホルダ９０の端面の少なくとも一方に設けられた位置決め凹部２２と対応する形状の位置決め凸部９３と、ホルダ９０の周壁及びホルダ９０の位置決め凸部９３を軸方向に貫通する長さ規定部材９１と、ホルダ９０の外側周面において対向する位置に貫通する導入路９２とを具備するものであってもよい。
【００５２】
そして、長さ規定部材９１の長さは、ホルダ９０における位置決め凸部９３が設けられた部分の軸方向の長さとほぼ同じである。材質面で言えば、ホルダ９０が、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）で形成され、長さ規定部材９１が、サファイア等で形成されているものが好ましい。このようなものであれば、スペーサ３０の全てがサファイアで構成されたものよりも、低価格で製造することができる。この特長は、特にスペーサ３０の長さや厚みが大きくなった場合により顕著になる。さらに、長さ規定部材９１が、熱膨張率が低く耐圧性が高い材質であるサファイアによって構成されているので、ホルダ９０が熱により膨張したり、押圧に耐えられない材質によって構成されていたりする場合であっても、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａ間の距離を確実に定めることができる。
【００５３】
また、位置決め凹部は一対の透光部材の対向面の一方に設けられるものとしたが、対向面の両方に設けられるものとしてもよい。さらに、セルはフローセルであるとしたが、バッチ処理での測定に用いるためのバッチセルであってもよい。参照用セル（リファレンスセル）は被検液が流れる流路（サンプルセル）と一体で設けるものとしたが、別体で設けてもよい。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１００・・・フローセル
１０・・・フローセル本体
１１・・・収容凹部
１１ａ・・・収容凹部の貫通孔
１３・・・液導出部
１４・・・液導入部
２０・・・第１透光部材
２１・・・第２透光部材
２２・・・位置決め凹部
２３・・・光学窓
３０・・・スペーサ
８０・・・押圧機構
９０・・・ホルダ
Ｌ・・・配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体等の製造工程において、フッ酸（ＨＦ）等の薬液の濃度等を測定するために用いられる光学測定用セルに関し、特に、被検液が流れる流路を挟む一対の光学窓を有する光学測定用フローセルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のフローセルは、半導体製造装置に設けられた薬液配管に接続されている。そして、このフローセルの一方の光学窓へ測定光が照射されて、他方の光学窓から出た透過光が受光される。さらに、被検液の透過光強度から当該被検液に含まれる所定成分の濃度等が算出されて、薬液の濃度制御が行われる。
【０００３】
従来、このフローセルは、図１０に示すように、液導入部及び液導出部に繋がる流路を内部に形成するように、複数の透光性部材を溶着又は分子結合等で固着させて一体成形されている。
【０００４】
ところが、この溶着又は分子結合等の固着処理に対する加工費は高く、製造コストが高くなってしまうという問題がある。特に、フッ酸（ＨＦ）等の薬液に対して耐蝕性を有する材質（例えばサファイア等）を用いた場合、材質自体が高価であることに加え、サファイアに対する加工費が高価であるため、さらに製造コストが高くなってしまう。また、透光性部材同士が固着されているために、フローセルごとにセル長が決まっており、異なるセル長で測定したい場合には、別のフローセルを用意する必要があり、費用が掛かるという問題もある。
【０００５】
これに対して、特許文献１に示すように、固着ではなく、挟持によってフローセルを組み立てたものが考えられている。具体的に言えば、一対の光透過部が所定の間隔で対向配置され、その一対の光透過部の間に、これらを所定の間隔（セル長）に設定するためのスペーサが介在しており、それらを配設した枠体が一対の蓋板で挟持してネジ止め連結されている。このようなものであれば、スペーサの長さを設定して、セル長を決めることができる。
【０００６】
しかしながら、挟持されたスペーサが、フローセルの持ち運び又は取り付け時の振動又は衝撃、或いは測定時の被検液の圧力等により位置ずれしてしまい、その結果、流路形状が変化したり、測定光の光路上のような不適当な位置にスペーサが入り込んだりしてしまい、測定誤差が発生するという問題がある。
【０００７】
また、フローセルの組立工程において、スペーサを光透過部の間に配置するときに、光透過部に対してスペーサをどこに配置するべきなのかが判断しにくく、さらに、スペーサを配置したり、一対の光透過部の間に挟み込んで固定したりする時に、スペーサが位置ずれしてしまうという問題がある。従って、スペーサの組立作業が難しく、所望の流路形状を形成することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−６８７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、上記の問題を解決すべく、製造コストの削減を図りつつ、セル長を変更することができるとともに、スペーサを所望の位置に確実に位置決めできる光学測定用セルを提供することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明に係る光学測定用セルは、被検液が収容される流路を挟む一対の光学窓を有する光学測定用セルであって、底面の一部に貫通孔が設けられた収容凹部、並びに当該収容凹部の内側周面に連通する液導入部及び液導出部が設けられたセル本体と、前記収容凹部に収容され、前記一対の光学窓を形成する一対の透光部材と、前記一対の透光部材同士の対向面それぞれに接触し、当該対向面間の距離を定めるスペーサと、前記一対の透光部材及び前記スペーサを、前記収容凹部の底面に向かって押圧して密着させ、前記一対の透光部材間に前記液導入部及び前記液導出部に繋がる流路を形成する押圧機構とを具備し、前記一対の透光部材同士の対向面の少なくとも一方に、前記スペーサに対応する形状の位置決め凹部が設けられており、当該位置決め凹部に前記スペーサがはまって略位置決めされるものである。なお、「略位置決めされる」とは、スペーサが位置決め凹部にガタなくはまって位置決めされることだけではなく、測定に支障のない範囲で、スペーサが位置決め凹部に若干のガタつきをもって位置決めされることを含む。
【００１１】
このようなものであれば、押圧機構によって各透光部材及びスペーサを押圧して密着させるので、コストの高い固着処理を行う必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、各透光部材及びスペーサが固着されず、押圧機構によって部材を押圧して密着させているので、スペーサを厚みや形状等が異なるスペーサに変更することができ、セル長を変更することができる。さらに、透光部材に位置決め凹部が設けられているので、スペーサを位置決め凹部に嵌めることができ、外部からの振動、衝撃や被検液の圧力等によってスペーサが、位置決め凹部が設けられた透光部材に対してずれてしまうことを防止できる。また、スペーサを所望の位置に確実に位置決めでき、所望の流路形状を形成することができる。加えて言えば、位置決め凹部であれば切削又は研磨等によって形成でき、固着等によって位置決め用の部材を別途取り付ける必要がないので、製造コストを抑えることもできる。
【００１２】
前記位置決め凹部が、前記対向面の外縁部に設けられるとともに、前記位置決め凹部の底面が、前記透光部材の側面に繋がる段形状として形成されており、前記スペーサが、前記収容凹部の内側周面及び当該内側周面に対向する位置決め凹部の側面の間に挟まれて位置決めされるものであれば、流路をセルの中央部に形成することができる。また、位置決め凹部が外縁部に設けられているので、位置決め凹部が対向面の中央部に設けられている場合よりも、研磨によって形成しやすい。
【００１３】
組立工程において、既に配置された透光部材の位置決め凹部の位置を確認して、スペーサを確実に位置決めするためには、前記位置決め凹部が、前記収容凹部の底面側に配置された透光部材の対向面に設けられているものが望ましい。
【００１４】
前記収容凹部が、平面視において略円形状をなし、前記一対の透光部材それぞれが、平面視において前記収容凹部にはまる略円形状であり、前記スペーサが、平面視において前記一対の透光部材と略同一円の部分円弧形状をなす側面を有する一対の部分円弧板であり、 前記位置決め凹部が、平面視において、前記スペーサとそれぞれ略同一形状で設けられているとともに、前記液導入部及び前記液導出部を挟んで、前記対向面における外縁部に形成されているものであれば、各部材が主に円形状によって形成されているので、加工が簡単であり、製造コストを抑えることができる。また、Ｏリング等のシール部材によってシールしやすいという利点もある。さらに、スペーサとして一対の部材のいずれか一方を用いる場合よりも、一対の部材を用いた方が、部材にかかる面圧を低減することができるので、スペーサの破損を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、製造コストの削減を図りつつ、セル長を変更することができるとともに、スペーサを所望の位置に確実に位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態における光学測定用フローセルを用いた模式図。
【図２】同実施形態における光学測定用フローセルを示す斜視図。
【図３】同実施形態における光学測定用フローセルの背面図。
【図４】同実施形態における光学測定用フローセルの縦断面部分拡大図。
【図５】同実施形態における光学測定用フローセルの横断面拡大図。
【図６】同実施形態における収容凹部が設けられた透光部材を示す図。
【図７】同実施形態におけるスペーサを示す平面図。
【図８】同実施形態における光学測定用フローセルを示す分解斜視図。
【図９】他の実施形態におけるスペーサを示す図。
【図１０】従来のフローセルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の一実施形態に係る光学測定用フローセル１００について図面を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態に係る光学測定用フローセル１００は、図１に示すように、半導体製造装置に設けられた配管Ｌに接続されて、フッ酸等の薬液（被検液）の濃度等を測定するために用いられる。また、フローセル１００は一対の光学窓２３を有し、その光学窓２３は被検液が流れる流路を挟んで互いに対向している。そして、光源からの光が一方の光学窓２３から被検液に照射され、他方の光学窓２３から出た透過光が、光検出部によって受光される。そしてその光検出部からの光強度信号を受信した演算部により、被検液に含まれる所定成分の濃度が算出される。このようにして得られた濃度を用いて、薬液の濃度等が制御される。
【００１９】
具体的には、光学測定用フローセル１００は、図２〜５に示すように、フローセル本体１０と、一対の透光部材２０、２１と、スペーサ３０と、押圧機構８０とを具備している。
【００２０】
フローセル本体１０は、図２に示すように、概略直方体形状をなすものであり、図４に示すように、前面に収容凹部１１と、収容凹部１１の内側周面１１ｃに連通する液導出部１３及び液導入部１４とが設けられている。フローセル本体１０は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いて形成されている。なお、セル内で気泡が留まってしまうのを防止するため、被検液は下部の液導入部１４から導入され、上部の液導出部１３から導出される。
【００２１】
収容凹部１１は、一対の透光部材２０、２１及びスペーサ３０を内部に収容するためのものである。そして、収容凹部１１は、図３に示すように、略円筒形（平面視において略円形状）であり、その底面１１ｄの中央部に光を通過させるための貫通孔１１ａと、底面１１ｄの外周部に円環溝１１ｂとが設けられている。収容凹部１１、貫通孔１１ａ及び円環溝１１ｂは、平面視において同心円状に形成されている。
【００２２】
液導出部１３は、収容凹部１１から被検液を導出するためのものである。そして、この液導出部１３は、図４に示すように、一端が収容凹部１１の内側周面１１ｃの上部に開口し、他端が外部配管Ｌに接続されている内部流路１３ａを有している。そして、液導出部１３の内部流路１３ａは、フローセル本体１０の上面及び下面に垂直、かつ収容凹部１１の略円形状の中心を通る一直線状に形成されている。さらに液導出部１３の上部が継手としての機能を有している。
【００２３】
液導入部１４は、収容凹部１１に被検液を導入するためのものである。そして、この液導入部１４は、図４に示すように、一端が収容凹部１１の内側周面１１ｃの下部に開口し、他端が外部配管Ｌに接続されている内部流路１４ａを有している。そして、液導入部１４の内部流路１４ａは、フローセル本体１０の上面及び下面に垂直、かつ収容凹部１１の略円形状の中心を通る一直線状に形成されている。さらに、液導入部１４の下部が継手としての機能を有している。また、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂは、収容凹部１１の略円形状の中心を挟んで対向している。
【００２４】
一対の透光部材２０、２１は、図４及び図５に示すように、収容凹部１１に収容されて、所定の距離で対向配置されてフローセル１００の一対の光学窓２３を形成するものである。そして、この一対の透光部材２０、２１は、収容凹部１１の底面１１ｄ側に収容される第１透光部材２０と、収容凹部１１の開口面側に収容される第２透光部材２１から構成される。第１透光部材２０及び第２透光部材２１は、平面視において略同一形状であり、図６に示すように、それぞれ収容凹部１１にはまる略円板形状である。図４及び図５に示すように、各透光部材２０、２１が収容凹部１１に収容された状態において、第１透光部材２０の下面２０ｃ（対向面２０ａの反対側の面）は収容凹部１１の底面１１ｄと接触するとともに、第１透光部材２０の対向面２０ａ及び第２透光部材２１の対向面２１ａそれぞれが収容凹部１１の底面１１ｄとそれぞれ平行になる。
【００２５】
また、第１透光部材２０の厚みについて、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂとの関係で言うと、図４に示すように、収容凹部１１に第１透光部材２０が収容された状態において、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂが、第１透光部材２０によってふさがれないように設定されている。すなわち、収容凹部１１の底面１１ｄから、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂにおける収容凹部１１の開口面側の端までの距離よりも、第１透光部材２０の厚みが薄くなるように、第１透光部材２０の厚みと、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂの位置、形状又は大きさとが相対的に設定されている。なお、一対の透光部材２０、２１は、フッ酸（ＨＦ）等の薬品への耐蝕性、押圧に耐える強度、透光性に優れたサファイアを用いて形成される。
【００２６】
スペーサ３０は、図４及び図５に示すように、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａそれぞれに接触して、対向面２０ａ、２１ａ同士を互いに平行にするとともに、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａ間の距離を定めるためのものである。また、図７に示すように、スペーサ３０は、互いに同一形状である一対の部分円弧板である。この一対の部分円弧板それぞれは、湾曲している外側面３０ａと、直線状の内側面３０ｂとから形成される。そして、その外側面３０ａは、平面視において一対の透光部材２０、２１と略同一円（収容凹部１１の略同一円）の部分円弧形状をなしている。スペーサ３０は、フッ酸（ＨＦ）等の薬液への耐蝕性、押圧に耐える強度に優れるサファイアを用いて形成される。
【００２７】
押圧機構８０は、図３〜５に示すように、収容凹部１１の底面１１ｄから順次配置された第１透光部材２０及びスペーサ３０及び第２透光部材２１を、収容凹部１１の底面１１ｄに向かって押圧して密着させ、一対の透光部材２０、２１及びスペーサ３０の間に液導出部１３及び液導入部１４に繋がる流路を形成するためのものである。そして、押圧機構８０は、フローセル本体１０を挟む第１挟持板５０及び第２挟持板６０と、第１挟持板５０及び第２透光部材２１の間に介在する傾斜リング４４と、各挟持板を連結するための例えばボルトである連結部材７０とを具備している。なお、フローセル本体１０の収容凹部１１の周囲には、連結部材７０を挿通させるための挿通孔１６（ここでは４つ）が前面から背面に貫通している。
【００２８】
第１挟持板５０は、図３〜５に示すように、フローセル本体１０の前面側に取り付けられて、収容凹部１１に収容された各部材を抑えるためのものである。第１挟持板５０の上部には、光を通す貫通孔５１と、連結部材７０を挿通させる挿通孔５２（ここでは４つ）が設けられている。貫通孔５１は、収容凹部１１の貫通孔１１ａに対応する位置に設けられている。挿通孔５２それぞれは、フローセル本体１０の挿通孔１６に対応する位置に設けられている。また、第１挟持板５０の下部には、フローセル１００を外部装置等に取り付けるための孔が設けられている。
【００２９】
第２挟持板６０は、図３〜５に示すように、フローセル本体１０の背面側に取り付けられるものであり、フローセル本体１０の背面よりも一回り小さい略矩形板である。また、第２挟持板６０に光を通す貫通孔６１、及び連結部材７０を螺合させるめねじ孔６２（ここでは４つ）が設けられている。貫通孔６１は、収容凹部１１の貫通孔１１ａに対応する位置に設けられている。めねじ孔６２それぞれは、フローセル本体１０の挿通孔１６に対応する位置に設けられている。
【００３０】
傾斜リング４４は、図４及び図５に示すように、第１挟持板５０及び第２透光部材２１それぞれに接触して、第１挟持板５０から第２透光部材２１に押圧力を伝えるためのものである。具体的に、この傾斜リング４４は、概略円筒形状であり、その外側周面、及び第２透光部材２１に接する底面の一部を、斜めに切り欠いて形成されたテーパ状の傾斜面を有している。また、傾斜リング４４の内径は収容凹部１１の貫通孔１１ａの径と略一致している。さらに、収容凹部１１に、第１透光部材２０、スペーサ３０、第２透光部材２１、傾斜リング４４を順次収容した高さが、収容凹部１１の深さよりも高くなるように、傾斜リング４４の厚みが設定されている。つまり、傾斜リング４４の一部が、収容凹部１１からはみ出るように設定されている。
【００３１】
さらに、図４及び図５に示すように、傾斜リング４４の傾斜面と、第２透光部材２１の上面２１ｂ（対向面２１ａの反対側の面）と、収容凹部１１の内側周面１１ｃとの間に、Ｏリング４３等のシール部材が配置される。そして、傾斜リング４４が、収容凹部１１の底面１１ｄに向かって押圧されると、Ｏリング４３がつぶれる。この状態において、Ｏリング４３及び第２透光部材２１の上面２１ｂが気密されるように密着する。一方でＯリング４３及び収容凹部１１の内側周面１１ｃが気密されるように密着する。その結果、流路を流れる被検液が、各透光部材２０、２１及びスペーサ３０の間から収容凹部１１の内側周面１１ｃまで漏れ出した場合であっても、外部への液リークを防ぐことができる。なお、このＯリング４３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を用いて形成される。
【００３２】
そして、図５及び図６に示すように、一対の透光部材２０、２１同士の対向面２０ａ、２１ａの少なくとも一方（ここでは、第１透光部材２０の対向面２０ａ）に、スペーサ３０に対応する形状の位置決め凹部２２が設けられている。この位置決め凹部２２は、スペーサ３０をはめて略位置決めするためのものである。具体的には、収容凹部１１に第１透光部材２０が収容された状態において、位置決め凹部２２は、液導出部１３及び液導入部１４を挟むように、対向面２０ａの外縁部の両端にそれぞれ設けられている。そして、位置決め凹部２２の底面２２ｂが、透光部材の側面２０ｂに繋がる段形状として形成されている。言い換えれば、位置決め凹部２２は、第１透光部材２０の外周に対する平行な一対の弦から、径方向に向かってそれぞれ一段低く形成されている。
【００３３】
また、図７に示すように、スペーサ３０を位置決め凹部２２にはめ込んだ状態で、平面視において、スペーサ３０の湾曲している外側面３０ａと、第１透光部材２０の側面２０ｂとが一致するとともに、図５に示すように、スペーサ３０の直線状の内側面３０ｂと、位置決め凹部２２の側面２２ａとが接触する。また、図５に示すように、位置決め凹部２２の側面２２ａは互いに略平行に設けられており、その側面２２ａ間の距離が、収容凹部１１に設けられた貫通孔１１ａの直径よりも大きく、かつ、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂの幅よりも大きくなっている。位置決め凹部２２の深さは、適宜設定可能であり、本実施形態では、０．１ｍｍ程度に設定されている。また、スペーサ３０は、対向面２０ａ、２１ａ間の距離（セル長）を定めており、その距離は、スペーサ３０の厚みから、位置決め凹部２２の深さを差し引いた値となる。
【００３４】
そして、図５に示すように、収容凹部１１に、一対の透光部材２０、２１及びスペーサ３０が収容されている状態において、スペーサ３０は収容凹部１１の内側周面１１ｃ及び内側周面１１ｃに対向する位置決め凹部２２の側面２２ａの間に挟まれてずれないように位置決めされる。さらに、図５及び図６に示すように、液導出部１３の開口１３ｂ及び液導入部１４の開口１４ｂの中央が、対向面２０ａ、２１ａ間、かつスペーサ３０の内側面３０ｂ間、かつ位置決め凹部２２の側面２２ａ間にある。
【００３５】
さらに、本実施形態のフローセル１００は、被検液が流れる流路（サンプルセル）に加えて、参照セル（リファレンスセル）を備えている。参照セルは、光を通過させて、基準の透過光強度を得るためのものであり、図５に示すように、主に、フローセル本体１０に設けられた参照収容凹部１２と、参照円柱部材４１とから構成される。
【００３６】
参照収容凹部１２は、参照円柱部材４１を収容するためのものである。そして、参照収容凹部１２は、図３に示すように、フローセル本体１０の背面に、収容凹部１１と所定距離離間して平面視において略円形状で設けられている。参照収容凹部１２の底面の一部には貫通孔１２ａが設けられている。図３に示すように、参照収容凹部１２及び貫通孔１２ａは、平面視において同心円状に形成されている。
【００３７】
参照円柱部材４１は、光を通過させて、基準の透過光強度を得るためのものであり、平面視において、参照収容凹部１２にはまる略円柱形状である。参照円柱部材４１の長さは、測定しようとする所定成分の屈折率に応じて、適宜設定される。参照円柱部材４１は石英ガラスを用いて形成されている。
【００３８】
さらに、フローセル本体１０の参照収容凹部１２の周囲に、連結部材７０を貫通させるための連結孔１７（ここでは２つ）が、前面から背面に貫通している。そして、第２挟持板６０に、連結部材７０を螺合させるめねじ孔６３（ここでは２つ）が、連結孔１７に対応する位置に設けられている。また、第２挟持板６０に、光を通す貫通孔６１が、参照収容凹部１２の貫通孔１２ａに対応する位置に設けられている。
【００３９】
次に、本実施形態のフローセル１００を組み立てる手順の一例を、図８を参照しながら説明する。
【００４０】
まず、参照セル（リファレンスセル）の組み立てについて説明する。フローセル本体１０の背面を上に向けて、フローセル本体１０の参照収容凹部１２に、参照円柱部材４１と、Ｏリング４３とを順次収容する。さらに参照収容凹部１２の開口面（フローセル本体１０の背面）に第２挟持板６０を載せ、連結部材７０であるボルトを、フローセル本体１０の前面側から、フローセル本体１０の参照収容凹部１２側の連結孔１７に挿通させ、さらに、その連結孔１７に対応する第２挟持板６０のめねじ孔６３に螺合させる。その結果、第２挟持板６０及び参照円柱部材４１がフローセル本体１０に取り付けられ、参照セルが形成される。
【００４１】
次に、被検液が流れる流路（サンプルセル）の組み立てについて説明する。上記の参照セル組み立て後、フローセル本体１０を裏返して、フローセル本体１０の前面を上に向ける。次に、図５及び図８に示すように、フローセル本体１０の収容凹部１１の円環溝１１ｂに、Ｏリング４３を収容し、続いて、第１透光部材２０を収容する。この時、位置決め凹部２２が、収容凹部１１の開口面側すなわちフローセル本体１０の前面側に向けられているとともに、位置決め凹部２２が、液導出部１３及び液導入部１４を挟むように配置されている。さらに、スペーサ３０の下面３０ｃが位置決め凹部２２にはまるように、スペーサ３０を配置する。この状態において、スペーサ３０が、収容凹部１１の内側周面１１ｃと、当該内側周面１１ｃに対向する位置決め凹部２２の側面２２ａの間に挟まれているので、スペーサ３０が第１透光部材２０に対してずれないように位置決めされる。
【００４２】
そして、各部材を収容した収容凹部１１の開口面に、第１挟持板５０を載せる。続いて連結部材７０であるボルトを、第１挟持板５０に設けられた挿通孔５２、及びフローセル本体１０の前面側から、フローセル本体１０の収容凹部１１側の挿通孔１６に挿通させ、さらに、第２挟持板６０に設けられためねじ孔６２に螺合させる。その結果、第１挟持板５０がフローセル本体１０に取り付けられる。さらに、ボルトを締め付けていくと、図５に示すように、一対の透光部材２０、２１及びスペーサ３０が収容凹部１１の底面１１ｄに向かって押圧されて密着し、一対の透光部材２０、２１及び収容凹部１１の間に、液導出部１３及び液導入部１４に繋がる流路が形成される。この状態において、スペーサ３０は、対向面２０ａ、２１ａ間の距離（セル長）を定めており、その距離は、スペーサ３０の厚みから、位置決め凹部２２の深さを差し引いたものとなる。
【００４３】
さらに、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａ間の距離（セル長）を変更する場合の手順の一例を説明する。まず、第１挟持板５０を取り外した後、傾斜リング４４と、Ｏリング４３と、第２透光部材２１と、スペーサ３０とを取り外す。そして、異なる厚みのスペーサ３０と、第２透光部材２１と、Ｏリング４３と、傾斜リング４４を順次収容し、第１挟持板５０を再び取り付ける。その結果、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａ間の距離（セル長）が異なる流路が形成される。
【００４４】
本実施形態によれば、押圧機構８０によって各透光部材２０、２１及びスペーサ３０を押圧して密着させるので、コストの高い固着処理を行う必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、各透光部材２０、２１及びスペーサ３０が固着されず、押圧機構８０によって部材を押圧して密着させているので、スペーサ３０を厚みや形状等が異なるスペーサ３０に変更することができ、セル長を変更することができる。さらに、透光部材に位置決め凹部２２が設けられているので、スペーサ３０を位置決め凹部２２に嵌めることができ、外部からの振動、衝撃や被検液の圧力等によってスペーサ３０が、位置決め凹部２２が設けられた透光部材に対してずれてしまうことを防止できる。また、スペーサ３０を所望の位置に確実に位置決めでき、所望の流路形状を形成することができる。加えて言えば、位置決め凹部２２であれば切削又は研磨等によって形成でき、固着等によって位置決め用の部材を別途取り付ける必要がないので、製造コストを抑えることもできる。
【００４５】
また、第１透光部材２０が収容凹部１１に収容された状態において、位置決め凹部２２が、収容凹部１１の貫通孔１１ａよりも外側にあるので、スペーサ３０が測定光の光路上に入り込まないようにでき、測定誤差の発生を低減できる。さらに、傾斜リング４４の傾斜面を介してＯリング４３に第１挟持板５０からの押圧力が付勢された状態において、Ｏリング４３及び第２透光部材２１の上面２１ｂが気密されるように密着するとともに、Ｏリング４３及び収容凹部１１の内側周面１１ｃが気密されるように密着するので、流路を流れる被検液が、各透光部材２０、２１及びスペーサ３０の間から収容凹部１１の内側周面１１ｃまで漏れ出した場合であっても、外部への液リークを防ぐことができる。
【００４６】
加えて言えば、本実施形態では、参照セルが、石英ガラスからなる参照円柱部材４１を用いて構成されているので、サファイアで構成した場合よりも、製造コストを抑えることができる。また、継手がフローセル本体１０と一体成形されているので、継手及びフローセル本体１０の接合部からの液リークを防ぐことができる。
【００４７】
なお、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。例えば、本実施形態においては、スペーサを、厚みの異なるスペーサに取り替えることで、セル長を変更するものとしたが、第１透光部材を、位置決め凹部の深さの異なる第１透光部材に取り替えることで、セル長を変更するようにしてもよい。
【００４８】
また、継手はフローセル本体に一体成形されるものとしたが、別体の継手をフローセル本体に取り付けるようにしてもよい。
【００４９】
さらに、スペーサの厚みや位置決め凹部の深さを変更することで、Ｏリング、第１透光部材、スペーサ、第２透光部材、Ｏリング及び傾斜リングを重ねた高さが、収容凹部の深さよりも低くなってしまい（収容凹部に傾斜リング等が完全に収容されてしまい）、第１挟持板によって押圧できなくなってしまった場合、傾斜リングを、厚みがより大きい傾斜リングに変更するようにすればよい。また、第１挟持板と、傾斜リングとは別体で設けられるものとしたが、第１挟持板及び傾斜リングが固着等により取り付けられていたり、一体成形されていたりしてもよい。
【００５０】
加えて言えば、位置決め凹部は一段だけ低い段形状としたが、複数段の階段形状等であってもよい。また、スペーサは、平面視において一対の透光部材と略同一円の部分円弧形状をなす側面を有する略三日月形状又は略紡錘形状であってもよい。
【００５１】
また、スペーサ３０が、図９に示すように、円筒形状のホルダ９０と、ホルダ９０の端面の少なくとも一方に設けられた位置決め凹部２２と対応する形状の位置決め凸部９３と、ホルダ９０の周壁及びホルダ９０の位置決め凸部９３を軸方向に貫通する長さ規定部材９１と、ホルダ９０の外側周面において対向する位置に貫通する導入路９２とを具備するものであってもよい。
【００５２】
そして、長さ規定部材９１の長さは、ホルダ９０における位置決め凸部９３が設けられた部分の軸方向の長さとほぼ同じである。材質面で言えば、ホルダ９０が、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）で形成され、長さ規定部材９１が、サファイア等で形成されているものが好ましい。このようなものであれば、スペーサ３０の全てがサファイアで構成されたものよりも、低価格で製造することができる。この特長は、特にスペーサ３０の長さや厚みが大きくなった場合により顕著になる。さらに、長さ規定部材９１が、熱膨張率が低く耐圧性が高い材質であるサファイアによって構成されているので、ホルダ９０が熱により膨張したり、押圧に耐えられない材質によって構成されていたりする場合であっても、一対の透光部材２０、２１の対向面２０ａ、２１ａ間の距離を確実に定めることができる。
【００５３】
また、位置決め凹部は一対の透光部材の対向面の一方に設けられるものとしたが、対向面の両方に設けられるものとしてもよい。さらに、セルはフローセルであるとしたが、バッチ処理での測定に用いるためのバッチセルであってもよい。参照用セル（リファレンスセル）は被検液が流れる流路（サンプルセル）と一体で設けるものとしたが、別体で設けてもよい。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１００・・・フローセル
１０・・・フローセル本体
１１・・・収容凹部
１１ａ・・・収容凹部の貫通孔
１３・・・液導出部
１４・・・液導入部
２０・・・第１透光部材
２１・・・第２透光部材
２２・・・位置決め凹部
２３・・・光学窓
３０・・・スペーサ
８０・・・押圧機構
９０・・・ホルダ
Ｌ・・・配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検液が収容される流路を挟む一対の光学窓を有する光学測定用セルであって、
底面の一部に貫通孔が設けられた収容凹部、並びに当該収容凹部の内側周面に連通する液導入部及び液導出部が設けられたセル本体と、
前記収容凹部に収容され、前記一対の光学窓を形成する一対の透光部材と、
前記一対の透光部材同士の対向面それぞれに接触し、当該対向面間の距離を定めるスペーサと、
前記一対の透光部材及び前記スペーサを、前記収容凹部の底面に向かって押圧して密着させ、前記一対の透光部材間に前記液導入部及び前記液導出部に繋がる流路を形成する押圧機構とを具備し、
前記一対の透光部材同士の対向面の少なくとも一方に、前記スペーサに対応する形状の位置決め凹部が設けられており、当該位置決め凹部に前記スペーサがはまって略位置決めされる光学測定用セル。
【請求項２】
前記位置決め凹部が、前記対向面の外縁部に設けられるとともに、前記位置決め凹部の底面が、前記透光部材の側面に繋がる段形状として形成されており、
前記スペーサが、前記収容凹部の内側周面及び当該内側周面に対向する位置決め凹部の側面の間に挟まれて位置決めされる請求項１記載の光学測定用セル。
【請求項３】
前記位置決め凹部が、前記収容凹部の底面側に配置された透光部材の対向面に設けられている請求項１又は２記載の光学測定用セル。
【請求項４】
前記収容凹部が、平面視において略円形状をなし、
前記一対の透光部材それぞれが、平面視において前記収容凹部にはまる略円形状であり、
前記スペーサが、平面視において前記一対の透光部材と略同一円の部分円弧形状をなす側面を有する一対の部分円弧板であり、
前記位置決め凹部が、平面視において、前記スペーサとそれぞれ略同一形状で設けられているとともに、前記液導入部及び前記液導出部を挟んで、前記対向面における外縁部に形成されている請求項１、２又は３に記載の光学測定用セル。
【請求項１】
被検液が収容される流路を挟む一対の光学窓を有する光学測定用セルであって、
底面の一部に貫通孔が設けられた収容凹部、並びに当該収容凹部の内側周面に連通する液導入部及び液導出部が設けられたセル本体と、
前記収容凹部に収容され、前記一対の光学窓を形成する一対の透光部材と、
前記一対の透光部材同士の対向面それぞれに接触し、当該対向面間の距離を定めるスペーサと、
前記一対の透光部材及び前記スペーサを、前記収容凹部の底面に向かって押圧して密着させ、前記一対の透光部材間に前記液導入部及び前記液導出部に繋がる流路を形成する押圧機構とを具備し、
前記一対の透光部材同士の対向面の少なくとも一方に、前記スペーサに対応する形状の位置決め凹部が設けられており、当該位置決め凹部に前記スペーサがはまって略位置決めされる光学測定用セル。
【請求項２】
前記位置決め凹部が、前記対向面の外縁部に設けられるとともに、前記位置決め凹部の底面が、前記透光部材の側面に繋がる段形状として形成されており、
前記スペーサが、前記収容凹部の内側周面及び当該内側周面に対向する位置決め凹部の側面の間に挟まれて位置決めされる請求項１記載の光学測定用セル。
【請求項３】
前記位置決め凹部が、前記収容凹部の底面側に配置された透光部材の対向面に設けられている請求項１又は２記載の光学測定用セル。
【請求項４】
前記収容凹部が、平面視において略円形状をなし、
前記一対の透光部材それぞれが、平面視において前記収容凹部にはまる略円形状であり、
前記スペーサが、平面視において前記一対の透光部材と略同一円の部分円弧形状をなす側面を有する一対の部分円弧板であり、
前記位置決め凹部が、平面視において、前記スペーサとそれぞれ略同一形状で設けられているとともに、前記液導入部及び前記液導出部を挟んで、前記対向面における外縁部に形成されている請求項１、２又は３に記載の光学測定用セル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５７１４６（Ｐ２０１１−２５７１４６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９１４７（Ｐ２０１０−１２９１４７）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
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