CN117517286A - 显微拉曼装置 - Google Patents

Abstract

本发明的显微拉曼装置包括：产生第一激光的第一激光源、产生波长不同于第一激光的第二激光的第二激光源、第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件、第四光学元件以及光谱仪。第一激光在第一光学元件上反射并且通过第三光学元件而照射至试样，由此从试样产生第一拉曼散射光。第二激光在第二光学元件、第四光学元件以及第三光学元件上依序反射而照射至试样，由此从试样产生第二拉曼散射光。第一拉曼散射光通过第三光学元件及第一光学元件，由此入射至光谱仪。第二拉曼散射光在第三光学元件及第四光学元件上依序反射并且通过第二光学元件，由此入射至光谱仪。

Description

显微拉曼装置

技术领域

本公开涉及一种显微拉曼装置。

背景技术

例如，在日本专利特开平10-90064号公报中记载有一种显微拉曼装置。日本专利特开平10-90064号公报中记载的显微拉曼装置具有：激发用激光器、光谱仪以及检测器。日本专利特开平10-90064号公报中记载的显微拉曼装置，通过对试样照射来自激发用激光器的激光，而从试样产生拉曼散射光。此拉曼散射光在光谱仪中分散，在检测器中检测分散后的拉曼散射光的强度分布。

发明内容

显微拉曼装置中有时会使用以下光学元件：使从激光源产生的激光反射，但使因所述激光照射至试样而产生的拉曼散射光通过。这样的显微拉曼装置在具有多个激光源的情况下，在切换要使用的激光源时，也需要切换所述光学元件。在所述切换时，所述光学元件的光轴有时会发生偏移。

本公开的显微拉曼装置，提供了一种能够防止伴随激光源的切换而来的光学元件的切换造成的光学元件的光轴的偏移的显微拉曼装置。

本公开的显微拉曼装置包括：产生第一激光的第一激光源、产生波长不同于第一激光的第二激光的第二激光源、第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件、第四光学元件以及光谱仪(spectrometer)。第一激光在第一光学元件上反射，并且通过第三光学元件而照射至试样，由此从试样产生第一拉曼散射光。第二激光在第二光学元件、第四光学元件以及第三光学元件上依序反射而照射至试样，由此从试样产生第二拉曼散射光。第一拉曼散射光通过第三光学元件及第一光学元件，由此入射至光谱仪。第二拉曼散射光在第三光学元件及第四光学元件上依序反射并且通过第二光学元件，由此入射至光谱仪。

根据与随附附图相关联地加以理解的本发明相关的以下详细说明，当明确本发明的所述及其他目的、特征、维度以及优点。

附图说明

图1为显微拉曼装置100的概略图。

图2为显微拉曼装置200的概略图。

图3为变形例的显微拉曼装置100的概略图。

图4为显微拉曼装置300的概略图。

图5为显微拉曼装置400的概略图。

具体实施方式

一边参照附图，一边对本公开的实施方式的详情进行说明。在以下的附图中，对同一或相当部分标注同一参照符号，重复的说明不作重复。

(第一实施方式)

对第一实施方式的显微拉曼装置进行说明。下文中，将第一实施方式的显微拉曼装置记作显微拉曼装置100。

〈显微拉曼装置100的结构〉

下面，对显微拉曼装置100的结构进行说明。

图1为显微拉曼装置100的概略图。如图1所示，显微拉曼装置100具有：第一激光源11、第二激光源12及第三激光源13、二色性分光镜21、二色性分光镜22及二色性分光镜23、二色性分光镜31及二色性分光镜32、反射镜33、反射镜40、物镜50、以及光谱仪60。第一激光源11、第二激光源12、第三激光源13、二色性分光镜21、二色性分光镜22、二色性分光镜23、二色性分光镜31、二色性分光镜32、反射镜33、反射镜40、物镜50以及光谱仪60，配置于壳体70内。

第一激光源11产生第一激光L1。将第一激光L1的波长记作波长λ1。第二激光源12产生第二激光L2。将第二激光L2的波长记作波长λ2。波长λ2不同于波长λ1。波长λ2例如比波长λ1短。第三激光源13产生第三激光L3。将第三激光L3的波长记作波长λ3。波长λ3不同于波长λ1，也不同于波长λ2。波长λ3例如比波长λ2短。

第一激光L1在二色性分光镜21上反射。在二色性分光镜21上反射后的第一激光L1通过二色性分光镜31。通过二色性分光镜31后的第一激光L1在反射镜40上反射。在反射镜40上反射后的第一激光L1穿过物镜50而照射至试样S。

第二激光L2在二色性分光镜22上反射。在二色性分光镜22上反射后的第二激光L2，在二色性分光镜32上反射。在二色性分光镜32上反射后的第二激光L2，在二色性分光镜31上反射。在二色性分光镜31上反射后的第二激光L2，在反射镜40上反射。在反射镜40上反射后的第二激光L2，穿过物镜50而照射至试样S。

第三激光L3在二色性分光镜23上反射。在二色性分光镜23上反射后的第三激光L3，在反射镜33上反射。在反射镜33上反射后的第三激光L3，通过二色性分光镜32。通过二色性分光镜32后的第三激光L3，在二色性分光镜31上反射。

在二色性分光镜31上反射后的第三激光L3，在反射镜40上反射。在反射镜40上反射后的第三激光L3，穿过物镜50而照射至试样S。二色性分光镜31与试样S之间的光路，由第一激光L1、第二激光L2以及第三激光L3共用。

通过对试样S照射第一激光L1，而产生第一拉曼散射光L4。将第一拉曼散射光L4的波长记作波长λ4。波长λ4比波长λ1长。第一拉曼散射光L4穿过物镜50在反射镜40上反射。在反射镜40上反射后的第一拉曼散射光L4，通过二色性分光镜31。二色性分光镜31使波长λ1的光以及波长λ4的光透过，另一方面，使波长λ2的光、波长λ3的光、波长λ5的光以及波长λ6的光反射。通过二色性分光镜31后的第一拉曼散射光L4，通过二色性分光镜21。

通过对试样S照射第二激光L2，而产生第二拉曼散射光L5。将第二拉曼散射光L5的波长记作波长λ5。波长λ5比波长λ2长。第二拉曼散射光L5穿过物镜50并在反射镜40上反射。在反射镜40上反射后的第二拉曼散射光L5，在二色性分光镜31上反射。在二色性分光镜31上反射后的第二拉曼散射光L5，在二色性分光镜32上反射。在二色性分光镜32上反射后的第二拉曼散射光L5，通过二色性分光镜22。

通过对试样S照射第三激光L3，而产生第三拉曼散射光L6。将第三拉曼散射光L6的波长记作波长λ6。波长λ6比波长λ3长。第三拉曼散射光L6穿过物镜50并在反射镜40上反射。在反射镜40上反射后的第三拉曼散射光L6，在二色性分光镜31上反射。即，试样S与二色性分光镜31之间的光路，由第一拉曼散射光L4、第二拉曼散射光L5以及第三拉曼散射光L6共用。

在二色性分光镜31上反射后的第三拉曼散射光L6，通过二色性分光镜32。二色性分光镜32使波长λ3的光以及波长λ6的光透过，另一方面，使波长λ2的光以及波长λ5的光反射。通过二色性分光镜32后的第三拉曼散射光L6，在反射镜33上反射。在反射镜33上反射后的第三拉曼散射光L6，通过二色性分光镜23。二色性分光镜31之后的第一拉曼散射光L4、第二拉曼散射光L5以及第三拉曼散射光L6的光路相互分离。

光谱仪60具有：第一通道60a、第二通道60b以及第三通道60c。通过二色性分光镜21后的第一拉曼散射光L4，从第一通道60a入射至光谱仪60。通过二色性分光镜22后的第二拉曼散射光L5，从第二通道60b入射至光谱仪60。通过二色性分光镜23后的第三拉曼散射光L6，从第三通道60c入射至光谱仪60。

光谱仪60具有：光栅61、光栅62以及光栅63。再者，光栅61、光栅62以及光栅63的图示从略。光栅61、光栅62以及光栅63配置于光谱仪60的内部。光谱仪60还具有检测器64。再者，检测器64的图示从略。检测器64配置于光谱仪60的内部。

从第一通道60a入射的第一拉曼散射光L4被光栅61分散，之后由检测器64检测强度分布。从第二通道60b入射的第二拉曼散射光L5被光栅62分散，之后由检测器64检测强度分布。从第三通道60c入射的第三拉曼散射光L6被光栅63分散，之后由检测器64检测强度分布。

〈显微拉曼装置100的效果〉

下面，一边与比较例的显微拉曼装置(记作“显微拉曼装置200”)进行对比，一边对显微拉曼装置100的效果进行说明。

图2为显微拉曼装置200的概略图。如图2所示，显微拉曼装置200具有：第一激光源11、第二激光源12及第三激光源13、切换长通滤光片24、切换反射镜34、反射镜40、物镜50、光谱仪60、以及壳体70。

切换长通滤光片24具有：长通滤光片24a、长通滤光片24b以及长通滤光片24c。切换长通滤光片24是切换为长通滤光片24a、长通滤光片24b以及长通滤光片24c中的任一者来使用。切换反射镜34具有：反射镜34a、反射镜34b以及反射镜34c。切换反射镜34可以切换反射镜34a、反射镜34b以及反射镜34c各者的使用或不使用。

在使用第一激光源11时，切换长通滤光片24使用长通滤光片24a，切换反射镜34将反射镜34a设为不使用。由此，第一激光L1在长通滤光片24a及反射镜40上反射，并且穿过物镜50而照射至试样S。第一拉曼散射光L4在反射镜40上反射，并且通过长通滤光片24a而从通道60d入射至光谱仪60。

在使用第二激光源12时，切换长通滤光片24使用长通滤光片24b，切换反射镜34使用反射镜34a及反射镜34b。由此，第二激光L2在反射镜34b、反射镜34a、长通滤光片24b以及反射镜40上反射，并且穿过物镜50而照射至试样S。第二拉曼散射光L5在反射镜40上反射，并且通过长通滤光片24b而从通道60d入射至光谱仪60。

在使用第三激光源13时，切换长通滤光片24使用长通滤光片24c，切换反射镜34使用反射镜34a及反射镜34c而不使用反射镜34b。由此，第三激光L3在反射镜34c、反射镜34a、长通滤光片24b以及反射镜40上反射，并且穿过物镜50而照射至试样S。第三拉曼散射光L6在反射镜40上反射，并且通过长通滤光片24c而从通道60d入射至光谱仪60。

从通道60d入射的第一拉曼散射光L4、第二拉曼散射光L5以及第三拉曼散射光L6的强度分布中的任一者，是通过切换使用光栅61、光栅62以及光栅63而由检测器64加以检测。

如上所述，在显微拉曼装置200中，在进行第一激光源11、第二激光源12以及第三激光源13的切换时，也会进行长通滤光片24a、长通滤光片24b及长通滤光片24c的切换以及反射镜34a、反射镜34b及反射镜34c的切换，所以，有发生伴随第一激光源11、第二激光源12以及第三激光源13的切换而来的长通滤光片24a、长通滤光片24b及长通滤光片24c的光轴的偏移以及反射镜34a、反射镜34b及反射镜34c的光轴的偏移之虞。

另一方面，在显微拉曼装置100中，在进行第一激光源11、第二激光源12以及第三激光源13的切换时，不需要二色性分光镜21、二色性分光镜22及二色性分光镜23的切换以及二色性分光镜31、二色性分光镜32及反射镜33的切换。因此，利用显微拉曼装置100，能够防止二色性分光镜21、二色性分光镜22及二色性分光镜23的光轴的偏移以及二色性分光镜31、二色性分光镜32及反射镜33的光轴的偏移。

在显微拉曼装置100中，由于不需要二色性分光镜21、二色性分光镜22及二色性分光镜23的切换以及二色性分光镜31、二色性分光镜32及反射镜33的切换，所以在进行第一激光源11、第二激光源12以及第三激光源13的切换时无须敞开壳体70，从而能防止伴随第一激光源11、第二激光源12以及第三激光源13的切换而来的激光暴露。在显微拉曼装置100中，还可以不需要伴随第一激光源11、第二激光源12以及第三激光源13的切换而来的光栅61、光栅62以及光栅63的切换。

〈变形例〉

图3为变形例的显微拉曼装置100的概略图。如图3所示，显微拉曼装置100也可不具有第三激光源13、二色性分光镜23以及反射镜33。在此情况下，光谱仪60可不具有第三通道60c。即，所述例子中使用的是3个激光源，而所使用的激光源的数量也可为2个。另外，所使用的激光源的数量也可为4个以上。再者，在此情况下，只要根据激光源的数量来增加二色性分光镜及反射镜的数量即可。

(第二实施方式)

对第二实施方式的显微拉曼装置进行说明。下文中，将第二实施方式的显微拉曼装置记作显微拉曼装置300。此处，主要对与显微拉曼装置100的不同点进行说明，重复的说明不作重复。

〈显微拉曼装置300的结构〉

下面，对显微拉曼装置300的结构进行说明。

图4为显微拉曼装置300的概略图。如图4所示，显微拉曼装置300具有：第一激光源11、第二激光源12及第三激光源13、二色性分光镜21、二色性分光镜22及二色性分光镜23、二色性分光镜31、二色性分光镜32及反射镜33、反射镜40、物镜50、光谱仪60、以及壳体70。在这一方面，显微拉曼装置300的结构与显微拉曼装置100的结构相同。

显微拉曼装置300还具有光闸80。光闸80使第一拉曼散射光L4、第二拉曼散射光L5以及第三拉曼散射光L6中的任一者选择性地通过。光闸80例如配置于二色性分光镜31、二色性分光镜32以及反射镜33与光谱仪60之间。

光闸80优选配置于二色性分光镜21、二色性分光镜22以及二色性分光镜23与光谱仪60之间。即，光闸80优选使通过二色性分光镜21后的第一拉曼散射光L4、通过二色性分光镜22后的第二拉曼散射光L5以及通过二色性分光镜23后的第三拉曼散射光L6中的任一者选择性地通过，而入射至光谱仪60。在这些方面，显微拉曼装置300的结构不同于显微拉曼装置100的结构。

〈显微拉曼装置300的效果〉

下面，对显微拉曼装置300的效果进行说明。

通过对试样S照射第一激光L1，除了从试样S产生第一拉曼散射光L4以外，有时还会从试样S产生第一反斯托克斯光(First anti-stokes light)。第一反斯托克斯光的波长比波长λ1短。因此，存在第一反斯托克斯光在反射镜40、二色性分光镜31以及二色性分光镜32上依序反射并且通过二色性分光镜22而入射至光谱仪60的情况。另外，存在第一反斯托克斯光在反射镜40及二色性分光镜31上依序反射、通过二色性分光镜32、在反射镜33上反射、并且通过二色性分光镜23而入射至光谱仪60的情况。

当第一反斯托克斯光入射至光谱仪60时，不仅是第一拉曼散射光L4，第一反斯托克斯光也到达检测器64。结果，无法再准确地检测第一拉曼散射光L4的强度分布。这一情况对于因对试样S照射第二激光L2而产生的第二反斯托克斯光也是一样的。

另一方面，在显微拉曼装置300中，光闸80使第一拉曼散射光L4、第二拉曼散射光L5以及第三拉曼散射光L6中的任一者选择性地通过。因此，在显微拉曼装置300中，在第一拉曼散射光L4通过光闸80时，第一反斯托克斯光被光闸80遮挡，在第二拉曼散射光L5通过光闸80时，第二反斯托克斯光被光闸80遮挡。因此，利用显微拉曼装置300，可以更准确地检测来自试样S的拉曼散射光的强度分布。

在光闸80使通过二色性分光镜21后的第一拉曼散射光L4、通过二色性分光镜22后的第二拉曼散射光L5以及通过二色性分光镜23后的第三拉曼散射光L6选择性地通过的情况下，光闸80被配置于光谱仪60附近，所以能防止杂散光入射至光谱仪60。

(第三实施方式)

对第三实施方式的显微拉曼装置进行说明。下文中，将第三实施方式的显微拉曼装置记作显微拉曼装置400。此处，主要对与显微拉曼装置100的不同点进行说明，重复的说明不作重复。

〈显微拉曼装置400的结构〉

下面，对显微拉曼装置400的结构进行说明。

图5为显微拉曼装置400的概略图。如图5所示，显微拉曼装置400具有：第一激光源11、第二激光源12及第三激光源13、二色性分光镜21、二色性分光镜22及二色性分光镜23、二色性分光镜31、二色性分光镜32及反射镜33、反射镜40、物镜50、光谱仪60、以及壳体70。在这一方面，显微拉曼装置400的结构与显微拉曼装置100的结构相同。

在显微拉曼装置400中，通过第一通道60a、第二通道60b以及第三通道60c的开闭，将第一拉曼散射光L4、第二拉曼散射光L5以及第三拉曼散射光L6中的任一者选择性地入射至光谱仪60。在这一方面，显微拉曼装置400的结构不同于显微拉曼装置100的结构。

〈显微拉曼装置400的效果〉

下面，对显微拉曼装置400的效果进行说明。

在显微拉曼装置400中，通过第一通道60a、第二通道60b以及第三通道60c的开闭，将第一拉曼散射光L4、第二拉曼散射光L5以及第三拉曼散射光L6中的任一者选择性地入射至光谱仪60。因此，在显微拉曼装置400中，在第一拉曼散射光L4通过第一通道60a时，第一反斯托克斯光被第二通道60b及第三通道60c遮挡，在第二拉曼散射光L5通过第二通道60b时，第二反斯托克斯光被第三通道60c遮挡。因此，利用显微拉曼装置400，能更准确地检测来自试样S的拉曼散射光的强度分布。

虽然对本发明的实施方式进行了说明，但应当认为，此次公开的实施方式在所有方面都是示例而没有限制性。本发明的范围由权利要求书表示，意图包含与权利要求书均等的意义及范围内的所有变更。

Claims (4)

1.一种显微拉曼装置，其特征在于，包括：

第一激光源，产生第一激光；

第二激光源，产生波长不同于所述第一激光的第二激光；

第一光学元件；

第二光学元件；

第三光学元件；

第四光学元件；以及

光谱仪；

其中，

所述第一激光在所述第一光学元件上反射，并且通过所述第三光学元件而照射至试样，由此从所述试样产生第一拉曼散射光，

所述第二激光在所述第二光学元件、所述第四光学元件以及所述第三光学元件上依序反射而照射至所述试样，由此从所述试样产生第二拉曼散射光，

所述第一拉曼散射光通过所述第三光学元件及所述第一光学元件，由此入射至所述光谱仪，

所述第二拉曼散射光在所述第三光学元件及所述第四光学元件上依序反射并且通过所述第二光学元件，由此入射至所述光谱仪。

2.根据权利要求1所述的显微拉曼装置，其特征在于，还包括：

光闸，

所述光闸使所述第一拉曼散射光及所述第二拉曼散射光中的任一者选择性地通过。

3.根据权利要求2所述的显微拉曼装置，其特征在于，

所述光闸使通过所述第一光学元件后的所述第一拉曼散射光以及通过所述第二光学元件后的所述第二拉曼散射光中的任一者选择性地通过。

4.根据权利要求1所述的显微拉曼装置，其特征在于，

所述光谱仪包括：

使所述第一拉曼散射光入射的第一通道；和

使所述第二拉曼散射光入射的第二通道，

其中，通过所述第一通道及所述第二通道的开闭，使所述第一拉曼散射光及所述第二拉曼散射光中的任一者选择性地入射。