JP2004094116A - 赤外顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、赤外顕微鏡の試料観察機構の改良を目的とする。
【解決手段】試料の微小部位に赤外光を照射する赤外光照射手段１２と、前記試料へ照射した赤外光の反射光又は透過光のスペクトルを測定する赤外光検出手段１４と、試料に可視／紫外領域の励起光を照射する励起光照射手段１６と、該励起光による試料の蛍光を観察する蛍光観察手段１８と、赤外光照射手段１２から試料へ、試料から赤外光検出手段１４へと至る赤外測定時の光路と、励起光照射手段１６から試料へ、試料から蛍光観察手段１８へと至る蛍光観察時の光路とを切り換える光路切換手段２０、２２と、前記励起光照射手段１６の光を遮断する光遮断手段２４と、を備え、赤外測定時に前記光遮断手段２４が、前記光路切換手段と連動して前記励起光照射手段からの光を遮断することを特徴とする赤外顕微鏡。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外顕微鏡、特に試料の観察機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料の微小部位や微小な試料の赤外スペクトルを調べるために赤外顕微鏡では、試料の特定微小部位に赤外光を集光し、その反射光または透過光をスペクトル分解し測定を行う。このように赤外顕微鏡では、試料の微小部位に対してピンポイントで測定を行うので、赤外光を照射する微小部位を確認する必要がある。このため、試料全体もしくは測定微小部位を含むより大きな領域の観察を行い、ここで得られた可視光による試料の画像と照らし合わせ、赤外測定の対象となる試料上の点を設定する（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実用新案登録第２５５８２０２号公報
【０００４】
【特許文献２】
実用新案登録第２５２８１４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は可視光による観察のみであったため、試料の表面に変色部位等がなければ箇所を識別できないという問題があった。その場合、マッピング測定により測定部位を特定するしかなかった。
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、試料の蛍光観察を行い、可視光では判別出来ない試料部位を特定し測定することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の赤外顕微鏡は、試料の微小部位に赤外光を照射する赤外光照射手段と、前記試料へ照射した赤外光の反射光又は透過光のスペクトルを測定する赤外光検出手段と、試料に可視／紫外領域の励起光を照射する励起光照射手段と、該励起光による試料の蛍光を観察する蛍光観察手段と、赤外光照射手段から試料へ、試料から赤外光検出手段へと至る赤外測定時の光路と、励起光照射手段から試料へ、試料から蛍光観察手段へと至る蛍光観察時の光路とを切り換える光路切換手段と、前記励起光照射手段の光を遮断する光遮断手段と、を備えている。赤外測定時には、前記光遮断手段が前記光路切換手段と連動して前記励起光照射手段からの光を遮断する。
【０００７】
上記の励起光照射手段は、所定波長領域の光を透過するフィルタを備えることが好適である。さらに、前記蛍光観察手段も、所定波長領域の光を透過するフィルタを備えることが望ましい。
また、試料の設置場所にパージケースを備えることが好適である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。図１は本発明の赤外顕微鏡の概略構成図である。赤外顕微鏡１０は、赤外光照射手段１２と、赤外光検出手段１４と、励起光照射手段１６と、蛍光観察手段１８と、光路切換手段としてのハーフミラー２０、観察／測定ミラー２２と、光遮断手段としてのシャッター２４とを備えている。図１では、蛍光観察時の光路図および各光学機器の位置を示している。つまり、ハーフミラー２０、観察／測定ミラー２２、シャッター２４は蛍光測定時の位置にある。ハーフミラー２０、観察／測定ミラー２２により、赤外測定と蛍光観察の切換えに伴う光路の変更を行い、励起光照射手段１６の前に設置されたシャッター２４が光路の切換えに連動して開閉する。
【０００９】
図２は赤外顕微鏡１０の赤外測定時の図である。符号は図１と同じものを用いた。蛍光観察と赤外測定の切り換えに伴い、光路切換手段であるハーフミラー２０と観察／測定ミラー２２は、点線で示した位置から実線で示した位置へと移動している。これらに連動して、シャッター２４は、点線で示したように開いた状態から、実線で示したように閉じた状態となっている。この結果、赤外測定時に、励起光照射手段１６からの励起光が赤外光検出手段１４に入射することを防ぐことができる。また、光路切換手段２０、２２とシャッター２４が連動しているため、試料の蛍光観察と赤外測定の切り換えが容易になる。
【００１０】
試料の蛍光観察を行うことで、被測定物である試料に特有の蛍光部位が観察できる。これらの観察画像は、図１の赤外顕微鏡１０に接続されたコンピュータ４４で処理され、そのディスプレイ上に表示される。例えば図３に示すような蛍光観察画像により、試料の蛍光部位を目印として、赤外測定する微小部位（図の□印の部分）を任意の位置に設定することができる。このように、可視光観察による画像のみでは判別出来なかった試料の領域で、蛍光部位を目印にすることで赤外測定部位を特定することが可能になった。
【００１１】
次に上記各手段の具体的な構成を図１に従い説明する。励起光照射手段１６と蛍光観察手段１８は試料２６の蛍光観察時に用いられ、可視から紫外領域の光を試料に照射し、その結果生ずる試料の蛍光を観察する。励起光照射手段１６は、キセノン光源２８と、ＮＤフィルタ３０と、励起光選択用バンドパスフィルタ３２とを含んでいる。キセノン光源２８からでた光はＮＤフィルタ３０を透過することで、その強度が調節される。このＮＤフィルタ３０として透過位置によってフィルタ濃度が変化する可変濃度型フィルタの使用や複数のフィルタの使用によって、透過する光の強度を変化させることもできる。また、励起光選択用バンドパスフィルタ３２は、所定波長領域の励起光を選択して透過させるためのものであり、蛍光観察に用いる波長に応じて複数のバンドパスフィルタを切り換えて使用する。
【００１２】
蛍光観察手段１８は、可視光用ＣＣＤカメラ３４ａと、紫外用ＣＣＤカメラ３４ｂと、ＣＣＤカメラ切換用ミラー３６と、を備えている。ＣＣＤカメラ切換用ミラー３６によって、蛍光の波長に従い、紫外用と可視光用のＣＣＤカメラ３４ａ、３４ｂを切換えて使用することができる。また、各ＣＣＤカメラ３４ａ、３４ｂの前には蛍光観察用バンドパスフィルタ３８ａ、３８ｂがそれぞれ設けられている。蛍光観察用バンドパスフィルタ３８ａ、３８ｂは、励起光として選択した波長に合った波長領域の光を透過させるように、複数のフィルタを選択して用いればよい。励起光により生じる蛍光は、一般には照射された励起光よりも波長の長いものが多い。この場合、蛍光観察用バンドパスフィルタ３８ａ、３８ｂは、励起光の波長よりも長い部分の波長領域の光を透過させるフィルタを用いればよい。蛍光観察用バンドパスフィルタ３８ａ、３８ｂを設けることにより、試料からの蛍光以外の光（反射光や励起光自身など）がＣＣＤカメラ３４ａ、３４ｂに入射することを防ぐことができ、観察の精度が高まる。
【００１３】
このように、可視から紫外の発光波長領域を持つキセノン光源２８を励起用光源として、可視光用、紫外光用の２台のＣＣＤカメラ３４ａ、３４ｂを蛍光の検出器として用いることにより、広い波長領域での蛍光観察が可能となった。
また、キセノン光源２８を照明用光源として使用し、通常の可視光による観察も行うことができる。つまり、励起光源としてのキセノン光源２８を、通常の試料観察用の照明用光源としても使用でき、簡素化された構成となった。
【００１４】
赤外光による測定は通常通りに行う。例えば、赤外光照射手段１２により、ＦＴ−ＩＲを通過させた赤外光を試料２６へ照射し、赤外光検出手段１４により反射光のスペクトル測定を行う。図２では反射光をスペクトル測定する構成を示したが、もちろん透過光の測定を行う構成にすることも容易である。
次に蛍光観察時と赤外測定時の光路をそれぞれ説明する。図１では蛍光観察時の光路、図２では赤外測定時の光路をそれぞれ示している。図２ではハーフミラー２０、観察／測定ミラー２２、シャッター２４の赤外測定時の位置は実線で、蛍光観察時の位置は点線で示してある。
【００１５】
蛍光観察時には、図１に示したように、シャッター２４は開いた状態になっており、キセノン光源２８から出た光がＮＤフィルタ３０、励起光選択用フィルタ３２を経由し、ハーフミラー２０へと向かう。ハーフミラー２０で反射された光はカセグレン鏡４０により集光され試料２６に照射される。試料２６からの蛍光は、カセグレン鏡４０を通りハーフミラー２０へ向かい、該ハーフミラー２０を透過して蛍光観察用のＣＣＤカメラ３４ａへと向かう。図１は可視領域の蛍光を観察する場合が記されている。
【００１６】
図２に示すように、赤外測定時には、ハーフミラー２０は図２の点線で示した位置から回転移動して図の実線で示した位置に移り、観察／測定ミラー２２は図の実線で示したように、光路に挿入される。さらに、これらの光路切換手段（ハーフミラー２０、観察／測定ミラー２２）と連動して、励起光照射手段１６の前に設けられたシャッター２４が閉じる。シャッター２４を設けることで、赤外測定時に励起光が赤外光検出手段１４に入るのを防ぐことができる。また、本実施形態では、ハーフミラー２０により試料に照射する光の切り換えを行ったが、赤外光用のものと励起光用のものとして別々のハーフミラーを備え、それらを切り換えて使用する場合もある。
【００１７】
赤外光照射手段１２から出た赤外光はハーフミラー２０で反射し、カセグレン鏡４０にて集光され、試料２６に照射される。照射された赤外光の反射光はカセグレン鏡４０、ハーフミラー２０を通り、観察／測定ミラー２２により反射され赤外光検出手段１４へと送られる。このように、光路の切換えに応じて自動的にシャッター２４が開閉するため、赤外測定の度に励起用のキセノン光源２８の電源をＯＮ／ＯＦＦする必要がなく、観察／測定の切換え時の取り扱いが簡便になった。また、励起用光源２８の電源を頻繁にＯＮ／ＯＦＦする必要がないので、安定した励起光を供給することができる。
【００１８】
本発明の赤外顕微鏡では、試料の蛍光観察のみでなく、励起用光照射手段を照明用の光源として用いることで、通常の可視光による観察も可能である。つまり、ＣＣＤカメラや励起光照射手段に備えられたバンドパスフィルタの透過波長領域を調節する等をして観察を行えばよい。また、そうして得られた可視光による画像情報と、蛍光観察により得られた画像情報を図１のコンピュータ４４に記憶させ、それらの画像の処理を行うことも可能である。図４（ａ）は可視光による試料画像を、同図４（ｂ）は蛍光観察による試料画像を示した図である。これらの可視光による画像と蛍光観察による画像を重ねあわせ、図４（ｃ）のような画像を得る。図４（ｃ）のような画像を用いて、赤外測定部位を設定することもできる。
【００１９】
図１の試料２６のステージ部に、パージを行うためのパージケース４２を設置することも可能である。試料のステージ部は、試料の出し入れのため、通常開放された構造をとっている。そこで、このステージ部にも、パージケース４２を設置することで、ステージ部も含めた装置全体をパージすることが可能となる。装置の窒素パージを行うことで、励起光に含まれる紫外線により起きるオゾンの発生を押さえることが可能になる。オゾンの発生が押さえられることにより、ミラー等の光学部材の酸化や、試料の変化を抑制できる。
【００２０】
【発明の効果】
赤外顕微鏡に蛍光観察のための励起光照射手段と蛍光観察手段を設けることにより、可視光では判別できない試料部位を特定し赤外測定を行うことが可能になった。
また、励起用光源の前に自動シャッターを設けることにより、蛍光観察と赤外測定の切換え時の操作が簡便になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の赤外顕微鏡の実施形態例（蛍光観察時）
【図２】本発明の赤外顕微鏡の実施形態例（赤外測定時）
【図３】蛍光観察画像の説明図
【図４】可視光観察画像と蛍光観察画像の重ね合せの説明図
【符号の説明】
１０…赤外顕微鏡
１２…赤外光照射手段
１４…赤外光検出手段
１６…励起光照射手段
１８…蛍光観察手段
２０…ハーフミラー（光路切換手段）
２２…観察／測定ミラー（光路切換手段）
２４…シャッター（光遮断手段）

Claims (4)

1. 試料の微小部位に赤外光を照射する赤外光照射手段と、前記試料へ照射した赤外光の反射光又は透過光のスペクトルを測定する赤外光検出手段と、を備えた赤外顕微鏡において、
   試料に可視／紫外領域の励起光を照射する励起光照射手段と、
   該励起光による試料の蛍光を観察する蛍光観察手段と、
   前記赤外光照射手段から試料へ、試料から前記赤外光検出手段へと至る赤外測定時の光路と、前記励起光照射手段から試料へ、試料から前記蛍光観察手段へと至る蛍光観察時の光路とを切り換える光路切換手段と、
   前記励起光照射手段の光を遮断する光遮断手段と、を備え、
   赤外測定時に、前記光遮断手段が、前記光路切換手段と連動して前記励起光照射手段からの光を遮断することを特徴とする赤外顕微鏡。
2. 請求項１の赤外顕微鏡において、
   前記励起光照射手段が、所定波長領域の光を透過するフィルタを備えたことを特徴とする赤外顕微鏡。
3. 請求項１または２の赤外顕微鏡において、
   前記蛍光観察手段が、所定波長領域の光を透過するフィルタを備えたことを特徴とする赤外顕微鏡。
4. 請求項１〜３の赤外顕微鏡において、
   試料の設置場所にパージケースを備えたことを特徴とする赤外顕微鏡。

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