JP2008523375A - 深さ選択的ラマン分光法のための装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
a)試料の射入領域に光プローブを照射させるステップと、
b)試料によって散乱した光を捕集するステップと、
c)捕集した光の少なくとも一部分を分光分離して、一つまたはそれ以上のラマンスペクトル特徴を検出するステップと、を含み、試料によって散乱した光が試料の表面上の複数の空間位置または捕集領域から捕集され、各空間位置が照射点から異なる距離にあり、各空間位置で捕集された光の少なくとも一部分が別々に分光分散されて複数のラマンスペクトルを形成し、該方法がさらに、
d)複数のラマンスペクトルを解析して、試料の表面下領域のラマンスペクトルに関する情報を抽出するステップ、をさらに含む方法を提供する。
Claims (49)
- 拡散散乱試料を介して表面下ラマン散乱を測定する方法であって、
(a)前記試料の表面の射入領域に入射放射線を供給するステップと、
(b)前記試料内で散乱した光を、前記射入領域から間隔を置いて配置された前記表面の捕集領域から捕集するステップと、
(c)前記捕集された光で、前記入射放射線に分光的に関連する一つまたはそれ以上のラマン特徴を検出するステップと、を含む方法。 - 前記一つまたはそれ以上のラマン特徴から、前記試料の表面下領域の一つまたはそれ以上の特性を導出するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 検出ステップが、前記捕集された光を分光分散してラマンスペクトルを形成するステップを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記捕集ステップが、射入領域とそれぞれの捕集領域との間の複数の間隔で光を捕集するステップを含む、請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
- 前記導出ステップが、異なる間隔からの前記ラマン特徴を前記試料内の異なる深さまたは深さの分布に関連付けるステップを含む、請求項4に記載の方法。
- 特定の深さまたは深さの範囲に対して優先的に選択するために、異なる間隔からの前記ラマン特徴を組み合わせるステップをさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 前記捕集ステップが、射入領域から異なる距離だけ間隔を置いて配置された複数の捕集領域から光を捕集するステップを含む、請求項1ないし6のいずれかに記載の方法。
- 一つまたはそれ以上の捕集領域が射入領域を取り囲む、請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。
- 各捕集領域が環帯であり、各環帯に対し、前記環帯の表面積の少なくとも10%、より好ましくは少なくとも25%から光が捕集される、請求項8に記載の方法。
- 前記散乱光が、前記入射放射線を前記射入領域に供給するために使用される一つまたはそれ以上の照射用光ファイバの周囲に分配された複数の捕集用光ファイバによって捕集される、請求項8または9のいずれかに記載の方法。
- 一つまたはそれ以上の射入領域が捕集領域を取り囲む、請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。
- 前記捕集される光の経路に配置された捕集光学系を調整して、捕集領域と射入領域との間の距離を調整するステップをさらに含む、請求項1ないし11のいずれかに記載の方法。
- 前記試料表面に隣接して前記捕集領域の外に一つまたはそれ以上のミラー要素を配置して、光を前記試料に反射させるステップをさらに含む、請求項1ないし12のいずれかに記載の方法。
- 拡散散乱試料の表面下ラマンスペクトルを測定する方法であって、
a)前記試料に光プローブを照射するステップと、
b)前記試料によって散乱した光を捕集するステップと、
c)前記捕集された光の少なくとも一部分を分光分離して、一つまたはそれ以上のラマンスペクトル特徴を検出するステップと、を含み、前記試料によって散乱した光が前記試料の表面上の複数の空間位置から捕集され、各空間位置が照射点から異なる距離にあり、各空間位置で捕集された光の少なくとも一部分が別々に分光分散されて複数のラマンスペクトルを形成して成り、
d)前記複数のラマンスペクトルを解析して、前記試料の表面下領域のラマンスペクトルに関する情報を抽出するステップ、をさらに含む方法。 - 少なくとも二つのラマンスペクトルが捕集され、かつスケールドサブトラクションを用いて解析され、前記照射点に最も近い距離で捕集されたラマンスペクトルが、前記照射点からもっと離れた距離で捕集されたラマンスペクトルから減算され、それによって前記試料の副層のラマンスペクトルの特徴が識別される、請求項1ないし14のいずれかに記載の方法。
- 前記試料の表面の化学組成のラマンスペクトルが既知であり、前記ラマンスペクトルが、前記捕集された光のラマンスペクトルからの前記既知のラマンスペクトルのスケールドサブトラクションによって解析される、請求項1ないし14のいずれかに記載の方法。
- 前記複数のラマンスペクトルが多変量データ解析を用いて解析される、請求項1ないし14のいずれかに記載の方法。
- 前記複数のラマンスペクトルが主成分解析を用いて解析される、請求項17に記載の方法。
- 少なくとも20のラマンスペクトルが前記照射点から異なる距離で捕集される、請求項17または18のいずれかに記載の方法。
- 前記試料が二つ以上の異なる波長で照射され、前記捕集される光がラマンスペクトルおよび蛍光の組合せであり、前記方法が、前記捕集された光からラマンスペクトルを抽出するステップをさらに含む、請求項1ないし19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記照射点から異なる距離でラマンスペクトルを捕集することが可能となるように、前記試料、前記捕集光学系、および前記照射点または領域の少なくとも一つが他のものに対して相互に移動する、請求項1ないし20のいずれか一項に記載の方法。
- 可動ステージが設けられ、その上に前記試料が搭載され、前記プローブビームが前記試料の移動を追尾するように構成され、それによって前記試料が、前記照射点から異なる距離で散乱した光を捕集するために、固定された捕集光学系に対して移動する、請求項21に記載の方法。
- 前記散乱光が前記照射点から異なる距離の点領域から捕集される、請求項22に記載の方法。
- 前記散乱光が、前記照射点から測定される距離に対して略直角な複数の略平行線から捕集される、請求項22に記載の方法。
- 前記プローブビームが光ファイバを用いて供給され、前記散乱光が前記プローブビーム光ファイバの周囲に複数の同心円状に配設された光ファイバを用いて捕集され、それによって散乱光が前記照射点から異なる半径の同心リングに捕集される、請求項14ないし21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記捕集された光が、分光計をCCDカメラと組み合わせて使用して分光分散される、請求項1ないし25のいずれか一項に記載の方法。
- 前記光プローブまたは入射放射線がcwレーザを用いて生成される、請求項1ないし26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記光プローブが二つ以上の別個の波長を含み、一つまたはそれ以上のレーザによって生成される、請求項21に記載の方法。
- 前記光プローブが単一の同調可能なレーザによって生成される、請求項28に記載の方法。
- 前記光プローブの前記二つ以上の別個の波長が二つ以上のそれぞれのレーザによって生成される、請求項28に記載の方法。
- 前記光プローブが、200nmより大きくかつ2000nmより小さい波長の放射線を提供する、請求項27ないし30のいずれかに記載の方法。
- 拡散散乱試料を介して表面下ラマン散乱を測定するための装置であって、
前記試料の表面上の射入領域に入射光を供給するように構成された光源と、
前記試料内で散乱した光を、前記射入領域から間隔を置いて配置された前記表面上の捕集領域から捕集するように構成された捕集器と、
前記入射放射線に分光的に関連する一つまたはそれ以上のラマン特徴を検出するように構成された検出器と、を備えた装置。 - 前記ラマン特徴から前記試料の表面下領域の一つまたはそれ以上の特性を導出するように適応された解析装置をさらに備えた、請求項32に記載の装置。
- 前記装置が前記入射光と捕集光との間に複数の間隔を設けるように適応され、前記解析装置が前記複数の間隔からのラマン特徴を組み合わせて、特定の深さまたは深さの範囲に対して前記特徴を優先的に選択するように適応された、請求項33に記載の装置。
- 前記検出器が、前記捕集された光を分光分散して前記ラマン特徴を分離するように構成された分光計を備える、請求項32または33に記載の装置。
- 前記検出器が、前記ラマン特徴を選択的に透過するように構成された一つまたはそれ以上のフィルタを備える、請求項32ないし35のいずれかに記載の装置。
- 前記射入領域または前記捕集領域のいずれかが環状領域である、請求項32ないし36のいずれかに記載の装置。
- 前記環状領域の直径を制御可能に調整するように適応された光学装置をさらに備えた、請求項36に記載の装置。
- 前記射入領域と前記捕集領域との間の間隔を制御可能に調整するように構成されたマスキング装置をさらに備えた、請求項32ないし37のいずれかに記載の装置。
- 光を前記試料内に反射させるように、前記試料の表面に隣接して、前記一つまたはそれ以上の捕集領域および射入領域の外に配置された一つまたはそれ以上のミラー装置をさらに備えた、請求項32ないし39のいずれかに記載の装置。
- 拡散散乱媒体内の異なる深さで発生するラマンスペクトルを選択的に測定するための装置であって、
試料にプローブビームを照射するための光源と、
前記試料によって散乱した光を捕集し、かつそれを分光計に渡すための捕集光学系と、
前記分光計によって分散された光を検出するための検出手段と、を備え、
前記装置が前記試料の表面上の複数の空間位置で散乱光を捕集するように適応され、各空間位置が照射点から異なる距離にあり、各空間位置で捕集された光の少なくとも一部分が前記分光計によって別々に分光分散されて複数のラマンスペクトルを形成し、前記装置がさらに、前記複数のラマンスペクトルから前記試料の副層のラマンスペクトルに特有な特徴を識別するための解析装置を含んで成る、装置。 - 前記解析装置がラマンスペクトルの間でスケールドサブトラクションを実行するように適応された、請求項41に記載の装置。
- 前記解析装置が前記ラマンスペクトルに対し多変量データ解析を実行するように適応された、請求項41に記載の装置。
- 前記解析装置が前記ラマンスペクトルに対し主成分解析を実行するように適応された、請求項43に記載の装置。
- 前記照射点からの異なる距離でラマンスペクトルを捕集することができるように、前記試料、前記捕集光学系、および前記照射点の少なくとも一つを相対的に移動させるための可動ステージをさらに備えた、請求項41ないし44のいずれか一項に記載の装置。
- 前記可動ステージが可動試料ステージであり、前記試料の移動に対して前記プローブビームを追尾するための手段が設けられ、それによって固定型捕集光学系に対して前記試料を移動させることができ、散乱光を前記照射点からの複数の距離で捕集することが可能となる、請求項45に記載の装置。
- 前記捕集光学系が、前記プローブビームの周囲に複数の同心円状に配設された光ファイバを含む、請求項41ないし44のいずれか一項に記載の装置。
- 前記光源がcwレーザである、請求項41ないし47のいずれか一項に記載の装置。
- 前記検出手段がCCDカメラを含む、請求項41ないし48のいずれか一項に記載の装置。
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