JP2733491B2 - ラマン分析装置 - Google Patents

ラマン分析装置

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JP2733491B2 JP2501132A JP50113289A JP2733491B2 JP 2733491 B2 JP2733491 B2 JP 2733491B2 JP 2501132 A JP2501132 A JP 2501132A JP 50113289 A JP50113289 A JP 50113289A JP 2733491 B2 JP2733491 B2 JP 2733491B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は試料を分析するのに用いられるラマン効果
による装置および方法に関する。
背景技術 ラマン効果は所定周波数の入射光線を試料が散乱し
て、試料を形成している分子と入射光線との相互作用に
よって生じた光線（ラマン線）を有する周波数スペクト
ルとなる現象である。異なる分子種は異なる特性のラマ
ンスペクトルを有し、そのためラマン効果は試料種の分
析に現に用いることができる。
ラマン効果を用いた分析方法と装置はＭ デルハイお
よびＰ ダメリンコウト著「レーザ励起を伴うラマン・
マイクロプローブおよび顕微鏡」Journal of Raman Spe
ctroscopy,3（1975）ページ33−43の論文に記載されて
いる。試料がレーザからの単色光線に晒され、その結果
生ずるラマンスペクトルの特定ラインを選択するために
その散乱光線がモノクロメータを通される。上記論文に
は、試料上の単一の照射点または一つの照射線からの光
線がモノクロメータを通過するマクロプローブと、試料
のある範囲が照射されてその範囲の完全な二次元像がモ
ノクロメータを通過する顕微鏡の両方を記述している。
マイクロプローブでは、二次元像を得るためには試料の
範囲にわたる一連の点あるいは線を走査する必要があ
り、そのため必要な像を確立するのが複雑となり、比較
的に長時間を要することとなるという欠点があった。顕
微鏡ではこの欠点を受けることは明らかにないが、モノ
クロメータの光学系は二次元像が通過するための実質的
な修正を必要としている。
すなわち、一般的なモノクロメータは、入口スリット
上に試料の照射点または照射線の像の焦点を結ばせる光
学システムと、出口スリット上に入力スリットの像の焦
点を結ばせる他の光学システムとを有する。入口スリッ
トと出口スリットの間には、回折格子（または一般に２
あるいは３個の一連のそのような格子）のごとき分散装
置がある。この分散装置は周波数に応じた角度範囲で入
射多色光ビームを細かく切り分ける作用を有する。分散
の理由から、回折格子に対する出口スリットの位置は所
望のスペクトル線が調べられるように選択される。モノ
クロメータは出口スリットから出てくるいろいろなスペ
クトルに、あるいはもっと好適には出口スリットに対し
て回転する回折格子の配列によって、合わせることがで
きる。スペクトルの周波数が分散プロセスによって分割
されるから、良い分解能は狭いスリットを必要とするこ
とは明らかである。試料の像がスリット上で結像するの
で、これがこの一般的なモノクロメータの配列では試料
の二次元領域を観測できないという理由となっていた。
二次元像を通過させるために幅広のスリットを用いるな
らば、一連の周波数を通過できよう。だが、いずれの与
えられたスペクトルも有限の幅を有するので、その結果
として試料上のいかなる点の像もぼけることとなり、も
し二次元で像を形成しようと試みると、試料の１点のぼ
け像が隣接点のぼけ像と重なり合い、その結果非常にあ
いまいな像（周波数分解能の減少をともなった不十分な
空間分解能）となる。
完全な二次元像を供給するために上記論文において使
用された修正ずみの光学システムは、入口と出口のスリ
ット上に代わって、モノクロメータの回折格子上に試料
の像を形成している。入口と出口のスリットでは、試料
の範囲を観察し像が写し出されるべき光学顕微鏡の出口
開口部の像が形成される。これらの（理論上での）手段
により、任意の狭い入口スリットと出口スリットをもつ
モノクロメータを通って試料範囲の完全な二次元像を通
すことができる。しかしながら、入口スリットの開口寸
法は格子上に集束して合焦される光線量を調整するもの
であり、他方出口スリットの開口寸法は格子から集束さ
れて結像されて検出される二次元像を生成する光線量を
調整するものである。その結果、したがって、もし周波
数分解能を向上させるために入口スリットと出口スリッ
トを狭く作るとすれば、その結果生ずる像の強度は非常
に低くなって検出するのが困難となる。このことは、所
望のラマンスペクトルがすでに非常に低い強さであり、
レーザによってて料への投射照度を増加させることによ
っては、レーザパワーを増大すると試料を破壊するの
で、ラマンスペクトルを増加できないという事実によっ
て悪化される。それ故、市販のラマン分析装置は、完全
な二次元像が形成されるラマン顕微鏡よりもむしろマイ
クロプローブ走査型である傾向にある。
発明の開示 この発明は、分散モノクロメータよりもむしろ非分散
フィルタを使用すれば、十分な周波数分解能を供給する
のに狭い入口スリットや出口スリットを必要としないと
いう本願発明者による認識に基づいている。上記した論
文では、固定波長の干渉フィルタを用い、異なるラマン
線に対してシステムを同調させるために、調整可能な色
素レーザを用いて光学システムを簡素化でき得るという
実に簡単な示唆がされているが、しかしその著者たちは
この実験は成功しなかったと述べている。
この発明の一形態は、ラマンスペクトルがそこから生
じるように試料に照射する手段、該試料から受け取った
前記ラマンスペクトルの所望の周波数を選択する調整可
能な手段、および該調整可能な手段によって選択された
光線の検出をする検出装置から成り、前記調整可能な手
段はある角度範囲に異なる周波数に分散させることなく
所望の周波数を選択する非散乱フィルタ手段から成るこ
とを特徴とするラマン分析装置を提供する。
好ましくは、上記フィルタ手段は誘電フィルタのよう
な干渉フィルタを含み、また好ましくはそれは試料によ
って散乱された光線のフィルタ上の入射角を変えること
によって調整される。これは、光軸に直角な軸のまわり
に、所望の入射角に回転可能なフィルタを作成すること
によって成される。
他の形態として、この発明は係る装置を使用する試料
分析の方法を提供する。
図面の簡単な説明 本発明の好ましい態様は以下の添付図面に関する実施
例により現に記述されており、第１図はラマンスペクト
ルを示すグラフであり、第２図は本発明の一実施例の概
略図であり、第３図および第４図は他の実施例を示す概
略図である。
発明を実施するための最良の形態 ラマン効果をまず最初に簡潔に説明する。試料が例え
ばレーザからの周波数ωLの単色光線によって照射され
ると、光線は散乱される。第１図のグラフは強度（照
度）Ｉに対する散乱光の周波数ωを示す。光線のほとん
どはレーリ散乱で散乱されて、上記周波数ωLでのピー
ク12が得られるが、少量の光線は蛍光効果やラマン効果
を含む色々な効果によって他の周波数で散乱する。ラマ
ン効果は試料を形づくっている分子内の原子間振動の種
々の自然の周波数によって生ずる。第１図は周波数（ω
L−ωO）における若干数のラマン線10を示し、ωOは分
子振動の自然周波数である。いずれの与えられる分子種
もラマン線の特有の集合（セット）を有しているので、
それを試料の照射面（または透明試料の内部での）組成
を同一と認めるのに用いることができる。このように試
料の分析のためにラマン効果を用いることはすでに良く
知られていることである。分析を行うことは、種々の分
子の既知のスペクトルと観察したスペクトルを照らし合
わせることができるようにするために、ピーク10の周波
数と相対的高さとを測定することを伴う。
第２図はそのような分析を行うための本発明に従う装
置の概要を示す。試料14は単色レーザ源16によりその試
料表面の二次元範囲にわたって照射される。レーザビー
ムはレーザ源から二色干渉フィルタ（本例の場合は多層
誘電フィルタ）18によって反射されて試料へ向うが、こ
のフィルタは単色レーザ源16の非常に狭いラインを除い
て全ての周波数を通すように設計されている。半銀付け
ミラー（ハーフミラー）をフィルタ18の代わりに用いる
ことができるかもしれないが、光量の低下を引き起こす
こととなる。レーザビームはまた顕微鏡対物レンズ20を
通過するが、この対物レンズは１枚レンズのように本図
には図示されているが、公知技術での組合せレンズ系で
構成しても良い。レーザ源16はいろいろな適当な型のレ
ーザ、例えばHe−Neレーザを用いることができるが、も
しそれがイオンレーザの場合ではプラズマラインを取り
除く適切なフィルタを含ませねばならない。
顕微鏡対物レンズ20はカメラ22上に試料の照射範囲14
の二次元像を結像する。このカメラとしては、暗電流を
取り除き、それにより装置の雑音対信号比（S/N比）を
改善するために、低温（例えば、液体窒素あるいはペル
チェ冷却による）で冷却された電荷結合素子（CCD）が
好ましい。従来のラマン分光器でCCDを用いたものとし
ては、DNバチエルダ著「冷却されたCCD像検出器を使っ
た多チャンネルラマン分光器」ESN−EuropeanSpectrosc
opy News,80（1988），ページ28,32,33の論文に記述さ
れている。CCD22の出力はコンピュータ24によって受け
取られ、このコンピュータはCCDからのデータ収集のた
めと、生じた像の分析をするためとの両方に用いられ
る。このCCD22に変わって、増感ビデオカメラのような
他のカメラを用いることができることは勿論である。
フィルタ18とCCD22の間には、第２のラインフィルタ
（線路フィルタ）26が配置されている。もれもまた誘電
干渉フィルタである。しかしながら、フィルタ18とは似
ていなく、フィルタ26は関心のある（測定対象の）ラマ
ン線の周波数（ωL−ωO）のみを透過し、他の周波数を
拒絶するように整えられている。他の周波数の拒絶にお
いて、それ（フィルタ26）は多量の励起周波数ωLをす
でに拒絶したフィルタ18によって勿論助けられている。
このように、CCD22に上に結像した像は、試料14の照
射範囲にわたって、選択されたラマン周波数ωL−ωOで
散乱する二次元像である。この像は、顕微鏡対物レンズ
20の品質およびCCD22の分解能によってのみ制限を受け
るすぐれた空間分解能を有する。コンピュータ24はCCD
によって受け取られた二次元像の各ピクセル（単位画
素）に関して、選択されたラマンピーク10の強さを記録
するようにプログラムされている。
フィルタ26は光軸と直角な軸28の回りに角度θで旋回
するように設けられている。このことは、フィルタによ
って透過されたラインの周波数が入射角θで変化するの
で、このような干渉フィルタの特性を使用するのを許容
している。従って、角度θを調整することにより、装置
は第１図のスペクトル内の異なるピーク10を選択するた
めの調整をすることができる。さらにまた、ピーク10の
１つの周波数Ａに対して最初に調整し、像の各ピクセル
に対する読取強度を計り、それから隣接の周波数Ｂに調
整してその強度測定を繰り返すことにより、コンピュー
タ24は像の各ピクセルに対する他の読取値から１つの読
取値を減算することで簡単にピークの高さｈを算出する
ことができる。
フィルタ26は回転駆動手段30によって所望の角度θに
合わせることにより調整される。最も簡単には、これ
は、例えば角度θを指示するスケール（cm-1の波数に換
算して目盛決めできるスケール）に対する針を随意に備
えたノブのような手動調整器により簡単に構成できよ
う。しかしながら、駆動手段30としては例えばステッピ
ングモータのようなモータ駆動での回転駆動装置が好ま
しい。随意に、これは破線32で図示されているように、
コンピュータ24により制御することができる。これはコ
ンピュータ24があらかじめ定めた分析手順をプログラム
することを可能にするので、分析は完全に自動的に遂行
することができる。このような方法で、コンピュータ24
は最初にあらかじめ決めたラマン周波数に対する入射角
θに調整し、そのラマン周波数での二次元像に関するCC
D22からのデータを収集して格納し、それから多くの異
なるあらかじめ決めたラマン周波数の各々についてもこ
の手順を繰り返す。コンピュータは、従って、周波数Ｂ
の読取値から周波数Ａの読取値を減算するという上述の
簡単な分析のように、どのような所望の分析をも自動的
に行うことができる。これは、またラマンスペクトルを
比較することができ、分子種の現状（組成）について決
定するために、データバンクにあらかじめ記憶した異な
った分子種の既知のラマンスペクトルに関するデータと
の比較で像の各ピクセルに対する検出を行うことができ
る。
回転駆動装置30にはコンピュータ24により制御された
モータばかりでなく、角度位置エンコーダも含ませるこ
とができ、このエンコーダは角度θのサーボ制御を供給
するために、コンピュータに電流角度位置θの帰還（フ
ィードバック）を供給する。
あるいはまた、もし希望するならば、フィルタ26に対
する回転駆動装置は角度θの範囲でフィルタを振動する
振動機で構成することができる。この角度範囲は第１図
の２つの点ＡとＢが含まれるように選択することができ
る。コンピュータ24は従って振動範囲にわたってCCD22
の各ピクセルの出力を標本抽出し、各ピクセルに対して
生じた信号のピーク値の最高点（頂点）を算出するよう
にプログラムされる。これがピーク10の高さｈを決定す
る容易な方法を提供することとなる。
干渉フィルタ18,26は、例えば米合衆国，バーモント
州，ブラットレボロー所在のオメガオプティカルInc.社
から販売されているように、市場で入手可能のものであ
る。フィルタ18はレーザ励起周波数を用いた一般的なも
のと同じの種々の周波数ωLの中のどのものでも在庫か
ら入手できよう。フィルタ26は、しかしながら、所望の
ラマン周波数（あるいはむしろ、角度θで変わるラマン
周波数）を透過するように特別に設計されるべきもので
ある。しかしながら、いずれの希望の周波数に対するこ
のようなフィルタの設計および提供は、オメガオプティ
カルInc.社のような会社により商業的にサービスを受け
ることができるものである。
干渉フィルタであるフィルタ18,20は分散（散乱）的
でないということは注目すべきである（このことは、そ
れらが変化する周波数の光を方向の一致する範囲に分散
しないこととなる）。このことはこの（発明の）特徴で
あり、この特徴は従来の分散的なモノクロメータ装置と
比較すると、周波数分解能である程度の犠牲があるにし
ても現装置にとって良好な空間分解能を与えるものであ
る。これは調整対象のラマン線の強度の意味のある減少
なしに達せられる。一般に利用できる市販の干渉フィル
タでは、感心のある周波数領域をカバーするために、４
個か５個の置換可能なフィルタ26を備えることが多分必
要となろう。これは、個々のこのようなフィルタ１個で
は角度θを変えることによって起こりうる周波数の全領
域を調整できないことがその理由である。この目的のた
めに、フィルタ26はその除去と交換が容易となるように
適切な台に配置されるのが好ましい。あるいは、そのよ
うな除去と交換はコンピュータ24の制御による自動交換
装置によって成すこともできる。
他の分散フィルタを誘電フィルタ26の代わりに用いる
ことができる。例えば、ファブリーペロー干渉計はこの
ようなフィルタとして用いることができ、そしてその板
間の空間を調整することにより、あるいはその板間の媒
質の屈折率を変えることにより（例えばガス媒質の圧力
調整によって屈折率を変えることにより）、所望の周波
数領域にわたって調整できる。フィルタ18として、アー
サ等（著者）によるSpectroscopy,vol.1 No.12,1988,ペ
ージ26−31の論文に記載されているように、結晶性コロ
イドブラッグ回折装置を用いることが可能であろう。こ
のような装置は米合衆国，ニュージャージー州，プリン
ストン所在のEG＆G PrincetonApplied Researchから入
手できる。
第３図は他の光学的配列構成による本発明の実施例を
示す。ここで、試料14は顕微鏡対物レンズ20の焦点面に
配置されている。従って、顕微鏡対物レンズ20はCCD22
上に試料の像を直接結像しないが、その代りに試料上の
いずれの与えられた点に関して光線の平行ビームを生成
する。これ（平行ビーム）はさらに別のレンズあるいは
レンズシステム34によって結像され、CCD上に求める二
次元像を生じる。追加のレンズ34はフィルタ26の後方に
配置され、そのフィルタは第２図に関して上述したよう
所望のラマン周波数に調整される。
試料14はいま顕微鏡対物レンズ20の焦点面にあるの
で、レーザ源16から生み出された光線の平行ビームは試
料の単一の点のみに照射して、要求されたような二次元
範囲にわたっての照射を供さないということは、理解さ
れよう。これは集束あるいは発散照射ビームを供給する
ことによって克服され、それによりレーザ源16は試料14
の背面または前面のいずれかに焦点を結ぶ。入射ビーム
の集束または発散の角度は照射されるべき試料の範囲の
寸法に合せられる。一例として、第３図では、平行レー
ザ光線がとつレンズ38によって集束ビームに形成される
ことが示されている。本質的なことではないけれども、
本図では、この集束ビームがフィルタ18の中心点に合焦
されていることが示されている。この事例では、フィル
タ18は、希望するならば、その中心点に小さな金属メッ
キのスポットを備え、入射レーザビームの反射を向上
し、かつフィルタの損傷を防ぐことができる。この事例
では、レーザ源16内にレーザ源からの何らかの不純な放
射線を取り除くためのフィルタを包含させることが望ま
しい。
第３図はまたフィルタ18の後方の光路上に光学的な別
のフィルタ36を示している。フィルタ18と同様に、フィ
ルタ36は励起周波数ωLのみを除去するように整えられ
ている。励起周波数のさらに良い除去を備えることによ
り、装置の信号対雑音比（S/N比）が改善される。
上記の装置は二次元像を通すラマン顕微鏡として配置
されている。しかしながら、この装置はラマンマイクロ
プローブとしての使用目的に容易に変更できる。この変
更は平行な入力レーザビームを備えることによって行わ
れ、このレーザビームは顕微鏡対物レンズ20によって試
料14上の一点に集中する。この結果生ずる像はCCD22上
の小さなピクセルグループ上に結像される。コンピュー
タ24はこれらのピクセルの出力を平均する。これの平均
値がフィルタ26によって選択されたラマン線の強さを与
える。装置は前もってフィルタ26の回転によって関心の
ある種々のラマン線に合わせることが可能である。試料
14は、もし希望するならば、２つの直交する方向ＸとＹ
に滑動可能なテーブル上に搭載することができ、それに
よりこのラマンマイクロプローブのスポットは、一般的
な従来方法で、試料の範囲の至る所に走査されることが
可能となる。
上記の装置はまた試料の蛍光分析用にも容易に変更で
きる。この変更は、調整可能なフィルタ26を蛍光分析作
業用に適したもっと広帯域のフィルタで置き換えること
により簡単に達せられる。
Ｘ−Ｙ走査機構付の上記のマイクロプローブはまた調
査対象物の形状や面積を決める輪郭走査作業用にも使用
できる。この作業のため、顕微鏡対物レンズ20は対象物
14にわずかに焦点ずれしたスポットを生じるように配置
される。顕微鏡対物レンズ20から対象物14上に照射され
たスポットの広がりはそれ故にCCD22上に生じた像の寸
法（すなわち、この像により照明されたピクセルの数）
を左右する。コンピュータ24は像の寸法を決定するよう
にプログラムされている。Ｘ−Ｙ走査が行われるにつ
れ、CCD22上の像の寸法は対象物14の照射された部分の
局部の高さで変化し、コンピュータによって決定される
ことができる。これは対象物14の形状や輪郭と共に、局
部の構成も決定できるという強力な分析道具となる。
第２図および第３図に示した実施例のいずれにおいて
も、フィルタ26が回転すると、像はそのガラス基台の屈
折によりわずかにずれる。このずれは、第４図で後述す
るように、ビーム内に同じ光学的厚さの逆回転するガラ
ス片を具えることにより機械的に、あるいはコンピュー
タのソフトウエアの手段によって適切に像をシフトする
ことにより、校正できる。
希望により、フィルタ26は、CCD上に試料の普通の光
学像を生じさせるべく取り除くことができる。これは、
普通の光学像に見える位置で参照されるラマン像で見い
出せた特徴を与えることが可能である。試料は、希望す
るならば、この目的のために追加の白色光源で照明され
ることができる。
他の変形例として、フィルタ18は第２図および第３図
に示した正反対の配列に代えて、レーザ周波数ωLを透
過して他の周波数のものを全て反射するように配置する
ことができる。この事例では、試料14に対して一直線上
のフィルタ18、およびフィルタ26,CCD等を通過する光源
からの光は、試料14からCCD22への光路がフィルタ18の
所で90°の角度で反射するように、その一直線に対して
直角に配置されている。
第４図は本発明に従った装置の具体的な実施例を示
す。第２図および第３図と同じ参照番号は同じ特徴を示
すのに用いられている。レーザ入力は、ビーム品質改良
のための空間フィルタ（例えば、ピンホール41）を包含
することのできるレンズシステム40を通過する。ビーム
はミラー42で反射してフィルタ18に向う。顕微鏡対物レ
ンズ20は一般的な光学顕微鏡48の部品として備えられて
おり、ミラー46は対物レンズ20へ向う、また対物レンズ
20からの光を反射するように備えられている。ミラー46
は、光学顕微鏡48の普通の使用を許容するように、例え
ば試料14のセッテイングと普通の光学的調査を許容する
ように、取り除くことができる。これらの目的のため
に、顕微鏡48は試料を照明するための白色光の光源50を
有する。試料14は可動テーブル52上に載置される。図示
のように、このテーブルは結像目的のために垂直方向に
簡単に移動可能であるが、前述したと同様に、水平のＸ
およびＹ方向に走査もできるようにテーブルを備えるこ
とができる。
随意選択の偏光フィルタ44が対物レンズ20からCCD22
の光路中に配置される。このフィルタは光路内に挿入し
たり、光路から取り除くことができ、かつ偏光方向を変
えるべく光軸に対して回転可能である。これは調査中の
ラマン線の偏光状態（もしあれば）の調査が可能であ
り、この調査はある物質を分析するときに追加の有用な
情報を産出することができる。偏光フィルタ44は、もし
希望するなら、自動分析のためにコンピュータ24の制御
により回転可能にできる。
第４図は、回転駆動装置30を介して手動であるいはコ
ンピュータ24により制御するために、回転可能なホイー
ル（車輪体）27上に搭載された回転可能で、調整可能な
フィルタ26を図示している。本図はまたさらに第２のフ
ィルタ54を搭載している第２の同様な回転可能なホイー
ル53を図示している。ホイール53は例えばワイヤ55によ
ってホイール27と連結されており、ホイール27とともに
回転するが、逆方向の回転となる。簡潔な配列構成で
は、フィルタ54は平らなガラス片であり、フィルタ26の
回転にともなう屈折により生じたCCD22上の像のわずか
な変位を修正する。望ましくは、しかしながら、フィル
タ54は、フィルタ26と同様な他の誘電性フィルタであ
り、そのフィルタ26とわずかに異なる中心周波数に調整
されているが重複通過帯域を有するものである。重複通
過帯域を有する２つのフィルタ26,54を光が通過する結
果として、関心のある特定のラマン線にさらに一層選択
的に調整することが可能となる。
２つのフィルタ26,54は光軸に対して等しいが、逆の
入射角θを常に有するように連結することができる。こ
の事例では、２つのわずかに異なる中心周波数を有する
２つの異なるフィルタ２を必要とするであろう。その代
りに、しかしながら、２つのフィルタは同一のものであ
るが、対応するホイール27,53の１つへの搭載におい
て、２つのフィルタがわずかに異なる入射角を有するよ
うに調整される。これがフィルタの調整可能の性質によ
って同じような効果を達成する。さらに可能性のあるも
のとして破線で図示したように、機械的なワイヤ連結55
の代りに、ホイール53は回線58を通じてコンピュータ24
により制御された、駆動装置30と同様の、独自の回転駆
動装置56を有する。コンピュータ24の適当なプログラミ
ングがそれ故に各々のホイール27,53を独立に所望の入
射角度でのセットを可能にする。互いに望ましいホイー
ルの逆回転を生み出し、かつフィルタ26,54の通過帯域
の所望の重複程度をセッテイングすることは、簡単なプ
ログラミング作業である。
フロントページの続き (72)発明者 スミス，ブライアン，ジョン，エドワー ド 英国 ロンドン ティール クロウズ 16 (56)参考文献 特開 昭59−10834（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−107243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−152780（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−243725（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−186964（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−197528（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭63−500267（ＪＰ，Ａ) 米国特許4260262（ＵＳ，Ａ)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ラマンスペクトルが試料から生じるように
    該試料のある部分を照射する照射手段、 ある角度範囲に異なる周波数に分散させることなく、前
    記試料から受け取った前記ラマンスペクトルの所望の周
    波数を選択し、かつ少なくとも前記スペクトルの帯域に
    わたって周波数を連続的に変えることができる非分散形
    のチューナブルフィルタ手段、 前記試料の前記部分の二次元像を直接生じさせる撮像手
    段であって、該像は前記チューナブルフィルタ手段によ
    って選択された光線で形成され、該像の異なる部分を形
    成する光線は前記チューナブルフィルタ手段を同時に通
    過する撮像手段、および 前記二次元像を検出する検出手段からなるラマン分析装
    置。
  2. 【請求項２】前記検出手段は電荷結合素子（CCD）であ
    る、請求の範囲１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記フィルタ手段は干渉フィルタからな
    る、請求の範囲１または２に記載のラマン分析装置。
  4. 【請求項４】前記フィルタ手段は多層誘電体フィルタで
    ある、請求の範囲３に記載のラマン分析装置。
  5. 【請求項５】前記フィルタ手段は該フィルタ手段上での
    前記試料により散乱された光線の入射角を変えることに
    より周波数を変化調整できる、請求の範囲１ないし４の
    いずれか一つに記載の装置。
  6. 【請求項６】前記フィルタ手段は当該ラマン分析装置の
    光軸に垂直な軸の回りに回転可能である、請求の範囲５
    に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記フィルタ手段が回転する際に該フィル
    タ手段による屈折を減殺する手段と包含する、請求の範
    囲６に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記非分散形のフィルタ手段が異なる中心
    周波数だが重複する通過帯域を有する２つのフィルタを
    包含する、請求の範囲１ないし７のいずれか一つに記載
    の装置。
  9. 【請求項９】前記試料から受け取った光線から前記照射
    手段によって放出されたある照射周波数の光線を取り除
    く別のフィルタを包含する、請求の範囲１ないし８のい
    ずれか一つに記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記照射手段と前記試料間の光路中に空
    間フィルタを設けた、請求の範囲１ないし９のいずれか
    一つに記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記空間フィルタはピンホールからな
    る、請求の範囲10に記載の装置。
  12. 【請求項１２】ラマンスペクトルが試料から生じるよう
    に該試料のある部分を照射し、 ある角度範囲に異なる周波数に分散させることなく、前
    記試料から受け取った前記ラマンスペクトルの所望の周
    波数を選択し、かつ少なくとも前記スペクトルの帯域に
    わたって周波数を連続的に変えることができる非分散形
    のチューナブルフィルタ手段を使用し、 前記チューナブルフィルタ手段によって選択された光線
    で形成される前記試料の前記部分の二次元像を直接生じ
    させ、該像の異なる部分を形成する光線が前記チューナ
    ブルフィルタ手段を同時に通過するラマン分析方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011220700A (ja) * 2010-04-05 2011-11-04 Yokogawa Electric Corp 顕微鏡用分光分析装置
WO2012070314A1 (ja) * 2010-11-22 2012-05-31 横河電機株式会社 顕微鏡用分光分析装置、光軸ズレ補正装置、分光装置とそれを用いた顕微鏡
JP2012127855A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Yokogawa Electric Corp 分光装置
JP2012128156A (ja) * 2010-12-15 2012-07-05 Yokogawa Electric Corp 光軸ズレ補正装置
JP2013050462A (ja) * 2012-11-08 2013-03-14 Yokogawa Electric Corp 顕微鏡用分光分析装置及び顕微鏡用分光分析装置の分光分析方法

Families Citing this family (79)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5442438A (en) * 1988-12-22 1995-08-15 Renishaw Plc Spectroscopic apparatus and methods
GB2273770B (en) * 1990-04-24 1994-10-26 Gersan Ets Method and apparatus for examining a gemstone
GB9009132D0 (en) * 1990-04-24 1990-06-20 Gersan Ets Method and apparatus for examining an object
GB2274165B (en) * 1990-04-24 1994-10-26 Gersan Ets Method and apparatus for examining a diamond
IT1249939B (it) * 1991-06-28 1995-03-30 Cselt Centro Studi Lab Telecom Sistema di spettroscopia ad alta risoluzione.
DE69203215T2 (de) 1991-11-16 1995-11-09 Renishaw Plc, Wotton-Under-Edge, Gloucestershire Spektroskopisches Gerät und Verfahren.
JPH10504650A (ja) * 1994-08-20 1998-05-06 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー 爆発物検出器
US5521703A (en) * 1994-10-17 1996-05-28 Albion Instruments, Inc. Diode laser pumped Raman gas analysis system with reflective hollow tube gas cell
GB9511490D0 (en) * 1995-06-07 1995-08-02 Renishaw Plc Raman microscope
US5712167A (en) * 1995-07-19 1998-01-27 Kyoto Dai-Ichi Kagaku Co., Ltd. Method of measuring Amadori compound by light scattering
US6180415B1 (en) * 1997-02-20 2001-01-30 The Regents Of The University Of California Plasmon resonant particles, methods and apparatus
US6002476A (en) * 1998-04-22 1999-12-14 Chemicon Inc. Chemical imaging system
US6885445B2 (en) * 1998-05-09 2005-04-26 Renishaw Plc Electron microscope and spectroscopy system
EP1978351B1 (en) * 1998-05-16 2011-11-30 Life Technologies Corporation Instrument for monitoring polymerase chain reaction of dna
US7498164B2 (en) 1998-05-16 2009-03-03 Applied Biosystems, Llc Instrument for monitoring nucleic acid sequence amplification reaction
US6818437B1 (en) 1998-05-16 2004-11-16 Applera Corporation Instrument for monitoring polymerase chain reaction of DNA
DE19835068A1 (de) * 1998-08-04 2000-02-10 Zeiss Carl Jena Gmbh Mikroskop, insbesondere Laser-Scanning-Mikroskop
US6734962B2 (en) * 2000-10-13 2004-05-11 Chemimage Corporation Near infrared chemical imaging microscope
US6717668B2 (en) 2000-03-07 2004-04-06 Chemimage Corporation Simultaneous imaging and spectroscopy apparatus
US7596404B2 (en) * 2001-06-28 2009-09-29 Chemimage Corporation Method of chemical imaging to determine tissue margins during surgery
US6965793B2 (en) * 2001-06-28 2005-11-15 Chemimage Corporation Method for Raman chemical imaging of endogenous chemicals to reveal tissue lesion boundaries in tissue
US8078268B2 (en) * 2001-06-28 2011-12-13 Chemimage Corporation System and method of chemical imaging using pulsed laser excitation and time-gated detection to determine tissue margins during surgery
DE10135320A1 (de) * 2001-07-19 2003-03-13 Zeiss Carl Jena Gmbh Mikroskopobjektiv und Verwendung eines solchen Mikroskopobjektivs bei einem Mikroskop
WO2003060444A1 (en) * 2002-01-10 2003-07-24 Chemimage Corporation Method for detection of pathogenic microorganisms
US8395769B2 (en) * 2002-01-10 2013-03-12 Chemimage Corporation Method for analysis of pathogenic microorganisms using raman spectroscopic techniques
US6870612B2 (en) * 2002-01-22 2005-03-22 Spectracode, Inc. Portable spectral imaging microscope system
AU2003213294A1 (en) * 2002-02-25 2003-09-09 Waters Investments Limited An opaque additive to block stray light in teflon af light-guiding flowcells
DE10243449B4 (de) 2002-09-19 2014-02-20 Leica Microsystems Cms Gmbh CARS-Mikroskop und Verfahren zur CARS-Mikroskopie
US7538869B2 (en) 2004-06-30 2009-05-26 Chemimage Corporation Multipoint method for identifying hazardous agents
US7102746B2 (en) * 2003-12-16 2006-09-05 New Chromex, Inc. Raman spectroscope
JP4804727B2 (ja) * 2004-06-24 2011-11-02 オリンパス株式会社 光走査型共焦点顕微鏡
CA2571765A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Chemimage Corporation Dynamic chemical imaging of biological cells and other subjects
DE102004034970A1 (de) * 2004-07-16 2006-02-02 Carl Zeiss Jena Gmbh Lichtrastermikroskop und Verwendung
US7218822B2 (en) * 2004-09-03 2007-05-15 Chemimage Corporation Method and apparatus for fiberscope
US7590161B1 (en) * 2004-10-05 2009-09-15 Photon Systems Electron beam pumped semiconductor laser
US9442070B1 (en) 2004-10-05 2016-09-13 Photon Systems, Inc. Native fluorescence detection methods, devices, and systems for organic compounds
US8759791B1 (en) 2004-10-05 2014-06-24 Photon Systems, Inc. Native fluorescence detection methods and detectors for naphthalene and/or other volatile organic compound vapors
CN100351624C (zh) * 2005-01-13 2007-11-28 上海众毅工业控制技术有限公司 基于喇曼技术的电力变压器油中溶解气体分析装置
WO2006085894A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-17 Chemimage Corporation Apparatus and method for chemical imaging of a biological sample
US7060955B1 (en) 2005-01-31 2006-06-13 Chemimage Corporation Apparatus and method for defining illumination parameters of a sample
US7283241B2 (en) * 2005-01-31 2007-10-16 Chemimage Corp. Method and apparatus for a microscope image selector
US20060170916A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Voigt Thomas C Method and apparatus for variable-field illumination
US7480033B2 (en) * 2005-02-09 2009-01-20 Chem Lmage Corporation System and method for the deposition, detection and identification of threat agents using a fiber array spectral translator
US7177022B2 (en) 2005-02-18 2007-02-13 Axsun Technologies, Inc. Method and system removing fluorescence and other slowly varying baseline in Raman spectra
US20060221335A1 (en) * 2005-04-04 2006-10-05 Bangalore Arjun S Method and apparatus for interactive hyperspectral image subtraction
US7956991B2 (en) 2005-04-04 2011-06-07 Chemimage Corporation Method and apparatus for interactive hyperspectral image subtraction
US8582089B2 (en) * 2006-06-09 2013-11-12 Chemimage Corporation System and method for combined raman, SWIR and LIBS detection
US8547540B2 (en) 2005-07-14 2013-10-01 Chemimage Corporation System and method for combined raman and LIBS detection with targeting
US8687177B2 (en) * 2007-01-23 2014-04-01 Chemimage Corporation System and method for combined Raman and LIBS detection
WO2007087315A2 (en) 2006-01-23 2007-08-02 Chemimage Corporation Method and system for combined raman and libs detection
US7773217B2 (en) * 2006-02-17 2010-08-10 Axsun Technologies, Inc. Probe for tunable laser Raman spectroscopy system
US9342660B1 (en) * 2006-10-20 2016-05-17 Alcatel Lucent Detection of chemical analytes via optical correlations
US20080144001A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 Bauke Heeg Spectral imaging device
US7990532B2 (en) 2007-01-16 2011-08-02 Chemimage Corporation Method and apparatus for multimodal detection
US8553210B2 (en) 2007-01-23 2013-10-08 Chemimage Corporation System and method for combined Raman and LIBS detection with targeting
US8179526B2 (en) 2007-01-25 2012-05-15 Renishaw Plc Spectroscopic apparatus with dispersive device for collecting sample data in synchronism with relative movement of a focus
GB0708582D0 (en) 2007-05-03 2007-06-13 Renishaw Plc Spectroscope apparatus and methods
US20100208348A1 (en) * 2008-08-22 2010-08-19 Carestream Health, Inc. Tunable spectral filtration device
US20100046076A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 Gilbert Feke Tunable spectral filtration device
US10598596B1 (en) 2008-11-28 2020-03-24 Photon Systems, Inc. Native fluorescence detection methods, devices, and systems for organic compounds
US10753863B1 (en) 2008-11-28 2020-08-25 Photon Systems, Inc. Spectroscopic chemical analysis methods and apparatus
CH701812A1 (de) 2009-09-10 2011-03-15 Alstom Technology Ltd Verwendung von Laser-optischen Vorrichtungen.
US8135249B2 (en) * 2009-10-05 2012-03-13 Bwt Property, Inc. Fiber spectroscopic probe mountable on a microscope
US8189975B2 (en) * 2009-10-05 2012-05-29 Bwt Property, Inc. Fiber spectroscopic probe mountable on a microscope
JP5584488B2 (ja) * 2010-02-16 2014-09-03 株式会社相馬光学 走査型回折格子分光器
FR2960698B1 (fr) 2010-05-27 2013-05-10 Centre Nat Rech Scient Systeme de detection de cathodoluminescence reglable et microscope mettant en oeuvre un tel systeme.
US9513225B2 (en) 2012-02-16 2016-12-06 Bar Ilan University Method and system for improving resolution of a spectrometer
JP2014095594A (ja) * 2012-11-08 2014-05-22 Yokogawa Electric Corp 分光装置および分光用光源
JP2014115151A (ja) * 2012-12-07 2014-06-26 Shimadzu Corp 光イメージング装置
US9215425B1 (en) * 2013-02-04 2015-12-15 Bruker Nano Inc. Camera-aided focusing in optical metrology
KR101524556B1 (ko) * 2013-04-25 2015-05-29 한국화학연구원 광대역 필터를 이용하여 빛의 파장을 선택할 수 있는 단색화 장치
JP6327041B2 (ja) * 2014-07-25 2018-05-23 株式会社島津製作所 分光測定装置
KR101803250B1 (ko) 2016-01-20 2017-11-30 (주)아이에스엠아이엔씨 광대역 필터를 이용한 분광 광도 측정 기술 및 장치
JP6980362B2 (ja) * 2016-05-19 2021-12-15 株式会社トプコンテクノハウス 測光装置
JP6879675B2 (ja) * 2016-05-19 2021-06-02 株式会社トプコンテクノハウス 測光装置
US11808707B2 (en) * 2019-04-22 2023-11-07 Thermo Electron Scientific Instruments Llc Raman module for a microscope
DE102019114252A1 (de) * 2019-05-28 2020-12-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren, Vorrichtung und System zum Detektieren von Raman-Streulicht
US11448598B1 (en) 2020-07-13 2022-09-20 Photon Systems, Inc. Methods and systems for detection of biohazard signatures in complex clinical and environmental samples
US20240103267A1 (en) * 2022-09-14 2024-03-28 Viavi Solutions Inc. Optical assembly

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3625613A (en) * 1968-06-28 1971-12-07 Avco Corp Apparatus for remote sensing and analyzing of gaseous materials using raman radiation
US3999854A (en) * 1973-06-25 1976-12-28 Allied Chemical Corporation Simultaneous interferometric transmission of periodic spectral components
FR2253410A5 (ja) * 1973-12-03 1975-06-27 Inst Nat Sante Rech Med
US3914055A (en) * 1974-05-23 1975-10-21 Lansing Research Corp Instrument for high resolution spectral analysis with large optical throughput
US4081215A (en) * 1976-05-18 1978-03-28 General Electric Company Stable two-channel, single-filter spectrometer
FR2356931A1 (fr) * 1976-07-02 1978-01-27 Anvar Microsonde microscope optique moleculaire a effet raman excitee par laser
DE2935812A1 (de) * 1979-09-05 1981-03-12 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Verfahren zur werkstoffpruefung
US4586819A (en) * 1982-07-09 1986-05-06 Hitachi, Ltd. Laser Raman microprobe
US4648714A (en) * 1985-09-11 1987-03-10 University Of Utah Molecular gas analysis by Raman scattering in intracavity laser configuration

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011220700A (ja) * 2010-04-05 2011-11-04 Yokogawa Electric Corp 顕微鏡用分光分析装置
WO2012070314A1 (ja) * 2010-11-22 2012-05-31 横河電機株式会社 顕微鏡用分光分析装置、光軸ズレ補正装置、分光装置とそれを用いた顕微鏡
US9442013B2 (en) 2010-11-22 2016-09-13 Yokogawa Electric Corporation Microscope spectrometer, optical axis shift correction device, spectroscope and microscope using same
JP2012128156A (ja) * 2010-12-15 2012-07-05 Yokogawa Electric Corp 光軸ズレ補正装置
JP2012127855A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Yokogawa Electric Corp 分光装置
JP2013050462A (ja) * 2012-11-08 2013-03-14 Yokogawa Electric Corp 顕微鏡用分光分析装置及び顕微鏡用分光分析装置の分光分析方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0404901B1 (en) 1994-10-26
WO1990007108A1 (en) 1990-06-28
EP0404901A1 (en) 1991-01-02
JPH03504046A (ja) 1991-09-05
DE68919078D1 (de) 1994-12-01
US5194912A (en) 1993-03-16
GB8830039D0 (en) 1989-02-15
DE68919078T2 (de) 1995-03-30

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