JP2790360B2 - フーリエ変換ラマン分光装置 - Google Patents
フーリエ変換ラマン分光装置Info
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- JP2790360B2 JP2790360B2 JP2117104A JP11710490A JP2790360B2 JP 2790360 B2 JP2790360 B2 JP 2790360B2 JP 2117104 A JP2117104 A JP 2117104A JP 11710490 A JP11710490 A JP 11710490A JP 2790360 B2 JP2790360 B2 JP 2790360B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を照射して試料を励起し、ラピッ
ドスキャン型の干渉計を通してラマン光測定用検知器で
受光しラマン測定を行うフーリエ変換ラマン分光装置に
関する。
ドスキャン型の干渉計を通してラマン光測定用検知器で
受光しラマン測定を行うフーリエ変換ラマン分光装置に
関する。
第５図はフーリエ変換ラマン分光装置の従来例を説明
するための図、第６図はラマン分光スペクトルの例を示
す図である。
するための図、第６図はラマン分光スペクトルの例を示
す図である。
フーリエ変換ラマン分光装置では、第５図に示すよう
にDCラマン励起用レーザ21によりレーザ光を試料22に照
射して励起し、試料22からの光をラピッドスキャン型の
干渉計23を通して検知器24で検知し、増幅器25、ADC
（アナログ−デジタルコンバータ）26を通してCPU27に
取り込んで測定したインタフェログラムをフーリエ変換
しスペクトルを得ている。
にDCラマン励起用レーザ21によりレーザ光を試料22に照
射して励起し、試料22からの光をラピッドスキャン型の
干渉計23を通して検知器24で検知し、増幅器25、ADC
（アナログ−デジタルコンバータ）26を通してCPU27に
取り込んで測定したインタフェログラムをフーリエ変換
しスペクトルを得ている。
試料22にレーザ光を照射して励起したとき、検知器24
では、レイリー光及びストークス線とアンチストークス
線のラマン光が受光され、第６図（ａ）に示すようにレ
イリー光信号及びその両側に強度は異なるが対称なスト
ークス線のラマン光信号とアンチストークス線のラマン
光信号が出たスペクトルが得られる。ここで、元の光に
対してどれだけシフト量の違ったラマン光が出るかは、
試料のもつ分子のエネルギーレベルによって異なり、そ
れが照射したレーザ光の波数の周りに現れる。したがっ
て、実際に必要とするスペクトルの形は、同図（ｂ）に
示すようなレイリー光信号の波数からのシフト量で表示
したラマン光信号であり、従来は照射するレーザ光の波
数に対応してソフト処理による変更を行っている。
では、レイリー光及びストークス線とアンチストークス
線のラマン光が受光され、第６図（ａ）に示すようにレ
イリー光信号及びその両側に強度は異なるが対称なスト
ークス線のラマン光信号とアンチストークス線のラマン
光信号が出たスペクトルが得られる。ここで、元の光に
対してどれだけシフト量の違ったラマン光が出るかは、
試料のもつ分子のエネルギーレベルによって異なり、そ
れが照射したレーザ光の波数の周りに現れる。したがっ
て、実際に必要とするスペクトルの形は、同図（ｂ）に
示すようなレイリー光信号の波数からのシフト量で表示
したラマン光信号であり、従来は照射するレーザ光の波
数に対応してソフト処理による変更を行っている。
しかし、上記のようにレイリー光信号の波数からのシ
フト量で表示したラマン光信号のデータをソフト処理に
より得ようとすると、レーザ光の波数を変えた場合や、
チューナブルレーザのように波数が変わる場合には、そ
の都度ソフトの書き替えが必要になるという問題があ
る。しかも現在使っているYAGレーザは、可視光へ持っ
てゆく傾向にあり、そうなると、尚更のこと波数に対応
してソフトを作ることが必要になるためその対応が面倒
になる。
フト量で表示したラマン光信号のデータをソフト処理に
より得ようとすると、レーザ光の波数を変えた場合や、
チューナブルレーザのように波数が変わる場合には、そ
の都度ソフトの書き替えが必要になるという問題があ
る。しかも現在使っているYAGレーザは、可視光へ持っ
てゆく傾向にあり、そうなると、尚更のこと波数に対応
してソフトを作ることが必要になるためその対応が面倒
になる。
また、ダイレーザのように波数がシフトしてしまうよ
うな場合もあるが、測定中にレーザ光波数が変わると測
定ができなくなるという問題がある。
うな場合もあるが、測定中にレーザ光波数が変わると測
定ができなくなるという問題がある。
しかも、レイリー光の波数が大きくなると、インタフ
ェログラムのサンプリング間隔を狭くする必要が生じ、
その上データ点数が多くなり、演算時間が長くなる。そ
のため、メモリ容量が多く必要となる。
ェログラムのサンプリング間隔を狭くする必要が生じ、
その上データ点数が多くなり、演算時間が長くなる。そ
のため、メモリ容量が多く必要となる。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、レー
ザ光波数が変化しても常にレイリー光からのシフト波数
で表示したスペクトルを得ることができるフーリエ変換
ラマン分光装置を提供することを目的とするものであ
る。
ザ光波数が変化しても常にレイリー光からのシフト波数
で表示したスペクトルを得ることができるフーリエ変換
ラマン分光装置を提供することを目的とするものであ
る。
そのために本発明は、レーザ光を照射して試料を励起
し、該試料からの光をラピッドスキャン型の干渉計を通
してラマン光測定用検知器で受光しラマン測定を行うフ
ーリエ変換ラマン分光装置において、前記レーザ光の一
部を前記干渉計に導入するビームスプリッタと、前記干
渉計を通して前記ビームスプリッタから一部導入したレ
ーザ光を受光するレーザ光用検知器と、前記ラマン光測
定用検知器の出力と前記レーザ光用検知器の出力とを掛
け合わせる掛け算器と、該掛け算器に接続される第１の
ローパスフィルタとを備え、前記第１のローパスフィル
タを通してラマン光信号を得るように構成したことを特
徴とする。また、前記照射するレーザ光としてパルスレ
ーザ光を用いると共に、前記掛け算器の前段に前記ラマ
ン光測定用検知器の出力を平滑するローパスフィルタ及
び前記レーザ光用検知器の出力を平滑するローパスフィ
ルタを備えたことを特徴とする。
し、該試料からの光をラピッドスキャン型の干渉計を通
してラマン光測定用検知器で受光しラマン測定を行うフ
ーリエ変換ラマン分光装置において、前記レーザ光の一
部を前記干渉計に導入するビームスプリッタと、前記干
渉計を通して前記ビームスプリッタから一部導入したレ
ーザ光を受光するレーザ光用検知器と、前記ラマン光測
定用検知器の出力と前記レーザ光用検知器の出力とを掛
け合わせる掛け算器と、該掛け算器に接続される第１の
ローパスフィルタとを備え、前記第１のローパスフィル
タを通してラマン光信号を得るように構成したことを特
徴とする。また、前記照射するレーザ光としてパルスレ
ーザ光を用いると共に、前記掛け算器の前段に前記ラマ
ン光測定用検知器の出力を平滑するローパスフィルタ及
び前記レーザ光用検知器の出力を平滑するローパスフィ
ルタを備えたことを特徴とする。
本発明はフーリエ変換ラマン分光装置では、レーザ光
の一部を干渉計を通して検知器で受光し、該受光器の出
力でラマン光測定用検知器の出力の同期をとるので、レ
ーザ光波数が変化してもレーザ光自体の波数でスペクト
ルの波数を補正することができ、波数軸の変動と無関係
に常にレイリー光からのシフト波数で表示したスペクト
ルを得ることができる。
の一部を干渉計を通して検知器で受光し、該受光器の出
力でラマン光測定用検知器の出力の同期をとるので、レ
ーザ光波数が変化してもレーザ光自体の波数でスペクト
ルの波数を補正することができ、波数軸の変動と無関係
に常にレイリー光からのシフト波数で表示したスペクト
ルを得ることができる。
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第１図は本発明に係るフーリエ変換ラマン分光装置の
１実施例を説明するための図、第２図は信号波形及びス
ペクトルの例を示す図である。
１実施例を説明するための図、第２図は信号波形及びス
ペクトルの例を示す図である。
第１図において、１はラマン励起用レーザ、２はビー
ムスプリッタ、３は試料、４は干渉計、５はレーザ光用
検知器、６はラマン光測定用検知器、７と８は増幅器、
９はロックインアンプ、10はローパスフィルタ、11はAD
C（アナログ−デジタルコンバータ）、12はCPUをそれぞ
れ示す。
ムスプリッタ、３は試料、４は干渉計、５はレーザ光用
検知器、６はラマン光測定用検知器、７と８は増幅器、
９はロックインアンプ、10はローパスフィルタ、11はAD
C（アナログ−デジタルコンバータ）、12はCPUをそれぞ
れ示す。
干渉計４は、ラピッドスキャン型の干渉計を用いたも
のである。DCラマン励起用レーザ１は、試料３を照射し
ラマン励起するためのレーザ光を発生するものであり、
ビームスプリッタ２は、その一部の光を直接干渉計４に
導入するものである。ラマン光測定用検知器６は、干渉
計４を通してレーザ光で励起された試料３からの光を受
光し、レーザ光用検知器５は、干渉計４を通してビーム
スプリッタ２から一部導入したレーザ光を受光するもの
である。ロックインアンプ９は、レーザ光用検知器５の
出力とラマン光測定用検知器６の出力とを掛け合わせ同
期をとる掛け算器であり、その出力がローパスフィルタ
10、ADC11を通してCPU12に取り込まれる。
のである。DCラマン励起用レーザ１は、試料３を照射し
ラマン励起するためのレーザ光を発生するものであり、
ビームスプリッタ２は、その一部の光を直接干渉計４に
導入するものである。ラマン光測定用検知器６は、干渉
計４を通してレーザ光で励起された試料３からの光を受
光し、レーザ光用検知器５は、干渉計４を通してビーム
スプリッタ２から一部導入したレーザ光を受光するもの
である。ロックインアンプ９は、レーザ光用検知器５の
出力とラマン光測定用検知器６の出力とを掛け合わせ同
期をとる掛け算器であり、その出力がローパスフィルタ
10、ADC11を通してCPU12に取り込まれる。
上記の構成において、時間軸で見た場合のラマン光測
定用検知器６の出力信号を示したのが第２図（ａ）、レ
ーザ光用検知器５の出力信号を示したのが同図（ｂ）、
ロックインアンプ９からローパスフィルタ10を通して得
た出力信号を示したのが同図（ｃ）である。
定用検知器６の出力信号を示したのが第２図（ａ）、レ
ーザ光用検知器５の出力信号を示したのが同図（ｂ）、
ロックインアンプ９からローパスフィルタ10を通して得
た出力信号を示したのが同図（ｃ）である。
ラマン光測定用検知器６の出力をフーリエ変換して周
波数軸で見た場合の信号を示したのが同（ｄ）であり、 となる。
波数軸で見た場合の信号を示したのが同（ｄ）であり、 となる。
第１項がレイリー光の成分を、第２項がラマン光の成
分を示し、積分はラマン光のスペクトル域に対して行う
ことになる。
分を示し、積分はラマン光のスペクトル域に対して行う
ことになる。
また、レーザ光用検知器５の出力をフーリエ変換して
周波数軸で見た場合の信号を示したのが同図（ｅ）であ
り、 FL（ｘ）＝BLcos2πσLx ……（２） となる。
周波数軸で見た場合の信号を示したのが同図（ｅ）であ
り、 FL（ｘ）＝BLcos2πσLx ……（２） となる。
ここで、上記（１）式におけるσＲの中心周波数はσ
Ｌである。
Ｌである。
そこで、上記（１）式と（２）式とを掛け合わせる
と、 となり、差と和の信号が得られるので、ローパスフィル
タ10を通すと、和の波数（σＲ＋σＬ）、（σ＋σＬ）
のスペクトルが取り除かれる。したがって、 となる。レイリー光信号はレーザ光と完全には一致して
いないがほぼ同じであるので零波数に表示され、ラマン
光信号がレイリー光信号からのシフト波数で表示された
スペクトルで、目的としたスペクトルの形が得られる。
このスペクトルを示したのが第２図（ｆ）である。
と、 となり、差と和の信号が得られるので、ローパスフィル
タ10を通すと、和の波数（σＲ＋σＬ）、（σ＋σＬ）
のスペクトルが取り除かれる。したがって、 となる。レイリー光信号はレーザ光と完全には一致して
いないがほぼ同じであるので零波数に表示され、ラマン
光信号がレイリー光信号からのシフト波数で表示された
スペクトルで、目的としたスペクトルの形が得られる。
このスペクトルを示したのが第２図（ｆ）である。
第３図は本発明に係るフーリエ変換ラマン分光装置の
他の実施例を示す図であり、DCのラマン励起用レーザ１
に代えてラマン励起用パルスレーザ１′を使用すると共
に、レーザ光用検知器５及び主検知器６の後段に接続し
た増幅器７、８とロックインアンプ９との間にローパス
フィルタ14、15を挿入接続したものである。ラマン励起
用パルスレーザ１′は、主検知器６の出力をサンプリン
グする際にサンプリング則で決まる間隔より細かいパル
ス発光時間間隔とするものであり、ローパスフィルタ1
4、15は、デスクリートな信号を連続信号に戻すための
ものである。
他の実施例を示す図であり、DCのラマン励起用レーザ１
に代えてラマン励起用パルスレーザ１′を使用すると共
に、レーザ光用検知器５及び主検知器６の後段に接続し
た増幅器７、８とロックインアンプ９との間にローパス
フィルタ14、15を挿入接続したものである。ラマン励起
用パルスレーザ１′は、主検知器６の出力をサンプリン
グする際にサンプリング則で決まる間隔より細かいパル
ス発光時間間隔とするものであり、ローパスフィルタ1
4、15は、デスクリートな信号を連続信号に戻すための
ものである。
この場合に検出器から出力する信号は、 Ｆ（ｘ）・IIIh（ｘ） の形になっている。ここで、ｈはパルス発光時間間隔で
ある。このスペクトルは、 となるので、第３図に示したスペクトルのように前記実
施例の場合のスペクトルに高調波成分が付加される。し
たがって、このままで信号を掛け合わせると、本来のス
ペクトルと折り返しのスペクトルで重なることが起こり
得る。そのため、ローパスフィルタを通し、高調波成分
を取り除いた後、掛け合わせ処理を行う。
ある。このスペクトルは、 となるので、第３図に示したスペクトルのように前記実
施例の場合のスペクトルに高調波成分が付加される。し
たがって、このままで信号を掛け合わせると、本来のス
ペクトルと折り返しのスペクトルで重なることが起こり
得る。そのため、ローパスフィルタを通し、高調波成分
を取り除いた後、掛け合わせ処理を行う。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形が可能である。レーザラマンではな
く、例えば一般の透過率、反射率、発光等の測定であっ
ても、紫外域や可視域で測定する場合は、適当な標準レ
ーザを用いて波数域をシフトさせることでサンプリング
間隔を細かくしないで測定することができる。
なく、種々の変形が可能である。レーザラマンではな
く、例えば一般の透過率、反射率、発光等の測定であっ
ても、紫外域や可視域で測定する場合は、適当な標準レ
ーザを用いて波数域をシフトさせることでサンプリング
間隔を細かくしないで測定することができる。
また、一般にラマン光の得られる波数域がラマンシフ
ト波数で示したスペクトル波数域より高い領域にあるの
で、ADC11のサンプリング間隔をｈ′とすると、ｈ＜
ｈ′で測定することが多いが、ｈ′を必要以上に細かく
とることは可能であり、装置の条件から必然的にその条
件になる場合も考えられる。高調波成分のみをフィルタ
で通して掛け算機に入れてもよい。この場合には、多数
の高調波成分の内、一つだけを取り出すので、バンドパ
スフィルタが用いられる。ラマンスペクトル波数域が充
分高く、その帯が狭いときは、本来のスペクトルと折り
返しスペクトルが重ならないことを条件としてパルス間
隔を整数倍にとってもよい。パルス間隔を２倍にした場
合の例を示したのが第４図であり、同図（ａ）が本来の
測定の場合、同図（ｂ）がパルス間隔を２倍にした信
号、同図（ｃ）はローパスフィルタを通した信号を示
す。
ト波数で示したスペクトル波数域より高い領域にあるの
で、ADC11のサンプリング間隔をｈ′とすると、ｈ＜
ｈ′で測定することが多いが、ｈ′を必要以上に細かく
とることは可能であり、装置の条件から必然的にその条
件になる場合も考えられる。高調波成分のみをフィルタ
で通して掛け算機に入れてもよい。この場合には、多数
の高調波成分の内、一つだけを取り出すので、バンドパ
スフィルタが用いられる。ラマンスペクトル波数域が充
分高く、その帯が狭いときは、本来のスペクトルと折り
返しスペクトルが重ならないことを条件としてパルス間
隔を整数倍にとってもよい。パルス間隔を２倍にした場
合の例を示したのが第４図であり、同図（ａ）が本来の
測定の場合、同図（ｂ）がパルス間隔を２倍にした信
号、同図（ｃ）はローパスフィルタを通した信号を示
す。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、レ
ーザ光波数が変化してもレーザ光自体の波数でスペクト
ルの波数を補正するので、得られるスペクトルは波数軸
の変動に無関係に常にレイリー光からのシフト波数で表
示したスペクトルとすることができる。また、レーザ光
波数を例えば紫外域のものに変えても、その都度インタ
フェログラムのサンプリング間隔を始めとしてFT分光器
の条件を変更しなくてもよい。
ーザ光波数が変化してもレーザ光自体の波数でスペクト
ルの波数を補正するので、得られるスペクトルは波数軸
の変動に無関係に常にレイリー光からのシフト波数で表
示したスペクトルとすることができる。また、レーザ光
波数を例えば紫外域のものに変えても、その都度インタ
フェログラムのサンプリング間隔を始めとしてFT分光器
の条件を変更しなくてもよい。
第１図は本発明に係るフーリエ変換ラマン分光装置の１
実施例を説明するための図、第２図は信号波形及びスペ
クトルの例を示す図、第３図は本発明に係るフーリエ変
換ラマン分光装置の他の実施例を示す図、第４図はラマ
ン励起用パルスレーザを用いた場合においてパルス間隔
を２倍にした例を説明するための図、第５図はフーリエ
変換ラマン分光装置の従来例を説明するための図、第６
図はラマン分光スペクトルの例を示す図である。 １……ラマン励起用レーザ、２……ビームスプリッタ、
３……試料、４……干渉計、５……レーザ光用検知器、
６……主検知器、７と８……増幅器、９……ロックイン
アンプ、10……ローパスフィルタ、11……ADC（アナロ
グ−デジタルコンバータ）、12……CPU。
実施例を説明するための図、第２図は信号波形及びスペ
クトルの例を示す図、第３図は本発明に係るフーリエ変
換ラマン分光装置の他の実施例を示す図、第４図はラマ
ン励起用パルスレーザを用いた場合においてパルス間隔
を２倍にした例を説明するための図、第５図はフーリエ
変換ラマン分光装置の従来例を説明するための図、第６
図はラマン分光スペクトルの例を示す図である。 １……ラマン励起用レーザ、２……ビームスプリッタ、
３……試料、４……干渉計、５……レーザ光用検知器、
６……主検知器、７と８……増幅器、９……ロックイン
アンプ、10……ローパスフィルタ、11……ADC（アナロ
グ−デジタルコンバータ）、12……CPU。
Claims (2)
- 【請求項１】レーザ光を照射して試料を励起し、該試料
からの光をラピッドスキャン型の干渉計を通してラマン
光測定用検知器で受光しラマン測定を行うフーリエ変換
ラマン分光装置において、 前記レーザ光の一部を前記干渉計に導入するビームスプ
リッタと、 前記干渉計を通して前記ビームスプリッタから一部導入
したレーザ光を受光するレーザ光用検知器と、 前記ラマン光測定用検知器の出力と前記レーザ光用検知
器の出力とを掛け合わせる掛け算器と、 該掛け算器に接続される第１のローパスフィルタと を備え、前記第１のローパスフィルタを通してラマン光
信号を得るように構成したことを特徴とするフーリエ変
換ラマン分光装置。 - 【請求項２】前記照射するレーザ光としてパルスレーザ
光を用いると共に、前記掛け算器の前段に前記ラマン光
測定用検知器の出力から高調波成分を取り除くための第
２のローパスフィルタ及び前記レーザ光用検知器の出力
から高調波成分を取り除くための第３のローパスフィル
タを備えたことを特徴とする請求項１記載のフーリエ変
換ラマン分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2117104A JP2790360B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | フーリエ変換ラマン分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2117104A JP2790360B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | フーリエ変換ラマン分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0413950A JPH0413950A (ja) | 1992-01-17 |
| JP2790360B2 true JP2790360B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=14703503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2117104A Expired - Fee Related JP2790360B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | フーリエ変換ラマン分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2790360B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3853404A (en) * | 1972-08-14 | 1974-12-10 | Allied Chem | Simultaneous interferometric transmission of periodic spectral components |
| JPS63308543A (ja) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Fuji Electric Co Ltd | 散乱光測光装置 |
-
1990
- 1990-05-07 JP JP2117104A patent/JP2790360B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0413950A (ja) | 1992-01-17 |
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