JP2970709B2 - バックグラウンド除去時間分解フーリエ分光測定法 - Google Patents

バックグラウンド除去時間分解フーリエ分光測定法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反応が刺激に対して繰
り返し同じ応答を示す測定対象に刺激を周期的に与え、
パルス光源又はラマン励起用パルスレーザを用いたラピ
ッドスキャン干渉計によりその反応状態を測定する時間
分解フーリエ分光法に関し、特に、蛍光、赤外線等の強
いバックグラウンド放射が存在する環境下でバックグラ
ウンドを除去して時間分解フーリエ分光を行うバックグ
ラウンド除去時間分解フーリエ分光測定法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、ラマン分光は、測定対象(試
料)に単色光、主にレーザ光を照射し、試料から放射さ
れるラマン光を分光する方法である。しかし、ラマン励
起レーザ光の波長が試料の電子遷移に伴う吸収バンドと
重なるときには、試料から蛍光が放射される。この蛍光
は、しばしばラマン光の波長に重なる上、強い強度であ
るため、ラマン光の測定を妨害する。
【0003】このような蛍光の除去には、これまでいく
つかの方法が提案、実行されている。その中の1つに、
ラマン励起にパルス発振レーザを用いて、ラマン光と蛍
光の放射時間の違いを利用し、ゲート回路により時間的
に分離する方法がある。すなわち、図3に示すように、
ラマン光はラマン励起パルスレーザ光に遅れることなく
放射するが、蛍光は遅れを伴うため、検知回路に設けた
ゲート回路で蛍光の一部を除去することができる。
【0004】従来は、このようなゲート回路によるバッ
クグラウンド除去は、分散型分光器に用いられていた
が、時間分解フーリエ分光器においては、光源をパルス
動作させること、及び、このように検知回路にゲート回
路を設けてバックグラウンドを除去することは、何れも
行われていなかった。
【0005】このような状況の下に、本出願人はすで
に、刺激発生手段により測定対象にその反応周期より長
い周期で刺激を繰り返し与え、ラピッドスキャン干渉計
を用いた検出器出力から刺激より一定の遅延時間に対す
るインタフェログラムを取得し、フーリエ変換によりス
ペクトルを得ることによって、刺激に対して繰り返し同
じ応答を示す測定対象の反応状態を測定する時間分解分
光測定法であって、光源としてパルス光源又はラマン励
起用パルスレーザを用い、刺激繰り返し周期と同じ周期
又は2分の1の周期で刺激からの遅延時間を制御してこ
のパルス光源又はラマン励起用パルスレーザから光を放
射して、得られた検出器出力信号をローパスフィルタ等
を通すことにより、刺激よりある遅延時間に対するイン
タフェログラムを取得することを特徴とする時間分解フ
ーリエ分光測定法を種々提案した(特願平2−8212
7〜8号、同2−259356号、同2−259358
号、同3−2378〜9号、同3−64623〜4号、
同3−158330号)。これらの方法は、刺激を干渉
計の持つ基準信号と非同期で与えることができ、刺激に
対する制約が少なくなり、また、光源にパルス光源を利
用するので、測定対象に光を照射する時間を短くし照射
する光量を少なくすることができるので、応用対象が広
がるものであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
本出願人によるパルス光源又はラマン励起用パルスレー
ザを用いる時間分解フーリエ分光測定法においては、強
いバックグラウンド光やラマン分光における蛍光の除去
対策は施されていない。
【0007】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、上記した本出願人の提案に係
るパルス光源又はラマン励起用パルスレーザを用いた時
間フーリエ分光測定法において、蛍光等のバックグラウ
ンド光を除去するようにすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明のバ
ックグラウンド除去時間分解フーリエ分光測定法は、刺
激に対して繰り返し同じ応答を示す測定対象に刺激を周
期的に与え、ラピッドスキャン干渉計を用いた検出器の
出力から刺激より一定の遅延時間に対するインタフェロ
グラムを取得し、フーリエ変換によりスペクトルを得る
ことによって、刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測
定対象の反応状態を測定する時間分解フーリエ分光測定
法において、光源として一定周期で発光するパルス光源
又はラマン励起用パルスレーザを用い、刺激繰り返し周
期と同じ周期又は2分の1の周期で刺激からの遅延時間
を制御してこのパルス光源又はラマン励起用パルスレー
ザから光を放射して、検出器出力から前記光源が発光し
ている間だけの信号を取り出し、その信号の所定周波数
範囲の成分を抽出し、サンプリングしてフーリエ変換す
ることにより、測定光のスペクトルを得ることを特徴と
する方法である。
【0009】
【作用】本発明の時間分解フーリエ分光測定法では、ラ
ピッドスキャン干渉計を用いた検出器出力からパルス光
源又はラマン励起用パルスレーザが発光している間だけ
の信号を取り出し、その信号の所定周波数範囲の成分を
抽出し、サンプリングしてフーリエ変換することによ
り、測定光のスペクトルを得るので、強いバックグラウ
ンド光やラマン分光における蛍光を除去して、微弱なラ
マン光等を正確に分光測定することができる。
【0010】なお、本発明の前提の方法と同様、刺激を
干渉計の持つ基準信号と非同期で与えることができるの
で、刺激に対する制約が少なくなり、また、光源にパル
ス光源を利用するので、測定対象に光を照射する時間を
短くし照射する光量を少なくすることができ、応用対象
が広がるものである。
【0011】しかも、本発明の前提の方法に比べて、単
にゲート回路を付加すると言う単純な変更のみで、この
方法を実施する装置を構成することができる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照にして本発明の実施例につ
いて説明するが、説明は先に出願したものを基本にす
る。図1に本発明のバックグラウンド除去法を先に示し
た特願平2−82127号のラマン励起用パルスレーザ
を用いた時間分解フーリエ分光測定法に適用した実施例
の基本構成を示す。図1において、1はラマン励起用の
パルスレーザ(通常の分光のときは、周期パルス光源を
用いる。)、2は試料、3は干渉計、4は検知器、5は
刺激発生器、6は遅延回路、7はプリアンプ、8はゲー
ト回路、9はローパスフィルタ、10はメインアンプ、
11はAD変換器、12はコンピュータを示す。ゲート
回路8には、刺激から遅延時間Δτのパルスレーザ1の
発光と同期したトリガ信号が入力しており、パルスレー
ザ1の発光時間のみ開くようになっている。また、パル
スレーザ1の発光周期は、AD変換器11のサンプリン
グ周期と非同期で、検知器4から得られるインタフェロ
グラム信号の持っている最大周波数fmax の2倍の逆数
より短く設定されている。すなわち、パルスレーザ1の
発光周期をτとすると、τ<1/2fmax 、又は、f
max <1/2τに設定されている。これに伴って、ロー
パスフィルタ9の通過帯域の上限はfmax に設定されて
いる。
【0013】図1の装置は、先の特願平2−82127
号の場合と基本的に同じであるが、ゲート回路8を設け
た点のみで異なる。動作も基本的に上記出願のものと同
じであが、ゲート回路8を設けたことにより、ラマン励
起に伴う蛍光を除去することができる。この点が本発明
の方法の特徴であり、図2を参照にして説明する。試料
2は、刺激発生器5により同図(a)に示したような周
期τの繰り返し刺激を受けると、同図(b)に示したよ
うな反応状態になる。一方、遅延回路6により刺激から
Δτだけ遅れてラマン励起用パルスレーザ1が同図
(c)に示すように周期τで発光し、試料2を励起す
る。試料2からは同図(d)に示すような周期τのパル
ス状のラマン光が放射されるが、試料2から同図(e)
に示すような蛍光が出る場合、ゲート回路8を設けない
と、検知器4で検出されプリアンプ7で増幅された信号
にはこの蛍光分も含まれるため、ローパスフィルタ9を
通して得られる信号には、本来のインタフェログラム信
号に加えて、この蛍光に基づくノイズ信号が重畳してし
まう。そこで、プリアンプ7の次にゲート回路8を設
け、パルスレーザ1の発光時間のみ開くように同図
(f)のゲート信号により駆動すれば、同図(e)の蛍
光による信号はカットされ、本来のラマン光のインタフ
ェログラムが得られる。これをAD変換器11でサンプ
ルしてコンピュータ12でフーリエ変換することによ
り、繰り返し刺激後の遅延時間Δτにおける試料2から
のラマン光の分光分析ができる。
【0014】以上は、パルスレーザ1により繰り返し刺
激後の遅延時間Δτにおける試料2からのラマン光の分
光分析をする場合であるが、パルス発光する光源により
照明して試料2を透過した光又は試料2で反射した光を
同様にして時間分解フーリエ分光する場合(同じ特願平
2−82127号参照)にも、パルス光源の発光と同期
して開くゲート回路を検知回路中に設けることにより、
同じような原理により蛍光等のバックグラウンド光の影
響を取り除くことができる。
【0015】また、刺激繰り返し周期の2分の1の周期
で刺激からの遅延時間を制御してパルス光源又はラマン
励起用パルスレーザから光を放射して、刺激後の遅延時
間における反応状態と反応状態を過ぎた通常状態との差
スペクトルを求める場合(特願平2−82128号)、
特願平2−82127〜8号の方法をマルチチャンネル
化して異なる遅延時間のスペクトルを同時に求める場合
(特願平2−259356号、同2−259358
号)、特願平2−82127〜8号、同2−25935
6号、同2−259358号の方法を検出器出力が所定
の周波数バンド内に存在するケースに変形して適用する
場合(特願平3−2378〜9号、同3−158330
号)、特願平2−82128号、同2−259358号
の差スペクトルを求める方法を検出器出力が所定の周波
数バンド内に存在するケースに変形して適用する場合
(特願平3−64623〜4号)についても、以上と同
様に、試料を照明ないし励起するパルス光源又はパルス
レーザの発光と同期して開くゲート回路を検知回路中に
設けることにより、同じような原理により、蛍光等のバ
ックグラウンド光の影響を取り除くことができる。
【0016】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。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のバックグラウンド除去時間分解フーリエ分光測定法に
よれば、ラピッドスキャン干渉計を用いた検出器出力か
らパルス光源又はラマン励起用パルスレーザが発光して
いる間だけの信号を取り出し、その信号の所定周波数範
囲の成分を抽出し、サンプリングしてフーリエ変換する
ことにより、測定光のスペクトルを得るので、強いバッ
クグラウンド光やラマン分光における蛍光を除去して、
微弱なラマン光等を正確に分光測定することができる。
【0018】なお、本発明の前提の方法と同様、刺激を
干渉計の持つ基準信号と非同期で与えることができるの
で、刺激に対する制約が少なくなり、また、光源にパル
ス光源を利用するので、測定対象に光を照射する時間を
短くし照射する光量を少なくすることができ、応用対象
が広がるものである。
【0019】しかも、本発明の前提の方法に比べて、単
にゲート回路を付加すると言う単純な変更のみで、この
方法を実施する装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るバックグラウンド除去時間分解フ
ーリエ分光測定法を実施するための装置の1実施例の構
成を示す図である。
【図2】図1の装置のバックグラウンド除去作用を説明
するための図である。
【図3】ラマン励起パルスレーザ光とそれに伴うラマン
光、蛍光、ゲート信号の関係を示す図である。
【符号の説明】
1…ラマン励起用パルスレーザ 2…試料 3…干渉計 4…検知器 5…刺激発生器 6…遅延回路 7…プリアンプ 8…ゲート回路 9…ローパスフィルタ 10…メインアンプ 11…AD変換器 12…コンピュータ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 刺激に対して繰り返し同じ応答を示す測
    定対象に刺激を周期的に与え、ラピッドスキャン干渉計
    を用いた検出器の出力から刺激より一定の遅延時間に対
    するインタフェログラムを取得し、フーリエ変換により
    スペクトルを得ることによって、刺激に対して繰り返し
    同じ応答を示す測定対象の反応状態を測定する時間分解
    フーリエ分光測定法において、光源として一定周期で発
    光するパルス光源又はラマン励起用パルスレーザを用
    い、刺激繰り返し周期と同じ周期又は2分の1の周期で
    刺激からの遅延時間を制御してこのパルス光源又はラマ
    ン励起用パルスレーザから光を放射して、検出器出力か
    ら前記光源が発光している間だけの信号を取り出し、そ
    の信号の所定周波数範囲の成分を抽出し、サンプリング
    してフーリエ変換することにより、測定光のスペクトル
    を得ることを特徴とするバックグラウンド除去時間分解
    フーリエ分光測定法。
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JP2002005835A (ja) * 2000-06-23 2002-01-09 宏夫 ▲浜▼口 ラマン分光測定装置及びそれを用いた生体試料分析方法
CN106290301A (zh) * 2016-08-08 2017-01-04 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种光纤共焦动态拉曼光谱探测装置及探测方法

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