JP5517621B2 - 高感度スペクトル分析ユニット - Google Patents

Description

本発明は、１つの回折格子を使用した高感度スペクトル分析ユニットに関する。高感度スペクトル分析ユニットでは、ある一定の波長域を有する平行な光束が１つの回折格子に入射すると、この回折格子により異なる波長が回折によって第１の方向にスペクトル分光されるようになっている。このスペクトル分光された光束のそれぞれの部分波長域は、１つの光学系により１つの検出器アレイ上に集束されるが、この検出器アレイに接続された１つの評価エレクトロニクスは、発生したスペクトルをデータとして取得して、これを表示するようになっている。

この分光ユニットは、ありとあらゆるスペクトロメータにおいて適用されている。しかしながらこのユニットは特に、ドイツ特許出願公開第１９７０２７５３号明細書またはドイツ特許出願公開第１０１５１２１７号明細書に説明されるような共焦点レーザ走査型顕微鏡（ＬＳＭ）において、蛍光分光検出用の測定装置として導入されている。

放射線のスペクトル分析を行うための配列の中には、全く異なる分散手段が援用されるものが多数ある。最も多く導入されているのはグレーティングおよびプリズムであるが、単純な解決策であれば、フィルタによっても実現することができる。大半の適用例において、表面輪郭形状を有するグレーティングが導入されているが、そのトポグラフィは、様々な複製方法により複製されるようになっており、またそれ故に低コストでの大量生産を許容するものとなっている。一般には、利用されるグレーティングの回折次数が１つだけであるために、鋸歯状の溝断面形状の利用者には、この利用される回折次数の数多くの回折光を得る可能性がもたらされることになる。溝断面深さが最適（最大回折効率の波長−ブレーズ波長の約半分）である場合は、この利用される回折次数の反射光については、グレーティングの空間周波数により、７０％〜９０％の間の回折効率が得られることになる。しかしこの回折効率は、波長がブレーズ波長から外れ、それよりもさらに長くまたは短くなる場合は、常に低下する。利用される回折次数のスペクトルの中のこの「欠けた光」は、別の回折次数にも到達して、検出対象から消失してしまう。

この問題を回避する公知の手法の中には、欧州登録特許第４４２５９６号明細書に説明されるようなエシェル・システムを使用したものがある。そこでは１つの平面回折格子が、非常に高い回折次数で使用されるが、その際にはまず、いずれもブレーズ角の近傍に作用域を有する異なる回折次数の、複数の互いに干渉しあった狭いスペクトル域が生じるようになっている。これらのスペクトルを横方向に分離するために、このシステムには、グレーティングの分散方向に対して垂直に作用する１つのプリズムが追加されている。それにより、水平方向に層状に重なりあった多数の回折次数の光のアレイを得るようにしている。しかしいずれにせよこの方法を適用するためには、１つの平面受光板を使用することが前提として必要となっている。

回折効率のスペクトル変動の原因は、グレーティングの電磁挙動によって、多少なりとも大きな光の部分が、所望される１次以外の回折次数に回折され、光がそれによって消失されるほか、さらに何と迷光問題すらも生じる点にある。

測定方法の中には、（１つの回折次数の）スペクトルの中に存在する光について、可能な限り完全な評価が要求されるものがある。たとえば生物試料の顕微鏡検査法における蛍光分光評価は、それに数えられるものである。

本発明は、１つのグレーティングを有するスペクトル分析ユニットの回折効率を僅かなコストで有意に向上することを課題としてなされたものである。

この課題は、冒頭に記した種類の１つの回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニットにおいては、請求項１の特徴部分に記載される各特徴により首尾よく解決される。
従属クレームである請求項２から７は、主クレームの有利な構成例である。

本発明にしたがった解決策においては、スペクトル分析の対象である光束を、１つの第１の素子により予備的にスペクトル分割し、続いてさらにもう１つのこの予備分割に最適適合された第２の素子により、検出対象であるスペクトルに分光することが企図されている。そこでは、第１の素子を、これが検出対象であるスペクトルに対して非常に高い透過性を示すように、選定することが重要である。これとは逆に第２の素子は、その面全体にわたり単調な、または区分的に変化のある、または連続的に変化する溝断面形状を有する表面回折格子であってもよい。スペクトルに影響を与える第１の素子については、高い透過性を得るために、１つのプリズムが導入される、または別の実施例においては複数のダイクロイック・ミラーが導入されるようになっている。フレネル損失を低減するために、これらの構成要素には反射防止加工が施されるとよい。

第１実施形態においては、この予備分割が複数のダイクロイック・スプリッタを使用して行われるようになっている。これらのスプリッタは、可能な限り急勾配の限界透過率ないしは限界反射率を有していなければならず、また、それぞれのスペクトル部分域は、隙間なしで連なっていなければならない。複数のダイクロイック・スプリッタを使用したこの解決策はカスケーディングが可能であり、換言すれば、模索されるスペクトル収量および配列の諸コストにより、採用されるスペクトル部分域の数が決まるようになっている。２つのダイクロイック・スプリッタと２つの効率的なミラーを使用して、３つのスペクトル部分域への分光が行われることが好ましい。

グレーティングは、いずれもブレーズ波長がそれぞれのスペクトル部分域に最適適合されている、３つの格子領域からなることが好ましい。グレーティング全体は一様な空間周波数を有しており、いずれの部分領域とも格子溝は正確に平行に配向されている。これらの格子溝は同一平面内に位置しており、分散平面はこの平面から垂直に突出している。それにより、それぞれのスペクトル部分域において高い回折効率を生み出すことをなし遂げている。分散光は、１つのカメラ光学系（ミラー系ないしはレンズ系）を通り、１つの評価ユニットが備えられた１つの検出器に送られるようになっている。

分光検出が可能な光の高収量を実現するためのさらにもう１つの実施形態の土台となるのは、第１の分散素子としてプリズムを利用した予備分割と、予備分割されたスペクトルのスペクトル特性に対してスペクトル分割能が最適適合されている１つの第２の分散素子である。この第２の分散素子は、その可変溝断面形状（ブレーズ波長の適合化）により予備分割されたスペクトルの連続的に変化する波長を高効率で回折するようになっている、１つの回折格子である（その分散方向は、プリズムの分散方向に対して垂直）。それにより、検出対象であるスペクトルの全ての波長に関して、ブレーズ波長付近の回折効率を実現できるようにすると同時に、スペクトルの非常に高い比率が検出スペクトルに移行できるようにしている。そのような可変回折能は、グレーティングの場合は、たとえば可変ブレーズ角により、または単調な格子輪郭形状を分散方向に延びる可変層と組み合わせることにより、実現することができる。グレーティングの一様な空間周波数の可変溝断面深さ（可変ブレーズ波長に相当）は、リソグラフィ法である場合は露光量を可変とすることにより、またはイオン・エッチング技術により、実現することができる。

ここに説明される本発明の各実施形態については、回折格子の構造および特性に関して、さらに別の様々な構成方式がある。たとえばグレーティングは、予備分解により生じるスペクトル域の数と同数であれば、別の数の部分領域からなっていてもかまわない。それによりグレーティングは、いずれも予備分解の部分スペクトルに対して最適適合された、たとえば２つ、または４つ以上の格子領域により構成されたものとすることができる。

しかし、グレーティングの分散方向に連続的に変動するブレーズ波長により、予備分解のスペクトルの特性に対して回折特性が適合化されているグレーティングが導入されるようにしてもよい。

本発明のさらにもう１つの変形例においては、ブレーズ波長が定常であるグレーティングを導入し、分散方向に変化する層構造により分散方向への連続的なブレーズ・シフトを得ることが企図されている。

さらに別の変形例においては、スペクトルに関して予備分解に対し適合化された複数の部分領域を有している、透過型としても作動する複数のグレーティングも導入されるようになっている。

当然ながら上述のカメラ光学系は、透過光学系のほかにも、反射光学系としてレイアウトされたものであってもかまわない。
以下では本発明を図面に基づき説明する。

複数のダイクロイック・ビーム・スプリッタが備えられた高感度スペクトル分析ユニットの図。 図１に示される配列の断片のサジタル平面図。 スペクトルにより実現される光量の、図１に示される解決策と、同一の溝断面形状を有するグレーティングを使用する従来技術の解決策との比較図。 １つの分散プリズムが備えられた高感度スペクトル分析ユニットの図。 反射型回折格子の第１実施形態の図。 反射型回折格子の第２実施形態の図。 反射型回折格子の第３実施形態の図。 反射型回折格子の第４実施形態の図。

図１には本発明の第１実施形態が示されるが、そこではスペクトルの予備分解のために、ダイクロイック・スプリッタ１１’および１１’’’が高反射率のミラー１０および１２とともに導入されている。それ以外にも光の伝播方向で見て１つの回折格子１３、１つの集束光学系１４、および１つの検出器アレイ１５が配置されている。この検出器アレイ１５は横向きに配置される複数の個別の素子１６を有しているが、そこではそれぞれの個別素子が同じ幅ｂを有している。検出器アレイ１５の各素子１６は、１つの評価エレクトロニクス１７に接続されている。この回折格子１３は、反射方式で作動するものであって、異なるブレーズ波長を有する３つの部分領域１３’，１３”および１３’’’からなっている。ここでは回折格子の分散方向が、ダイクロイック・スプリッタ１１’および１１’’’ならびに高反射率のミラー１０および１２により行われるスペクトル予備分解の方向に対して垂直に配向されている。

この配列に入射する、メリジオナル平面内の上縁部のメリジオナル光線１、主光線２、および下縁部のメリジオナル光線３により示されている平行な光束は、３６０ｎｍから８１０ｎｍまでのスペクトル帯域幅を有している。これらの光線は、４５°の角度で第１のダイクロイック・スプリッタ１１’に当たることが好ましい。このスプリッタ１１’は、トランジション・エッジが約５１０ｎｍであるロング・パス・フィルタとして構成されている。これは、５１０ｎｍ未満の光がこの第１のダイクロイック・ビーム・スプリッタ１１ａにより反射される一方で、このエッジを上回るスペクトルが非常に効率的に（９０％超）透過されて、第２のダイクロイック・スプリッタ１１’’’に４５°の角度で当たることを意味している。ダイクロイック・スプリッタ１１’により反射されたスペクトル成分が、高反射率の第１のミラー１０に当たり回折格子の格子領域１３’に向かって偏向されるのに対して、第１のダイクロイック・ビーム・スプリッタ１１’を透過した成分は、エッジが約６６０ｎｍ前後のショート・パス・フィルタである第２のダイクロイック・ビーム・スプリッタ１１’’’に到達する。６６０ｎｍを上回るスペクトル成分は、この第２のダイクロイック・ビーム・スプリッタ１１’’’により効率的に（９０％超）高反射率のミラー１２に向かって反射される一方で、６６０ｎｍを下回るスペクトル成分は、このスプリッタ１１’’’を僅かな損失で透過する。スプリッタ１１’’’を透過したこの光は、それ以上偏向されることなく回折格子１３の格子領域１３”に直接到達する。スプリッタ１１’’’により反射された光は、高反射率の第２のミラー１２を介して格子領域１３’’’に到達する。これらのダイクロイック・スプリッタ１１ａおよび１１ｂならびに高反射率のミラー１０および１２は、本発明のこの実施例に示されるように、スペクトルの予備分解により生じる光束１’，１”，１’’’および２’，２”，２’’’ならびに３’，３”，３’’’が、いずれも同一平面内で互いに平行にグレーティング１３に向かって延びるように配置されている。

グレーティング１３は、そのそれぞれの部分領域１３’，１３”，１３’’’のところで、スペクトルの予備分解を経た光束１’，１”，１’’’および２’，２”，２’’’ならびに３’，３”，３’’’に対して、グレーティングの分散平面が、これらの光束１’，１”，１’’’および２’，２”，２’’’ならびに３’，３”，３’’’により分割される平面に対して垂直に延びるように配向されている。

光束１’，１”および１’’’により示されるミラー１０によって反射されたスペクトル成分は、ブレーズ波長が４１０ｎｍである格子領域１３’に当たり、それにより７０％から９０％までの間の回折効率で回折されるようになっている。

光束３’，３”および３’’’により示されるミラー１２によって反射された成分（長波のスペクトル成分）は、ブレーズ波長が７１０ｎｍであるグレーティング１３の格子領域１３’’’に当たる。ダイクロイック・スプリッタ１１’および１１’’’を透過したスペクトル成分は、ブレーズ波長が５６０ｎｍである格子領域１３”に当たるようになっている。

予備分解により生じた、平行な光束としてグレーティング１３に到達する全てのスペクトル成分は、グレーティング１３により高効率でスペクトル分解されて、１つのカメラ光学系１４を通り抜けるが、その焦点面には複数の個別検出器素子１６を擁する検出器アレイ１５が位置している。この検出器アレイ１５は、回折格子１３に関して、グレーティングの分散方向と、検出器アレイ１５上の各検出器素子１６の配置方向が平行に延びるように配向されている。

図２には、ダイクロイック・スプリッタによる予備分解が行われる配列のサジタル平面図が示されている。全スペクトルは、両方のダイクロイック・ミラー１１’および１１’’’に高反射率のミラー１０および１２を備えたこの配列により、符号１’，２’，３’および１”，２”，３”ならびに１’’’，２’’’，３’’’により表わされる３つのスペクトル域に分解されて、いずれもこれらのスペクトル部分域に対して最適化が図られているグレーティング１３の格子領域１３’，１３”および１３’’’に送られるようになっている。

この配列により、分析対象である光を十二分な低損失でスペクトル分解して検出系に送ることが実現されている。
図３には、図１において説明した配列の効率が、従来技術にしたがった単調な溝断面形状を有するブレーズ格子の効率と対置・比較して示されている。この配列により特に、分析対象である光のスペクトルのエッジ域の損失を補償することができる。「スペクトル分解された光のゲイン」は、実線で示される曲線と破線で示される曲線との比から求められる。

図４には、本発明の第２実施形態が斜視図で示されている。スペクトルの予備分割は、１つのプリズム１８を利用して行われるようになっている。このプリズム１８は、光学ガラスＮＳＫ２からなり、ε＝６０°のプリズム角ならびに３０ｍｍのプリズム高さを有している。

たとえば約３６０ｎｍから８００ｎｍまでのスペクトル帯域幅を有する、平行入射光線束は、主光線２、上縁部のメリジオナル光線１、および下縁部のメリジオナル光線３により示されている。この図においては、図の見易さを保証するために、入射光束のサジタル平面は示されていない。

プリズムによる下縁部のメリジオナル光線３のスペクトル分光は、光線３’，３”，３’’’により示されており、主光線２のスペクトル分光は２’，２”，２’’’により示されており、同様に１’，１”，１’’’によりこのプリズムによる上縁部のメリジオナル光線のスペクトル分光が示されている。そこではシングル・プライム付きの数字が入り込む全スペクトルの長波のスペクトル成分を、ダブル・プライム付きの数字が中波のスペクトル成分を、トリプル・プライム付きの数字が短波のスペクトル成分を表わしている。

図４の配列に示されるように、配列を使用したこの実施形態においては、プリズムにより予備分解された個々のスペクトル成分は、それぞれの当初の異なる入射高さに応じて、この配列の第２の分散素子である（たとえばアルミニウムからなる蒸着皮膜が施された）反射型回折格子として構成される回折格子１３の異なる部分領域に当たるようになっている。

この実施形態においては、グレーティングが、鋸歯状の溝形状でブレーズ波長が異なり、いずれもこれらの部分領域に当たるスペクトル部分光束に最適適合されている３つの領域１３’，１３”および１３’’’からなっている。

本発明にしたがった配列の特殊性は、グレーティングの分散平面がプリズムの分散平面に対して９０°回転されている点にある。部分領域１３’’’のブレーズ波長は４１０ｎｍであり、部分領域１３”のブレーズ波長は５６０ｎｍ、格子領域１３’のブレーズ波長は７１０ｎｍである。

プリズムにより最も強く屈折された全スペクトルの成分１’’’，２’’’および３’’’は、グレーティングの部分領域１３’’’に達するが、これには３６０ｎｍから５１０ｎｍまでのスペクトル領域が含まれている。スペクトル部分領域１”，２”および３”には、５１０ｎｍから６６０ｎｍまでのスペクトル域が含まれるが、これは格子部分領域１３”に到達する。プリズムにより最も弱く偏向される、６６０ｎｍから８１０ｎｍまでのスペクトルを有する全スペクトルの長波のスペクトル成分は、光束１’，２’および３’により示され、格子部分１３’に当たるようになっている。

本発明にしたがった配列により、予備分解により実現される、光束の符号１’，２’，３’ならびに１”，２”，３”および１’’’，２’’’，３’’’により示されるそれぞれのスペクトル部分域は、最適化されたそれぞれの回折格子領域に当たり、７０％から９０％までの間の高い回折効率（非偏光の光）でプリズムの分散方向に対して垂直にスペクトル分光されるようになっている。

回折格子１３の構成方式については、これに（１３’および１３’’’に沿って）連続的に変化するブレーズ角が備えられると非常に有利である。その場合はこのブレーズ角が、プリズム１７の内部でスペクトル予備分解されたそれぞれのスペクトル成分が、最適化されたそれぞれの回折格子領域に当たるように、構成されるようになっている。それにより回折効率の不連続性（図３を参照）を解消できるようになり、全スペクトル域において最大回折効率がもたらされることになる。

格子定数が１３００Ｌ／ｍｍであるこの回折格子１３により発生されるこのスペクトルは、図示の例においては、焦点距離がｆ＝１００ｍｍであり、その焦点面に複数の個別検出器素子１６を擁する検出器アレイ１５が位置している、１枚のレンズからなる１つのカメラ光学系１４を通過するようになっている。検出器アレイ１５は、そのそれぞれの素子が回折格子１３の分散方向に整列するように、配向されている。

図５には、格子周期は同一であるが、格子輪郭形状の高さがいずれも異なっている３つの離散領域を有する反射型回折格子の第１実施形態が示されている。
図６には、格子輪郭形状の高さが連続的に増大している、格子周期が同一である反射型回折格子の第２実施形態が示されている。

図７には、格子周期が同一であり、格子輪郭形状の高さが等しいものの、１つの保護膜の厚さが連続的に増大している反射型回折格子の第３実施形態が示されている。
図８には、格子周期が同一であり、格子輪郭形状の高さが等しく、保護膜の厚さが同じであるが、保護膜の屈折率に勾配がある反射型回折格子の第４実施形態が示されている。

図９には、測定装置として本発明にしたがった高感度スペクトル分析ユニット１００が備えられた共焦点レーザ走査型顕微鏡１０１の構造が図式的に示されている。そのスペクトル分析ユニット１００は、図１に示される配列と同じ構造を有している。スペクトル分析ユニット１００は、図４に示される配列と同じものであってもかまわない（不図示）。

光源２０から発した光線束は、１つの主カラー・スプリッタ２１、１つのｘ−ｙスキャナ２２、１つの走査光学系２３、１つの鏡筒レンズ２５、および１つの対物レンズ２６を通り試料２７に到達する。試料２７から発した光束は、対物レンズ２６、鏡筒レンズ２５、走査光学系２３、ｘ−ｙスキャナ２２、主カラー・スプリッタ２１、ならびに１つのピンホール光学系２８、１つのピンホール２９、１つのコリメータ光学系３０、および１つのエミッション・フィルタ３１を通り、スペクトル分析ユニット１００のビーム・スプリッタに到達する。

走査光学系２３と鏡筒レンズ２５の間には、１つの中間像２４が生じている。ほかにも、本発明を既存のレーザ走査型顕微鏡およびその他の分光測定装置に組み込むことができる点は、非常に有利である。

１ 上縁部のメリジオナル光線
２ 主光線
３ 下縁部のメリジオナル光線
１’，２’，３’ 光線１，２，３の長波成分
１”，２”，３” 光線１，２，３の中波スペクトル成分
１’’’，２’’’，３’’’ 光線１，２，３の短波成分
１０ 第１のミラー
１１’ 第１のダイクロイック・ビーム・スプリッタ（長波）
１１’’’ 第２のダイクロイック・ビーム・スプリッタ（短波）
１２ 第２のミラー
１３ 異なるブレーズ波長１３’（長波）、１３”（中波域）および１３’’’（短波）を持つ部分領域を有する回折格子
１４ カメラ光学系
１５ 検出器アレイ
１６ 検出器アレイの素子
１７ 評価エレクトロニクス
１８ 分散プリズム
２０ 光源
２１ 主カラー・スプリッタ
２２ ｘ−ｙスキャナ
２３ 走査光学系
２４ 中間像
２５ 鏡筒レンズ
２６ 対物レンズ
２７ 試料
２８ ピンホール光学系
２９ ピンホール
３０ コリメータ光学系
３１ エミッション・フィルタ
１００ スペクトル分析ユニット
１０１ 共焦点レーザ走査型顕微鏡

Claims (6)

1. １つの回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニットであって、ある一定の波長域を有する平行な光束（１，２，３）が１つの回折格子（１３）に入射すると、該回折格子（１３）により異なる波長が回折によって第１の方向にスペクトル分光され、スペクトル分光された光束のそれぞれの部分波長域（１’，１”，１’’’，２’，２”，２’’’，３’，３”，３’’’）を１つのカメラ光学系（１４）により１つの検出器アレイ（１５）上に集束可能であり、さらに該検出器アレイ（１５）に１つの評価エレクトロニクス（１７）が接続されており、該評価エレクトロニクス（１７）が発生されたスペクトルをデータとして獲得して表示するようになっている、高感度スペクトル分析ユニットにおいて、
   該光束（１，２，３）が１つの第１の光学素子（１１）を通過して複数の部分波長域の光束にスペクトル分光され、該光束の複数の部分波長域の各々（１’，１”，１’’’，２’，２”，２’’’，３’，３”，３’’’）がいずれも、１つの回折格子（１３）の対応する部分領域（１３’，１３”，１３’’’）に当たり、
   該回折格子（１３）が全ての部分領域にわたり同一の格子定数を有するとともに、変化する溝断面形状を有し、
   該溝断面形状により、前記１つの回折格子（１３）の前記複数の部分領域の各々は、対応する前記部分波長域のブレーズ波長を発生し、
   前記第１の光学素子が１つのビーム・スプリッタ（１０，１１’，１１”，１２）である、回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニット。
2. １つの回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニットであって、ある一定の波長域を有する平行な光束（１，２，３）が１つの回折格子（１３）に入射すると、該回折格子（１３）により異なる波長が回折によって第１の方向にスペクトル分光され、スペクトル分光された光束のそれぞれの部分波長域（１’，１”，１’’’，２’，２”，２’’’，３’，３”，３’’’）を１つのカメラ光学系（１４）により１つの検出器アレイ（１５）上に集束可能であり、さらに該検出器アレイ（１５）に１つの評価エレクトロニクス（１７）が接続されており、該評価エレクトロニクス（１７）が発生されたスペクトルをデータとして獲得して表示するようになっている、高感度スペクトル分析ユニットにおいて、
   該光束（１，２，３）が１つの第１の光学素子を通過して複数の部分波長域の光束にスペクトル分光され、該光束の複数の部分波長域の各々（１’，１”，１’’’，２’，２”，２’’’，３’，３”，３’’’）がいずれも、１つの回折格子（１３）の対応する部分領域（１３’，１３”，１３’’’）に当たり、
   該回折格子（１３）が全ての部分領域にわたり同一の格子定数を有するとともに、変化する溝断面形状を有し、
   該溝断面形状により、前記１つの回折格子（１３）の前記複数の部分領域の各々は、対応する前記部分波長域のブレーズ波長を発生し、
   前記第１の光学素子が１つの分散素子（１８）であり、
   前記複数の部分波長域の光束と、前記１つの回折格子（１３）の複数の部分領域とは、回折効率の連続性を有するように構成される、回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニット。
3. １つの回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニットであって、ある一定の波長域を有する平行な光束（１，２，３）が１つの回折格子（１３）に入射すると、該回折格子（１３）により異なる波長が回折によって第１の方向にスペクトル分光され、スペクトル分光された光束のそれぞれの部分波長域（１’，１”，１’’’，２’，２”，２’’’，３’，３”，３’’’）を１つのカメラ光学系（１４）により１つの検出器アレイ（１５）上に集束可能であり、さらに該検出器アレイ（１５）に１つの評価エレクトロニクス（１７）が接続されており、該評価エレクトロニクス（１７）が発生されたスペクトルをデータとして獲得して表示するようになっている、高感度スペクトル分析ユニットにおいて、
   該光束（１，２，３）が１つの第１の光学素子を通過して複数の部分波長域の光束にスペクトル分光され、該光束の複数の部分波長域の各々（１’，１”，１’’’，２’，２”，２’’’，３’，３”，３’’’）がいずれも、１つの回折格子（１３）の対応する部分領域（１３’，１３”，１３’’’）に当たり、
   該回折格子（１３）が全ての部分領域にわたり同一の格子定数を有するとともに、変化する溝断面形状を有し、
   該溝断面形状により、前記１つの回折格子（１３）の前記複数の部分領域の各々は、対応する前記部分波長域のブレーズ波長を発生し、
   前記第１の光学素子が１つの分散プリズム（１８）であり、
   前記複数の部分波長域の光束と、前記１つの回折格子（１３）の複数の部分領域とは、回折効率の連続性を有するように構成される、回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニット。
4. 前記回折格子が、前記部分波長域（１’，１”，１’’’，２’，２”，２’’’，３’，３”，３’’’）の数と同数の部分領域（１３’，１３”，１３’’’）を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニット。
5. 前記回折格子が、入射光束の前記各波長域に対して適合化された連続的に変化する溝断面形状を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニット。
6. レーザ走査型顕微鏡において検出器として導入可能であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回折格子を有する高感度スペクトル分析ユニット。

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