JPH08261826A - フィルタ分光器 - Google Patents
フィルタ分光器Info
- Publication number
- JPH08261826A JPH08261826A JP9030795A JP9030795A JPH08261826A JP H08261826 A JPH08261826 A JP H08261826A JP 9030795 A JP9030795 A JP 9030795A JP 9030795 A JP9030795 A JP 9030795A JP H08261826 A JPH08261826 A JP H08261826A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- light
- spectroscope
- optical system
- mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反射光、レーリー散乱光をそれに比べて著し
く微弱なラマン散乱光（信号光）から高効率で分離除去
し、信号光のみを検出するための分光器を得ること。 【構成】 試料からの放射光は、第１光学系２で平行光
束にされた後、第１のミラー３で光軸を約９０°曲げら
れる。この光束は、第１のミラー３により狭帯域バンド
パスフィルタ１１，１２，１３，１４へ等しい角度で入
射され、レーリー光は透過除去され、ラマン光は反射／
伝達される。第２のミラー５は、分光された光束を第１
の光学系２、第１のミラー３の光軸に戻すために働く。
第２光学系６は、以上のようにして分光された光束を主
分光器１７の入射スリットに集光する。
く微弱なラマン散乱光（信号光）から高効率で分離除去
し、信号光のみを検出するための分光器を得ること。 【構成】 試料からの放射光は、第１光学系２で平行光
束にされた後、第１のミラー３で光軸を約９０°曲げら
れる。この光束は、第１のミラー３により狭帯域バンド
パスフィルタ１１，１２，１３，１４へ等しい角度で入
射され、レーリー光は透過除去され、ラマン光は反射／
伝達される。第２のミラー５は、分光された光束を第１
の光学系２、第１のミラー３の光軸に戻すために働く。
第２光学系６は、以上のようにして分光された光束を主
分光器１７の入射スリットに集光する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、あらゆる試料からの
反射光及び散乱光のうち、必要なラマン散乱光成分を失
うことなく、反射光、レーリー散乱光などの不必要な波
長成分のみをほぼ完全に除く分光装置に関するものであ
る。
反射光及び散乱光のうち、必要なラマン散乱光成分を失
うことなく、反射光、レーリー散乱光などの不必要な波
長成分のみをほぼ完全に除く分光装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ラマンスペクトルは固体、液体、気体及
びその混合物の分子振動スペクトル測定法として従来知
られていて、物質の評価に用いられる。
びその混合物の分子振動スペクトル測定法として従来知
られていて、物質の評価に用いられる。
【０００３】ラマン散乱光は微弱であるための迷光の少
ない分光器が必要であり、特に、近年、高性能マルチチ
ャンネル光検出器の発展とともに、反射光、レーリー散
乱光をそれぞれに比べて著しく微弱なラマン散乱光か
ら、高効率で分離除去し、信号光のみを検出するための
分光器の開発が求められている。
ない分光器が必要であり、特に、近年、高性能マルチチ
ャンネル光検出器の発展とともに、反射光、レーリー散
乱光をそれぞれに比べて著しく微弱なラマン散乱光か
ら、高効率で分離除去し、信号光のみを検出するための
分光器の開発が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、差分散型ダブル
分光器を用いて、励起光を信号から分離除去する試みが
行われてきた。この方法では、光学素子の数が多いため
に光学的透過率が１０％以下と低く、光学系が複雑で各
素子の収差が複合化して、信号光の光学的純度を低下さ
せるという欠点があった。又、最近、膜厚及び材料をよ
く制御したホログラフィックノッチフィルタ［Ａｐｐｌ
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃ 45（1991）1553．］が開発され
ている。このフィルタの欠点は、透過率が低く（約７０
％）、半値幅が著しく広い（約１０nm）ことである。
分光器を用いて、励起光を信号から分離除去する試みが
行われてきた。この方法では、光学素子の数が多いため
に光学的透過率が１０％以下と低く、光学系が複雑で各
素子の収差が複合化して、信号光の光学的純度を低下さ
せるという欠点があった。又、最近、膜厚及び材料をよ
く制御したホログラフィックノッチフィルタ［Ａｐｐｌ
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃ 45（1991）1553．］が開発され
ている。このフィルタの欠点は、透過率が低く（約７０
％）、半値幅が著しく広い（約１０nm）ことである。
【０００５】このようなことから試料からの反射光、レ
ーリー散乱光をそれに比べて著しく微弱なラマン散乱光
（信号光）から高効率で分離除去し、信号光のみを高効
率で検出することができる分光器の開発が望まれてい
る。
ーリー散乱光をそれに比べて著しく微弱なラマン散乱光
（信号光）から高効率で分離除去し、信号光のみを高効
率で検出することができる分光器の開発が望まれてい
る。
【０００６】この発明は上記の如き事情に鑑みてなされ
たものであって、従来の差分散型分光器またはホログラ
フィックノッチフィルタの欠点である光学的透過率を向
上し、その半値幅を大幅に低減すると共に、レーリー光
のみを１０-4以下に減光し、これにより、励起光の極近
傍のエネルギーを有している、界面近傍などで試料の状
態に敏感なラマン散乱光を、分離検出することができる
フィルタ分光器を提供することを目的とするものであ
る。
たものであって、従来の差分散型分光器またはホログラ
フィックノッチフィルタの欠点である光学的透過率を向
上し、その半値幅を大幅に低減すると共に、レーリー光
のみを１０-4以下に減光し、これにより、励起光の極近
傍のエネルギーを有している、界面近傍などで試料の状
態に敏感なラマン散乱光を、分離検出することができる
フィルタ分光器を提供することを目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明のフィルタ分光器は、試料に焦点を置く第１の光
学系と複数の狭帯域バンドパスフィルタからなるフィル
タ群と前記フィルタ群からの反射光を分光器入射スリッ
トに結像する第２の光学系とを備えることを特徴として
いる。
の発明のフィルタ分光器は、試料に焦点を置く第１の光
学系と複数の狭帯域バンドパスフィルタからなるフィル
タ群と前記フィルタ群からの反射光を分光器入射スリッ
トに結像する第２の光学系とを備えることを特徴として
いる。
【０００８】
【作用】きわめて狭帯域（透過率の半値幅３．０ｎｍ程
度）のバンドパスフィルタに、平行光束とした試料から
の散乱光を入射させることにより、特定の不要な波長成
分を透過して除く（除去率α）。一方で、その周囲の必
要な波長成分の光は鏡面反射されるので、それを次のフ
ィルタに入射する。これをＮ回繰り返すことにより、不
必要な波長成分の除去率はαN に比例して向上する。一
方で、除去成分以外の光に対するフィルタの反射率βは
０．９９以上であるので、Ｎ回繰り返すことによる損失
は、（１−βN ）であり無視できるほど小さい。透過率
の半値幅が小さいほど、より完全にラマンスペクトルを
測定できる。また、必要に応じて目的波長は自由に選ぶ
ことができる。
度）のバンドパスフィルタに、平行光束とした試料から
の散乱光を入射させることにより、特定の不要な波長成
分を透過して除く（除去率α）。一方で、その周囲の必
要な波長成分の光は鏡面反射されるので、それを次のフ
ィルタに入射する。これをＮ回繰り返すことにより、不
必要な波長成分の除去率はαN に比例して向上する。一
方で、除去成分以外の光に対するフィルタの反射率βは
０．９９以上であるので、Ｎ回繰り返すことによる損失
は、（１−βN ）であり無視できるほど小さい。透過率
の半値幅が小さいほど、より完全にラマンスペクトルを
測定できる。また、必要に応じて目的波長は自由に選ぶ
ことができる。
【０００９】本発明により、固体または液体試料のラマ
ン散乱光測定において、必要な信号成分を損失すること
無くレーリー光などの不必要な波長成分のみを完全に除
くことができる。
ン散乱光測定において、必要な信号成分を損失すること
無くレーリー光などの不必要な波長成分のみを完全に除
くことができる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面
について説明する。
について説明する。
【００１１】図１において、１は分光器である。分光器
１は光路を構成する第１の光学系２、第１のミラー３、
フィルタ群４、第２ミラー５及び第２の光学系６を備え
ている。
１は光路を構成する第１の光学系２、第１のミラー３、
フィルタ群４、第２ミラー５及び第２の光学系６を備え
ている。
【００１２】第１の光学系２は試料７からの放射光を平
行光束８にするためのものであり、例えばアクロマティ
ックレンズで構成する。第１のミラー３は第１の光学系
２からの平行光束８の光路を曲げてかつ後述するフィル
タ群４への入射角θを調整してフィルタ群４に入射する
ものである。第１のミラー３は誘電体多層膜ミラーで構
成される。フィルタ群４は光路に沿って狭帯域バンドパ
スフィルタ１１，１２，１３及び１４とミラー１５を備
えている。ミラー１５は狭帯域バンドパスフィルタで代
替してもよい。狭帯域バンドパスフィルタ１１，１４及
びミラー１５は共通のフレームに取付けられて、一体的
に光軸方向に平行移動が可能である。第２のミラー５は
フィルタ群４で分光されたラマン散乱光束を第１の光学
系２、第１のミラー３の光軸に戻すためのものである。
第２のミラー５は誘電体多層膜ミラーによって構成され
る。第２の光学系６は分光後のラマン散乱光束１６を主
分光器１７の入射スリットに集光する。
行光束８にするためのものであり、例えばアクロマティ
ックレンズで構成する。第１のミラー３は第１の光学系
２からの平行光束８の光路を曲げてかつ後述するフィル
タ群４への入射角θを調整してフィルタ群４に入射する
ものである。第１のミラー３は誘電体多層膜ミラーで構
成される。フィルタ群４は光路に沿って狭帯域バンドパ
スフィルタ１１，１２，１３及び１４とミラー１５を備
えている。ミラー１５は狭帯域バンドパスフィルタで代
替してもよい。狭帯域バンドパスフィルタ１１，１４及
びミラー１５は共通のフレームに取付けられて、一体的
に光軸方向に平行移動が可能である。第２のミラー５は
フィルタ群４で分光されたラマン散乱光束を第１の光学
系２、第１のミラー３の光軸に戻すためのものである。
第２のミラー５は誘電体多層膜ミラーによって構成され
る。第２の光学系６は分光後のラマン散乱光束１６を主
分光器１７の入射スリットに集光する。
【００１３】このような構成されたフィルタ分光器にお
いて、ラマン散乱光の分光作用は次のようになされる。
いて、ラマン散乱光の分光作用は次のようになされる。
【００１４】試料７からの放射光は、アクロマティック
レンズからなる第１光学系２で平行光束にされた後、誘
電体多層膜ミラーからなる第１のミラー３で光軸を約９
０°曲げられる。この光束は、第１のミラー３によりフ
ィルタ群４に適切な入射角をもって導入される。この
時、フィルタ群４の狭帯域バンドパスフィルタ１１でレ
ーリー光などの不要な波長成分の光はそれぞれの狭帯域
バンドパスフィルタ１１の後方に透過する一方で、ラマ
ン散乱光はそれぞれの狭帯域バンドパスフィルタ１１の
表面で反射する。狭帯域バンドパスフィルタ１１で反射
された光は、狭帯域バンドパスフィルタ１２〜１４の等
価なバンドパスフィルタにより全く同様に入射及び反射
される。その結果、不要な波長成分は光軸上から除外さ
れる一方でラマン散乱光束のみが光軸上に残る。誘電体
多層膜ミラーからなる第２のミラー５は、分光されたラ
マン散乱光束を第１の光学系２、第１のミラー３の光軸
に戻すために働く。アクロマティックレンズからなる第
２の光学系６は、ラマン散乱光束を主分光器１７の入射
スリットに集光する。第２のミラー５は、通常平面ミラ
ーを用いるが、必要に応じて球面ミラーとすることで主
分光器１７への光束伝達を容易にすることができる。
レンズからなる第１光学系２で平行光束にされた後、誘
電体多層膜ミラーからなる第１のミラー３で光軸を約９
０°曲げられる。この光束は、第１のミラー３によりフ
ィルタ群４に適切な入射角をもって導入される。この
時、フィルタ群４の狭帯域バンドパスフィルタ１１でレ
ーリー光などの不要な波長成分の光はそれぞれの狭帯域
バンドパスフィルタ１１の後方に透過する一方で、ラマ
ン散乱光はそれぞれの狭帯域バンドパスフィルタ１１の
表面で反射する。狭帯域バンドパスフィルタ１１で反射
された光は、狭帯域バンドパスフィルタ１２〜１４の等
価なバンドパスフィルタにより全く同様に入射及び反射
される。その結果、不要な波長成分は光軸上から除外さ
れる一方でラマン散乱光束のみが光軸上に残る。誘電体
多層膜ミラーからなる第２のミラー５は、分光されたラ
マン散乱光束を第１の光学系２、第１のミラー３の光軸
に戻すために働く。アクロマティックレンズからなる第
２の光学系６は、ラマン散乱光束を主分光器１７の入射
スリットに集光する。第２のミラー５は、通常平面ミラ
ーを用いるが、必要に応じて球面ミラーとすることで主
分光器１７への光束伝達を容易にすることができる。
【００１５】（実験例）以下、試料として酸化ビスマス
を使用した場合の本発明に係る狭帯域バンドパスフィル
タ４枚を有するフィルタ分光器の特性を具体的に示す。
まず、透過波長５１７．０ｎｍのバンドパスフィルタを
用いた時のフィルタ分光器は、除去率１０-4、半値幅５
ｎｍで立ち上がり５１４．５ｎｍの両側でほぼ９０％以
上の平坦な透過率を示す。また、フィルタへの入射角を
調節することにより透過率の立ち上がり波長を微調する
ことができる。入射角約９°のとき、図２に示すように
５１４．５ｎｍでの除去率１０-4で５１５．９ｎｍで透
過率５０％が得られた。次に、５１４．５ｎｍのレーザ
ー光を用いて粉末試料表面からのラマン散乱光の測定を
行った。図３に示すように、フィルタへの入射角を最適
な角度に調整したとき、５１４．５ｎｍのレーリー光
は、フィルタ分光器により１０-4減光される上に、５１
５．９ｎｍ（波数シフト約５０ｃｍ-1）付近からラマン
散乱スペクトルが観測された。
を使用した場合の本発明に係る狭帯域バンドパスフィル
タ４枚を有するフィルタ分光器の特性を具体的に示す。
まず、透過波長５１７．０ｎｍのバンドパスフィルタを
用いた時のフィルタ分光器は、除去率１０-4、半値幅５
ｎｍで立ち上がり５１４．５ｎｍの両側でほぼ９０％以
上の平坦な透過率を示す。また、フィルタへの入射角を
調節することにより透過率の立ち上がり波長を微調する
ことができる。入射角約９°のとき、図２に示すように
５１４．５ｎｍでの除去率１０-4で５１５．９ｎｍで透
過率５０％が得られた。次に、５１４．５ｎｍのレーザ
ー光を用いて粉末試料表面からのラマン散乱光の測定を
行った。図３に示すように、フィルタへの入射角を最適
な角度に調整したとき、５１４．５ｎｍのレーリー光
は、フィルタ分光器により１０-4減光される上に、５１
５．９ｎｍ（波数シフト約５０ｃｍ-1）付近からラマン
散乱スペクトルが観測された。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るフィ
ルタ分光器によれば、あらゆる試料からのラマン散乱光
測定において、必要な信号成分を損失すること無く、レ
ーリー光などの不必要な波長の光のみを１０-4以下に減
光・除去することができる。
ルタ分光器によれば、あらゆる試料からのラマン散乱光
測定において、必要な信号成分を損失すること無く、レ
ーリー光などの不必要な波長の光のみを１０-4以下に減
光・除去することができる。
【図１】本発明のフィルタ分光器の構成説明図。
【図２】本発明のフィルタ分光器の効果率スペクトルを
表すグラフ。
表すグラフ。
【図３】本発明のフィルタ分光器によるラマン散乱スペ
クトル測定例を表すグラフ。
クトル測定例を表すグラフ。
１ 分光器 ２ 第１の光学系 ３ 第１のミラー ４ フィルタ群 ５ 第２のミラー ６ 第２の光学系 ７ 試料 ８ 平行光束 １１ 狭帯域バンドパスフィルタ １２ 狭帯域バンドパスフィルタ １３ 狭帯域バンドパスフィルタ １４ 狭帯域バンドパスフィルタ １５ ミラー １６ ラマン散乱光束 １７ 主分光器
Claims (6)
- 【請求項１】 試料に焦点を置く第１の光学系と複数の
狭帯域バンドパスフィルタからなるフィルタ群と前記フ
ィルタ群からの反射光を分光器入射スリットに結像する
第２の光学系とを備えることを特徴とするラマン散乱ス
ペクトル測定用のフィルタ分光器。 - 【請求項２】 前記試料は固体、液体、気体またはそれ
らの混合物であることを特徴とする請求項１記載のフィ
ルタ分光器。 - 【請求項３】 前記第１の光学系及び前記第２の光学系
はアクロマティックレンズであることを特徴とする請求
項１記載のフィルタ分光器。 - 【請求項４】 前記第１の光学系及び前記フィルタ群と
の間の光路中に光路変更用の誘導体多層膜ミラーを挿入
してあることを特徴とする請求項１記載のフィルタ分光
器。 - 【請求項５】 前記フィルタ群は入射角が可変であるこ
とを特徴とする請求項１記載のフィルタ分光器。 - 【請求項６】 前記フィルタ群を構成する複数の狭帯域
バンドパスフィルタのうちの少なくとも入口と出口の狭
帯域バンドパスフィルタは反射面に垂直な方向に変位可
能であることを特徴とする請求項１記載のフィルタ分光
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9030795A JPH08261826A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | フィルタ分光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9030795A JPH08261826A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | フィルタ分光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261826A true JPH08261826A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13994892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9030795A Pending JPH08261826A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | フィルタ分光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08261826A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104350377A (zh) * | 2012-07-29 | 2015-02-11 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 散射光谱学纳米传感器 |
| US9442013B2 (en) | 2010-11-22 | 2016-09-13 | Yokogawa Electric Corporation | Microscope spectrometer, optical axis shift correction device, spectroscope and microscope using same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113202A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Nec Corp | レ−ザミラ− |
| JPS6144167U (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-24 | カルソニックカンセイ株式会社 | 蛇行管型エバポレ−タ |
| JPH01153925A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-16 | Hitachi Ltd | ラマン分光用迷光除去装置 |
-
1995
- 1995-03-23 JP JP9030795A patent/JPH08261826A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113202A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Nec Corp | レ−ザミラ− |
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| CN104350377A (zh) * | 2012-07-29 | 2015-02-11 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 散射光谱学纳米传感器 |
| US9389186B2 (en) | 2012-07-29 | 2016-07-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Scattering spectroscopy nano sensor |
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