JPS5961758A - カ−ス分光装置 - Google Patents
カ−ス分光装置Info
- Publication number
- JPS5961758A JPS5961758A JP17353482A JP17353482A JPS5961758A JP S5961758 A JPS5961758 A JP S5961758A JP 17353482 A JP17353482 A JP 17353482A JP 17353482 A JP17353482 A JP 17353482A JP S5961758 A JPS5961758 A JP S5961758A
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- JP
- Japan
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- laser beam
- light
- frequency
- optical filter
- optical
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N2021/653—Coherent methods [CARS]
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、カース分光法を用℃・たカース分光装置ｔ
ｊに関する。
ｊに関する。
カース分光法は、高出力レーザおよびダイレーザの発達
にともなって進歩してきた非線形ラマン分光法の１種で
、通常のラマン分光法と比較して１０−５倍程度の検出
感度を有して（・ることからしてその応用面に多くの期
待がもたれて℃・る。
にともなって進歩してきた非線形ラマン分光法の１種で
、通常のラマン分光法と比較して１０−５倍程度の検出
感度を有して（・ることからしてその応用面に多くの期
待がもたれて℃・る。
こりカース分光法の原理を簡単に説明すると次のように
なる。第１図に示すように物質（ラマン活性分質） Ｒ
Ｍに振動数ωｌの励起レーヤ″光と、物質ＩζＭのスト
ークス光と同じ振動数（ストークス振動数）ω２（＝ω
１−Ω、ただしΩＧよ物質ＲＭの分子の固有振動数）の
レーザ光とを合せて照射すると、物質ＲＭの反ストーク
ス光（振動数ω３−ωｌ十Ω）が共鳴的に極めて強力、
かつビーム状に発生する。この現象は第２図のエイ・ル
ギーダイアグラムに示すように４光子過程としてとらえ
ることができる。またこのときの反ストークス光の強度
工３は ｌ３（ＸＩ、２ ・■２ ・Ｎ２ ・・・（
１）（ただし、Ｎは物質ＲＭの密度、工１は振動数ωｌ
のレーザ光の強度、１２は伽＃数ω２のレーザ光の強度
） で与えられる。したがって上記反ストークス光の強度Ｉ
３を検出すれは物質ＲＭの濃度を検出することかできる
。
なる。第１図に示すように物質（ラマン活性分質） Ｒ
Ｍに振動数ωｌの励起レーヤ″光と、物質ＩζＭのスト
ークス光と同じ振動数（ストークス振動数）ω２（＝ω
１−Ω、ただしΩＧよ物質ＲＭの分子の固有振動数）の
レーザ光とを合せて照射すると、物質ＲＭの反ストーク
ス光（振動数ω３−ωｌ十Ω）が共鳴的に極めて強力、
かつビーム状に発生する。この現象は第２図のエイ・ル
ギーダイアグラムに示すように４光子過程としてとらえ
ることができる。またこのときの反ストークス光の強度
工３は ｌ３（ＸＩ、２ ・■２ ・Ｎ２ ・・・（
１）（ただし、Ｎは物質ＲＭの密度、工１は振動数ωｌ
のレーザ光の強度、１２は伽＃数ω２のレーザ光の強度
） で与えられる。したがって上記反ストークス光の強度Ｉ
３を検出すれは物質ＲＭの濃度を検出することかできる
。
また、第２図に示したエネルギダイアグラムには分子倣
動による準位が一つだり゛示しであるが分子はさらにい
くつかの振動準位をもつほか、さらに回転による励起準
位ももっていて、これらの準位間で多くの遷移が生じる
。例えば屋素（Ｎ２）のＣＡＲ８信号（カース分光法九
より党生される反ストークス光）で最も強いのは、同じ
回転量子数Ｊの間で生じる遷移が最も強（、これを“Ｑ
枝１と呼んでいる。この。校内の信号は異なるＪ値（回
転数）の信号の集まりがらなっているが、これは倣動回
転の相互作用のため谷Ｊ値の間隔が少しすつ異なってい
るためである。この各Ｊ値開のＣＡＲ８（８号のピーク
比強度は各準位の縮重度、ボルツマン因子を考慮して、
絶対温度Ｔの関数 で与えられる。ここで工、ＪｍａＸはピーク比強度／’
はラマン線幅Ｉ （Ｊ）は核スピンによる縮重因子、Ｂ
は回転定数である。
動による準位が一つだり゛示しであるが分子はさらにい
くつかの振動準位をもつほか、さらに回転による励起準
位ももっていて、これらの準位間で多くの遷移が生じる
。例えば屋素（Ｎ２）のＣＡＲ８信号（カース分光法九
より党生される反ストークス光）で最も強いのは、同じ
回転量子数Ｊの間で生じる遷移が最も強（、これを“Ｑ
枝１と呼んでいる。この。校内の信号は異なるＪ値（回
転数）の信号の集まりがらなっているが、これは倣動回
転の相互作用のため谷Ｊ値の間隔が少しすつ異なってい
るためである。この各Ｊ値開のＣＡＲ８（８号のピーク
比強度は各準位の縮重度、ボルツマン因子を考慮して、
絶対温度Ｔの関数 で与えられる。ここで工、ＪｍａＸはピーク比強度／’
はラマン線幅Ｉ （Ｊ）は核スピンによる縮重因子、Ｂ
は回転定数である。
この式によれは、Ｑ核内の強度分布は温度の上昇にとも
ないＪ値の嶋い力が強くなることが明らかである。とこ
ろで上記Ｑ値内のＣＡＲ８信号スペクトルは装置の分解
能との関係がら１つのピークとなって現われ、その線幅
は温度上昇とともに拡がる傾向にあり、この波形は被６
１１１ ’ｄ系の温度に対応している。そこでＣＡｋｔ
Ｓｆｇ号の波形形状を検出すれは被測定糸の温度を測＞
ｆすることかできる。
ないＪ値の嶋い力が強くなることが明らかである。とこ
ろで上記Ｑ値内のＣＡＲ８信号スペクトルは装置の分解
能との関係がら１つのピークとなって現われ、その線幅
は温度上昇とともに拡がる傾向にあり、この波形は被６
１１１ ’ｄ系の温度に対応している。そこでＣＡｋｔ
Ｓｆｇ号の波形形状を検出すれは被測定糸の温度を測＞
ｆすることかできる。
第１図はかかる従来のカース分光法を用いたカース装置
を示すもので、セルＡには被測定物質が充填されて（・
る。振動数ω１ の励起レーザ光はミラー１で反射され
てグイクロインクミラー２に導かれ、また振！！ＩＩ数
ω２のレーザ光はダイクロイックミラー２に加えられる
。ダイクロイックミラー２は振動数ω１ の励起レーザ
光と振動数ω２ のレーザ光を合成し、この合成光をレ
ンズ４、セルＡルンズ５，７”Ｊダム６を介し゛Ｃ分光
器７に加えろ。分光器７にはデテクタ７ａが配設されて
おり、デテクタ９ａは分光器７に加えられる元の強度を
電気信号に変換して検出する。
を示すもので、セルＡには被測定物質が充填されて（・
る。振動数ω１ の励起レーザ光はミラー１で反射され
てグイクロインクミラー２に導かれ、また振！！ＩＩ数
ω２のレーザ光はダイクロイックミラー２に加えられる
。ダイクロイックミラー２は振動数ω１ の励起レーザ
光と振動数ω２ のレーザ光を合成し、この合成光をレ
ンズ４、セルＡルンズ５，７”Ｊダム６を介し゛Ｃ分光
器７に加えろ。分光器７にはデテクタ７ａが配設されて
おり、デテクタ９ａは分光器７に加えられる元の強度を
電気信号に変換して検出する。
ところで、上記カース分ツ０装置において、振動数ω１
の励起レーザ光は、大出力の例えばＹＡＧレーザ光（
波長５３２ｎｍ ）が用いられており、かかる励起レー
ザ光を発振１−るレーザ発振装置には光ボンピングのた
めの強力なポンプ用光源が設けられている、そしてこの
ポンプ用光源から発生されろ光ボンピングのための光の
一部Ｐは第３図に点線で示すように上記励起レーザ光に
混入し、励起レーザ光の光路、丁なわちミラー１、ダイ
クロイックミラー２、レンズ４、セルＡ１ レンズ５、
プリズム６を介して分光器７のデテクタ７ａ に至る。
の励起レーザ光は、大出力の例えばＹＡＧレーザ光（
波長５３２ｎｍ ）が用いられており、かかる励起レー
ザ光を発振１−るレーザ発振装置には光ボンピングのた
めの強力なポンプ用光源が設けられている、そしてこの
ポンプ用光源から発生されろ光ボンピングのための光の
一部Ｐは第３図に点線で示すように上記励起レーザ光に
混入し、励起レーザ光の光路、丁なわちミラー１、ダイ
クロイックミラー２、レンズ４、セルＡ１ レンズ５、
プリズム６を介して分光器７のデテクタ７ａ に至る。
この光ポンピングのための光はＣＡＲ８信号領域の波長
を有しており、発生時間もＣＡＲ８信号の発生時間と重
なっている。このため、上記励起レーザ光に混入した光
ボンピング用の光は雑音として作用し、イを号のＳ／Ｎ
を著しく劣化させることになった。
を有しており、発生時間もＣＡＲ８信号の発生時間と重
なっている。このため、上記励起レーザ光に混入した光
ボンピング用の光は雑音として作用し、イを号のＳ／Ｎ
を著しく劣化させることになった。
この発明は上述した点に苑みてなされたもので、励起レ
ーザ光に混入した光ボンピング用の光による検出信号の
Ｓ／Ｎの劣化を改善することを目的とする。
ーザ光に混入した光ボンピング用の光による検出信号の
Ｓ／Ｎの劣化を改善することを目的とする。
この目的を達成するため、この発明では励起レーザ光の
光路に光フィルタを設け、該光フィルタによって励起レ
ーザ光に混入した光ポンピング用の光を分離除去するよ
うにしている。
光路に光フィルタを設け、該光フィルタによって励起レ
ーザ光に混入した光ポンピング用の光を分離除去するよ
うにしている。
以下、この発明を添付図面を参照して詳卸ｊに説明する
。なお、以下に示す図面において、第３図に示した装置
と同一の機能を呆￥６ｂ分には説明の便宜上同一の祠号
を付する。
。なお、以下に示す図面において、第３図に示した装置
と同一の機能を呆￥６ｂ分には説明の便宜上同一の祠号
を付する。
第４図は、この発明に係わるカース分光装置の一実施例
を示したもので、この実施例の装置は、第３図に示した
ミラー１の前に周波数ω１の励起レーザ光は透過し、光
ポンプ用光臨から混入した光ボンピング用の光の一部は
反射する光フィルタ８を設けて構成される。すなわち振
動数ωｌ の励起レーザ光はミラー１で反射されて、ダ
イクロイックミラー２に導かれ、また振動数ω２ のレ
ーザ光はダイクロイックミラー２に導かれ、ダイクロイ
ックミラー２で振動数ω１と（υ２のレーザ光は合成さ
れてレンズ４、セルＡ、レンズ５、プリズム６を介して
分光器７のデテクタ７ａに導かれ、所定の検出が行われ
る。
を示したもので、この実施例の装置は、第３図に示した
ミラー１の前に周波数ω１の励起レーザ光は透過し、光
ポンプ用光臨から混入した光ボンピング用の光の一部は
反射する光フィルタ８を設けて構成される。すなわち振
動数ωｌ の励起レーザ光はミラー１で反射されて、ダ
イクロイックミラー２に導かれ、また振動数ω２ のレ
ーザ光はダイクロイックミラー２に導かれ、ダイクロイ
ックミラー２で振動数ω１と（υ２のレーザ光は合成さ
れてレンズ４、セルＡ、レンズ５、プリズム６を介して
分光器７のデテクタ７ａに導かれ、所定の検出が行われ
る。
また振動数ω１ の励起レーザ光に混入した光ポンピン
グ用の光は光フィルタ８で反射され、励起レーザ）七か
ら分離除去される。これによって励起レーザ光に混入し
た光ボンピング用の光は分光器７のデテクタ７ａには到
達しないので、デテクタ７ａによって検出される信号の
Ｓハは大幅に改善される。ここで振動数ω１ のレーザ
光としてはＹＡＧレーザ装置から９１生される波長５２
３ｎｍの第２高調波を用いており、またＣＡＲ８信号領
域は波長が４８０ｎｍ以下であるので光学フィルタ８と
しては波長が４８０ｎｍ以下の光を反射させるようなも
のを用いればよい。
グ用の光は光フィルタ８で反射され、励起レーザ）七か
ら分離除去される。これによって励起レーザ光に混入し
た光ボンピング用の光は分光器７のデテクタ７ａには到
達しないので、デテクタ７ａによって検出される信号の
Ｓハは大幅に改善される。ここで振動数ω１ のレーザ
光としてはＹＡＧレーザ装置から９１生される波長５２
３ｎｍの第２高調波を用いており、またＣＡＲ８信号領
域は波長が４８０ｎｍ以下であるので光学フィルタ８と
しては波長が４８０ｎｍ以下の光を反射させるようなも
のを用いればよい。
第５図は、この発明の他の実施例を示したものである。
この実施例の装置は、第３図で７１りしたミラ１の代り
に振動数ω１ の励起レーザ光は反射させ、励起レーザ
光に混入した光ボンピング用の光は透過する光フィルタ
９を設けて構成される１、この装置において、振動数ω
１ の励起レーザ光は光フィルタ９で反射されて、ダイ
クロイックミラー２に至り、振動数ω２ のレーザ光と
合せられ、レンズ４、セルＡ１ レンズ５、プリズム６
を介して分光器７のデテクタ７ａＫ［かれるが励起レー
ザ光に混入した光は光フィルタ９を透過し、励起レーザ
光から分離除去される。′１−なわち、励起レーザ光に
混入した光ボンピング用の光は分光器７のデテクタ７ａ
には導かれないので、これによっ゛Ｃデテクタ７ａによ
って検出される信号のＳ／Ｎは大幅に改善される。
に振動数ω１ の励起レーザ光は反射させ、励起レーザ
光に混入した光ボンピング用の光は透過する光フィルタ
９を設けて構成される１、この装置において、振動数ω
１ の励起レーザ光は光フィルタ９で反射されて、ダイ
クロイックミラー２に至り、振動数ω２ のレーザ光と
合せられ、レンズ４、セルＡ１ レンズ５、プリズム６
を介して分光器７のデテクタ７ａＫ［かれるが励起レー
ザ光に混入した光は光フィルタ９を透過し、励起レーザ
光から分離除去される。′１−なわち、励起レーザ光に
混入した光ボンピング用の光は分光器７のデテクタ７ａ
には導かれないので、これによっ゛Ｃデテクタ７ａによ
って検出される信号のＳ／Ｎは大幅に改善される。
第６図は第４図または第５図に示した装置によって検出
される信号の一例を第３図に示した従来装置によって検
出される信号（光ボンピング用の光の影響を受けた信号
）と比較して示したものである。第６図において、第６
図ｆａ）、ｆｂ）に示す信号は従来装置による検出信号
であり、第６図（Ｃ）、（ｄ）に示す信号はこの発明に
係わるカース分光装置の検出出力である。また第６図１
ａ）、（ｂ）は時間経過にともなう信号弾Ｉ星の変化、
第６図（ｅ）、（ｄ）は波長に対する信号強度の変化を
示している。いずれにおいても丸で囲んだ部分が信号分
であり、他は雑背分である。第６図から明らかのように
この発明によると信号のＳ／Ｎが大幅に改善されている
ことが明らかとなる。
される信号の一例を第３図に示した従来装置によって検
出される信号（光ボンピング用の光の影響を受けた信号
）と比較して示したものである。第６図において、第６
図ｆａ）、ｆｂ）に示す信号は従来装置による検出信号
であり、第６図（Ｃ）、（ｄ）に示す信号はこの発明に
係わるカース分光装置の検出出力である。また第６図１
ａ）、（ｂ）は時間経過にともなう信号弾Ｉ星の変化、
第６図（ｅ）、（ｄ）は波長に対する信号強度の変化を
示している。いずれにおいても丸で囲んだ部分が信号分
であり、他は雑背分である。第６図から明らかのように
この発明によると信号のＳ／Ｎが大幅に改善されている
ことが明らかとなる。
以上説明したように、この発明によれば、ノイズ源とな
る励起レーザ光の光ボンピング用の光は予め除去される
ので、大幅に信号のＳ／Ｎか改善できるという効果を＃
する。
る励起レーザ光の光ボンピング用の光は予め除去される
ので、大幅に信号のＳ／Ｎか改善できるという効果を＃
する。
第１図、第２図は、カース分光装置の原理を説明−３−
る図、第３図は従来のカース分光装置を示′１−略図、
第４図はこの発明に係わるカース分光装置の一実施例を
示す略図、第５図はこの発明の他の実施１シ１」を示す
略図、１４６図はこの発明による検出信号の一例を従来
の検出信号との比較のもとに示すグラフである。 １・・・ミラ、２・・・ダイクロイックミラー、４．５
・・・レンズ、６・・・プリズム、７・・・分光器、７
ａ・・・デテクタ、８．９・・・光フィルタ。 縛関 ＭＦ４ ２μ我
る図、第３図は従来のカース分光装置を示′１−略図、
第４図はこの発明に係わるカース分光装置の一実施例を
示す略図、第５図はこの発明の他の実施１シ１」を示す
略図、１４６図はこの発明による検出信号の一例を従来
の検出信号との比較のもとに示すグラフである。 １・・・ミラ、２・・・ダイクロイックミラー、４．５
・・・レンズ、６・・・プリズム、７・・・分光器、７
ａ・・・デテクタ、８．９・・・光フィルタ。 縛関 ＭＦ４ ２μ我
Claims (3)
- （１）被測定物質を含む系に励起用の第１のレーザ光と
該被測定物質のストークス振動数を含む第２のレーザ光
とを加え、該系から放出される第３のレーザ光にもとづ
き所定の測定を行うカース分光装置において、前記第１
のレーザ光の光路に、前記第１のレーザ光に含まれる該
第１のレーザ光発振のためのポンプ用光源からの光を除
去する光フィルタを設けたことを−Ｆ！＋＋鑓とするカ
ース分光装置。 - （２） 前記光フィルタは、前記第１のレーザ光のみ
を選択的に透過または反射させるものである特許ｄＩＶ
求の範囲第（１）項記載のカース分光製画。 - （３）前記光フィルタは前記第３のレーザ光の含まれる
帯域の光を選択的に反射または透過させるものである’
ｌ−Ｙ Ｊｆ ｉｉ求の範囲第（１）項記載のカース分
光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17353482A JPS5961758A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | カ−ス分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17353482A JPS5961758A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | カ−ス分光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5961758A true JPS5961758A (ja) | 1984-04-09 |
Family
ID=15962309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17353482A Pending JPS5961758A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | カ−ス分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5961758A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035178A1 (de) * | 1996-03-15 | 1997-09-25 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Analysensystem |
| US5903346A (en) * | 1996-03-15 | 1999-05-11 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Analysis system |
| CN104713866A (zh) * | 2013-12-15 | 2015-06-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种宽带cars 探测1δ氧装置及其使用方法 |
-
1982
- 1982-10-01 JP JP17353482A patent/JPS5961758A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035178A1 (de) * | 1996-03-15 | 1997-09-25 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Analysensystem |
| US5903346A (en) * | 1996-03-15 | 1999-05-11 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Analysis system |
| CN104713866A (zh) * | 2013-12-15 | 2015-06-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种宽带cars 探测1δ氧装置及其使用方法 |
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