JPS60113132A - ラマン分光測定装置 - Google Patents
ラマン分光測定装置Info
- Publication number
- JPS60113132A JPS60113132A JP22180583A JP22180583A JPS60113132A JP S60113132 A JPS60113132 A JP S60113132A JP 22180583 A JP22180583 A JP 22180583A JP 22180583 A JP22180583 A JP 22180583A JP S60113132 A JPS60113132 A JP S60113132A
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- JP
- Japan
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- frequency
- scattered light
- raman scattered
- light
- laser
- Prior art date
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- Pending
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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
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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、レーザ光の照射によっておこるラマン効果
を利用したラマン分光測定装置に関するものである。
を利用したラマン分光測定装置に関するものである。
ラマン分光測定は任意の分子または結晶に対してレーザ
ビーム光等の単色光を照射し、入射レーザ光の周波数か
ら任意の分子または結晶のもつ固有の振動周波数分シフ
トした微弱光が散乱されるラマン効果を利用して行われ
る。このラマン分光測定方法の特長は入射レーザ光の近
傍で比較的低周波数の（１００〜３０００ｃｍ−１）振
動状態を検出できるため、高感度検知器の得がたい赤外
領域の測定を行わずに済み、また、ラマン効果を示す振
動モードは赤外吸収に活性なモードとは対称性が異なる
ため、赤外吸収実験では検出不能モードを検出できると
いう大きな利点がある。
ビーム光等の単色光を照射し、入射レーザ光の周波数か
ら任意の分子または結晶のもつ固有の振動周波数分シフ
トした微弱光が散乱されるラマン効果を利用して行われ
る。このラマン分光測定方法の特長は入射レーザ光の近
傍で比較的低周波数の（１００〜３０００ｃｍ−１）振
動状態を検出できるため、高感度検知器の得がたい赤外
領域の測定を行わずに済み、また、ラマン効果を示す振
動モードは赤外吸収に活性なモードとは対称性が異なる
ため、赤外吸収実験では検出不能モードを検出できると
いう大きな利点がある。
次にラマン散乱光のエネルギー準位について説明する＠
第１図は電子励起状態図であり、ωｌは入射レーザ光の
周波数（以下レーザ周波数という）、Ω７は分子の振動
周波数、ω、はラマン散乱光、ｅは電子励起状態、■は
振動励起状態、ｇは基底状態である。以下、う７ン散乱
光の強度について述べる。
周波数（以下レーザ周波数という）、Ω７は分子の振動
周波数、ω、はラマン散乱光、ｅは電子励起状態、■は
振動励起状態、ｇは基底状態である。以下、う７ン散乱
光の強度について述べる。
ラマン散乱光の強度工、は
で与えられ、この式中のＰδｒ ＰＩは双極子モーメン
ト演算子を表し、ρ、δは偏波面を示し、Ｆは半値幅で
ある。
ト演算子を表し、ρ、δは偏波面を示し、Ｆは半値幅で
ある。
第１図に示されるよ５に、レーザ周波数ωｌを基底状態
ｇ−電子励起状態ｅ間の周波数ω８□に近づけると、第
（１）式の分母が小さくなるためラマン散乱光の強度工
、は著しく増強される。これがいわゆる共鳴ラマン効果
であり、場合により強度■８は１０４〜１０６倍に達す
る。
ｇ−電子励起状態ｅ間の周波数ω８□に近づけると、第
（１）式の分母が小さくなるためラマン散乱光の強度工
、は著しく増強される。これがいわゆる共鳴ラマン効果
であり、場合により強度■８は１０４〜１０６倍に達す
る。
次にラマン散乱光の発生プロセスについて第２図で説明
する。
する。
第２図はラマン効果と螢光の発生状況を示したものであ
り、横軸は原子座標γを、縦軸はエネルギー単位をそれ
ぞれ表す。
り、横軸は原子座標γを、縦軸はエネルギー単位をそれ
ぞれ表す。
レーザ周波数ωｌがωｌ〉ω６１となると、電子が実際
に基底状態ａから励起状態すに励起され、励起状態Ｃか
ら螢光ωｆを発して基底状態ｄへ落下する。このとき、
ラマン散乱光ω１ も同時に発光する。さらに、ａ −
ｄ間のプロセス中で共鳴ラマン効果が発生しても、ラマ
ン散乱光ω、より螢光ωｆの方が強度が太きいため、特
に資料が螢光性物質の場合はラマン効果を観測できなか
った。また、ラマン効果は極めて微弱であるので、検出
には高度の技術を要し測定対象も比較的多量に必要であ
った。
に基底状態ａから励起状態すに励起され、励起状態Ｃか
ら螢光ωｆを発して基底状態ｄへ落下する。このとき、
ラマン散乱光ω１ も同時に発光する。さらに、ａ −
ｄ間のプロセス中で共鳴ラマン効果が発生しても、ラマ
ン散乱光ω、より螢光ωｆの方が強度が太きいため、特
に資料が螢光性物質の場合はラマン効果を観測できなか
った。また、ラマン効果は極めて微弱であるので、検出
には高度の技術を要し測定対象も比較的多量に必要であ
った。
この発明は、上記の点にかんがみなされたもので、螢光
の影響を受けずにラマン散乱光のみを検出するよ５にし
て、検出に高度の技術を要さないラマン分光測定装ａを
提供することを目的とするものである。
の影響を受けずにラマン散乱光のみを検出するよ５にし
て、検出に高度の技術を要さないラマン分光測定装ａを
提供することを目的とするものである。
第３図はこの５４８＋３の一実施例を示す構成ブロック
図であり、１は波長可変のレーザ、２は回折格子、３は
プリズム、４は前記プリズム３を回転させる回転板で、
これにプリズム３を回転中心かりずらせて固定し、回転
によりプリズム３をレーザ光路中に出し入れしてレーザ
発振周波数を変調する。５，７は集光レンズ、６は資料
、８は分光用の回折格子、９ａ、９ｂはスリットで時間
経過に応じて位置移動を行う。１０は拡大鏡、１１．１
２はホトマルチプライヤ等の光検知器で、スリット９ａ
、９ｂからの光を周波数別に光検知する。１３は前記光
検知器１１．１２の出力を増幅する増幅器、１４は前記
増幅器１３からの出力差を増幅する差動増幅器、１５は
前記プリズム３で変調した変調周波数で差動増幅器１４
の出力を同期検波しラマン散乱光を抽出する同期検波器
、１６は前記同期検波器１５で抽出したラマン散乱光を
記録するレコーダである。以下、レーザ周波数ωｌの変
調方法について図面を参照しながら説明する。
図であり、１は波長可変のレーザ、２は回折格子、３は
プリズム、４は前記プリズム３を回転させる回転板で、
これにプリズム３を回転中心かりずらせて固定し、回転
によりプリズム３をレーザ光路中に出し入れしてレーザ
発振周波数を変調する。５，７は集光レンズ、６は資料
、８は分光用の回折格子、９ａ、９ｂはスリットで時間
経過に応じて位置移動を行う。１０は拡大鏡、１１．１
２はホトマルチプライヤ等の光検知器で、スリット９ａ
、９ｂからの光を周波数別に光検知する。１３は前記光
検知器１１．１２の出力を増幅する増幅器、１４は前記
増幅器１３からの出力差を増幅する差動増幅器、１５は
前記プリズム３で変調した変調周波数で差動増幅器１４
の出力を同期検波しラマン散乱光を抽出する同期検波器
、１６は前記同期検波器１５で抽出したラマン散乱光を
記録するレコーダである。以下、レーザ周波数ωｌの変
調方法について図面を参照しながら説明する。
プリズム３をレーザ光路中に周波数Ω、で出し入れを行
うと、 レーザ周波数ωｌは ωｌ＝ωｔｏ ＋ΔｓｉｎΩ、 ｔ −−−−−−−−
−−−１１（２１と表わせる。上記第（２）式中の第１
項はレーザ周波数ωｌの振幅の中心を、第２項は周波数
変調分を、Δは周波数変調の最大偏移幅をそれぞれ表す
。例えは、Ω、 ＝ １００ Ｈｚとすればレーザ周波
数ωｌもｉ ００ ■に変調される。
うと、 レーザ周波数ωｌは ωｌ＝ωｔｏ ＋ΔｓｉｎΩ、 ｔ −−−−−−−−
−−−１１（２１と表わせる。上記第（２）式中の第１
項はレーザ周波数ωｌの振幅の中心を、第２項は周波数
変調分を、Δは周波数変調の最大偏移幅をそれぞれ表す
。例えは、Ω、 ＝ １００ Ｈｚとすればレーザ周波
数ωｌもｉ ００ ■に変調される。
さて、回転板４で回転するプリズム３をレーザ１の党略
中に出し入れして任意の周波数に変藺し、上記第（２）
式で表わされるレーザ周波数ωｌのレーザ光が資料６に
照射し、集光レンズ１でその光を集光し、さらに回折格
子８で分光する。このとき、ラマン散乱光ω８はレーザ
の周波数変動を忠実に反映し ω、＝ω、０＋ΔｓｉｎΩＭ１ ・・・・・・・・・・
・・・・・ （３）で表される周波数変調を受けている
。一方、第２図に示される基底状態ａ→励起状ｊｆｆｌ
ｂに励起される電子は一度、励起状態Ｃに落ち着き、螢
光を発しながら基底状態ｄへ落下するため螢光ωｆの周
波数は上記第（３）式で示される周波数ｆｅＸ４を受け
ない。そして、ラマン散乱光ω、は回折格子８を経てス
リン）９ａ、９ｂに結像する。このとき、必要に応じて
拡大鏡１０を使い、ラマン散乱光ω。
中に出し入れして任意の周波数に変藺し、上記第（２）
式で表わされるレーザ周波数ωｌのレーザ光が資料６に
照射し、集光レンズ１でその光を集光し、さらに回折格
子８で分光する。このとき、ラマン散乱光ω８はレーザ
の周波数変動を忠実に反映し ω、＝ω、０＋ΔｓｉｎΩＭ１ ・・・・・・・・・・
・・・・・ （３）で表される周波数変調を受けている
。一方、第２図に示される基底状態ａ→励起状ｊｆｆｌ
ｂに励起される電子は一度、励起状態Ｃに落ち着き、螢
光を発しながら基底状態ｄへ落下するため螢光ωｆの周
波数は上記第（３）式で示される周波数ｆｅＸ４を受け
ない。そして、ラマン散乱光ω、は回折格子８を経てス
リン）９ａ、９ｂに結像する。このとき、必要に応じて
拡大鏡１０を使い、ラマン散乱光ω。
の中心ω。より高周波側半分（ω８ｏ〜ω、０＋Δ内の
光）、すなわち、上記第（３）式中の角周波数ΩＭ１の
半周期Ｏ〜πまでの光が光検知器１１に、低周波側半分
（ω、０〜ω８゜−Δ内の光）、すなわち角周波数Ω、
１の半周期π〜２πまでの光を光検知器１２にそれぞれ
入射させ光電震換し、増幅器１３でその出力を任意のゲ
インでそれぞれ増幅し、さらに、両者の差を差動増幅器
１４で抽出し、同期検波器１５によりその出力を周波数
Ωつで同期検波後レコーダ１６に記録する。
光）、すなわち、上記第（３）式中の角周波数ΩＭ１の
半周期Ｏ〜πまでの光が光検知器１１に、低周波側半分
（ω、０〜ω８゜−Δ内の光）、すなわち角周波数Ω、
１の半周期π〜２πまでの光を光検知器１２にそれぞれ
入射させ光電震換し、増幅器１３でその出力を任意のゲ
インでそれぞれ増幅し、さらに、両者の差を差動増幅器
１４で抽出し、同期検波器１５によりその出力を周波数
Ωつで同期検波後レコーダ１６に記録する。
次に、上記実施例を適用したラマン散乱光測定について
第４図、第５図で説明する。なお、スリット９ａ、９ｂ
の幅を上記Δとし、Δ内ではどこにラマン散乱光があっ
ても強度は変らないものとするＯ 第４図はスリン）９ａ、９ｂの時間変位によるラマン散
乱光測定図で、２１は上記第（３）式で表されるラマン
散乱光ω１．２２は角周波数ΩＭｔの周波数帯域、２３
はラマン散乱光ω８の中心ω、。を軸に、スリン）９ａ
、９ｂの時間変位を示し、中心ω、０を軸に角周波数Ω
Ｍｔが０〜２πまでのラマン散乱光ω、をＯ〜πとπ〜
２πに分割してそれぞれ測定する。以下、その測定につ
いて第５図で説明する。
第４図、第５図で説明する。なお、スリット９ａ、９ｂ
の幅を上記Δとし、Δ内ではどこにラマン散乱光があっ
ても強度は変らないものとするＯ 第４図はスリン）９ａ、９ｂの時間変位によるラマン散
乱光測定図で、２１は上記第（３）式で表されるラマン
散乱光ω１．２２は角周波数ΩＭｔの周波数帯域、２３
はラマン散乱光ω８の中心ω、。を軸に、スリン）９ａ
、９ｂの時間変位を示し、中心ω、０を軸に角周波数Ω
Ｍｔが０〜２πまでのラマン散乱光ω、をＯ〜πとπ〜
２πに分割してそれぞれ測定する。以下、その測定につ
いて第５図で説明する。
第５図はラマン散乱光ω、の測定値の一例を示す波形図
であり、３１はスリット別の周期波形を示し、３２は前
記スリット９ａ、９ｂを滑らかに掃引した場合の周波数
Ωつと同期した同期検波出力波形である。３３は前記ス
リン）９ａ、９ｂの差を同期検波したロック・イン出力
である。このように、螢光および他の強い背景光にうも
れた微弱なラマン散乱光のみを分離測定できる。
であり、３１はスリット別の周期波形を示し、３２は前
記スリット９ａ、９ｂを滑らかに掃引した場合の周波数
Ωつと同期した同期検波出力波形である。３３は前記ス
リン）９ａ、９ｂの差を同期検波したロック・イン出力
である。このように、螢光および他の強い背景光にうも
れた微弱なラマン散乱光のみを分離測定できる。
なお、上記実施例ではレーザ周波数ωｌの変調を回転板
４でプリズム３を回転させ、その回転するプリズム３を
レーザ光路中に出し入れして実行したが下記の方法で変
調してもよい。
４でプリズム３を回転させ、その回転するプリズム３を
レーザ光路中に出し入れして実行したが下記の方法で変
調してもよい。
■ 回折格子２を振動させて変調する。
■ プリズム３０代りに電気光学または音響光学素子を
使い、所定の電気または音響入力圧より光路を振らせて
変調する。
使い、所定の電気または音響入力圧より光路を振らせて
変調する。
■ 周波数の異なるレーザな２台使し・、所定時間毎に
切り換えて変調する。
切り換えて変調する。
また、分光用の回折格子８の出力光のうち、高周波側半
分ω、。＋Δと低周波側半分ω８゜−Δを分離する方法
として上記実施例ではスリン）９ａ１９ｂを時間変位さ
せて実行しているが下記の方法で分離してもよい。
分ω、。＋Δと低周波側半分ω８゜−Δを分離する方法
として上記実施例ではスリン）９ａ１９ｂを時間変位さ
せて実行しているが下記の方法で分離してもよい。
■ １つの光検知器で光を検知し電気的に処理して光を
分離する〇 ■ 分光用の回折格子８を振動させて光を分離するＯ ■ 分光用の回折格子８０光路中にプリズムを設けてこ
のプリズムの出し入れによって、固定スリット出力を周
波数変調して光を分離する。
分離する〇 ■ 分光用の回折格子８を振動させて光を分離するＯ ■ 分光用の回折格子８０光路中にプリズムを設けてこ
のプリズムの出し入れによって、固定スリット出力を周
波数変調して光を分離する。
■ 周波数の異なる２枚の干渉フィルタを使い光を分Ｍ
する。
する。
以上詳細に説明したように、この発明は入射レーザ光を
周波数変調し、これと同期させて周波数変調されたラマ
ン散乱光を検出し、その周波数変調成分をとり出し、同
期検波してラマン散乱光のみを抽出するようにしたので
、螢光およびその他の背景光で５もれてしまうラマン散
乱光を抽出できる。また、質料に影響されずに共鳴ラマ
ン効果を観測できる等の利点を有する。
周波数変調し、これと同期させて周波数変調されたラマ
ン散乱光を検出し、その周波数変調成分をとり出し、同
期検波してラマン散乱光のみを抽出するようにしたので
、螢光およびその他の背景光で５もれてしまうラマン散
乱光を抽出できる。また、質料に影響されずに共鳴ラマ
ン効果を観測できる等の利点を有する。
第１図は電子ｊＩＪｊＪ起状態図、第２図はラマン効果
と螢光の発生を示す説明図、第３図はこの発明の−実施
Ｎを示す構成ブロック図、第４図はラマン散乱光測定図
、第５図はラマン散乱光測定波形図である。 図中、１はレーザ、２，８は回折格子、３はプリズム、
４は回転板、５，７は集光レンズ、６は資料、９ａ、９
ｂはスリット、１０は拡大鏡、１１゜１２は光検知器、
１３は増幅器、１４は差動増幅器、１５は同期検波器、
１６はレコーダ、２１°はう５マン散乱光ω８．２２は
周波数帯域、２３は時間変位、３１は周期波形、３２は
同期検波出力波形、３３はロック・イン出力である。 Δ △ の 〉 ０ 恰全彰−枡翻り 第４図 ｔ、、１゜ 第５図 ９ａ ９ｂ 、９ａ−９ｂ ｔ＋ ｔ２ ｂ ｂ ｂ
と螢光の発生を示す説明図、第３図はこの発明の−実施
Ｎを示す構成ブロック図、第４図はラマン散乱光測定図
、第５図はラマン散乱光測定波形図である。 図中、１はレーザ、２，８は回折格子、３はプリズム、
４は回転板、５，７は集光レンズ、６は資料、９ａ、９
ｂはスリット、１０は拡大鏡、１１゜１２は光検知器、
１３は増幅器、１４は差動増幅器、１５は同期検波器、
１６はレコーダ、２１°はう５マン散乱光ω８．２２は
周波数帯域、２３は時間変位、３１は周期波形、３２は
同期検波出力波形、３３はロック・イン出力である。 Δ △ の 〉 ０ 恰全彰−枡翻り 第４図 ｔ、、１゜ 第５図 ９ａ ９ｂ 、９ａ−９ｂ ｔ＋ ｔ２ ｂ ｂ ｂ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 試料にレーザ光を照射しラマン散乱光を検知するラマン
分光検出装置において、前記レーザ光の周波数を任意の
周波数で変調するレーザ周波数変調手段と、このレーザ
周波数変調手段で変調されたレーザ光を前記試料に照射
し【発生する変調ラマン散乱光を周波数成分に応じて検
出するラマン散乱光検出手段と、このラマン散乱光検出
手段で検出した前記変調ラマン散乱光を前記任意の周波
数で同期検波して前記ラマン散乱光を抽出する同期検波
手段とを具備したことを特徴とするラマン分光測定装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22180583A JPS60113132A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | ラマン分光測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22180583A JPS60113132A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | ラマン分光測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60113132A true JPS60113132A (ja) | 1985-06-19 |
Family
ID=16772469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22180583A Pending JPS60113132A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | ラマン分光測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60113132A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991011703A1 (en) * | 1990-02-02 | 1991-08-08 | Thomas De La Rue And Company Limited | Detection apparatus |
| US5206699A (en) * | 1988-05-06 | 1993-04-27 | Gersan Establishment | Sensing a narrow frequency band of radiation and gemstones |
| JPH08233739A (ja) * | 1996-04-03 | 1996-09-13 | Hitachi Ltd | 蛍光検出型電気泳動装置における蛍光検出方法 |
| WO2016006211A1 (ja) * | 2014-07-08 | 2016-01-14 | ミツミ電機株式会社 | 生体成分情報測定装置 |
| CN105606589A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-25 | 广西科技大学 | 通过峭度判断求取荧光褪色度量值的拉曼光谱消荧光方法 |
| CN105699356A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-06-22 | 广西科技大学 | 通过信息熵判断拉曼光谱的荧光消除程度的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4959693A (ja) * | 1972-10-06 | 1974-06-10 | ||
| JPS57118143A (en) * | 1981-01-14 | 1982-07-22 | Hitachi Ltd | Laser raman spectrochemical apparatus for removing fluorescence |
| JPS58100741A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-15 | Hitachi Ltd | ケイ光を除去するレ−ザラマン分光装置 |
-
1983
- 1983-11-25 JP JP22180583A patent/JPS60113132A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| JPS4959693A (ja) * | 1972-10-06 | 1974-06-10 | ||
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| CN105699356B (zh) * | 2016-02-19 | 2018-10-19 | 广西科技大学 | 通过信息熵判断拉曼光谱的荧光消除程度的方法 |
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