JPS6153528A - レ−ザラマン分光装置 - Google Patents
レ−ザラマン分光装置Info
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- JPS6153528A JPS6153528A JP17491984A JP17491984A JPS6153528A JP S6153528 A JPS6153528 A JP S6153528A JP 17491984 A JP17491984 A JP 17491984A JP 17491984 A JP17491984 A JP 17491984A JP S6153528 A JPS6153528 A JP S6153528A
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- light
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 9
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/44—Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、固体の格子撮動など低波数領域で振動スペク
トルを測定できるレーザラマン分光装置に係り、特に励
起レーザ波長に近接した低波数領域での測定に好適なレ
ーザラマン分光装置に関する。
トルを測定できるレーザラマン分光装置に係り、特に励
起レーザ波長に近接した低波数領域での測定に好適なレ
ーザラマン分光装置に関する。
低波数領域に現われる固体の格子振動スペクトルの測定
は、励起レーザ波長との波長差が１０〜２０？Ｌ？？Ｌ
以内の励起レーザ波長に非常に近接する領域で行なわれ
、かつラマン光強度が励起レーザ強度の１０−３〜１０
−６と非常に弱いので、従来の装置では励起レーザ光が
回折格子など光分散素子の不完全性によって励起レーザ
波長の近傍の波長領域に広がり、バンクグラウンド光と
なる迷光現象となる。その影響を減少させるため、分光
器を２重または３重直列に配置し、分散を２倍または３
倍とした分光器が使用される。このような分光器は例え
ば雑誌アプライド・フィジツクス（Ａ〃ヱ、Ｐφ、）第
１６巻（１９７８年）第３４５頁から第３５２頁までに
掲載されているジー・アブストライタ（Ｇ、 Ａｌｊｄ
４４Ａｊａ−ｂ） 、イー・バウザ（Ｋ、 Ｂａ、Ｌｉ
４４）、エイ・フィッシャ（Ａ、 Ｔ！Ｌ＊ｃＬｔ＋
）およびケイ・ブローク（Ｋ、ＰＬｙｅｇ ） Ｍラマ
ン・スベクトロスコビーーア・プアーサタイル・トゥー
ル・フォア・キャラクテリゼーション・オプ・シン・フ
ィルムス・アンド・ヘテロストラクチャズ・オプＧ、
ＡＪ−アンド”２Ｇα、−＋ｒＡｓ （−ｎ Ｓｐｈム
ｊＯｒ、１１１− （ｌ Ｖ＜ｃｉａｌｊｄ−ｂ Ｔｔ
ｄ ｆｔ＊ ０Ｊｌａ−ｕｈ←、ｔｔ、ａ−Ｌ）ｔｄＬ
ｅ？Ｌ ｖｌ ＴＪＡ？Ｌ Ｆｉ、ｂｙ ａ
ｎｄ Ｈ４χ４ルグ為Ｌルｕｒ、１．ｕルるｊ
ｔｆＧ、Ａｊａｔｕｌ Ａヱ１Ｇ、イＡ」〕と題する論
文に記載されている。しかし試料が非常に薄いことなど
により、ラマン光強度が非常に小さい場合、あるいは試
料表面に凹凸が多く、励起レーザ光反射光が多く、シた
がって迷光も多い場合など、迷光に較ベラマン光が小さ
いときは、２重ないし３重に配列された分光器でも迷光
のバックグラウンドを除去し切れず、信号が大きなバッ
クグラウンド上に重畳するため、検出感度および測定精
度が十分でない欠点があった。
は、励起レーザ波長との波長差が１０〜２０？Ｌ？？Ｌ
以内の励起レーザ波長に非常に近接する領域で行なわれ
、かつラマン光強度が励起レーザ強度の１０−３〜１０
−６と非常に弱いので、従来の装置では励起レーザ光が
回折格子など光分散素子の不完全性によって励起レーザ
波長の近傍の波長領域に広がり、バンクグラウンド光と
なる迷光現象となる。その影響を減少させるため、分光
器を２重または３重直列に配置し、分散を２倍または３
倍とした分光器が使用される。このような分光器は例え
ば雑誌アプライド・フィジツクス（Ａ〃ヱ、Ｐφ、）第
１６巻（１９７８年）第３４５頁から第３５２頁までに
掲載されているジー・アブストライタ（Ｇ、 Ａｌｊｄ
４４Ａｊａ−ｂ） 、イー・バウザ（Ｋ、 Ｂａ、Ｌｉ
４４）、エイ・フィッシャ（Ａ、 Ｔ！Ｌ＊ｃＬｔ＋
）およびケイ・ブローク（Ｋ、ＰＬｙｅｇ ） Ｍラマ
ン・スベクトロスコビーーア・プアーサタイル・トゥー
ル・フォア・キャラクテリゼーション・オプ・シン・フ
ィルムス・アンド・ヘテロストラクチャズ・オプＧ、
ＡＪ−アンド”２Ｇα、−＋ｒＡｓ （−ｎ Ｓｐｈム
ｊＯｒ、１１１− （ｌ Ｖ＜ｃｉａｌｊｄ−ｂ Ｔｔ
ｄ ｆｔ＊ ０Ｊｌａ−ｕｈ←、ｔｔ、ａ−Ｌ）ｔｄＬ
ｅ？Ｌ ｖｌ ＴＪＡ？Ｌ Ｆｉ、ｂｙ ａ
ｎｄ Ｈ４χ４ルグ為Ｌルｕｒ、１．ｕルるｊ
ｔｆＧ、Ａｊａｔｕｌ Ａヱ１Ｇ、イＡ」〕と題する論
文に記載されている。しかし試料が非常に薄いことなど
により、ラマン光強度が非常に小さい場合、あるいは試
料表面に凹凸が多く、励起レーザ光反射光が多く、シた
がって迷光も多い場合など、迷光に較ベラマン光が小さ
いときは、２重ないし３重に配列された分光器でも迷光
のバックグラウンドを除去し切れず、信号が大きなバッ
クグラウンド上に重畳するため、検出感度および測定精
度が十分でない欠点があった。
本発明の目的は、上記欠点を除失し、低波数領域の微弱
な振動スペクトルを高感度および高精度に測定できるレ
ーザラマン分光装置を提供するにある。
な振動スペクトルを高感度および高精度に測定できるレ
ーザラマン分光装置を提供するにある。
上記目的を達成するために、本発明によるレーザラマン
分光装置は、励記用レーザ光源と、該光源からのレーザ
光の直線偏光面を矩形波電圧発生回路から印加される矩
形波電圧に応じて０°と９０°方向に回転させ、矩形波
繰返し周波数で変調する偏光変調器と、偏光変調された
レーザ光を試料に集光し、照射する光学系と、レーザ光
を照射された試料部から発生するラマン光およびレーザ
反射光を集光し、分光器に導入する光学系と、ラマン光
を波長分散させる分光器と、波長分散されたラマン光を
検出し、光電変換する光検出器と、該光検出器から来る
信号のうち偏光変調波数で変化し、かつ変調信号と位相
が一致する信号成分を検波し、増幅する前置増幅器およ
びロックイン増幅器もしくはデジタルロックイン増幅器
と、記録計よりなり、上記偏光変調器に印加される矩形
波電圧を矩形波繰返し周波数で変調し、その変調された
矩形波電圧によるレーザの偏光変調によって強度変調を
受けるラマン光成分を強度変調を受けない迷光成分から
ロックイン検出および増幅またはデジタルロックイン検
出および増幅することにより分離、増幅することを要旨
とする。
分光装置は、励記用レーザ光源と、該光源からのレーザ
光の直線偏光面を矩形波電圧発生回路から印加される矩
形波電圧に応じて０°と９０°方向に回転させ、矩形波
繰返し周波数で変調する偏光変調器と、偏光変調された
レーザ光を試料に集光し、照射する光学系と、レーザ光
を照射された試料部から発生するラマン光およびレーザ
反射光を集光し、分光器に導入する光学系と、ラマン光
を波長分散させる分光器と、波長分散されたラマン光を
検出し、光電変換する光検出器と、該光検出器から来る
信号のうち偏光変調波数で変化し、かつ変調信号と位相
が一致する信号成分を検波し、増幅する前置増幅器およ
びロックイン増幅器もしくはデジタルロックイン増幅器
と、記録計よりなり、上記偏光変調器に印加される矩形
波電圧を矩形波繰返し周波数で変調し、その変調された
矩形波電圧によるレーザの偏光変調によって強度変調を
受けるラマン光成分を強度変調を受けない迷光成分から
ロックイン検出および増幅またはデジタルロックイン検
出および増幅することにより分離、増幅することを要旨
とする。
固体の格子振動ラマンスペクトルでは、試料の結晶格子
配列と偏光方向が一致するかもしくは一定の関係になっ
た場合格子振動のフォノンが励起され、スペクトルが測
定でき、他方格子配列と偏光方向が一定の関係を満たさ
ない場合には、フォノンが励起されず、したがってスペ
クトルも測定されない。これに対し、迷光は試料から反
射した励起レーザ光が分光器内で、回折格子の不完全さ
によって異なる波長領域にもれる、あるいは分光器内壁
での乱反射に配置するもののため、偏光変調によりて強
度変調を受けない。このため印加する電圧によって入射
するレーザ光の直線偏光面を任意に回転できる電気光学
光変調器を用い、電圧を印加しない場合に格子振動フォ
ノンが励起される様に試料を配置すると、電圧を印加し
ない場合に比べ９０’方向に偏光面を回転させる印加電
圧を光変調器に加えた場合には、格子振動フォノンは励
起されない。透過するレーザ強度は不変のため、迷光は
光変調器に電圧を印加しない場合と印加した場合とで同
じで、いずれの場合にも透過するレーザ強度に影響を受
けず、したがって二つの場合の差をとることによって迷
光を除去でき、ラマン光のみを検出できる。この場合、
偏光の方向としては、レーザ偏光面が０°および９０°
回転した状態だけが望ましく、これらの１１Ｊ１の回転
状叫ではラマン光強度が弱くなるため、印加電圧として
はＯｖおよび９０°回転状態に対応する電圧の２電圧の
みを矩形波状に偏光変調器に印加することが望ましい。
配列と偏光方向が一致するかもしくは一定の関係になっ
た場合格子振動のフォノンが励起され、スペクトルが測
定でき、他方格子配列と偏光方向が一定の関係を満たさ
ない場合には、フォノンが励起されず、したがってスペ
クトルも測定されない。これに対し、迷光は試料から反
射した励起レーザ光が分光器内で、回折格子の不完全さ
によって異なる波長領域にもれる、あるいは分光器内壁
での乱反射に配置するもののため、偏光変調によりて強
度変調を受けない。このため印加する電圧によって入射
するレーザ光の直線偏光面を任意に回転できる電気光学
光変調器を用い、電圧を印加しない場合に格子振動フォ
ノンが励起される様に試料を配置すると、電圧を印加し
ない場合に比べ９０’方向に偏光面を回転させる印加電
圧を光変調器に加えた場合には、格子振動フォノンは励
起されない。透過するレーザ強度は不変のため、迷光は
光変調器に電圧を印加しない場合と印加した場合とで同
じで、いずれの場合にも透過するレーザ強度に影響を受
けず、したがって二つの場合の差をとることによって迷
光を除去でき、ラマン光のみを検出できる。この場合、
偏光の方向としては、レーザ偏光面が０°および９０°
回転した状態だけが望ましく、これらの１１Ｊ１の回転
状叫ではラマン光強度が弱くなるため、印加電圧として
はＯｖおよび９０°回転状態に対応する電圧の２電圧の
みを矩形波状に偏光変調器に印加することが望ましい。
以下に、図面を参照し、なから、実施例を用いて本発明
を一層詳細に説明するが、それらは例示に過ぎず、本発
明の枠を越えることなしにいろいろな変形や改良があり
得ることは勿論である０ 図面を参照すれば、レーザ光源１からのレーザ光２は電
気光学光変調器３を透過し、ミラー４１、レーザ光集光
レンズ５、ミラー４２を経て試料６上に焦点を結ぶ。試
料６で発生したラマン光７はラマン光集光レンズ８によ
って集光され、分光器９に導入され、分光される。分光
されたラマン光７は直流電源１１によって動作する検出
器１０で光電変換され、信号線１２１、前置増幅器１６
、信号線１２２を経てロックイン増幅器１７に入力され
る。電気光学光変調器３には電圧Ｏｖおよび偏光面を９
０°回転させる電圧の二つの矩形波電圧力［源１３から
信号線１４によって交互に印加され、それぞれの電圧に
応じ０°および９０°方向の直線偏光方向をレーザ光２
に与える。矩形波電圧電源１３からは信号線１５を経て
同時にロックイン増幅器１７にも電気光学光変調器３に
加えられる電圧と同期する参照信号が入力される。ロッ
クイン増幅器１７では参照信号に同期し、かつ同位置で
変化する検出器１０からの信号だけ検出、増幅され、信
号線１８を経て記録計１９に記録される。電気光学光変
調器３では印加される電圧によって直線偏光面が回転す
るだけであり、レーザ光の透過率は変化しない。このた
め、レーザ光２の直線偏光面回転に応じて強度変化を起
こすのはラマン光７だけであり、レーザ光″試料面°１
反射し分光器゛内７生ず６迷 １光は強度変化を
起こさず、したがってロックイン増幅されない。四ツク
イン増幅器１７はラマン光７の強度が比較的大きく、検
出器１０の出力が多重光電子現象と見なせる場合に有効
であり、ラマン光７の強度が非常に小さく、検出器１０
の出力が単一光電子現象と見なされる場合にはデジタル
ロックイン増幅器が有効となる。第１図に示す構成のレ
ーザラマン分光装置によってラマンシフ ト２７０ｃｍ
−’の低波数領域にあるスペクトルについて、ＳＮ比で
５Ｂ至１０倍の感度向上が可能となり、また波数測定精
度も±４ｃｒｎ−’から±２ ｃｍ ’程度に向上した
。
を一層詳細に説明するが、それらは例示に過ぎず、本発
明の枠を越えることなしにいろいろな変形や改良があり
得ることは勿論である０ 図面を参照すれば、レーザ光源１からのレーザ光２は電
気光学光変調器３を透過し、ミラー４１、レーザ光集光
レンズ５、ミラー４２を経て試料６上に焦点を結ぶ。試
料６で発生したラマン光７はラマン光集光レンズ８によ
って集光され、分光器９に導入され、分光される。分光
されたラマン光７は直流電源１１によって動作する検出
器１０で光電変換され、信号線１２１、前置増幅器１６
、信号線１２２を経てロックイン増幅器１７に入力され
る。電気光学光変調器３には電圧Ｏｖおよび偏光面を９
０°回転させる電圧の二つの矩形波電圧力［源１３から
信号線１４によって交互に印加され、それぞれの電圧に
応じ０°および９０°方向の直線偏光方向をレーザ光２
に与える。矩形波電圧電源１３からは信号線１５を経て
同時にロックイン増幅器１７にも電気光学光変調器３に
加えられる電圧と同期する参照信号が入力される。ロッ
クイン増幅器１７では参照信号に同期し、かつ同位置で
変化する検出器１０からの信号だけ検出、増幅され、信
号線１８を経て記録計１９に記録される。電気光学光変
調器３では印加される電圧によって直線偏光面が回転す
るだけであり、レーザ光の透過率は変化しない。このた
め、レーザ光２の直線偏光面回転に応じて強度変化を起
こすのはラマン光７だけであり、レーザ光″試料面°１
反射し分光器゛内７生ず６迷 １光は強度変化を
起こさず、したがってロックイン増幅されない。四ツク
イン増幅器１７はラマン光７の強度が比較的大きく、検
出器１０の出力が多重光電子現象と見なせる場合に有効
であり、ラマン光７の強度が非常に小さく、検出器１０
の出力が単一光電子現象と見なされる場合にはデジタル
ロックイン増幅器が有効となる。第１図に示す構成のレ
ーザラマン分光装置によってラマンシフ ト２７０ｃｍ
−’の低波数領域にあるスペクトルについて、ＳＮ比で
５Ｂ至１０倍の感度向上が可能となり、また波数測定精
度も±４ｃｒｎ−’から±２ ｃｍ ’程度に向上した
。
〔発明の効果〕
以上説明した通り、本発明によれば、低波数領域で測定
の妨害となる迷光だけを除去できるので、測定精度およ
び感度を大幅に向上できる効果が得られる。
の妨害となる迷光だけを除去できるので、測定精度およ
び感度を大幅に向上できる効果が得られる。
図は本発明のレーザラマン分光装置ａの基本構成を示す
ブロック図である。 １・・・レーザ光源、 ２・・・レーザ光、 ６・・・電気光学光変調ｔＫ１ ４１＊４２・・・ミラー、 ５・・・レーザ光集光レンズ、 ６・・・試料、 ７・・・ラマン光、 ８・・・ラマン光集光レンズ、 ９・・・分光器、 １０・・・検出器、 １１・・・直流電源、 １２、 、１２２ 、１４，１５．１８・・・信号線、
１３・・・矩形波電圧電源、 １６・・・前置増幅器、 １７・・・ロックイン増幅器、 １９・・・記録計。
ブロック図である。 １・・・レーザ光源、 ２・・・レーザ光、 ６・・・電気光学光変調ｔＫ１ ４１＊４２・・・ミラー、 ５・・・レーザ光集光レンズ、 ６・・・試料、 ７・・・ラマン光、 ８・・・ラマン光集光レンズ、 ９・・・分光器、 １０・・・検出器、 １１・・・直流電源、 １２、 、１２２ 、１４，１５．１８・・・信号線、
１３・・・矩形波電圧電源、 １６・・・前置増幅器、 １７・・・ロックイン増幅器、 １９・・・記録計。
Claims (1)
- 励起用レーザ光源と、該光源からのレーザ光の直線偏光
面を矩形波電圧発生回路から印加される矩形波電圧に応
じて０°と９０°方向に回転させ、矩形波繰返し周波数
で変調する偏光変調器と、偏光変調されたレーザ光を試
料に集光し、照射する光学系と、レーザ光を照射された
試料部から発生するラマン光およびレーザ反射光を集光
し、分光器に導入する光学系と、ラマン光を波長分散さ
せる分光器と、波長分散されたラマン光を検出し、光電
変換する光検出器と、該光検出器から来る信号のうち偏
光変調波数で変化し、かつ変調信号と位相が一致する信
号成分を検波し、増幅する前置増幅器およびロックイン
増幅器もしくはデジタルロックイン増幅器と、記録計よ
りなり、上記偏光変調器に印加される矩形波電圧を矩形
波繰返し周波数で変調し、その変調された矩形波電圧に
よるレーザの偏光変調によつて強度変調を受けるラマン
光成分を強度変調を受けない迷光成分からロックイン検
出および増幅またはデジタルロックイン検出および増幅
することにより分離、増幅することを特徴とするレーザ
ラマン分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17491984A JPS6153528A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | レ−ザラマン分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17491984A JPS6153528A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | レ−ザラマン分光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6153528A true JPS6153528A (ja) | 1986-03-17 |
Family
ID=15987001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17491984A Pending JPS6153528A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | レ−ザラマン分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6153528A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5012770A (en) * | 1989-07-24 | 1991-05-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Intake apparatus for internal combustion engine |
-
1984
- 1984-08-24 JP JP17491984A patent/JPS6153528A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5012770A (en) * | 1989-07-24 | 1991-05-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Intake apparatus for internal combustion engine |
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