(57)【要約】【課題】【解決手段】光源からレーザ励起光を受け取り且つ該レーザ励起光を伝送する第一の光ファイバと、第一の光ファイバから光を受け取り且つレーザ励起光を通過させると共に、光と関係したスプリアス信号を遮断する第一のフィルタと、第一のフィルタから光を受け取り且つ光を試料に向けて導く第二のフィルタと、第二のフィルタから光を受け取り、該光を試料上に収束させラマン信号を発生させ且つラマン信号を第二のフィルタに戻す収束装置とを備える、ラマンブローブであって、第二のフィルタは収束装置からラマン信号を受け取るとき、ラマン信号を第二の光ファイバに向ける前に、望ましくないレーザ励起光を濾光し、また、第二のフィルタからラマン信号を受け取り且つそのラマン信号を光分析器に伝送する第二の光ファイバを備えるラマンプローブ及びその使用方法である。
2007535680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラマンプローブにおいて、
光源からレーザ励起光を受け取り且つ該レーザ励起光を伝送する第一の光ファイバと、
第一の光ファイバから光を受け取り且つレーザ励起光を通過させると共に、光と関係したスプリアス信号（ｓｐｕｒｉｏｕｓ  ｓｉｇｎａｌｓ）を遮断し得るようにされた第一のフィルタと、
第一のフィルタから光を受け取り且つ光を試料に向けて導き得るようにされた第二のフィルタと、
第二のフィルタから光を受け取り、該光を試料上に収束させてラマン信号を発生させ且つラマン信号を第二のフィルタに戻す収束装置とを備え、
第二のフィルタは、第二のフィルタがラマン信号を収束装置から受け取るとき、第二のフィルタはラマン信号を第二の光ファイバに向ける前に、不要なレーザ励起光を濾光するような更なる形態とされ、
第二のフィルタからラマン信号を受け取り且つ該ラマン信号を光分析器に伝送する第二の光ファイバを備える、ラマンプローブ。
【請求項２】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
光源を更に備える、ラマンプローブ。
【請求項３】
請求項２に記載のラマンプローブにおいて、
光源は、制限された線幅を有する少なくとも１つの７８５ｎｍの半導体レーザを備える、ラマンプローブ。
【請求項４】
請求項３に記載のラマンプローブにおいて、
光源は＜０．２ｎｍＦＷＨＭの線幅を有する、ラマンプローブ。
【請求項５】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第一のファイバからの光を第一のフィルタ上にコリメート（視準）させ得るよう第一のファイバと第一のフィルタとの間に配設されたレンズを更に備える、ラマンプローブ。
【請求項６】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
光と関係したスプリアス信号は、レーザ、ファイバ及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を備える、ラマンプローブ。
【請求項７】
請求項６に記載のラマンプローブにおいて、
レーザと関係したスプリアス信号はＡＳＥを備える、ラマンプローブ。
【請求項８】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
光と関係したスプリアス信号はファイバと関係したスプリアス信号を備える、ラマンプローブ。
【請求項９】
請求項８に記載のラマンプローブにおいて、
ファイバと関係したスプリアス信号は蛍光を備える、ラマンプローブ。
【請求項１０】
請求項８に記載のラマンプローブにおいて、
ファイバと関係したスプリアス信号はレイリー散乱光及びラマン散乱光（Ｒａｌｅｉｇｈ  ａｎｄ  Ｒａｍａｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｓ）を備える、ラマンプローブ。
【請求項１１】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
光と関係したスプリアス信号は、レーザ及びファイバの双方と関係したスプリアス信号を備える、ラマンプローブ。
【請求項１２】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第一のフィルタは、レーザからのＡＳＥと、蛍光と、第一のファイバ内にて発生されたレイリー散乱光及びラマン散乱光とを遮断し得るようにされる、ラマンプローブ。
【請求項１３】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第一のフィルタは帯域通過フィルタを備える、ラマンプローブ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のラマンプローブにおいて、
帯域通過フィルタは、互いに組み合さって作用する複数の帯域通過フィルタユニットを備える、ラマンプローブ。
【請求項１５】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第一のフィルタは、ラマン領域内にて＞３００ｃｍ−１のＡＳＥバックグラウンドを濾光し得るようにされる、ラマンプローブ。
【請求項１６】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第二のフィルタは、互いに組み合わさって作用する複数のフィルタユニットを備える、ラマンプローブ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のラマンプローブにおいて、
第二のフィルタは、互いに組み合さって作用する３つ又はそれ以上のフィルタユニットを備える、ラマンプローブ。
【請求項１８】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第二のフィルタは、反射器ユニットと組み合さって作用するフィルタユニットを備える、ラマンプローブ。
【請求項１９】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第二のフィルタは、２２．５°の光入射角度（ＡＯＩ；Ａｎｇｌｅ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）の形態とされる、ラマンプローブ。
【請求項２０】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第二のフィルタは、５°の光入射角度（ＡＯＩ）の形態とされる、ラマンプローブ。
【請求項２１】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第二のフィルタは、１０°の光入射角度（ＡＯＩ）の形態とされる、ラマンプローブ。
【請求項２２】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第二のフィルタはロングパスフィルタを備える、ラマンプローブ。
【請求項２３】
請求項２２に記載のラマンプローブにおいて、
ロングパスフィルタは、ラマン領域内にて＞３００ｃｍ−１のＡＳＥバックグラウンドを濾光し得るようにされる、ラマンプローブ。
【請求項２４】
請求項２２に記載のラマンプローブにおいて、
ロングパスフィルタは、互いに組み合さって作用する複数のロングパスフィルタユニットを備える、ラマンプローブ。
【請求項２５】
請求項２４に記載のラマンプローブにおいて、
ロングパスフィルタは、互いに組み合わさって作用する３つ又はそれ以上のロングパスフィルタユニットを備える、ラマンプローブ。
【請求項２６】
請求項２２に記載のラマンプローブにおいて、
ロングパスフィルタは、反射器ユニットと組み合さって作用するロングパスフィルタユニットを備える、ラマンプローブ。
【請求項２７】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
収束装置は、第二のフィルタと試料との間に配設されたレンズを備える、ラマンプローブ。
【請求項２８】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
収束装置は、第二のフィルタから光を受け取る第一のレンズと、第一のレンズから光を受け取るバイアル容器と、バイアル容器から光を受け取る第二のレンズと、第二のレンズから光を受け取り且つ該光をターゲット位置上に収束させる第三のレンズとを備え、これにより、収束装置は、（ｉ）試料がバイアル容器内に配置されたとき、光を試料上に収束させ、（ｉｉ）試料がバイアル容器内に配置されないとき、光をターゲット位置上に収束させ得るようにされる、ラマンプローブ。
【請求項２９】
請求項２８に記載のラマンプローブにおいて、
第一のレンズ、バイアル容器、第二のレンズ、第三のレンズ及びターゲット位置は全て互いに整合される、ラマンプローブ。
【請求項３０】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第二のフィルタは、ラマン信号を第二の光ファイバに向ける前に、レーザ励起光を＞ＯＤ１０まで濾光し得るようにされる、ラマンプローブ。
【請求項３１】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
広帯域反射器は、第二のフィルタと第二のファイバとの間に配設される、ラマンプローブ。
【請求項３２】
請求項３１に記載のラマンプローブにおいて、
広帯域反射器は、ラマン信号を第二の光ファイバに向ける前に、レーザ励起光をＯＤ１まで濾光し得るようにされる、ラマンプローブ。
【請求項３３】
請求項３１に記載のラマンプローブにおいて、
広帯域反射器はラマン信号を反射し且つレーザ励起光を通過させる、ラマンプローブ。
【請求項３４】
請求項３１に記載のラマンプローブにおいて、
広帯域反射器は、＞３００ｃｍ−１のラマン信号を反射し且つ０ないし３００ｃｍ−１のラマン信号を通過させる、ラマンプローブ。
【請求項３５】
請求項３１に記載のラマンプローブにおいて、
広帯域反射器は、４５°の光入射角度（ＡＯＩ）の形態とされる、ラマンプローブ。
【請求項３６】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
第二のフィルタと第二のファイバとの間に配設されるレンズを更に備える、ラマンプローブ。
【請求項３７】
請求項１に記載のラマンプローブにおいて、
光分析器を更に備える、ラマンプローブ。
【請求項３８】
請求項３７に記載のラマンプローブにおいて、
光分析器は分光計を備える、ラマンプローブ。
【請求項３９】
請求項３７に記載のラマンプローブにおいて、
光分析器は、分光計と、試料のラマン特徴（Ｒａｍａｎ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を分析し、これにより試料を同定し得るようにされた関係した分析装置とを備える、ラマンプローブ。
【請求項４０】
ラマンプローブにおいて、
レーザ励起光を発生させる光源と、
光源からレーザ励起光を受け取り、該レーザ励起光を試料上に収束させラマン信号を発生させ且つ該ラマン信号を光分析器に戻す収束装置と、
試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する光分析器とを備え、
収束装置は、試料をバイアル容器内又はバイアル容器から遠方のターゲット位置に配置するような形態とされる、ラマンプローブ。
【請求項４１】
請求項４０に記載のラマンプローブにおいて、
バイアル容器及びターゲット位置は互いに整合される、ラマンプローブ。
【請求項４２】
請求項４０に記載のラマンプローブにおいて、
収束装置は、光源から光を受け取る第一のレンズと、第一のレンズから光を受け取るバイアル容器と、バイアル容器から光を受け取る第二のレンズと、第二のレンズから光を受け取り且つ該光をターゲット位置上に収束させる第三のレンズとを備え、これにより収束装置は、（ｉ）試料がバイアル容器内に配置されたとき、光を試料上に収束させ、（ｉｉ）試料がバイアル容器内に配置されないとき、光をターゲット位置上に収束させ得るようにされる、ラマンプローブ。
【請求項４３】
請求項４２に記載のラマンプローブにおいて、
第一のレンズ、バイアル容器、第二のレンズ、第三のレンズ及びターゲット位置は全て互いに整合される、ラマンプローブ。
【請求項４４】
請求項４２に記載のラマンプローブにおいて、
バイアル容器内に位置するようにされたバイアルを更に備える、ラマンプローブ。
【請求項４５】
請求項４２に記載のラマンプローブにおいて、
バイアルは、該バイアルがバイアル容器内に配置されたとき、迷光する逆光線がバイアル容器に入るのを防止するシャッタを更に備える、ラマンプローブ。
【請求項４６】
請求項４０に記載のラマンプローブにおいて、
収束装置は、バイアル容器とターゲット位置との間に配置された円錐形のスタンドオフ材を備える、ラマンプローブ。
【請求項４７】
請求項４６に記載のラマンプローブにおいて、
円錐形のスタンドオフ材は、バイアル容器とターゲット位置との間に配置された窓部を備える、ラマンプローブ。
【請求項４８】
請求項４６に記載のラマンプローブにおいて、
円錐形のスタンドオフ材は、プローブの残りの部分に取り外し可能に接続される、ラマンプローブ。
【請求項４９】
請求項４６に記載のラマンプローブにおいて、
円錐形のスタンドオフ材はプローブの残りの部分に回動可能に接続される、ラマンプローブ。
【請求項５０】
試料のラマン分光法を実施する方法において、
光源を使用してレーザ励起光を発生させるステップと、
レーザ励起光を第一のフィルタを通過させ、光と関係したスプリアス信号を遮断するステップと、
レーザ励起光を第二のフィルタに向けてレーザ励起光を試料に向けて導くステップと、
第二のフィルタから光を受け取り、該光を試料上に収束させラマン信号を発生させ、該ラマン信号を第二のフィルタに戻すステップとを備え、
第二のフィルタは、第二のフィルタが試料からラマン信号を受け取るとき、第二のフィルタは不要なレーザ励起光を濾光するような更なる形態とされ、
第二のフィルタから受け取った濾光した光を光分析器に通すステップと、
試料のラマン特徴を分析して試料を同定するステップとを備える、試料のラマン分光法を実施する方法。
【請求項５１】
ラマンプローブにおいて、
ハウジングと、
レーザ励起光を発生させ得るようにハウジング内に配設された光源と、
ハウジング内に配設されて光源からレーザ励起光を受け取り、レーザ励起光を試料上に収束させ、ラマン信号を発生させ且つラマン信号を光分析器に戻す収束装置と、
ハウジング内に配設され、試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する光分析器とを備え、
収束装置は、試料がハウジングから遠方のターゲット位置にあることを許容する形態とされ、
試料とユーザとの間に配設され、これによりユーザを光源から光学的に遮蔽し得るようハウジングに取り付けられた光遮蔽体を更に備える、ラマンプローブ。
【請求項５２】
請求項５１に記載のラマンプローブにおいて、
光遮蔽体は、光源の作用可能な波長を遮断し得るようにされる、ラマンプローブ。
【請求項５３】
請求項５１に記載のラマンプローブにおいて、
光遮蔽体は、半円形の形態を有する、ラマンプローブ。
【請求項５４】
ラマンプローブにおいて、
ハウジングと、
レーザ励起光を発生させ得るようにハウジング内に配設された光源と、
ハウジング内に配設されて光源からレーザ励起光を受け取り、レーザ励起光を試料上に収束させ、ラマン信号を発生させ且つラマン信号を光分析器に戻す収束装置と、
ハウジング内に配設され、試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する光分析器とを備え、
収束装置は、試料がハウジングから遠方のターゲット位置にあることを許容する形態とされ、
その視界がターゲット位置を包含するようにハウジングに取り付けられたカメラと、カメラにより捉えられた像を表示すべくハウジングに取り付けられたディスプレイとを更に備え、
これにより、ユーザがディスプレイを見る間、プローブを試料に対して配置することを許容する、ラマンプローブ。
【発明の詳細な説明】
【係属中の特許出願の参照】
【０００１】
本特許出願は、次の特許出願の利益を主張するものである。
（ｉ）光ファイバ上でのラマン分光技術（ＲＡＭＡＮ  ＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰＹ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＯＶＥＲ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＦＩＢＥＲＳ）についてペイドン・ワン（Ｐｅｉｄｏｎｇ  Ｗａｎｇ）及びその他の者によって２００４年４月３０日に出願された米国仮特許出願６０／５６６，７１３号（弁理士事件番号第ＡＨＵＲＡ−２２号）；
（ｉｉ）インラインバイアル機能を備えるラマンプローブ（ＲＡＭＡＮ  ＰＲＯＢＥ  ＷＩＴＨ  ＩＮＬＩＮＥ  ＶＩＡＬ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ）についてケビン・ノップ（Ｋｅｖｉｎ  Ｋｎｏｐｐ）及びその他の者によって２００４年９月７日に出願された米国仮特許出願６０／６０７，７３５号（弁理士事件番号ＡＨＵＲＡ−３０号）。
【０００２】
上記２つの特許出願は、その内容を参考として引用し本明細書に含めてある。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、全体として、物質を同定し且つその特徴を把握する方法及び装置、より具体的には、ラマン分光測定法を使用して物質を同定し且つその特徴を把握する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
ラマン分光法は、多岐に亙る物質を同定し且つその特徴を把握するための有用な技術である。ラマン分光法は、科学的及び商業的領域の双方にて広く使用されている。単に一例として且つ非限定的に、商業的な使用領域は、現在、医薬、バイオ技術、薬学、セキュリティ及び地質学を含む。更に、最近の技術的進歩は、コスト及びサイズの縮小化を通じてラマン分光法を使用する用途範囲を拡大することを可能にしている。例えば、粉体、錠剤、液体等の測定及び同定のような実験室外の用途のため、ポータブル装置が最近、利用可能となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
残念なことに、現在のラマン分光システムに関して多数の問題点が存在する。例えば、既存のラマン分光法における未解決の問題点は、レーザ光を試料に送り出し且つ試料からラマンの特徴を集めることである。その他のものの内、これらの問題点は、ポータブル型ラマンシステム内でのスペースの制限、レーザ源からの増強自然放出（ＡＳＥ）に起因してシステム内に導入された信号が歪むこと等を含む。
【０００６】
また、光源及び光検出器から遠方に配置された試料のラマン分光のため、励起光を送り出し且つラマン信号を集めるため光ファイバが一般的に使用されている。しかし、これらの光ファイバの使用は、蛍光並びに光ファイバ内での相互作用を通じて発生されるレイリー散乱光ー及びラマン散乱光を導入する可能性がある。
【０００７】
従って、本発明の主目的は、現在利用可能なシステムの短所を解決する改良された分光システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの好ましい実施の形態において、１組みの光学要素を使用してポンプ源をラマン信号から分離し且つラマン信号を遠方の分光計又は検出器まで向ける、改良されたラマン分光システム（以下に、ラマンプローブと称されることがある）が提供される。ラマンプローブは、レーザ源からのＡＳＥバックグラウンドを濾光し且つ蛍光並びに光ファイバ内での相互作用を通じて発生されたレイリー散乱光及びラマン散乱光を濾光し得る形態とされることが好ましい。
【０００９】
本発明の別の形態において、ラマンプローブであって、
光源からレーザ励起光を受け取り且つ該レーザ励起光を伝送する第一の光ファイバと、
第一の光ファイバから光を受け取り且つレーザ励起光を通過させ、また、光と関係したスプリアス信号を遮断し得るようにされた第一のフィルタと、
第一のフィルタから光を受け取り且つ光を試料に向け得るようにされた第二のフィルタと、
第二のフィルタから光を受け取り、光を試料上に収束させラマン信号を発生させると共に、ラマン信号を第二のフィルタに戻す収束装置と、を備え、
第二のフィルタは、第二のフィルタがラマン信号を収束装置から受け取るとき、第二のフィルタはラマン信号を第二の光ファイバに向ける前に、不要なレーザ励起光を濾光する更なる形態とされ、
ラマン信号を第二のフィルタから受け取り且つラマン信号を光分析器まで伝送する第二の光ファイバを備える上記ラマンプローブが提供される。
【００１０】
また、本発明の１つの好ましい実施の形態において、光を励起させ且つ試験中の試料から光を集める３つの独創的な使用モードを提供し、全てが１つの光プローブの設計内に包含された新規な光プローブの導出システムが提供される。第一の使用モードにおいて、ラマンプローブは、ユーザが露出したビームを制限することにより距離の制御及びレーザの安全性の双方を提供する円錐形のスタンドオフ材（ｓｔａｎｄｏｆｆ）を使用することにより、試料からの距離を維持することを許容する。第二の使用モードは、ユーザが手又はその他の手段により円錐形のスタンドオフ材を除去し、距離の制御を維持することを許容する。第三の使用モードは、試料バイアルをプローブ光学要素組立体内にて直接、挿入することを許容する。
【００１１】
本発明の別の形態において、ラマンプローブであって、
レーザ励起光を発生させる光源と、
光源からレーザ励起光を受け取り、レーザ励起光を試料上に収束させ、ラマン信号を発生させると共に、ラマン信号を光分析器に戻す収束装置と、
試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する光分析器とを備え、
収束装置は、試料がバイアル受け部に又はバイアル受け部から遠方のターゲット位置にあることを許容する形態とされる、上記ラマンプローブが提供される。
【００１２】
本発明の別の形態において、試料のラマン分光を実施する方法であって、
光源を使用してレーザ励起光を発生させるステップと、
レーザ励起光を第一のフィルタを通過させ、光と関係したスプリアス信号を遮断するステップと、
レーザ励起光を第二のフィルタに向けレーザ励起光を試料に向けて導くステップと、
光を第二のフィルタから受け取り、光を試料上に収束させラマン信号を発生させると共に、ラマン信号を第二のフィルタに戻すステップとを備え、
第二のフィルタは、第二のフィルタがラマン信号を試料から受け取るとき、第二のフィルタが不要なレーザ励起光を濾光するような更なる形態とされ、
第二のフィルタから受け取った濾光後の光を光分析器に通すステップと、
試料のラマン特徴を分析し、試料を同定するステップとを備える、上記の方法が提供される。
【００１３】
本発明の別の形態において、ラマンプローブであって、
ハウジングと、
ハウジング内に配設されてレーザ励起光を発生させる光源と、
ハウジング内に配設されてレーザ励起光をレーザ光源から受け取り、レーザ励起光を試料上に収束させラマン信号を発生させると共に、該ラマン信号を光分析器に戻す収束装置と、
ハウジング内に配設されて試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する光分析器とを備え、
収束装置は、試料がハウジングから遠方のターゲット位置にあることを許容する形態とされ、
試料とユーザとの間に配設され、これによりユーザを光源から光学的に遮蔽し得るようにハウジングに取り付けられた光遮蔽体を更に備える、上記のラマンプローブが提供される。
【００１４】
本発明の別の形態において、
ハウジングと、
ハウジング内に配設されてレーザ励起光を発生させる光源と、
ハウジング内に配設されてレーザ励起光をレーザ光源から受け取り、レーザ励起光を試料上に収束させラマン信号を発生させると共に、該ラマン信号を光分析器に戻す収束装置と、
ハウジング内に配設されて試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する光分析器とを備え、
収束装置は、試料がハウジングから遠方のターゲット位置にあることを許容する形態とされ、
その視界がターゲット位置を包含するようにハウジングに取り付けられたカメラと、ハウジングに取り付けられてカメラによって捉えられた像を表示し、これによりユーザがディスプレイを見る間、プローブを試料に対して配置することを許容するディスプレイとを更に備える、上記のラマンプローブが提供される。
【００１５】
本発明の上記及びその他の目的並びに特徴は、同様の参照番号が同様の部品を表わす、添付図面と共に検討すべきである本発明の好ましい実施の形態の以下の詳細な説明により、一層完全に開示され又は明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
新規なラマン分光装置
先ず、図１を参照すると、新規なラマンプローブ５が図示されている。この配置における励起光源ＬＳは、例えば、制限された線幅を有する１つ又はより多数の７８５ｎｍ半導体レーザとすることができる。しかし、ラマンプローブ５は、また、レーザ源がラマン分光検出技術と適合可能である限り、励起光源ＬＳとして任意のその他のレーザ源を使用することもできる。励起光源ＬＳの出力は、光ファイバ１０を通して導出され且つレンズ１５を通じてコリメートされる。帯域通過フィルタ２０（又は帯域通過フィルタ２０Ａ、２０Ｂ多数の組み合わせ）を使用してレーザ励起光を通過させ且つレーザ、ファイバ、及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を遮断する。レーザと関係したスプリアス信号は、全体として、レーザからのＡＳＥを備え、また、ファイバと関係したスプリアス信号は、全体として、蛍光並びにファイバ１０内にて発生されたレイリー散乱光及びラマン散乱光を備えている。好ましくは、帯域通過フィルタ２０は、レーザ及びファイバの双方と関係したスプリアス信号を遮断し得るようにされている。次に、レーザ励起光は、フィルタ２５（２２．５°の入射光の角度ＡＯＩにて）及びフィルタ３０（２２．５°のＡＯＩにて）により反射され、その後、この光はレンズ３５を通して収束され、試料４０を励起する。この点に関して、本開示の目的のため、特定のＡＯＩ値が使用されるが、本発明に従い、ＡＯＩは１つの実施の形態毎に異なるものとしてもよいことを理解すべきである。更に、入力ファイバ及び出力ファイバの幾何学的形態は、平行又は垂直である必要はないため、ＡＯＩの値は、採用される特定の幾何学的形態と共に変化するものとし、例えば、ＡＯＩの値は５°ＡＯＩないし５０°ＡＯＩの範囲とすることができる。本発明の１つの好ましい実施の形態において、フィルタ２５、３０は、ロングパスフィルタであることが好ましい。この点に関して、フィルタ２５は、レーザ光を反射し得るよう簡単な反射器にて置換することが可能であることも理解すべきである。レーザ励起光が試料に投射された後、ラマン信号は、レンズ３５を通して再コリメートされ且つフィルタ３０を通って進む。これと代替的に、ラマン信号は、多数のフィルタを通過するものとしてもよい（すなわちフィルタ３０を通過することに加えて、ラマン信号は２２．５°ＡＯＩにて追加的フィルタ４５を通過することができる）。本発明の１つの好ましい実施の形態において、追加的なフィルタ４５は、また、ロングパスフィルタであることが好ましい。試料からラマン信号がフィルタ３０を通過するとき、フィルタ３０は、この時点にて第二の目的を果たす、すなわち該フィルタはレーザ線を遮断する。フィルタ３０、４５は、光が広帯域幅反射器５０（４５°ＡＯＩにて）及び収束レンズ５５を通って集光光ファイバ６０内に向き変えされる前に、レーザ線を＞ＯＤ１０まで濾光することができる。光ファイバ６０は、ラマン信号を光分析器ＬＡに伝送し、該光分析器ＬＡは試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する。光分析器ＬＡは、当該技術にて周知の型式の関係した分析装置を有する分光計を備えることができる。例えば、概略図の形態にてラマン分光システムの全体を示す図１Ａを参照する。ラマン信号を反射することに加えて、広帯域幅反射器５０は、またレーザ励起光（ＯＤ１）を濾光する。
【００１７】
誘電薄膜フィルタ
上述した各種の濾光作用は、次の誘電薄膜フィルタにより実現することができる。この点に関して、本開示の目的のため、対象とするラマン信号は＞３００ｃｍ−１であるものと想定する。励起源に近いラマン信号（すなわち、約１００ｃｍ−１ないし約３００ｃｍ−１）は、また別の組みのフィルタを通して検出することもできる。
【００１８】
（１）通過帯域フィルタの設計
上述したように、１つ又はより多数の通過帯域フィルタ２０Ａ、２０Ｂを使用してレーザ光を通過させ且つレーザ、ファイバ及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を遮断することができる。通過帯域フィルタは、誘電薄膜構造を使用して製造することができる。例えば、レーザＡＳＥ及び蛍光並びにファイバ内のレイリー散乱光及びラマン散乱光を濾光し得る形態とされた薄膜設計の伝送の特徴を示す図２を参照。
【００１９】
（２）フィルタの設計
上述したように、フィルタ２５、３０及び（又は）４５（本発明の１つの実施の形態において、好ましくは、ロングパスフィルタ）を使用してレーザ線を反射し又は遮断すると共に、ラマン信号を通過させることができる。かかるフィルタは、誘電薄膜構造を使用して製造することができる。その設計は、８００ｎｍないし１１００ｎｍの範囲に対する形態とされることが好ましく、ＣＣＤ検出器は全体としてこの範囲を超えて感知することができない。例えば、レーザ線を反射し（及び／（又は）遮断し）また、ラマン信号を伝送するフィルタ薄膜設計の伝送特徴を示す図３を参照。
【００２０】
（３）追加的な広帯域反射器
ラマン信号を収束レンズに向き変えするため、追加的な広帯域反射器５０が使用される。更に、追加的な広帯域反射器５０は、光を収束フィルタに通す前に、レーザ励起光（ＯＤ＞１）を更に濾光する。広帯域反射器５０は、また、誘電薄膜フィルムの構造を使用して製造することもできる。例えば、ラマン信号を向け且つレーザ線を遮断する形態とされた追加的な広帯域反射器５０の伝送特徴を示す図４を参照。
【００２１】
追加的な新規な構造
次に、図５を参照すると、全体として広帯域反射器５０が集光ファイバの配置の変更により省略される点を除いて、図１に示したものと構造の点にて同様である別の新規なラマンプローブの配置１０５が示されている。このように、図５に示した構造において、励起光源ＬＳの出力は、光ファイバ１１０を通して導出され且つレンズ１１５を通してコリメートされる。帯域通過フィルタ１２０（又は帯域通過フィルタ１２０Ａ、１２０Ｂの多数の組み合わせ）を使用してレーザ励起光を通過させると共にレーザ、ファイバ及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を遮断する。レーザと関係したスプリアス信号は、全体として、レーザからのＡＳＥを備え、また、ファイバと関係したスプリアス信号は、全体として、蛍光並びにファイバ１１０内にて発生されたレイリー散乱光及びラマン散乱光を備えている。好ましくは、帯域通過フィルタ１２０は、レーザ及びファイバの双方と関係したスプリアス信号を遮断し得るようにされている。次に、レーザ励起光は、フィルタ１２５（２２．５°ＡＯＩにて）及びフィルタ１３０（２２．５°ＡＯＩにて）により反射され、また、その後、その光はレンズ１３５を通して収束され、試料１４０を励起させる。この点に関して、本開示の目的のため、特定のＡＯＩ値が使用されるが、本発明に従い、ＡＯＩは実施の形態毎に異なるものとすることが可能であることを理解すべきである。更に、入力ファイバ及び出力ファイバの幾何学的形態は、平行又は垂直とする必要はないため、ＡＯＩ値は、採用される特定の幾何学的形態と共に変更し、例えば、ＡＯＩ値は５°ＡＯＩないし５０°ＡＯＩの範囲とすることができる。本発明の１つの好ましい実施の形態において、フィルタ１２５、１３０は、ロングパスフィルタであることが好ましい。この点に関して、フィルタ１２５はレーザ光を反射し得るよう簡単な反射器にて置換することも可能であることも理解すべきである。レーザ励起光が試料に投射された後、ラマン信号は、レンズ１３５を通して再コリメートされ且つフィルタ１３０を通過する。これと代替的に、ラマン信号は、多数のフィルタを通過するようにしてもよい（すなわち、フィルタ１３０を通過することに加えて、ラマン信号は２２．５°ＡＯＩにて追加的なフィルタ１４５を通過することができる）。本発明の１つの好ましい実施の形態において、追加のフィルタ１４５は、またロングパスフィルタであることが好ましい。試料からのラマン信号がフィルタ１３０を通過するとき、フィルタ１３０は、この時点にて第二の目的を果たす、すなわち該フィルタはレーザ線を遮断する。フィルタ１３０、１４５は、光が収束レンズ１５５により集光光ファイバ１６０内に向き変えされる前に、レーザ線を＞ＯＤ１０まで濾光することができる。光ファイバ１６０は、ラマン信号を光分析器ＬＡに伝送し、該光分析器ＬＡは、試料のラマン特徴を分析し、これによりその試料を同定する。該光分析器ＬＡは、当該技術にて周知の型式の関係した分析装置を有する分光計を備えることができる。例えば、ラマン分光システムの全体を概略図的な形態にて示す図１Ａを参照。
【００２２】
次に、図６を参照すると、図５に示した構造と全体として同様である別の新規なラマンプローブの配列２０５が示されている。しかし、この新規な配置により、ファイバ及び信号集光光学素子は、互いに共直線状である（互いに垂直ではない）。このため、図６に示した構造において、励起光源ＬＳの出力は、光ファイバ２１０を通して導出され且つレンズ２１５を通してコリメートされる。帯域通過フィルタ２２０（又は帯域通過フィルタ２２０Ａ、２２０Ｂの多数の組み合わせ）を使用してレーザ励起光を通過させると共に、レーザ、ファイバ及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を遮断する。レーザと関係したスプリアス信号は、全体として、レーザからのＡＳＥを備え、ファイバと関係したスプリアス信号は、全体として、蛍光並びにファイバ２１０内にて発生されたレイリー散乱光及びラマン散乱光を備えている。好ましくは、帯域通過フィルタ２２０は、レーザ及びファイバの双方と関係したスプリアス信号を遮断し得るようにされている。その後、レーザ励起光は、フィルタ２２５（２２．５°ＡＯＩにて）、また、フィルタ２３０（２２．５°ＡＯＩにて）により反射され、その後、該光はレンズ２３５を通して収束され、試料２４０を励起させる。この点に関して、本開示の目的のため、特定のＡＯＩ値が使用されるが、本発明に従い、ＡＯＩは実施の形態毎に異なるものとすることが可能であることを理解すべきである。更に、入力ファイバ及び出力ファイバの幾何学的形態は平行又は垂直とする必要はないため、ＡＯＩ値は、採用された特定の幾何学的形態に従って変更することができ、例えば、ＡＯＩ値は、５°ＡＯＩないし５０°ＡＯＩの範囲内とすることができる。本発明の１つの好ましい実施の形態において、フィルタ２２５、２３０は、長通過フィルタであることが好ましい。この点に関して、フィルタ２２５は、レーザ光を反射し得るよう簡単な反射器にて置換することが可能であることも理解すべきである。レーザ励起光が試料に投射された後、ラマン信号は、レンズ２３５を通して再コリメートされ且つフィルタ２３０を通過する。これと代替的に、ラマン信号は、多数のフィルタを通過するようにしてもよい（すなわちフィルタ２３０を通過することに加えて、ラマン信号は２２．５°のＡＯＩにて追加的なフィルタ２４５を通過することができる）。本発明の１つの好ましい実施の形態において、追加的なフィルタ２４５はロングパスフィルタであることも好ましい。試料からラマン信号がフィルタ２３０を通過すると、フィルタ２３０は、この時点にて第二の目的を果たす、すなわち、該フィルタはレーザ線を遮断する。フィルタ２３０、２４５は、光が収束レンズ２５５により集光光ファイバ２６０に向き変えされる前に、レーザ線を＞ＯＤ１０まで濾光することができる。光ファイバ２６０は、ラマン信号を光分析器ＬＡに伝送し、該光分析器は、試料のラマン特徴を分析し、これによりその試料を同定する。該光分析器ＬＡは、当該技術にて周知の型式の関係した分析装置を有する分光計を備えることができる。例えば、ラマン分光システムの全体を概略図的な形態にて示す図１Ａを参照。
【００２３】
図１ないし図６に示した構造において、形態は、フィルタ２５、３０及び（又は）４５（または１２５、１３０及び（又は）１４５等）に対して２２．５°の光入射角度（ＡＯＩ）を利用することが好ましいことを理解すべきである。しかし、上述したように、特定の製造許容公差の利点を活用し得るよう任意のその他のＡＯＩの形態とすることもできる。
【００２４】
例えば、次に、図７を参照すると、フィルタに対して異なるＡＯＩを使用する別の新規なラマンプローブの形態３０５が示されている。この構造において、励起光源ＬＳの出力は、光ファイバ３１０を通して導出され且つレンズ３１５を通してコリメートされる。帯域通過フィルタ３２０（又は帯域通過フィルタ３２０Ａ、３２０Ｂの多数の組み合わせ）を使用してレーザ励起光を通過させ且つレーザ、ファイバ及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を遮断する。レーザと関係したスプリアス信号は、全体として、レーザからのＡＳＥを備え、また、ファイバと関係したスプリアス信号は、全体として、蛍光並びにファイバ３１０内にて発生されたレイリー散乱光及びラマン散乱光を備えている。好ましくは、帯域通過フィルタ３２０は、レーザ及びファイバの双方と関係したスプリアス信号を遮断し得るものとする。次に、レーザ励起光は、この形態において、レーザ線反射器（４０°の光入射角度ＡＯＩにて）とすることができるフィルタ３２５と、フィルタ３３０（５°のＡＯＩにて）とにより反射され、次に、その光はレンズ３３５を通して収束され、試料３４０を励起させる。この点に関して、本開示の目的のため、特定のＡＯＩ値が使用されるが、本発明の実施の形態に従いＡＯＩは実施の形態毎に異なるものとすることが可能であることを理解すべきである。更に、入力ファイバ及び出力ファイバの幾何学的形態は、平行又は垂直である必要はないため、ＡＯＩの値は、採用される特定の幾何学的形態と共に異なるものとし、例えば、ＡＯＩの値は５°ＡＯＩないし５０°ＡＯＩの範囲とすることができる。本発明の１つの好ましい実施の形態において、フィルタ３３０は、ロングパスフィルタであることが好ましい。この実施の形態において、レーザ線反射器３２５は、レーザ光を反射し得るよう簡単な反射器であることが好ましい。レーザ励起光が試料に投射された後、ラマン信号は、レンズ３３５を通して再コリメートされ且つフィルタ３３０を通って進む。これと代替的に、ラマン信号は、多数のフィルタを通過するものとしてもよい（すなわちフィルタ３３０を通過することに加えて、ラマン信号は５°ＡＯＩにて追加的フィルタ３４５を通過することができる）。本発明の１つの好ましい実施の形態において、追加的なフィルタ３４５は、また、ロングパスフィルタであることが好ましい。試料からラマン信号がフィルタ３３０を通過するとき、フィルタ３３０は、この時点にて第二の目的を果たす、すなわち該フィルタはレーザ線を遮断する。フィルタ３３０、３４５は、光が広帯域幅反射器３５０（４５°ＡＯＩにて）及び収束レンズ３５５を通って集光光ファイバ３６０内に向き変えされる前に、レーザ線を＞ＯＤ１０まで濾光することができる。光ファイバ３６０は、ラマン信号を光分析器ＬＡに伝送し、該光分析器ＬＡは、試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する。光分析器ＬＡは、当該技術にて周知の型式の関係した分析装置を有する分光計を備えることができる。例えば、概略図の形態にてラマン分光システムの全体を示す図１Ａを参照する。ラマン信号を反射することに加えて、広帯域幅反射器３５０は、またレーザ励起光（ＯＤ１）を濾光する。
【００２５】
上述したように、ラマンプローブの形態３０５は、フィルタ３３０、３４５に対し５°のＡＯＩを使用する。かかる小さいＡＯＩは、大きい角度のＡＯＩと関係したｓ、ｐ偏光の差を減少させることができる。より小さいＡＯＩの値を使用することにより、〜３００ｃｍ−１（又はより小さい）付近のラマン信号は容易に分解することができる。この形態において、レーザ線反射器（又はフィルタ）３２５は、４０°のＡＯＩに対する設計とされている。レーザ線反射器３２５は、簡単なレーザ線分布ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）（ＤＢＲ）とすることができる。
【００２６】
遥かに狭小な帯域通過フィルタ及び遥かに小さいＡＯＩを有するフィルタの場合、１００ｃｍ−１近くのラマン信号を容易に利用することが可能であることを理解すべきである。
【００２７】
次に、図８を参照すると、該フィルタ（ロングパスフィルタであることが好ましい）に対しより小さいＡＯＩを使用する別の新規なラマンプローブの形態４０５が示されている。より具体的には、この構造において、励起光源ＬＳの出力は、光ファイバ４１０を通して導出され且つレンズ４１５を通してコリメートされる。帯域通過フィルタ４２０（又は帯域通過フィルタ４２０Ａ、４２０Ｂの多数の組み合わせ）を使用してレーザ励起光を通過させ且つレーザ、ファイバ及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を遮断する。レーザと関係したスプリアス信号は、全体として、レーザからのＡＳＥを備え、また、ファイバと関係したスプリアス信号は、全体として、蛍光並びにファイバ４１０内にて発生されたレイリー散乱光及びラマン散乱光を備えている。好ましくは、帯域通過フィルタ４２０は、レーザ及びファイバの双方と関係したスプリアス信号を遮断し得るようにされている。次に、レーザ励起光は、レーザ線反射器４２５（４０°の光入射角度、ＡＯＩにて）及びフィルタ４３０（５°ＡＯＩにて）により反射され、また、その後、その光はレンズ４３５を通して収束され、試料４４０を励起させる。この実施の形態において、レーザ線反射器４２５は、レーザ光を反射し得るよう簡単な反射器であることが好ましい。この点に関して、本開示の目的のため、特定のＡＯＩ値が使用されるが、本発明に従い、ＡＯＩは実施の形態毎に異なるものとすることが可能であることを理解すべきである。更に、入力ファイバ及び出力ファイバの幾何学的形態は、平行又は垂直とする必要はないため、ＡＯＩ値は、採用される特定の幾何学的形態と共に変更し、例えば、ＡＯＩ値は５°ＡＯＩないし５０°ＡＯＩの範囲とすることができる。本発明の１つの好ましい実施の形態において、フィルタ４３０は、ロングパスフィルタであることが好ましい。レーザ励起光が試料に投射された後、ラマン信号は、レンズ４３５を通して再コリメートされ且つフィルタ４３０を通過する。これと代替的に、ラマン信号は、多数のフィルタを通過するようにしてもよい（すなわち、フィルタ４３０を通過することに加えて、ラマン信号は５°ＡＯＩにて追加的なフィルタ４４５を通過することができる）。本発明の１つの好ましい実施の形態において、追加のフィルタ４４５は、またロングパスフィルタであることが好ましい。試料からのラマン信号がフィルタ４３０を通過するとき、フィルタ４３０は、この時点にて第二の目的を果たす、すなわち該フィルタはレーザ線を遮断する。フィルタ４３０、４４５は、光が収束レンズ４５５により集光光ファイバ４６０内に向き変えされる前に、レーザ線を＞ＯＤ１０まで濾光することができる。光ファイバ４６０は、ラマン信号を光分析器ＬＡに伝送し、該光分析器ＬＡは、試料のラマン特徴を分析し、これによりその試料を同定する。該光分析器ＬＡは、当該技術にて周知の型式の関係した分析装置を有する分光計を備えることができる。例えば、ラマン分光システムの全体を概略図的な形態にて示す図１Ａを参照。
【００２８】
上述したように、フィルタのその他の任意の角度を使用して、ファイバ及び信号を集める光学素子が互いに共直線状であるラマンプローブの形態とすることもできる。このように、図９に示した構造において、励起光源ＬＳの出力は、光ファイバ５１０を通して導出され且つレンズ５１５を通じてコリメートされる。帯域通過フィルタ５２０（又は帯域通過フィルタ５２０Ａ、５２０Ｂの多数の組み合わせ）を使用してレーザ励起光を通過させ且つレーザ、ファイバ、及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を遮断する。レーザと関係したスプリアス信号は、全体として、レーザからのＡＳＥを備え、また、ファイバと関係したスプリアス信号は、全体として、蛍光並びにファイバ５１０内にて発生されたレイリー散乱光及びラマン散乱光を備えている。好ましくは、帯域通過フィルタ５２０は、レーザ及びファイバの双方と関係したスプリアス信号を遮断し得るようにされている。次に、レーザ励起光は、フィルタ５２５（１０°ＡＯＩにて）及びフィルタ５３０（１０°のＡＯＩにて）により反射され、その後、この光はレンズ５３５を通して収束され、試料５４０を励起する。この点に関して、本開示の目的のため、特定のＡＯＩ値が使用されるが、本発明に従い、ＡＯＩは１つの実施の形態毎に異なるものとしてもよいことを理解すべきである。更に、入力ファイバ及び出力ファイバの幾何学的形態は、平行又は垂直である必要はないため、ＡＯＩの値は、採用される特定の幾何学的形態と共に変化するものとし、例えば、ＡＯＩの値は５°ＡＯＩないし５０°ＡＯＩの範囲とすることができる。本発明の１つの好ましい実施の形態において、フィルタ５２５、５３０は、ロングパスフィルタであることが好ましい。この点に関して、フィルタ５２５は、レーザ光を反射し得るよう簡単な反射器にて置換することが可能であることを理解すべきである。レーザ励起光が試料に投射された後、ラマン信号は、レンズ５３５を通して再コリメートされ且つフィルタ５３０を通って進む。これと代替的に、ラマン信号は、多数のフィルタを通過するものとしてもよい（すなわちフィルタ５３０を通過することに加えて、ラマン信号は１０°ＡＯＩにて追加的フィルタ５４５を通過することができる）。本発明の１つの好ましい実施の形態において、追加的なフィルタ５４５は、また、ロングパスフィルタであることが好ましい。試料からラマン信号がフィルタ５３０を通過するとき、フィルタ５３０は、この時点にて第二の目的を果たす、すなわち該フィルタはレーザ線を遮断する。フィルタ５３０、５４５は、光が収束レンズ５５５により集光光ファイバ５６０内に向き変えされる前に、レーザ線を＞ＯＤ１０まで濾光することができる。光ファイバ５６０は、ラマン信号を光分析器ＬＡに伝送し、該光分析器ＬＡは試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する。光分析器ＬＡは、当該技術にて周知の型式の関係した分析装置を有する分光計を備えることができる。例えば、概略図の形態にてラマン分光システムの全体を示す図１Ａを参照する。
【００２９】
ラマンプローブは、また、その表面に色々な被覆を有する２つのプリズムを利用することにより、著しくより小型に形成することができる。かかる実施の形態の１つが図１０に示されている。この形態において、色々な被覆の機能は上述したものと同一である。より特定的に、図１０には、ラマンプローブの形態６０５が示されている。励起光源ＬＳの出力は、光ファイバ６１０を通して導出され且つレンズ６１５を通じてコリメートされる。第一のプリズム６７５上の広帯域通過フィルタ被覆６６５を使用してレーザ励起光を通過させ且つレーザ、ファイバ、及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を遮断する。レーザと関係したスプリアス信号は、全体として、レーザからのＡＳＥを備え、また、ファイバと関係したスプリアス信号は、全体として、蛍光並びにファイバ６１０内にて発生されたレイリー散乱光及びラマン散乱光を備えている。好ましくは、帯域通過フィルタ６２０は、レーザ及びファイバの双方と関係したスプリアス信号を遮断し得るようにされている。次に、レーザ励起光は、広帯域の反射防止（ＡＲ）被覆６７０を通じて４５度のＡＯＩにて二色性ビームスプリッタ被覆６８０によって反射され、次に、この光はレンズ６３５を通して収束され、試料６４０を励起する。この点に関して、本開示の目的のため、特定のＡＯＩ値が使用されるが、本発明に従い、ＡＯＩは１つの実施の形態毎に異なるものとしてもよいことを理解すべきである。更に、入力ファイバ及び出力ファイバの幾何学的形態は、平行又は垂直である必要はないため、ＡＯＩの値は、採用される特定の幾何学的形態と共に異なるものとし、例えば、ＡＯＩの値は５°ＡＯＩないし５０°ＡＯＩの範囲とすることができる。レーザ励起光が試料の投射された後、ラマン信号は、レンズ６３５を通して再コリメートされ、広帯域ＡＲ被覆６７０を通過する。試料からのラマン信号が広帯域ＡＲ被覆６７０を通過したとき、広帯域ＡＲ被覆６７０は、この時点にて第二の目的を果たす、すなわち該被覆は、レーザ線を遮断する。光は、第二のプリズム６８５を通過し、次に、フィルタ被覆６９０を通過し、その後、収束レンズ６５５により集光光ファイバ６６０内に向き変えされる。光ファイバ６６０は、ラマン信号を光分析器ＬＡに伝送し、該光分析器ＬＡは試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する。光分析器ＬＡは、当該技術にて周知の型式の関係した分析装置を有する分光計を備えることができる。例えば、概略図の形態にてラマン分光システムの全体を示す図１Ａを参照する。
【００３０】
インラインバイアル機能を有するポータブル型ラマンプローブ
図１ないし図１０に示した型式のラマン光学プローブは、多岐に亙る設定状態にて光を試料へ導出し且つ試料から集めるため使用することができる。しかし、かかるラマン光学プローブをポータブル型の分野の用途にて使用しようとするとき、使用の可能性に関する問題が生ずる可能性がある。
【００３１】
一例として、図１に示した構造において、導出／集光レンズ３５及び試料４０からの距離は、全体として、信号の強度を最大にし得るようにレンズ３５の焦点距離の約＋／−０．５ｍｍ以内に維持しなければならない。
【００３２】
更に、多くのユーザは、ラマンプローブ器具が試料にて汚れるのを回避し得るように実際に試料に接触せずに、試料４０をレンズ３５に近い位置に維持することを望むことがある。
【００３３】
また、一部のユーザは、測定中、その試料をガラスバイアル内に配置することを望むことがある。このことは、先行技術のラマンプローブでは具合が悪い。
上記及びその他の問題点に対処するため、本発明は、３つの異なる使用モードにて使用することができる新規なラマンプローブを提供する。第一の使用モードにおいて、ラマンプローブは、ユーザが円錐形のスタンドオフ材を使用して試料からある距離を維持することを許容し、この円錐形のスタンドオフ材は、露出したビームを選択することにより距離の制御及びレーザの安全性の双方を実現する。第二の使用モードは、手又はその他の手段によりユーザが円錐形のスタンドオフ材を除去して距離の制御を維持することを許容する。第三の使用モードは、試料バイアルをプローブの光学素子組立体内に直接挿入することを許容する。
【００３４】
より具体的には、次に、図１１を参照すると、上述した３つの使用モードを提供する新規なラマンプローブの形態７０５が示されている。この構造において、励起光源ＬＳの出力は、光ファイバ７１０を通して導出され且つレンズ７１５を通してコリメートされる。帯域幅通過フィルタ７２０（又は帯域幅通過フィルタ７２０Ａ、７２０Ｂの多数の組み合わせ）を使用して、レーザ励起光を通過させ且つレーザ、ファイバ及び（又は）その双方と関係したスプリアス信号を遮断する。レーザと関係したスプリアス信号は、全体として、レーザからのＡＳＥを備え、ファイバと関係したスプリアス信号は、全体として、蛍光並びにファイバ７１０内に発生されたレイリー励起光及びラマン散乱光を備えている。好ましくは、帯域通過フィルタ７２０は、レーザ及びファイバの双方と関係してスプリアス信号を遮断し得るようにされるものとする。次に、レーザ励起光は、レーザ線反射器７２５（２２．５°の入射光の角度ＡＯＩにて）及びフィルタ７３０（２２．５°のＡＯＩにて）により反射され、その後、この光は試料のバイアル容器８０５にレンズ７３５を通して収束され又は試料バイアル容器８０５及び収束レンズ８００を通過し、次に、別の収束レンズ７９５を通過して試料の位置７４０に達する。この点に関して、本開示の目的のため、特定のＡＯＩ値が使用されるが、本発明に従い、ＡＯＩは１つの実施の形態毎に異なるものとしてもよいことを理解すべきである。更に、入力ファイバ及び出力ファイバの幾何学的形態は、平行又は垂直である必要はないため、ＡＯＩの値は、採用される特定の幾何学的形態と共に異なるものとし、例えば、ＡＯＩの値は５°ＡＯＩないし５０°ＡＯＩの範囲とすることができる。本発明の１つの好ましい実施の形態において、フィルタ７３０は、ロングパスフィルタであることが好ましい。この実施の形態において、レーザ線反射器７２５は、レーザ光を反射し得るよう簡単な反射器であることが好ましい。レーザ励起光が試料に投射された後、ラマン信号は、レンズ７３５を通して（試料がバイアル容器８０５内に配置されている場合）又は、レンズ７９５、８００、７３５を通して（試料が試料の位置７４０に配置されている場合）、再コリメートされ、フィルタ７３０を通って進む。これと代替的に、ラマン信号は、多数のフィルタを通過するものとしてもよい（すなわちフィルタ７３０を通過することに加えて、ラマン信号は２２．５°ＡＯＩにて追加的フィルタ７４５を通過することができる）。本発明の１つの好ましい実施の形態において、追加的なフィルタ４５は、また、ロングフィルタであることが好ましい。試料からラマン信号がフィルタ７３０を通過するとき、フィルタ７３０は、この時点にて第二の目的を果たす、すなわち該フィルタはレーザ線を遮断する。フィルタ７３０、７４５は、光が収束レンズ７５５により集光光ファイバ７６０内に向き変えされる前に、レーザ線を＞ＯＤ１０まで濾光することができる。光ファイバ７６０は、ラマン信号を光分析器ＬＡに伝送し、該光分析器ＬＡは試料のラマン特徴を分析し、これにより試料を同定する。光分析器ＬＡは、当該技術にて周知の型式の関係した分析装置を有する分光計を備えることができる。例えば、��略図の形態にてラマン分光システムの全体を示す図１Ａを参照する。本発明の１つの好ましい実施の形態において、フィルタ７３０及び（又は）７４５はロングパスフィルタを備えることができる。
【００３５】
新規なラマンプローブ７０５は、次のようにして具体化し且つ使用することができる。
先ず、図１２、図１３、図１４及び図１４Ａを参照すると、第一の使用モードにおいて、新規なラマンプローブ７０５は、ユーザが出力ファイバ７６０に隣接してラマンプローブのハウジング８１５に取り付けられる円錐形のスタンドオフ材８１０を使用して試料までのある距離を維持することを許容する。円錐形のスタンドオフ材８１０は、距離の制御及びレーザの安全性の双方を提供する（ビームの露出を制限することにより）設計とされている。円錐形のスタンドオフ材８１０は、汚れの問題点を緩和し得るように使い捨て可能な要素として製造することができ又は該スタンドオフ材はラマンプローブのより恒久的な要素とすることができる。１つの好ましい構造において、プローブ及び円錐形のスタンドオフ材は、恒久的又は使い捨て可能な円錐形のスタンドオフ材をポータブル型のラマンユニットに取り付け且つ該ラマンユニットから除去する機構を含む。特に、円錐形のスタンドオフ材は、プローブの残り部分にスナップ嵌めすることができ（図１４参照）又は円錐形のスタンドオフ材は、所望に応じて、所要位置に且つ所要位置外に旋回させることができるようプローブの残り部分に回動可能に取り付けることができる。
【００３６】
円錐形のスタンドオフ材８１０は、例えば、図１２ないし図１４及び図１４Ａに示したような多岐に亙る形態を備えることができる。本発明の１つの好ましい形態において、円錐形のスタンドオフ材８１０は、距離のスタンドオフ材として機能する外側円錐体８１０Ａ（図１３）と、眼の安全性を実現する内側円錐体８１０Ｂとを備えている。好ましくは、内側円錐体８１０Ｂは、レーザ光を隠し得るように裏塗りするものとする。円錐形のスタンドオフ材は、プラスチック又は金属或いはこれら２つの材料の組み合わせにて出来たものとすることができる。試料が円錐体内に侵入するのを防止し得るようにレーザの放出点にてガラス窓部８１０Ｃ（図１２）を設けることができる。選択的に、円錐形のスタンドオフ材８１０にスイッチ（図示せず）を設けてサンプルと接触したときにレーザ放出をトリガーするようにしてもよい。所望であれば、円錐形のスタンドオフ材８１０は、外側円錐体８１０Ａの外周を取り囲む半月フィルタ８１０Ｄ（図１４Ａ）を備えることができ、この場合、フィルタ要素８１０Ｅは、レーザの作用可能な波長を濾光し、レーザビームを直接見るのを防止し、これにより操作者の安全性を実現し得るような形態とされる。
【００３７】
第二の使用モードは、手で又はその他の手段により所望の距離を維持し得るように円錐形のスタンドオフ材８１０を除去することを許容する。このモードは、またユーザが試料に触れる必要性を回避するのを許容し、このことはまた、汚れの問題点を緩和するのを助けることができる。この第二のモードにおいて、電子／光学方法の使用を組み合わせ、試料とレンズとの間の距離に比例するフィードバック信号を提供し、ラマン信号を最適化することも可能である。
【００３８】
第三の使用モードにおいて、次に、図１５ないし図１７を参照すると、バイアル８２０をバイアル容器８０５内に挿入し、バイアル８２０はプローブの光学素子組立体内に位置するようにすることができる。追加的な光学素子は、光を容器８０５内のバイアル８２０（バイアルが存在するならば）に収束させ又は光をスタンドオフ材試料７４０（バイアルが存在しないならば）に導出することを許容する。容器８０５は、容器の内部とプローブの作用要素との間に水密バリアを有することが好ましい。窓部８２２（図１８）は、光が容器８０５内に且つ容器８０５外に進むのを許容する。
【００３９】
所望であるならば、バイアル８２０は、レンズ８００に隣接する窓部８２２を閉じて、試料が容器８０５内に保持されるとき、迷光する逆光線が容器８０５に入るのを防止する「シャッタ」８２５を含むことができる。
【００４０】
次に、図１９を参照すると、カメラ８３０をプローブの正面側に追加し、カメラからの像がプローブのスクリーン８３５に表示されるようにすることができる（図１４Ａ）。この構造において、操作者は、スクリーン８３５を見つつ、プローブをスタンドオフ材の位置７４０にて試料に対して配置することができる。この特徴は、眼の安全性を向上させ、また、更に、カメラの倍率を提供することにより、ラマンポンプビームを正確な位置に位置決めするのを助けることができる。更に、カメラ８３０からのデータは、日付け及び時間の情報と共に除去可能なメモリチップ（例えば、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード）に記憶させ、プローブの試験を容易に文書化することを許容することができる。
【００４１】
更なる構造
本発明は、本明細書に開示し及び（又は）図面に示した特定の構造に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内にて変更例又は等価物を備えるものであることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】新規なラマン光プローブを示す図である。
【図１Ａ】１Ａは、ラマン分光システムの全体を概略図的な形態にて示す図である。
【図２】ＡＳＥ、蛍光、ファイバ内にて散乱するレイリー散乱光及びラマン散乱光を濾光する薄膜設計を示す図である。
【図３】レーザ線を反射し（遮断し）及びラマン信号を伝送する薄膜設計を示す図である。
【図４】ラマン信号を導き且つレーザ線を遮断する追加的な高帯域反射器を示す図である。
【図５】広帯域反射器は集光ファイバを再配置することにより省略される別のラマンプローブの配列を示す図である。
【図６】ファイバ及び信号を集める光学素子が共直線状（互いに垂直ではなくて）である、本発明の別の実施の形態の図である。
【図７】フィルタに対して５°の入射角度（ＡＯＩ）を使用する点を除いて、図１の実施の形態と同様の別の実施の形態を示す図である。
【図８】フィルタに対して５°の入射角度（ＡＯＩ）を使用する点を除いて、図５の実施の形態と同様の別の実施の形態を示す図である。
【図９】フィルタに対して１０°ＡＯＩを使用する点を除いて、図６の変更例である別の実施の形態を示す図である。
【図１０】表面に各種の被覆を有する２つのプリズムを使用することを通じてより小型の設計とされたラマンプローブの別の実施の形態を示す図である。
【図１１】３つの異なる使用モードを許容する形態とされたポータブル型ラマンプローブを示す図である。
【図１２】ユーザが円錐形のスタンドオフ材を使用して試料から距離を維持することを許容する形態とされた図１１のポータブル型ラマンプローブを示す図である。
【図１３】ユーザが円錐形のスタンドオフ材を使用して試料から距離を維持することを許容する形態とされた図１１のポータブル型ラマンプローブを示す図である。
【図１４】距離の制御状態を維持し得るようユーザが手又はその他の手段により円錐形のスタンドオフ材を除去することを許容する形態とされた図１１のポータブル型ラマンプローブを示す図である。
【００４３】
１４Ａは、別の形態の円錐形スタンドオフ材を有する新規なポータブル型ラマンプローブを示す図である。
【図１５】ユーザが試料バイアルをプローブの光学素子組立体内に直接挿入するのを許容する形態とされた図１１のポータブル型ラマンプローブを示す図である。
【図１６】ユーザが試料バイアルをプローブの光学素子組立体内に直接挿入するのを許容する形態とされた図１１のポータブル型ラマンプローブを示す図である。
【図１７】ユーザが試料バイアルをプローブの光学素子組立体内に直接挿入するのを許容する形態とされた図１１のポータブル型ラマンプローブを示す図である。
【図１８】試料バイアルは迷光する逆光線がバイアル容器内に入るのを防止するシャッタを内蔵する、プローブの光学素子組立体内に直接挿入された試料バイアルを示す概略図である。
【図１９】ラマンプローブの前側に取り付けられたカメラを示す概略図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１４Ａ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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