(57)【要約】【課題】様々な形状の試料であっても測定位置が変動しにくい状態で試料が保持可能な試料ホルダを提供すること。【解決手段】ホルダ本体（２１，２２）に支持され、表面に試料（Ｓ）を保持する保持体（２６）と、試料（Ｓ）に照射される励起光（２ａ）を透過可能な材料で構成されると共に、保持体（２６）と対向して配置され、試料（Ｓ）に接触し且つ前記保持体（２６）との間で試料（Ｓ）を挟んで保持する窓材（２７）と、を備えたことを特徴とする試料ホルダ（１１）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダ本体と、
前記ホルダ本体に支持され、表面に試料を保持する保持体と、
試料に照射される励起光を透過可能な材料で構成されると共に、前記保持体と対向して配置され、試料に接触し且つ前記保持体との間で試料を挟んで保持する窓材と、
を備えたことを特徴とする試料ホルダ。
【請求項２】
表面に励起光を反射する反射層を有する前記保持体、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の試料ホルダ。
【請求項３】
銀により構成された前記反射層、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の試料ホルダ。
【請求項４】
石英により構成された前記窓材、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の試料ホルダ。
【請求項５】
紐状または膜状の前記試料を保持する前記保持体および窓材、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の試料ホルダ。
【請求項６】
試料を励起する励起光を出力する光源と、
前記励起光が照射される試料を保持する請求項１ないし５のいずれかに記載の試料ホルダと、
前記試料からのラマン散乱光を分光分析する分光器と、
を備えたことを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学分析を行う際に試料を保持する試料ホルダおよび前記試料ホルダを有する分析装置に関し、特に、ラマン分光測定に好適な試料ホルダおよび分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料にレーザー光等の励起光を照射し、試料からのラマン散乱光を測定して分光分析するラマン分光分析が公知である。ラマン分光分析に関して、以下の特許文献１に記載の技術が公知である。
【０００３】
特許文献１（特開２０１０−０６６０８０号公報）には、ラマン分光装置において、試料チャンバー（１２）内が真空にされた状態でチャンバー内の発熱体（５１）で試料を加熱し、観察窓（４２）を通じて試料を測定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０６６０８０号公報（「００１８」−「００２１」、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（従来技術の問題点）
特許文献１に記載されているラマン分光装置では、試料は塊状の物が対象となっている。従来のラマン分光分析では、塊状の試料を測定することが一般的であり、細い紐状や薄い膜状の試料、細長い帯状の試料を測定することは殆ど行われてこなかった。紐状や膜状の試料は、そのままでは、丸まったり、端がめくれたり、反ったり、シワがよったりする場合がある。したがって、このような試料を測定する場合には、試料の測定したい部位が裏に隠れたり、ラマン測定に適当な方向を向かない等の問題が発生する。特に、特許文献１に記載の構成のように、昇温する場合には、昇温の過程で試料が反ったり、伸び縮み等しやすく、また、励起光を照射すると励起光から受けるエネルギーでも発熱して反ったりする問題がある。丸まったり、反ったりした試料を測定する場合には、試料の各部がラマン測定面内にないため、ステージ等で試料位置を移動する度に縦方向（光軸方向、焦点位置）の位置調整も必要になり、測定が困難になる問題もある。
【０００６】
図３は従来の紐状の試料の固定方法の説明図であり、図３Ａは分析装置の全体図、図３Ｂは図３Ａの試料部分の拡大図である。
図３において、試料が丸まったりしないように固定するために、従来では、紐状の試料０１の両端をテープ０２で固定して、試料０１を張った状態で固定していた。しかしながら、励起光の照射での熱で伸びるとたるんで位置がずれる問題は残る。特に、繊維片（１０μm〜２０μm程度）のような小さい試料では、作業者がピンセット等を使用してテープ止めすることは困難で作業性が悪く、また、測定対象部位を正確な位置でテープ止めすることは現実的には極めて困難である。
【０００７】
本発明は、様々な形状の試料であっても測定位置が変動しにくい状態で試料が保持可能な試料ホルダを提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の試料ホルダは、
ホルダ本体と、
前記ホルダ本体に支持され、表面に試料を保持する保持体と、
試料に照射される励起光を透過可能な材料で構成されると共に、前記保持体と対向して配置され、試料に接触し且つ前記保持体との間で試料を挟んで保持する窓材と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の試料ホルダにおいて、
表面に励起光を反射する反射層を有する前記保持体、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の試料ホルダにおいて、
銀により構成された前記反射層、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の試料ホルダにおいて、
石英により構成された前記窓材、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の試料ホルダにおいて、
紐状または膜状の前記試料を保持する前記保持体および窓材、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記技術的課題を解決するために、請求項６に記載の発明の分析装置は、
試料を励起する励起光を出力する光源と、
前記励起光が照射される試料を保持する請求項１ないし５のいずれかに記載の試料ホルダと、
前記試料からのラマン散乱光を分光分析する分光器と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１，６に記載の発明によれば、保持体と窓材で試料を挟んだ状態で保持しており、様々な形状の試料であっても測定位置が変動しにくい状態で試料が保持可能な試料ホルダを提供することができる。
請求項２に記載の発明によれば、反射層を有しない場合に比べて、透過型の試料を観察する場合に、信号強度を高めることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、銀により反射層が構成されているので、反射層の材料が分析結果に影響を及ぼすことを抑制できる。
請求項４に記載の発明によれば、窓材が石英で構成されているので、窓材の材料が分析結果に影響を及ぼすことを抑制できる。
請求項５に記載の発明によれば、反ったり丸まったりしやすい紐状や膜状の試料でも測定位置が変動しにくい状態で保持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の実施例１の分析装置の全体説明図である。
【図２】図２は実施例１の試料ホルダの説明図であり、図２Ａは平面図、図２Ｂは図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。
【図３】図３は従来の紐状の試料の固定方法の説明図であり、図３Ａは分析装置の全体図、図３Ｂは図３Ａの試料部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例である実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の実施例１の分析装置の全体説明図である。
図１において、実施例１の分析装置の一例としてのラマン分析装置１は、光源の一例としてのレーザー光源２を有する。実施例１のレーザー光源２は、励起光の一例として、可視光領域の波長のレーザー光２ａを出力する。なお、測定対象試料Ｓの種類や測定したい波長域に応じて、レーザー光２ａは、紫外領域や赤外領域の光を使用することが可能である。
【００１９】
レーザー光２ａは、光学部材の一例としてのビームスプリッタ３で反射される。
ビームスプリッタ３で反射されたレーザー光２ａは、光学部材の一例としてのレンズ４で試料Ｓに向けて集光される。
試料Ｓは、試料ホルダ１１に支持されている。なお、試料ホルダ１１の詳細は、後述する。
試料ホルダ１１は、ステージ１２に支持されている。ステージ１２は、レーザー光２ａの光軸方向（Ｚ方向）および光軸方向に垂直な面（Ｘ方向およびＹ方向）に試料ホルダ１１を移動させて測定位置を調整可能に構成されている。
【００２０】
試料Ｓからのラマン散乱光１３は、ビームスプリッタ３と、光学部材の一例としてのノッチフィルタ１４を通過し、分光器１６で測定される。
分光器１６には、情報処理装置の一例としてのパーソナルコンピュータＰＣが接続されている。パーソナルコンピュータＰＣは、レーザー光源２やステージ１２、分光器１６に対して測定を実行させるための制御信号を出力したり、分光器１６からの信号を受信したりして、分析装置１での分析および測定データのデータ処理、分析結果の出力（画像表示）を行う。
【００２１】
（試料ホルダの説明）
図２は実施例１の試料ホルダの説明図であり、図２Ａは平面図、図２Ｂは図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。
図１、図２において、実施例１の試料ホルダ１１は、ホルダ本体の一例としての下プレート２１を有する。下プレート２１の上面には、ホルダ本体の一例としての上プレート２２が支持されている。下プレート２１および上プレート２２は、円板状に形成されている。各プレート２１，２２の外周部には、４つのネジ孔２１ａ，２２ａが形成されており、ネジ２３を締めたり緩めたりすることで、各プレート２１，２２を固定、取外しが可能に構成されている。
【００２２】
下プレート２１の中央部には、保持体収容部の一例としての下凹部２１ｂが形成されている。下凹部２１ｂには、反射保持体の一例としての平面ミラー２６が支持されている。実施例１の平面ミラー２６は、円板状に形成されている。平面ミラー２６の表面には、レーザー光２ａを反射する反射層２６ａが形成されている。なお、実施例１の反射層２６ａは、一例として銀（Ａｇ）で構成されており、銀（Ａｇ）の表面に酸化防止の保護膜が形成されている。
また、実施例１の試料Ｓは平面ミラー２６の上面に支持される。
【００２３】
上プレート２２の中央部の下側には、窓材収容部の一例としての上凹部２２ｂが形成されている。また、上プレート２２の中央部には、上面から上凹部２２ｂを貫通する貫通口２２ｃが形成されている。貫通孔２２ｃは、レーザー光２ａおよびラマン散乱光１３が通過可能である。
上凹部２２ｂには、窓材の一例としてのウィンドウ２７が支持されている。実施例１のウィンドウ２７は、円板状に形成されている。ウィンドウ２７は、レーザー光２ａおよびラマン散乱光１３が透過可能な材料により構成されている。実施例１のウィンドウ２７は、レーザー光２ａ等が透過可能な材料の一例として、石英（クオーツ）で構成されている。なお、石英（クオーツ）としては、合成石英が好ましく、特に、不純物の少ない無蛍光合成石英またはＵＶグレード合成石英が好ましい。
ウィンドウ２７は、上プレート２２が下プレート２１に固定される際に、平面ミラー２６と対向して配置され、平面ミラー２６との間で試料Ｓを挟んだ状態で保持可能に構成されている。
【００２４】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の分析装置１では、下プレート２１と上プレート２２とが取り外された状態で、平面ミラー２６上面またはウィンドウ２７の下面に試料Ｓを載せる。この時、試料が反っていたりする場合は、平たくなるように広げた状態で載せる。このとき、物理的な力で平たい状態を保持しても構わないし、静電的な力で一時的に保持することも可能である。そして、各プレート２１，２２を合わせてネジ２３を締めることで、試料Ｓが平らな状態で試料ホルダ１１にセットされる。試料Ｓがセットされた状態では、ネジ２３を緩めない限り、試料Ｓの状態は平らな状態で保持される。
【００２５】
したがって、試料ホルダ１１がステージ１２に支持されて、測定が行われる際に、試料Ｓは、一平面内にあるため、ステージ１２を面内で移動しても観察像は常に結像状態にある。よって、従来技術のように試料が反ったりする場合に比べて、試料部位の選定、特定が容易になる。
また、試料Ｓは、平面ミラー２６とウィンドウ２７で挟まれた状態で保持されており、試料Ｓがレーザー光２ａの照射で昇温しても、試料Ｓが厚さ方向に反ることは抑制される。よって、実施例１の試料ホルダ１は、紐状や膜状、帯状、短冊状等、反ったり丸まったりしやすい様々な形状の試料Ｓであっても、測定位置が変動しにくい状態で試料Ｓを保持することができる。
【００２６】
また、実施例１の試料ホルダ１１では、平面ミラー２６の表面に反射層２６ａが形成されている。したがって、試料Ｓが薄く、透過型の試料Ｓである場合、試料Ｓを透過したレーザー光２ａが反射層２６ａで反射する。反射層２６ａで反射されたレーザー光２ａは、試料Ｓに再度照射される際にも、ラマン散乱光が発生する。よって、検出される信号の強度が２倍になる。よって、ラマン分光分析の感度、精度を向上させることができる。
【００２７】
さらに、実施例１では、反射層２６ａとして銀が使用されている。反射層２６ａとして、金や銅、アルミを使用することも可能である。しかし、金や銅では、青色の波長域の光を吸収し、アルミも一部の波長域の光を吸収する。よって、金等では、反射層２６ａの材料が、分光器１６での測定結果に含まれることとなり、測定結果に影響を及ぼす問題がある。これに対して、銀は、特に可視光域の全域で反射率が高い。よって、反射層２６ａの材料が測定結果に及ぼす影響を低減できる。なお、使用するレーザー光２ａの波長域や、測定対象の試料Ｓの組成等によっては、金等が影響を及ぼさない、あるいは、金等の影響を測定結果から容易に分離できるのであれば、金等を使用することも可能である。
【００２８】
また、実施例１の試料ホルダ１１では、ウィンドウ２７が試料Ｓに接触して挟んでいる。したがって、試料Ｓがレーザー光２ａで昇温しても、ウィンドウ２７へ熱が伝わり、ウィンドウ２７を通じて放熱可能である。したがって、試料Ｓが昇温で変形したり、変成したりすることが抑制される。
さらに、ウィンドウ２７が石英（クオーツ）で構成されている。一般的な窓材であるクラウンガラス等を使用した場合、窓材でのラマン散乱光や蛍光の信号が観測されることがある。これに対して、石英は可視領域ではラマン散乱光や蛍光の信号が観測されにくい。よって、測定結果に影響を与えることが抑制されている。なお、使用するレーザー光２ａの波長域や試料の組成等によっては、石英以外の材料も使用可能である。
【００２９】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ05）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、試料Ｓとして、紐状や膜状等の形状の物に対して好適に適用可能であるが、これに限定されず、塊状の試料等を保持するために使用することも可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、プレート２１，２２を上下に分割した形態を例示したがこれに限定されない。例えば、１つのプレートの中央部に凹部を形成し、そこに平面ミラー２６とウィンドウ２７を収容する形態とすることも可能である。
【００３０】
（Ｈ03）前記実施例において、具体的な形状については、設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。例えば、プレート２１，２２は円板状でなくてもよいし、平面ミラー２６は、下プレート２１の中央部からズレた位置に配置しても良い。
（Ｈ04）前記実施例において、光学部材３，４，１４は、例示した構成に限定されず、設計や仕様、要求される精度等、必要に応じて適宜増減可能である。
（Ｈ05）前記実施例において、ラマン分光分析に限定されず、他の分析方法の試料ホルダとしても使用可能である。例えば、赤外分光法（ＩＲ）や蛍光分析等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１…分析装置、
２…光源、
２ａ…励起光、
１１…試料ホルダ、
１６…分光器、
２１，２２…ホルダ本体、
２６…保持体、
２６ａ…反射層、
２７…窓材、
Ｓ…試料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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