(57)【要約】【課題】分光器を用いることなく簡便な構成で、蛍光を除去しつつ分布波長が既知のラマンピークの強度を測定する。【解決手段】狭線幅の励起レーザー光を測定対象物１０に照射し、測定対象物から放たれた放射光から特定波長域の光を選択する波長選択手段（ｃ１）と、光の強度を測定する検出器ｅ１とを用いる。波長選択手段によりラマンピークｒ３の少なくとも一部が選択されるように励起レーザー光ａ１を測定対象物に照射し、波長選択手段により選択された光ｄ１の強度を検出器により測定する一の測定と、波長選択手段によるラマンピークの選択量が前記一の測定時に比較して異なるように前記一の測定時の励起レーザー光に対して波長シフトした励起レーザー光ａ２を測定対象物に照射し、波長選択手段により選択された光ｄ２の強度を検出器により測定する他の測定とを行う。前記一の測定と前記他の測定の測定値の差分をラマンピークの強度として算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭線幅の励起レーザー光を測定対象物に照射し、当該測定対象物から放たれたラマン散乱光を含む放射光から、当該励起レーザー光に応じた分布波長が既知のラマンピークの強度を測定するラマン散乱光測定方法であって、
前記放射光から特定波長域の光を選択する波長選択手段と、当該波長選択手段で選択された光の強度を測定する検出器とを用い、
前記波長選択手段により前記ラマンピークの少なくとも一部が選択されるように励起レーザー光を前記測定対象物に照射し、前記波長選択手段により選択された光の強度を前記検出器により測定する一の測定と、
前記波長選択手段による前記ラマンピークの選択量が前記一の測定時に比較して異なるように前記一の測定時の励起レーザー光に対して波長シフトした励起レーザー光を前記測定対象物に照射し、前記波長選択手段により選択された光の強度を前記検出器により測定する他の測定と、を行い、
前記一の測定による測定値と前記他の測定による測定値との差分を前記ラマンピークの強度として算出するラマン散乱光測定方法。
【請求項２】
前記一の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域に含まれ、前記他の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域から外れることを特徴とする請求項１に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項３】
前記一の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域に含まれ、前記他の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域に含まれることを特徴とする請求項１に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項４】
前記一の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域から外れ、前記他の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域から外れることを特徴とする請求項１に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項５】
前記波長選択手段による選択域の中心波長に対し、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記ラマンピークの中心波長がともに長波長側又は短波長側のうち同じ側に外れ、かつ、前記他の測定時の前記ラマンピークの中心波長と前記波長選択手段による選択域の中心波長との波長差が、前記一の測定時の前記ラマンピークの中心波長と前記波長選択手段による選択域の中心波長との波長差より大きいことを特徴とする請求項１に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項６】
前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度との強度差に起因する前記差分の変化分が低減するように、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項７】
前記一の測定時及び前記他の測定時のいずれの時にもラマンピークをその選択域に含むことのない補正用波長選択手段と、当該補正用波長選択手段で選択された光の強度を測定する補正用検出器とを用い、
前記一の測定時及び前記他の測定時に前記補正用検出器により測定された強度に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して前記変化分を低減させることを特徴とする請求項６に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項８】
前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の光源の駆動電流量を検出する光源駆動電流検出手段を用い、
前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源駆動電流検出手段により検出された駆動電流量に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して前記変化分を低減させることを特徴とする請求項６に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項９】
前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を検出する光源強度検出手段を用い、
前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源強度検出手段により検出された強度に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して前記変化分を低減させることを特徴とする請求項６に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項１０】
前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を検出する光源強度検出手段を用い、
前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源強度検出手段により検出された強度に基づき、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度とに強度差が生じないことを目標に、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を制御することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項１１】
前記一の測定時の前記励起レーザー光の波長と、前記他の測定時の前記励起レーザー光の波長との間で周期的に励起レーザー光を波長変調させたときに前記検出器から出力される測定信号から当該波長変調の周期に同期する信号を同期検波することでラマンピークの強度を測定することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項１２】
前記一の測定時の前記励起レーザー光の波長と、前記他の測定時の前記励起レーザー光の波長との間で周期的に励起レーザー光を波長変調させたときに前記検出器から出力される測定信号から当該波長変調の周期の１／２の周期に同期する信号を同期検波することでラマンピークの強度を測定することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項１３】
前記一の測定及び前記他の測定に先立ち、励起レーザー光の波長シフト制御を行いつつ較正試料を前記測定対象物としたときの前記検出器から出力される測定信号のピークを特定した後、当該ピークを前記ラマンピークとして前記一の測定時の励起レーザー光の制御条件及び前記他の測定の励起レーザー光の制御条件を設定することを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項１４】
前記一の測定及び前記他の測定に先立ち、前記波長選択手段の選択域の波長シフト制御を行いつつ較正試料を前記測定対象物としたときの前記検出器から出力される測定信号の最大値を特定した後、前記波長選択手段の選択域を当該最大値を得た時のものに固定することを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法。
【請求項１５】
狭線幅の励起レーザー光を測定対象物に照射可能で、当該測定対象物に照射する前記励起レーザー光の波長を変更可能な励起光照射手段と、
前記測定対象物から放たれたラマン散乱光を含む放射光から特定波長域の光を選択する波長選択手段と、
前記波長選択手段で選択された光の強度を測定する検出器と、
制御演算手段とを備え、前記励起レーザー光に応じた分布波長が既知のラマンピークの強度を測定するラマン散乱光測定装置であって、
前記制御演算手段は、
前記励起光照射手段を制御して、前記波長選択手段により前記ラマンピークの少なくとも一部が選択されるように励起レーザー光を前記測定対象物に照射させ、前記波長選択手段により選択された光の強度を前記検出器により測定させ、その測定値を取得する一の測定と、
前記励起光照射手段を制御して、前記波長選択手段による前記ラマンピークの選択量が前記一の測定時に比較して異なるように前記一の測定時の励起レーザー光に対して波長シフトした励起レーザー光を前記測定対象物に照射させ、前記波長選択手段により選択された光の強度を前記検出器により測定させ、その測定値を取得する他の測定と、
前記一の測定による測定値と前記他の測定による測定値との差分を前記ラマンピークの強度として算出する演算と、
を実行可能にされてなるラマン散乱光測定装置。
【請求項１６】
前記一の測定時及び前記他の測定時のいずれの時にもラマンピークをその選択域に含むことのない補正用波長選択手段と、
前記補正用波長選択手段で選択された光の強度を測定する補正用検出器とを備え、
前記制御演算手段は、前記一の測定時及び前記他の測定時に前記補正用検出器により測定された強度に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度との強度差に起因する前記差分の変化分を低減させる演算を実行可能にされてなることを特徴とする請求項１５に記載のラマン散乱光測定装置。
【請求項１７】
前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の光源の駆動電流量を検出する光源駆動電流検出手段を備え、
前記制御演算手段は、前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源駆動電流検出手段により検出された駆動電流量に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度との強度差に起因する前記差分の変化分を低減させる演算を実行可能にされてなることを特徴とする請求項１５に記載のラマン散乱光測定装置。
【請求項１８】
前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を検出する光源強度検出手段を備え、
前記制御演算手段は、前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源強度検出手段により検出された強度に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度との強度差に起因する前記差分の変化分を低減させる演算を実行可能にされてなることを特徴とする請求項１５に記載のラマン散乱光測定装置。
【請求項１９】
前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を検出する光源強度検出手段を備え、
前記制御演算手段は、前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源強度検出手段により検出された強度に基づき、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度とに強度差が生じないことを目標に、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を制御可能にされてなることを特徴とする請求項１５に記載のラマン散乱光測定装置。
【請求項２０】
前記制御演算手段は、前記励起光照射手段を制御して、前記一の測定時の前記励起レーザー光の波長と、前記他の測定時の前記励起レーザー光の波長との間で周期的に励起レーザー光を波長変調させる波長変調制御を可能にされ、
さらに前記制御演算手段は、前記波長変調制御を行ったときに前記検出器から出力される測定信号から当該波長変調の周期に同期する信号を同期検波する同期検波回路を備えることを特徴とする請求項１５から請求項１９のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置。
【請求項２１】
前記制御演算手段は、前記励起光照射手段を制御して、励起レーザー光の波長シフト制御を行いつつ前記検出器から出力される測定信号のピークを特定した後、当該ピークを前記ラマンピークとして前記一の測定時の励起光照射手段の制御条件及び前記他の測定の励起光照射手段の制御条件を設定する機能を有する請求項１５から請求項２０のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置。
【請求項２２】
前記制御演算手段は、前記波長選択手段の選択域の波長シフト制御を行いつつ前記検出器から出力される測定信号の最大値を特定した後、前記一の測定及び前記他の測定を行う際の前記波長選択手段の選択域を当該最大値を得た時のものに固定する機能を有する請求項１５から請求項２０のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置。
【請求項２３】
前記励起光照射手段は、前記励起レーザー光の光源の温度を制御する温度制御素子を備え、前記制御演算手段からの制御信号に基づき当該温度制御素子を駆動して前記温度を変更することで前記測定対象物に照射する前記励起レーザー光の波長を変更可能にされてなる請求項１５から請求項２２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置。
【請求項２４】
前記励起光照射手段は、前記励起レーザー光の光源の駆動電流量を制御する光源駆動回路を備え、前記制御演算手段からの制御信号に基づき当該光源駆動回路を駆動して前記駆動電流量を変更することで前記測定対象物に照射する前記励起レーザー光の波長を変更可能にされてなる請求項１５から請求項２２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置。
【請求項２５】
前記励起光照射手段は、互いに波長域の異なる狭線幅の励起レーザー光を出射する２以上の光源を備え、前記制御演算手段からの制御信号に基づき当該２以上の光源の中から選択される前記測定対象物に照射する励起レーザー光の光源を変更することで、前記測定対象物に照射する前記励起レーザー光の波長を変更可能にされてなる請求項１５から請求項２２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラマン散乱光測定方法及びラマン散乱光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラマン効果またはラマン散乱は、物質に光を入射したとき、散乱された光の中に入射された光の波長と異なる波長の光が含まれる現象である。
ラマン散乱光の振動数と入射光の振動数の差（ラマンシフト）は物質の構造に特有の値をとることから、ラマン効果は赤外分光法と同様に分子の構造や状態を知るための非破壊分析法として利用されている。
一方、蛍光は、Ｘ線や紫外線、可視光線が照射されてそのエネルギーを吸収することで電子が励起し、それが基底状態に戻る際に余分なエネルギーを電磁波として放出するものである。
ラマン分光測定は、一般に、試料に狭線幅（狭波長帯域）のレーザー光を励起光として照射し、試料より生じた測定光のうち励起光とは異なる波長を有するものの波長と強度を測定する。一般に励起光より長波長の測定光を測定することになる。そのため、ラマン散乱光の測定時には、励起光によって蛍光も発生し、ラマン散乱光と蛍光が同時に測定されることが多いとともに、ラマン散乱光は蛍光に比べ微弱である場合が多い。  
このようなラマン散乱光のスペクトルを測定する場合に、その形状の特徴を利用して、解析処理により蛍光を除去する方法が多数報告されている。例えば、特許文献1には、励起レーザーの波長をシフトさせ、差分スペクトルより所望のラマンスペクトルを得る方法が記されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７８６４３１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、以上の従来技術にあってはさらに次のような問題がある。
ラマン分光測定において、一般にＣＣＤを用いて高速にスペクトルを取得することが行われている。この際、微弱なラマン散乱光を検出するために、冷却ＣＣＤを用いることが多い。また、非常に高い波長分解能が要求されるため、精細な回折素子が必要とされる。
このようにラマン分光測定は分光器と検出器に求められる性能が高く、装置のコストも蛍光測定と比較して高くなってしまう。そのため、蛍光測定とは異なる情報が得られる点では有用とされているが、ラマン測定が蛍光測定の代替として用いられることは非常に少ない。
【０００５】
しかし、バイオ・医療分野で行われる蛍光測定においては、必ずしもスペクトル測定が必要とされず、単に生じる蛍光全体、または特定波長の蛍光の強度を測定できれば十分なケースも多い。
同様の観点で、スペクトル測定は行わずに特定波長のラマン光強度を測定する簡便な測定系が有用である。例えば、免疫測定法において、一般に蛍光標識がなされるが、ラマンピークの分布波長が既知の物質を標識する場合があり、当該分布波長における散乱光の強度によって標識を検出することができる。
しかしながら、単に特定波長の強度のみを測定する場合には、そこからラマン散乱光の寄与を抽出することはできないため、何らかの方策をもってラマン散乱光と蛍光とを区別する必要がある。
【０００６】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、分光器を用いることなく簡便な構成で、蛍光を除去しつつ分布波長が既知のラマンピークの強度を測定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、狭線幅の励起レーザー光を測定対象物に照射し、当該測定対象物から放たれたラマン散乱光を含む放射光から、当該励起レーザー光に応じた分布波長が既知のラマンピークの強度を測定するラマン散乱光測定方法であって、
前記放射光から特定波長域の光を選択する波長選択手段と、当該波長選択手段で選択された光の強度を測定する検出器とを用い、
前記波長選択手段により前記ラマンピークの少なくとも一部が選択されるように励起レーザー光を前記測定対象物に照射し、前記波長選択手段により選択された光の強度を前記検出器により測定する一の測定と、
前記波長選択手段による前記ラマンピークの選択量が前記一の測定時に比較して異なるように前記一の測定時の励起レーザー光に対して波長シフトした励起レーザー光を前記測定対象物に照射し、前記波長選択手段により選択された光の強度を前記検出器により測定する他の測定と、を行い、
前記一の測定による測定値と前記他の測定による測定値との差分を前記ラマンピークの強度として算出するラマン散乱光測定方法である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記一の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域に含まれ、前記他の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域から外れることを特徴とする請求項１に記載のラマン散乱光測定方法である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記一の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域に含まれ、前記他の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域に含まれることを特徴とする請求項１に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記一の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域から外れ、前記他の測定時に前記ラマンピークの中心波長が前記波長選択手段による選択域から外れることを特徴とする請求項１に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記波長選択手段による選択域の中心波長に対し、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記ラマンピークの中心波長がともに長波長側又は短波長側のうち同じ側に外れ、かつ、前記他の測定時の前記ラマンピークの中心波長と前記波長選択手段による選択域の中心波長との波長差が、前記一の測定時の前記ラマンピークの中心波長と前記波長選択手段による選択域の中心波長との波長差より大きいことを特徴とする請求項１に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１２】
請求項６記載の発明は、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度との強度差に起因する前記差分の変化分が低減するように、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記一の測定時及び前記他の測定時のいずれの時にもラマンピークをその選択域に含むことのない補正用波長選択手段と、当該補正用波長選択手段で選択された光の強度を測定する補正用検出器とを用い、
前記一の測定時及び前記他の測定時に前記補正用検出器により測定された強度に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して前記変化分を低減させることを特徴とする請求項６に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１４】
請求項８記載の発明は、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の光源の駆動電流量を検出する光源駆動電流検出手段を用い、
前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源駆動電流検出手段により検出された駆動電流量に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して前記変化分を低減させることを特徴とする請求項６に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１５】
請求項９記載の発明は、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を検出する光源強度検出手段を用い、
前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源強度検出手段により検出された強度に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して前記変化分を低減させることを特徴とする請求項６に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を検出する光源強度検出手段を用い、
前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源強度検出手段により検出された強度に基づき、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度とに強度差が生じないことを目標に、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を制御することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、前記一の測定時の前記励起レーザー光の波長と、前記他の測定時の前記励起レーザー光の波長との間で周期的に励起レーザー光を波長変調させたときに前記検出器から出力される測定信号から当該波長変調の周期に同期する信号を同期検波することでラマンピークの強度を測定することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、前記一の測定時の前記励起レーザー光の波長と、前記他の測定時の前記励起レーザー光の波長との間で周期的に励起レーザー光を波長変調させたときに前記検出器から出力される測定信号から当該波長変調の周期の１／２の周期に同期する信号を同期検波することでラマンピークの強度を測定することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００１９】
請求項１３記載の発明は、前記一の測定及び前記他の測定に先立ち、励起レーザー光の波長シフト制御を行いつつ較正試料を前記測定対象物としたときの前記検出器から出力される測定信号のピークを特定した後、当該ピークを前記ラマンピークとして前記一の測定時の励起レーザー光の制御条件及び前記他の測定の励起レーザー光の制御条件を設定することを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００２０】
請求項１４記載の発明は、前記一の測定及び前記他の測定に先立ち、前記波長選択手段の選択域の波長シフト制御を行いつつ較正試料を前記測定対象物としたときの前記検出器から出力される測定信号の最大値を特定した後、前記波長選択手段の選択域を当該最大値を得た時のものに固定することを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定方法である。
【００２１】
請求項１５記載の発明は、狭線幅の励起レーザー光を測定対象物に照射可能で、当該測定対象物に照射する前記励起レーザー光の波長を変更可能な励起光照射手段と、
前記測定対象物から放たれたラマン散乱光を含む放射光から特定波長域の光を選択する波長選択手段と、
前記波長選択手段で選択された光の強度を測定する検出器と、
制御演算手段とを備え、前記励起レーザー光に応じた分布波長が既知のラマンピークの強度を測定するラマン散乱光測定装置であって、
前記制御演算手段は、
前記励起光照射手段を制御して、前記波長選択手段により前記ラマンピークの少なくとも一部が選択されるように励起レーザー光を前記測定対象物に照射させ、前記波長選択手段により選択された光の強度を前記検出器により測定させ、その測定値を取得する一の測定と、
前記励起光照射手段を制御して、前記波長選択手段による前記ラマンピークの選択量が前記一の測定時に比較して異なるように前記一の測定時の励起レーザー光に対して波長シフトした励起レーザー光を前記測定対象物に照射させ、前記波長選択手段により選択された光の強度を前記検出器により測定させ、その測定値を取得する他の測定と、
前記一の測定による測定値と前記他の測定による測定値との差分を前記ラマンピークの強度として算出する演算と、
を実行可能にされてなるラマン散乱光測定装置である。
【００２２】
請求項１６記載の発明は、前記一の測定時及び前記他の測定時のいずれの時にもラマンピークをその選択域に含むことのない補正用波長選択手段と、
前記補正用波長選択手段で選択された光の強度を測定する補正用検出器とを備え、
前記制御演算手段は、前記一の測定時及び前記他の測定時に前記補正用検出器により測定された強度に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度との強度差に起因する前記差分の変化分を低減させる演算を実行可能にされてなることを特徴とする請求項１５に記載のラマン散乱光測定装置である。
【００２３】
請求項１７記載の発明は、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の光源の駆動電流量を検出する光源駆動電流検出手段を備え、
前記制御演算手段は、前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源駆動電流検出手段により検出された駆動電流量に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度との強度差に起因する前記差分の変化分を低減させる演算を実行可能にされてなることを特徴とする請求項１５に記載のラマン散乱光測定装置である。
【００２４】
請求項１８記載の発明は、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を検出する光源強度検出手段を備え、
前記制御演算手段は、前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源強度検出手段により検出された強度に基づき、前記一の測定による測定値及び前記他の測定による測定値を補正して、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度との強度差に起因する前記差分の変化分を低減させる演算を実行可能にされてなることを特徴とする請求項１５に記載のラマン散乱光測定装置である。
【００２５】
請求項１９記載の発明は、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を検出する光源強度検出手段を備え、
前記制御演算手段は、前記一の測定時及び前記他の測定時に前記光源強度検出手段により検出された強度に基づき、前記一の測定時の励起レーザー光の強度と前記他の測定時の励起レーザー光の強度とに強度差が生じないことを目標に、前記一の測定時及び前記他の測定時の前記励起レーザー光の強度を制御可能にされてなることを特徴とする請求項１５に記載のラマン散乱光測定装置である。
【００２６】
請求項２０記載の発明は、前記制御演算手段は、前記励起光照射手段を制御して、前記一の測定時の前記励起レーザー光の波長と、前記他の測定時の前記励起レーザー光の波長との間で周期的に励起レーザー光を波長変調させる波長変調制御を可能にされ、
さらに前記制御演算手段は、前記波長変調制御を行ったときに前記検出器から出力される測定信号から当該波長変調の周期に同期する信号を同期検波する同期検波回路を備えることを特徴とする請求項１５から請求項１９のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置である。
【００２７】
請求項２１記載の発明は、前記制御演算手段は、前記励起光照射手段を制御して、励起レーザー光の波長シフト制御を行いつつ前記検出器から出力される測定信号のピークを特定した後、当該ピークを前記ラマンピークとして前記一の測定時の励起光照射手段の制御条件及び前記他の測定の励起光照射手段の制御条件を設定する機能を有する請求項１５から請求項２０のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置である。
【００２８】
請求項２２記載の発明は、前記制御演算手段は、前記波長選択手段の選択域の波長シフト制御を行いつつ前記検出器から出力される測定信号の最大値を特定した後、前記一の測定及び前記他の測定を行う際の前記波長選択手段の選択域を当該最大値を得た時のものに固定する機能を有する請求項１５から請求項２０のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置である。
【００２９】
請求項２３記載の発明は、前記励起光照射手段は、前記励起レーザー光の光源の温度を制御する温度制御素子を備え、前記制御演算手段からの制御信号に基づき当該温度制御素子を駆動して前記温度を変更することで前記測定対象物に照射する前記励起レーザー光の波長を変更可能にされてなる請求項１５から請求項２２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置である。
【００３０】
請求項２４記載の発明は、前記励起光照射手段は、前記励起レーザー光の光源の駆動電流量を制御する光源駆動回路を備え、前記制御演算手段からの制御信号に基づき当該光源駆動回路を駆動して前記駆動電流量を変更することで前記測定対象物に照射する前記励起レーザー光の波長を変更可能にされてなる請求項１５から請求項２２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置である。
【００３１】
請求項２５記載の発明は、前記励起光照射手段は、互いに波長域の異なる狭線幅の励起レーザー光を出射する２以上の光源を備え、前記制御演算手段からの制御信号に基づき当該２以上の光源の中から選択される前記測定対象物に照射する励起レーザー光の光源を変更することで、前記測定対象物に照射する前記励起レーザー光の波長を変更可能にされてなる請求項１５から請求項２２のうちいずれか一に記載のラマン散乱光測定装置である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ラマンピークの少なくとも一部が波長選択手段により取り込まれて測定された一の測定による測定値と、それに対しラマンピークの選択量を変化させて測定した他の測定による測定値との差分をとることで、蛍光量は相殺され、分光器を用いることなく簡便な構成で、蛍光を除去しつつ分布波長が既知のラマンピークの強度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一例の測定方法１に係る測定の流れの概略を示す模式図である。
【図２】本発明の一例の測定方法２に係る測定の流れの概略を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係り、バンドパスフィルタ、検出器及び補正用検出器の構成例を示す模式図である。
【図４】バンドパスフィルタの選択域、第１測定時のラマンピーク及び第２測定時のラマンピークの対応関係を示したスペクトル図であり、本発明に対する比較例に係る。
【図５】本発明の一実施形態に係り、バンドパスフィルタの選択域、第１測定時のラマンピーク及び第２測定時のラマンピークの対応関係を示したスペクトル図である。
【図６】本発明の一実施形態に係り、バンドパスフィルタの選択域、第１測定時のラマンピーク及び第２測定時のラマンピークの対応関係を示したスペクトル図である。
【図７】本発明の一実施形態に係り、バンドパスフィルタの選択域、第１測定時のラマンピーク及び第２測定時のラマンピークの対応関係を示したスペクトル図である。
【図８】本発明の一実施形態に係り、バンドパスフィルタの選択域、第１測定時のラマンピーク及び第２測定時のラマンピークの対応関係を示したスペクトル図である。
【図９】本発明の一実施形態に係り、バンドパスフィルタの選択域とラマンピークとの対応関係が変化する様子を示したスペクトル図、並びに対応する検出器とその出力信号を示した模式図である。
【図１０】図９に示した場合に係り、励起レーザー光の波長変調波形を示す図(a)、及び、対応する検出器の出力波形を示す図(b)である。
【図１１】本発明の一実施形態に係り、バンドパスフィルタの選択域とラマンピークとの対応関係が変化する様子を示したスペクトル図、並びに対応する検出器とその出力信号を示した模式図である。
【図１２】図１１に示した場合に係り、励起レーザー光の波長変調波形を示す図(a)、及び、対応する検出器の出力波形を示す図(b)である。
【図１３】本発明の一実施形態に係り、バンドパスフィルタの選択域とラマンピークとの対応関係が変化する様子を示したスペクトル図、並びに対応する検出器とその出力信号を示した模式図である。
【図１４】図１３に示した場合に係り、励起レーザー光の波長変調波形を示す図(a)、及び、対応する検出器の出力波形を示す図(b)である。
【図１５】本発明の一実施形態に係り、励起レーザー光の波長シフト制御を伴ったキャリブレーションを説明するための波形図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係るラマン散乱光測定装置のブロック図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係るラマン散乱光測定装置のブロック図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係るラマン散乱光測定装置のブロック図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係るラマン散乱光測定装置のブロック図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係るラマン散乱光測定装置のブロック図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係るラマン散乱光測定装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００３５】
〔測定方法１〕
まず、本発明のラマン散乱光測定方法の実施形態につき説明する。本実施形態は、そのラマンスペクトルが既知の物質の、測定対象となる試料中での含有量を測定する場合などに利用できる。少なくとも測定対象となる１又は２以上のラマンピークの分布波長が既知であることが必要となる。
測定の流れの基本的な例を図１に示した。図１(a)は光学系における流れを、図１(b)は電気系における処理の流れを模式的に示している。
本方法においては、図１(a)に示すような狭線幅の励起レーザー光ａ１（中心波長ｑ１）を測定対象物１０に照射し、当該測定対象物１０から放たれたラマン散乱光を含む放射光ｂ１から、当該励起レーザー光ａ１に応じてラマンシフトしたラマンピークｒ１、ｒ２、ｒ３の強度を測定する。図１においてはラマンピークｒ３が測定対象となっている場合を示す。放射光ｂ１には蛍光が含まれるが、これを相殺するために次に説明する差分演算を行う。差分をとるためにラマンピークの選択量が異なる複数の測定を行う。便宜上、ラマンピークの選択量が比較的大きくなる方を第１測定とし、小さくなる方を第２測定として説明する。第１測定と第２測定の順序は問わない。また、第１測定による測定値と第２測定による測定値とが等しくなること、第１測定と第２測定との間にさらに他の測定が断続的又は連続的に存在していてその測定値を利用することを妨げるものではない。
測定にあたっては、放射光ｂ１、ｂ２から特定波長域（選択域ｃ１１）の光を選択する波長選択手段としてのバンドパスフィルタｃ１と、バンドパスフィルタｃ１で選択された光の強度を測定する検出器ｅ１とを用いる。
【００３６】
第１測定として、狭線幅の励起レーザー光ａ１を測定対象物１０に照射し、バンドパスフィルタｃ１により選択された光（選択光ｄ１として図示）の強度を検出器ｅ１により測定する。
図１(a)に示すように、ラマンピークｒ３の少なくとも一部がバンドパスフィルタｃ１の選択域ｃ１１に入り、選択光ｄ１に含まれるように、励起レーザー光ａ１の発振波長及び選択域ｃ１１を予め設定しておく。
検出器ｅ１によって選択光ｄ１の強度Ｐ１が測定される（処理ブロック２０）。
【００３７】
第２測定として、狭線幅の励起レーザー光ａ２（中心波長ｑ２）を測定対象物１０に照射し、バンドパスフィルタｃ１により選択された光（選択光ｄ２として図示）の強度を検出器ｅ１により測定する。
励起レーザー光ａ２は、ラマンピークｒ３の選択量が第１測定時に比較して減少するように第１測定時の励起レーザー光ａ１に対して波長シフトした励起レーザー光である。第２測定時、測定対象物１０から放たれたラマン散乱光を含む放射光ｂ２には、励起レーザー光ａ２に応じてラマンシフトしたラマンピークｒ１ｓ、ｒ２ｓ、ｒ３ｓが含まれる。図１においては、第１測定の励起レーザー光ａ１に対して第２測定の励起レーザー光ａ２を短波長側にシフトした場合を示す。これに応じて第１測定時のラマンピークｒ１、ｒ２、ｒ３が短波長側にシフトしたものがラマンピークｒ１ｓ、ｒ２ｓ、ｒ３ｓに相当する。そして、第１測定時の選択光ｄ１に含まれるラマンピークｒ３の量より、第２測定時の選択光ｄ２に含まれるラマンピークｒ３ｓの量が減少した場合を示す。このように第２測定時にラマンピークの選択量が減少するように励起レーザー光ａ２の励起レーザー光ａ１に対するシフトする方向及びシフト量を設定しておく。
検出器ｅ１によって選択光ｄ２の強度Ｐ２が測定される（処理ブロック２０）。
なお、選択量は、波長選択手段によって分離選択された光の強度をいい、当該光の強度を測定する検出器の出力値によって示される。
【００３８】
次に、Ｐ１−Ｐ２の差分演算を行い（処理ブロック２１）、これをラマン信号強度とする（処理ブロック２２）。
蛍光は、励起レーザー光の波長シフトによる影響を受けないから、放射光ｂ１と放射光ｂ２とで変化しない、従って選択光ｄ１と選択光ｄ２とで変化しない。したがって、以上の処理によって蛍光量は相殺される。
また、選択光ｄ１と選択光ｄ２とでラマンピークの選択量が異なるから、ラマン信号強度を得ることができる。
ラマン信号強度をより明確に得るためには、Ｐ１−Ｐ２の差分が大きく得られるようにすることが好ましい。そのためには、第１測定時にラマンピークｒ３の全部が選択域ｃ１１に入り、第２測定時にラマンピークｒ３ｓの全部が選択域ｃ１１から外れることが理想である。
しかしながら、第１測定時にラマンピークｒ３の全部が選択域ｃ１１に入っていない場合や、第２測定時にラマンピークｒ３ｓの全部が選択域ｃ１１から外れていない場合でも、選択量に差が生じていれば、Ｐ１−Ｐ２の差分を得ることができる。第１測定時のラマンピークの選択量及び第２測定時のラマンピークの選択量を、互いに異なり、それぞれ一定にしておくことにより、上述したラマンスペクトルが既知の物質の、測定対象となる試料中での含有量に応じてＰ１−Ｐ２の差分によるラマン信号強度が変化し、有益な測定結果を得ることができる。
ラマンピークｒ１、ｒ２についても測定対象とする場合は、ラマンピークｒ１、ｒ２についても対応する波長選択手段を設け、第１測定、第２測定及び差分演算を行う。
【００３９】
〔測定方法２〕
次に、励起レーザー光を波長変調させ、かつ、測定値Ｐ１，Ｐ２を補正する場合につき図２を参照して説明する。
図２に測定の流れに沿って各段階Ｓ１〜Ｓ１１を示す。段階Ｓ１〜Ｓ５は光学系における流れに属し、段階Ｓ６〜Ｓ１１は電気系における処理の流れに属する。
図２に示した測定方法は、図１に示した測定方法と基本的な部分で共通しており、同様の部分は共通の符号を示して説明を省略する。
【００４０】
図１に示した測定方法にあっては、第１測定と第２測定とを少なくとも各１回実行すれば足りる。
図２に示す測定方法にあっては、第１測定時の前記励起レーザー光ａ１の波長と、第２測定時の励起レーザー光ａ２の波長との間で周期的に励起レーザー光を波長変調させ、これを試料１０に照射する。試料１０に照射する励起レーザー光を波長変調するには、例えば、単一のレーザーダイオードを用い、その駆動温度又は駆動電流を変調することで発振波長を変調する方法、２つの発振波長の異なるレーザーダイオードの光路を周期的に切り替えて波長を変調する方法、単一のレーザーダイオードを用い、その外部の波長選択素子で波長を選択して変調する方法などをとることができる。例として変調周波数として１０Hz‐１MHz程度、励起波長差（変調振幅）は０．５nm‐５nm程度を挙げることができる。
【００４１】
図１に示した測定方法にあっては、第１測定時の励起レーザー光ａ１の強度と第２測定時の励起レーザー光ａ２の強度との強度差があっても、これに起因する差分Ｐ１−Ｐ２の変化分を低減する補正は行わない。
図２に示す測定方法にあっては、バンドパスフィルタｃ１及び検出器ｅ１に加え、第１測定時及び第２測定時のいずれの時にもラマンピークをその選択域ｃ２１に含むことのない補正用波長選択手段としてのバンドパスフィルタｃ２と、バンドパスフィルタｃ２で選択された光の強度を測定する補正用検出器ｅ２を用いて、上記変化分を低減する補正を行う。
バンドパスフィルタｃ１，ｃ２、検出器ｅ１及び補正用検出器ｅ２の構成例を図３に示す。図３に示すように試料１０から集光した放射光ｂ１、ｂ２に対し直列かつ斜方入射するようにバンドパスフィルタｃ１，ｃ２を配置し、それぞれ反射選択させることによってその選択光ｄ１，ｄ２を検出器ｅ１に、選択光ｄ３，ｄ４を補正用検出器ｅ２に入力する構成である。
バンドパスフィルタｃ２の選択域ｃ２１を、図２の段階Ｓ４に示すようにバンドパスフィルタｃ１の選択域ｃ１１とは異なる波長域に設定するととともに、段階Ｓ５に示すようにラマンピークが入らず、極力蛍光のみを選択する波長域に設定する。
【００４２】
さて、図２に示すように第１測定として、狭線幅の励起レーザー光ａ１を測定対象物１０に照射し、バンドパスフィルタｃ１により選択された光（選択光ｄ１として図示）の強度を検出器ｅ１により測定すると同時にバンドパスフィルタｃ２により選択された光（選択光ｄ３として図示）の強度を検出器ｅ２により測定する（段階Ｓ１−Ｓ６）。検出器ｅ１によって選択光ｄ１の強度Ｐ１が測定され、検出器ｅ２によって選択光ｄ３の強度Ｐ３が測定される（段階Ｓ６）。
第２測定として、狭線幅の励起レーザー光ａ２を測定対象物１０に照射し、バンドパスフィルタｃ１により選択された光（選択光ｄ２として図示）の強度を検出器ｅ１により測定すると同時にバンドパスフィルタｃ２により選択された光（選択光ｄ４として図示）の強度を検出器ｅ２により測定する（段階Ｓ１−Ｓ６）。検出器ｅ１によって選択光ｄ２の強度Ｐ２が測定され、検出器ｅ２によって選択光ｄ４の強度Ｐ４が測定される（段階Ｓ６）。
段階Ｓ１において励起レーザー光を波長変調させているので、この変調周期に同期して段階Ｓ６において検出器ｅ１から測定値Ｐ１、Ｐ２・・・が交互に出力され、さらにこれと同期して、測定値Ｐ１が出力される時には検出器ｅ２から測定値Ｐ３が、測定値Ｐ２が出力される時には検出器ｅ２から測定値Ｐ４が出力される。
検出器ｅ１，ｅ２としてフォトダイオード、光電子増倍管等を適用して実施できる。選択光ｄ１，ｄ２は検出器ｅ１，ｅ２により電圧信号に変換される。
【００４３】
次の段階Ｓ７の除算子ｆ１において、検出器ｅ１の出力信号を検出器ｅ２の出力信号で除す、すなわち、Ｐ１／Ｐ３，Ｐ２／Ｐ４の信号に変換することで、第１測定時の励起レーザー光ａ１の強度と第２測定時の励起レーザー光ａ２の強度との強度差に起因する差分Ｐ１−Ｐ２の変化分を低減する補正を行い、照射された励起光の強度に対する比率に規格化する。
段階Ｓ８に示すように測定信号Ｐ１／Ｐ３，Ｐ２／Ｐ４・・・が交互に出力される。かかる測定信号Ｐ１／Ｐ３，Ｐ２／Ｐ４・・・も、励起レーザー光の波長変調に同期して周期的に強度が変化する。
次の段階Ｓ９のロックイン検波回路ｆ２において励起レーザー光の波長変調の信号を参照して測定信号Ｐ１／Ｐ３，Ｐ２／Ｐ４・・・をロックイン検波することで、当該波長変調に同期した信号のみを取り出す。このとき、取り出す信号は、波長変調の周期に同期する信号のほか、その１／２の周期に同期する信号とすることが有効である（詳細を後述する）。
一方、回路ｆ３によって補正用検出器ｅ２の出力信号Ｐ３，Ｐ４・・・を平滑化するか又は、信号Ｐ３をサンプリングして出力する。
【００４４】
段階７で強度を強度比に規格化してあったので、それを強度に戻すために、段階Ｓ１０の乗算子ｆ４によってロックイン検波回路ｆ２の出力信号に回路ｆ３の出力信号を乗じ、これをラマン信号強度とする（段階Ｓ１１）。補正用検出器ｅ２の出力信号Ｐ３，Ｐ４・・・を平滑化するのは、励起レーザー光の波長変調に伴う励起光強度の変化の影響を受けているから、その影響を除去するためである。また、信号Ｐ３はバンドパスフィルタｃ１でラマンピークを捉えた時の励起レーザー光の強度を示すから、これを乗じることで正確な強度値を算出することができる。
以上のプロセスにより既知のラマンピークの信号強度を測定することができる。
なお、段階Ｓ１０で強度比を強度に戻したが、強度比のまま測定値として表示出力等してもよい。この強度比も上述したラマンスペクトルが既知の物質の、測定対象となる試料中での含有量を指標する量的変化を示すからである。
【００４５】
〔波長域の設定と同期検波の詳細〕
次に、波形図を参照して励起光及びフィルタの波長の設定、さらには同期検波の詳細につき説明する。
図４から図８にバンドパスフィルタｃ１の選択域ｃ１１とその中心波長ｑｃ、第１測定時のラマンピークｒとその中心波長ｑ、第２測定時のラマンピークｒｓとその中心波長ｑｓを示した。図４(a) 、図５(a)、図６(a)、図７(a)及び図８(a)には、第１測定時にバンドパスフィルタｃ１よって選択される選択光ｄ１に相当する面積部分を網掛けで示した。図４(b) 、図５(b)、図６(b)、図７(b)及び図８(b)には、第２測定時にバンドパスフィルタｃ１よって選択される選択光ｄ２に相当する部分を網掛けで示した。
図４に示す例にあっては、選択光ｄ１の相当面積と選択光ｄ２の相当面積とが等しくなっており、測定値Ｐ１＝測定値Ｐ２、すなわち、差分Ｐ１−Ｐ２が０となってしまうから、有効な測定を行うことができない。図４では中心波長ｑ及び中心波長ｑｓが共に選択域ｃ１１に入っている。中心波長ｑ及び中心波長ｑｓが共に選択域ｃ１１の両外側に相対するように外れている場合にも、同様に測定値Ｐ１＝測定値Ｐ２となる状態が生じうる。
【００４６】
そこで、本測定方法においては、第１測定時のラマンピークの選択量に比較して第２測定時のラマンピークの選択量が減少するように、選択域ｃ１１、中心波長ｑ及び中心波長ｑｓを設定する。
例えば図５に示すように、第１測定時にラマンピークｒの中心波長ｑが選択域ｃ１１に含まれ、第２測定時にラマンピークｒｓの中心波長ｑｓが選択域から外れる関係に各波長を設定する。この関係であれば、第１測定時に対して第２測定時においてラマンピークの選択量が減少する。第１測定時のラマンピークｒに対する第２測定時のラマンピークｒｓの波長シフト方向は、図５においては長波長側としたが、長波長側と短波長側のいずれでもよい。
図５から図８に示すように、第２測定時のラマンピークｒｓの中心波長ｑｓと選択域ｃ１１の中心波長ｑｃとの波長差が、第１測定時のラマンピークｒの中心波長ｑと選択域ｃ１１の中心波長ｑｃとの波長差より大きく設定して、少なくともラマンピークｒの一部が選択域ｃ１１に入り、かつ、少なくともラマンピークｒｓの一部が選択域ｃ１１から外れることにより、第１測定時に対して第２測定時においてラマンピークの選択量が減少する。
例えば図６に示すように第１測定時にラマンピークｒの中心波長ｑが選択域ｃ１１に含まれ、第２測定時にラマンピークｒｓの中心波長ｑｓが選択域に含まれる場合、図７に示すように第１測定時にラマンピークｒの中心波長ｑが選択域ｃ１１から外れ、第２測定時にラマンピークｒｓの中心波長ｑｓが選択域から外れる場合などが有り得る。
図８に示すように、選択域ｃ１１の中心波長ｑｃに対し、第１測定時及び第２測定時のラマンピークｒ、ｒｓの中心波長ｑ、ｑｓがともに長波長側又は短波長側のうち同じ側に外れるように設定することで、第１測定時に対して第２測定時においてラマンピークの選択量が必ず減少するように確保することができる。図８においては、中心波長ｑｃに対し中心波長ｑ、ｑｓがともに短波長側にシフトした場合を示したが、もちろん長波長側にシフトしても効果に遜色はない。また、図８においては、第１測定時にラマンピークｒの中心波長ｑが選択域ｃ１１に入っていないが、第１測定時にラマンピークｒの中心波長ｑが選択域ｃ１１に入っていることが好ましい。図８に示すように第２測定時にラマンピークｒｓの中心波長ｑｓは、選択域ｃ１１から外れていることが好ましい。
【００４７】
例えば、図９に示すように励起光及びフィルタの波長が設定され、選択光ｄ１の図中の面積に相当する強度Ｐ１及び選択光ｄ２の図中の面積に相当する強度Ｐ２が交互に検出器ｅ１によって測定される場合を考える。
図１及び図２中に示したように第１測定時の励起レーザー光の中心波長をｑ１、第２測定時の励起レーザー光の中心波長をｑ２とする。
例えば、２つの発振波長の異なるレーザーダイオードの光路を周期的に切り替えて波長を変調する方法による場合のように、測定対象物に照射される励起レーザー光の中心波長が図１０(a)に示すように明確に切り替わる場合には、図１０(ｂ)に示すような理想的なパルス形状の検出器ｅ１の出力信号を得ることができる。図１０(a)に示す波長変調と同じ周期で同期検波することによって、上述したようにラマン信号強度（強度比）を得ることができる。
これに対し、例えばレーザーダイオードの駆動温度又は駆動電流を変調することで発振波長を変調する方法による場合のように、測定対象物に照射される励起レーザー光の中心波長が連続的に変化する場合を考える。
さらに具体的に図１１及び図１２によって示す例にあっては、励起レーザー光の中心波長がｑ１の時の選択光ｄ１に相当する面積が最大で、励起レーザー光の中心波長がｑ２の時の選択光ｄ２に相当する面積が最小となり、中心波長ｑ１とｑ２の間の期間における選択光ｄｍに相当する面積は、最大値と最小値の間の値となる。したがって、選択光ｄｍに相当する検出強度をＰｍとするとき、検出器ｅ１によって出力される信号Ｐ１，Ｐｍ，Ｐ２は、Ｐ１＞Ｐｍ＞Ｐ２の大小関係となって、図１２（ｂ）に示すような波形で連続的に変化する。
この場合も、図１２（ｂ）に示す信号波形は、図１２(a)に示す波長変調と同期するから、図１２(a)に示す波長変調と同じ周期で同期検波することによって、上述したようにラマン信号強度（強度比）を得ることができる。
【００４８】
一方、励起レーザー光の中心波長がｑ１の時の選択光ｄ１に相当する面積が最大となるとは限らない。図１３及び図１４はその例を示す。本例にあっては、中心波長ｑ１とｑ２の間の期間における選択光に相当する面積が最大、従ってその時の検出強度が最大となり、それぞれｄmax、Ｐmaxで示す。最小値はＰ２である。
図１４(b)に示す例では測定値Ｐ１≠測定値Ｐ２であるから、図１４(a)に示す波長変調の周期で同期検波することによっても測定するは可能である。また、図１４(b)に示すように最大値Ｐmaxの繰り返しは、図１４(a)に示す波長変調の周期のほぼ１／２の周期で現れるから、図１４(a)に示す波長変調の周期の１／２の周期で同期検波することによっても、上述したようにラマン信号強度（強度比）を得ることができる。波長変調の周期の１／２の周期で同期検波する技術は、上述した図４の測定値Ｐ１＝測定値Ｐ２となる例の場合でも、Ｐ１とＰ２の間に現れるＰmaxとＰ１（Ｐ２）との差分をとり有効な測定を行うことができる点でも意義がある。なお、図１４(b)に示す状況から、以下に説明するキャリブレーションを実施してＰ１＝Ｐmaxとなるように再設定しその状況を解消した上で（その結果図１２(b)に示す状況となる）、励起レーザー光の波長変調の周期で同期検波することによって測定してもよい。
【００４９】
次に、キャリブレーションの手順につき説明する。
バンドパスフィルタの透過（反射）波長、レーザーの発振波長、測定対象物質のラマン散乱ピーク波数は、基本的には既知の情報である。しかし、温度や部品・製造ロット毎のばらつき、経年変化によって各々変化し得る。そのために、バンドパスフィルタｃ１の選択域とラマンピークが重なることが無かったり、重なることがあっても差分Ｐ１−Ｐ２が０になったり（例えば図４の場合）、十分に大きくならなかったりする場合が生じ得る。これを防ぐためのキャリブレーションが必要となる。
レーザーの発振波長は、一般に駆動温度、駆動電流によって変化する。バンドパスフィルタの透過又は反射による選択域はフィルタに対する光の入射角度によって変化する。
そのため第１測定及び第２測定に先立ち、以下の手順１又は手順２を行ってキャリブレーションすることができる。
【００５０】
手順１としては、まず、駆動温度又は駆動電流によって図１５(a)(b)に示すように励起レーザー光の波長シフト制御を行いつつ較正試料を測定対象物としたときの検出器ｅ１から出力される測定信号を取得する。図１５(c)がその測定信号である。図１５(c)で最大値Ｐmaxが得られた時に図１５(a)でラマンピークｒ１１が選択域ｃ１１に最も重なった状態にあるから、最大値Ｐmaxに対応する図１５(b)中の発振波長ｑ１２を第１測定時のレーザーの発振波長として設定する。したがって、発振波長ｑ１２に対応するレーザーの駆動温度及び駆動電流を制御条件として設定する。
さらに、図１５(c)で最小値Ｐminが得られた時に図１５(a)でラマンピークｒ１１、ｒ１３が選択域ｃ１１から最も外れている状態にあるから、最大値Ｐminに対応する図１５(b)中の発振波長ｑ１１又はｑ１３を第２測定時のレーザーの発振波長として設定する。したがって、発振波長ｑ１１又はｑ１３に対応するレーザーの駆動温度及び駆動電流を制御条件として設定する。
【００５１】
手順２としては、第１測定時の励起レーザー光の中心波長ｑ１は固定しておき、バンドパスフィルタｃ１を回動させるなどしてバンドパスフィルタｃ１に対する放射光ｄ１の入射角度を変化させることで選択域ｃ１１の波長シフト制御を行いつつ較正試料を測定対象物としたときの検出器から出力される測定信号を取得する。その測定信号の最大値を特定し、選択域ｃ１１を、当該最大値を得た時のものに固定する。
これにより第１測定時には、選択光ｄ１の強度Ｐ１が最大となることを確保することができる。なお、第２測定時にはラマンピークが選択域ｃ１１から十分に外れるように、第２測定時の励起レーザー光の中心波長ｑ２を、第１測定時の中心波長ｑ１に対し所定の波長差をもって固定しておく。
【００５２】
〔装置構成〕
次に、以上説明したラマン散乱光測定方法を実施するラマン散乱光測定装置の構成例につき説明する。
図１６に示す測定装置１０１にあっては、励起光照射手段３０と、制御演算手段４０と、上述した波長選択手段としてのバンドパスフィルタｃ１、ｃ２と、検出器ｅ１，ｅ２を備える。制御演算手段４０は、上述したキャリブレーションを実行する機能を有し、適宜キャリブレーションを行って第１測定による測定値Ｐ１を最大に、第２測定による測定値Ｐ２が最小に設定した後に、上記測定方法１又は測定方法２で説明した測定の制御と演算を実行する。
励起光照射手段３０は、光源３１及び波長変更手段３２を備え、狭線幅の励起レーザー光を測定対象物１０に照射可能で、測定対象物１０に照射する励起レーザー光の波長を変更可能なものである。光源３１としてはレーザーダイオード等が適用される。
制御演算手段４０は、制御部４１及び演算部４２を備える。これらはコンピュータとそのプログラムで実現されるもので足りる。制御部４１は、波長制御信号ｇ１を波長変更手段に与え、上述したように励起レーザー光の波長を変化させるとともに、その変化に同期した同期信号ｇ２を演算部４２に与える。演算部４２は同期信号ｇ２を受信検出することで励起レーザー光の波長変化に同期し、検出器ｅ１，ｅ２から出力される信号に対する上述した演算処理を実行し、ラマン信号強度（強度比）を算出する。なお、測定方法１を実行する場合は、検出器ｅ２の出力は使用しない。
【００５３】
図１７に示す測定装置１０２にあっては、さらに励起レーザー光の強度を検出する光源強度検出手段３３を励起光照射手段３０に備える。光源強度検出手段３２としては、光源３１が発振する励起レーザー光を受光して光強度を検出するフォトダイオード等が適用される。
本測定装置１０２においては、制御演算手段４０は、第１測定時及び第２測定時に光源強度検出手段３３により出力される光源強度信号ｇ３に基づき、演算部４２において第１測定による測定値及び第２測定による測定値を補正して、上述した励起光の強度差に起因した変化分を低減させる補正演算を実行する機能を有する。
また、それに代わる処理として制御演算手段４０は、第１測定時及び第２測定時に光源強度検出手段３３により出力される光源強度信号ｇ３に基づき、第１測定時の励起レーザー光の強度と第２測定時の励起レーザー光の強度とに強度差が生じないことを目標に、制御部４１から励起光照射手段３０に光量制御信号ｇ４を出力して、第１測定時及び第２測定時の励起レーザー光の強度を制御する機能を有する。
なお、光源強度検出手段３３に代えて、光源３１の駆動電流量を検出する光源駆動電流検出手段を適用し、光源強度と光源の駆動電流量とは対応関係を有するから、検出される光源の駆動電流量に基づき、上記の補正演算又は強度差を無くす制御を行ってもよい。
【００５４】
図１８に示す測定装置１０３にあっては、演算部２に同期検波回路４３を備える。この同期検波回路４３には、上述したロックイン検波回路ｆ２が該当し、その機能を有する。
【００５５】
図１９に示す測定装置１０４は、励起レーザー光の波長変更制御を光源の温度制御によって実施する構成である。励起光照射手段３０は、光源３１の温度を制御する温度制御素子３４を備える。温度制御素子３４としてはペルチェ素子などを適用できる。測定装置１０４は、制御部４１からの温度制御信号ｇ５に基づき温度制御素子３４を駆動して光源３１の温度を変更することで測定対象物１０に照射する励起レーザー光の波長を変更可能に構成される。
【００５６】
図２０に示す測定装置１０５は、励起レーザー光の波長変更制御を光源の駆動電流変調によって実施する構成である。励起光照射手段３０は、光源３１の駆動電流量を制御する光源駆動回路３５を備える。測定装置１０５は、制御部４１からの電流制御信号ｇ６に基づき光源駆動回路３５を駆動して光源３１の駆動電流量を変更することで測定対象物１０に照射する励起レーザー光の波長を変更可能に構成される。
【００５７】
図２１に示す測定装置１０６は、励起レーザー光の波長変更制御を複数の波長の異なる光源の切り替えによって実施する構成である。励起光照射手段３０は、互いに波長域の異なる狭線幅の励起レーザー光を出射する２以上の光源３６，３７と、光源３６，３７が接続された光路切替手段３８とを備える。光路切替手段３８は、制御部４１からの切替制御信号ｇ７に基づき、光源３６から出射される励起レーザー光と光源３７から出射される励起レーザー光とを切り替えて測定対象物１０に照射する。すなわち、測定装置１０６は、制御部４１からの切替制御信号に基づき当該２以上の光源３６，３７の中から選択される測定対象物１０に照射する励起レーザー光の光源を変更することで、測定対象物１０に照射する励起レーザー光の波長を変更可能に構成される。
【符号の説明】
【００５８】
ｒ，ｒｓ，ｒ１，ｒ２，ｒ３  ラマンピーク
【図１】
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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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【図２０】
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【図２１】
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