(57)【要約】  本発明は、光ビームの少なくとも２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定する分光装置に関し、前記装置は、分散要素が光ビームで照らされているとき前記光ビームのスペクトル成分の空間分散を生成するように構成された前記分散要素と、前記分散されたスペクトル成分の少なくとも一部の強度を測定するように構成された検出器とを備え、前記装置は、さらに、前記光ビームが前記分散要素に異なって当たるように少なくとも２つの異なるやり方で前記分散要素を照らすように構成された光学的シフト手段を備え、それによって、前記分散要素は、前記光ビームのスペクトル成分の少なくとも２つの空間シフト空間分散を生成する。本発明は、さらに、光ビームの少なくとも２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定する前記分光装置を備えるプロービング・システム、及び光ビームの少なくとも２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定する方法に関する。
2008542771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームの少なくとも２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定する分光装置であって、
分散要素が光ビームで照らされているとき前記光ビームのスペクトル成分の空間分散を生成するように構成された前記分散要素と、
前記分散されたスペクトル成分の少なくとも一部の強度を測定するように構成された検出器とを備え、さらに、
前記光ビームが前記分散要素に異なって当たるように少なくとも２つの異なるやり方で前記分散要素を照らすように構成された光学的シフト手段を備え、それによって、前記分散要素は、前記光ビームのスペクトル成分の少なくとも２つの空間シフト空間分散を生成することを特徴とする分光装置。
【請求項２】
前記光学的シフト手段は、光学スイッチ、第１の光路及び第２の光路を備え、前記光学スイッチは、前記光ビームを受け取るように構成され、さらに、前記光ビームを前記第１の光路又は前記第２の光路の中に向けるように構成されており、前記第１の光路は前記分散要素を第１のやり方で照らすように構成され、前記第２の光路は前記分散要素を第２のやり方で照らすように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の分光装置。
【請求項３】
前記第１の光路は、前記光ビームで照らされる第１のスリット、前記第１のスリットから前記光ビームを受け取る第１のコリメーション手段を備え、前記第１のコリメーション手段は、前記分散要素が第１の平行光ビームによって前記第１のやり方で照らされるように前記光ビームを平行にするように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の分光装置。
【請求項４】
前記第２の光路は、前記光ビームで照らされる第２のスリット、前記第２のスリットから前記光ビームを受け取る第２のコリメーション手段を備え、前記第２のコリメーション手段は、前記分散要素が第２の平行光ビームによって前記第２のやり方で照らされるように前記光ビームを平行にするように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の分光装置。
【請求項５】
前記装置は、前記少なくとも２つの空間シフト空間分散の少なくとも一部を前記検出器に集束させるように構成された集束手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の分光装置。
【請求項６】
前記検出器は、いくつかの光検出器を備える検出器であることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の分光装置。
【請求項７】
前記集束手段は、さらに、前記分散要素が異なるやり方で照らされたとき各光検出器が異なるスペクトル成分で照らされるように、前記２つの空間シフト空間分散の前記少なくとも一部をいくつかの前記光検出器に集束させるように構成されていることを特徴とする請求項５及び６に記載の分光装置。
【請求項８】
サンプルから集められた光ビームを分析するプロービング・システムであって、請求項１から７までに記載されるような分光装置を備えることを特徴とするプロービング・システム。
【請求項９】
前記サンプルを照らす光源をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のプロービング・システム。
【請求項１０】
前記サンプルからの光ビームを集めるように構成され、さらに前記光ビームを請求項１から７に記載された前記分光装置の中に向けるように構成された光学プローブをさらに備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載のプロービング・システム。
【請求項１１】
前記プロービング・システムは処理手段及び格納手段をさらに備え、前記処理は、前記分光装置によって測定されたスペクトル・シフト・スペクトル分布を前記格納手段に格納するように構成されていることを特徴とする請求項８から１０までのいずれかに記載のプロービング・システム。
【請求項１２】
前記処理手段は、さらに、前記スペクトル・シフト・スペクトル分布を使用してＳＳＲＳ法を行うように構成されていることを特徴とする請求項８から１１までのいずれかに記載のプロービング・システム。
【請求項１３】
光ビームの少なくとも２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定する方法であって、
前記光ビームによって第１のやり方で分散要素を照らして、前記光ビームのスペクトル成分の第１の空間分散を生成するステップと、
前記第１の空間分散の少なくとも一部の強度を、検出器を使用して検出するステップとを含み、さらに、
前記光ビームによって第２のやり方で前記分散要素を照らして、前記光ビームのスペクトル成分の第２の空間分散を生成するステップと、
前記第２の空間分散の少なくとも一部の強度を、前記検出器を使用して検出するステップとを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分光装置に関する。本発明は、例えば、吸収、拡散、ラマン、蛍光、燐光及び透過の研究において、光ビームがそれのスペクトル成分を比較して分析される光学分光測定器に応用される。本発明は、特に、シフト減算ラマン分光法（ＳＳＲＳ法）に関し、シフト減算ラマン分光法（ＳＳＲＳ法）の分野の範囲で応用される。
【背景技術】
【０００２】
分光は、光を使用して分子規模の情報を得る方法である。この情報は、探査される分子の回転、振動及び電子状態並びに解離エネルギー及びそれ以上のものであることがある。この情報は、例えば、いくつかの知られていない分子成分を含むサンプルを分析して、そのサンプルの分子成分についての知識を得るために使用されるかもしれない。
【０００３】
分光の基本的なセットアップは、分子サンプルを照らすために使用される光源である。光源からの光は、サンプルと相互作用するだろうし、相互作用の結果は、一般に、サンプルを通過して／によって透過、反射又は散乱された光の変化であろう。その後、光源からの光と分子サンプルの間の相互作用による光の変化を分析するために、変化した光のスペクトル分布が測定される。
【０００４】
このスペクトル分布の測定は、一般に、分光計を使用して行われる。分光計は、入射光ビームを異なる波長部分に分離することによって機能する光学装置である。その後で、異なる波長部分の強度を測定することによって、スペクトル分布が得られる。
【０００５】
分光計は、一般に、光が分光計に入る入口スリット、ミラー、レンズ、回折格子、フィルタのような光学部品及び検出器を備える。分光計は、一般に、入口スリットの像が検出器上に形成されるように組み立てられる。これは、スリットの像が検出器上に形成されるようにミラー及びレンズを配列することによって達成される。さらに、光を波長部分に分割するために、光路に回折格子が挿入される。広く使用されている１つの可能な分光計セットアップは、放物面鏡で反射される入口スリットを備えるツェニー・ターナ（Ｃｈｅｚｎｅｙ−Ｔｕｒｎｅｒ）セットアップとして知られている。そのとき、反射光は、ＣＣＤアレイとして形成された電子検出器上に像が形成される前に、回折格子及び他の放物面鏡に当たる。格子は、分光計に入った光を分散させて、ＣＣＤアレイの異なるピクセル上に像が形成される単色部分にする回折光学要素である。
【０００６】
特に、ラマン分光は、散乱光が分子と相互作用したときのその散乱光について研究である。その分子は、気体、液体又は固体状態であってもよい。散乱は、入射光に比べて散乱光に周波数シフトがない弾性レイリー散乱か、又は、分子と光子の間でエネルギー交換がある非弾性ラマン散乱であることがある。非弾性散乱は、分子の回転、振動又は電子エネルギー状態を励起し、それによって、散乱光の周波数（スペクトル分布）を変えることができる。各分子に対して特定の遷移だけが許されるので、これによって、各分子のスペクトル分布に固有のラマン線が生じることになる。このことは、探査される物質の分子成分及び／又は物質中の特定の分子の濃度を識別するために使用されることがある。
【０００７】
ラマン散乱は、レイリー散乱、蛍光及び燐光のような他の分光法及び効果に比べて弱い効果である。このことで、特に散乱光信号よりも例えば蛍光が勝っている場合、スペクトル分布の中のラマン線を識別し区別することに問題があるようになる。
【０００８】
シフト減算ラマン分光（ＳＳＲＳ）法は、ラマン信号から蛍光を取り除くことができる技術である。最初の方法は、波長に小さな差のある２つのレーザを光源として使用する。１つの分光計を使用してサンプルから２つのスペクトル分布（両方のレーザによるもの）が得られ、得られたスペクトルは、ラマン信号と蛍光の両方を含んでいる。レーザ間の波長差のために、ラマン信号は、小さなスペクトル距離だけシフトするが、蛍光はシフトしない。次に、これら２つのスペクトルの引き算が行われる。次に、この減算スペクトルは、ラマン信号線を識別するために基準関数との相関を取られる。ラマン信号の識別後に、スペクトルが復元され、今度はラマン信号が蛍光なしで表示される。
【０００９】
ＳＳＲＳ法は、１つの光源レーザを使用して機能することが分っている。しかし、そのときには、２つのシフト・ラマン信号を得るために分光計内の回折格子の内部分散角を変えることが必要である。現在のラマン分光装置では、これは、機械的手段を使用して回折格子を回転して、検出器上に結像される波長部分の位置をシフトさせることによって得られている。
【００１０】
今日利用可能なラマン分光装置は、特にＳＳＲＳ法がサンプルの分析に関連して使用されるとき、１つの光源を使用してＳＳＲＳ法を実施するのに適していない。これは、回折格子が機械的手段によって回転されることによっている。機械的な公差によって、ＳＳＲＳ法に使用される適切な基準関数を組み立てる／選択することが困難（それどころか不可能）になり、結果として、ＳＳＲＳ法はうまく実施できないということになる。基準関数は、シフト・ラマン線の相関関係及び識別を最適化するために、検出器上のスペクトル・シフトに一致しなければならない。シフトが可動部品（回転格子のような）に依存する場合には、シフトは一様ではなく、有効性が失われる。さらに、ＳＳＲＳ法で使用するために得られたスペクトルが同じピクセル・アレイ／ＣＣＤで行われていない場合には、ピクセル効率及び読出し雑音の差のために、ＳＳＲＳ法は十分に機能できなくなる。
【００１１】
さらに、反射格子は、スリットの入射角に従って光を分散させる。このことは、比較的小さな角度変化が検出器上に大きなスペクトル・シフトを引き起こすことを意味し、しかし、ほんの小さなスペクトル・シフトが必要とされ、さらにスリットは、それの寸法に与えられるべき特定の物理的な距離を持たなければならいので、このことは問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上述の問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、光ビームの少なくとも２つのスペクトル的にシフトされたスペクトル分布（スペクトル・シフト・スペクトル分布）（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ  ｓｈｉｆｔｅｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を測定する分光装置によって達成され、前記装置は、分散要素が光ビームで照らされているとき前記光ビームのスペクトル成分の空間分散を生成するように構成された前記分散要素と、前記分散されたスペクトル成分の少なくとも一部の強度を測定するように構成された検出器とを備え、前記装置はさらに、前記光ビームが前記分散要素に異なって当たるように少なくとも２つの異なるやり方で前記分散要素を照らすように構成された光学的シフト手段を備え、それによって、前記分散要素は、前記光ビームのスペクトル成分の少なくとも２つの空間的にシフトされた空間分散（空間シフト空間分散）（ｓｐａｔｉａｌｌｙ  ｓｈｉｆｔｅｄ  ｓｐａｔｉａｌ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を生成する。
【００１４】
これによって、同じ光ビームの２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定することができる。光学的シフト手段は、光ビームのスペクトル成分の少なくとも２つの空間シフト空間分散が分散要素によって生成されるように、分散要素を異なったやり方で照らすように構成されている。分散要素は、例えば、回折格子のどれかの型であるかもしれないし、光学的シフト手段は、例えば、アパーチャ、スリット、プリズム、ミラー、レンズ、光ファイバ、又は同様なもののような光学部品によって組み立てられるかもしれない。光学的シフト手段は、光ビームを受け取り、さらに、分散要素が前記光ビームによってあるときに第１のやり方で照らされ別のときに第２のやり方で照らされるように、異なったやり方でこの光ビームを分散要素の方に向けるように構成されている。したがって、分散要素は、光ビームのスペクトル成分の第１及び第２の空間シフト空間分散を生成するだろう。そして、第１の空間分布のスペクトル成分の強度は、検出器によって、例えば、光検出器が異なるスペクトル成分を測定するいくつかの光検出器を備えているＣＣＤ検出器によって、測定されるかもしれない。その後、第２の空間分布のスペクトル成分の強度は、同じＣＣＤ検出器によって測定されるかもしれない。したがって、ＣＣＤ検出器は、光ビームについて２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を検出することができるだろう。これによって、分散要素を回転させることなしに空間分布の非常に正確なシフトを生成し得ることが達成される。さらに、同じＣＣＤ検出器が、同じ光ビームの２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を検出するために使用されるかもしれず、それによって、２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定するとき、ピクセル効率及び読出し雑音の差を考慮に入れることができる。その結果として、ラマン・スペクトルの蛍光を減少させるために、同じ光ビームの２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布が、最適化されたＳＳＲＳ法で、使用されることになるかもしれない。というのは、スペクトルが非常に正確に構成されるかもしれないからである。
【００１５】
分光装置の他の実施例では、光学的シフト手段は、光学スイッチ、第１の光路及び第２の光路を備え、前記光学スイッチは、前記光ビームを受け取るように構成され、さらに、前記光ビームを前記第１の光路又は前記第２の光路の中に向けるように構成されており、前記第１の光路は前記分散要素を第１のやり方で照らすように構成され、前記第２の光路は前記分散要素を第２のやり方で照らすように構成されている。光スイッチは、例えば、光ビームを受け取るように構成され、さらに、異なる電力が結晶の両端間に加えられたとき光ビームを異なる方向に向けるように構成された結晶であるかもしれない。したがって、この結晶は、光ビームを第１の光路又は第２の光路に向けるように構成されるかもしれない。光路は、光ビームが光学システムの中で伝播する経路を画定する。光路は、例えば、光ビームが内部反射によってコアの中を伝播する光ファイバであるかもしれないし、又は、光路は、光ビームをある点から別の点に向けるいくつかのミラーなどで作られるかもしれない。したがって、光ビームを第１の光路に向けて、第１のやり方で分散要素を照らし、その後、光ビームを第２の光路に向けて、第２のやり方で分散要素を照らすことができることが達成される。結果として、どのようにして分散要素を第１及び第２のやり方で照らすかを設計することができることになり、したがって、当業者によって、スペクトル・シフトは非常に正確に設計されるかもしれない。
【００１６】
分光装置のさらに他の実施例では、第１の光路は、前記光ビームで照らされる第１のスリット、前記第１のスリットから前記光ビームを受け取る第１のコリメーション手段を備え、前記第１のコリメーション手段は、前記分散要素が第１の平行光ビームによって前記第１のやり方で照らされるように前記光ビームを平行にするように構成されている。これによって、一様な空間分布の第１の空間分布をもたらす平行光ビームによって分散要素が照らされるように第１の光路を設計することができる。
【００１７】
分光装置のさらに他の実施例では、第２の光路は、前記光ビームで照らされる第２のスリット、前記第２のスリットから前記光ビームを受け取る第２のコリメーション手段を備え、前記第２のコリメーション手段は、前記分散要素が第２の平行光ビームによって前記第２のやり方で照らされるように前記光ビームを平行にするように構成されている。これによって、一様な空間分布の第２の空間分布をもたらす平行光ビームによって分散要素が照らされるように第２の光路を設計することができる。
【００１８】
さらに他の実施例では、分光装置は、さらに、前記少なくとも２つの空間シフト空間分散の少なくとも一部を前記検出器に集束させるように構成された集束手段を備える。これによって、検出器ができるだけ多くの光を集めるように装置を設計することができる。
【００１９】
分光装置のさらに他の実施例では、検出器は、いくつかの光検出器を備える検出器である。これによって、光ビームのスペクトル成分の強度を非常に速く正確に測定することが達成される。
【００２０】
分光装置のさらに他の実施例では、集束手段は、さらに、前記分散要素が異なるやり方で照らされたとき各光検出器が異なるスペクトル成分で照らされるように、前記２つの空間シフト空間分散の前記少なくとも一部をいくつかの前記光検出器に集束させるように構成されている。これによって、第１及び第２のスリットの像は、各光検出器が前記光ビームの所定のスペクトル成分の強度を検出するように各光検出器に投影されるかもしれない。さらに、スペクトル・シフトは、非常に正確に設計されるかもしれない。
【００２１】
本発明は、さらに、サンプルから集められた光ビームを分析するプロービング・システムに関し、このプロービング・システムは、上述のような分光装置を備える。これによって、光ビームのスペクトル成分の２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定することによって光ビームのスペクトル成分を分析することができる。この光ビームは、例えば、サンプルから受け取られたラマン信号であるかもしれない。
【００２２】
さらに他の実施例では、プロービング・システムは、サンプルを照らす光源、前記サンプルからの光ビームを集めるように構成され、さらに前記光ビームを前記分光装置の中に向けるように構成された光学プローブ、及び／又は処理手段及び格納手段をさらに備える。前記処理は、前記分光装置によって測定されたスペクトル・シフト・スペクトル分布を前記格納手段に格納するように構成されている。これによって、上述の有利点が得られ、さらに、プロービング・システムは、サンプルを照らしその後光源からの光がサンプルと相互作用した後で光ビームを集めるように設計されるかもしれない。
【００２３】
プロービング・システムのさらに他の実施例では、処理手段は、さらに、スペクトル・シフト・スペクトル分布を使用してＳＳＲＳ法を行うように構成されている。これによって、プロービング・システムは、スペクトル・シフト・スペクトル分布を使用してＳＳＲＳ法を自動的に行うように構成されるかもしれない。これによって、ラマン・スペクトルから蛍光を除去し、同時にラマン線を強くすることができる。結果として、サンプル中の分子成分を分析するためにラマン分光が使用されることになるかもしれない。
【００２４】
本方法は、さらに、光ビームの少なくとも２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定する方法に関する。前記の方法は、前記光ビームによって第１のやり方で分散要素を照らして前記光ビームのスペクトル成分の第１の空間分散を生成するステップと、前記第１の空間分散の少なくとも一部の強度を、検出器を使用して検出するステップと、前記光ビームによって第２のやり方で前記分散要素を照らして前記光ビームのスペクトル成分の第２の空間分散を生成するステップと、前記第２の空間分散の少なくとも一部の強度を、前記検出器を使用して検出するステップとを含む。これによって、上述の有利点が達成される。
【００２５】
以下において、本発明の好ましい実施例は図を参照して説明される。
【実施例】
【００２６】
図１は、分光の原理を示し、ツェニー・ターナ分光計に基づいて組み立てられた分光計（１０１）を示す。分光計は、入口スリット（１０２）、第１（１０３ａ）及び第２（１０３ｂ）の凹面鏡、反射格子（１０４）及びＣＣＤ検出器（１０５）を備える。光ビーム（１０６）は、入口スリットから分光計に入り、その後、第１の凹面鏡（１０３ａ）に向けられ、この凹面鏡（１０３ａ）は光ビームを平行にし、反射格子（１０４）の上に向け直す。反射格子は光を異なる波長に分散させ、光を第２の凹面鏡（１０３ｂ）に向け直し、この凹面鏡（１０３ｂ）は光をＣＣＤ検出器に集束させる。異なる波長は、格子での分散によってＣＣＤ上の異なる場所に集束されるだろう。このことは、図において、破線（１０７）と点線（１０８）で描かれた２つの異なる波長を示して、説明されている。ＣＣＤ検出器は、アレイに一列に整列された多数の個々の光検出器を備え、したがって各光検出器は、その光検出器に集束された波長部分の強度を検出するだろう。ＣＣＤは各光検出器で測定された強度をほぼ同時に記録するかもしれないので、このセットアップによって、光ビーム（１０６）のスペクトル分布を非常に速く測定することができるようになる。したがって、大抵の分光計は、測定される必要のあるスペクトル分布の波長スペクトルでＣＣＤが照らされるように組み立てられている。スペクトル分布の分解能は、ＣＣＤがどんなに広いスペクトルをカバーする必要があるか及びアレイに存在する個々の光検出器の数に依存している。
【００２７】
上述の分光計は、ＳＳＲＳ法を使用してラマン・スペクトル中の蛍光を減少させラマン線を強くするために、同じ試験ビーム（１０６）の２つのシフト・スペクトル分布を測定するように使用されるかもしれない。現在の分光計では、これは、例えば、屈折格子を回転させることによって行われるかもしれず、結果として、波長部分がＣＣＤアレイ上を動かされることになり、したがって、同じ波長がＣＣＤアレイの別のフォトダイオードで検出されるだろう。それによって、試験ビームの２つのシフト・スペクトルを得ることができる。しかし、ＳＳＲＳ法で使用されるラマン・スペクトルを得るためにこのような従来の分光計が使用されるとき、上述のようないくつかの不利点がある。
【００２８】
図２は、シフト減算ラマン分光法（ＳＳＲＳ）の原理の流れ図を示す。最初に、２つのラマン・スペクトル（ａ、ｂ）が例えば分光計によって測定される（２０１）。このスペクトルは、波長（ｗ）（一般にｃｍ−１の単位で測定される）の関数として光の強度（Ｉ）を示し、第２のスペクトル（ｂ）は第１のスペクトル（ａ）に比べてシフトされている。その後、２つのスペクトル（ａ、ｂ）の引き算が行われ（２０２）、結果として減算スペクトル（ｃ）が生じる。次に、減算スペクトル（ｃ）は、相関関数（ｄ）との相関を取られる（２０３）。この相関関数は、スペクトル中のラマン線についての知識及び２つの測定スペクトル（ａ、ｂ）間のシフトについての知識に基づいて選ばれる。相関関数は、例えば、信号の畳み込み及び信号自体の分光計に依存したローレンツ関数、ガウス関数又はフォークト関数であるかもしれない。そのとき、相関関数は、信号の光学シフトに従って数学的にシフトされるだろう。結果として得られる相関（ｅ）は、最後にベースラインの補正が行われる（２０４）。
【００２９】
図３は、ラマン・スペクトルを分析するためにＳＳＲＳ法を使用するプロービング・システムに本発明に従った分光計（３０１）が組み込まれた本発明の実施例を示す。プロービング・システムは、光源（３０２）、プローブ（３０３）、光学スイッチ（３０４）、分光計（３０１）及びデータ処理手段（３０５）を備える。光源（３０２）は、例えば、ヘリウム・ネオン・レーザ、アルゴン・イオン・レーザのようなラマン分光に適したレーザであるかもしれない。光は、例えばいくつかの光ファイバ（３０６）を通って、プローブ（３０３）に向けられるだろう。このプローブは、この実施例では、サンプル（３０７）を照らし、且つサンプルからの後方散乱光を集めるように構成されている。しかし、プローブは、サンプル、光源、用途などに依存していくつかの異なるやり方で組み立てられるかもしれない。プローブで集められた光は、光を第１（３０８）及び第２（３０９）の光路の中に向けることができる光学スイッチ（３０４）に向けられる。この光学スイッチは、どの光路に光が向けられるかを調整することができる。第１の経路からの光は第１の入口スリット（３１０）から分光計に入り、第２の経路からの光は第２の入口スリット（３１１）から分光計に入る。
【００３０】
分光計は、第１（３１０）及び第２（３１１）の入口スリット、２つのコリメーション・レンズ（３１２）、プリズム（３１３）、光学フィルタ（３１４）、凹面反射格子（３１５）及びＣＣＤアレイ（１０５）を備える。
【００３１】
第１の光部分の光は、光ファイバの中を進み、第１の入口（３１０）から分光計に入る。これは、例えば、標準的なファイバカプラを使用して行われるかもしれない。それから、光ファイバからの光は光学レンズ、例えば傾斜屈折率レンズ（ＧＲＩＮ）を使用して平行にされる。その後、平行光ビームはプリズム（３１３）に向けられ、このプリズム（３１３）は、平行光ビームを、光学フィルタ（３１４）を通して凹面反射格子（３１５）の方に反射する。光学フィルタは、分光計がラマン分光に使用されるとき、サンプルからのレイリー散乱を減衰させ／除去するように設計されている。凹面反射格子（３１５）は、光を波長部分に分散させ、さらに、ＣＣＤアレイ（１０５）の各光検出器が波長部分を検出するように、波長部分を反射しＣＣＤ検出器（１０５）に集束させる。ＣＣＤ検出器は、したがって、第１の光路（３０８）からの光のスペクトル分布を測定することができる。反射され分散された波長部分がＣＣＤ検出器の方に向かう途中でフィルタに当たるのを避けるために、凹面反射格子は、垂直面で傾けられている。結果として、ＣＣＤ検出器はフィルタ及びプリズムより上又は下のレベルに配置されることになる。
【００３２】
第２の光路（３０９）からの光は、第１の経路からの光とちょうど同じように、分光計に入り、平行にされ、プリズムで方向を変えられ、フィルタを通過し、波長部分に分散され、反射され、そしてＣＣＤ検出器に集束されるだろう。しかし、光は、第２の入口スリット（３１１）を通って分光計に入り、したがって、プリズムの反対側の面に当たるだろう。結果として、平行光ビームは、第１の光路からの光に比べて凹面反射格子の別の場所に当たるだろう。波長部分は、プリズムの面及び格子の凹面の反射距離のために、第１の光路からの光に比べてＣＣＤ上の他の場所に集束されるだろう。これによって、スペクトルはＣＣＤ（１０５）上でシフトされ、したがって、ＣＣＤは、第１の光路からの光に比べてシフトされたスペクトルを測定するだろう。したがって、ＣＣＤ検出器は、互いに他方に対してシフトされた２つのスペクトルを測定することができる。
【００３３】
ＣＣＤ検出器は、この実施例では、コンピュータ、マイクロプロセッサなどのようなデータ処理手段（２０５）に結合されている。データ処理手段は、ＣＣＤ検出器及び光学スイッチを制御することができる。それによって、プローブからの光を第１の光路（３０８）に向け、ＣＣＤ検出器を使用してスペクトルを測定することができる。その後、データ処理手段は、測定スペクトルを格納／保管することができる。その後、光学スイッチは、プローブからの光を第２の光路（３０９）に向け、それからＣＣＤ検出器がシフト・スペクトルを測定するだろう。このシフト・スペクトルは、また、データ処理手段によって格納／保管される。データ処理手段は、２つの測定されたシフト・スペクトルを使用してＳＳＲＳ法（上述）を行うように構成されている。その後、ＳＳＲＳ法で結果として得られたスペクトラムは、例えば、サンプルの分子成分を分析するために使用されるかもしれない。
【００３４】
図４は、図３に示されたプロービング・システムの他の実施例を示す。プロービング・システムは、図３のプロービング・システムのように、光源（３０２）、プローブ（３０３）、光学スイッチ（３０４）、分光計（３０１）及びデータ処理手段（３０５）を備える。しかし、スペクトル・シフトは、凹面格子ではなく透過格子（４０１）を使用して達成される。２つの光ビームは、プリズム（３１３）で反射された後で透過格子（４０１）を通過する。透過格子は、光を波長部分に分散させ、その後、例えば光学レンズ（４０２）によって波長部分は、各波長部分がＣＣＤ検出器の光検出器に集束されるような具合に、ＣＣＤ検出器に集束される。この実施例では、シフトは、２つの光ビームがプリズムに反対の面及び／又は異なる角度で当たるような具合に、プリズムによっても達成される。その結果として、２つの光ビームは、異なる距離及び／又は角度で透過格子に当たり、波長部分が異なる場所でＣＣＤ検出器に当たることになるだろう。これによって、２つのスペクトル間のシフトが達成され、ＣＣＤはその２つのスペクトルを測定するかもしれない。
【００３５】
図５は、本発明の他の実施例を示す。この実施例では、光学スイッチ（３０４）は分光計に組み込まれている。光学スイッチは、実線（５０１）及び破線（５０２）で示されるように、光を２つの光路に向けるように構成されている。２つの光ビームは、入口スリット（３１０、３１１）を通過し、集束手段（３１２）によって平行にされ、そして、この実施例では、２つの光ビームを反射し分散させＣＣＤ検出器に集束させる凹面反射格子（３１５）に当たる。これによって、２つのスペクトルのシフトが、上述のように達成される。さらに、ＳＳＲＳ法を実施するためのデータ処理手段（３０５）は、分光計に組み込まれている。
【００３６】
上述のシステムの有利点は、２つのスペクトルのシフトが当業者によって非常に正確に設計されるかもしれないことである。その結果として、図２で説明されたＳＳＲＳ法の減算シフト・スペクトルとの相関を取るために使用される基準関数は、分光計の光学的特性に従って選ばれることになるかもしれない。その結果として、ＳＳＲＳ法で使用するためにシフト・スペクトルを測定する装置は、ラマン・スペクトルを分析するときのツールとして組み立てられ、使用されることになるかもしれない。
【００３７】
上述の実施例は、単に実施例として役立ち、したがって、本発明の範囲を限定すべきでない。というのは、当業者は本発明の範囲内で同様なシステムを設計することができるだろうからである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ツェニー・ターナ分光計を示す図である。
【図２】ＳＳＲＳ法を示す流れ図である。
【図３】本発明の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図１】
2008542771.tif 000003
【図２】
2008542771.tif 000004
【図３】
2008542771.tif 000005
【図４】
2008542771.tif 000006
【図５】
2008542771.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月13日(2007.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
光ビームの少なくとも２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定する分光装置であって、
分散要素が光ビームで照らされているとき前記光ビームのスペクトル成分の空間分散を生成するように構成された前記分散要素と、
前記分散されたスペクトル成分の少なくとも一部の強度を測定するように構成された検出器とを備え、さらに、
少なくとも２つの異なるやり方で前記分散要素を照らすように構成された光学的シフト手段を備え、それによって、前記分散要素は、前記光ビームの前記スペクトル成分の少なくとも２つの空間シフト空間分散を生成することを特徴とする分光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記光学的シフト手段は、光学スイッチ、第１の光路及び第２の光路を備え、前記光学スイッチは、前記光ビームを受け取るように構成され、さらに、前記光ビームを前記第１の光路又は前記第２の光路の中に向けるように構成されており、前記第１の光路は前記分散要素を第１のやり方で照らすように構成され、それによって、前記分散要素は前記光ビームのスペクトル成分の第１の空間分散を生成し、さらに、前記第２の光路は前記分散要素を第２のやり方で照らすように構成され、それによって、前記分散要素は前記光ビームのスペクトル成分の第２の空間分散を生成し、前記第２の分散は前記第１の空間分散に比べて空間的にシフトされていることを特徴とする請求項１に記載の分光装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
光ビームの少なくとも２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定する方法であって、
分散要素が前記光ビームのスペクトル成分の第１の空間分散を生成するような具合に前記光ビームによって第１のやり方で前記分散要素を照らして、前記光ビームのスペクトル成分の第１の空間分散を生成するステップと、
前記第１の空間分散の少なくとも一部の強度を、検出器を使用して検出するステップとを含み、さらに、
前記分散要素が前記光ビームのスペクトル成分の第２の空間分散を生成するような具合に前記光ビームによって第２のやり方で前記分散要素を照らして、前記光ビームのスペクトル成分の第２の空間分散を生成するステップであって、前記第２の分散は前記第１の空間分散に比べて空間的にシフトされているステップと、
前記第２の空間分散の少なくとも一部の強度を、前記検出器を使用して検出するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この目的は、光ビームの少なくとも２つのスペクトル的にシフトされたスペクトル分布（スペクトル・シフト・スペクトル分布）（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ  ｓｈｉｆｔｅｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を測定する分光装置によって達成され、前記装置は、分散要素が光ビームで照らされているとき前記光ビームのスペクトル成分の空間分散を生成するように構成された前記分散要素と、前記分散されたスペクトル成分の少なくとも一部の強度を測定するように構成された検出器とを備え、前記装置はさらに、少なくとも２つの異なるやり方で前記分散要素を照らすように構成された光学的シフト手段を備え、それによって、前記分散要素は、前記光ビームのスペクトル成分の少なくとも２つの空間的にシフトされた空間分散（空間シフト空間分散）（ｓｐａｔｉａｌｌｙ  ｓｈｉｆｔｅｄ  ｓｐａｔｉａｌ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を生成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
分光装置の他の実施例では、光学的シフト手段は、光学スイッチ、第１の光路及び第２の光路を備え、前記光学スイッチは、前記光ビームを受け取るように構成され、さらに、前記光ビームを前記第１の光路又は前記第２の光路の中に向けるように構成されており、前記第１の光路は前記分散要素を第１のやり方で照らすように構成され、それによって、前記分散要素は前記光ビームのスペクトル成分の第１の空間分散を生成し、さらに、前記第２の光路は前記分散要素を第２のやり方で照らすように構成され、それによって、前記分散要素は前記第１の分散に比べて空間的にシフトされた、前記光ビームのスペクトル成分の第２の空間分散を生成する。光スイッチは、例えば、光ビームを受け取るように構成され、さらに、異なる電力が結晶の両端間に加えられたとき光ビームを異なる方向に向けるように構成された結晶であるかもしれない。したがって、この結晶は、光ビームを第１の光路又は第２の光路に向けるように構成されるかもしれない。光路は、光ビームが光学システムの中で伝播する経路を画定する。光路は、例えば、光ビームが内部反射によってコアの中を伝播する光ファイバであるかもしれないし、又は、光路は、光ビームをある点から別の点に向けるいくつかのミラーなどで作られるかもしれない。したがって、光ビームを第１の光路に向けて、第１のやり方で分散要素を照らし、その後、光ビームを第２の光路に向けて、第２のやり方で分散要素を照らすことができることが達成される。結果として、どのようにして分散要素を第１及び第２のやり方で照らすかを設計することができることになり、したがって、当業者によって、スペクトル・シフトは非常に正確に設計されるかもしれない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本方法は、さらに、光ビームの少なくとも２つのスペクトル・シフト・スペクトル分布を測定する方法に関する。前記の方法は、分散要素が前記光ビームのスペクトル成分の第１の空間分散を生成するような具合に前記光ビームによって第１のやり方で前記分散要素を照らして、前記光ビームのスペクトル成分の第１の空間分散を生成するステップと、前記第１の空間分散の少なくとも一部の強度を、検出器を使用して検出するステップと、前記分散要素が、前記第１の分散に比べて空間的にシフトされた、前記光ビームのスペクトル成分の第２の空間分散を生成するような具合に前記光ビームによって第２のやり方で前記分散要素を照らして、前記光ビームのスペクトル成分の第２の空間分散を生成するステップと、前記第２の空間分散の少なくとも一部の強度を、前記検出器を使用して検出するステップとを含む。これによって、上述の有利点が達成される。
【国際調査報告】
2008542771.tif 000008
2008542771.tif 000009