(57)【要約】【課題】従来測定困難であった構造のナノ秒レベル変化のＣＡＲＳ増強検出を可能とする。【解決手段】波長の異なる２つのレーザー光を試料の同一部分に同時に入射させ、この２つのレーザー光の周波数差が、前記試料を構成する物質の分子振動数に一致することによって発せられる、コヒーレント反ストークラマン散乱光を観測することにより、前記試料の過渡反応解析を行うコヒーレント反ストークラマン測定装置において、前記試料を保持するセルがレーザー入射光の外部への拡散を防止するよう構成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる２つのレーザー光を試料の同一部分に同時に入射させ、この２つのレーザー光の周波数差が、前記試料を構成する物質の分子振動数に一致することによって発せられる、コヒーレント反ストークラマン散乱光を観測することにより、前記試料の過渡反応解析を行うコヒーレント反ストークラマン測定装置であって、前記試料を保持するセルがレーザー入射光の外部への拡散を防止するよう構成されていることを特徴とするコヒーレント反ストークラマン測定装置。
【請求項２】
前記セルが光透過性材料から構成され、レーザー光の透過方向のセル厚みが１〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１記載のコヒーレント反ストークラマン測定装置。
【請求項３】
前記セルがその側面及び底面において光不透過性とされていることを特徴とする、請求項１記載のコヒーレント反ストークラマン測定装置。
【請求項４】
波長の異なる２つのレーザー光を試料の同一部分に同時に入射させ、この２つのレーザー光の周波数差が、前記試料を構成する物質の分子振動数に一致することによって発せられる、コヒーレント反ストークラマン散乱光を観測することにより、前記試料の過渡反応解析を行うコヒーレント反ストークラマン測定方法であって、レーザー入射光の外部への拡散を防止するよう構成されているセルに前記試料を保持することを特徴とするコヒーレント反ストークラマン測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント反ストークスラマン測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
時間分解能がナノ秒〜ピコ秒である分光反応を解析するため、あるいは試料の状態を３次元的に観測するため、コヒーレント反ストークスラマン（ＣＡＲＳ）測定装置及び測定方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このコヒーレント反ストークスラマン測定装置においては、波長の異なる２つのレーザー光を試料の同一部分に同時に入射させ、この２つのレーザー光の周波数差が、前記試料を構成する物質の分子振動数に一致することによって発せられる、コヒーレント反ストークラマン散乱光を観測することにより、前記試料の過渡反応解析を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５２０６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のコヒーレント反ストークスラマン測定装置においては、ＣＡＲＳ増強測定における有効因子が不明であるため、試料セルの最適形状が不明であり、ＣＡＲＳ増強が可能かどうかは試料そのものにゆだねているといった問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決し、最適形状を有するセルを用いたコヒーレント反ストークスラマン測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、１番目の発明によれば、波長の異なる２つのレーザー光を試料の同一部分に同時に入射させ、この２つのレーザー光の周波数差が、前記試料を構成する物質の分子振動数に一致することによって発せられる、コヒーレント反ストークラマン散乱光を観測することにより、前記試料の過渡反応解析を行うコヒーレント反ストークラマン測定装置において、前記試料を保持するセルがレーザー入射光の外部への拡散を防止するよう構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するため、２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記セルが光透過性材料から構成され、レーザー光の透過方向のセル厚みが１〜１０ｍｍであることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するため、３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記セルがその側面及び底面において光不透過性とされていることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するため、４番目の発明によれば、波長の異なる２つのレーザー光を試料の同一部分に同時に入射させ、この２つのレーザー光の周波数差が、前記試料を構成する物質の分子振動数に一致することによって発せられる、コヒーレント反ストークラマン散乱光を観測することにより、前記試料の過渡反応解析を行うコヒーレント反ストークラマン測定方法において、レーザー入射光の外部への拡散を防止するよう構成されているセルに前記試料を保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のコヒーレント反ストークラマン測定装置又は測定方法によれば、従来測定困難であった構造のナノ秒レベル変化のＣＡＲＳ増強検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明のコヒーレント反ストークラマン測定装置又は測定方法の好適な実施形態を説明する。図１は、本発明のコヒーレント反ストークラマン測定装置の１例を示す構成図である。このコヒーレント反ストークラマン測定装置は、レーザー光源１と、波長変換器２と、試料を保持するセル３と、試料からのＣＡＲＳ光を検出する検出器４とを備えている。また、レーザー光源からのレーザー光の光路を変換するためのミラー及びハーフミラー６が配置されている。レーザー光源としては、各種レーザーを用いることができ、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザー等を用いることができる。
【００１３】
このコヒーレント反ストークラマン測定装置において、レーザー光源１から発せられたレーザー光は、必要に応じて増幅され、ビームスプリッター３によって分割される。分割されたレーザー光の一方は波長変換器２において波長変換をうけ、当初の波長とは異なる波長を有するレーザー光に変換される。
【００１４】
波長変換されたレーザー光は、ハーフミラー６にいたり、ここでミラー５によって光路変換された当初の波長を有するレーザー光と重ね合わされる。こうして重ね合わされて単一のビームとなった波長の異なる２つのレーザー光は、ハーフミラー６’を通過し、試料を保持するセル３に導入される。こうして試料の同一部分にレーザー光が照射され、その結果、試料からＣＡＲＳ光が発せられる。このＣＡＲＳ光を検出器４により検出することにより試料の過渡反応を解析することができる。
【００１５】
このようなＣＡＲＳ光検出において、従来は試料を保持するセルについて特に検討しておらず、ＣＡＲＳ増強が可能か否かは試料の種類によって判断していた。しかしながら、本発明者らは、セルを最適化することにより、従来測定困難であって試料についてもＣＡＲＳ増強測定可能であることを見出した。
【００１６】
すなわち、本発明のコヒーレント反ストークラマン測定装置において、前記試料を保持するセルがレーザー入射光の外部への拡散を防止するよう構成されていることを特徴とする。このようなレーザー入射光の外部への拡散を防止する手段としては、好ましくはレーザー光の透過方向のセル厚みを１〜１０ｍｍとする、又はセルの側面及び底面を光不透過性とする。
【００１７】
厚み１〜１０ｍｍのセルの材質は、光透過性のもの、例えば石英、Ｇｅ、ＫＢｒ、ＺｎＳｅ、ＣａＦ2等を用いることができる。一般にラマン測定では、レーザーが通過する経路が長いほどシグナル強度が高い。従って、セルの厚みもしくは試料厚さは大きいほうが好ましいと考えられるが、あまりレーザー光通過経路が長いと、試料によりレーザー光が吸収され、シグナル強度が弱くなる。検討の結果、１〜１０ｍｍの厚みが最適であることが判明した。
【００１８】
セルの側面及び底面を光不透過性とするには、セルの内壁をレーザー光が透過しない金属やセラミックス、もしくは不透明な樹脂から構成する。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｆｅ等を、セラミックスとしてはＡｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ4等を、樹脂としてはフッ素樹脂等を用いることが好ましい。試料にレーザー光を当てるため、セルの上面のみは光透過性材料、例えば石英、Ｇｅ、ＫＢｒ、ＺｎＳｅ、ＣａＦ2等から構成する。セルの内壁が光透過性である場合、入射したレーザー光が外部に拡散し、検出強度が低下する。壁面を金属等にした場合、レーザー光の外部拡散が抑制され、検出強度を保つことができる。
【００１９】
本発明のコヒーレント反ストークラマン測定装置又は測定方法によれば、特にベンゼン環構造や極性官能基構造（Ｃ＝Ｏ、−ＮＯ2）のナノ秒レベル変化ＣＡＲＳ増強検出が可能である。
【実施例】
【００２０】
実施例１
レーザー光源としてＮｄ−ＹＡＧレーザーを用い、レーザーの基本波長を、第２高調波である532nmとし、出力を４０〜５５Ｊとした。波長変換器により波長が変換され、２つの波長、λ1＝553.1nm及びλ2＝515.0nmとした。試料としてニトロベンゼンを用い、厚みの異なる石英製のセルに入れ、セルをステージ上に置いた。レーザー光を照射しながらステージを上下させることにより焦点高さを変え、最もニトロ基シグナル（1347cm-1)強度が最大となるときの強度値をもとめた。結果を図２に示す。
【００２１】
実施例２
周囲にアルミホイルを巻いた石英製のセルを用い、実施例１と同様にして強度値をもとめた。比較として、アルミホイルを巻かないセルを用いて同様に測定した。結果を図３に示す。
【００２２】
図２及び３に示す結果から明らかなように、セル厚み１〜１０ｍｍにおいて高い検出強度が測定され、また周囲にアルミホイルを巻くことによって検出強度が高くなった。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のコヒーレント反ストークラマン測定装置の１例を示す構成図である。
【図２】ニトロベンゼンのＣＡＲＳ強度測定結果を示すグラフである。
【図３】ニトロベンゼンのＣＡＲＳ強度測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１    レーザー光源
２    波長変換器
３    セル
４    検出器
５    ミラー
６    ハーフミラー
７    ビームスプリッター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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