(57)【要約】【課題】試料を固定したまま、試料自体の向きを変更し、偏光ラマン測定を行うことの出来るラマン分光測定用試料ホルダおよびラマン分光分析方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、少なくとも、直線偏光のレーザーの光軸と直交する向きに試料の測定面を固定する上部試料台と、前記上部試料台を測定装置に固定する支持台とを備えたラマン分光測定用試料ホルダであって、上部試料台が直線偏光の光軸方向を回転軸として回転することを特徴とするにより、試料を固定したまま、試料自体の向きを変更し、偏光ラマン測定を行うことが出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、直線偏光のレーザーの光軸と直交する向きに試料の測定面を固定する上部試料台と、
前記上部試料台を測定装置に固定する支持台と
を備えたラマン分光測定用試料ホルダであって、
前記上部試料台が直線偏光のレーザーの光軸方向を回転軸として回転すること
を特徴とするラマン分光測定用試料ホルダ。
【請求項２】
請求項１に記載のラマン分光分析用試料ホルダであって、
支持台または上部試料台の一方あるいは両方に、上部試料台を回転させた角度、回転軸の中心位置、試料の固定位置を示すための目盛りを備えたこと
を特徴とするラマン分光分析用試料ホルダ。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のラマン分光分析用試料ホルダを用いたラマン分光分析方法であって、
上部試料台を回転し、光軸に沿ってレーザーを照射し、ラマン散乱スペクトルを取得することを繰り返す工程
を行うことを特徴とするラマン分光分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラマン分光による試料分析に用いる試料ホルダ及びラマン分光分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラマン分光分析において、偏光ラマン測定によって得られる物質の対称性や配向といった分子の構造に関する情報は、他の分光手法からは得がたい性質のものである。また、Ｘ線回折など他の構造解析手法と比較しても、測定操作の簡便性、測定時間の短さ、測定が可能な試料形態および大きさの自由度、測定の精度といった様々な点で、多くの長所を有している。
【０００３】
ラマン分光分析において、偏光ラマン測定を行う場合、光源として用いられるレーザーは、レーザー光のベクトルが、レーザーの光軸方向と直交する直線偏光となっているもので、装置は通常、試料に照射されるレーザーの光路の途中に、偏光を制御する機構が設けられたものが用いられる。
【０００４】
この偏光の制御部は、偏光子、検光子、１／２波長板などの偏光面回転子あるいはこれに類する位相変更部品、レンズなどの装備から構成されており、一般には偏光子と検光子の一方を固定して他方を回転させるか、両方を一致させて同時に変化させることで、偏光ラマン測定を行っている。（特許文献１）
【特許文献１】特開昭６３−２３６９４５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、このような機構を有する装置は高価であることに加え、光路中、レーザーが多くの光学素子やプリズム、レンズなどを経由することで、光の強度が低下したり、測定結果に誤差が生じたりすることがある。また測定装置に、後から必要な装備を付加して偏光ラマン測定を行おうとした場合、偏光の回転方向が限定され、任意の角度で微調整するのが難しいことも少なくない。
【０００６】
一方、レーザーの偏光方向を固定とし、試料自体の向きを変えて偏光ラマン測定を行う方法は、前述の方法に比べて容易で、光学系に起因する誤差を減らすことが出来るといった利点があるが、光軸上に設置した試料の向きを正確に微調整するためには、試料を固定した状態で回転させるための装備が別途必要となる。また機械的な稼動部分の大きい装備であると、試料の向きを変えるたびに誤差が生ずる危険もある。
【０００７】
そこで、本発明では、上述の問題を解決するため、試料を固定したまま、試料自体の向きを変更し、簡便に偏光ラマン測定を行うことの出来るラマン分光測定用試料ホルダおよびラマン分光分析方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の本発明は、少なくとも、直線偏光の光軸と直交する向きに試料の測定面を固定する上部試料台と、前記上部試料台を測定装置に固定する支持台とを備えたラマン分光測定用試料ホルダであって、上部試料台が直線偏光の光軸方向を回転軸として回転することを特徴とするラマン分光測定用試料ホルダである。
【０００９】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のラマン分光分析用試料ホルダであって、支持台または上部試料台の一方あるいは両方に、上部試料台を回転させた角度、回転軸の中心位置、試料の固定位置を示すための目盛りを備えたことを特徴とするラマン分光分析用試料ホルダである。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２のいずれかに記載のラマン分光分析用試料ホルダを用いたラマン分光分析方法であって、上部試料台を回転し、光軸に沿ってレーザーを照射し、ラマン散乱スペクトルを取得することを繰り返す工程を行うことを特徴とするラマン分光分析方法である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の本発明のラマン分光分析用試料ホルダによれば、上部試料台が直線偏光の光軸方向を回転軸として回転するため、試料を固定したまま、試料自体の向きを変更し、偏光ラマン測定を行うことが出来る。また、装置内に偏光の制御部を設けることなく、偏向ラマン測定を行うことが出来るため、低コストで偏向ラマン測定を導入することが出来る。
【００１２】
また、請求項２に記載の本発明のラマン分光分析用試料ホルダによれば、試料自体の向きを変えて偏光ラマン測定を行う際に、ラマン分光分析用試料ホルダに設けられた目盛りにより、試料を回転させた角度、回転軸や試料の固定位置を正確に把握することで、精度の良い測定を行うことが可能になる。
【００１３】
また、請求項３に記載の本発明のラマン分光分析方法によれば、上部試料台を回転し、光軸に沿ってレーザーを照射し、ラマン散乱スペクトルを取得することを繰り返すことにより、各方位についてラマン散乱スペクトルを得ることが出来る。これにより、各方位において得られたラマン分光分析結果を相対的に比較して、最終的に試料の偏光特性を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１、図２は本発明のラマン分光分析用試料ホルダの構成の概要を示したものである。
【００１５】
本発明のラマン分光分析用試料ホルダは、
直線偏光の光軸と直交する向きに試料３を固定する上部試料台２と、
前記上部試料台２を測定装置に固定する支持台１と
から構成される。
【００１６】
支持台１は、上部試料台２を測定装置に固定するために設けられる。支持台１は、測定装置の試料設置部分のレーザーの光軸上に、ずれや誤差を生じさせずに試料を設置することが可能であるならば、大きさ、形状、材質は測定装置の試料設置部分の状態を考慮して自由に決定してよい。
【００１７】
また、支持台１には、上部試料台２を挿し込んで固定するための円形の支持台凹み１ｂを設ける。このとき、支持台凹み１ｂは支持台１を貫通した穴であってもよい。また、支持台凹み１ｂは、上部試料台２を装着して回転させた際、ずれや誤差が生じないかぎりにおいて、凹みの直径、位置、数は自由に設定してよい。
【００１８】
また、支持台１には、上部試料台２を回転させた角度、回転軸の中心位置、試料の固定位置を示すための支持台目盛り１ａを設ける。このとき、支持台目盛り１ａは上部試料台２を装着した際、その周囲を取り囲む形になることが好ましい。また、支持台目盛り１ａの中心は、支持台凹み１ｂの中心と一致させることが望ましい。また、支持台目盛り１ａの間隔は、図２では一例として１０°毎としてあるが、その細かさは任意であり、これに限定されるものではない。
【００１９】
上部試料台２は、試料を固定する頭部と、支持台凹み１ｂに挿し込んで、上部試料台２を支持台１に固定するための軸部からなる。このとき、上部試料台２の軸部の太さは、支持台凹み１ｂに挿し込んで任意の角度で回転させることが可能であり、かつずれや誤差が生じないように設定する。また、上部試料台２は、支持台１に装着した状態で、任意の角度で回転させることが可能である必要がある。また、上部試料台２は、支持台１に装着した状態で回転させた場合に、固定した試料の測定面をレーザーの光軸と直交する向きに保持することが可能である必要がある。
【００２０】
また、測定装置の試料設置部分の状態に応じ、試料ホルダを立てた状態で設置する必要がある場合、支持台１に上部試料台２をより強く固定する目的で、上部試料台２の軸部や支持台凹み１ｂに固定するための補助具を設けてもよい。例えば、具体的には、上部試料台２の軸部に螺旋状の溝を設け、軸部をボルト状の形とした上で、支持台凹み１ｂに設置し、支持台１を挟みこむ形でナット状の補助具を用いて固定してもよい。
【００２１】
また、上部試料台２の側面には、上部試料台２を回転させた角度、回転軸の中心位置、試料の固定位置を示すための上部試料台側面目盛り２ａを設ける。
【００２２】
また、上部試料台２の頭部の試料固定面には、回転軸の中心や試料の固定位置を示すための上部試料台上面目盛り２ｂを設ける。この上部試料台上面目盛り２ｂは、回転軸の中心位置が明確であれば、その形状は任意としてよい。例えば、具体的には回転軸を中心とする十字であってもよい。
【００２３】
試料３は上部試料台２の頭部に固定する。試料としては、フィルム、シート、繊維、成形ボトルの断面を切り出した切片など、測定を行っている間、レーザーの光軸と直交する向きにずれや誤差が生じさせず測定面を保持できるものであれば、形状は自由としてよい。
【００２４】
本発明のラマン分光測定用試料ホルダを設置するラマン分光分析装置は、光源として直線偏光のレーザーを用いることが可能で、試料を設置する試料室のほか、分光器および集光光学系、検出器、データ処理装置などから構成される一般的なものであれば、特に限定はされない。またレーザー光源や分光器、検出器の種類、測定条件も、測定に支障をきたさない限り任意に選んでよい。
【００２５】
以下、本発明のラマン分光測定用試料ホルダを用いたラマン分光分析方法について説明を行う。
【００２６】
まず、上部試料台２の頭部に試料３を固定し、これを支持台凹み１ｂに装着した試料ホルダを、試料３が測定装置の試料設置部分のレーザーの光軸上にくるように保持する。
【００２７】
次に、試料３に複数回レーザーを照射してラマン散乱スペクトルを測定するとともに、一照射毎に上部試料台２を回転させて、レーザーが照射される際の試料３の方位を変更する。これにより、各方位についてラマン散乱スペクトルを得ることが出来る。
【００２８】
次に、各方位において得られたラマン分光分析結果を相対的に比較して、試料３の偏光特性を得る。
【００２９】
以上より、装置内に偏光の制御部を設けることなく、偏向ラマン測定を行うことが出来る。
【実施例】
【００３０】
本発明の実施の一例を示す。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３１】
＜実施例１＞
図１に示す本発明のラマン分光分析用試料ホルダを製作した。このとき、材質としては、加工が容易で安価であることから、アルミニウムを用いた。
【００３２】
支持台１の大きさは、汎用的な装置の試料設置部でも保持しやすいように、市販のスライドグラスと同じ長さ７６ｍｍ×幅２６ｍｍとし、折れや歪みといった変形を防ぐため、２ｍｍの厚さを持たせた。また、支持台目盛り１ａは１０°刻みで３６０°の表示とし、その中央の支持台凹み１ｂは最も加工が容易な、支持台１を貫通する穴とした。
【００３３】
上部試料台２は支持台１に装着した状態で支持台目盛り１ａが見やすく、かつ回転させやすい大きさを考慮し、頭部の直径を２０ｍｍとした。また、軸部は、支持台凹み１ｂに上から挿し込む円柱状とした。上部試料台上面目盛り２ｂは回転軸を中心とする十字とし、その延長となる位置に上部試料台側面目盛り２ａを設けた。
【００３４】
試料３には配向性未知のポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、上部試料台２の回転軸の中心に試料３を固定し、この中心部分がレーザーの光軸と一致するようにラマン分光分析用試料ホルダを保持した。
【００３５】
ラマン分光分析測定装置（サーモエレクトロン社製、商品名：Ａｌｍｅｇａ）、レーザーはＮｄ：ＹＶＯ４レーザー（波長５３２ｎｍ）を出力１００％で用い、これを対物レンズ（×１００）により試料表面に集光して測定を行った。このときアパーチャーは２５μｍピンホールとし、測定１回につき露光時間は４．０秒、露光回数は４回とした。
【００３６】
上記条件でラマン散乱スペクトルを測定し、一照射毎に上部試料台２を２２．５°刻みで回転させていき、各方位にておいてラマン散乱スペクトルを得た。得られたラマン散乱スペクトルを図３に示す。
【００３７】
＜評価＞
ポリエチレンテレフタレートのラマンスペクトルにおいて、ベンゼン環Ｃ＝Ｃ伸縮振動に起因するラマンシフト１６１５ｃｍ−１付近のピークは配向性との相関が高く、レーザー光の偏光ベクトルと試料の配向方向が一致した場合に、得られるピーク強度が最大になることが知られている。
【００３８】
図３より、試料は最初の設置状態から１１２．５°回転させたときにこのピークが最大になっており、ここでレーザーの偏光ベクトルと一致している向きが試料の配向方向であるという結果を得ることが出来た。また、１１２．５°回転させたときのスペクトルと、このスペクトルと９０°異なる回転角度２２．５°において得られたスペクトルの双方を用いて、１７３０ｃｍ−１と６３０ｃｍ−１付近のピークを内部標準ピークとして規格化した、配向性評価の指標となる相対強度比が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、試料の偏光特性を求めるための分析に際し、分析精度を保持しつつ、測定装置本体において、付加的な装備および手段なしに分析を行うことが可能となり、測定における操作の簡便化、効率化、装置の低コスト化に寄与することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のラマン分光分析用試料ホルダの構成の俯瞰図を示すものである。
【図２】本発明のラマン分光分析用試料ホルダの構成の模式図を示すものである。
【図３】本発明のラマン分光分析用試料ホルダを用いて得られたポリエチレンテレフタレートフィルムのラマン分光分析結果を示すものである。
【符号の説明】
【００４１】
１…支持台
１ａ…支持台目盛り
１ｂ…支持台凹み
２…上部試料台
２ａ…上部試料台側面目盛り
２ｂ…上部試料台上面目盛り
３…試料
【図１】
2007292533.tif 000003
【図２】
2007292533.tif 000004
【図３】
2007292533.tif 000005