JP2013511718A - 多重パルスインパルシブ誘導ラマン分光装置および測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、説明の目的のための以下の図面を参照することにより、より十分に理解されるであろう。
図6Aと図6Bは装置構成の概略を示している。ここでは、該試料が生体試料であるとして説明する。
したがって、ポンプ光パルス列発生手段200Aおよび照射手段200Bと同一のポンプ光パルス列発生手段600Aおよび照射手段600Bを有する。
あるいは、後述する光学装置242の装置構成の変形例に相当する装置であってもよい。
また、周波数分散素子721で付与する群速度分散量を増やしてパルスの時間波形を伸張させた上で、相対遅延時間Tを小さくすれば、同じ繰返し周波数を保ったまま光パルスの個数を増やすこともできる。
A.試料のラマン分光分析
B.試料中における標的分子の存在判定と、該標的分子のテラヘルツ帯振動バンドの選択
C.試料への多重化光パルスの照射による、標的分子のインパルシブ誘導ラマン散乱の励起
さらに、Cの手続きにおいて、多重化光パルスが、その光パルス列の繰返し周波数を、選択された標的分子の振動バンド周波数に同調された上で、試料へ照射される。
B−1.標的分子のラマンスペクトルの取得
B−2.試料において検出された分子のラマンスペクトルと、標的分子のラマンスペクトルとの比較
B−3.標的分子が試料に存在するか否かの判定
B−4.標的分子中の、サブテラヘルツからテラヘルツ帯の特定ラマンバンドの選定
上記手続きによって、試料へ多重化光パルスを照射して、インパルシブに誘導ラマン散乱を励起する対象となる、標的分子の振動モードが選択される。
Claims (20)
- 複数の異なる種類の分子を含む対象体積のラマンスペクトルを測定するための分光測定装置であって、
任意の繰返し周波数を有するポンプ光パルス列を発生させるポンプ光パルス列発生手段と、
前記ポンプ光パルス列及びプローブ光を測定すべき対象体積における同一の場所に対しインパルシブ誘導ラマン散乱を励起するように照射する照射手段と、
前記プローブ光に応答した前記対象体積の振動コヒーレンス情報及び前記ポンプ光パルス列によるインパルシブ誘導ラマン散乱の励起を検出する検出手段と、
前記ポンプ光パルス列の複数の異なる繰返し周波数の各々において前記検出手段によって検出された前記対象からの振動コヒーレンス情報の収集に応じて、少なくとも振動周波数情報及び振動位相緩和時間情報を含む前記対象体積のラマンスペクトルを得るスペクトル取得手段とを備える分光測定装置。 - 複数の異なる種類の分子のラマンスペクトルであって、振動周波数情報及び振動位相緩和時間情報を含む少なくとも2種類の振動情報を反映したラマンスペクトルを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶されている前記ラマンスペクトルを用いて、前記対象のラマンスペクトルに対してケモメトリックス分析を行う演算手段とをさらに具備する請求項1に記載の分光測定装置。 - 前記演算手段が、前記対象体積中に検出された分子のラマンスペクトルを、振動周波数情報及び振動位相緩和時間情報を含む少なくとも2種類の情報が既知であるような所望の標的分子についてのラマンスペクトルと比較するスペクトル比較手段をさらに具備する請求項2に記載の分光測定装置。
- 前記スペクトル比較手段の比較結果に基づいて、前記標的分子のラマンスペクトルから所望のラマンバンドのバンド周波数を選択する周波数選択手段と、
前記ポンプ光パルス列の繰返し数を前記比較結果に応じて設定する周波数設定手段とをさらに具備し、
前記対象中の前記標的分子における特定の分子振動を選択的に励起する請求項3に記載の分光測定装置。 - 前記照射手段が、測定すべき前記体積に対し、前記周波数設定手段により設定された前記ポンプ光パルス列を照射するが、前記プローブ光を照射しない請求項4に記載の分光測定装置。
- 前記ポンプ光パルス列が、フェムト秒光パルスから構成され、サブテラヘルツ帯からテラヘルツ帯までの範囲の任意の繰返し数を有する請求項1に記載の分光測定装置。
- 前記スペクトル取得手段が、ポンプ光パルス列の繰返し数を掃引するする請求項1に記載の分光測定装置。
- レーザ光源と、
該レーザ光源と組み合わされ第1の光ビームと第2の光ビームを発生するためのレーザ分波装置と、
前記第1の光ビームを受光してプローブ光を出力する可変光学遅延と、
前記第2の光ビームを多段の可動ステージを介して受光し、任意の周波数を有する少なくとも1つの前記ポンプ光パルス列を出力するように構成された多重化光パルス列発生装置とをさらに具備する請求項1に記載の分光測定装置。 - 前記レーザ光源が、100フェムト秒よりも短い時間幅を各々有する変換限界(TL)パルスを出力する単一のフェムト秒光源である請求項8に記載の分光測定装置。
- 前記照射手段が、前記プローブ光と前記ポンプ光パルス列を複数の異なる分子を含む測定体積へ導光する導光光学系を備える請求項1に記載の分光測定装置。
- 前記検出手段が、前記対象体積と相互作用する光を受光するように構成された光捕集素子と、該光捕集素子によって集められた光を検出する光検出器とを備える請求項1に記載の分光測定装置。
- 前記スペクトル取得手段が、記憶装置を有するとともに、前記ポンプ光パルス列発生手段、照射手段及び検出手段に電気的に接続されたコンピュータプロセッサと、
前記ポンプ光パルス列発生手段の繰返し数を掃引するステップ、
前記プローブ光の遅延を制御するステップ、及び
ポンプ光パルス列の複数の異なる繰返し周波数ごとに前記検出手段による光の検出に応じて決定される振動コヒーレンス情報に応じて、少なくとも振動周波数情報及び振動位相緩和時間情報を含む前記対象体積のラマンスペクトルを決定するステップを前記コンピュータプロセッサ及び記憶装置によって実行可能なプログラムとを備える請求項1に記載の分光測定装置。 - 複数の分子を含む対象体積のラマンスペクトルを測定する分光測定装置であって、
レーザ光源と、
該レーザ光源と組み合わされ第1の光ビームと第2の光ビームを発生するための分波装置と、
前記第1の光ビームを受光してインパルシブ誘導ラマン散乱を励起するプローブパルス光を出力する可変光学遅延と、
多段の可動ステージを介して前記第2の光ビームを受光し、任意の繰り返し数を有する少なくとも1つのポンプ光パルスを出力するように構成された多重化光パルス発生装置と、
前記プローブパルス光及び少なくとも1つのポンプ光パルス列を複数の異なる分子を含む対象体積へ導光する導光光学系と、
前記対象体積と相互作用する光を受光するように構成される光捕集素子と、
該光捕集素子によって集められた光を検出する光検出器と、
前記可変光学遅延、前記多重化光パルス発生装置及び前記光検出器と接続されたコンピュータプロセッサ及び記憶装置と、
前記多重化光パルス発生装置における前記ポンプ光パルス列の繰返し数及び可動ステージの掃引を実行するステップ、
前記可変光学遅延における遅延を制御するステップ、及び
前記ポンプ光パルス列の複数の異なる繰返し周波数毎に前記検出手段による光の検出に応じて決定される振動コヒーレンス情報に応じて、少なくとも振動周波数情報及び振動位相緩和時間情報を含む前記対象体積についてのラマンスペクトルを決定するステップとを前記コンピュータプロセッサ及び記憶装置によって実行可能なプログラムとを備える分光測定装置。 - 前記プログラムが、
複数の異なる分子のラマンスペクトルであって、振動周波数情報及び振動位相緩和時間を含む少なくとも2種類の振動情報を反映したラマンスペクトルを蓄積するステップと、
蓄積されたラマンスペクトルを用いて、前記対象のラマンスペクトルについてケモメトリックス分析を実行するステップとをさらに含む請求項13に記載の分光測定装置。 - 前記プログラムが、前記対象体積において検出された分子のラマンスペクトルを、振動周波数情報及び振動位相緩和時間情報を含む少なくとも2種類の振動情報が既知であるような所望の標的分子のラマンスペクトルと比較するステップをさらに含む請求項14に記載の分光測定装置。
- 前記プログラムが、
前記ラマンスペクトルの比較結果に基づいて、標的分子のラマンスペクトルから所望のラマンバンドのバンド周波数を選択するステップと、
前記ラマンスペクトルの比較結果に基づいて、前記ポンプ光パルス列の繰返し数を設定するステップとをさらに含み、
前記対象体積中の前記標的分子における特定の分子振動を選択的に励起する請求項15に記載の分光測定装置。 - 前記ポンプ光パルス列が、サブテラヘルツ帯からテラヘルツ帯までの範囲における任意の繰返し数のフェムト秒光パルスから構成される請求項13に記載の分光測定装置。
- 対象中の分子についての光と分子の相互作用に基づいて分光測定を実施する方法であって、
レーザ光源からポンプ光パルス列を発生するステップと、
プローブパルスを発生するステップと、
測定されるべき分子を含む対象へ前記ポンプ光パルス列及びプローブパルスを導光するステップと、
前記光パルス列の任意の繰返し周波数における振動コヒーレンススペクトルを取得するステップと、
前記ポンプ光パルス列の繰返し数を掃引するステップと、
以上のステップの反復を実行するステップと、
振動コヒーレンススペクトルから前記標的のラマンスペクトルを取得するステップとを含む方法。 - 前記プローブパルス及び前記ポンプ光パルス列が、単一のレーザ光源から発生される請求項18に記載の方法。
- 複数の異なる分子のラマンスペクトルであって、振動周波数情報及び振動位相緩和時間情報を含む少なくとも2種類の振動情報を反映したラマンスペクトルを蓄積するステップと、
蓄積されたラマンスペクトルを用いて前記対象のラマンスペクトルについてケモメトリックス解析を実施するステップとを更に含む請求項18に記載の方法。
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