JP2017062269A - Surface Enhanced Raman Scattering Unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面増強ラマン散乱ユニットに関する。 The present invention relates to a surface enhanced Raman scattering unit.
従来の表面増強ラマン散乱ユニットとして、表面増強ラマン散乱(SERS:Surface Enhanced Raman Scattering)を生じさせる微小金属構造体を備えるものが知られている(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照)。このような表面増強ラマン散乱ユニットにおいては、ラマン分光分析の対象となる試料が微小金属構造体に接触させられ、その状態で当該試料に励起光が照射されると、表面増強ラマン散乱が生じ、例えば108倍程度にまで増強されたラマン散乱光が放出される。 As a conventional surface-enhanced Raman scattering unit, a unit including a minute metal structure that generates surface enhanced Raman scattering (SERS) is known (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). In such a surface-enhanced Raman scattering unit, when a sample to be subjected to Raman spectroscopic analysis is brought into contact with a fine metal structure and the sample is irradiated with excitation light in that state, surface-enhanced Raman scattering occurs, For example, Raman scattered light enhanced to about 10 8 times is emitted.
上述したような表面増強ラマン散乱ユニットには、光学機能部である微小金属構造体が、物理的な干渉や異物の付着等に起因して劣化し易いという問題がある。 In the surface-enhanced Raman scattering unit as described above, there is a problem that the fine metal structure that is the optical function part is likely to be deteriorated due to physical interference, adhesion of foreign matters, and the like.
そこで、本発明は、物理的な干渉や異物の付着等に起因する光学機能部の劣化を抑制することができる表面増強ラマン散乱ユニットを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a surface-enhanced Raman scattering unit that can suppress deterioration of an optical function unit due to physical interference, adhesion of foreign matter, and the like.
本発明の表面増強ラマン散乱ユニットは、一体的に形成されたハンドリング基板と、ハンドリング基板の厚さ方向における一方の側に開口するようにハンドリング基板に設けられた収容空間内に固定された表面増強ラマン散乱素子と、を備え、表面増強ラマン散乱素子は、収容空間の内面上に配置された基板と、基板上に形成され、表面増強ラマン散乱を生じさせる光学機能部と、を有し、基板の側面は、収容空間の側面から離れている。 The surface-enhanced Raman scattering unit of the present invention includes an integrally formed handling substrate and a surface enhancement fixed in an accommodation space provided in the handling substrate so as to open on one side in the thickness direction of the handling substrate. A surface-enhanced Raman scattering element having a substrate disposed on the inner surface of the accommodation space, and an optical function unit that is formed on the substrate and generates surface-enhanced Raman scattering. The side surface of this is separated from the side surface of the accommodation space.
この表面増強ラマン散乱ユニットでは、表面増強ラマン散乱素子が収容空間内に固定されているため、物理的な干渉に起因する光学機能部の劣化が抑制される。更に、ハンドリング基板が一体的に形成されているため、例えば複数の部材が接着剤で接着されることにより収容空間が形成される場合に比べ、接着剤の成分や部材のチッピング片等の異物の付着に起因する光学機能部の劣化が抑制される。よって、この表面増強ラマン散乱ユニットによれば、物理的な干渉や異物の付着等に起因する光学機能部の劣化を抑制することができる。 In this surface-enhanced Raman scattering unit, since the surface-enhanced Raman scattering element is fixed in the accommodation space, deterioration of the optical function unit due to physical interference is suppressed. Furthermore, since the handling substrate is integrally formed, for example, compared to the case where the housing space is formed by bonding a plurality of members with an adhesive, the adhesive components and the chipping pieces of the members, etc. Deterioration of the optical function unit due to adhesion is suppressed. Therefore, according to this surface-enhanced Raman scattering unit, it is possible to suppress deterioration of the optical function unit due to physical interference, foreign matter adhesion, or the like.
本発明の表面増強ラマン散乱ユニットでは、収容空間は、ハンドリング基板の一方の側の主面に設けられた凹部内の空間であってもよい。この構成によれば、収容空間の安定化を図ることができる。 In the surface-enhanced Raman scattering unit of the present invention, the accommodation space may be a space in a recess provided on the main surface on one side of the handling substrate. According to this configuration, the accommodation space can be stabilized.
本発明の表面増強ラマン散乱ユニットでは、収容空間は、ハンドリング基板の一方の側の主面に一体的に形成された環状壁部の内側の空間であってもよい。この構成によれば、ハンドリング基板の薄型化を図ることができる。 In the surface-enhanced Raman scattering unit of the present invention, the accommodation space may be a space inside an annular wall portion integrally formed on the main surface on one side of the handling substrate. According to this configuration, the handling substrate can be thinned.
本発明の表面増強ラマン散乱ユニットは、収容空間の開口部を覆うようにハンドリング基板に配置されたカバーを更に備えてもよい。この構成によれば、物理的な干渉に起因する光学機能部の劣化をより確実に抑制することができる。 The surface-enhanced Raman scattering unit of the present invention may further include a cover disposed on the handling substrate so as to cover the opening of the accommodation space. According to this configuration, it is possible to more reliably suppress degradation of the optical function unit due to physical interference.
本発明の表面増強ラマン散乱ユニットでは、カバーは、光透過性を有してもよい。この構成によれば、収容空間を溶液試料のセル(チャンバ)として利用する場合に、光透過性を有するカバーを、ラマン分光分析装置において励起光を透過させるカバーガラス(カバースリップ)として利用することができる。 In the surface-enhanced Raman scattering unit of the present invention, the cover may have light transmittance. According to this configuration, when the accommodation space is used as a cell (chamber) for a solution sample, the light-transmitting cover is used as a cover glass (cover slip) that transmits excitation light in the Raman spectroscopic analyzer. Can do.
本発明の表面増強ラマン散乱ユニットでは、カバーは、開口部に設けられた拡幅部内に配置され、厚さ方向に垂直な方向への移動が規制されていてもよい。或いは、カバーは、厚さ方向から見た場合に開口部を包囲するように開口部の周囲に一体的に形成された突出部の内側に配置され、厚さ方向に垂直な方向への移動が規制されていてもよい。これらの構成によれば、表面増強ラマン散乱ユニットの梱包時や使用時に、カバーが収容空間に対してずれるのを防止することができる。 In the surface-enhanced Raman scattering unit of the present invention, the cover may be disposed in the widened portion provided in the opening, and movement in a direction perpendicular to the thickness direction may be restricted. Alternatively, the cover is disposed inside a protrusion integrally formed around the opening so as to surround the opening when viewed from the thickness direction, and the cover moves in a direction perpendicular to the thickness direction. It may be regulated. According to these configurations, it is possible to prevent the cover from being displaced from the accommodation space when the surface-enhanced Raman scattering unit is packed or used.
本発明の表面増強ラマン散乱ユニットでは、ハンドリング基板は、樹脂により一体的に形成されていてもよい。この構成によれば、一体成型によってハンドリング基板に収容空間を容易に且つ確実に形成することができる。更に、チッピングが発生し難いので、チッピング片の付着に起因する光学機能部の劣化をより確実に抑制することができる。 In the surface-enhanced Raman scattering unit of the present invention, the handling substrate may be integrally formed of resin. According to this configuration, the accommodation space can be easily and reliably formed in the handling board by integral molding. Furthermore, since chipping is unlikely to occur, it is possible to more reliably suppress the deterioration of the optical function unit due to adhesion of the chipping pieces.
本発明の表面増強ラマン散乱ユニットでは、表面増強ラマン散乱素子は、収容空間内に機械的に固定されていてもよい。この構成によれば、収容空間内での表面増強ラマン散乱素子の固定に接着剤を用いることが不要となるので、接着剤の成分の付着に起因する光学機能部の劣化をより確実に抑制することができる。 In the surface-enhanced Raman scattering unit of the present invention, the surface-enhanced Raman scattering element may be mechanically fixed in the accommodation space. According to this configuration, since it is not necessary to use an adhesive for fixing the surface-enhanced Raman scattering element in the accommodation space, it is possible to more reliably suppress deterioration of the optical function unit due to adhesion of the adhesive component. be able to.
本発明によれば、物理的な干渉や異物の付着等に起因する光学機能部の劣化を抑制することができる表面増強ラマン散乱ユニットを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the surface enhancement Raman scattering unit which can suppress deterioration of the optical function part resulting from a physical interference, adhesion of a foreign material, etc.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[第1実施形態]
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[First Embodiment]
図1及び図2に示されるように、SERSユニット(表面増強ラマン散乱ユニット)1Aは、樹脂により一体的に形成されたハンドリング基板2と、ハンドリング基板2に支持されたSERS素子(表面増強ラマン散乱素子)3と、を備えている。ハンドリング基板2には、ハンドリング基板2の厚さ方向における一方の側に開口するように収容空間Sが設けられている。SERSユニット1Aでは、収容空間Sは、ハンドリング基板2の表面(一方の側の主面)2aに設けられた凹部4内の空間である。一例として、ハンドリング基板2は、長方形板状に形成されており、凹部4は、直方体状に形成されている。このようなハンドリング基板2は、例えば、ポリプロピレン等の樹脂による一体成型によって形成され、同一の材料からなる同一の部材によって収容空間Sを画定している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the SERS unit (surface enhanced Raman scattering unit) 1A includes a handling substrate 2 integrally formed of resin, and a SERS element (surface enhanced Raman scattering) supported by the handling substrate 2. Element) 3. The handling board 2 is provided with a housing space S so as to open on one side in the thickness direction of the handling board 2. In the SERS unit 1A, the accommodation space S is a space in the recess 4 provided on the surface (the main surface on one side) 2a of the handling substrate 2. As an example, the handling substrate 2 is formed in a rectangular plate shape, and the recess 4 is formed in a rectangular parallelepiped shape. Such a handling substrate 2 is formed by, for example, integral molding using a resin such as polypropylene, and the accommodation space S is defined by the same member made of the same material.
SERS素子3は、ハンドリング基板2の収容空間S内に固定されている。SERS素子3は、収容空間Sの内面S1(SERSユニット1Aでは、凹部4の底面4a)上に配置された基板5と、基板5上に形成された成形層6と、成形層6上に形成された導電体層7と、を備えている。一例として、基板5は、シリコン又はガラス等によって矩形板状に形成されており、数百μm×数百μm〜数十mm×数十mm程度の外形及び100μm〜2mm程度の厚さを有している。基板5の裏面5bは、ダイレクトボンディング、半田等の金属を用いた接合、共晶接合、レーザ光の照射等による溶融接合、陽極接合、又は樹脂を用いた接合によって、収容空間Sの内面S1に固定されている。 The SERS element 3 is fixed in the accommodation space S of the handling board 2. The SERS element 3 is formed on the substrate 5 disposed on the inner surface S1 of the accommodation space S (in the SERS unit 1A, the bottom surface 4a of the recess 4), the molding layer 6 formed on the substrate 5, and the molding layer 6. A conductive layer 7. As an example, the substrate 5 is formed in a rectangular plate shape with silicon or glass or the like, and has an outer shape of about several hundred μm × several hundred μm to several tens of mm × several tens mm and a thickness of about 100 μm to 2 mm. ing. The back surface 5b of the substrate 5 is formed on the inner surface S1 of the accommodation space S by direct bonding, bonding using a metal such as solder, eutectic bonding, fusion bonding by laser light irradiation, anodic bonding, or bonding using a resin. It is fixed.
図3に示されるように、成形層6は、微細構造部8と、支持部9と、枠部11と、を含んでいる。微細構造部8は、周期的パターンを有する領域であり、成形層6の中央部において基板5と反対側の表層に形成されている。微細構造部8には、周期的パターンとして、数nm〜数百nm程度の太さ及び高さを有する複数のピラーが数十nm〜数百nm程度のピッチで周期的に配列されている。一例として、微細構造部8は、ハンドリング基板2の厚さ方向における一方の側から見た場合に、数百μm×数百μm〜数十mm×数十mm程度の矩形状の外形を有している。支持部9は、微細構造部8を支持する領域であり、基板5の表面5aに形成されている。枠部11は、支持部9を環状に包囲する領域であり、基板5の表面5aに形成されている。一例として、支持部9及び枠部11は、数十nm〜数十μm程度の厚さを有している。このような成形層6は、例えば、基板5上に配置された樹脂(アクリル系、フッ素系、エポキシ系、シリコーン系、ウレタン系、PET、ポリカーボネート若しくは無機有機ハイブリット材料等)又は低融点ガラスをナノインプリント法によって成形することで、一体的に形成される。 As shown in FIG. 3, the molding layer 6 includes a fine structure portion 8, a support portion 9, and a frame portion 11. The fine structure portion 8 is a region having a periodic pattern, and is formed on the surface layer opposite to the substrate 5 in the central portion of the molding layer 6. In the fine structure 8, a plurality of pillars having a thickness and height of about several nm to several hundreds nm are periodically arranged at a pitch of about several tens nm to several hundreds nm as a periodic pattern. As an example, the fine structure 8 has a rectangular outer shape of about several hundred μm × several hundred μm to several tens of mm × several tens of mm when viewed from one side in the thickness direction of the handling substrate 2. ing. The support portion 9 is a region that supports the fine structure portion 8 and is formed on the surface 5 a of the substrate 5. The frame portion 11 is an area surrounding the support portion 9 in an annular shape, and is formed on the surface 5 a of the substrate 5. As an example, the support part 9 and the frame part 11 have a thickness of about several tens of nanometers to several tens of micrometers. Such a molding layer 6 is formed by, for example, nanoimprinting a resin (acrylic, fluorine-based, epoxy-based, silicone-based, urethane-based, PET, polycarbonate, inorganic organic hybrid material, or the like) or low-melting glass disposed on the substrate 5. It is integrally formed by molding by the method.
導電体層7は、微細構造部8から枠部11に渡って形成されている。微細構造部8においては、導電体層7は、基板5と反対側に露出する支持部9の表面に達している。一例として、導電体層7は、数nm〜数μm程度の厚さを有している。このような導電体層7は、例えば、ナノインプリント法によって成形された成形層6に金属(Au、Ag、Al、Cu又はPt等)等の導電体を蒸着することで、形成される。SERS素子3では、微細構造部8の表面、及び基板5と反対側に露出する支持部9の表面に渡って形成された導電体層7によって、表面増強ラマン散乱を生じさせる光学機能部10が基板5上に形成されている。参考として、光学機能部10のSEM写真を示す。図4に示される光学機能部は、所定のピッチ(中心線間距離360nm)で周期的に配列された複数のピラー(直径120nm、高さ180nm)を有するナノインプリント樹脂製の微細構造部に、導電体層として、膜厚が50nmとなるようにAuを蒸着したものである。 The conductor layer 7 is formed from the fine structure portion 8 to the frame portion 11. In the fine structure portion 8, the conductor layer 7 reaches the surface of the support portion 9 exposed on the side opposite to the substrate 5. As an example, the conductor layer 7 has a thickness of about several nm to several μm. Such a conductor layer 7 is formed, for example, by vapor-depositing a conductor such as metal (Au, Ag, Al, Cu, Pt, etc.) on the molding layer 6 molded by the nanoimprint method. In the SERS element 3, the optical function unit 10 that causes surface-enhanced Raman scattering is formed by the conductor layer 7 formed over the surface of the fine structure unit 8 and the surface of the support unit 9 exposed on the side opposite to the substrate 5. It is formed on the substrate 5. As a reference, an SEM photograph of the optical function unit 10 is shown. The optical function unit shown in FIG. 4 is electrically connected to a nanoimprint resin microstructure having a plurality of pillars (diameter 120 nm, height 180 nm) periodically arranged at a predetermined pitch (centerline distance 360 nm). As the body layer, Au is vapor-deposited so that the film thickness becomes 50 nm.
図1及び図2に示されるように、SERSユニット1Aは、光透過性を有するカバー12を更に備えている。カバー12は、収容空間Sの開口部S2を覆うようにハンドリング基板2に配置されている。より具体的には、カバー12は、収容空間Sの開口部S2に設けられた拡幅部13内に配置されている。拡幅部13は、凹部4に対して、ハンドリング基板2の長手方向にも、ハンドリング基板2の長手方向及び厚さ方向に垂直な方向にも、拡幅されている。カバー12は、着脱自在な状態(すなわち、接着剤等で固定されていない状態)で、拡幅部13の底面13aに配置されており、拡幅部13の側面13bによってハンドリング基板2の厚さ方向に垂直な方向への移動が規制されている。一例として、カバー12は、ガラス等によって矩形板状に形成されており、18mm×18mm程度の外形及び0.15mm程度の厚さを有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the SERS unit 1 </ b> A further includes a cover 12 having optical transparency. The cover 12 is disposed on the handling board 2 so as to cover the opening S2 of the accommodation space S. More specifically, the cover 12 is disposed in the widened portion 13 provided in the opening S2 of the accommodation space S. The widened portion 13 is widened with respect to the concave portion 4 both in the longitudinal direction of the handling substrate 2 and in the direction perpendicular to the longitudinal direction and the thickness direction of the handling substrate 2. The cover 12 is disposed on the bottom surface 13a of the widened portion 13 in a detachable state (that is, not fixed with an adhesive or the like). Movement in the vertical direction is restricted. As an example, the cover 12 is formed in a rectangular plate shape by glass or the like, and has an outer shape of about 18 mm × 18 mm and a thickness of about 0.15 mm.
以上のように構成されたSERSユニット1Aは、使用前には、袋状のパッケージ20に梱包されている。この状態で、SERSユニット1Aの収容空間Sは、真空度が高められたり、不活性ガスが充填されたり、或いは、異物や不純物の少ない雰囲気中においてパッケージ20の封止が行われたりすることで、不活性な空間とされている。これにより、使用前における表面増強ラマン散乱効果の劣化(例えば、光学機能部10への異物や不純物の付着等に起因する表面増強ラマン散乱効果の劣化)が防止されている。なお、SERSユニット1Aは、アルコール等の洗浄効果を有する薬液に光学機能部10が浸された状態でパッケージ20に梱包される場合もある。この場合には、使用時にパッケージ20が開封されて、光学機能部10から薬液が除去される。 The SERS unit 1A configured as described above is packed in a bag-shaped package 20 before use. In this state, the storage space S of the SERS unit 1A has a higher degree of vacuum, is filled with an inert gas, or the package 20 is sealed in an atmosphere with less foreign matter and impurities. It is an inert space. Thereby, the deterioration of the surface enhanced Raman scattering effect before use (for example, the deterioration of the surface enhanced Raman scattering effect due to adhesion of foreign matter or impurities to the optical function unit 10) is prevented. The SERS unit 1A may be packed in the package 20 in a state where the optical function unit 10 is immersed in a chemical solution having a cleaning effect such as alcohol. In this case, the package 20 is opened at the time of use, and the chemical solution is removed from the optical function unit 10.
次に、SERSユニット1Aの使用方法について説明する。まず、パッケージ20を開封することにより収容空間Sを不可逆的に開放させ、ハンドリング基板2からカバー12を取り外して、図5に示されるように、SERS素子3の光学機能部10を外部雰囲気に露出させる。続いて、図6に示されるように、ピペット等を用いて、収容空間S内に溶液試料14(或いは、水又はエタノール等の溶液に粉体の試料を分散させたもの)を滴下し、光学機能部10上に溶液試料14を配置する。続いて、レンズ効果を低減させるために、ハンドリング基板2の拡幅部13内にカバー12を配置して溶液試料14と密着させる。 Next, the usage method of SERS unit 1A is demonstrated. First, the accommodation space S is opened irreversibly by opening the package 20, the cover 12 is removed from the handling substrate 2, and the optical function unit 10 of the SERS element 3 is exposed to the external atmosphere as shown in FIG. Let Subsequently, as shown in FIG. 6, a solution sample 14 (or a powder sample dispersed in a solution such as water or ethanol) is dropped into the accommodation space S using a pipette or the like, and the optical A solution sample 14 is placed on the functional unit 10. Subsequently, in order to reduce the lens effect, the cover 12 is disposed in the widened portion 13 of the handling substrate 2 and is brought into close contact with the solution sample 14.
続いて、SERSユニット1Aをラマン分光分析装置にセットし、光学機能部10上に配置された溶液試料14に、カバー12を介して励起光を照射する。これにより、光学機能部10と溶液試料14との界面で表面増強ラマン散乱が生じ、溶液試料14由来のラマン散乱光が例えば108倍程度にまで増強されて放出される。このようにして、ラマン分光分析装置では、高感度・高精度なラマン分光分析が可能となる。 Subsequently, the SERS unit 1 </ b> A is set in the Raman spectroscopic analyzer, and the solution sample 14 arranged on the optical function unit 10 is irradiated with excitation light through the cover 12. As a result, surface-enhanced Raman scattering occurs at the interface between the optical function unit 10 and the solution sample 14, and the Raman scattered light derived from the solution sample 14 is enhanced to about 10 8 times and emitted, for example. In this way, the Raman spectroscopic analyzer can perform highly sensitive and highly accurate Raman spectroscopic analysis.
なお、光学機能部10上への試料の配置の方法には、上述した方法の他に、次のような方法がある。例えば、ハンドリング基板2を把持して、溶液試料(或いは、水又はエタノール等の溶液に粉体の試料を分散させたもの)に対してSERS素子3を浸漬させて引き上げ、ブローして当該試料を乾燥させてもよい。また、溶液試料(或いは、水又はエタノール等の溶液に粉体の試料を分散させたもの)を光学機能部10上に微量滴下し、当該試料を自然乾燥させてもよい。また、粉体である試料をそのまま光学機能部10上に分散させてもよい。 In addition to the method described above, the method for arranging the sample on the optical function unit 10 includes the following method. For example, the handling substrate 2 is gripped, the SERS element 3 is immersed in a solution sample (or a powder sample dispersed in a solution such as water or ethanol), pulled up, and blown to remove the sample. It may be dried. Alternatively, a small amount of a solution sample (or a powder sample dispersed in a solution such as water or ethanol) may be dropped on the optical function unit 10 and the sample may be naturally dried. Further, a sample that is a powder may be dispersed on the optical function unit 10 as it is.
次に、SERSユニット1Aによって奏される効果について説明する。まず、SERS素子3が収容空間S内に固定されているため、SERSユニット1Aの使用前及び使用時において、物理的な干渉に起因する光学機能部10の劣化が抑制される。更に、ハンドリング基板2が一体的に形成されているため、特にSERSユニット1Aの使用前において、例えば複数の部材が接着剤で接着されることにより収容空間Sが形成される場合に比べ、接着剤の成分や部材のチッピング片等の異物の付着に起因する光学機能部10の劣化が抑制される。よって、SERSユニット1Aによれば、物理的な干渉や異物の付着等に起因する光学機能部10の劣化を抑制することができる。 Next, effects produced by the SERS unit 1A will be described. First, since the SERS element 3 is fixed in the accommodation space S, deterioration of the optical function unit 10 due to physical interference is suppressed before and during use of the SERS unit 1A. Furthermore, since the handling substrate 2 is integrally formed, the adhesive agent is used, for example, before the SERS unit 1A is used, compared to the case where the housing space S is formed by bonding a plurality of members with an adhesive agent, for example. Deterioration of the optical function unit 10 due to adhesion of foreign matters such as components and chipping pieces of members is suppressed. Therefore, according to the SERS unit 1A, it is possible to suppress deterioration of the optical function unit 10 due to physical interference, adhesion of foreign matters, and the like.
また、SERS素子3が収容空間S内に固定されているので、収容空間Sを溶液試料14のセル(チャンバ)として利用することができる。これにより、ハンドリング基板2上に溶液試料14の液溜め用スペーサをセッティングする手間を省くことができる。しかも、収容空間Sを画定するハンドリング基板2が一体的に形成されているため、溶液試料14の漏れ出しや染み出しを防止することができる。 Further, since the SERS element 3 is fixed in the storage space S, the storage space S can be used as a cell (chamber) for the solution sample 14. Thereby, it is possible to save the trouble of setting the spacer for storing the solution sample 14 on the handling substrate 2. Moreover, since the handling substrate 2 that defines the accommodation space S is integrally formed, the solution sample 14 can be prevented from leaking out or seeping out.
また、収容空間Sが、ハンドリング基板2の表面2aに設けられた凹部4内の空間であるため、例えばハンドリング基板2の厚さを維持してハンドリング基板2の変形を抑制することで、収容空間Sの安定化を図ることができる。 Further, since the accommodation space S is a space in the recess 4 provided on the surface 2a of the handling substrate 2, for example, by maintaining the thickness of the handling substrate 2 and suppressing deformation of the handling substrate 2, the accommodation space S S can be stabilized.
また、収容空間Sの開口部S2を覆うようにハンドリング基板2にカバー12が配置されているので、例えばSERSユニット1Aをパッケージ20に収容して真空引きする場合に、パッケージ20が変形して光学機能部10に接触することが防止されるなど、物理的な干渉に起因する光学機能部10の劣化をより確実に抑制することができる。更に、SERSユニット1Aをパッケージ20に収容して真空引きする場合には、必要最小限の空間として収容空間Sのみを真空引きすればよいので、収容空間Sを効率良く高清浄な空間とすることができる。 Further, since the cover 12 is disposed on the handling substrate 2 so as to cover the opening S2 of the accommodation space S, for example, when the SERS unit 1A is accommodated in the package 20 and evacuated, the package 20 is deformed and optical. Deterioration of the optical function unit 10 due to physical interference can be more reliably suppressed, for example, contact with the function unit 10 is prevented. Further, when the SERS unit 1A is accommodated in the package 20 and evacuated, it is only necessary to evacuate only the accommodation space S as a necessary minimum space, so that the accommodation space S is efficiently made a highly clean space. Can do.
また、カバー12が光透過性を有しているため、収容空間Sを溶液試料14のセル(チャンバ)として利用する場合に、ラマン分光分析装置において励起光を透過させるカバーガラス(カバースリップ)としてカバー12を利用することができる。 Further, since the cover 12 is light transmissive, when the accommodation space S is used as a cell (chamber) for the solution sample 14, as a cover glass (cover slip) that transmits excitation light in the Raman spectroscopic analyzer. The cover 12 can be used.
また、カバー12が、収容空間Sの開口部S2に設けられた拡幅部13内に配置されており、ハンドリング基板2の厚さ方向に垂直な方向への移動が規制されているので、SERSユニット1Aの梱包時や使用時に、カバー12が収容空間Sに対してずれるのを防止することができる。 Further, since the cover 12 is disposed in the widened portion 13 provided in the opening S2 of the accommodation space S and movement in the direction perpendicular to the thickness direction of the handling substrate 2 is restricted, the SERS unit It is possible to prevent the cover 12 from being displaced with respect to the accommodation space S at the time of packing or using 1A.
また、ハンドリング基板2が樹脂により一体的に形成されているので、一体成型によってハンドリング基板2に収容空間Sを容易に且つ確実に形成することができる。しかも、チッピングが発生し難くなるので、チッピング片の付着に起因する光学機能部10の劣化をより確実に抑制することができる。更に、ハンドリング基板2の外表面にエンボス加工を施したり、ハンドリング基板2の材料に光吸収色の樹脂を用いたりすることで、ラマン分光分析時に迷光が生じるのを抑制することができる。 Moreover, since the handling board | substrate 2 is integrally formed with resin, the accommodation space S can be formed in the handling board | substrate 2 easily and reliably by integral molding. In addition, since chipping is less likely to occur, it is possible to more reliably suppress the deterioration of the optical function unit 10 due to the attachment of the chipping pieces. Furthermore, by embossing the outer surface of the handling substrate 2 or using a light-absorbing color resin as the material of the handling substrate 2, stray light can be prevented from being generated during Raman spectroscopic analysis.
次に、上述したSERSユニット1Aの変形例について説明する。図7に示されるように、SERSユニット1Aでは、1つのハンドリング基板2に複数の収容空間Sが設けられており、それぞれの収容空間S内にSERS素子3が固定されていてもよい。この構成によれば、1つのハンドリング基板2によって複数種類の試料の計測を実施することができる。更に、計測時にSERSユニット1Aの差し替え等の手間を省くことができる。なお、複数の収容空間Sは、1つのハンドリング基板2に対して、一次元状に配列されていてもよいし、二次元状に配列されていてもよい。 Next, a modified example of the above-described SERS unit 1A will be described. As shown in FIG. 7, in the SERS unit 1 </ b> A, a plurality of accommodation spaces S are provided in one handling substrate 2, and the SERS element 3 may be fixed in each accommodation space S. According to this configuration, it is possible to measure a plurality of types of samples with one handling substrate 2. Furthermore, it is possible to save the trouble of replacing the SERS unit 1A during measurement. The plurality of storage spaces S may be arranged in a one-dimensional manner or in a two-dimensional manner with respect to one handling substrate 2.
また、図8に示されるように、SERSユニット1Aでは、ハンドリング基板2の厚さ方向に複数のハンドリング基板2が積層されており、ぞれぞれのハンドリング基板2に設けられた収容空間S内にSERS素子3が固定されていてもよい。この構成によれば、1つのパッケージ20によって複数のハンドリング基板2を外部雰囲気に対して密閉することができる。なお、SERSユニット1Aをパッケージ20に収容して真空引きする場合に、パッケージ20が変形して光学機能部10に接触するのを防止するという観点からは、別のハンドリング基板2によって収容空間Sの開口部S2が覆われるハンドリング基板2については、当該ハンドリング基板2にカバー12を配置する必要はない。 Further, as shown in FIG. 8, in the SERS unit 1A, a plurality of handling boards 2 are stacked in the thickness direction of the handling board 2, and the inside of the accommodation space S provided in each handling board 2 The SERS element 3 may be fixed. According to this configuration, a plurality of handling substrates 2 can be sealed from the external atmosphere by one package 20. In the case where the SERS unit 1A is accommodated in the package 20 and evacuated, from the viewpoint of preventing the package 20 from being deformed and coming into contact with the optical function unit 10, another handling substrate 2 can be used to store the accommodation space S. For the handling substrate 2 that covers the opening S2, it is not necessary to dispose the cover 12 on the handling substrate 2.
更に、この場合、ハンドリング基板2の厚さ方向において隣り合う一方及び他方のハンドリング基板2は、一方のハンドリング基板2に設けられた凹部15に、他方のハンドリング基板2に一体的に形成された凸部16が配置されることにより、ハンドリング基板2の厚さ方向に垂直な方向への移動が互いに規制されていてもよい。図8に示されるSERSユニット1Aでは、凹部15は、ハンドリング基板2の表面2aの4隅に設けられており、凸部16は、ハンドリング基板2の裏面2bの4隅に一体的に形成されている。この構成によれば、SERSユニット1Aの梱包時に、積層されたハンドリング基板2が互いにずれるのを防止し、梱包の確実化を図ることができる。
[第2実施形態]
Furthermore, in this case, one and the other handling substrate 2 adjacent to each other in the thickness direction of the handling substrate 2 are formed in a concave portion 15 provided on the one handling substrate 2, and a protrusion formed integrally with the other handling substrate 2. By disposing the portion 16, the movement of the handling substrate 2 in the direction perpendicular to the thickness direction may be regulated mutually. In the SERS unit 1A shown in FIG. 8, the recesses 15 are provided at the four corners of the front surface 2a of the handling substrate 2, and the protrusions 16 are integrally formed at the four corners of the back surface 2b of the handling substrate 2. Yes. According to this configuration, when the SERS unit 1A is packed, it is possible to prevent the stacked handling substrates 2 from being displaced from each other and to ensure the packing.
[Second Embodiment]
図9に示されるように、SERSユニット1Bは、ハンドリング基板2の表面2aに一体的に形成された環状の突出部17の内側に配置されている点で、上述したSERSユニット1Aと主に相違している。SERSユニット1Bにおいては、突出部17は、ハンドリング基板2の厚さ方向から見た場合に収容空間Sの開口部S2を包囲するように開口部S2の周囲に一体的に形成されている。カバー12は、突出部17の内側における表面2a上に配置されており、突出部17によってハンドリング基板2の厚さ方向に垂直な方向への移動が規制されている。この構成によっても、上述したSERSユニット1Aと同様に、SERSユニット1Aの梱包時や使用時に、カバー12が収容空間Sに対してずれるのを防止することができる。また、上述したSERSユニット1Aに比べ、収容空間Sの開口部S2に拡幅部13が設けられていない分、ハンドリング基板2の強度の向上を図ることができる。なお、突出部17は、環状に形成されたものに限定されず、複数に分割された状態で、収容空間Sの開口部S2を包囲するように並設されたものであってもよい。
[第3実施形態]
As shown in FIG. 9, the SERS unit 1 </ b> B is mainly different from the SERS unit 1 </ b> A described above in that the SERS unit 1 </ b> B is disposed inside the annular protrusion 17 integrally formed on the surface 2 a of the handling substrate 2. doing. In the SERS unit 1B, the protrusion 17 is integrally formed around the opening S2 so as to surround the opening S2 of the accommodation space S when viewed from the thickness direction of the handling substrate 2. The cover 12 is disposed on the surface 2 a on the inner side of the protrusion 17, and movement in the direction perpendicular to the thickness direction of the handling substrate 2 is restricted by the protrusion 17. Also with this configuration, the cover 12 can be prevented from shifting with respect to the accommodation space S when the SERS unit 1A is packed or used, similarly to the SERS unit 1A described above. Further, compared to the SERS unit 1A described above, the handling substrate 2 can be improved in strength because the widened portion 13 is not provided in the opening S2 of the accommodation space S. In addition, the protrusion part 17 is not limited to what was formed in cyclic | annular form, In the state divided | segmented into plurality, you may be arranged in parallel so that the opening part S2 of the accommodation space S may be surrounded.
[Third Embodiment]
図10に示されるように、SERSユニット1Cは、収容空間Sが、ハンドリング基板2の表面2aに一体的に形成された環状壁部18の内側の空間である点で、上述したSERSユニット1Aと主に相違している。SERSユニット1Cにおいては、SERS素子3は、環状壁部18の内側における表面2a上に固定されている。カバー12は、環状壁部18におけるハンドリング基板2と反対側の端部18aに設けられた拡幅部13内に配置されている。この構成によれば、ハンドリング基板2の薄型化を図ることができる。これは、ハンドリング基板2を形成するための材料コストの削減につながる。また、顕微鏡のクレンメルのような固定部材でハンドリング基板2を挟持する場合に、収容空間Sの大きさにかかわらず、固定部材に応じて、ハンドリング基板2の厚さを調整することができる。しかも、SERS素子3が環状壁部18に包囲されているので、顕微鏡のクレンメルのような固定部材がSERS素子3に接触するのを防止することができる。
[第4実施形態]
As shown in FIG. 10, the SERS unit 1 </ b> C is similar to the SERS unit 1 </ b> A described above in that the accommodation space S is a space inside the annular wall portion 18 formed integrally with the surface 2 a of the handling substrate 2. Mainly different. In the SERS unit 1 </ b> C, the SERS element 3 is fixed on the surface 2 a inside the annular wall portion 18. The cover 12 is disposed in the widened portion 13 provided at the end portion 18 a opposite to the handling substrate 2 in the annular wall portion 18. According to this configuration, the handling substrate 2 can be thinned. This leads to a reduction in material cost for forming the handling substrate 2. In addition, when the handling substrate 2 is clamped by a fixing member such as a clenmel of a microscope, the thickness of the handling substrate 2 can be adjusted according to the fixing member regardless of the size of the accommodation space S. In addition, since the SERS element 3 is surrounded by the annular wall portion 18, it is possible to prevent a fixing member such as a clenmel of a microscope from coming into contact with the SERS element 3.
[Fourth Embodiment]
図11に示されるように、SERSユニット1Dは、SERS素子3が収容空間S内に機械的に固定されている点で、上述したSERSユニット1Aと主に相違している。SERSユニット1Dにおいては、接着剤ではなく、固定部材19によって、SERS素子3が収容空間S内に固定されている。より具体的には、固定部材19は、環状に形成されており、ハンドリング基板2の裏面2b側に延在する複数の爪19aを有している。このような固定部材19は、例えば、樹脂による一体成型によって形成される。固定部材19は、収容空間S内に配置され、ハンドリング基板2の厚さ方向から見た場合に光学機能部10を包囲するようにSERS素子3の導電体層7に接触している。この状態で、固定部材19の各爪19aは、ハンドリング基板2に設けられた貫通孔2cの段差部2dに掛け止められている。この構成によれば、収容空間S内でのSERS素子3の固定に接着剤を用いることが不要となるので、接着剤の成分の付着に起因する光学機能部10の劣化をより確実に抑制することができる。 As shown in FIG. 11, the SERS unit 1D is mainly different from the SERS unit 1A described above in that the SERS element 3 is mechanically fixed in the accommodation space S. In the SERS unit 1D, the SERS element 3 is fixed in the accommodation space S not by the adhesive but by the fixing member 19. More specifically, the fixing member 19 is formed in an annular shape and has a plurality of claws 19 a extending to the back surface 2 b side of the handling substrate 2. Such a fixing member 19 is formed by integral molding with resin, for example. The fixing member 19 is disposed in the accommodation space S and is in contact with the conductor layer 7 of the SERS element 3 so as to surround the optical function unit 10 when viewed from the thickness direction of the handling substrate 2. In this state, each claw 19 a of the fixing member 19 is hooked on the stepped portion 2 d of the through hole 2 c provided in the handling board 2. According to this configuration, since it is not necessary to use an adhesive for fixing the SERS element 3 in the accommodation space S, it is possible to more reliably suppress deterioration of the optical function unit 10 due to adhesion of the adhesive component. be able to.
以上、本発明の第1〜第4実施形態について説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、ハンドリング基板2の材料は、樹脂に限定されず、低融点ガラスやセラミック等であってもよい。ハンドリング基板2の材料が低融点ガラスである場合には、樹脂である場合と同様に、一体成型によってハンドリング基板を形成することができる。ハンドリング基板2の材料がセラミックである場合には、焼成によってハンドリング基板を形成することができる。その他、SERSユニット1A〜1Dの各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を適用することができる。なお、環状とは、円環状に限定されず、矩形環状等、その他の形状の環状を含む。 The first to fourth embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the material of the handling substrate 2 is not limited to resin, and may be low-melting glass or ceramic. When the material of the handling substrate 2 is low-melting glass, the handling substrate can be formed by integral molding as in the case of resin. When the material of the handling substrate 2 is ceramic, the handling substrate can be formed by firing. In addition, the materials and shapes of the components of the SERS units 1A to 1D are not limited to the materials and shapes described above, and various materials and shapes can be applied. The term “annular” is not limited to an annular shape, and includes other shapes such as a rectangular shape.
また、微細構造部8は、例えば支持部9を介して、基板5の表面5a上に間接的に形成されていてもよいし、基板5の表面5a上に直接的に形成されていてもよい。また、導電体層7は、微細構造部8上に直接的に形成されたものに限定されず、微細構造部8に対する金属の密着性を向上させるためのバッファ金属(Ti又はCr等)層等、何らかの層を介して、微細構造部8上に間接的に形成されたものであってもよい。 Further, the fine structure portion 8 may be formed indirectly on the surface 5a of the substrate 5 via the support portion 9, for example, or may be directly formed on the surface 5a of the substrate 5. . Further, the conductor layer 7 is not limited to the one directly formed on the fine structure portion 8, and a buffer metal (Ti or Cr or the like) layer for improving the adhesion of the metal to the fine structure portion 8 or the like. Alternatively, it may be formed indirectly on the fine structure 8 through some layer.
1A,1B,1C,1D…SERSユニット(表面増強ラマン散乱ユニット)、2…ハンドリング基板、2a…表面(一方の側の主面)、3…SERS素子(表面増強ラマン散乱素子)、4…凹部、5…基板、10…光学機能部、12…カバー、13…拡幅部、17…突出部、18…環状壁部、S…収容空間、S1…内面、S2…開口部。 1A, 1B, 1C, 1D ... SERS unit (surface enhanced Raman scattering unit), 2 ... handling substrate, 2a ... surface (main surface on one side), 3 ... SERS element (surface enhanced Raman scattering element), 4 ... concave DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Board | substrate, 10 ... Optical function part, 12 ... Cover, 13 ... Widening part, 17 ... Projection part, 18 ... Annular wall part, S ... Accommodating space, S1 ... Inner surface, S2 ... Opening part.
Claims (10)
前記ハンドリング基板の厚さ方向における一方の側に開口するように前記ハンドリング基板に設けられた収容空間内に固定された表面増強ラマン散乱素子と、を備え、
前記表面増強ラマン散乱素子は、
前記収容空間の内面上に配置された基板と、
前記基板上に形成され、表面増強ラマン散乱を生じさせる光学機能部と、を有し、
前記基板の側面は、前記収容空間の側面から離れている、表面増強ラマン散乱ユニット。 An integrally formed handling substrate;
A surface-enhanced Raman scattering element fixed in an accommodation space provided in the handling substrate so as to open on one side in the thickness direction of the handling substrate,
The surface-enhanced Raman scattering element is
A substrate disposed on the inner surface of the accommodation space;
An optical function unit formed on the substrate and causing surface enhanced Raman scattering, and
The surface-enhanced Raman scattering unit, wherein a side surface of the substrate is separated from a side surface of the accommodation space.
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