JP5705825B2 - コヒーレント反ストークスラマン分光法 - Google Patents
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Description
ビームスプリッタ18のフィルタリング効果を示している。図3では、比較の目的で図2のスペクトルが破線で重ねられており、ストークスビーム20及びポンプビーム22のスペクトルは、それぞれ38及び36で示されている。ダイクロイックビームスプリッタ18を通過するレーザパルスは、「ストークスパルス」と「ポンプパルス」とに分けられる。ストークスパルスは、レーザパルスのうちスペクトル38を有する部分であり、ストークスビーム20の一部を成す。ポンプパルスは、レーザパルスのうちスペクトル36を有する部分であり、ポンプビーム22の一部を成す。
性及び目的の詳細な説明は、繰り返されない。ビームスプリッタ56は、レーザ14の出力の一部をチャープユニット12から逸らして、ミラー58で反射し次いでレンズ60によってサファイア板又は高屈折率液体などの非線形要素62内の小ボリュームへ集束されるビームを形成する。非線形要素62内の焦点ボリュームから現れる光は、非線形要素62内における三次混合プロセス(例えば光カー(Kerr)効果)の結果として生じる。非線形要素62内の焦点ボリュームから現れる光は、次いで、レンズ64によってビームの形に集束しなおされる。レンズ64からのビームは、次いで、ミラー66で反射し、参照ビームとして顕微鏡68に入る。
とができる。この能力によって、次に説明されるように、チャープユニット12に対して特定の調節がなされたときに更に高度な測定が行われることを可能になる。
時間T1だけ遅れたパルス151とを示している。
する。152〜158は、それぞれ、対応するCARS光パルスを生成することができ、これらのCARSパルスは、電気信号I(t)内で瞬時だと見なすことができるように、この光電子増倍管の時間分解能と比べて短くなっている。したがって、ノイズなどを無視すると、信号I(t)は、TREPごとに繰り返す一連のデルタ関数の形を有する。信号I(t)は、したがって、フーリエ級数として表わすことができる。
鳴CARS背景信号を補正する効果を有する。4つのパルスは、全て、同一レーザパルスから派生されるので、従来のような強度変動は示さず、平衡信号a1の形に完全に抑えられ、したがって、信号のショットノイズによってのみ制限される。これは、物質組成における僅かな変化の高感度検出を可能にする。同様な議論は、係数a2,3にも当てはまり、したがって、合計3つの平衡信号が抽出される。
Claims (14)
- サンプルを調査するための装置であって、
パルス光を発する光源と、
前記光源からの光のパルスを、時間的に分離された複数の派生光パルスに変換するための変換手段と、
各派生光パルスを、前記派生光パルスの周波数のサブセットで構成される第1の探査パルスと、それらの周波数の別のサブセットで構成される第2の探査パルスとに分離するための分離手段と、
各派生光パルスの前記第1及び第2の探査パルスをチャープするためのチャープ手段と、
各派生光パルスのチャープされた第1及び第2の探査パルスを時間的に重複する形で前記サンプルに印加するための方向付け手段と、
前記サンプルからそこでの各派生パルスのチャープされた第1及び第2の探査パルスの相互作用によって誘起される誘起光を検出するための検出手段と、
を備える装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
前記チャープ手段は、各派生光パルスの第1の探査パルスを、そのなかの少なくとも一周波数バンドにわたって第1の実質的に線形の分散を導入することによってチャープするように設定され、かつ、各派生光パルスの第2の探査パルスを、そのなかの少なくとも一周波数バンドにわたって第2の実質的に線形の分散を導入することによってチャープするように設定される、装置。 - 請求項2に記載の装置であって、
前記第1及び第2の実質的に線形の分散は、実質的に同じ、対周波数の遅延変化率を有する、装置。 - 請求項3に記載の装置であって、
前記検出手段は、前記検出された誘起光を対時間で記録する信号を生成し、前記装置は、更に、少なくとも1つの量を計算するための計算手段を備え、前記少なくとも1つの量は、前記信号を表わすフーリエ級数の個々の係数を少なくとも示す、装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の装置であって、
前記変換手段は、前記光源からの前記パルスを、前記サンプルに到達するために異なる長さの経路を進む複数の部分に分けるための分割手段を含む、装置。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の装置であって、更に、
第1の派生光パルスの進む方向と、第2の派生光パルスの進む方向との間に差を生じさせて、前記第1の派生光パルスの前記チャープされた第1及び第2の探査パルスが前記サンプル内の第1の場所から光を誘起させ尚且つ前記第2の派生光パルスの前記チャープされた第1及び第2の探査パルスが前記サンプル内の異なる場所から光を誘起させるようにする、偏向手段を備える装置。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載の装置であって、
前記方向付け手段は、前記派生光パルスの全てについて、前記チャープされた第1の探査パルスの先頭の前記サンプルへの到着と、前記チャープされた第2の探査パルスの先頭の前記サンプルへの到着との間の期間に対して共通の調節を行うための、調節手段を含む、装置。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載の装置であって、
前記チャープ手段は、前記第1及び第2の探査パルスによって走行される経路において分散ガラスを含む、装置。 - 請求項1ないし8のいずれかに記載の装置であって、
前記検出手段は、前記サンプルから誘起される光を、その振幅及び位相の形で検出するように設定される、装置。 - 請求項9に記載の装置であって、
前記検出手段は、更に、前記サンプルから誘起される光の、その振幅及び位相の形での記録をもとに、前記サンプルから誘起される光のスペクトルを推定するように設定された、処理手段を含む、装置。 - 請求項1ないし10のいずれかに記載の装置であって、
前記光源は、広帯域パルスレーザを含む、装置。 - 請求項1ないし11のいずれかに記載の装置であって、
前記検出手段は、前記前記サンプルから誘起される前記光のなかのCARS光を区別するための区別手段を含む、装置。 - 請求項1ないし12のいずれかに記載の装置であって、
前記検出手段は、所定の直線偏光で前記サンプルから誘起される光を区別するように設定される、装置。 - サンプルを調査する方法であって、
光源からパルス光を提供することと、
前記光源からの光のパルスを、時間的に分離された複数の派生光パルスに変換することと、
各派生光パルスを、前記派生光パルスの周波数のサブセットで構成される第1の探査パルスと、それらの周波数の別のサブセットで構成される第2の探査パルスとに分離することと、
各派生光パルスの前記第1及び第2の探査パルスをチャープすることと、
各派生光パルスのチャープされた第1及び第2の探査パルスを時間的に重複する形で前記サンプルに印加することと、
前記サンプルからそこでの各派生パルスのチャープされた第1及び第2の探査パルスの相互作用によって誘起される誘起光を検出することと、
を備える方法。
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