JPS62255854A - レ−ザ計測装置 - Google Patents
レ−ザ計測装置Info
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- JPS62255854A JPS62255854A JP9908086A JP9908086A JPS62255854A JP S62255854 A JPS62255854 A JP S62255854A JP 9908086 A JP9908086 A JP 9908086A JP 9908086 A JP9908086 A JP 9908086A JP S62255854 A JPS62255854 A JP S62255854A
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Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザビームを用いて測定対象物質のエネ
ルギー準位2組成成分、成分濃度等を測定するレーザ計
測装置に関するものである。
ルギー準位2組成成分、成分濃度等を測定するレーザ計
測装置に関するものである。
カースとは、Coherent Anti−3toke
s RamanS peetroScopy =コヒー
レント反スト−クスラマン分光法の頭文字CAR3に由
来し、高出力レーザを利用した新しい分光計測法である
。
s RamanS peetroScopy =コヒー
レント反スト−クスラマン分光法の頭文字CAR3に由
来し、高出力レーザを利用した新しい分光計測法である
。
カースは、ある物質に振動数の異なる2種類の光(ω1
.ω2;ただしω2=ω1−Δω;Δω=物質の分子が
有する固有振動数)を合わせて照射するとその物質の反
スト−クス光ω、(=2ω□−ω2)が共鳴的に発生ず
る現象である。ω3の波長スペクトルおよびその強度か
らその物質のエネルギー準位(温度)2組成成分および
成分濃度等を知る乙とができる。
.ω2;ただしω2=ω1−Δω;Δω=物質の分子が
有する固有振動数)を合わせて照射するとその物質の反
スト−クス光ω、(=2ω□−ω2)が共鳴的に発生ず
る現象である。ω3の波長スペクトルおよびその強度か
らその物質のエネルギー準位(温度)2組成成分および
成分濃度等を知る乙とができる。
カースは、光を利用した非接触測定技術で、従来、特に
測定が困難であった燃焼、化学反応、プラズマ等の複雑
な反応過程における温度、ガス成分濃度等が測定できる
顕著な長所を有する注目すべき計測法である。
測定が困難であった燃焼、化学反応、プラズマ等の複雑
な反応過程における温度、ガス成分濃度等が測定できる
顕著な長所を有する注目すべき計測法である。
これをさらに第2図によって説明する。
第2図は従来のカース計測装置の説明図である。
この従来装置では、パルスYAGレーザ1から発振した
波長1064. n mのレーザ光を第2高調波発生器
2を経て波長532nrnの基準レーザビームω、にす
る。この基準レーザビームω1を光分割器3で、これと
ビームの横断面形状(横断面パターン)は同一であるが
光強度(エネルギー)が減衰した2つのし・−ザビーム
に分割している。分割して得られた一方のレーザビーム
を適当な光学系を経て色素レーザ4に照射し、色素レー
ザ4から波長607nlT+の近辺の広帯域ストークス
ビームω2を発生させている。分割により得られた他方
のレーザビームは波長が532nmの基準レーザビーム
ω1であゆ、この基準レーザビームω。
波長1064. n mのレーザ光を第2高調波発生器
2を経て波長532nrnの基準レーザビームω、にす
る。この基準レーザビームω1を光分割器3で、これと
ビームの横断面形状(横断面パターン)は同一であるが
光強度(エネルギー)が減衰した2つのし・−ザビーム
に分割している。分割して得られた一方のレーザビーム
を適当な光学系を経て色素レーザ4に照射し、色素レー
ザ4から波長607nlT+の近辺の広帯域ストークス
ビームω2を発生させている。分割により得られた他方
のレーザビームは波長が532nmの基準レーザビーム
ω1であゆ、この基準レーザビームω。
と、ス)・−クスビームω2とをそれぞれグイクロイッ
クミラー10. レンズ11を経て一緒にして測定対象
物質Mに照射する。この場合、測定対象物質Mを火炎と
するが、この他の固体、液体あるいは気体状の任意の物
質とすることができる。
クミラー10. レンズ11を経て一緒にして測定対象
物質Mに照射する。この場合、測定対象物質Mを火炎と
するが、この他の固体、液体あるいは気体状の任意の物
質とすることができる。
測定対象物質Mから得られる出力光は反ストークスビー
ムω3の他に入射光としての基準レーザビームω1およ
びストークスビームω2が含まれているのて、レンズ1
2で集光後、これら反ストークスビームω3以外のビー
ムを排除する適当な波長’M 択M 5を用いて反スト
ークスビームの3のみを選択し、この反ストークスビー
ムω3を適当な光学系を経て分光器6に入射させる。
ムω3の他に入射光としての基準レーザビームω1およ
びストークスビームω2が含まれているのて、レンズ1
2で集光後、これら反ストークスビームω3以外のビー
ムを排除する適当な波長’M 択M 5を用いて反スト
ークスビームの3のみを選択し、この反ストークスビー
ムω3を適当な光学系を経て分光器6に入射させる。
この分光器6において分散された各波長成分のレーザビ
ームを分光器6に接続した検出器7で検出する。従来は
この検出器7は、フォトマル(光電子増倍管)よりも感
度は悪いがs o o q、g程度集積化して形成した
光検出器アレイまたは多チャンネル分析器で構成してい
る。この検出器7で検出された光出力は500個程度の
並列の電気信号として得られるので、各出力をミニコン
ピユータ8で処理を行って表示装置9で分子の反ストー
クスビームスベクトル 度とか濃度の表示を行うように構成している。なお、パ
ルスYAGレーザ1および検出u7ば互いに同期を取っ
ている。
ームを分光器6に接続した検出器7で検出する。従来は
この検出器7は、フォトマル(光電子増倍管)よりも感
度は悪いがs o o q、g程度集積化して形成した
光検出器アレイまたは多チャンネル分析器で構成してい
る。この検出器7で検出された光出力は500個程度の
並列の電気信号として得られるので、各出力をミニコン
ピユータ8で処理を行って表示装置9で分子の反ストー
クスビームスベクトル 度とか濃度の表示を行うように構成している。なお、パ
ルスYAGレーザ1および検出u7ば互いに同期を取っ
ている。
上述したカースにおいて反ストークスビーム(・)3が
発生するには次のような物理的条件(位相整合条件)の
下に基準レーザビームω1とストークスビームω2を混
合させる必要がある。
発生するには次のような物理的条件(位相整合条件)の
下に基準レーザビームω1とストークスビームω2を混
合させる必要がある。
すなわち、エネルギー保存の法則(2ω1−ω2=ω,
)と運動量保存の法則(2 K 、 − K 2= K
、、 K□2に2,に、はそれぞれω、、ω2,ω3
の波数ベクトルを示す)である。
)と運動量保存の法則(2 K 、 − K 2= K
、、 K□2に2,に、はそれぞれω、、ω2,ω3
の波数ベクトルを示す)である。
この条件を満足させる最も初歩的な光混合法は、第3図
に示す共線法(コリニアカースとも呼ばれろ)で、基準
レーザビームω,とストークスビームω2を同軸上で重
ね合せてレンズ11で集光し、測定対象物質Mに照射す
る方法である。なお、第3図および以下に述べる第4図
,第5図ではビームの各部におけろ断面図を併せて示し
である。
に示す共線法(コリニアカースとも呼ばれろ)で、基準
レーザビームω,とストークスビームω2を同軸上で重
ね合せてレンズ11で集光し、測定対象物質Mに照射す
る方法である。なお、第3図および以下に述べる第4図
,第5図ではビームの各部におけろ断面図を併せて示し
である。
乙の共線ン去は調整しやすく、反ストークスビームω3
の強度が大きいという長所がある。
の強度が大きいという長所がある。
また第4図に示す最小交叉角法(ミニマムクロスアング
ルカース)は空間的なサンプリングボリュームを小さく
して測定精度を上げるため、両ビームω1とω2をそれ
ぞれ半円形にしてわずかな間隙をもたせて交叉させる方
法である。
ルカース)は空間的なサンプリングボリュームを小さく
して測定精度を上げるため、両ビームω1とω2をそれ
ぞれ半円形にしてわずかな間隙をもたせて交叉させる方
法である。
その他に第5図に示す箱型法(ボックスカース)がある
。これは基準し・−ザビームωlをビームスプリッタI
OAで2本に分けた後、グイクロイックミラー10Bを
介してストークスビームω2と合せ合計3本のビームを
それぞれ離してレンズ11で集光する方法である。反ス
j・−クスビームの3の発生は非常に微小な体積から起
り、空間分解能が良く、出射側で反ストークスビームω
3の分離が容易である等の利点がある。なお上記第3図
〜第5図はいずれも第2図中の点線で囲んだ部分に相当
しており、また第2図と同一の符号は同一の部分を示し
ている。
。これは基準し・−ザビームωlをビームスプリッタI
OAで2本に分けた後、グイクロイックミラー10Bを
介してストークスビームω2と合せ合計3本のビームを
それぞれ離してレンズ11で集光する方法である。反ス
j・−クスビームの3の発生は非常に微小な体積から起
り、空間分解能が良く、出射側で反ストークスビームω
3の分離が容易である等の利点がある。なお上記第3図
〜第5図はいずれも第2図中の点線で囲んだ部分に相当
しており、また第2図と同一の符号は同一の部分を示し
ている。
上述した各従来の方法にはそれぞれ次のような欠点があ
る。共線法は、2色のレーザビームを同軸上に一致させ
るだけで、調整法は容易であるが、光路上全て位相整合
条件を満足しているので、レンズ11で集光しても、焦
点を中心としてその近傍からも反ストークスビームω3
が強く発生ずるため物質のどの点から反ストークスビー
ムω3が発生したかを判別しにくくなり、測定精度が低
下するという欠点がある。
る。共線法は、2色のレーザビームを同軸上に一致させ
るだけで、調整法は容易であるが、光路上全て位相整合
条件を満足しているので、レンズ11で集光しても、焦
点を中心としてその近傍からも反ストークスビームω3
が強く発生ずるため物質のどの点から反ストークスビー
ムω3が発生したかを判別しにくくなり、測定精度が低
下するという欠点がある。
また最小交叉方法は空間分解能が高く、測定精度は向上
するが、反ストークスビームω3の発生量が低下するた
め2本のビームの位相整合条件を満足させる光路の調整
が困難となる欠点がある。
するが、反ストークスビームω3の発生量が低下するた
め2本のビームの位相整合条件を満足させる光路の調整
が困難となる欠点がある。
さらに、箱型法は、最も空間分解能が高く、反ス)・−
クスビームω3の分離も容易であるが、3本のビームの
位相整合条件を満足させるために調整要部品が増加し装
置がy、雑となるほか、さらに反ストークスビームω3
の強度が低下するため調整が一層困難となる。
クスビームω3の分離も容易であるが、3本のビームの
位相整合条件を満足させるために調整要部品が増加し装
置がy、雑となるほか、さらに反ストークスビームω3
の強度が低下するため調整が一層困難となる。
この発明は、上述の欠点を解決し、調整が容易でかつ空
間分解能が高い精度の良いデータを得ることのできるレ
ーザ計測装置を提供することを目的とする。
間分解能が高い精度の良いデータを得ることのできるレ
ーザ計測装置を提供することを目的とする。
この発明にがかるレーザ計測装置は、基準レーザビーム
ω1の横断面パターンの一部にストークスビームω2を
混合させて測定対象物質に入射させろ手段と、出射側に
おいて前記基準レーザビームω1とストークスビームω
2の混合部のみを遮断し、その他の基準レーザビーム(
・Jlの横断面パターンに含まれてくる反ストークスビ
ームω3を抽出する手段とを備えたものである。
ω1の横断面パターンの一部にストークスビームω2を
混合させて測定対象物質に入射させろ手段と、出射側に
おいて前記基準レーザビームω1とストークスビームω
2の混合部のみを遮断し、その他の基準レーザビーム(
・Jlの横断面パターンに含まれてくる反ストークスビ
ームω3を抽出する手段とを備えたものである。
この発明においては、測定対象物質に入射するビームは
、ビームの上部が共線法と同じく半円形の基準レーザビ
ームω1とストークスビームω2の混合したものとなり
、また上方のストークスビームω2と下方の半円形の基
準レーザビームω1とが最小交叉方法と同じ形となる。
、ビームの上部が共線法と同じく半円形の基準レーザビ
ームω1とストークスビームω2の混合したものとなり
、また上方のストークスビームω2と下方の半円形の基
準レーザビームω1とが最小交叉方法と同じ形となる。
そして、出射側では、共線法で得られる基準レーザビー
ムω1とストークスビームOJ 2の混合部のみを遮断
することにより精度の良い反ストークスビームω3を得
る。
ムω1とストークスビームOJ 2の混合部のみを遮断
することにより精度の良い反ストークスビームω3を得
る。
第1図はこの発明の一実施例を示す要部の構成略図であ
る。この図において、10〜121Mは第2図と同じも
のを示す。13はナイフェツジでストークスビームω2
の横断面パターンの半分を遮断し半円形にするものであ
る。14は同じくナイフェツジでレンズ12を通ったビ
ームの基準レーザビームω1とストークスビームω雪の
混合部のみを遮断し反ストークスビームω3のみを取り
出すものである。
る。この図において、10〜121Mは第2図と同じも
のを示す。13はナイフェツジでストークスビームω2
の横断面パターンの半分を遮断し半円形にするものであ
る。14は同じくナイフェツジでレンズ12を通ったビ
ームの基準レーザビームω1とストークスビームω雪の
混合部のみを遮断し反ストークスビームω3のみを取り
出すものである。
次に動作について説明する。基準レーザビームω、は円
型の横断面パターンのままグイクロイックミラー10を
通過してレンズ11に入る。
型の横断面パターンのままグイクロイックミラー10を
通過してレンズ11に入る。
一方、ストークスビームω2は横断面パターンの半分を
ナイフェツジ13で遮断され半円形となりグイクロイッ
クミラー10によって反射される。
ナイフェツジ13で遮断され半円形となりグイクロイッ
クミラー10によって反射される。
こうすることによって、ビーム上部は半円形ビームによ
る共線法ができ上がる。
る共線法ができ上がる。
また上方のストークスビームω2と下方の基準レーザビ
ームω1が最小交叉方法を構成する。
ームω1が最小交叉方法を構成する。
上述のように共線法は最も反ストークスビームωコを発
生しやすい方法であるため、位相整合の調整はこの共綿
部で発生する反ストークスビームω、を利用して行う。
生しやすい方法であるため、位相整合の調整はこの共綿
部で発生する反ストークスビームω、を利用して行う。
共線法で最適条件が得られれば、その時点で最小交叉方
法においても最適条件が成り立ったことになる。調整終
了後に共線法で得られる反ストークスビームOJ 3を
ナイフェツジ14で遮断すれば、最小交叉方法によって
生じた空間上の微小な交叉点から生じた測定精度の良い
反ストークスビームω3を容易に得ることができる。
法においても最適条件が成り立ったことになる。調整終
了後に共線法で得られる反ストークスビームOJ 3を
ナイフェツジ14で遮断すれば、最小交叉方法によって
生じた空間上の微小な交叉点から生じた測定精度の良い
反ストークスビームω3を容易に得ることができる。
この発明は以上詳細に説明したように、基準レーザビー
ムω1の横断面パターンの一部にストークスビームω2
を混合させて測定対像物質に入射させる手段と、出射側
においで前記基準レーザビームω、とストークスビーム
ω2の混合部のみを遮断し、その他の基準レーザビーム
ω□の横断面パターンに含まれて(る反ストークスビー
ムω3を抽出する手段とを備えたので、従来の共線法。
ムω1の横断面パターンの一部にストークスビームω2
を混合させて測定対像物質に入射させる手段と、出射側
においで前記基準レーザビームω、とストークスビーム
ω2の混合部のみを遮断し、その他の基準レーザビーム
ω□の横断面パターンに含まれて(る反ストークスビー
ムω3を抽出する手段とを備えたので、従来の共線法。
最小交叉方法の両者の利点のみを効果的に利用できるの
で、精度の高い測定が可能であり、しかも構成が簡単で
あるため操作性もよい等の優れた効果がある。
で、精度の高い測定が可能であり、しかも構成が簡単で
あるため操作性もよい等の優れた効果がある。
第1図はこの発明の一実施例を示す要部の構成略図、第
2図は従来のレーザ計測装置の原理を示すブロック図、
第3図は同じ〈従来の共線法を説明するための要部の構
成略図、第4図は従来の最小交叉方法を説明するための
要部の構成略図、第5図は従来の箱型法を説明するため
の要部の構成略図である。 図中、1oはグイクロイックミラー、11゜12はレン
ズ、13.14はナイフェツジ、ω1ハ基準レーザビー
ム、ω2はストークスビーム、ω3は反ス1−−クスビ
ームである。
2図は従来のレーザ計測装置の原理を示すブロック図、
第3図は同じ〈従来の共線法を説明するための要部の構
成略図、第4図は従来の最小交叉方法を説明するための
要部の構成略図、第5図は従来の箱型法を説明するため
の要部の構成略図である。 図中、1oはグイクロイックミラー、11゜12はレン
ズ、13.14はナイフェツジ、ω1ハ基準レーザビー
ム、ω2はストークスビーム、ω3は反ス1−−クスビ
ームである。
Claims (1)
- 基準レーザビームω_1とストークスビームω_2、を
利用して反ストークスビームω_3を発生させるカース
測定装置において、前記レーザビームω_1の横断面パ
ターンの一部にストークスビームω_2を混合させて測
定対象物質に入射させる手段と、出射側において前記基
準レーザビームω_1とストークスビームω_2の混合
部のみを遮断し、その他の前記基準レーザビームω_1
の横断面パターンに含まれてくる反ストークスビームω
_3を抽出する手段とを備えたことを特徴とするレーザ
計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9908086A JPS62255854A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | レ−ザ計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9908086A JPS62255854A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | レ−ザ計測装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62255854A true JPS62255854A (ja) | 1987-11-07 |
JPH0451784B2 JPH0451784B2 (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=14237934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9908086A Granted JPS62255854A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | レ−ザ計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62255854A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1278092A2 (en) * | 2001-07-03 | 2003-01-22 | Olympus Optical Co., Ltd. | Laser microscope |
-
1986
- 1986-04-28 JP JP9908086A patent/JPS62255854A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1278092A2 (en) * | 2001-07-03 | 2003-01-22 | Olympus Optical Co., Ltd. | Laser microscope |
EP1278092A3 (en) * | 2001-07-03 | 2004-06-30 | Olympus Optical Co., Ltd. | Laser microscope |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0451784B2 (ja) | 1992-08-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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