共振増強効果による高感度溶液ラマン分光装置の開発

溶液のラマン分光は、溶質により特有のスペクトルを示すことなどから、広く溶液の分析に利用されている。しかし、ラマン散乱の強度は一般に非常に弱く、高感度な分析は困難である。微小な液滴に集光したレーザーを照射すると、液滴表面でラマン散乱光が共振し、その強度が増強する。しかし、液滴による共振増強効果を利用したラマンスペクトルは離散的なスペクトルとなり、本来のものと異なる。本研究では、入射レーザー光を波長掃引することにより、連続的なラマンスペクトルを、共振増強効果に由来する高強度で測定することを目的とした。まず、ラマン分光光学系を構築した。可視域の分光器、CCDカメラを購入し、接続した。CCDカメラの受光面が分光器の出射側の焦点となるように接続部品を設計した。また、点光源からの光を分光器の入射スリットに集光して導入する光学系を設置した。ネオンランプを利用して、分光器の波長校正を行った後に、水の液滴試料からのラマンスペクトルを測定した。ラマン散乱光の検出器であるCCDカメラ同期信号を取り出し、液滴生成、励起用波長可変レーザー、および液滴観察カメラを駆動した。液滴生成装置により、同期信号1つ当たり1つの液滴を生成し、そこに波長可変のパルスレーザー光を照射した。発生したラマン散乱光を集光して分光器へと導き、ラマンスペクトルを観測した。得られたラマンスペクトルは液滴表面の共振条件に従う、離散的なものであった。入射レーザー光の波長を変化させることにより、離散的ラマンスペクトルのピーク位置が変化することを確認し、様々な励起波長のスペクトルを足し合わせることにより連続に近いスペクトルを得た。本研究の成果は、液滴内の共振増強効果に由来する高強度のラマンスペクトルから本来のスペクトルである連続スペクトルを得たことであり、高感度溶液分析の新手法として発展が期待できる。

溶液のラマン分光は、溶質により特有のスペクトルを示すことなどから、広く溶液の分析に利用されている。しかし、ラマン散乱の強度は一般に非常に弱く、高感度な分析は困難である。微小な液滴に集光したレーザーを照射すると、液滴表面でラマン散乱光が共振し、その強度が増強する。しかし、液滴による共振増強効果を利用したラマンスペクトルは離散的なスペクトルとなり、本来のものと異なる。本研究では、入射レーザー光を波長掃引することにより、連続的なラマンスペクトルを、共振増強効果に由来する高強度で測定することを目的とした。まず、ラマン分光光学系を構築した。可視域の分光器、CCDカメラを購入し、接続した。CCDカメラの受光面が分光器の出射側の焦点となるように接続部品を設計した。また、点光源からの光を分光器の入射スリットに集光して導入する光学系を設置した。ネオンランプを利用して、分光器の波長校正を行った後に、水の液滴試料からのラマンスペクトルを測定した。ラマン散乱光の検出器であるCCDカメラ同期信号を取り出し、液滴生成、励起用波長可変レーザー、および液滴観察カメラを駆動した。液滴生成装置により、同期信号1つ当たり1つの液滴を生成し、そこに波長可変のパルスレーザー光を照射した。発生したラマン散乱光を集光して分光器へと導き、ラマンスペクトルを観測した。得られたラマンスペクトルは液滴表面の共振条件に従う、離散的なものであった。入射レーザー光の波長を変化させることにより、離散的ラマンスペクトルのピーク位置が変化することを確認し、様々な励起波長のスペクトルを足し合わせることにより連続に近いスペクトルを得た。本研究の成果は、液滴内の共振増強効果に由来する高強度のラマンスペクトルから本来のスペクトルである連続スペクトルを得たことであり、高感度溶液分析の新手法として発展が期待できる。