拉曼红外复合显微装置

技术领域

本公开涉及一种拉曼红外复合显微装置。

背景技术

例如在国际公开第2020/075548号中记载了显微分光装置。国际公开第2020/075548号中记载的显微分光装置能够进行拉曼分析及红外分析此两者。

发明内容

在进行拉曼分析及红外分析时，优选为可通过可见光来观察试样的状态。然而，为了进行此种观察，组装了进行拉曼分析时所使用的可见光源及进行红外分析时所使用的可见光源此两者时，装置实现大型化。

本公开是鉴于如所述那样的现有技术的问题点而完成。更具体而言，本公开提供一种能够实现小型化的拉曼红外复合显微装置。

本公开的拉曼红外复合显微装置包括：第一光源，产生激光光；第二光源，产生红外光；第三光源，产生可见光；以及第一光学系统。第一光学系统使到达第一光学系统的可见光在使用通过照射激光光而自试样产生的拉曼光进行拉曼分析时及使用通过试样后的红外光进行第一红外分析时朝向不同的方向。

本发明的所述及其他目的、特征、方面及优点将自结合附图而理解的本发明相关的以下的详细说明中变得显而易见。

附图说明

图1是拉曼红外复合显微装置100的示意图。

图2是说明使用拉曼红外复合显微装置100进行的拉曼分析的示意图。

图3是说明使用拉曼红外复合显微装置100进行的第一红外分析的示意图。

图4是物镜反射镜35B的示意图。

图5是物镜反射镜41的示意图。

图6是红外光L2通过物镜反射镜41、试样S及物镜反射镜35B时的示意图。

图7是说明使用拉曼红外复合显微装置100进行的第二红外分析的示意图。

图8是红外光L2通过物镜反射镜35B时的示意图。

具体实施方式

参照附图对本公开的实施方式的详情进行说明。在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照符号，不重复进行重复的说明。将实施方式的拉曼红外复合显微装置设为拉曼红外复合显微装置100。

(拉曼红外复合显微装置100的结构)

以下，对拉曼红外复合显微装置100的结构进行说明。

图1是拉曼红外复合显微装置100的示意图。如图1所示，拉曼红外复合显微装置100具有第一光源11、第二光源12、以及第三光源13。第一光源11是产生激光光L1的光源。第二光源12是产生红外光L2的光源。第三光源13是产生可见光L3的光源。

拉曼红外复合显微装置100还具有第一可见相机21以及第二可见相机22。第一可见相机21及第二可见相机22是能够利用可见光进行摄影的相机。拉曼红外复合显微装置100还具有分束器31、分束器32、切换分束器33、边缘反射镜34、以及物镜35A。

拉曼红外复合显微装置100还具有分束器36、切换反射镜37、反射镜38、反射镜39、反射镜40、物镜反射镜41、以及分束器42。拉曼红外复合显微装置100还具有分光器51以及红外检测器52。

＜拉曼分析＞

图2是说明使用拉曼红外复合显微装置100进行的拉曼分析的示意图。如图2所示，在进行拉曼分析时，激光光L1在分束器31中被反射。在分束器31中经反射的激光光L1通过分束器32后，在切换分束器33中被反射。在切换分束器33中经反射的激光光L1在边缘反射镜34中被反射后，通过物镜35A而聚光到试样S。物镜35A可为一般结构的物镜。

通过对试样S照射激光光L1，产生拉曼光L4。拉曼光L4通过物镜35A。通过物镜35A后的拉曼光L4在边缘反射镜34中被反射。经边缘反射镜34反射的拉曼光L4在切换分束器33中被反射。在切换分束器33中经反射的拉曼光L4通过分束器32及分束器31而被入射到分光器51。在分光器51中，使用拉曼光L4进行拉曼分析。

在进行拉曼分析时，可见光L3在分束器36中被反射。在分束器36中经反射的可见光L3在切换反射镜37中被反射。在切换反射镜37中经反射的可见光L3在反射镜38中被反射。在反射镜38中经反射的可见光L3通过切换分束器33之后，在边缘反射镜34中被反射。经边缘反射镜34反射的可见光L3通过物镜35A而被照射到试样S。

在试样S中经反射的可见光L3通过物镜35A之后在边缘反射镜34中被反射。在边缘反射镜34中经反射的可见光L3在切换分束器33中被反射。在切换分束器33中经反射的可见光L3在分束器32中被反射之后，被入射到第一可见相机21。由此，观察进行拉曼分析时的试样S。

＜第一红外分析＞

图3是说明使用拉曼红外复合显微装置100进行的第一红外分析的示意图。如图3所示，在进行第一红外分析时，红外光L2在通过分束器36之后，在切换反射镜37中被反射。切换反射镜37朝向与进行拉曼分析时不同的方向。因此，在切换反射镜37中经反射的红外光L2朝向与进行拉曼分析时在切换反射镜37中经反射的可见光L3不同的方向。在切换反射镜37中经反射的红外光L2在反射镜39中被反射。在反射镜39中经反射的红外光L2在反射镜40中被反射。在反射镜40中经反射的红外光L2通过物镜反射镜41、试样S及物镜反射镜35B。此外，在进行第一红外分析时，未插入边缘反射镜34。另外，在进行第一红外分析时，使用物镜反射镜35B代替物镜35A。虽未图示，但物镜35A及物镜反射镜35B被安装于旋转变压器上，通过使所述旋转变压器旋转来进行物镜35A及物镜反射镜35B的切换。

图4是物镜反射镜35B的示意图。如图4所示，物镜反射镜35B具有非球面反射镜35a、球面反射镜35b、以及球面反射镜35c。将物镜反射镜35B的光轴的方向设为第一方向DR1。将与第一方向DR1正交的方向设为第二方向DR2。在图4中，以虚线表示第二方向DR2上的非球面反射镜35a的中央位置C1。球面反射镜35c关于中央位置C1与球面反射镜35b对称地配置。将位于较中央位置C1而言更靠第二方向DR2的其中一侧(球面反射镜35b侧)的非球面反射镜35a的部分设为第一部分35aa。将位于较中央位置C1而言更靠第二方向DR2的另一侧(球面反射镜35c侧)的非球面反射镜35a的部分设为第二部分35ab。

图5是物镜反射镜41的示意图。如图5所示，物镜反射镜41具有非球面反射镜41a、球面反射镜41b、以及球面反射镜41c。物镜反射镜41的光轴的方向沿着第一方向DR1。在图5中，以虚线表示第二方向DR2上的非球面反射镜41a的中央位置C2。球面反射镜41c关于中央位置C2与球面反射镜41b对称地配置。将位于较中央位置C2而言更靠第二方向DR2的其中一侧(球面反射镜41b侧)的非球面反射镜41a的部分设为第一部分41aa。将位于较中央位置C2而言更靠第二方向DR2的另一侧(球面反射镜41c侧)的非球面反射镜41a的部分设为第二部分41ab。

图6是红外光L2通过物镜反射镜41、试样S及物镜反射镜35B时的示意图。如图6所示，入射到物镜反射镜41的红外光L2的一部分在第一部分41aa中被反射，并且在球面反射镜41b中进一步被反射。入射到物镜反射镜41的红外光L2的另一部分在第二部分41ab中被反射，并且在球面反射镜41c中进一步被反射。由此，红外光L2在聚光之后通过试样S。

通过试样S后的红外光L2的一部分在球面反射镜35b及第一部分35aa中被反射。同样地，通过试样S后的红外光L2的另一部分在球面反射镜35c及第二部分35ab中被反射。由此，通过试样S后的红外光L2通过物镜反射镜35B，由此与第一方向DR1平行。

如图3所示，通过物镜反射镜41、试样S及物镜反射镜35B后的红外光L2通过分束器42而被入射到红外检测器52。在红外检测器52中，使用通过试样S后的红外光L2进行第一红外分析。

在进行第一红外分析时，可见光L3在分束器36中被反射。在分束器36中经反射的可见光L3在切换反射镜37中被反射。如所述那样，由于在进行第一红外分析时切换反射镜37朝向与进行拉曼分析时不同的方向，因此在切换反射镜37中经反射的可见光L3朝向与在进行拉曼分析时在切换反射镜37中经反射的可见光L3不同的方向。在切换反射镜37中经反射的可见光L3在反射镜39中被反射。在反射镜39中经反射的可见光L3在反射镜40中被反射。在反射镜40中经反射的可见光L3通过物镜反射镜41、试样S及物镜反射镜35B(参照图3)。

通过物镜反射镜41、试样S及物镜反射镜35B后的可见光L3在分束器42中被反射之后，入射到第二可见相机22。由此，观察进行第一红外分析时的试样S。

＜第二红外分析＞

图7是说明使用拉曼红外复合显微装置100进行的第二红外分析的示意图。如图7所示，在进行第二红外分析时，红外光L2在通过分束器36之后，在切换反射镜37中被反射。切换反射镜37朝向与进行拉曼分析时相同的方向。因此，在切换反射镜37中经反射的红外光L2朝向与进行拉曼分析时在切换反射镜37中经反射的可见光L3相同的方向。在切换反射镜37中经反射的红外光L2在反射镜38中被反射。

在进行第二红外分析时，切换分束器33自反射镜38与边缘反射镜34之间的光路上除去。因此，在反射镜38中经反射的红外光L2在边缘反射镜34中被反射。在进行第二红外分析时，与进行拉曼分析时不同，边缘反射镜34仅部分插入。因此，在边缘反射镜34中经反射的红外光L2部分地入射到物镜反射镜35B。

在进行第二红外分析时，与进行第一红外分析时同样地，使用物镜反射镜35B。图8是红外光L2通过物镜反射镜35B时的示意图。如图8所示，入射到物镜反射镜35B的红外光L2仅在第一部分35aa中被反射。在第一部分35aa中经反射的红外光L2在球面反射镜35b中被反射，而聚光在试样S上。在试样S中经反射的红外光L2在球面反射镜35c及第二部分35ab中被反射。

如图7所示，在第二部分35ab中经反射的红外光L2不被边缘反射镜34遮挡而通过分束器42被入射到红外检测器52。在红外检测器52中，使用在试样S中经反射的红外光L2来进行第二红外分析。

在进行第二红外分析时，可见光L3在分束器36中被反射。在分束器36中经反射的可见光L3在切换反射镜37中被反射。如所述那样，在进行第二红外分析时切换反射镜37朝向与进行拉曼分析时相同的方向，因此在切换反射镜37中经反射的可见光L3朝向与进行拉曼分析时在切换反射镜37中经反射的可见光L3相同的方向。在切换反射镜37中经反射的可见光L3在反射镜38中被反射。

在反射镜38中经反射的可见光L3在边缘反射镜34中被部分反射之后，通过物镜反射镜35B(参照图7)而照射到试样S。在试样S中经反射的可见光L3不被边缘反射镜34遮挡而在分束器42中被反射之后，入射到第二可见相机22。由此，观察进行第二红外分析时的试样S。

在所述例子中使用了切换反射镜37，但切换反射镜37是如下光学系统的一例：使可见光L3在进行拉曼分析时及进行第一红外分析时朝向不同的方向，并且使可见光L3在进行拉曼分析时及进行第二红外分析时朝向相同的方向。因此，只要是可达成此种功能的光学系统，则能够代替切换反射镜37来使用。虽在所述例子中使用了边缘反射镜34，但边缘反射镜34是如下光学系统的一例：在进行拉曼分析时使可见光L3反射而入射到第一可见相机21，并且在进行第二红外分析时使可见光L3通过。因此，只要是可达成此种功能的光学系统，则能够代替边缘反射镜34来使用。关于其他光学系统，也能够代替为具有相同的功能的光学系统。

(拉曼红外复合显微装置100的效果)

以下，对拉曼红外复合显微装置100的效果进行说明。

在拉曼红外复合显微装置100中，切换反射镜37使可见光L3在进行拉曼分析时及进行第一红外分析时朝向不同的方向。更具体而言，在进行拉曼分析的情况下，通过使可见光L3朝向反射镜38，可使用切换分束器33、边缘反射镜34、物镜35A及分束器32使可见光L3入射到第一可见相机21。

另一方面，在进行第一红外分析的情况下，通过使可见光L3朝向反射镜39，可使用反射镜40、物镜反射镜41、物镜反射镜35B及分束器42使可见光L3入射到第二可见相机22。如此，在拉曼红外复合显微装置100中，在进行拉曼分析时及进行第一红外分析时共用第三光源13，能够实现小型化。

在拉曼红外复合显微装置100中，通过切换边缘反射镜34，在进行拉曼分析时可使可见光L3入射到第一可见相机21，并且在进行第二红外分析时可使可见光L3入射到第二可见相机22。更具体而言，在进行拉曼分析的情况下，通过插入边缘反射镜34，边缘反射镜34对照射到试样S之前的可见光L3及在试样S中经反射的可见光L3此两者进行反射，因此关于在试样S中经反射的可见光L3，可使用切换分束器33及分束器32使可见光L3入射到第一可见相机21。

另一方面，在进行第二红外分析的情况下，通过部分插入边缘反射镜34，照射到试样S之前的可见光L3在边缘反射镜34中被反射，但在试样S中经反射的可见光L3在边缘反射镜34中不被反射，因此关于在试样S中经反射的可见光L3，可使用分束器42使可见光L3入射到第二可见相机22。如此，在拉曼红外复合显微装置100中，即便在红外分析中存在多个分析模式的情况下，也可共用第三光源13，能够实现小型化。

虽对本发明的实施方式进行了说明，但应认为本次公开的实施方式在所有方面均为示例而非限制性者。本发明的范围由权利要求书示出，旨在包含与权利要求书同等的含义及范围内的所有变更。