分光装置和拉曼分光系统制造方法及图纸

拉曼分光装置（１）包括光学共振器，其中将表现出半透／半反性并且具有作为产生拉曼散射的光散射表面（１ｓ，２ｓ，３ｓ，４ｓ）的表面的第一反射体（１０）、透明体（２０）和具有反射性的第二反射体（３０）一个接一个按序层压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有增强拉曼散射功能的拉曼分光装置和使用该拉 曼分光装置的拉曼分光系统。
技术介绍
拉曼光谱是一种其中将单波长光投射到材料上并且利用光谱方法(以 光谱方式)将所得散射光分开以获得拉曼散射光的拉曼光谱并且被用于例 如材料的鉴定的方法。由于拉曼散射光弱，已经开发了一种在表面增强拉 曼散射的表面增强拉曼装置。作为表面增强拉曼装置之一，可以示出一种使用局部等离子体激元(plasmon)共振的装置。该装置基于这样的事实在 材料与金属体接触的状态下，将光投射到金属体，特别是具有纳米级别的 不规则的金属体上时，电场通过局部等离子体激元共振得到增强，并且与 金属体接触的样品的拉曼散射光强度得到增强。据说，金属体精细结构的 规则性越高，可以获得越均匀和越有效的电场增强。作为在金属体的表面上形成精细不规则结构的方法之一，可用示出其 中制备粒径高度均匀的金属粒子并且将这些金属粒子随机地固定到金属 体表面上的方法。在日本未审查专利公布2003-49205中，公开了一种制备 粒径高度均匀的金属粒子的方法，其中将含疏水性基团的有机配体在金属 粒子周围配位，并且金属粒子随着配体配位而被固化。采用这种方法，可 以获得粒径高度均匀并且粒子聚集度小的金属粒子。在日本未审查专利公布2005-172569中，公开了一种其中将纳米级别 的金属粒子定位在规则分布的细孔中的精细结构以及使用该精细结构的 拉曼分光装置。然而，日本未审査专利公布2003-49205中公开的方法需要有机配体与 金属配位、将其固化和除去在有机配体与金属配位步骤中使用的溶剂的步 骤，并且在将细粒固定到金属体上之前需要诸多步骤。此外，在日本未审查专利公布2003-49205中，没有公开将粒径均匀的细粒规则地固定到金属 体上的方法。在日本未审查专利公布2005-172569公开的精细结构中，克服了上述 问题并且可以制备高度规则的精细结构。然而，为了在表面增强拉曼装置 中获得更有效的表面增强，必须使测量光与可以获得表面增强拉曼效应的 共振波长(以下，将该波长简称为"拉曼效应增强波长")一致，并且在要求 根据待检测目标材料改变测量光波长的拉曼光谱中，具有根据测量光波长 的拉曼效应增强波长的表面增强拉曼装置成为必需。在使用局部等离子体 激元共振的表面增强拉曼装置中，为了使测量光波长与局部等离子体激元 共振波长一致，在每一波长进行金属精细结构的精确控制的复杂设计变化 成为必需。
技术实现思路
鉴于上述观察和描述，本专利技术的主要目的是提供一种拉曼分光装置， 其中与使用局部等离子体激元共振的表面增强拉曼装置相比，可以更简单 地控制拉曼效应增强波长，以及提供一种使用该拉曼分光装置的拉曼分光 系统。按照本专利技术，提供一种用于拉曼光谱中的拉曼分光装置，其中将特殊 波长的测量光投射到与光散射表面接触的样品上，并且将获得的在光散射 表面中产生的拉曼散射光利用光谱方法(以光谱方式)分开，并且被用于例如检测样品中的材料，所述拉曼分光装置包括光学共振器，在光学共振器中，将表现出半透/半反性并且具有作为光散射表面的表面的第一反射 体、透明体和具有反射性的第二反射体一个接一个按序叠置，从而通过测 量光的投射，由光学共振器中的共振产生的光吸收在光散射表面中增强电 场，通过该增强的电场增强拉曼散射光的强度。在本说明书中，"半透/半反性"是指既具有透射性又具有反射性，而不 管其透射率和反射率。在本专利技术的拉曼分光装置中，优选第一反射体具有不规则结构，所述 的不规则结构小于将要投射到光散射表面上的测量光的波长。此处使用的表述"小于测量光的波长的不规则结构"是指凸部和凹入5部分(此处使用的"凹入部分"包括在厚度方向上延伸通过反射体的空间)的 平均尺寸(此处使用的"尺寸"是指"最大宽度")和凸部和凹入部分的平均间 距小于测量光的波长。作为本专利技术拉曼分光装置的一个优选实施方案，可以示出其中第一反 射体是在透明体表面上以图案方式形成的金属层的实施方案。作为本专利技术拉曼分光装置的另一优选实施方案，可以示出其中第一反 射体是包含固定在透明体表面上多个非聚集金属粒子的金属层的实施方 案。在本说明书中，将"非聚集金属粒子"定义为包括在(1)和(2)中任一种的金属粒子(l)其中金属粒子彼此隔开而不相互缔合的金属粒子，和(2)其中 金属粒子在它们结合在一起后是单个粒子并且永不回到初始状态的金属 粒子。作为本专利技术拉曼分光装置的再一优选实施方案，可以示出以下实施方 案其中透明体包含具有多个细孔的透明细孔体，所述细孔开口于与第一 反射体相反的表面中并且直径小于测量光的波长，并且第一反射体是沿着 透明体表面具有多个细孔的金属层。在这种结构中，至少一部分细孔可以 被金属填充，或者只有细孔的底部被金属填充。作为本专利技术拉曼分光装置的再一优选实施方案，可以示出以下实施方案其中第一反射体包含金属柱状结构膜，所述金属柱状结构膜具有许多 在与透明体表面不平行的方向上延伸的基本上平行的柱状体。作为本专利技术拉曼分光装置的再一优选实施方案，可以示出以下实施方 案其中第一反射体包含电介质柱状结构膜和在电介质柱状结构膜上形成的金属膜，所述电介质柱状结构膜具有许多在与透明体表面不平行的方向 上延伸的基本上平行的柱状体。本专利技术的拉曼分光系统包含本专利技术上述的拉曼分光装置，光投射装置 和光谱装置，所述的光投射装置将特殊波长的光投射到拉曼分光装置的光 散射表面上，而光谱装置将被光散射表面散射的光利用光谱方法分开，从 而获得拉曼散射光的光谱。由于本专利技术拉曼分光装置包括光学共振器，在所述光学共振器中，将 表现出半透/半反性并且具有作为产生拉曼散射的光散射表面的表面的第一反射体、透明体和具有反射性的第二反射体一个接一个按序叠置，并且 在被第一反射体透射后行进到透明体的光在第一和第二反射体之间重复 反射以产生多次反射，由此在多次反射中反射的光的多重干涉有效发生， 并且通过由多重干涉产生的共振，光学共振器的电场在共振波长得到增 强。因此，在第一反射体的作为光散射表面的表面中有效获得表面增强拉 曼效应。而且，由于在本专利技术的拉曼分光装置中，共振波长根据平均折射率和 透明体的厚度而变化，并且可以通过只改变这些因素的简单设计变化来控 制拉曼效应增强波长。因此，按照本专利技术，可以通过简单的设计变化获得 在所需的波长具有表面增强拉曼效应的拉曼分光装置。附图说明图1A是根据本专利技术第一实施方案的拉曼分光装置的透视图， 图1B是同一拉曼分光装置的横截面图， 图2A是根据本专利技术第二实施方案的拉曼分光装置的透视图， 图2B是同一拉曼分光装置的平面图， 图3是根据本专利技术第三实施方案的拉曼分光装置的透视图， 图4A至4C是显示制备图3中所示拉曼分光装置的工艺的视图， 图5是显示根据本专利技术第四实施方案的拉曼分光装置的厚度方向上的 横截面图，图6是显示本专利技术第四实施方案的另一优选形式的拉曼分光装置的厚 度方向上的横截面图，图7是显示本专利技术第四实施方案的再一优选形式的拉曼分光装置的厚 度方向上的横截面图，图8是显示本专利技术第四实施方案的再一优选形式的拉曼分光装置的厚 度方向上的横截面图，图9是显示本专利技术第四实施方案的再一优选形式的拉曼分光装置的厚 度方向上的横截面图，图10是显示本专利技术第四实施方案的再一优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉曼分光装置，其用于拉曼光谱中，其中将特殊波长的测量光投射到与光散射表面接触的样品上，并且将获得的在所述光散射表面中产生的拉曼散射光利用光谱方法分开并且用于检测所述样品中包含的材料，所述拉曼分光装置包含光学共振器，在所述光学共振器中，将表现出半透／半反性并且具有作为产生拉曼散射的所述光散射表面的表面的第一反射体、透明体和具有反射性的第二反射体一个接一个按序层压，从而通过所述测量光的投射，由所述光学共振器中共振产生的光吸收在所述光散射表面中增强电场，通过该增强的电场增强所述拉曼散射光的强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷武晴，纳谷昌之，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]