JPH06105224B2 - Raman spectrometer - Google Patents
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- JPH06105224B2 JPH06105224B2 JP63166668A JP16666888A JPH06105224B2 JP H06105224 B2 JPH06105224 B2 JP H06105224B2 JP 63166668 A JP63166668 A JP 63166668A JP 16666888 A JP16666888 A JP 16666888A JP H06105224 B2 JPH06105224 B2 JP H06105224B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ラマン分光測定装置に関し、より詳しくは、
レーザ照射による試料のダメージを防止し、in−situ
(調整雰囲気下)においても、効率よくかつ再現性よく
ラマン分光測定することができ、たとえば、触媒、ガラ
ス、セラミック等の無機物や有機物、あるいは、それら
の混合物の粉末や圧縮成形物、膜等の成形物などの各種
の試料のラマン分光測定分野に好適に利用することがで
きる実用上著しく有利なラマン分光測定装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a Raman spectrometer, and more specifically,
Prevents damage to the sample due to laser irradiation and enables in-situ
Even under (adjusted atmosphere), Raman spectroscopy can be performed efficiently and with good reproducibility. For example, inorganic or organic substances such as catalysts, glass and ceramics, or powders and compression molded products of these mixtures, films, etc. The present invention relates to a practically extremely advantageous Raman spectroscopic measurement device that can be suitably used in the field of Raman spectroscopic measurement of various samples such as molded products.
[従来の技術] ラマン分光分析は、in−situ測定に適しているため様々
なセルが考案されている。特に、触媒等の表面構造は、
ガス処理部で改質されたり反応中に変化したり、あるい
は、照射するレーザ光により変質することがあるので、
少なくとも、これらの点を考慮したin−situ測定用のセ
ルの開発が望まれている。[Prior Art] Since Raman spectroscopic analysis is suitable for in-situ measurement, various cells have been devised. In particular, the surface structure of the catalyst is
Since it may be reformed in the gas processing part, changed during the reaction, or altered by the irradiation laser beam,
At least, development of a cell for in-situ measurement in consideration of these points is desired.
従来、レーザ光照射による試料のダメージを極力抑えて
in−situでラマン分光測定するためのセルを有するラマ
ン分光測定装置として、傾斜配置型の回転式セルを有
するラマン分光測定装置[G.L.SCHRADER,et al;Applied
Spectroscopy.Volume 34,No2,p146(1980)]、円柱
状成形試料を用いる通常傾斜配置型の回転セル式を有す
るラマン分光測定装置[G.D.JOHNSON;Applied Spectros
copy.Volume 31,No6,p565(1977)]が提案されてい
る。Conventionally, the damage to the sample due to laser light irradiation is suppressed as much as possible
As a Raman spectroscopic measurement apparatus having a cell for performing Raman spectroscopic measurement in-situ, a Raman spectroscopic measurement apparatus having a tilt-type rotary cell [GLSCHRADER, et al;
Spectroscopy.Volume 34, No2, p146 (1980)], Raman spectrophotometer with a tilt cell type rotary cell type using a cylindrical molded sample [GDJOHNSON; Applied Spectros
copy.Volume 31, No6, p565 (1977)] has been proposed.
のラマン分光測定装置においては、第4図に示すよう
に回転式セルA′が集光レンズ9′の光学軸方向すなわ
ちx方向に対して傾斜角θ(この傾斜角θが32度である
図面が示されている。)で傾斜した配置状態にある(す
なわち、傾斜配置型の回転式セルA′を有している)。
このように傾斜型の配置をとらざるを得ないのは、レー
ザ光8′を、下方すなわちz方向から光学セル4′内の
シャフト末端部2a′の先端に設けられた試料保持部3′
上の試料10′に照射し、その散乱光12′を集光レンズ
9′で集光する光学系を用いているためである。In the Raman spectroscopic measuring device of FIG. 4, as shown in FIG. 4, the rotary cell A ′ has an inclination angle θ with respect to the optical axis direction of the condenser lens 9 ′, that is, the x direction. Is shown)) (i.e., having a tilted rotary cell A ').
In this way, the inclined type arrangement is inevitable because the laser beam 8'is provided below the sample holder 3'provided at the tip of the shaft end 2a 'in the optical cell 4'from the z direction.
This is because an optical system that irradiates the upper sample 10 'and collects the scattered light 12' by the condenser lens 9'is used.
しかしながら、このような傾斜配置型の回転式セルを有
するラマン分光測定装置においては、試料を適切な位置
に設定するためには、x、yおよびz方向との傾き角を
調整することが必須となるが、この調整は、かなり困難
であるという重大な問題点がある。However, in such a Raman spectroscopic measurement device having a tilt-type rotary cell, it is essential to adjust the tilt angles with respect to the x, y, and z directions in order to set the sample at an appropriate position. However, there is a serious problem that this adjustment is quite difficult.
一方、のラマン分光測定装置においては、やはり回転
式セルA′を、通常傾斜させて用いており、第5図に示
すようにシャフト末端部2a′の先端の試料保持部3′上
に試料10′として円柱状成形試料を設置し、その側面に
レーザ光8′を照射して、その散乱光12′を集光する形
式の光学系が用いられている。On the other hand, in the Raman spectroscopic measurement device, the rotary cell A'is also used while being normally tilted, and the sample 10 is placed on the sample holder 3'at the tip of the shaft end 2a 'as shown in FIG. An optical system of a type in which a cylindrical molded sample is installed as ′, the side surface thereof is irradiated with a laser beam 8 ′, and the scattered light 12 ′ is condensed is used.
この場合は、見かけ上、回転式セルA′が水平に配置す
る場合もあり得るが、試料を円柱状成形する必要があ
り、さらに、その側面の狭い角度範囲Δθ′に対応する
狭い側面部10a′にレーザ光8′を照射する必要がある
ため、調整角θ′の微妙な調整を要し、しかもレーザ光
照射面の不均一性等による問題が生じる。In this case, the rotary cell A'may be arranged horizontally in appearance, but it is necessary to form the sample in a cylindrical shape, and further, the narrow side surface portion 10a corresponding to the narrow angular range Δθ 'of the side surface thereof. Since it is necessary to irradiate the laser beam 8 ′ on the ′ ′, the adjustment angle θ ′ needs to be finely adjusted, and a problem occurs due to nonuniformity of the laser beam irradiation surface.
また、一般に、粉末試料を円柱状成形することは必ずし
も容易ではないなどの問題点がある。Further, generally, there is a problem that it is not always easy to form a powder sample into a cylindrical shape.
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、前記問題点を解決し、光軸合わせおよび試料
の位置決定を一方向(x軸方向)の調整だけで容易に行
うことができ、試料を交換したり、移動した場合にも同
一の測定条件を極めてよくかつ容易に再現することがで
きるなどの優れた利点を有する配置状態および構成の回
転式(真空)セルおよびその光学系を備えており、粉末
状、膜状、ディスク状、ペレット状等の各種の形態の未
成形および成形試料を、in−situでかつレーザ照射によ
る試料のダメージを極力防止しつつ容易にかつ高い信頼
性をもって測定することができる実用上著しく有利なラ
マン分光測定装置を提供することを目的とするものであ
る。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention solves the above-mentioned problems, and the optical axis alignment and the sample position determination can be easily performed only by adjusting in one direction (x-axis direction), and the sample is exchanged It is equipped with a rotary (vacuum) cell and its optical system with the arrangement state and configuration that have the excellent advantage that the same measurement conditions can be reproduced extremely well and easily even when moving or moving, Easily and reliably measure unshaped and molded samples in various forms such as powder, film, disk, pellet, etc. in-situ and while preventing damage to the sample by laser irradiation as much as possible. It is an object of the present invention to provide a Raman spectroscopic measurement device that is capable of performing and is extremely advantageous in practical use.
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、回転式セルを水平型の配置すなわち回転式セルの
回転軸方向(移動方向)を集光レンズの光学軸方向(x
方向)に一致させた特定の配置状態とすることによりそ
の課題を容易に解決することができ、光軸合わせおよび
試料の位置決定を一方向(x軸方向)の調整だけで容易
に行うことができ、試料を交換したり、移動した場合に
も同一の測定条件を極めてよくかつ容易に再現すること
ができるなどの優れた利点を有し、粉末状、膜状、、デ
ィスク状、ペレット状等の各種の形態の未成形および成
形試料を、in−situでかつレーザ照射による試料のダメ
ージを極力防止しつつ容易にかつ高い信頼性をもって測
定することができる実用上著しく有利なラマン分光測定
装置が実現できることを見い出し、さらに試料を照射す
るレーザ光に関する光学系として特定の方向のものを使
用することにより上記の利点を特に効果的に達成するこ
とができることなどを見い出し、これらの知見に基づい
て本発明を完成するに至った。[Means for Solving the Problems] As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have arranged the rotary cells in a horizontal arrangement, that is, collecting the rotation axis direction (movement direction) of the rotary cells. Optical axis direction of optical lens (x
Direction), the problem can be easily solved, and the alignment of the optical axis and the position of the sample can be easily performed only by adjusting in one direction (x-axis direction). It has the excellent advantage that the same measurement conditions can be reproduced very well and easily even when the sample is exchanged or moved, and it is in powder form, film form, disk form, pellet form, etc. A Raman spectroscopic measurement device that is extremely advantageous in practical use that can easily and highly reliably measure unshaped and molded samples of various forms in-situ and with minimal damage to the sample due to laser irradiation. By finding what can be realized, and by using an optical system in a specific direction as the optical system for irradiating the sample, the above advantages can be achieved particularly effectively. It found, and have completed the present invention based on these findings.
すなわち、本発明は、回転式セルAの回転軸方向を集光
レンズ9の光学軸方向(x方向)に一致もしくは略一致
させた水平配置型の回転式セルAを有し、かつ、レーザ
光8を集光レンズ9の近くで角度を変え、前記水平配置
型の回転式セルA中の試料10に照射させる光学系を有す
ることを特徴とするラマン分光測定装置よりなるもので
ある。That is, the present invention has a horizontally arranged rotary cell A in which the rotary axis direction of the rotary cell A is matched or substantially matched with the optical axis direction (x direction) of the condenser lens 9, and the laser light is used. The Raman spectroscopic measurement apparatus is characterized in that it has an optical system for changing the angle of the light source 8 near the condensing lens 9 and irradiating the sample 10 in the horizontally arranged rotary cell A.
以下、本発明を、図面を参照しつつ詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は、本発明のラマン分光測定装置に用いられる水
平配置型の回転式セルの一例を略示したものであり、
(a)はその水平配置型の回転式セルAをラマン分光測
定装置の本体の取り付け台Bに固定した状態をその側面
方向から見た場合の部分断面図を表し、(b)は、その
水平配置型の回転式セルAのa−a′断面図を表す。FIG. 1 schematically shows an example of a horizontally arranged rotary cell used in a Raman spectroscopic measurement device of the present invention.
(A) shows a partial cross-sectional view of a state in which the horizontally arranged rotary cell A is fixed to a mounting base B of the main body of the Raman spectroscopic measurement device as seen from the side direction, and (b) shows the horizontal direction. 1 shows a cross-sectional view taken along the line aa 'of an arrangement-type rotary cell A. FIG.
第1図に例示の水平配置型の回転式セルAにおいて、イ
ンダクションモーター1の回転軸に連結されたシャフト
2は、試料を設置する測定室の内部を充分な真空系に保
つべく磁気シールユニット5によりシールされながら測
定室の内部につづいており、その測定室の先端部にある
光学セル4に達しており、その端部すなわちシャフト末
端部2aの先端には試料保持部3が設けられている。In the horizontally arranged rotary cell A illustrated in FIG. 1, the shaft 2 connected to the rotary shaft of the induction motor 1 has a magnetic seal unit 5 for maintaining a sufficient vacuum system inside the measurement chamber in which the sample is installed. It continues to the inside of the measurement chamber while being sealed by, reaches the optical cell 4 at the tip of the measurement chamber, and the sample holding portion 3 is provided at the end of the optical cell 4, that is, the tip of the shaft end 2a. .
この試料保持部3は、インダクションモーター1を作動
することによって、適宜試料10とともに回転できるよう
になっている。The sample holder 3 can be appropriately rotated together with the sample 10 by operating the induction motor 1.
この回転等により、照射レーザ光による試料10のダメー
ジを防止することができる。This rotation or the like can prevent the sample 10 from being damaged by the irradiation laser light.
なお、この試料保持部3には、後記の第2図に示すよう
に試料10が設置される。A sample 10 is placed in the sample holder 3 as shown in FIG. 2 described later.
インダクションモーター1としては、通常用いられるも
のを使用することができ、目的や測定条件等に適合した
ものを適宜選定することができる。As the induction motor 1, a commonly used one can be used, and one suitable for the purpose, measurement conditions, etc. can be appropriately selected.
磁気シールユニット5は、所望とする真空度等に合わせ
て適宜選定することができるが、通常、触媒等の空気
(特に酸素)や湿度等によってその表面等の構造や特性
が変化し易い試料の測定を行う場合には、特に、耐真空
度、耐差圧、リーク量や耐化学性等を充分に考慮して選
定するのが望ましい。The magnetic seal unit 5 can be appropriately selected according to the desired degree of vacuum, etc., but normally, the structure and characteristics of the surface of the sample are easily changed by the air (especially oxygen) of the catalyst and humidity. When the measurement is carried out, it is desirable to make a sufficient selection especially in consideration of vacuum resistance, differential pressure resistance, leak amount, chemical resistance and the like.
また、磁気シールユニット5は、通常、熱に弱いので、
電気炉7等の加熱炉などによる過熱を避けるために適当
な冷却機構を設けておくことが望ましく、たとえば、冷
却効率のよい水冷式のものを使用することにより、電気
炉7による試料の加熱最高温度を、たとえば、600℃、
あるいは、それ以上の高温にすることができる。Further, since the magnetic seal unit 5 is usually vulnerable to heat,
It is desirable to provide an appropriate cooling mechanism in order to avoid overheating due to a heating furnace such as the electric furnace 7. For example, by using a water-cooled type with good cooling efficiency, the maximum heating of the sample by the electric furnace 7 can be achieved. Temperature, for example, 600 ° C,
Alternatively, a higher temperature can be used.
なお、第1図に例示した水平配置型の回転式セルAの磁
気シールユニット5は、水冷式の冷却機能を有するもの
であり、冷却水は、水冷口5aから供給されるように構成
されている。The magnetic seal unit 5 of the horizontally arranged rotary cell A illustrated in FIG. 1 has a water cooling type cooling function, and the cooling water is configured to be supplied from the water cooling port 5a. There is.
触媒等のin−situラマン分光測定に好適に使用すること
ができる磁気シールユニット5の具体例としては、たと
えば、理学電機(株)製の磁気シールユニット等が好適
に使用することができ、このものは、水冷式で、通常回
転数2,000〜3,000rpm程度、ヘリウムリーク量10-11torr
1/sec.以下、耐真空度10-8torr、耐差圧2.5kg/cm2程度
の性能を有するものである。As a specific example of the magnetic seal unit 5 that can be preferably used for in-situ Raman spectroscopic measurement of a catalyst or the like, for example, a magnetic seal unit manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. can be preferably used. The water-cooled type is usually 2,000 to 3,000 rpm and the helium leak amount is 10 -11 torr.
It has a performance of 1 / sec. Or less, a vacuum resistance of 10 -8 torr, and a differential pressure resistance of about 2.5 kg / cm 2 .
一方、この水平配置型の回転式セルAには、試料10の雰
囲気調整のために用いるガスを導入するためのガス導入
部6が設けられており、このガス導入部6は、そのガス
導入口6aから入ったガスが試料10のごく近くに導入され
るように、ノズルにより試料保持部3のごく近傍まで延
びている。On the other hand, the horizontally arranged rotary cell A is provided with a gas introduction part 6 for introducing a gas used for adjusting the atmosphere of the sample 10. The gas introduction part 6 has a gas introduction port. A nozzle extends to the vicinity of the sample holder 3 so that the gas introduced from 6a is introduced into the vicinity of the sample 10.
このような真空系やガス導入設備によって、試料10の雰
囲気を、随時、好適にかつ容易に調整することができ、
試料10の前処理やin−situ測定を的確にかつ能率よく行
うことができる。With such a vacuum system and gas introduction equipment, the atmosphere of the sample 10 can be suitably and easily adjusted at any time.
Pretreatment and in-situ measurement of the sample 10 can be performed accurately and efficiently.
また、ガス導入部6から延びたノズルに沿って熱電対が
配置されており、該熱電対の先端は試料保持部3すなわ
ち試料10のごく近傍に達しており、これにより、常時、
試料10もしくはそのごく近傍の温度を制御したり測定し
たりすることができる。Further, a thermocouple is arranged along the nozzle extending from the gas introduction section 6, and the tip of the thermocouple reaches the vicinity of the sample holding section 3, that is, the sample 10, whereby the thermocouple is always
It is possible to control or measure the temperature of the sample 10 or its immediate vicinity.
第1図に例示の水平配置型の回転式セルAには、光学セ
ル4の外側を覆う形で電気炉7が設けられており、これ
により試料10を、随時、加熱処理することができる。The horizontally arranged rotary cell A illustrated in FIG. 1 is provided with an electric furnace 7 so as to cover the outer side of the optical cell 4, whereby the sample 10 can be heat-treated at any time.
電気炉7としては、目的に応じて種々のタイプおよび性
能のものを適宜選定して使用することができ、具体的に
は、たとえば、抵抗発熱体、半導体発熱体、赤外線発熱
体等を挙げることができるが、通常は抵抗発熱体を用い
れば充分であり、たとえば、最高600℃程度、あるい
は、それ以上の温度を容易に得ることができる。As the electric furnace 7, various types and performances can be appropriately selected and used according to the purpose. Specific examples include a resistance heating element, a semiconductor heating element, an infrared heating element and the like. However, it is usually sufficient to use a resistance heating element, for example, a maximum temperature of about 600 ° C. or higher can be easily obtained.
第1図に例示の電気炉7は、ラマン分光測定を行う際
に、これを取り外す方式のものを採用しているが、これ
に限定されるものではなく、たとえば、前面開放型のヒ
ーターを使用することにより、加熱しながら測定を行う
こともできる。The electric furnace 7 illustrated in FIG. 1 employs a method of removing the electric furnace 7 when performing Raman spectroscopic measurement, but the present invention is not limited to this. For example, a front open type heater is used. By doing so, the measurement can be performed while heating.
光学セル4としては、通常用いられるものを使用するこ
とができ、その材質や形状等は使用目的や条件等に応じ
て適宜選択することができるが、通常、特に石英製のも
のが好適に使用することができる。As the optical cell 4, a commonly used one can be used, and its material, shape, etc. can be appropriately selected according to the purpose of use, conditions, etc. Usually, a quartz one is preferably used. can do.
また、この光学セル4は、たとえば、バイトン等の0−
リングシールにより容易に脱着可能のものが好適に使用
することができる。Further, this optical cell 4 is, for example, 0-of Viton or the like.
A ring seal that can be easily attached and detached can be preferably used.
なお、第1図に例示の水平配置型の回転式セルAには、
光学セル4として、通常、バイトン製のO−リングシー
ルを用いて容易脱着することができる石英セルが使用さ
れる。In addition, in the horizontally arranged rotary cell A illustrated in FIG. 1,
As the optical cell 4, a quartz cell that can be easily attached and detached using an O-ring seal made by Viton is usually used.
本発明のラマン分光測定装置は、第1図に例示したよう
な水平配置型の回転式セルAを、たとえは、JASCO(日
本分光工業)社製のJASCOラマン装置NR−1000またはNR
−1100等の既成の装置の本体に取り付け台Bを用いて取
り付けることによって得ることができる。The Raman spectroscopic measurement apparatus of the present invention comprises a horizontally arranged rotary cell A as illustrated in FIG. 1, for example, a JASCO Raman apparatus NR-1000 or NR manufactured by JASCO (Jasco Corporation).
It can be obtained by mounting it on the main body of an existing device such as -1100 using the mounting base B.
もちろん、本発明のラマン分光測定装置は、新規に製作
されたラマン装置本体に取り付けることによっても、あ
るいは、装置本体と共に新たに作製することによっても
得ることができる。Of course, the Raman spectroscopic measurement device of the present invention can be obtained by attaching it to a newly manufactured Raman device main body or by newly manufacturing it together with the device main body.
本発明のラマン分光測定装置においては、その水平配置
型の回転式セルAを、通常、第1図に例示するように水
平に取り付けて使用することが好適であるが、必ずしも
これに限定されるものではなく、いわゆる床面に対して
傾けたり、あるいは、垂直となるように配設することも
可能である。In the Raman spectroscopic measurement apparatus of the present invention, it is preferable that the horizontally arranged rotary cell A is normally attached horizontally as shown in FIG. 1, but it is not limited thereto. Instead of being a thing, it is also possible to incline with respect to what is called a floor, or to arrange so that it may become vertical.
すなわち、本発明のラマン分光測定装置における水平配
置型の回転式セルAの、水平配置型とは、第2図に示す
ように、試料10に照射したレーザ光8の少なくとも試料
10によるラマン散乱光すなわち散乱光12を集光する集光
レンズ9の光学軸すなわちx方向と該回転式セルAのシ
ャフト末端部2aの回転軸すなわち試料10の移動方向とが
一致もしくは略一致する配置状態を意味するものであ
り、このx方向は、水準器による水平方向と一致させて
もよく、あるいは、一致させないでもよい。That is, the horizontal arrangement type of the horizontal arrangement type rotary cell A in the Raman spectroscopic measurement device of the present invention means that at least the sample of the laser beam 8 irradiated on the sample 10 as shown in FIG.
The optical axis of the condensing lens 9 for condensing the Raman scattered light, that is, the scattered light 12 by the optical axis 10, that is, the x direction and the rotational axis of the shaft end portion 2a of the rotary cell A, that is, the moving direction of the sample 10 are the same or substantially the same. It means an arrangement state, and this x direction may or may not coincide with the horizontal direction of the spirit level.
第2図は、本発明のラマン分光測定装置の水平配置型の
回転式セルAの配置状態の一例および試料保持部3付近
の光学系の一例を表す略示図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the arrangement state of the horizontal arrangement type rotary cell A of the Raman spectroscopic measurement apparatus of the present invention and an example of an optical system near the sample holder 3.
第2図において、水平配置型の回転式セルAのシャフト
末端部2aの回転軸と集光レンズ9の光学軸すなわちx方
向とが一致しており、また、測定に際して、シャフト末
端部2aの先端に設けられた試料保持部3のx方向の端面
に設置された試料10の位置を調整するために、水平配置
型の回転式セルAをx方向に移動させるような相対的な
配置状態をとっている点については、前記した通りであ
るが、第2図に例示の光学系では、対物レンズ11からで
たレーザ光8を集光レンズ9の近傍で反射鏡13を用いて
角度を変えて試料10に照射させている。In FIG. 2, the rotation axis of the shaft end portion 2a of the horizontally arranged rotary cell A and the optical axis of the condenser lens 9, that is, the x direction, coincide with each other. In order to adjust the position of the sample 10 installed on the end surface in the x direction of the sample holder 3 provided in the above, the horizontal arrangement type rotary cell A is moved relative to the x direction in a relative arrangement state. As described above, in the optical system illustrated in FIG. 2, the laser light 8 emitted from the objective lens 11 is changed in angle in the vicinity of the condenser lens 9 by using the reflecting mirror 13. The sample 10 is irradiated.
すなわち、本発明において、重要な点のひとつは、第2
図に例示するように、試料10に照射するレーザ光8を集
光レンズ9の近くで角度を変えることを特徴とする光学
系を使用する点である。That is, in the present invention, one of the important points is the second
As illustrated in the figure, the point is to use an optical system characterized by changing the angle of the laser beam 8 with which the sample 10 is irradiated near the condenser lens 9.
このように、角度を変えることによっても、水平配置型
の回転式セルA中の試料10に効果的にレーザ光8を照射
し、しかも、散乱光12をより有効に集光レンズ9に集光
することができる。In this way, by changing the angle, the sample 10 in the horizontally arranged rotary cell A is effectively irradiated with the laser light 8, and the scattered light 12 is more effectively condensed on the condenser lens 9. can do.
また、このような特定の光学系もしくは光学配置を用い
ることによって、水平配置型の回転式セルAもしくは試
料10の測定面の位置決定を、x方向の調整のみによって
著しく容易にかつ再現性よく行うことができる。Further, by using such a specific optical system or optical arrangement, the position of the measurement surface of the horizontally arranged rotary cell A or the sample 10 can be determined remarkably easily and with good reproducibility only by adjusting the x direction. be able to.
このレーザ光8の角度を、最適な値等に調整・制御する
ことは、極めて容易であり、しかも迅速に行うことがで
きる。It is extremely easy to adjust and control the angle of the laser beam 8 to an optimum value or the like, and it can be performed quickly.
なお、前記レーザ光8の角度を変える方式としては、第
2図に示した反射鏡13を一枚用いる例に限定されるもの
ではなく、たとえば、複数の反射鏡を組み合わせる方
式、プリズムを用いる方式、それらを組み合わせる方式
等の各種の方式を使用することができる。The method of changing the angle of the laser beam 8 is not limited to the example of using one reflecting mirror 13 shown in FIG. 2, and for example, a method of combining a plurality of reflecting mirrors and a method of using a prism. Various methods such as a method of combining them can be used.
ところで、この角度を一旦調整したならば、本発明の回
転式セルAは、水平配置型に設定されているので、該回
転式セルAをx方向に移動させるという簡単な操作によ
り、その位置を容易に、かつ高い精度をもって調整する
ことができ、しかも、水平配置型の回転式セルAを動か
したり、試料を変えたりした場合にも、該回転式セルA
もしくは試料10の測定面の位置を容易に、かつ高精度で
再現することができる。By the way, once this angle is adjusted, since the rotary cell A of the present invention is set in the horizontal arrangement type, its position can be changed by a simple operation of moving the rotary cell A in the x direction. The rotary cell A can be adjusted easily and with high accuracy, and even when the horizontally arranged rotary cell A is moved or the sample is changed.
Alternatively, the position of the measurement surface of the sample 10 can be easily reproduced with high accuracy.
本発明のラマン分光測定装置においては、試料10とし
て、たとえば、粉末状、ディスク状、ペレット状、平板
ペレット状、膜状等の各種の形態のものを使用すること
ができる。In the Raman spectroscopic measurement device of the present invention, the sample 10 can be used in various forms such as powder, disk, pellet, flat plate pellet, and film.
これらのなかでも、特に、圧縮成形した平板ペレット状
のものが好適に使用することができる。Among these, compression-molded flat-plate pellets can be preferably used.
この圧縮成形した平板ペレット状の試料を用いることに
よって、均一な測定面を得ることができるとともに、試
料保持部3に支持する際の再現性の良さを保証すること
ができる。By using this compression-molded flat-plate pellet-shaped sample, it is possible to obtain a uniform measurement surface and ensure good reproducibility when supporting the sample-holding section 3.
そして、上記の水平配置型の回転式(真空)セルAの採
用と、上記の特定の光学配置の採用と、平板ペレット状
の試料の使用により、x方向のみの調整による位置決定
を特に好適に行うことができ、しかも異なる試料でも同
一測定面を特に容易に得ることができ、特に優れたラマ
ン分光in−situ測定を実現することができる。Further, by adopting the above-mentioned horizontal arrangement type rotary (vacuum) cell A, adopting the above-mentioned specific optical arrangement, and using the sample in the form of a flat plate pellet, it is particularly preferable to determine the position by adjusting only the x direction. The same measurement surface can be obtained even with different samples, and particularly excellent Raman spectroscopic in-situ measurement can be realized.
また、本発明のラマン分光測定装置においては、水平配
置型の回転式セルAの試料保持部3付近の光学系の一例
として、第3図に例示するような後方散乱光学系(後方
散乱ホルダー)を好適に使用することができる。In addition, in the Raman spectroscopic measurement device of the present invention, as an example of an optical system near the sample holder 3 of the horizontally arranged rotary cell A, a backscattering optical system (backscattering holder) as illustrated in FIG. Can be preferably used.
第3図に例示の後方散乱ホルダーにおいては、レーザ光
8をプリズム14で屈折させ、次いで、二枚の対物レンズ
11および11bを通過させたのち、反射鏡13により角度を
変えて水平配置型の回転式セルA内の試料10へ導く光学
系を採用している。In the backscattering holder illustrated in FIG. 3, the laser light 8 is refracted by the prism 14, and then two objective lenses are used.
An optical system is adopted which, after passing through 11 and 11b, changes the angle by a reflecting mirror 13 and guides it to the sample 10 in the horizontally arranged rotary cell A.
この際、二枚の対物レンズ11および11bの少なくとも一
方を、図中の矢印の方向に移動させることによって、焦
点を調節することができる。At this time, the focus can be adjusted by moving at least one of the two objective lenses 11 and 11b in the direction of the arrow in the drawing.
また、反射鏡13によって、レーザ光8の角度を調整する
ことができる。Further, the angle of the laser beam 8 can be adjusted by the reflecting mirror 13.
なお、この後方散乱光学系として、たとえば、日本分光
社製のもの等を好適に使用することができる。As this backscattering optical system, for example, a system manufactured by JASCO Corporation can be preferably used.
[実施例] 実施例1 第1図に示す水平配置型回転式真空セルAをJASCOラマ
ン装置NR−1000(日本分光工業社製)と第3図に示す後
方散乱ホルダーを組合せ次の測定を行った。三酸化モリ
ブデン(M0O3)として約10重量%を、γ−アルミナ上に
担持した触媒(M0O3(10)/Al2O3)を粉砕し、直径10m
mの平板ディスクに成型した。これを第1図の光学セル
4内の試料保持部3に保持し、ラマン装置にてそのまま
測定した。そのラマン測定結果を第6図(a)に示す。
960cm-1を中心に非対数のピークが見られた。Example 1 Example 1 The horizontally arranged rotary vacuum cell A shown in FIG. 1 was combined with a JASCO Raman apparatus NR-1000 (manufactured by JASCO Corporation) and the backscattering holder shown in FIG. 3 to perform the following measurement. It was About 10% by weight of molybdenum trioxide (M 0 O 3 ) was crushed on a catalyst (M 0 O 3 (10) / Al 2 O 3 ) supported on γ-alumina, and the diameter was 10 m.
It was molded into a flat plate of m. The sample was held in the sample holder 3 in the optical cell 4 shown in FIG. 1 and directly measured by the Raman apparatus. The Raman measurement result is shown in FIG.
A non-logarithmic peak was observed around 960 cm -1 .
次に試料を光学セル4に入れたまま取り出し、ガス導入
口より乾燥空気を流しながら(40〜60cc/分)400℃で2
時間焼成した。その後ガスを空気からヘリウムに切り換
え、室温まで放冷した後、ラマン装置に取り付け前記と
同一条件で測定した。その結果を、第6図(b)に示
す。(a)では960cm-1にあったピークが(b)では990
〜1000cm-1にシフトした。(a)も一度は空気中で550
℃焼成したものであるから、この変化は熱による構造変
化でなく、400℃で脱水されたものがin−situセル中に
あるので測定中も空気にふれることなくそのままの状態
で測れたためのシフトだと考えられる。つまり、空気中
では水蒸気を吸って960cm-1に現れるピークが、脱水す
ると1000cm-1にシフトすることが確かめられた。Next, the sample is taken out with it kept in the optical cell 4, and while flowing dry air from the gas inlet (40 to 60 cc / min) at 400 ° C. for 2 hours.
Burned for hours. After that, the gas was changed from air to helium, and after allowing to cool to room temperature, it was attached to a Raman apparatus and measurement was performed under the same conditions as described above. The results are shown in FIG. 6 (b). The peak at 960 cm -1 in (a) is 990 in (b).
Shifted to ~ 1000 cm -1 . (A) also once in air 550
This change is not a structural change due to heat because it was baked at ℃, and since the one dehydrated at 400 ℃ is in the in-situ cell, it can be measured as it is without touching the air during measurement. Considered to be In other words, the peak appearing at 960 cm -1 sucking water vapor in air, was confirmed to be shifted to 1000 cm -1 when dried.
実施例2 第6図(b)を測定後、試料をセルに入れたまま、水素
を流通し、100℃、300℃、400℃と温度を上げ触媒を還
元していった。その各々のラマンスペクトルを第7図に
示す。始め990cm-1にあったピークが還元が進むととも
に減少し、800cm-1付近に新しいピークが現れ(300
℃)、400℃ではこれも減少していく様子がわかった。Example 2 After measuring FIG. 6 (b), hydrogen was flown while the sample was kept in the cell to raise the temperature to 100 ° C., 300 ° C. and 400 ° C. to reduce the catalyst. The Raman spectrum of each is shown in FIG. Start peak was in 990 cm -1 decreases with proceeds reduced, a new peak appeared in the vicinity of 800 cm -1 (300
It was found that this also decreased at 400 ℃.
以上、実施例1のように空気中では、変質して正しく測
れないものもin−situセルでは、空気にふれさせないで
測定することができる。As described above, in the in-situ cell, a substance that is deteriorated in air and cannot be measured correctly can be measured in the in-situ cell without touching the air.
また、この水平配置型の回転式セルAでは、一度試料位
置を決めておけば、本体をラマン装置から取りはずし、
他でさまざまな処理を行っても、次に取りつけた時、試
料のx軸の位置さえ前回と合わせてやれば、まったく同
一光学位置での測定ができる。もちろん、ラマン装置に
備えつけたまま処理することも可能である。Also, in this horizontally arranged rotary cell A, once the sample position is determined, the main body is removed from the Raman device,
Even if various other processes are performed, the measurement at the exact same optical position can be performed when the sample is mounted next time if the x-axis position of the sample is combined with the previous time. Of course, it is also possible to perform processing with the Raman device installed.
さらに、実施例2のように水素ガスで処理した時の試料
の変化をそのまま測定することが可能であることなどが
わかった。Further, it was found that it is possible to directly measure the change of the sample when treated with hydrogen gas as in Example 2.
なお、実施例1および2で用いたラマン分光測定装置
は、すべてSUSおよび石英で作られているため、硫化水
素のような腐食性ガスの使用も可能であるなどの利点を
も有している。The Raman spectroscopic measurement devices used in Examples 1 and 2 are all made of SUS and quartz, and thus have an advantage that a corrosive gas such as hydrogen sulfide can be used. .
[発明の効果] 本発明によると光軸合わせおよび試料の位置決定を一方
向(x軸方向)の調整だけで容易に行うことができ、試
料を交換したり、移動した場合にも同一の測定条件を極
めてよくかつ容易に再現することができるなどの優れた
利点を有しており、粉末状、膜状、ディスク状、ペレッ
ト状等の各種の形態の未成形および成形試料を、in−si
tuでかつレーザ照射による試料のダメージを極力防止し
つつ容易にかつ高い信頼性をもって測定することができ
る実用上著しく有利なラマン分光測定装置を提供するこ
とができる。[Advantages of the Invention] According to the present invention, the optical axis alignment and the sample position determination can be easily performed only by adjusting in one direction (x-axis direction), and the same measurement can be performed even when the sample is exchanged or moved. It has excellent advantages such as being able to reproduce conditions extremely well and easily, and it can be used for in-si-forming of unshaped and molded samples of various forms such as powder, film, disk, and pellet.
It is possible to provide a practically remarkably advantageous Raman spectroscopic measurement device that is a tu and that can easily and highly reliably perform measurement while preventing damage to a sample due to laser irradiation as much as possible.
第1図の(a)は、本発明のラマン分光測定装置の水平
配置型の回転式セルAの一例およびその取り付け状態の
一例を略示する部分断面図であり、第1図の(b)は、
そのa−a′断面図である。 第2図は、本発明のラマン分光測定装置の水平配置型の
回転式セルAの配置状態の一例および試料保持部3付近
の光学系の一例を表す略示図である。 第3図は、本発明のラマン分光測定装置の水平配置型の
回転式セルAの試料保持部3付近の光学系の一例として
使用することができる後方散乱光学系の一例を表す略示
図である。 第4図は、従来のラマン分光測定装置の傾斜配置型の回
転式セルA′の配置状態および試料保持部3′付近の光
学系を表す略示図である。 第5図は、従来の円柱状成形試料の側面の特定の角度範
囲内にレーザ光を照射する形式のラマン分光測定装置の
通常傾斜配置型の回転式セルA′の配置状態および試料
保持部3′付近の光学系を表す略示図である。 図中の符号は、A:水平配置型の回転式セル、A′:傾斜
配置型の回転式セル、B:取付け台、1:インダクションモ
ーター、2:シャフト、2a,2a′:シャフト末端部、3,
3′:試料保持部、4,4′:光学セル、5:磁気シールユニ
ット、5a:水冷口、6:ガス導入部、6a:ガス導入口、7:電
気炉、8,8′:レーザ光、9,9′:集光レンズ、10,1
0′:試料、11,11′,11a:対物レンズ、12,12′:散乱
光、13:反射鏡、14:プリズム、X:x方向、Y:y方向、Z:z
方向、θ:傾斜角、θ′:調整角θ′、Δθ′:角度範
囲Δθ′を表す。 第6図および第7図は、それぞれ実施例1および実施例
2において測定されたラマンスペクトルを示すチャート
である。FIG. 1 (a) is a partial cross-sectional view schematically showing an example of a horizontally arranged rotary cell A of the Raman spectroscopic measurement device of the present invention and an example of its mounting state, and FIG. 1 (b). Is
It is the aa 'sectional view. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the arrangement state of the horizontal arrangement type rotary cell A of the Raman spectroscopic measurement apparatus of the present invention and an example of an optical system near the sample holder 3. FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a backscattering optical system that can be used as an example of an optical system in the vicinity of the sample holding portion 3 of the horizontally arranged rotary cell A of the Raman spectrometer of the present invention. is there. FIG. 4 is a schematic diagram showing an arrangement state of a tilt-type rotary cell A ′ of a conventional Raman spectroscopic measurement device and an optical system near the sample holder 3 ′. FIG. 5 is a view showing an arrangement state of a normally tilted rotary cell A'of a Raman spectroscopic measurement apparatus of a type in which a laser beam is irradiated within a specific angle range on a side surface of a conventional cylindrical molded sample, and a sample holder 3. It is a schematic diagram showing an optical system near '. The symbols in the figure are: A: Horizontally arranged rotary cell, A ': Tiltly arranged rotary cell, B: Mounting base, 1: Induction motor, 2: Shaft, 2a, 2a': Shaft end part, 3,
3 ': sample holder, 4, 4': optical cell, 5: magnetic seal unit, 5a: water cooling port, 6: gas inlet, 6a: gas inlet, 7: electric furnace, 8,8 ': laser light , 9,9 ': Condensing lens, 10,1
0 ': sample, 11,11', 11a: objective lens, 12,12 ': scattered light, 13: reflecting mirror, 14: prism, X: x direction, Y: y direction, Z: z
Direction, θ: inclination angle, θ ′: adjustment angle θ ′, Δθ ′: angle range Δθ ′. FIG. 6 and FIG. 7 are charts showing Raman spectra measured in Example 1 and Example 2, respectively.
Claims (1)
の光学軸方向(x方向)に一致もしくは略一致させた水
平配置型の回転式セルAを有し、かつ、レーザ光8を集
光レンズ9の近くで角度を変え、前記水平配置型の回転
式セルA中の試料10に照射させる光学系を有することを
特徴とするラマン分光測定装置。1. A condenser lens 9 is arranged in the direction of the rotation axis of the rotary cell A.
Has a horizontally arranged rotary cell A that is aligned or substantially aligned with the optical axis direction (x direction) of the laser beam, and changes the angle of the laser beam 8 near the condenser lens 9 to rotate the horizontally arranged type. A Raman spectroscopic measurement apparatus having an optical system for irradiating the sample 10 in the formula cell A.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63166668A JPH06105224B2 (en) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | Raman spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63166668A JPH06105224B2 (en) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | Raman spectrometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0217432A JPH0217432A (en) | 1990-01-22 |
| JPH06105224B2 true JPH06105224B2 (en) | 1994-12-21 |
Family
ID=15835514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63166668A Expired - Lifetime JPH06105224B2 (en) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | Raman spectrometer |
Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5161890U (en) * | 1974-11-09 | 1976-05-15 | ||
| JPS6318250A (en) * | 1986-07-10 | 1988-01-26 | Kiso Kaiseki Kenkyusho:Kk | Method and apparatus for evaluating impurities in semiconductor crystal |
-
1988
- 1988-07-06 JP JP63166668A patent/JPH06105224B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0217432A (en) | 1990-01-22 |
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