JPH071206B2 - High sensitivity multi-wavelength spectrometer - Google Patents
High sensitivity multi-wavelength spectrometerInfo
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- JPH071206B2 JPH071206B2 JP1208744A JP20874489A JPH071206B2 JP H071206 B2 JPH071206 B2 JP H071206B2 JP 1208744 A JP1208744 A JP 1208744A JP 20874489 A JP20874489 A JP 20874489A JP H071206 B2 JPH071206 B2 JP H071206B2
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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、生物発光、化学発光、励起光による極微弱蛍
光等の可視領域近から赤外に至る微弱光のスペクトル分
析をすることができる高感度多波長分光装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is capable of spectral analysis of weak light from near the visible region to infrared such as bioluminescence, chemiluminescence, and extremely weak fluorescence due to excitation light. The present invention relates to a high sensitivity multi-wavelength spectroscope.
近年、生物発光、化学発光、励起光による極微弱蛍光等
の極微弱発光が注目されている。このような極微弱光の
分光分析を行うためには、できるだけ光の損失を少なく
して測定することが望ましい。そのためには、光束利用
率(スループット)を大きくするために射出立体角を大
きくとれる光学系にして、一度に多数の波長を測定する
同時測光の優位性を有する検出系がよい。すなわち、コ
リメータ系、集光系とも明るい光学系を採用するととも
に、波長走査を行わないで同時に多波長のスペクトル分
析ができるポリクロメーターの設計思想をとり入れた高
感度多波長分光装置が必要である。しかしながら、従来
の分光装置にあってはこの要求を満足するものはなかっ
た。従来の回折格子を用いた分光器は、基本的にモノク
ロメーターであるため、入射スリットと出射スリットが
必須であり、そのため波長走査が必要となり、そのとき
出射スリット以外の光は捨ててしまっているため、同時
測光の優位性はない。また、出射面にスペクトル分布を
検出する1次元又は2次元光分布検出器を配する構成と
なっていないため、単に出射スリットをはずして検出器
をつけただけでは、焦点間の問題、収差の問題があり、
うまくいかない。そして、コリメーター系、集光系とも
に反射鏡を軸外しで用ていいるため、収差によるスペク
ル線像の曲がりが生じ、Fナンバーはあまり小さくでき
ず、分光器の明るさには限界があり、F=3以下のもの
が実用化されていなかった。このような従来の分光器の
反射鏡として放物面鏡を用いて、F=1の分光器が最近
開発された。しかしながら、集光鏡(放物面鏡)を軸外
しの状態で用いているため、スペクトル線像が曲がって
しまい、1次元又は2次元光分布検出器を配置して正確
なスペクトル分布を求めることは困難であるという大き
な問題の他、高感度で検出器を用いるため検出面を冷却
する必要が生じ、そのため検出面の結露を防ぐための手
段として、1次元又は2次元光分布検出器の光電面の前
面に比較的厚さのある断熱用の真空チャンバーを配置し
なければならないことから生じる、集光用の放物面鏡の
焦点距離を長くしなければならないという問題がある。
さらに、凹面回折格子を用い、検出器としてアレイ状の
検出器を用いたポリクロメーターが最近販売されたが、
凹面回折格子の直径、曲率半径に限界があるため、明る
さに限界があり不充分である。一方、極微弱発光の分光
分析のために、三画コモンパス干渉計、四角コモンパス
干渉計、複屈折偏光干渉計等を用いた静止型干渉分光法
を利用することが提案されているが、その後の検討の結
果、発光試料面の面積がとれるので、分光器より明るい
との指摘に疑問が出てきた。また、これらの干渉計にお
いては、従来の分光器より明るい光学系を採用している
が、これは鏡の代わりに、より明るいレンズを使用して
いることによるものであり、干渉計の特性ではない。そ
して、回折格子の横幅より検出器アレイの横幅が小さい
現状では、これらの幅の大きさがそれぞれの分光システ
ムの分解能を決定するものであるところから、静止型干
渉分光法の分解能は分光器より悪く、また、エネルギー
の点からは、分光器の場合、入射スリットの幅を広げる
と分解能は悪くなる代わりにエネルギーはかせげるが、
静止型干渉分光法ではこのようなことはできない。In recent years, extremely weak light emission such as bioluminescence, chemiluminescence, and extremely weak fluorescence due to excitation light has attracted attention. In order to perform such a spectroscopic analysis of extremely weak light, it is desirable to perform measurement with as little light loss as possible. For that purpose, a detection system having an advantage of simultaneous photometry for measuring a large number of wavelengths at a time is preferable, which is an optical system capable of obtaining a large emission solid angle in order to increase the luminous flux utilization rate (throughput). That is, it is necessary to employ a bright optical system for both the collimator system and the condensing system, and to provide a high-sensitivity multi-wavelength spectroscope that incorporates the design concept of a polychromator that can simultaneously perform multi-wavelength spectrum analysis without performing wavelength scanning. However, no conventional spectroscopic device satisfies this requirement. Since a conventional spectroscope using a diffraction grating is basically a monochromator, an entrance slit and an exit slit are indispensable, and therefore wavelength scanning is necessary, at which time light other than the exit slit is discarded. Therefore, there is no advantage of simultaneous photometry. Further, since the one-dimensional or two-dimensional light distribution detector for detecting the spectral distribution is not arranged on the exit surface, simply removing the exit slit and attaching the detector causes problems of focal point and aberration. There is a problem,
It doesn't work. Since the collimator system and the condensing system use the reflecting mirror off-axis, the spectrum line image is bent due to aberration, the F-number cannot be reduced so much, and there is a limit to the brightness of the spectroscope. Those with F = 3 or less have not been put to practical use. A F = 1 spectroscope has recently been developed using a parabolic mirror as the reflecting mirror of such a conventional spectroscope. However, since the condenser mirror (parabolic mirror) is used off-axis, the spectral line image is bent and a one-dimensional or two-dimensional optical distribution detector is placed to obtain an accurate spectral distribution. In addition to the big problem that the detector is difficult to use, it is necessary to cool the detection surface because the detector is used with high sensitivity. There is the problem of having to increase the focal length of the parabolic mirror for focusing, which results from having to place a relatively thick vacuum chamber for heat insulation in front of the surface.
Furthermore, a polychromator using an arrayed detector as a detector using a concave diffraction grating has recently been sold,
Since the diameter and the radius of curvature of the concave diffraction grating are limited, the brightness is limited and insufficient. On the other hand, for spectroscopic analysis of extremely weak light emission, it has been proposed to use static interferometry using a three-screen common-pass interferometer, a square common-pass interferometer, a birefringent polarization interferometer, etc. As a result of the examination, it was doubtful that the area of the surface of the luminescent sample could be taken and that it was brighter than the spectroscope. In addition, these interferometers use a brighter optical system than the conventional spectroscope, but this is because a brighter lens is used instead of a mirror, and the characteristics of the interferometer are Absent. Under the present circumstances where the width of the detector array is smaller than the width of the diffraction grating, the size of these widths determines the resolution of each spectroscopic system. From the point of view of energy, in the case of a spectroscope, widening the width of the entrance slit makes the energy worse, but the energy can be earned.
This cannot be done with static interferometry.
以上のように、従来の分光器ないし分光法によっては、
生物発光、化学発光、励起光による極微弱蛍光等の極微
弱光の分光分析、特に同時に多波長のスペクトル分布を
求めることは困難であった。As described above, depending on the conventional spectroscope or spectroscopic method,
It has been difficult to obtain spectroscopic analysis of extremely weak light such as bioluminescence, chemiluminescence, and extremely weak fluorescence due to excitation light, and particularly to simultaneously obtain multi-wavelength spectral distribution.
したがって、本発明の目的は、上記した従来の分光器な
いし分光法の欠点を克服し、極めて明るく、小型で、生
物発光、化学発光、励起光による極微弱蛍光等の極微弱
光のスペクトル分布を波長走査ないし同時に求めること
ができるポリクロメーターの設計思想による高感度多波
長分光装置を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks of the conventional spectroscope or the spectroscopic method, to obtain a very bright and compact spectral distribution of extremely weak light such as bioluminescence, chemiluminescence, and extremely weak fluorescence due to excitation light. It is an object of the present invention to provide a high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic device based on the design concept of a polychromator that can perform wavelength scanning or simultaneously obtain.
本発明の1つの高感度多波長分光装置は、入射光を点状
ないし線状に限定して射出する光学系、この光学系の点
状ないし線状の射出端を焦点としそこから出る光をとり
入れて平行にする明るいコリメーターレンズ、コリメー
ターレンズによって平行にされた光であって法線に対し
て角度をなして入射された光を回折して分光する反射型
回折格子、及び、反射型回折格子によって分光された平
行光を像面上にスペクトル像として結像する結像レンズ
からなる分光器と、結像レンズの像面上に配置された高
感度1次元又は2次元光検出器とから構成され、生物発
光、化学発光等の極微弱な自然発光の分光検出のため
に、反射型回折格子としてブレード回折格子を用い、分
光器の各構成要素を−1次の回折光をスペクトル像とし
てとり出し可能に配置したことを特徴とするものであ
る。One of the high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic devices of the present invention is an optical system that limits incident light to a point-like or linear form and emits light emitted from a point-like or linear emitting end of the optical system as a focal point. A bright collimator lens that takes in and collimates it, a reflection diffraction grating that diffracts the light that is collimated by the collimator lens and is incident at an angle to the normal line, and a reflection type A spectroscope composed of an imaging lens for forming parallel light separated by a diffraction grating on the image plane as a spectral image, and a high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector arranged on the image plane of the imaging lens. A blade diffraction grating is used as a reflection-type diffraction grating for the spectral detection of extremely weak natural luminescence such as bioluminescence and chemiluminescence, and each component of the spectroscope is made into a spectral image of the -1st-order diffracted light. Distributable as It is characterized in that the.
また、もう1つの高感度多波長分光装置は、入射光を点
状ないし線状に限定して射出する光学系、この光学系の
点状ないし線状の射出端を焦点としそこから出る光をと
り入れて平行にする明るいコリメーターレンズ、コリメ
ーターレンズによって平行にされた光であって法線に対
して角度をなして入射された光を回折して分光する反射
型回折格子、及び、反射型回折格子によって分光された
平行光を像面上にスペクトル像として結像する結像レン
ズからなる分光器と、結像レンズの像面上に配置された
高感度1次元又は2次元光検出器とから構成され、ラマ
ン散乱、蛍光等の励起光による極微弱発光の分光検出の
ために、反射型回折格子としてブレーズド回折格子を用
い、分光器の各構成要素を+1次の回折光をスペクトル
像としてとり出し可能に配置したことを特徴とするもの
である。Another high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic device is an optical system that limits incident light to a point-shaped or line-shaped emission, and a point-shaped or linear emission end of this optical system is used as a focal point to emit light emitted from the optical system. A bright collimator lens that takes in and collimates it, a reflection diffraction grating that diffracts the light that is collimated by the collimator lens and is incident at an angle to the normal line, and a reflection type A spectroscope composed of an imaging lens for forming parallel light separated by a diffraction grating on the image plane as a spectral image, and a high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector arranged on the image plane of the imaging lens. The blazed diffraction grating is used as a reflection-type diffraction grating for the spectral detection of extremely weak light emission by excitation light such as Raman scattering and fluorescence, and each constituent element of the spectroscope is converted into a + 1st-order diffracted light as a spectral image. Take out It is characterized in that arranged in ability.
これらにおいて、入射光を点状ないし線状に限定して射
出する光学系として、スリットないしピンホールを用い
ることができる。In these cases, a slit or a pinhole can be used as an optical system that limits the incident light to a point or line shape and emits it.
入射光を点状ないし線状に限定して射出する光学系が試
料ないしその像からの光を点状又は線状光源としてコリ
メータレンズに入射させ、コリメータレンズは試料ない
しその像からの光を漏れなく平行度の高い平行光線にし
て反射型回折格子に法線に対して角度をなして入射させ
る。したがって、反射型回折格子はその分解能を十分に
発揮するとともに極微弱光を分光するようになる。ま
た、コリメータレンズと結像レンズとは、反射型回折格
子を極近接して配置できるので、装置の小型化が実現で
きる。そして、コリメータレンズと結像レンズとして、
Fナンバーが可能な限り小さい明るいレンズを使用する
ことができるので、両レンズの合成系となる装置全体の
明るさを十分に大きくすることができ、高感度1次元又
は2次元光検出器と組み合わせることにより、生物発
光、化学発光、励起光による極微弱蛍光等の極微弱光の
同時多波長分析が可能になり、特に、生物発光、化学発
光、励起光による極微弱蛍光等を利用した生体、微量成
分の研究手段として有効なものとなる。An optical system that limits the incident light to a point-shaped or linear shape and makes the light from the sample or its image enter the collimator lens as a point-shaped or linear light source, and the collimator lens leaks the light from the sample or its image. Instead, they are made into parallel rays having a high degree of parallelism and are incident on the reflection type diffraction grating at an angle with respect to the normal line. Therefore, the reflection type diffraction grating sufficiently exhibits its resolution and also disperses extremely weak light. Further, since the reflection type diffraction grating can be arranged in close proximity to the collimator lens and the imaging lens, the device can be downsized. And as a collimator lens and an imaging lens,
Since a bright lens whose F number is as small as possible can be used, it is possible to sufficiently increase the brightness of the entire device that is a composite system of both lenses, and combine it with a high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector. Thus, bioluminescence, chemiluminescence, simultaneous multi-wavelength analysis of extremely weak light such as extremely weak fluorescence due to excitation light becomes possible, in particular, bioluminescence, chemiluminescence, living organisms utilizing extremely weak fluorescence due to excitation light, etc., It will be effective as a research tool for trace components.
特に、分光器の各構成要素を−1次元の回折光をスペク
トル像としてとり出し可能に配置したものは、結像レン
ズが損失少なくより多くの回折光を結像させるので、生
物発光、化学発光等の極微弱な自然発光の分光検出に適
している。In particular, in the case where each component of the spectroscope is arranged so that -1 dimensional diffracted light can be taken out as a spectral image, the imaging lens forms a larger amount of diffracted light with less loss, so bioluminescence, chemiluminescence It is suitable for spectral detection of extremely weak spontaneous emission such as.
これに対して、分光器の各構成要素を+1次の回折光を
スペクトル像としてとり出し可能に配置したものは、迷
光が信号光を隠さず分解能がより高くなるので、ラマン
散乱、蛍光等の励起光による極微弱発光の分光検出に適
している。On the other hand, when each component of the spectroscope is arranged so that the + 1st-order diffracted light can be taken out as a spectral image, stray light does not hide the signal light and the resolution is higher, so that Raman scattering, fluorescence, etc. It is suitable for spectroscopic detection of extremely weak light emission by excitation light.
生物発光、化学発光、励起光による極微弱蛍光等の極微
弱光を分光分析するためには、試料の発光点からの光を
可能な限り多く分光系に入射させるように光学系を選択
する必要がある。すなわち、光学系が極微弱発光発点を
見込む立体角を可能な限り大きくする必要がある。一
方、分光系によって分光されたスペクトル線像は可能な
限り直線状に結像されなければならない。このような要
求を満足する光学系としては、現在のところ光学ガラス
レンズの組み合わせからなるFナンバーの小さい光学レ
ンズしかない。光学レンズにおいては、収差のないFナ
ンバーが1以下のものも容易に入手できる。したがっ
て、本発明においては、このようなFナンバーの小さい
光学レンズを用いる。そして、この光学レンズによって
平行にされた光束を分光する分光系として反射型の回折
格子を用い、さらに、回折された光を結像して、スペク
トル分布像を与えるためにも明るい光学レンズを用い、
その像面にスペクトル強度分布像を電気的に検出する高
感度1次元又は2次元光検出器を配置して、各波長の光
強度を同時に検出する。In order to perform spectroscopic analysis of extremely weak light such as bioluminescence, chemiluminescence, and extremely weak fluorescence due to excitation light, it is necessary to select an optical system so that as much light as possible from the light emitting point of the sample enters the spectroscopy system. There is. That is, it is necessary for the optical system to maximize the solid angle at which the starting point of extremely weak light emission is expected. On the other hand, the spectral line image dispersed by the spectroscopic system should be formed as linearly as possible. As an optical system satisfying such requirements, at present, there is only an optical lens having a small F number, which is a combination of optical glass lenses. As for the optical lens, an F-number of 1 or less without aberration can be easily obtained. Therefore, in the present invention, such an optical lens having a small F number is used. Then, a reflection type diffraction grating is used as a spectroscopic system that disperses the light beam collimated by the optical lens, and a bright optical lens is used to form an image of the diffracted light to give a spectrum distribution image. ,
A high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector for electrically detecting a spectrum intensity distribution image is arranged on the image plane to detect the light intensity of each wavelength at the same time.
第1図に本発明の高感度多波長分光装置の基本形態を示
す。この装置は、試料S上の測定点を点状又は線状に限
定するための光学系としての入射スリット2、入射スリ
ット2位置を焦点とし、そこから出る光を可能な限り多
くとり入れて平行にするFナンバーの小さいコリメータ
ーレンズ3、コリメーターレンズ3によって平行にされ
た光であって法線に対して角度をなして入射された光を
回折して分光する反射型回折格子4、及び、反射型回折
格子4によって分光された平行光を像面P上にスペクト
ル像として結像する結像レンス5からなる分光器1と、
スペクトル像面上に配置された高感度1次元又は2次元
光検出器6とから構成されている。反射型回折格子4
は、検出スペクトル範囲を調整するために、点Cを中心
として、図示した矢印のように回転調節可能に構成され
ている。FIG. 1 shows a basic form of a high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic device of the present invention. This device has an incident slit 2 as an optical system for limiting the measurement point on the sample S to a point or a line, and the position of the incident slit 2 as a focal point. A collimator lens 3 having a small F number, a reflection diffraction grating 4 for diffracting and splitting light that is collimated by the collimator lens 3 and is incident at an angle with respect to a normal line; A spectroscope 1 including an imaging lens 5 for forming a parallel image on the image plane P as a spectral image of the parallel light split by the reflection type diffraction grating 4;
It is composed of a high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector 6 arranged on the spectral image plane. Reflective diffraction grating 4
Is configured to be rotationally adjustable about the point C as shown by the arrow in order to adjust the detection spectrum range.
このような、分光装置にあっては、回折格子4の格子間
隔をd、回折格子4への入射角をi、回折格子4からの
回折角をβ、波長をλ、回折次数をmとすると、 sin i+sinβ=mλ/d の関係を満足するように、試料Sからの極微弱な入射光
が回折され、高感度1次元又は2次元光検出器6上にス
ペクトル分光された像が結像されるので、高感度1次元
又は2次元光検出器6からの出力を分析し、その像の座
標とその点の像強度を求めることによって、生物発光、
化学発光、励起光による極微弱蛍光等を呈する物体から
の極微弱発光の分光特性を同時に測定することができ
る。ところで、上記式において、m=−1の関係を満足
させるように、結像レンズ5及び高感度1次元又は2次
元光検出器6を配置する基本タイプ(−1次斜入射分光
型)と、m=+1の関係を満足させるように、結像レン
ズ5及び高感度1次元又は2次元光検出器6を配置する
基本タイプ(+1次斜入射分光型)とがある。第2図
(a)に−1次斜入射分光型を、第2図(b)に+1斜
入射分光型を示す。これらの場合、反射型回折格子4と
してはブレーズド回折格子を用い、図示のように配置す
る。In such a spectroscopic device, if the grating spacing of the diffraction grating 4 is d, the incident angle to the diffraction grating 4 is i, the diffraction angle from the diffraction grating 4 is β, the wavelength is λ, and the diffraction order is m. , Sin i + sin β = mλ / d, the extremely weak incident light from the sample S is diffracted and a spectrally dispersed image is formed on the highly sensitive one-dimensional or two-dimensional photodetector 6. Therefore, by analyzing the output from the high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector 6 and obtaining the coordinates of the image and the image intensity at that point, bioluminescence,
It is possible to simultaneously measure the spectral characteristics of extremely weak light emission from an object exhibiting extremely weak fluorescence due to chemiluminescence or excitation light. By the way, in the above formula, a basic type (-1st-order grazing incidence spectroscopic type) in which the imaging lens 5 and the high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector 6 are arranged so as to satisfy the relation of m = -1, There is a basic type (+ 1st-order grazing incidence spectroscopic type) in which the imaging lens 5 and the high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector 6 are arranged so as to satisfy the relationship of m = + 1. FIG. 2 (a) shows the -1st-order grazing incidence spectral type, and FIG. 2 (b) shows the +1 grazing incidence spectral type. In these cases, a blazed diffraction grating is used as the reflection type diffraction grating 4 and is arranged as illustrated.
第2図(a)の−1次斜入射分光型及び第2図(b)の
+1次斜入射分光型分光器におけるコリメーターレンズ
3と結像レンズ5の口径の関係を考えてみる。第3図
(a)は−1次斜入射分光型について検討するための光
路図であるが、コリメーターレンズ3の直径Di、回折格
子の幅をl、中心波長の回折角をβce、結像レンズ5の
直径をDoとすると、 Di=lcos i Do=lsin(2/π−βce)=lcos βce ところで、このタイプの場合、光検出器6に有効に光が
達するためには、i<βceであるから、 Di>Do の条件を満足するように結像レンズ5の口径を選ぶこと
が必要である。同じようにして、第3図(b)の+1次
斜入射分光型について検討すると、 Di=lcos i Do=lcos βce このタイプの場合、光検出器6に有効に光が達するため
には、i<βceであるから、 Di<Do の条件を満足するように結像レンズ5の口径を選ぶこと
が必要である。この検討に基づいて、分光すべき光の種
類に応じて何れのタイプを選択すべきかを検討する。−
1次斜入射分光型は、ブレーズド回折格子を第3図
(a)に示したように、短い回折面にも入射光が当たる
ように配置しなければならないため、この面から回折光
が生じて迷光となり、バックグラウンド光を増加させ
る。これに対して、+1次斜入射分光型は、第3図
(b)に示すように、ブレーズド回折格子の短い回折面
には光が当たらないように回折格子が配置されるため、
迷光は生じないが、上記したように結像レンズ5の口径
がコリメーターレンズ3のそれより大きい必要がある。
ところが、本発明の高感度多波長分光装置においては、
コリメーターレンズ3の口径は可能な限り大きなもので
あるので、それ以上の口径のレンズを結像レンズとして
用いることは困難である。したがって、+1次斜入射分
光型のものは、結像レンズ5としてコリメーターレンズ
3の口径程度のものを用いる場合、損失の大きいものと
いうことができる。以上のとおりであるから、生物発
光、化学発光のような極微弱な自然発光の分光検出のた
めには、−1次斜入射分光型のものが適していると言え
る。これに対して、迷光の影響が重大なラマン散乱、蛍
光等の励起光による極微弱発光の分光においては、多少
のロスはあっても、迷光が信号光を隠さない+1次斜入
射分光型のものがより適していると言える。なお、当然
ながら、レンズの設計において、自由にコリメーターレ
ンズ、結像レンズの口径、Fナンバーが実現できるな
ら、生物発光、化学発光のような極微弱な自然発光の分
光検出のためにも、+1次斜入射分光型のものがより優
れていると言うことができる。また、分解能をよくする
必要があるときも+1次斜入射分光型のものがよい。Consider the relationship between the diameters of the collimator lens 3 and the imaging lens 5 in the -1st-order grazing incidence spectroscopic type of FIG. 2A and the + 1st-order grazing incidence spectroscopic type of FIG. 2B. FIG. 3 (a) is an optical path diagram for studying the -1st-order grazing incidence spectral type. The diameter D i of the collimator lens 3, the width of the diffraction grating is 1, the diffraction angle of the central wavelength is β ce , If the diameter of the imaging lens 5 is D o , D i = lcos i D o = lsin (2 / π−β ce ) = lcos β ce By the way, in this type, light effectively reaches the photodetector 6. Therefore, since i <β ce , it is necessary to select the aperture of the imaging lens 5 so as to satisfy the condition of D i > D o . Similarly, when the + 1st-order grazing incidence spectroscopic type shown in FIG. 3 (b) is examined, D i = lcos i D o = lcos β ce In this case, the light effectively reaches the photodetector 6. Since i <β ce , it is necessary to select the aperture of the imaging lens 5 so as to satisfy the condition of D i <D o . Based on this examination, which type should be selected according to the type of light to be separated is examined. −
In the first-order grazing incidence spectroscopic type, as shown in FIG. 3 (a), the blazed diffraction grating has to be arranged so that the incident light also strikes the short diffractive surface, so that diffracted light is generated from this surface. Stray light increases background light. On the other hand, in the + 1st-order grazing incidence spectroscopic type, as shown in FIG. 3 (b), the diffraction grating is arranged so that light does not strike the short diffraction surface of the blazed diffraction grating.
Although stray light does not occur, the aperture of the imaging lens 5 needs to be larger than that of the collimator lens 3 as described above.
However, in the high sensitivity multi-wavelength spectroscopic device of the present invention,
Since the diameter of the collimator lens 3 is as large as possible, it is difficult to use a lens having a larger diameter as the imaging lens. Therefore, it can be said that the + 1st-order grazing incidence spectroscopic type has large loss when the collimator lens 3 having a diameter of about the same is used as the imaging lens 5. As described above, it can be said that the -1st-order grazing incidence spectroscopic type is suitable for the spectral detection of extremely weak spontaneous luminescence such as bioluminescence and chemiluminescence. On the other hand, in the spectroscopy of extremely weak light emission due to excitation light such as Raman scattering and fluorescence, which is significantly affected by stray light, the stray light does not hide the signal light, although there is some loss. It can be said that things are more suitable. As a matter of course, in designing the lens, if the collimator lens, the aperture of the imaging lens, and the F number can be freely realized, for the spectral detection of extremely weak spontaneous emission such as bioluminescence and chemiluminescence, It can be said that the + 1st-order grazing incidence spectral type is more excellent. Also, when it is necessary to improve the resolution, the + 1st-order grazing incidence spectroscopic type is preferable.
さて、このような高感度多波長分光装置によって試料S
からの光を分光分析するに際しては、上記第1図に示し
たように、結像レンズ5から射出する回折光が0次光以
外に−1次光、+1次光等の光を含むので、さきに述べ
たように適当な次数の回折光の中心波長が高感度1次元
又は2次元光検出器6の中心にくるように結像レンズ5
を配置するとともに、回折格子4の角度を調節する。Now, with such a high-sensitivity multi-wavelength spectrometer, the sample S
When the light from is spectrally analyzed, as shown in FIG. 1, since the diffracted light emitted from the imaging lens 5 includes light such as −1st order light and + 1st order light in addition to the 0th order light, As described above, the imaging lens 5 is arranged so that the center wavelength of the diffracted light of an appropriate order comes to the center of the highly sensitive one-dimensional or two-dimensional photodetector 6.
And the angle of the diffraction grating 4 is adjusted.
この場合、試料S上の測定点を点状又は線状に限定する
ための光学系として、入射スリット2の代わりに、試料
Sの微小領域又はある程度の広がりのある領域からの光
を点状あるいは線状にしてとり出せるものを用いてもよ
い。例えば、第4図に示した高感度多波長分光装置のよ
うに、試料Sからの光を集光窓から集光し、点状又は線
状の射出端に射出する光コンセントレイター2bを用いて
もよい。また、ピンホールであってもよい。なお、コリ
メーターレンズ3、結像レンズ5としては、球面レンズ
からなるFナンバーの小さいレンズだけではなく、非球
面レンズ、フレネルレンズを用いてもよい。In this case, as an optical system for limiting the measurement points on the sample S to a point shape or a linear shape, instead of the entrance slit 2, light from a minute area of the sample S or an area having some extent of spread is changed to a point shape or a line shape. You may use what can be taken out in a linear form. For example, as in the high-sensitivity multi-wavelength spectroscope shown in FIG. 4, using an optical concentrator 2b that collects the light from the sample S through a light collection window and emits the light to a point-shaped or linear emission end. Good. It may also be a pinhole. As the collimator lens 3 and the imaging lens 5, not only a lens having a small F number, which is a spherical lens, but also an aspherical lens or a Fresnel lens may be used.
ところで、第1図に示した基本タイプの変形として、コ
リメーターレンズと結像レンズとを1つのレンズによっ
て兼用させる分光装置が考えられる。第5図(a)に示
すように、反射型回折格子4の前面にFナンバーの小さ
いコリメーター・結像兼用レンズ7を平行に配置し、こ
の兼用レンズ7の焦点に入射スリット2を位置させ、回
折格子4による回折光の兼用レンズ7による像位置に高
感度1次元又は2次元光検出器6を配置して、試料から
の光を垂直に入射させるものである(垂直入射分光
型)。入射スリット2と高感度1次元又は2次元光検出
器6との配置位置を交換して、第5図(b)のように試
料からの光を斜め方向から入射させるように配置しても
よい(斜入射分光型)。図の(b)の斜入射分光型のも
のが、図の(a)の垂直入射分光型のものより、回折光
の角度分解能に優れており、光束利用では、図の(a)
の垂直入射分光型のものが優れている。By the way, as a modification of the basic type shown in FIG. 1, a spectroscopic device in which a collimator lens and an imaging lens are combined into one lens is conceivable. As shown in FIG. 5 (a), a collimator / imaging lens 7 with a small F number is arranged in parallel in front of the reflection type diffraction grating 4, and the entrance slit 2 is positioned at the focal point of this lens 7. The high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector 6 is arranged at the image position of the diffracted light of the diffraction grating 4 and the lens 7 is used to vertically inject light from the sample (vertical incidence spectroscopic type). The positions of the entrance slit 2 and the high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector 6 may be exchanged so that the light from the sample is incident obliquely as shown in FIG. 5 (b). (Gradient incidence spectroscopic type). The grazing incidence spectroscopic type shown in (b) of the figure is superior to the normal incidence spectroscopic type shown in (a) of the figure in angular resolution of diffracted light.
The normal incidence spectroscopic type is excellent.
さて、高感度1次元又は2次元光検出器6としては、第
6図に示したように、2次元光子計数管と低残像ビジコ
ンを組み合わせたもの(VIMS)、第7図のような光子計
数型画像計測装置(PIAS)、さらには、ダイオード光検
出器をアレー状に並べたアレー光検出器、CCD等が含ま
れる。Now, as the high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector 6, as shown in FIG. 6, a combination of a two-dimensional photon counter and a low afterimage vidicon (VIMS), photon counting as shown in FIG. Type image measuring device (PIAS), array photodetector in which diode photodetectors are arranged in an array, CCD, etc. are included.
この中のVIMSとPIASについて、簡単に説明すると、第6
図において、2次元光子計数管21の光電面22に入射した
光子は光電子に変換され、この光電子はメッシュ23、電
子レンズ24を経て2段接続のマイクロチヤンネルプレー
ト(MCP)25に入射して増幅され、出射面の蛍光面26に
当って輝点を形成する。この輝点はレンズ27によって低
残像ビジコン28の光電面に結像し、ビジコン28の出力か
ら光子が対応する輝点の2次元の位置がパルス信号とし
求められるので、この輝点の分布を得ることによって極
微弱光スペクトル分布画像が求められる。A brief explanation of VIMS and PIAS in this is
In the figure, the photons incident on the photocathode 22 of the two-dimensional photon counter 21 are converted into photoelectrons, and these photoelectrons enter the microchannel plate (MCP) 25 connected in two stages through the mesh 23 and the electron lens 24 and are amplified. Thus, a bright spot is formed by hitting the fluorescent surface 26 of the emission surface. This bright spot is imaged on the photocathode of the low afterimage vidicon 28 by the lens 27, and the two-dimensional position of the bright spot corresponding to the photon is obtained as a pulse signal from the output of the vidicon 28, so the distribution of this bright spot is obtained. As a result, an extremely weak light spectrum distribution image is obtained.
また、第7図のPIASにおいては、光電面22からMCP25に
至るまでの構成は第6図のものと同様であり(もっと
も、第7図のMCP25は3段接続である)、MCP25から出る
電子群がその後に配置されたシリコン半導体位置検出器
(PSD)29に入射し、電子衝撃効果によってさらに増幅
され、パルス信号としてPSD29から出力される。PSD29は
その周辺に4子の信号出力電極30を持つ電荷分配型の位
置検出器であり、PSD29内部で発生した電荷は、表面の
抵抗層を経てこれら4個の電極30にその発生位置に応じ
て分配される。この結果、PSD29に入射する電子群の重
心位置すなわち、輝点位置に対応する信号が4個の電極
30から得られる。PSD29から得られるパルス信号はアン
プ32で増幅された後、位置演算装置31に導かれる。ここ
で、これらパルス信号を積分回路33で積分して各電極30
からの電荷量を求める。次に、これらの信号を加減算回
路34に導き、ウィンドゲート35を介して除算器36に導い
て位置信号に変換し、AD変換器37でAD変換して出力す
る。この出力信号を処理して輝点の分布を求め、極微弱
光スペクトル分布画像を得ることができる。なお、第6
図、第7図において、符号Loは入射光子(矢印)を光電
面12上に結像させる対物レンズを示している。In the PIAS of FIG. 7, the configuration from the photocathode 22 to the MCP25 is similar to that of FIG. 6 (though the MCP25 of FIG. 7 is a three-stage connection), and the electrons emitted from the MCP25. The group enters a silicon semiconductor position detector (PSD) 29 arranged thereafter, is further amplified by the electron impact effect, and is output from PSD 29 as a pulse signal. The PSD29 is a charge distribution type position detector that has four signal output electrodes 30 around it, and the charges generated inside the PSD29 pass through the resistive layer on the surface and are distributed to these four electrodes 30 according to their generation positions. Will be distributed. As a result, the signal corresponding to the barycentric position of the electron group incident on the PSD 29, that is, the bright spot position, has four electrodes.
Obtained from 30. The pulse signal obtained from the PSD 29 is amplified by the amplifier 32 and then guided to the position calculation device 31. Here, these pulse signals are integrated by the integrator circuit 33 so that each electrode 30
Find the amount of charge from. Next, these signals are led to the adder / subtractor circuit 34, led to the divider 36 via the window gate 35, converted into position signals, AD-converted by the AD converter 37, and output. The output signal is processed to obtain the distribution of bright spots, and an extremely weak light spectrum distribution image can be obtained. The sixth
In FIG. 7 and FIG. 7, reference symbol Lo indicates an objective lens that forms an incident photon (arrow) on the photocathode 12.
さて、第1図の本発明の高感度多波長分光装置を組み込
んだ高感度多波長分光システムについて説明すると、第
8図(a)に示すように、第1図の分光器1をその入射
スリットが上側にくるように配置し、そのスリットの上
側に、温度制御装置付試料室10の中に配置した試料Sを
直接接触させて配置して、試料Sからの微弱光のスペク
トル分布像を高感度1次元又は2次元光検出器6にて検
出する。図中符号8はスペクトル像をその輝線方向に圧
縮して検出器6に入射させるシリンドリカルレンズを示
し、符号9は分光器1の回折格子の角度調節機構を示し
ている。次に、第8図(b)に、分光器1に試料Sを直
接接触させるのではなく、集光レンズ11を介して配置す
る場合を示す。この場合、集光レンズ11としてフレネル
レンズを用いているが、通常の球面レンズ系を用いてよ
いことは自明である。なお、集光レンズ11としては、分
光器1のコリメーターレンズ3とFナンバーが同じもの
か小さいものを用い、集光レンズ11から集光する光の集
光角がコリメーターレンズ3の受光角以上になるように
しなければならない。ところで、第8図(a)及び
(b)の配置は、試料の下方へ出る光を分光する場合の
配置を示してあるが、試料の上方又は側方へ出る光を分
光する場合については、それらの方向に応じて分光器1
等を配置すればよいことは明らかである。A high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic system incorporating the high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic device of the present invention shown in FIG. 1 will be described. As shown in FIG. 8 (a), the spectroscope 1 shown in FIG. Is placed so that it is on the upper side, and the sample S placed in the sample chamber 10 with a temperature control device is placed on the upper side of the slit so as to be in direct contact therewith, and the spectral distribution image of the weak light from the sample S is enhanced. The sensitivity is detected by the one-dimensional or two-dimensional photodetector 6. In the figure, reference numeral 8 indicates a cylindrical lens for compressing the spectral image in the direction of its bright line and making it enter the detector 6, and reference numeral 9 indicates an angle adjusting mechanism of the diffraction grating of the spectroscope 1. Next, FIG. 8B shows a case in which the sample S is not directly brought into contact with the spectroscope 1 but is arranged via the condenser lens 11. In this case, a Fresnel lens is used as the condenser lens 11, but it is obvious that a normal spherical lens system may be used. The condensing lens 11 has the same or smaller F number as the collimator lens 3 of the spectroscope 1, and the converging angle of the light condensed from the condensing lens 11 is the light receiving angle of the collimator lens 3. You have to make it above. By the way, the arrangements of FIGS. 8 (a) and 8 (b) show the arrangements for splitting the light emitted to the lower side of the sample, but regarding the case of splitting the light emitted to the upper side or the side of the sample, Spectrometer 1 according to their direction
It is clear that it is sufficient to arrange such as.
以上において、分光器は1段のみで使用することを考え
ていたが、これに限られるものではなく、分光器を2以
上多段に配置して、角分散を数回回折光を利用して加分
散配列にすることにより、全体の分解能を向上させるこ
ともできる。もちろん、差分散の配列もできる。このよ
うな本発明の高感度多重多波長分光装置の構成例を第9
図に示す。図中(a)は、第2図(a)の−次斜入射分
光型分光器11〜14を4段直列に配列して、全体として方
形に構成したものであり、同じく(b)のものは、第2
図(b)の+1次斜入射分光型分光器11〜14を4段直列
に配列して、全体として方形に構成したものであり、
(c)のものは、+1次斜入射分光型分光器11〜13を3
段階直列に配列して構成したものである。なお、段数は
上記に限られるものではない。また、−1次斜入射分光
型のものと+1次斜入射分光型ものとを組み合わせて用
いてもよい。In the above, it was considered that the spectroscope should be used in only one stage, but the spectroscope is not limited to this, and the spectroscopes may be arranged in two or more stages, and the angular dispersion may be added several times using diffracted light. The distributed array can also improve the overall resolution. Of course, a difference variance array can also be used. The ninth example of the configuration of the high-sensitivity multiplex multi-wavelength spectrometer of the present invention
Shown in the figure. In Figure (a) is a second view of (a) - are arranged Tsugihasu incident spectroscope spectroscope 1 1 to 1 4 in four stages in series, which is configured into a square as a whole, also (b) The second one
Figure (b) are arranged +1 Tsugihasu incidence spectroscope spectroscope 1 1 to 1 4 in four stages in series, which is configured into a square as a whole,
In the case of (c), the + 1st-order grazing incidence spectroscopic type spectrometers 1 1 to 1 3 are used.
It is constructed by arranging in a stepwise series. The number of stages is not limited to the above. Further, the -1st-order grazing incidence spectral type and the + 1st-order grazing incidence spectral type may be used in combination.
以上のように、本発明の高感度多波長分光装置は、入射
光を点状ないし線状に限定して射出する光学系2、Fナ
ンバーの小さいコリメータレンズ3、反射型回折格子
4、結像レンズ5、高感度1次元又は2次元光検出器6
を有する多波長分光装置であり、生物発光、化学発光、
励起光による極微弱蛍光等を呈する試料Sからの極微弱
光の分光分析に際して、次のような優れた作用を実現す
る。すなわち、入射光を点状ないし線状に限定して射出
する光学系2が試料Sからの光を点状又は線状光源とし
てコリメータレンズ3に入射させるので、コリメーター
レンズ3は試料Sからの光を漏れなく平行度の高い平行
光線にして、法線に対して角度をなして反射型回折格子
4に入射させる。したがって、反射型回折格子4はその
分解能を十分に発揮するとともに極微弱光を分光するよ
うになる。また、コリメータレンズ3と結像レンズ5と
は、反射型回折格子4に極近接して配置できるので、装
置の小型化が実現できる。そして、最も重要な効果であ
るが、コリメータレンズ3と結像レンズ5として、Fナ
ンバーが可能な限り小さい明るいレンズを使用すること
ができるので、両レンズの合成系となる装置全体の明る
さを十分に大きくすることができ、高感度1次元又は2
次元光検出器6と組み合わせることにより、従来困難で
あった生物発光、化学発光、励起光による極微弱蛍光等
の極微弱光の同時多波長分析が可能になり、特に、生物
発光、化学発光、励起光による極微弱蛍光等を利用した
生体、微量成分の研究手段として有効なものである。As described above, the high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic device of the present invention includes an optical system 2 that emits incident light by limiting it to a point or line shape, a collimator lens 3 having a small F number, a reflective diffraction grating 4, and an image formation. Lens 5, high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector 6
Is a multi-wavelength spectrometer having bioluminescence, chemiluminescence,
In the spectroscopic analysis of the extremely weak light from the sample S exhibiting the extremely weak fluorescence due to the excitation light, the following excellent action is realized. That is, since the optical system 2 that emits the incident light in a point-shaped or line-shaped limited manner causes the light from the sample S to be incident on the collimator lens 3 as a point-shaped or linear light source, the collimator lens 3 is emitted from the sample S. The light is made into parallel rays having a high degree of parallelism without leakage, and is made incident on the reflection type diffraction grating 4 at an angle with respect to the normal line. Therefore, the reflection type diffraction grating 4 sufficiently exhibits its resolution and disperses extremely weak light. Further, since the collimator lens 3 and the imaging lens 5 can be arranged in close proximity to the reflection type diffraction grating 4, the device can be downsized. The most important effect is that since a bright lens having an F number as small as possible can be used as the collimator lens 3 and the imaging lens 5, the overall brightness of the device that is a combination system of both lenses can be increased. It can be made large enough and has high sensitivity of one dimension or two.
By combining it with the three-dimensional photodetector 6, it becomes possible to simultaneously perform multi-wavelength analysis of extremely weak light such as bioluminescence, chemiluminescence, and extremely weak fluorescence due to excitation light, which has been difficult in the past. It is effective as a means for studying living organisms and trace components using extremely weak fluorescence due to excitation light.
特に、分光器の各構成要素を−1次の回折光をスペクト
ル像としてとり出し可能に配置したものは、結像レンズ
が損失少なくより多くの回折光を結像させるので、生物
発光、化学発光等の極微弱な自然発光の分光検出に適し
ている。In particular, when each component of the spectroscope is arranged so that the -1st-order diffracted light can be taken out as a spectral image, the imaging lens forms a larger amount of diffracted light with less loss, so that bioluminescence, chemiluminescence It is suitable for spectral detection of extremely weak spontaneous emission such as.
これに対して、分光器の各構成要素を+1次の回折光を
スペクトル像としてとり出し可能に配置したものは、迷
光が信号光を隠さず分解能がより高くなるので、ラマン
散乱、蛍光等の励起光による極微弱発光の分光検出に適
している。On the other hand, when each component of the spectroscope is arranged so that the + 1st-order diffracted light can be taken out as a spectral image, stray light does not hide the signal light and the resolution is higher, so that Raman scattering, fluorescence, etc. It is suitable for spectroscopic detection of extremely weak light emission by excitation light.
第1図は本発明の高感度多波長分光装置の1実施例の光
学配置図、第2図は第1図の高感度多波長分光装置の2
つの基本タイプの光学配置図、第3図は第2図の基本タ
イプを検討するための光路図、第4図は他の実施例の光
学配置図、第5図は第1図の変形例の光学配置図、第6
図は本発明の高感度多波長分光装置に用いる2次元光子
計数管と低残像ビジコンを組み合わせたものの断面図、
第7図は他の光子計数型画像計測装置の断面図、第8図
は第1図の本発明の高感度多波長分光装置を組み込んだ
高感度多波長分光システムの断面図、第9図は本発明の
高感度多波長分光装置の光学配置図である。 1、11〜14:分光器、2:入射スリット、2b:光コンセン
トレイター、3:コリメーターレンズ、4:反射型回折格
子、5:結像レンズ、6:高感度1次元又は2次元光検出
器、7:コリメーター・結像兼用レンズ、8:シリンドリカ
ルレンズ、9:角度調節機構、10:温度制御装置付試料
室、11:集光レンズ、21:2次元光子計数管、22:光電面、
23:メッシュ、24:電子レンズ、25:マイクロチヤンネル
プレート(MCP)、26:蛍光面、27:レンズ、28:低残像ビ
ジコン、29:シリコン半導体位置検出器(PSD)、30:信
号出力電極、31:位置演算装置、32:アンプ、33:積分回
路、34:加減算回路、35:ウィンドゲート、36:除算器、3
7:AD変換器、S:試料、Lo:対物レンズFIG. 1 is an optical layout diagram of one embodiment of the high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic device of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of the high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic device 2 of FIG.
FIG. 3 is an optical layout diagram for considering the basic types of FIG. 2, FIG. 4 is an optical layout diagram of another embodiment, and FIG. 5 is a modification of FIG. Optical layout, 6th
The figure is a cross-sectional view of a combination of a two-dimensional photon counter and a low afterimage vidicon used in the high-sensitivity multi-wavelength spectrometer of the present invention,
FIG. 7 is a cross-sectional view of another photon counting type image measuring device, FIG. 8 is a cross-sectional view of a high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic system incorporating the high-sensitivity multi-wavelength spectroscopic device of the present invention of FIG. 1, and FIG. 9 is It is an optical layout of the high sensitivity multi-wavelength spectroscope of the present invention. 1,1 1 to 1 4: spectrometer 2: entrance slit, 2b: light concentrators, 3: collimator lens, 4: reflection grating, 5: imaging lens, 6: high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional Photodetector, 7: Collimator / imaging lens, 8: Cylindrical lens, 9: Angle adjustment mechanism, 10: Sample chamber with temperature control device, 11: Focusing lens, 21: Two-dimensional photon counter, 22: Photocathode,
23: Mesh, 24: Electron lens, 25: Micro channel plate (MCP), 26: Phosphor screen, 27: Lens, 28: Low afterimage vidicon, 29: Silicon semiconductor position detector (PSD), 30: Signal output electrode, 31: Position calculation device, 32: Amplifier, 33: Integration circuit, 34: Addition / subtraction circuit, 35: Window gate, 36: Divider, 3
7: AD converter, S: sample, Lo : objective lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名越 利之 宮城県仙台市太白区八木山香澄町23―21 (72)発明者 稲場 文男 宮城県仙台市太白区八木山南1―13―1 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiyuki Nagoshi, 23-21, Kasumi-cho, Yagiyama, Taishiro-ku, Sendai-shi, Miyagi (72) Inventor, Fumio Inaba 1-1-13-1, Minami Yagi, Taishiro-ku, Sendai-shi, Miyagi
Claims (3)
る光学系、この光学系の点状ないし線状の射出端を焦点
としそこから出る光をとり入れて平行にする明るいコリ
メーターレンズ、コリメーターレンズによって平行にさ
れた光であって法線に対して角度をなして入射された光
を回折して分光する反射型回折格子、及び、反射型回折
格子によって分光された平行光を像面上にスペクトル像
として結像する結像レンズからなる分光器と、結像レン
ズの像面上に配置された高感度1次元又は2次元光検出
器とから構成され、生物発光、化学発光等の極微弱な自
然発光の分光検出のために、反射型回折格子としてブレ
ーズド回折格子を用い、分光器の各構成要素を−1次の
回折光をスペクトル像としてとり出し可能に配置したこ
とを特徴とする高感度多波長分光装置。1. An optical system for limiting incident light to be emitted in a point-like or linear shape, and a bright collimator for making a point-like or linear emitting end of the optical system a focal point and taking in light emitted therefrom to be parallel. Reflective diffraction grating that diffracts light that is collimated by a lens and a collimator lens and that is incident at an angle to the normal line, and parallel light that is dispersed by the reflective diffraction grating Is composed of a spectroscope consisting of an imaging lens for forming a spectral image on the image plane and a high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector arranged on the image plane of the imaging lens. For spectral detection of extremely weak spontaneous emission such as light emission, a blazed diffraction grating is used as a reflection type diffraction grating, and each component of the spectroscope is arranged so that -1st-order diffracted light can be extracted as a spectral image. Characterized by high Every time multi-wavelength spectroscopic apparatus.
る光学系、この光学系の点状ないし線状の射出端を焦点
としそこから出る光をとり入れて平行にする明るいコリ
メーターレンズ、コリメーターレンズによって平行にさ
れた光であって法線に対して角度をなして入射された光
を回折して分光する反射型回折格子、及び、反射型回折
格子によって分光された平行光を像面上にスペクトル像
として結像する結像レンズからなる分光器と、結像レン
ズの像面上に配置された高感度1次元又は2次元光検出
器とから構成され、ラマン散乱、蛍光等の励起光による
極微弱発光の分光検出のために、反射型回折格子として
ブレーズド回折格子を用い、分光器の各構成要素を+1
次の回折光をスペクトル像としてとり出し可能に配置し
たことを特徴とする高感度多波長分光装置。2. An optical system that emits incident light by limiting it to a point-like or linear form, and a bright collimator that makes the point-like or line-like exit end of this optical system the focal point and takes in the light emitted therefrom and collimates it. Reflective diffraction grating that diffracts light that is collimated by a lens and a collimator lens and that is incident at an angle to the normal line, and parallel light that is dispersed by the reflective diffraction grating It is composed of a spectroscope consisting of an imaging lens that forms a spectrum image on the image plane, and a high-sensitivity one-dimensional or two-dimensional photodetector arranged on the image plane of the imaging lens. Raman scattering, fluorescence For spectroscopic detection of extremely weak light emission due to excitation light such as, a blazed diffraction grating is used as a reflection type diffraction grating, and each constituent element of the spectroscope is set to +1.
A high-sensitivity multi-wavelength spectroscope characterized by being arranged so that the next diffracted light can be extracted as a spectral image.
る光学系として、スリットないしピンホールを用いたこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の高感度多波長分光
装置。3. The high-sensitivity multi-wavelength spectroscope according to claim 1, wherein a slit or a pinhole is used as an optical system for limiting the incident light to be emitted in a point or line shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1208744A JPH071206B2 (en) | 1989-08-12 | 1989-08-12 | High sensitivity multi-wavelength spectrometer |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1208744A JPH071206B2 (en) | 1989-08-12 | 1989-08-12 | High sensitivity multi-wavelength spectrometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0372226A JPH0372226A (en) | 1991-03-27 |
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ID=16561364
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|---|---|---|---|
| JP1208744A Expired - Lifetime JPH071206B2 (en) | 1989-08-12 | 1989-08-12 | High sensitivity multi-wavelength spectrometer |
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|---|---|---|---|---|
| WO2023248572A1 (en) * | 2022-06-24 | 2023-12-28 | 英弘精機株式会社 | Lidar light-receiving device, lidar, and meteorological observation lidar |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0372226A (en) | 1991-03-27 |
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