[发明专利]拉曼散射信号获取装置及拉曼散射信号获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及获取从目标物所散射的拉曼散射信号的拉曼散射信号获取装置及拉曼散射信号获取方法。 

背景技术

在处理作为家庭垃圾和工业废弃物而废弃的塑料时，废弃塑料的材质往往不明。这样的废弃塑料的大部分在粉碎后只能作焚烧处理。然而，由于塑料具有可通过识别废弃塑料的材质(原料的种类)是什么来熔解、再成形的特点，故可再利用于附加价值高的产品。另外，即使在焚烧的情况下，例如，如果存在聚氯乙烯，则有可能产生有毒气体，故需要事先检测其是否存在。 

作为识别这样的废弃塑料材质的方法之一，提出了利用拉曼散射光谱的方法。例如，在专利文献1中记载有：从激光光源所发出的单色激光经光导纤维导入纤维头部，经该纤维头部将激光呈点状聚光照射到塑料材料上，经纤维头部中所配备的纤维头部物镜来聚集从塑料材料所散射的光，经光导纤维将该聚集后的光导入分光仪，通过分光分析决定拉曼散射光谱，通过比照存储于数据库中的已知的带状图案来识别塑料材料的种类。另外，本发明人开发了能够高速识别塑料材质的基于拉曼散射的塑料识别装置(例如，参照专利文献2)。 

现有的专利技术文献： 

[专利文献1]特开2000-356595号公报 

[专利文献2]专利第4203916号公报 

发明内容

但是，由于从识别目标物所散射的拉曼散射光非常微弱，故如上所述通过透镜聚集拉曼散射光而得到的信号也微弱。因此，为了得到强信号，必须 提高所照射的激光的输出功率，而一经提高输出功率，识别目标物就有被破损的可能性。尤其是，在识别目标物为黑色塑料的情况下，由于容易吸收激光且容易燃烧，就必须压低激光的输出功率，此外由于拉曼散射光变弱，在塑料回收的现场所要求的短时间内，不可能识别其材质。 

因此，本发明的目的在于，提供一种即使是弱拉曼散射光也能够识别识别目标物的拉曼散射信号获取装置及拉曼散射信号获取方法。 

本发明的拉曼散射信号获取装置具有：包含在激励用激光的照射范围内广泛聚集通过激励用激光的照射而从目标物所产生的拉曼散射光的聚光透镜的采光光学系统；包含对拉曼散射光进行分光的分光仪的分光光学系统；以及由一个或多个光波导路径构成，将通过采光光学系统聚集到的光变换成朝分光仪的衍射光栅方向对应的狭缝状光的光路变换体。 

另外，本发明的拉曼散射信号获取方法是一种将通过激励用激光的照射而从目标物所产生的拉曼散射光通过分光仪分光以获取拉曼散射光的拉曼散射信号获取方法，其特征在于，利用包含聚光透镜在内的采光光学系统在激励用激光的照射范围内广泛地聚集从目标物所产生的拉曼散射光，通过一个或多个光波导路径将通过采光光学系统聚集到的光变换成朝分光仪的衍射光栅方向对应的狭缝状光并导入分光仪。 

按照这些发明，通过激励用激光的照射而从目标物所产生的拉曼散射光在激励用激光的照射范围内得到广泛聚集，通过一个或多个光波导路径被变换成朝分光仪的衍射光栅方向对应的狭缝状光并被导入分光光学系统。即，即使是从目标物所产生的拉曼散射光微弱的情况下，该拉曼散射光在激励用激光的照射范围内得到广泛聚集，被入射到光路变换体的入射端的一个或多个光波导路径，被变换成朝分光仪的衍射光栅方向对应的狭缝状光，并被导入分光光学系统，通过分光仪进行分光，故可得到强拉曼散射信号。 

在此处，优选光路变换体的入射端具有与通过激励用激光的照射所产生的拉曼散射光的形状相对应的形状。由此，通过激励用激光的照射所产生的拉曼散射光被入射到与其形状相对应的形状的光路变换体的入射端，被变换成狭缝状光射出并被导入分光仪，故不会引起拉曼散射峰变宽这样的波长或波数分辨率恶化，可得到强拉曼散射信号。再有，所谓入射端具有与通过激励用激光的照射所产生的拉曼散射光的形状相对应的形状，是指在使激励用激光的形状发生变化而照射时所产生的拉曼散射光形成与激励用激光的形状相对应的形状的情况下，尽可能使该拉曼散射光不漏泄的形状。 

另外，优选采光光学系统包含使通过聚光透镜所聚集的光配合于光路变换体的入射端的形状而照射的入射透镜。由此，使通过聚光透镜在激励用激光的照射范围内广泛聚集的光无遗漏地入射到光路变换体的入射端，可得到强拉曼散射信号。 

另外，入射透镜是蝇眼透镜，光路变换体的入射端可做成与蝇眼透镜相对应的形状。由此，将在蝇眼透镜的宽范围内入射的光通过光路变换体导入分光光学系统，可得到分辨率好并且强的拉曼散射信号。