[发明专利]受激拉曼散射测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过利用受激拉曼散射执行分子振动成像的受激拉曼散射测量装置，该装置特别适于显微镜和内窥镜（endoscope）等。

背景技术

在Fumihiro Dake,Yasuyoki Ozeki和Kazuyoshi Ito的“Principle confirmation of stimulated Raman scattering microscopy”（Optics&Photonics Japan2008,5pC12）和Chiristian W.Freudiger,Wei Min,Brian G.Saar,Sijia Lu,Gary R.Holtom,Chengwei He,Jason C.Tsai,Jing X.Kang和X.Sunney Xie的“Label-freebiomedical imaging with high sensitivity by stimulated Ramanscattering microscopy”（SCIENCE VOL322，19DECEMBER2008pp.1857-1861）中，提出了作为利用拉曼散射原理的测量装置之一的受激拉曼散射（SRS）测量装置。SRS检测装置的原理如下。

当光频率相互不同的两个光脉冲聚焦于样品上时，两个光脉冲的光频率之间的差与样品的分子振动频率的一致性在聚光点处导致受激拉曼散射的现象。受激拉曼散射降低两个光脉冲中的具有较高光频率的一个光脉冲的强度，并且增加具有较低光频率的另一个光脉冲的强度。这种强度变化的检测使得能够实现反映样品的分子的振动信息的分子振动成像。在该检测中，对于两个光脉冲中的一个光脉冲执行强度调制或者向一个光脉冲提供作为另一光脉冲的重复频率的整数倍的重复频率调制由受激拉曼散射导致的强度变化。因此，通过锁入（lock-in）放大器检测另一光脉冲（不对其执行强度调制）的强度变化的调制使得能够以高的灵敏度检测受激拉曼散射。

对于这种受激拉曼散射测量装置，期望其对于样品的识别能力可进一步提高，该提高不是通过仅在特定的光频率处检测分子振动，而是通过检测宽的振动频率范围中的分子振动谱（以下，称为“拉曼谱”）。日本专利公开No.2010-48805和“Label-Free and Real-Time Monitoring of Biomass Processing with Stimulated Raman Scattering Microscopy（Supporting Information）”（由Harvard大学在2010年作为研究论文被公布）公开了能够通过使用具有振荡波长可变功能的一个或更多个光学参数振荡器（以下，称为“OPO”）扫描上述的两个光脉冲中的一个的光频率的受激拉曼散射测量装置。

OPO可通过不仅改变输出以上的一个光脉冲的晶体的倾角而且改变其温度来扫描比较宽的光频率范围。此外，“Fiber-formatstimulated-Raman-scattering microscopy from a single laseroscillator”（由米兰理工大学（Politecnico di Milano）在2010年作为研究论文被公布）公开了能够通过改变从中射出以上的两个光脉冲中的一个光脉冲的诸如周期性极化铌酸锂（periodically poledlithiumniobate，PPLN）的周期性极化元件的温度而扫描所述一个光脉冲的光频率的受激拉曼散射测量装置。

但是，在日本专利公开No.2010-48805、“Label-Free and Real-Time Monitoring of Biomass Processing with Stimulated Raman Scattering Microscopy（Supporting Information）”和“Fiber-formatstimulated-Raman-scattering microscopy from a single laseroscillator”中公开的受激拉曼散射测量装置通过改变OPO中的晶体或周期性极化元件的温度而逐渐执行光频率的扫描，使得获取宽的光频率范围中的拉曼谱花费长的时间。作为用于在短时间内在宽的光频率范围中执行扫描的方法，已知存在通过声光可调谐滤波器（AOTF）过滤宽带激光的方法和对于光频率相互不同的两个激光脉冲提供啁啾（chirp）并控制脉冲之间的时间差以改变分子振动频率的方法。但是，这些方法不能在受激拉曼散射测量装置中提供足够的谱分辨率。

发明内容