分析装置
【課題】特定の波長の光が入射されて、表面に増強電場を発生させる光共振体の表面に被分析物質を配置して、光共振体の表面に発生する増強電場を利用して被分析物質の特性を分析する分析装置において、増強電場をより効果的に発生させる。
【解決手段】表面から内部に入射された所定波長の光ビームを前記内部で共振させて、前記表面に増強電場を発生させる光共振体と、前記光共振体の前記表面に入射させる前記光ビームを照射するとともに、照射される前記光ビームの波長を連続的に変化させる波長可変レーザ光源と、光ビームの波長を変化させて、増強電場の強度が最大となる光共振体の共振波長を決定し、決定された共振波長に、波長可変レーザ光源から照射される光ビームの波長を設定する波長設定手段とを有する分析装置を提供する。
【解決手段】表面から内部に入射された所定波長の光ビームを前記内部で共振させて、前記表面に増強電場を発生させる光共振体と、前記光共振体の前記表面に入射させる前記光ビームを照射するとともに、照射される前記光ビームの波長を連続的に変化させる波長可変レーザ光源と、光ビームの波長を変化させて、増強電場の強度が最大となる光共振体の共振波長を決定し、決定された共振波長に、波長可変レーザ光源から照射される光ビームの波長を設定する波長設定手段とを有する分析装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定波長の光ビームが入射されて増強電場を発生させる光共振体の表面に被分析物質を配置し、光共振体の表面に発生する増強電場を利用して、被分析物質の物理的特性を分析する分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラマン分光法は、物質に単波長光を照射して得られる散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトル（ラマンスペクトル）を得る方法であり、物質の同定等に利用されている。このラマン散乱光は微弱な光であるため、ナノオーダーの金属の微細構造（以下、金属ナノ構造という）に起因する局在プラズモン共鳴（プラズモン効果）を利用して、このラマン散乱光を増強させる表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ）効果を発現させる方法が知られており、このＳＥＲＳ効果を得るために、キャビティ効果を利用する方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、フラクタルを含む複数の凝集ナノ粒子を含む媒質をマイクロキャビティの近くに配置して、この媒質に光源から光を入射して、媒質からのラマン信号を検出する装置および検出方法が記載されている。また、特許文献１には、フラクタル凝集体およびマイクロキャビティを持つデバイスは、光放出の大きい増強を引き起こすことが知られており、ナノ粒子および／またはフラクタル凝集体を高Ｑのマイクロキャビティ内に入れることにより、これらの光増強過程の性質を組み合わせることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特表平２００４−５３０８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されるような、マイクロキャビティ／マイクロ共振器では、測定光の波長に応じて、その波長を共振波長とするように設計され作製される。例えば、円柱状のマイクロ共振器ではその外径および長さが、円筒形のマイクロキャビティを持つデバイス（光共振体）ではその内径が、測定光の波長に応じて設計される。
しかしながら、マイクロキャビティ／マイクロ共振器は、非常に微細な構造体であり、設計値どおりに作製することは非常に困難である。したがって、測定光の波長を共振波長とするように設計しても、実際に作製されたマイクロキャビティ／マイクロ共振器では、共振波長を設計値と一致させることは困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、マイクロキャビティ／マイクロ共振器等の、特定の波長の光が入射されて増強電場を発生させる光共振体の表面に被分析物質を配置し、光共振体の表面に発生する増強電場を利用して、被分析物質の特性を分析する分析装置において、増強電場をより効果的に発生させ、高精度な分析を可能とする分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的を達成するために、本発明は、表面から内部に入射された所定波長の光ビームを前記内部で共振させて、前記表面に増強電場を発生させる光共振体と、前記光共振体の前記表面に入射させる前記光ビームを照射するとともに、照射される前記光ビームの波長を連続的に変化させる波長可変レーザ光源と、前記光ビームの波長を変化させて、前記光ビームの照射により前記光共振体の前記表面に発生する前記増強電場の強度が最大となる前記光共振体の共振波長を決定し、決定された前記共振波長に、前記波長可変レーザ光源から照射される前記光ビームの波長を設定する波長設定手段と、前記共振波長を持つ前記光ビームの照射により前記表面に発生する前記増強電場を利用して、前記光共振体の前記表面に配置された被分析物質の特性を分析する分析手段とを有することを特徴とする分析装置を提供するものである。
【０００８】
ここで、前記光共振体は、半透過半反射性を有する第１の反射体と、透光体と、完全反射性または半透過半反射性を有する第２の反射体と、を前記表面側から順次備えるものであることが好ましい。
また、前記第１の反射体が、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものであることが好ましい。請求項１または２に記載の分析装置。
【０００９】
また、本発明の分析装置において、さらに、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトルを得る分光手段を備え、前記波長設定手段は、ラマン散乱光の信号が強く得られる前記光ビームの波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものであることが好ましい。
あるいは、さらに、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、前記散乱光のスペクトルを得る分光手段を備え、前記波長設定手段は、前記散乱光の吸収スペクトルの波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものであることが好ましい。
あるいは、前記波長設手段は、予め測定された、前記光共振体の反射光または透過光の強度が最大となる波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものであることが好ましい。
【００１０】
ここで、さらに、前記光共振体の前記光ビームの進行方向下流側に配置され、前記波長可変レーザ光源から照射される前記光ビームの波長に応じて、カット波長を変更して所望の波長の光ビームをカットする可変フィルタを備えることが好ましい。
【００１１】
前記分析手段が、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトルを得る分光手段であることが好ましい。
【００１２】
また、前記分析手段が、前記被分析物質の質量を分析する質量分析手段であり、前記被分析物質が配置された前記光共振体の前記表面に、前記波長可変レーザ光源から前記共振波長を持つ前記光ビームを照射して前記表面に発生した前記増強電場を利用して、前記被分析物質を前記表面から脱離させ、この脱離した前記被分析物質の質量を前記質量分析手段により分析するものであることが好ましい。
【００１３】
なお、本明細書において、光共振体の表面に被分析物質を配置するとは、被分析物質を光共振体の表面に直接接触させた状態で配置する場合や、被分析物質を光共振体の表面の近傍に配置する（近接させる）場合を含む。
また、本明細書において、試料とは、被分析物質と、この被分析物質を光共振体の表面に配置するのに使用される各種の部材を含むものをいう。ここで、被分析物質以外の各種の部材とは、被分析物質を担持しかつ光共振体の表面に被分析物質を保持する溶媒等の保持部材や、被分析物質と特異的に結合して被分析物質を光共振体の表面に捕捉する捕捉部材等である。ここで、例えば、捕捉部材とは、被分析物質が抗原である場合、この抗原と特異的に結合可能な抗体である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の分析装置によれば、光ビームの波長を変化させて、光ビームの照射により光共振体の表面に発生する増強電場の強度が最大となる光共振体の共振波長を決定し、決定された共振波長に、波長可変レーザ光源から照射される光ビームの波長を設定する波長設定手段を備え、波長可変レーザ光源から照射される光ビームの波長を光共振体の共振波長に設定することにより、光共振体の共振波長にその設計値からのずれが生じたとしても、光共振体の共振波長と光ビームの波長とを正確に一致させることができるので、表面に増強電場を効果的に発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る分析装置について、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
以下、本発明に係る分析装置の一実施形態であるラマン分光装置について説明する。図１は、本発明に係るラマン分光装置の一実施形態を模式的に示す構成図である。また、図２は、ラマン分光装置の各部の動作を制御する駆動制御系を示すブロック図である。また、図３は、本発明に係るラマン分光装置に用いられるラマン分光用デバイスの一実施形態を示す構成図であり、図３（ａ）は、斜視図であり、図３（ｂ）は、断面図である。
【００１６】
図１に示す、ラマン分光装置１００は、ラマン分光用デバイス１と、波長可変レーザ５０と、可変フィルタ６０と、波長カット検出部７０と、分光手段８０と、ミラー７２および図示しない各種の光学部材を含む導光光学系とを備える。また、ラマン分光装置１００は、図２に示すように、ラマン分光装置１００の各部の動作を制御する制御部９０を備える。
ラマン分光装置１００は、ラマン分光用デバイス１の表面に配置された測定対象物質に、波長可変レーザ５０からの測定光Ｌ１を入射させ、測定対象物質からの散乱光を分光してラマン散乱スペクトルを得るものである。
【００１７】
図１および図３に示す、ラマン分光用デバイス１は、波長可変レーザ５０から照射された測定光Ｌ１の入射側（図示上側）から、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と、透光体２０と、完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備える。ここで、半透過半反射性とは、透過性と反射性を共に有することを意味し、その透過率と反射率は任意である。
【００１８】
ラマン分光用デバイス１は、第１の反射体１０の表面（光散乱面）１ｓから内部に入射され所定波長の光ビームを、その内部で共振させて、表面１ｓにおいて電場を増強させる（増強電場を発生させる）光共振体である。すなわち、本実施形態のラマン分光用デバイス１では、第１の反射体１０の表面（光散乱面）１ｓにおいて電場が増強され、表面増強ラマン効果を得ることができ、表面１ｓに被分析物質を配置して被分析物質の分析を行うことができる。
【００１９】
ここで、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓに被分析物質を配置するとは、被分析物質を表面１ｓに直接接触させた状態で配置する場合や、被分析物質を表面１ｓの近傍の電場が増強される領域に配置する（近接させる）場合を含み、特に制限されない。
例えば、被分析物質と特異的に結合して、その表面１ｓに被分析物質を捕捉する表面修飾（捕捉部材）を施し、この表面修飾を介して被分析物質を表面１ｓに配置して、被分析物質を表面１ｓに近接させた状態としてもよい。
【００２０】
なお、本実施形態では、表面修飾に結合した被分析物質とその表面修飾とを合わせたものや、被分析物質を担持しかつ表面１ｓに保持する溶媒等の保持部材と被分析物質とを合わせたものを試料ともいう。また、表面１ｓに、表面修飾や保持部材を介して被分析物質が配置された状態を、表面１ｓに試料が配置された状態という。
【００２１】
また、例えば、被分析物質が抗原である場合、その抗原と特異的に結合可能な抗体を表面１ｓに修飾しておき、抗原抗体反応により抗原である被分析物質と、抗体（表面修飾）とを結合させて、表面１ｓに抗体を介して被分析物質を配置する、すなわち、表面１ｓの近傍に被分析物質を配置してもよい。抗原抗体反応を利用して、表面１ｓに被分析物質を捕捉して配置することにより、表面１ｓに配置される被分析物質の量を増大させることができ、ラマン分光測定の感度を向上させることができる。
【００２２】
透光体２０は透光性平坦基板からなり、第１の反射体１０は透光体２０の一方の面に金属細線１１が規則的な格子状パターンで形成された金属パターン層からなり、第２の反射体３０は透光体２０の他方の面に形成されたベタ金属層からなる。
透光体２０の材質は特に制限なく、ガラスやアルミナ等の透光性セラミック、アクリル樹脂やカーボネート樹脂等の透光性樹脂等が挙げられる。
【００２３】
第１の反射体１０及び第２の反射体３０の材質としては、任意の反射性金属を使用でき、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、及びこれらの合金等が挙げられる。第１の反射体１０及び第２の反射体３０はこれら反射性金属を２種以上含むものであってもよい。
【００２４】
ベタ金属層である第２の反射体３０は、例えば金属蒸着等により成膜できる。第１の反射体１０は例えば、金属蒸着等によりベタ金属層を成膜した後、公知のフォトリソグラフィー加工を実施することで形成できる。
【００２５】
第１の反射体１０は反射性金属からなるが、デバイスの表面に照射された測定光を透過させる空隙であるパターン間隙１２を複数有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。第１の反射体１０の金属細線１１の線幅及びピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さく設計されており、第１の反射体１０は測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有するものとなっている。従って、第１の反射体１０は、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものである。かかる測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造の第１の反射体１０は、いわゆる電磁メッシュシールド効果により光に対しては半透過半反射性の薄膜として作用する。
【００２６】
金属細線１１のピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さい条件を充足すれば特に制限なく、測定光Ｌ１として可視光を用いる場合には例えば２００ｎｍ以下が好ましい。金属細線１１の線幅は光によって金属中で振動する電子の平均自由行程以下であることが好ましく、具体的には５０ｎｍ以下、特に３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
図３（ｂ）に示す如く、ラマン分光用デバイス１に測定光Ｌ１が入射すると、第１の反射体１０の透過率と反射率に応じて、一部は第１の反射体１０の表面１ｓで反射され（図示略）、一部は第１の反射体１０を透過して透光体２０に入射する。透光体２０に入射した光は、第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返す。すなわち、ラマン分光用デバイス１は、第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で多重反射が起こる共振構造を有している。従って、透光体２０の内部で多重反射光による多重干渉が起こり、多重干渉条件を満たす特定波長において共振し（以下、この特定波長を共振波長という）、共振波長の光が選択的に吸収される吸収特性を示す。ラマン分光用デバイス１内部においては、吸収特性に応じて電場が増強され、表面１ｓにおいて表面増強ラマン散乱効果を得ることができる。
【００２８】
また、ラマン分光用デバイス１では、多重干渉条件は第１の反射体１０の平均複素屈折率と第２の反射体３０の平均複素屈折率と透光体２０の平均複素屈折率及び厚みとに応じて変わるので、これらファクタに応じて特定波長（共振波長）の光を吸収する吸収特性を示す。そして、吸収特性に応じた測定光Ｌ１と異なる物理特性の出射光Ｌ２が出射される。本実施形態のラマン分光用デバイス１は、第２の反射体３０が完全反射性を有するので、出射光Ｌ２が第１の反射体１０からのみ出射される反射型デバイスである。
【００２９】
ここで、ラマン分光用デバイス１は、第１の反射体１０の平均複素屈折率をｎ１−ｉｋ１、透光体２０の平均複素屈折率をｎ２、第２の反射体３０の平均複素屈折率をｎ３−ｉｋ３、透光体２０の厚みをｄとして（ｋ１及びｋ３は消衰係数であり、−ｉｋ１及び−ｉｋ３は虚数部を示す。本実施形態では、透光体２０の平均複素屈折率の虚数部は０である。）、第１の反射体１０で反射されたときの位相ずれφ１、第２の反射体３０で反射されたときの位相ずれφ２は、各々下記式で表される。
φ１＝ｔａｎ−１［２ｎ２ｋ１／（ｎ２２−ｎ１２−ｋ１２）］
φ２＝ｔａｎ−１［２ｎ２ｋ３／（ｎ２２−ｎ３２−ｋ３２）］
また、多重干渉により吸収される光のピーク波長である共振波長λは、下記式で表される。
λ＝４πｎ２ｄ／（２π−φ１−φ２）
【００３０】
特に、第１の反射体１０、透光体２０、第２の反射体３０のうち少なくとも１つを複素誘電率の虚数部が０でない光吸収体により構成すると、吸収ピークがシャープになり、特定波長の光に対して強い吸収を示すものとなる。本実施形態では、金属層である第１の反射体１０及び第２の反射体３０が虚数部が０でない光吸収体である。
【００３１】
透光体２０の厚みｄは制限なく、多重干渉による可視光波長領域の吸収ピーク波長が１つとなり検出が容易なことから３００ｎｍ以下が好ましく、多重反射が効果的に起こりかつ多重干渉による吸収ピーク波長が可視光域で検出が容易なことから１００ｎｍ以上が好ましい。
【００３２】
ラマン分光用デバイス１では、透光体２０内における多重反射回数（フィネス）が最大となるよう、光インピーダンスマッチングを取ったデバイス構造とすることが好ましい。かかる構成とすることで、吸収ピークがシャープになり、より高精度な分析を実施でき、好ましい。
【００３３】
以上のように構成される、本実施形態のラマン分光用デバイス１は、第１の反射体１０を透過して透光体２０に入射した光が第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返して多重反射（共振）が効果的に起こり、多重反射光による多重干渉が効果的に起こる。本実施形態のラマン分光用デバイス１において、多重干渉条件は第１の反射体１０の平均複素屈折率と第２の反射体３０の平均複素屈折率と透光体２０の平均複素屈折率及び厚みとに応じて変わるので、これらファクタに応じて特定波長の光を吸収する吸収特性を示し、第１の反射体１０から吸収特性に応じた測定光Ｌ１と異なる物理特性の出射光Ｌ２が出射される。
【００３４】
また、本実施形態のラマン分光用デバイス１では、金属パターン層からなる第１の反射体１０の表面１ｓで局在プラズモン共鳴を効果的に起こすことができる。局在プラズモン共鳴は、金属の自由電子が光の電場に共鳴して振動することで電場を生じる現象である。特に凹凸構造を有する金属層では、凸部の自由電子が光の電場に共鳴して振動することで凸部周辺に強い電場を生じ、局在プラズモン共鳴が効果的に起こるとされている。本実施形態では、第１の反射体１０が測定光Ｌ１の波長より小さい凹凸構造を有するので、局在プラズモン共鳴が効果的に起こる。
【００３５】
局在プラズモン共鳴が生じる波長については、測定光Ｌ１の散乱や吸収が著しく増大し、この特定波長については反射光の強度が著しく低くなる。この局在プラズモン共鳴が生じる光波長（共鳴ピーク波長）、及び測定光Ｌ１の散乱や吸収の程度は、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓにある試料の屈折率等に依存する。
【００３６】
通常、多重干渉による吸収ピークと局在プラズモン共鳴による吸収ピークとは異なる波長に現れるので、本実施形態のラマン分光用デバイス１では、多重干渉現象と局在プラズモン共鳴現象による物理変化を各々検出することで、より高精度な分析を実施することが可能である。なお、多重干渉による吸収ピークと局在プラズモン共鳴による吸収ピークは重なる場合もある。
【００３７】
第１の反射体１０及び第２の反射体３０の材質としては、上記の如く、局在プラズモン共鳴による電場増強効果を得ることができることから金属が好ましいが、金属以外の反射性材料を用いてもよい。
【００３８】
本実施形態では、第１の反射体１０が規則的な格子状パターンの場合について説明したが、第１の反射体１０のパターン形状は任意であり、ランダムパターンでもよい。ただし、構造規則性が高い方が共振構造の面内均一性が高く、特性が集約されるので、感度等の点で好ましい。
また、第２の反射体３０は、完全反射性を有する反射体としたが、これに限定されず、第１の反射体１０と同様に、金属細線３１が規則的な格子状パターンで形成された金属パターン層からなり半透過半反射性を有するものでもよい。
【００３９】
上述のように構成されるラマン分光用デバイス１は、例えば、共振波長の設計値が測定光Ｌ１と一致するように測定光Ｌ１の波長に応じて設計される。なお、所定の屈折率を有する材料を用いて、測定光Ｌ１の波長に応じて透光体２０の厚みｄを調整することにより、共振波長を調整することができる。ここで、実際の透光体２０の厚みを設計値どおりとすることは容易ではなく、実際に作製されたラマン分光用デバイス１の共振波長は、その設計値からずれてしまい、測定光Ｌ１の波長と異なる値となり、表面増強ラマン効果を十分に得ることができない場合がある。
以下に詳述するが、本発明のラマン分光装置は、ラマン分光用デバイスの実際の共振波長がその設計値からずれている場合でも、測定光Ｌ１の波長をラマン分光用デバイスの共振波長に調整し、設定することにより、効果的に表面増強ラマン効果を得ることができる。
【００４０】
図１に示す、波長可変レーザ５０は、単波長のレーザ光を測定光Ｌ１として照射し、ラマン分光用デバイス１に入射させる光源である。波長可変レーザ５０は、出射光の波長を変更可能な光源であり、従って、測定光Ｌ１の波長を変えることができるものであり、例えば、Ｔｉ-Ａｌ２Ｏ３レーザや、ＯＰＯ（オプティカルパラメトリック発振）光源等の各種の波長可変レーザ光源を好適に使用することができる。
【００４１】
波長可変レーザ５０は、例えば、ラマン分光装置において、測定光Ｌ１の波長として通常使用される全波長の範囲において波長を変更可能に構成されていてもよく、被分析物質の特性等に応じて測定光Ｌ１の波長を決定してもよい。
また、波長可変レーザ５０は、例えば、被分析物質の特性等に応じて予め測定光Ｌ１の波長を決定し、この波長から所定の範囲、例えば数１０ｎｍの範囲において測定光Ｌ１の波長を連続的に変更可能に構成されていてもよい。
【００４２】
波長可変レーザ５０は、その決定された測定光Ｌ１の波長を共振波長とするように設計され、作製されたラマン分光用デバイス１の共振波長に設計値からのずれが生じても、波長を連続的に変化させることができ、測定光Ｌ１の波長とラマン分光用デバイス１の共振波長に正確に一致させることができる。
【００４３】
可変フィルタ６０は、多層膜フィルタ６２と、多層膜フィルタ６２の角度を変更するフィルタ駆動部６４と備え、ラマン分光用デバイス１の下流側に配置される。可変フィルタ６０は、波長可変レーザ光源５０から照射される測定光Ｌ１の波長の調整、変更に応じて、多層膜フィルタ６２の角度を調整してカット波長を変更された測定光Ｌ１の波長に変更し、変更された測定光Ｌ１の波長の光ビームをカットするものである。本実施形態では、可変フィルタ６０は、測定光Ｌ１の照射により、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓで発生する測定光Ｌ１による散乱光や、測定光Ｌ１の反射光のうち、特に、測定光Ｌ１の波長の成分の光を除去するものである。なお、カット波長は、測定光Ｌ１の波長に限定されず、装置内部の迷光等の所望の波長の光も併せてカットするように設定してもよい。
【００４４】
多層膜フィルタ６２は、入射光の角度に応じて所定の波長の光を選択的に除去するものである。本実施形態では、多層膜フィルタ６２に代えて、回折格子、吸収フィルタ等を使用することができる。
フィルタ駆動部６４は、カット波長に合わせて多層膜フィルタ６２の角度を変更、調整するものである。本実施形態では、フィルタ駆動部６４は、波長可変レーザ５０から照射される測定光Ｌ１の波長成分の光、すなわち測定光Ｌ１をカットするように、多層膜フィルタ６２の角度を調整する。
【００４５】
波長カット検出部７０は、可変フィルタ６０の多層膜フィルタ６２によって、所定の波長、例えば、測定光Ｌ１の波長の光がカットされたことを検出するためのもので、可変フィルタ６０の多層膜フィルタ６２の角度を調整する際に、多層膜フィルタ６２の透過光の光路上の検出位置に配置され、この透過光の光量を検出するものである。本実施形態では、可変フィルタ６０には、ラマン分光用デバイス１による散乱光等も入射するが、測定光Ｌ１も多く入射するので、可変フィルタ６０により測定光Ｌ１の波長の光がカットされると、透過光の光量が著しく減少する。
後述する制御部９０は、波長カット検出部７０からの測定信号を受信し、透過光の光量が極小となったタイミングで、可変フィルタ６０により測定光Ｌ１の波長の光がカットされたと判断して、フィルタ駆動部６４の駆動を停止して、カット波長の調整を終了する。
【００４６】
ミラー７２は、波長カット検出部７０の下流に配置され、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓで発生し、可変フィルタ６０の多層膜フィルタ６２を透過した散乱光を反射して、後述する分光手段８０に入射させる導光部材である。
分光手段８０は、分光検出器等からなり、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓで発生する散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトル（ラマンスペクトル）を得て、被分析物質の特性を分析するものである。
【００４７】
図２に示すように、制御部９０は、波長可変レーザ５０、可変フィルタ６０、波長カット検出部７０と、分光手段８０とそれぞれ接続されており、ラマン分光装置１００の動作を制御するものである。
制御部９０は、分光手段８０によって得られたラマン信号に応じて、波長可変レーザ５０の励起波長を設定する波長設定手段である。
また、制御部９０は、設定した波長可変レーザ５０の励起波長の光、すなわち測定光Ｌ１をカットするように、可変フィルタ６０の動作を制御する。その際に、波長カット検出部７０の動作を制御して、波長カット検出部７０から送信されてくる信号に応じて可変フィルタ６０によるカット波長の調整を、測定光Ｌ１の波長がカット波長となるように行う。
【００４８】
以下、上述のように構成されるラマン分光装置１００の動作を説明するとともに、ラマン分光装置１００を用いたラマン分光スペクトルの測定について説明する。
【００４９】
ラマン分光用デバイス１の表面１ｓに被分析物質を配置する。この被分析物質が配置されたラマン分光用デバイス１の表面１ｓに、波長可変レーザ５０から測定光Ｌ１を入射させ、発生した散乱光を分光手段８０で分光してラマンスペクトルを得る。
【００５０】
ここで、波長可変レーザ５０が、測定光Ｌ１の波長を連続的に変更しながら、散乱光のスペクトルを測定し、測定信号を制御部９０に送信する。
制御部９０は、測定されたラマンスペクトルから、信号が強く得られる光ビームの波長を検出する。この波長は、ラマン分光用デバイス１の多重干渉条件を満たす共振波長であり、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓに発生する増強電場の強度が最大となる波長である。制御部９０は、この共振波長を波長可変レーザ光源５０の励起波長（測定光Ｌ１の波長）に設定し、設定信号を波長可変レーザ光源５０に送信する。
制御部９０から設定信号を受けた波長可変レーザ光源５０は、測定光Ｌ１の波長を設定された共振波長に変更する。
【００５１】
また、制御部９０は、可変フィルタ６０が、上記共振波長に設定された測定光Ｌ１の波長の成分を除去するように、フィルタ駆動部６４を制御して多層膜フィルタ６２の角度を調整する。
可変フィルタ６０のカット波長の調整にあたり、制御部９０は、波長カット検出部７０を検出位置に移動させる。波長カット検出部７０は、多層膜フィルタ６２の透過光の光量を検出し、検出信号を制御部９０に送信する。
【００５２】
制御部９０は、多層膜フィルタ６２の角度調整しながら、波長カット検出部７０により多層膜フィルタ６２の透過光の光量を測定して、光量が極小となったタイミングで、可変フィルタ６０により測定光Ｌ１の波長の光がカットされたと判断し、フィルタ駆動部６４の駆動を停止する。
制御部９０は、図示しない移動手段を駆動して波長カット検出部７０を検出位置から、多層膜フィルタ６２の透過光の光路から外れた退避位置（図１中に破線で示す）に移動させる。
【００５３】
このようにして、本実施形態のラマン分光装置では、波長可変レーザ光源５０から照射される測定光Ｌ１の波長を、ラマン分光用デバイスの共振波長に一致させることができ、これにより、表面増強ラマン効果をより好適に得ることができ、高精度なラマン分光測定が可能となる。
ここで、測定光Ｌ１の波長成分がカットされているので、デバイスからの散乱光を高精度に検出でき、高精度なラマン分光測定ができる。
【００５４】
なお、上述のように、ラマン分光用デバイス１は、通常、測定対象物質の特性等に応じて、共振波長が決定され、決定した共振波長となるように厚みｄや、平均屈折率を設計し、作製されるが、実際の共振波長を設計値と完全に一致させるのは困難である。このような問題に対しても、ラマン分光用デバイスの共振波長を検出し、測定光Ｌ１の波長を検出した共振波長に一致させることができるため、ラマン分光用デバイスを高精度に作製しなくとも、高精度なラマン分光測定が可能となる。
【００５５】
また、可変フィルタにより、波長可変レーザ光源からの測定光Ｌ１の波長の変更に応じて、カット波長を変更することができるため、測定光Ｌ１の波長の光を好適にカットすることができ、高精度なラマン分光測定が可能となる。
【００５６】
ここで、上記実施形態では、ラマン散乱光の信号が強く得られる測定光Ｌ１の波長を共振波長に設定するとしたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、ラマン分光用デバイスの表面に被分析物質を配置しない状態で測定光Ｌ１を入射させ、発生した散乱光を分光して散乱光のスペクトルを得て、この散乱光の吸収スペクトルのピーク波長から、増強電場の強度が最大となる共振波長を決定し、測定光Ｌ１の波長をこの決定した共振波長に設定してもよい。
また、予め、複数の波長について、ラマン分光用デバイスの反射光の反射強度を測定しておき、反射強度が最大となる波長を、増強電場の強度が最大となる共振波長に設定してもよい。また、ラマン分光用デバイスの第２の反射体が半透過半反射性を有する場合は、ラマン分光用デバイスの透過光の透過強度を測定しておき、透過強度が最大となる波長を、増強電場の強度が最大となる共振波長に設定してもよい。
【００５７】
なお、本実施形態のラマン分光用デバイスでは、第１の反射体が局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するので、この第１の反射体における局在プラズモン共鳴によるデバイスの表面に増強電場が生じ、これによる表面増強ラマン効果を得ることもできる。
ところで、”T.Itoh et.al, Applied Physics Letters, 83, 2274-2276 (2003)”には、表面増強ラマン強度と局在プラズモン共鳴との間に相関が存在することが記載されている。上記文献に記載されるように、表面増強ラマン強度と局在プラズモン共鳴には相関が存在するため、ラマン分光用デバイスの散乱光の吸収スペクトル、反射光または透過光を測定して第１の反射体において局在プラズモン共鳴を発生させる波長を決定することにより、この局在プラズモン共鳴に起因する表面増強ラマン効果を効果的に得るための最適な測定光Ｌ１の波長（励起波長）を決定することができる。
【００５８】
ここで、上記実施形態では、被分析物質の特性を分析する分析手段として、表面に被分析物質が配置されたラマン分光用デバイスの表面からの散乱光を分光してラマンスペクトルを得る分光手段８０を有するラマン分光装置１００について説明したが、本発明の分析装置はこれに限定されない。
【００５９】
上記ラマン分光用デバイス１では、第１の反射体１０及び／又は第２の反射体３０（好ましくは第１の反射体１０）に被分析物質、あるいは被分析物質を含む試料を配置すると、反射体と試料との相互作用等によって試料が配置された反射体の平均複素屈折率（実効複素屈折率）が変わり、多重干渉条件が変わることがわかっている。すなわち、試料によって多重干渉による吸収特性が変わる。ラマン分光用デバイス１を、上記特性を利用したセンサデバイス１として使用して、吸収特性によって変化する出射光Ｌ２の物理特性を検出することで、試料の分析を行うことができる。吸収特性によって変化する出射光Ｌ２の物理特性としては、出射光Ｌ２の光強度又は光強度の変化量、センサデバイス１により吸収される光の吸収波長又は吸収波長のシフト等が挙げられる。この場合、分析装置としては、試料の特性を分析する分析手段に、センサデバイス１の反射光および／または透過光の光量を検出する光量検出手段を有するものや、反射光あるいは透過光のスペクトルを測定する分光手段を有するものが挙げられる。
【００６０】
このようにして、センサデバイス１では、試料の屈折率及び／又は濃度を分析することができ、試料の屈折率を分析して試料を同定することもできる。また、試料を配置する反射体（第１の反射体１０及び／又は第２の反射体３０）に被分析物質（特定物質）と特異的に結合する結合物質（表面修飾）を固定してから被分析物質を含む試料を接触させ、ラマン分光用デバイス１に対して測定光Ｌ１を照射し出射光Ｌ２を検出することで、試料に含まれる被分析物質の有無及び／又は被分析物質の量を分析することもできる。特定物質／結合物質の組合せとしては抗原／抗体（いずれを結合物質としてもよい）等が挙げられ、本実施形態では抗原抗体反応等の経時的な分析も可能である。
この場合でも、測定光Ｌ１の波長が変更されても、変更された測定光Ｌ１成分を効率よくカットし、出射光Ｌ２を高精度に検出することができるので、屈折率、濃度の高精度の分析が可能となり、抗原／抗体の量などを高精度に分析できる。
【００６１】
以下、図４を参照して、ラマン分光用デバイスの第２の実施形態について説明する。図４（ａ）は第１の実施形態の図１（ａ）に対応する斜視図、図４（ｂ）はラマン分光用デバイスの上面図である。本実施形態において、第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明は省略する。本実施形態のラマン分光用デバイス２は、第１の反射体１０が金属粒子層からなる点を除けば第１の実施形態と基本的な構成は同様であり、また、第１の実施形態と同様の効果を奏するものである。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返して多重反射（共振）が効果的に起こり、多重反射光による多重干渉が効果的に起こり、表面において増強電場が発生する。
【００６２】
図４に示すように、本実施形態のラマン分光用デバイス２は、第１の実施形態と同様、測定光Ｌ１の入射側から、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と透光体２０と完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備えたデバイス構造を有する。
【００６３】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態では第１の反射体１０がパターン形成された金属層であったのに対して、第１の反射体１０が透光体２０の表面に略同一径の複数の金属粒子１３がマトリクス状に規則配列して固着された金属粒子層からなる点である。金属粒子１３の材質は制限なく、第１の実施形態の第１の反射体１０と同様の金属が例示できる。
【００６４】
上記第１の反射体１０は例えば、透光体２０の表面に金属粒子１３の分散溶液をスピンコート法等により塗布し乾燥することで形成できる。分散溶液に樹脂や蛋白質等のバインダを含有させ、バインダを介して金属粒子１３を透光体２０の表面に固着させることが好ましい。バインダとして蛋白質を用いる場合には、蛋白質同士の結合反応を利用して、金属粒子１３を透光体２０の表面に固着させることも可能である。
【００６５】
第１の反射体１０は反射性金属からなるが、空隙である粒子間隙１４を複数有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。金属粒子１３の径及びピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さく設計されており、第１の反射体１０は測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有するものとなっている。従って、第１の反射体１０（金属微粒子層）は、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものである。本実施形態においても、第１の反射体１０は、いわゆる電磁メッシュシールド効果により光に対しては半透過半反射性の薄膜として作用する。
【００６６】
本実施形態のラマン分光用デバイス２においても、共振波長の測定光Ｌ１の照射により、第１の反射体１０の表面２ｓにおいて電場が増強され、表面増強ラマン効果を好適に得ることができるデバイスであり、表面２ｓに被分析物質を配置して被分析物質の分析を行うことができる。
【００６７】
金属粒子１３のピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さい条件を充足すれば特に制限なく、測定光Ｌ１として可視光を用いる場合には例えば２００ｎｍ以下が好ましい。金属粒子１３の径は光によって金属中で振動する電子の平均自由行程以下であることが好ましく、具体的には５０ｎｍ以下、特に３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６８】
本実施形態では、第１の反射体１０が略同一径の複数の金属粒子１３がマトリクス状に規則配列して固着された金属層からなる場合について説明したが、金属粒子１３は径に分布があってもよく、配列パターンも任意であり、ランダム配列でもよい。また、第２の反射体３０がベタ金属層からなる場合について説明したが、第２の反射体３０についても第１の反射体１０と同様に金属粒子層により構成することができる。この場合には、第２の反射体３０が半透過半反射性を有するものとなる。
【００６９】
以下、図５及び図６を参照して、ラマン分光用デバイスの第３の実施形態について説明する。図５はラマン分光用デバイスの斜視図、図６はその製造工程図である。本実施形態において、第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明は省略する。
【００７０】
図５に示す如く、本実施形態のラマン分光用デバイス３は、第１の実施形態と同様、測定光Ｌ１の入射側から、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と透光体２０と完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備えたデバイス構造を有する。
【００７１】
本実施形態では、第１の実施形態と異なり、透光体２０は図６に示す被陽極酸化金属体（Ａｌ）４０の一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）４１からなり、第２の反射体３０は図６に示す被陽極酸化金属体４０の非陽極酸化部分（Ａｌ）４２からなる。第２の反射体３０は完全反射性を有する。
【００７２】
透光体２０は、第１の反射体１０側から第２の反射体３０側に延びる略ストレートな複数の微細孔２１が開孔された透光性微細孔体である。複数の微細孔２１は第１の反射体１０側の面において開口し、第２の反射体３０側は閉じられている。透光体２０において、複数の微細孔２１は測定光Ｌ１の波長より小さい径及びピッチで略規則的に配列されている。
【００７３】
陽極酸化は、被陽極酸化金属体４０を陽極とし、陰極と共に電解液に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加することで実施できる。被陽極酸化金属体４０の形状は制限されず、板状等が好ましい。また、支持体の上に被陽極酸化金属体４０が層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることも差し支えない。陰極としてはカーボンやアルミニウム等が使用される。電解液としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等の酸を、１種又は２種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。
【００７４】
図６に示すように、被陽極酸化金属体４０を陽極酸化すると、被陽極酸化金属体の表面４０ｓから該面に対して略垂直方向に酸化反応が進行し、金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）４１が生成される。陽極酸化により生成される金属酸化物体４１は、多数の平面視略正六角形状の微細柱状体４１ａが隙間なく配列した構造を有するものとなる。各微細柱状体４１ａの略中心部には、表面４０ｓから深さ方向に略ストレートに延びる微細孔２１が開孔され、各微細柱状体４１ａの底面は丸みを帯びた形状となる。陽極酸化により生成される金属酸化物体の構造は、益田秀樹、「陽極酸化法によるメソポーラスアルミナの調製と機能材料としての応用」、材料技術Vol.15,No.10、1997年、p.34等に記載されている。
【００７５】
規則配列構造の金属酸化物体４１を生成する場合の好適な陽極酸化条件例としては、電解液としてシュウ酸を用いる場合、電解液濃度０．５Ｍ、液温１４〜１６℃、印加電圧４０〜４０±０．５Ｖ等が挙げられる。この条件で生成される微細孔２１は例えば、径が約３０ｎｍ、ピッチが約１００ｎｍである。
【００７６】
本実施形態において、第１の反射体１０は透光体２０への金属蒸着等により成膜され、透光体２０の表面形状に沿って形成された金属層からなる。透光体２０の微細孔２１の開口箇所には金属が成膜されないので、第１の反射体１０は略中心部に微細孔１６を有する平面視略正六角状の金属体１５が隙間なく配列した形状を呈する。第１の反射体１０の微細孔１６は透光体２０の微細孔２１と同じパターンで開孔されるので、微細孔１６は測定光Ｌ１の波長より小さい径及びピッチで略規則的に配列されたものとなる。
【００７７】
第１の反射体１０は反射性金属からなるが、空隙である微細孔１６を複数有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。第１の反射体１０は、略中心部に微細孔１６を有する測定光Ｌ１の波長より小さい大きさの平面視略正六角状の金属体１５が略規則的に配列されたものであるので、測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有するものとなっている。本実施形態においても、第１の反射体１０は、いわゆる電磁メッシュシールド効果により光に対しては半透過半反射性の薄膜として作用する。
【００７８】
金属体１５のピッチ（微細孔１６のピッチ）は測定光Ｌ１の波長よりも小さい条件を充足すれば特に制限なく、測定光Ｌ１として可視光を用いる場合には例えば２００ｎｍ以下が好ましい。
【００７９】
隣接する微細孔１６の離間距離（隣接する微細孔１６の間にある金属体１５の幅Ｗ）は特に制限なく、適宜設定すれば良い。幅Ｗは、第１、第３の実施形態の金属細線１１の幅、金属粒子１３の径に相当する。幅Ｗは、光によって金属中で振動する電子の平均自由行程以下であることが好ましい。
【００８０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１の反射体１０を透過して透光体２０に入射した光が第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返して多重反射し、多重反射光による多重干渉が効果的に起こり、共振条件を満たす特定波長において共振する。共振により、共振波長の光が吸収され、デバイス内の電場が増強され、その表面３ｓにおいて増強電場が発生する。
【００８１】
本実施形態のラマン分光用デバイス３は、透光体２０が第１の反射体１０側の面において開口した複数の微細孔２１を有する透光性微細孔体からなり、第１の反射体１０が透光体２０の表面形状に沿って複数の微細孔１６を有して形成された金属層からなる点を除けば、第１の実施形態と基本的な構成は同様であるので、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００８２】
本実施形態のラマン分光用デバイス３は、陽極酸化を利用して製造されたものであるので、透光体２０の微細孔２１及び第１の反射体１０の微細孔１６が略規則配列されたラマン分光用デバイス４を簡易に製造でき好ましい。ただし、これら微細孔の配列はランダム配列でもよい。
【００８３】
本実施形態では、透光体２０の製造に用いる被陽極酸化金属体４０の主成分としてＡｌのみを挙げたが、陽極酸化可能で生成される金属酸化物が透光性を有するものであれば、任意の金属が使用できる。Ａｌ以外では、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｚｎ等が使用できる。被陽極酸化金属体４０は、陽極酸化可能な金属を２種以上含むものであってもよい。
【００８４】
本実施形態では、第２の反射体３０が完全反射性を有する場合について説明したが、被陽極酸化金属体４０の全体を陽極酸化する、あるいは、被陽極酸化金属体４０の一部を陽極酸化し、さらに被陽極酸化金属体４０の非陽極酸化部分４２及びその近傍部分を除去して、微細孔２１が透光体２０を貫通する透光体２０を得て、さらに、微細孔２１が透光体２０を貫通する透光体２０に透光体２０の表面形状に沿って第２の反射体３０を形成して、第１の反射体１０と同様に微細孔を有し半透過反射性を有する第２の反射体３０を形成してもよい。
【００８５】
以下、図７及び図８を参照して、ラマン分光用デバイスの第４の実施形態のについて説明する。図７は、ラマン分光用デバイスの断面図、図８は製造工程図である。本実施形態において、第１の実施形態および第３の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明は省略する。
【００８６】
図７に示すように、本実施形態のラマン分光用デバイス４は、第３の実施形態と同様、測定光Ｌ１の入射側から、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と透光体２０と完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備えたデバイス構造を有し、透光体２０は図８に示す被陽極酸化金属体（Ａｌ）４０の一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）４１からなり、第２の反射体３０は図８に示す被陽極酸化金属体４０の非陽極酸化部分（Ａｌ）４２からなる。第２の反射体３０は完全反射性を有する。ラマン分光用デバイス４は、第３の実施形態のラマン分光用デバイス３と第１の反射体１０の構成が異なる以外は同様の構成を有し、同様の効果を得るものである。
【００８７】
ラマン分光用デバイス４は、微細孔２１内に充填されている充填部４５と、微細孔２１上に透光体２０の表面２０ｓより突出して形成され、充填部４５の外径よりも大きい外径を有する突出部４６とからなる複数の金属部４４を備えており、金属部４４の突出部４６側の表面が、被分析物質が配置される面であり、第１の反射体１０の表面４ｓである。すなわち、本実施形態では、第１の反射体１０は、複数の金属部４４の突出部４６により構成されている。
【００８８】
充填部４５と突出部４６とからなる金属部４４は、透光体２０の微細孔２１に電気メッキ処理を施すことにより形成される。
電気メッキを行う場合には、第２の反射体３０が電極として機能し、電場が強い微細孔２１の底部から優先的に金属が析出する。この電気メッキ処理を継続して行うことにより、微細孔１２内に金属が充填されて金属部４４の充填部４５が形成される。充填部４５が形成された後、更に電気メッキ処理を続けると、微細孔２１から充填金属が溢れるが、微細孔２１付近の電場が強いことから、微細孔２１周辺に継続して金属が析出していき、充填部４５上に透光体表面２０ｓより突出し、充填部４５の径よりも大きい径を有する突出部４６が形成される（図８（ｃ）参照）。
【００８９】
金属部４４を電気メッキにより成長する際に、条件によっては微細孔２１の底面と被陽極酸化金属体１０の非陽極酸化部分からなる導電体１３との間の薄い層が破られて、金属部４４の充填部４５が透光体２０の裏面２０ｒまで到達することもある。
【００９０】
本実施形態において複数の金属部４４同士は近接しており、第１の反射体１０は空隙を有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。互いに隣接する微細孔２１同士のピッチは例えば、１０〜４００ｎｍであり、微細孔２１の孔径は５〜２００ｎｍである。第１の反射体１０は、微細孔２１に充填された充填部４５と充填部４５の外径よりも大きい外径を有する突出部４６とからなる複数の金属部４４からなっているので、測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有し、電磁メッシュシールド機能を有する半透過半反射性の薄膜となる。
【００９１】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１の反射体１０を透過して透光体２０に入射した光が第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で多重反射し、多重反射光による多重干渉が効果的に起こり、共振条件を満たす特定波長において共振する。共振により、その表面４ｓにおいて電場増強効果を得ることができる。共振波長は、第１の実施形態と同様に、透光体２０の平均屈折率と厚みに応じて変化するため、これらのファクタに応じた波長において高い電場増強効果（例えば、１００倍以上の増強効果）を得ることができる。
【００９２】
本実施形態では、金属部４４の突出部４６が粒子状であり、表面２０ｓ側から見れば、透光体２０の表面２０ｓに金属微粒子層が形成された構造になっている。かかる構成では、突出部４６が金属部４４の凸部であるので、その平均的な外径およびピッチが測定光Ｌ１の波長よりも小さく設計されることが好ましい。金属部４４は、突出部４６の大きさが、局在プラズモンを励起可能な大きさであれば局在プラズモン共鳴による電場増強効果も得られるため好ましい。この場合、突出部４６からなる金属微粒子層は、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものである。
【００９３】
以下、図９を参照して、ラマン分光用デバイスの第５の実施形態について説明する。図９は、本実施形態のラマン分光用デバイスを模式的に示す上面図である。本実施形態のラマン分光用デバイス５は、第２の実施形態のラマン分光用デバイス２における金属粒子層からなる第１の反射体１０の代わりに、複数の金属ナノロッドが配置されて形成される金属ナノロッドの層からなる第１の反射体１０を有するものであり、それ以外の点は、第２の実施形態のラマン分光用デバイス２と同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同じ参照符号を付して、説明は省略する。
【００９４】
図９に示すように、本実施形態のラマン分光用デバイス５は、第２の実施形態と同様、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と、透光体２０と、完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備えたデバイス構造を有する。なお、本実施形態において、第１の反射体１０は、透光体２０上に配置された複数の金属ナノロッド４８から構成されている。
【００９５】
金属ナノロッド４８は、短軸長さと長軸長さが異なる棒状の金属ナノ粒子である。金属ナノロッド４８は、その短軸長さが３ｎｍ〜５０ｎｍ程度、長軸長さが２５ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であり、長軸長さは測定光Ｌ１の波長よりも小さいサイズのものである。金属ナノロッド４８は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、およびこれらの合金からなる群より選択される少なくとも１種の金属を主成分とすることが好ましい。なお、金属ナノロッドについては、例えば特開２００７−１３９６１２号公報に記載されている。
【００９６】
第１の反射体１０は、反射性金属からなるが、金属ナノロッド４８間に形成される間隙４９を有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。上述のように金属ナノロッド４８の径及びピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さく設計されており、第１の反射体１０は測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有するものとなっている。従って、第１の反射体１０は、局在プラズモンを発生しうる複数の金属ナノロッドからなる金属微細構造を有するものである。本実施形態においても、第１の反射体１０は、いわゆる電磁メッシュシールド効果により光に対しては半透過半反射性の薄膜として作用する。
【００９７】
また、第１の反射体１０は、測定光Ｌ１の波長よりも小さいサイズの複数の金属ナノロッド４８から構成され、測定光Ｌ１の波長より小さい凹凸構造を有するので、測定光Ｌ１の照射を受けて、局在プラズモン共鳴を効果的に起こすことができ、その表面において、局在プラズモン共鳴による電場増強効果を好適に得ることができる。
【００９８】
本実施形態のラマン分光用デバイス２においても、共振波長の測定光Ｌ１の照射により、第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返して多重反射（共振）が効果的に起こり、多重反射光による多重干渉が効果的に起こり、その表面において増強電場が発生する。また、第１の反射体１０の表面において電場が増強されることにより、表面増強ラマン効果を好適に得ることができる。
また、第１の反射体１０の表面において、局在プラズモン共鳴による増強電場を発生させることができ、これによる表面増強ラマン効果を好適に得ることができる。
【００９９】
以下、ラマン分光装置１００の可変フィルタとして使用可能な光変調デバイスについて説明する。本実施形態の光変調デバイスは、特開２００７−１７９５３号公報に詳細に説明されているものである。
【０１００】
図１０に示す、光変調デバイス５は、光入射側から、半透過半反射性を有する第１の反射体１１０と、透光性物質１２２が充填される入射光Ｌ３の波長より充分に小さい径の複数の微細孔１２１を有する透光性微細孔体１２０と、半透過半反射性を有する第２の反射体１３０とを順次備えてなり、第１の反射体１１０の平均複素屈折率と、第２の反射体１３０の平均複素屈折率と、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率及び厚みとに応じて、特定波長の光を吸収する吸収特性を示し、この吸収特性により入射光Ｌ３が変調されて、第１の反射体１０及び／又は第２の反射体３０から変調光Ｌ４が出射されるものである。
【０１０１】
また、複数の微細孔１２１に透光性物質１２２が充填される。透光性物質１２２としては特に制限されない。ただし、透光性物質１２２を出入可能であることから、流動性物質、すなわち液体や液晶等が好ましい。液体としては、水等の無機溶媒、アルコール（メタノール、エタノール等）等の有機溶媒、これらの混合液、無機溶媒及び／又は有機溶媒にグリセロールやショ糖等の溶質を溶解した各種溶液等が挙げられる。透光性物質１２２の出入は難しいが、透光性物質１２２として粉体等の固体を用いてもよい。透光性物質１２２として気体を用いてもよい。
【０１０２】
図１０（ａ）に示すように、光変調デバイス１に入射光Ｌ３が入射すると、第１の反射体１１０の透過率と反射率に応じて、一部は第１の反射体１１０の表面で反射され（図示略）、一部は第１の反射体１１０を透過して透光性微細孔体１２０に入射する。透光性微細孔体１２０に入射した光は、第１の反射体１１０と第２の反射体１３０との間で反射を繰り返す。すなわち、光変調デバイス５は、第１の反射体１１０と第２の反射体１３０との間で多重反射が起こる共振構造を有している。
【０１０３】
かかるデバイスでは、多重反射光による多重干渉が起こり、特定波長の光が選択的に吸収される吸収特性を示す。多重干渉条件は第１の反射体１１０の平均複素屈折率と第２の反射体１３０の平均複素屈折率と透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率及び厚みとに応じて変わるので、これらファクタに応じて特定波長の光を吸収する吸収特性を示す。
【０１０４】
光変調デバイス５において、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を変更したときの反射光スペクトル（第１の反射体１０から出射された光のスペクトル）の変化例を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）は、吸収ピーク波長がλ１からλ２に変化した様子を示している。光変調デバイス５は、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を調整することにより、光変調デバイス５の吸収ピーク波長を調整することができ、所望の波長を吸収するフィルタとして使用することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、（１）透光性微細孔体１２０の微細孔１２１に透光性物質１２２を充填しない空状態と透光性物質１２２を充填した充填状態とを切り替える、あるいは（２）透光性微細孔体１２０の微細孔１２１に充填する透光性物質１２２の種類及び／又は量を変更することで、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を変更することができる。「透光性物質１２２の種類の変更」には、透光性物質１２２の成分を変更する他、成分は同一で濃度を変更する場合も含まれる。また、透光性物質１２２が液晶等の場合には、（３）透光性微細孔体１２０に充填された透光性物質１２２の複素屈折率を電気的に変更して、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を変更することもできる。上記の（１）〜（３）を組み合わせて、平均複素屈折率を変更することもできる。
【０１０６】
図１に示すラマン分光装置１００において、可変フィルタに代えて、上記光変調デバイス５を配置し、可変波長レーザ５０からの測定光Ｌ１の波長の変更、調整に応じて、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を変更、調整して、測定光Ｌ１の波長成分を選択的に除去してもよい。
【０１０７】
以下、本発明の分析装置の他の実施形態として質量分析装置について説明する。
質量分析装置は、上記ラマン分光用デバイスを質量分析用デバイスとして使用し、デバイスの表面に配置された被分析物質（被分析物質を含む試料）に対して、波長可変レーザ光源から、デバイスの共振波長を持つ光ビームを照射し、デバイスの表面に発生した増強電場を利用して、被分析物質をデバイス表面から脱離させ、この脱離した被分析物質の質量を分析する質量分析手段を備えるものである。
質量分析装置に使用する質量分析用デバイスは、上記ラマン分光用デバイスの第１〜第５の実施形態で説明したものと同様のものを使用可能である。以下、本実施形態の質量分析装置では、ラマン分光用デバイス１を質量分析用デバイス１として使用する。
【０１０８】
質量分析用デバイス１では、その表面１ｓに配置された被分析物質を含む試料に測定光を照射して、測定光Ｌ１の照射により、第１の反射体１０の表面（試料配置面）１ｓにおいて電場が増強されるので、試料配置面上において電場が増強されて試料配置面上で測定光のエネルギが高められて、その高められたエネルギにより、配置されている試料に含まれる被分析物質を試料配置面１ｓから脱離させることができる。本実施形態においても、測定光の波長を質量分析用デバイス１の共振波長に調整することにより、試料配置面上における電場増強効果をより好適に得ることができ、被分析物質の脱離を確実に、効率よく行うことができる。
【０１０９】
ここで、質量分析用デバイス１は、その表面１ｓに、被分析物質を捕捉可能であり、測定光Ｌ１の照射により被分析物質を脱離可能な表面修飾（捕捉部材）が施されているものである。例えば、被分析物質が抗原である場合、その抗原と特異的に結合可能な抗体により第１の反射体１０の表面１ｓを修飾しておくことにより、表面１ｓに配置された被分析物質の量を増大させることができ、質量分析測定の感度を向上させることができる。
また、本実施形態において、試料とは、表面修飾と表面修飾に捕捉（結合）された被分析物質とをあわせたものをいう。
【０１１０】
図１１（ａ）は、表面修飾の好ましい形態を示す図である。図では視認しやすくするために表面修飾Ｒおよび表面修飾Ｒの構成要素は拡大して示してある。表面修飾Ｒは、第１の反射体１０の表面１ｓに、被分析物質Ｓと結合する第１のリンカー機能部Ａと、被分析物質Ｓと結合する第２のリンカー機能部Ｃと、第１のリンカー機能部Ａと第２のリンカー機能部Ｃとの間に介在し、測定光Ｌ１の照射により生じる電場で分解する分解機能部Ｂとを有するものである。図示例では、被分析物質Ｓは、表面修飾Ｒを介して、質量分析用デバイス１の表面１ｓの近傍に配置されている。
【０１１１】
なお、表面修飾Ｒは、第１のリンカー機能部Ａと、分解機能部Ｂと、第２のリンカー機能部Ｃとを全て備えた一つの物質であってもよいし、それぞれが異なる物質からなっていてもよい。また、第１のリンカー機能部Ａと分解機能部Ｂ、あるいは、分解機能部Ｂと第２のリンカー機能部Ｃが一つの物質であってもよい。
【０１１２】
図１１（ｂ）は、質量分析用デバイス１が、図１１（ａ）に示すような表面修飾Ｒを有する場合に、測定光Ｌ１の照射により被分析物質Ｓが脱離される様子を示した図である。質量分析デバイス１に測定光Ｌ１が照射されると、デバイス内部での共振および第１の反射体１０における局在プラズモン共鳴を生じ、質量分析デバイス１の表面１ｓにおいて電場が増強される。測定光Ｌ１の光エネルギは、表面１ｓにおいて増強された電場により、表面１ｓ付近において高められ、その高められたエネルギにより表面修飾Ｒの分解機能部Ｂが分解され、被分析物質Ｓに第２のリンカー機能部Ｃが結合されたものが、表面１ｓから脱離される。
【０１１３】
図１１（ａ）に示すように、表面修飾Ｒを有している場合は、被分析物質Ｓは、質量分析用デバイス１の表面１ｓから離れて存在することになる。質量分析用デバイス１では、表面１ｓ上に生じる電場増強効果を利用して測定光Ｌ１の光エネルギを表面１ｓにおいて高め、被分析物質Ｓの脱離に利用する。ここで、質量分析用デバイス１の表面１ｓにおいて得られる電場増強効果は、デバイス内部での共振により生る光吸収による電場増強効果、および／または局在プラズモン共鳴により生じる近接場光による電場増強効果であるので、表面１ｓからの距離に対して指数関数的に減少していくものである。従って、図１１（ａ）に示すように、被分析物質Ｓが表面１ｓから比較的離れて存在させることにより、被分析物質Ｓに照射される測定光Ｌ１の光エネルギは、電場増強による影響の少ないものとすることができる。すなわち、増強された光エネルギにより被分析物質Ｓがダメージを受けることを抑制でき、高精度な質量分析が可能となる。
【０１１４】
この質量分析用デバイス１を用いる質量分析装置の一実施形態について説明する。本実施形態の質量分析装置は、飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦ−ＭＳ）である。図１２は、質量分析装置の構成を示す構成図である。
【０１１５】
質量分析装置１５０は、真空に保たれたボックス１６８内に、上記実施形態の質量分析用デバイス１と、質量分析用デバイス１を保持するデバイス保持手段１６０と、質量分析用デバイスの第１の反射体１０の表面１ｓに配置された試料に測定光Ｌ１を照射して、試料中の被分析物質Ｓを第１の反射体１０の表面１ｓから脱離させる光照射手段１６１と、脱離した被分析物質Ｓを検出して被分析物質Ｓの質量を分析する質量分析手段１６４とを備え、質量分析用デバイス１と質量分析手段１６４との間に、第１の反射体１０の表面１ｓに対向する位置に配された引き出しグリッド１６２と、引き出しグリッド１６２の質量分析用デバイス１側の面と反対側の面に対向して配されたエンドプレート１６３と、さらに、図１に示す分光手段８０を備えた構成としている。
【０１１６】
光照射手段１６１は、波長可変に構成されたレーザ光源であり、照射する光ビームの波長を質量分析用デバイス１の共振波長に調整可能に構成されている。また、分光手段８０は、光照射手段１６１からの散乱光を分光してラマンスペクトルを得るものである。
本実施形態の質量分析装置１５０においても、ラマン分光装置１００と同様に、光照射手段１６１が測定光Ｌ１（光ビーム）の波長を変化させながら、分光手段８０でラマンスペクトルを得て、ラマンス信号を強く得ることができる測定光Ｌ１の波長を質量分析デバイス１の共振波長として、測定光Ｌ１の波長を調整、変更する。これにより、質量分析用デバイス１の表面１ｓに測定光Ｌ１を入射させて、測定光Ｌ１の多重反射による共振を起こすことができ、その表面１ｓに好適に増強電場を発生させることができる。また、増強電場により表面１ｓ付近において測定光Ｌ１の光エネルギを好適に高めることができるため、被分析物質の脱離に必要となる測定光Ｌ１の光エネルギを低減させることができる。
【０１１７】
ここで、本実施形態においても、ラマン散乱光の信号が強く得られる測定光Ｌ１の波長を共振波長に設定することに限定されず、質量分析用デバイスの表面に被分析物質を配置しない状態で測定光Ｌ１を入射させ、発生した散乱光を分光手段で分光して散乱光のスペクトルを得て、この散乱光の吸収スペクトルのピーク波長から、増強電場の強度が最大となる共振波長を決定し、測定光Ｌ１の波長をこの決定した共振波長に設定してもよい。
【０１１８】
また、予め、複数の波長について、質量分析用デバイスの反射光の反射強度を測定しておき、反射強度が最大となる波長を、増強電場の強度が最大となる共振波長に設定してもよい。また、質量分析用デバイスの第２の反射体が半透過半反射性を有する場合は、ラマン分光用デバイスの透過光の透過強度を測定しておき、透過強度が最大となる波長を、増強電場の強度が最大となる共振波長に設定してもよい。このような場合でも、増強電場を好適に発生させて、表面１ｓ付近において測定光Ｌ１の光エネルギを好適に高めることができるため、被分析物質の脱離に必要となる測定光Ｌ１の光エネルギを低減させることができる。
【０１１９】
質量分析手段１６４は、測定光Ｌ１の照射により質量分析用デバイス１の表面１ｓから脱離され、引き出しグリッド１６２およびエンドプレート１６３の中央の孔を通過して飛行してきた被分析物質Ｓを検出する検出部１６５と、検出部１６５の出力を増幅させるアンプ１６６と、アンプ１６６からの出力信号を処理するデータ処理部１６７により概略構成されている。
【０１２０】
このように構成された質量分析装置１５０を用いた質量分析について説明する。
まず、試料が配置された質量分析用デバイス１に電圧Ｖｓが印加され、所定のスタート信号により光照射手段１６１から、質量分析用デバイス１の共振波長に調整された測定光Ｌ１が、質量分析用デバイス１の表面１ｓに照射される。測定光Ｌ１の照射により、質量分析用デバイス１の表面１ｓにおいて電場が増強されるとともに、その電場により増強された測定光Ｌ１の光エネルギにより試料中の被分析物質Ｓが表面１ｓから脱離される。なお、測定光Ｌ１の波長は、質量分析用デバイスの共振波長に調整されているので、分析用デバイス１の表面１ｓにおいて効果的に電場を増強させることができ、これにより、確実に、かつ効率よく被分析物質Ｓの脱離を行うことができる。
【０１２１】
脱離された被分析物質Ｓは、質量分析用デバイス１と引き出しグリッド１６２との電位差Ｖｓにより引き出しグリッド１６２の方向に引き出されて加速し、中央の孔を通ってエンドプレート１６３の方向に略直進して飛行し、更にエンドプレート１６３の孔を通過して検出器１６５に到達して検出される。
【０１２２】
脱離後の分析物質Ｓの飛行速度は物質の質量に依存し、質量が小さいほど速いため、質量の小さいものから順に検出器１６５に検出される。
検出器１６５からの出力信号は、アンプ１６６により所定のレベルに増幅され、その後データ処理部１６７に入力される。データ処理部１６７では、上記スタート信号と同期する同期信号が入力されており、この同期信号とアンプ１６６からの出力信号とに基いて被分析物質Ｓの飛行時間を求めることができるので、その飛行時間から質量を導出して質量スペクトルを得ることができる。
【０１２３】
以上、質量分析装置１が、上述のような飛行時間型質量分析法（Time of Flight Mass Spectroscopy：ＴＯＦ−ＭＳ）を利用したものである場合を例に説明したが、これに限定されず、質量分析デバイス１の表面に発生する増強電場を利用して、その表面に配置された被分析物質を脱離させるものであれば特に限定されず、その他の質量分析方法を利用する分析装置にも適用可能である。
【０１２４】
以上、本発明に係る分析装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施態様に限定はされず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【０１２５】
以下、ラマン分光用デバイス３において、ＦＤＴＤによる電場強度シミュレーションを行った結果について説明する。本シミュレーショでは、所定の透光体の厚み（共振器長）ｄのラマン分光用デバイス３において、ラマン分光用デバイス３の表面に入射される入射光の波長を変化させたときに、表面に発生する増強電場Ｅの強度をＦＤＴＤにより算出した。算出結果を図１３のグラフに示す。図１３のグラフは、横軸に入射光の波長をとり、縦軸に|Ｅ|４体積積分をとった。
【０１２６】
また、図１３のグラフに、ｄ＝１８０ｎｍの時の結果を結果１のグラフとして示し、ｄ＝２１０ｎｍの時の結果を結果２のグラフとして示し、ｄ＝２４０ｎｍの時の結果を結果３のグラフとして示し、ｄ＝２７０ｎｍの時の結果を結果４のグラフとして示した。
【０１２７】
図１３のグラフから、結果１（ｄ＝１８０ｎｍ）では、波長７００ｎｍ近傍で増強電場が最大となり、結果２（ｄ＝２１０ｎｍ）では、波長７６０ｎｍ近傍で増強電場が最大となり、結果３（ｄ＝２４０ｎｍ）では、波長８２０ｎｍ近傍で増強電場が最大となり、結果４（ｄ＝２７０ｎｍ）では、波長９１０ｎｍ近傍で増強電場が最大となっている。すなわち、透光体の厚みｄ（共振器長）によって増強電場が最大となる入射光の波長が異なることが示された。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明に係る分析装置の一実施形態であるラマン分光装置を模式的に示す構成図である。
【図２】ラマン分光装置の制御部を含む駆動制御系を示すブロック図である。
【図３】ラマン分光用デバイスの第１の実施形態を示す構成図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、断面図である。
【図４】ラマン分光用デバイスの第２の実施形態を示す構成図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、上面図である。
【図５】ラマン分光用デバイスの第３の実施形態を模式的に示す構成図である。
【図６】図５に示す分光用デバイスの作製工程を模式的に示す工程図である。
【図７】ラマン分光用デバイスの第４の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図８】図７に示す分光用デバイスの作製工程を模式的に示す工程図である。
【図９】ラマン分光用デバイスの第５の実施形態を模式的に示す上面図である。
【図１０】（ａ）は、可変フィルタの他の実施形態である、光変調デバイスを模式的に示す構成図であり、（ｂ）は、光変調デバイスの反射光スペクトルの例である。
【図１１】（ａ）は、質量分析用デバイスの表面修飾の一例を模式的に示す構成図であり、（ｂ）は、測定光照射により被分析物質が脱離される様子を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る分析装置の一実施形態である質量分析装置である。
【図１３】ラマン分光用デバイスにおける入射光の波長に対して増強電場の強度のシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２９】
１、２、３、４、５ ラマン分光用デバイス
１ｓ、２ｓ、３ｓ、４ｓ 表面
６ 光変調デバイス
１０、１１０ 第１の反射体
１１ 金属細線
１２ パターン間隙
１３ 金属粒子
１４ 粒子間隙
１５ 金属体
１６ 微細孔
２０ 透光体
２０ｓ 透光体の表面
２１、１２１ 微細孔
３０、１３０ 第２の反射体
４０ 被陽極酸化金属体
４０ｓ 被陽極酸化金属体の表面
４１ 金属酸化物体
４１ａ 微細柱状体
４２ 非陽極酸化部
４４ 金属部
４５ 充填部
４６ 突出部
４８ 金属ナノロッド
４９ （金属ナノロッド間の）間隙
５０ 波長可変レーザ
６０ 可変フィルタ
６２ 多層膜フィルタ
６４ フィルタ駆動部
７０ 波長カット検出部
７２ ミラー
８０ 分光手段
９０ 制御部
１００ ラマン分光装置
１２０ 透光性微細孔体
１２２ 透光性物質
１５０ 質量分析装置
１６０ デバイス保持手段
１６１ 光照射手段
１６２ 引き出しグリッド
１６３ エンドプレート
１６４ 質量分析手段
１６５ 検出器
１６６ アンプ
１６７ データ処理部
１６８ ボックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定波長の光ビームが入射されて増強電場を発生させる光共振体の表面に被分析物質を配置し、光共振体の表面に発生する増強電場を利用して、被分析物質の物理的特性を分析する分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラマン分光法は、物質に単波長光を照射して得られる散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトル（ラマンスペクトル）を得る方法であり、物質の同定等に利用されている。このラマン散乱光は微弱な光であるため、ナノオーダーの金属の微細構造（以下、金属ナノ構造という）に起因する局在プラズモン共鳴（プラズモン効果）を利用して、このラマン散乱光を増強させる表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ）効果を発現させる方法が知られており、このＳＥＲＳ効果を得るために、キャビティ効果を利用する方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、フラクタルを含む複数の凝集ナノ粒子を含む媒質をマイクロキャビティの近くに配置して、この媒質に光源から光を入射して、媒質からのラマン信号を検出する装置および検出方法が記載されている。また、特許文献１には、フラクタル凝集体およびマイクロキャビティを持つデバイスは、光放出の大きい増強を引き起こすことが知られており、ナノ粒子および／またはフラクタル凝集体を高Ｑのマイクロキャビティ内に入れることにより、これらの光増強過程の性質を組み合わせることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特表平２００４−５３０８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されるような、マイクロキャビティ／マイクロ共振器では、測定光の波長に応じて、その波長を共振波長とするように設計され作製される。例えば、円柱状のマイクロ共振器ではその外径および長さが、円筒形のマイクロキャビティを持つデバイス（光共振体）ではその内径が、測定光の波長に応じて設計される。
しかしながら、マイクロキャビティ／マイクロ共振器は、非常に微細な構造体であり、設計値どおりに作製することは非常に困難である。したがって、測定光の波長を共振波長とするように設計しても、実際に作製されたマイクロキャビティ／マイクロ共振器では、共振波長を設計値と一致させることは困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、マイクロキャビティ／マイクロ共振器等の、特定の波長の光が入射されて増強電場を発生させる光共振体の表面に被分析物質を配置し、光共振体の表面に発生する増強電場を利用して、被分析物質の特性を分析する分析装置において、増強電場をより効果的に発生させ、高精度な分析を可能とする分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的を達成するために、本発明は、表面から内部に入射された所定波長の光ビームを前記内部で共振させて、前記表面に増強電場を発生させる光共振体と、前記光共振体の前記表面に入射させる前記光ビームを照射するとともに、照射される前記光ビームの波長を連続的に変化させる波長可変レーザ光源と、前記光ビームの波長を変化させて、前記光ビームの照射により前記光共振体の前記表面に発生する前記増強電場の強度が最大となる前記光共振体の共振波長を決定し、決定された前記共振波長に、前記波長可変レーザ光源から照射される前記光ビームの波長を設定する波長設定手段と、前記共振波長を持つ前記光ビームの照射により前記表面に発生する前記増強電場を利用して、前記光共振体の前記表面に配置された被分析物質の特性を分析する分析手段とを有することを特徴とする分析装置を提供するものである。
【０００８】
ここで、前記光共振体は、半透過半反射性を有する第１の反射体と、透光体と、完全反射性または半透過半反射性を有する第２の反射体と、を前記表面側から順次備えるものであることが好ましい。
また、前記第１の反射体が、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものであることが好ましい。請求項１または２に記載の分析装置。
【０００９】
また、本発明の分析装置において、さらに、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトルを得る分光手段を備え、前記波長設定手段は、ラマン散乱光の信号が強く得られる前記光ビームの波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものであることが好ましい。
あるいは、さらに、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、前記散乱光のスペクトルを得る分光手段を備え、前記波長設定手段は、前記散乱光の吸収スペクトルの波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものであることが好ましい。
あるいは、前記波長設手段は、予め測定された、前記光共振体の反射光または透過光の強度が最大となる波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものであることが好ましい。
【００１０】
ここで、さらに、前記光共振体の前記光ビームの進行方向下流側に配置され、前記波長可変レーザ光源から照射される前記光ビームの波長に応じて、カット波長を変更して所望の波長の光ビームをカットする可変フィルタを備えることが好ましい。
【００１１】
前記分析手段が、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトルを得る分光手段であることが好ましい。
【００１２】
また、前記分析手段が、前記被分析物質の質量を分析する質量分析手段であり、前記被分析物質が配置された前記光共振体の前記表面に、前記波長可変レーザ光源から前記共振波長を持つ前記光ビームを照射して前記表面に発生した前記増強電場を利用して、前記被分析物質を前記表面から脱離させ、この脱離した前記被分析物質の質量を前記質量分析手段により分析するものであることが好ましい。
【００１３】
なお、本明細書において、光共振体の表面に被分析物質を配置するとは、被分析物質を光共振体の表面に直接接触させた状態で配置する場合や、被分析物質を光共振体の表面の近傍に配置する（近接させる）場合を含む。
また、本明細書において、試料とは、被分析物質と、この被分析物質を光共振体の表面に配置するのに使用される各種の部材を含むものをいう。ここで、被分析物質以外の各種の部材とは、被分析物質を担持しかつ光共振体の表面に被分析物質を保持する溶媒等の保持部材や、被分析物質と特異的に結合して被分析物質を光共振体の表面に捕捉する捕捉部材等である。ここで、例えば、捕捉部材とは、被分析物質が抗原である場合、この抗原と特異的に結合可能な抗体である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の分析装置によれば、光ビームの波長を変化させて、光ビームの照射により光共振体の表面に発生する増強電場の強度が最大となる光共振体の共振波長を決定し、決定された共振波長に、波長可変レーザ光源から照射される光ビームの波長を設定する波長設定手段を備え、波長可変レーザ光源から照射される光ビームの波長を光共振体の共振波長に設定することにより、光共振体の共振波長にその設計値からのずれが生じたとしても、光共振体の共振波長と光ビームの波長とを正確に一致させることができるので、表面に増強電場を効果的に発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る分析装置について、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
以下、本発明に係る分析装置の一実施形態であるラマン分光装置について説明する。図１は、本発明に係るラマン分光装置の一実施形態を模式的に示す構成図である。また、図２は、ラマン分光装置の各部の動作を制御する駆動制御系を示すブロック図である。また、図３は、本発明に係るラマン分光装置に用いられるラマン分光用デバイスの一実施形態を示す構成図であり、図３（ａ）は、斜視図であり、図３（ｂ）は、断面図である。
【００１６】
図１に示す、ラマン分光装置１００は、ラマン分光用デバイス１と、波長可変レーザ５０と、可変フィルタ６０と、波長カット検出部７０と、分光手段８０と、ミラー７２および図示しない各種の光学部材を含む導光光学系とを備える。また、ラマン分光装置１００は、図２に示すように、ラマン分光装置１００の各部の動作を制御する制御部９０を備える。
ラマン分光装置１００は、ラマン分光用デバイス１の表面に配置された測定対象物質に、波長可変レーザ５０からの測定光Ｌ１を入射させ、測定対象物質からの散乱光を分光してラマン散乱スペクトルを得るものである。
【００１７】
図１および図３に示す、ラマン分光用デバイス１は、波長可変レーザ５０から照射された測定光Ｌ１の入射側（図示上側）から、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と、透光体２０と、完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備える。ここで、半透過半反射性とは、透過性と反射性を共に有することを意味し、その透過率と反射率は任意である。
【００１８】
ラマン分光用デバイス１は、第１の反射体１０の表面（光散乱面）１ｓから内部に入射され所定波長の光ビームを、その内部で共振させて、表面１ｓにおいて電場を増強させる（増強電場を発生させる）光共振体である。すなわち、本実施形態のラマン分光用デバイス１では、第１の反射体１０の表面（光散乱面）１ｓにおいて電場が増強され、表面増強ラマン効果を得ることができ、表面１ｓに被分析物質を配置して被分析物質の分析を行うことができる。
【００１９】
ここで、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓに被分析物質を配置するとは、被分析物質を表面１ｓに直接接触させた状態で配置する場合や、被分析物質を表面１ｓの近傍の電場が増強される領域に配置する（近接させる）場合を含み、特に制限されない。
例えば、被分析物質と特異的に結合して、その表面１ｓに被分析物質を捕捉する表面修飾（捕捉部材）を施し、この表面修飾を介して被分析物質を表面１ｓに配置して、被分析物質を表面１ｓに近接させた状態としてもよい。
【００２０】
なお、本実施形態では、表面修飾に結合した被分析物質とその表面修飾とを合わせたものや、被分析物質を担持しかつ表面１ｓに保持する溶媒等の保持部材と被分析物質とを合わせたものを試料ともいう。また、表面１ｓに、表面修飾や保持部材を介して被分析物質が配置された状態を、表面１ｓに試料が配置された状態という。
【００２１】
また、例えば、被分析物質が抗原である場合、その抗原と特異的に結合可能な抗体を表面１ｓに修飾しておき、抗原抗体反応により抗原である被分析物質と、抗体（表面修飾）とを結合させて、表面１ｓに抗体を介して被分析物質を配置する、すなわち、表面１ｓの近傍に被分析物質を配置してもよい。抗原抗体反応を利用して、表面１ｓに被分析物質を捕捉して配置することにより、表面１ｓに配置される被分析物質の量を増大させることができ、ラマン分光測定の感度を向上させることができる。
【００２２】
透光体２０は透光性平坦基板からなり、第１の反射体１０は透光体２０の一方の面に金属細線１１が規則的な格子状パターンで形成された金属パターン層からなり、第２の反射体３０は透光体２０の他方の面に形成されたベタ金属層からなる。
透光体２０の材質は特に制限なく、ガラスやアルミナ等の透光性セラミック、アクリル樹脂やカーボネート樹脂等の透光性樹脂等が挙げられる。
【００２３】
第１の反射体１０及び第２の反射体３０の材質としては、任意の反射性金属を使用でき、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、及びこれらの合金等が挙げられる。第１の反射体１０及び第２の反射体３０はこれら反射性金属を２種以上含むものであってもよい。
【００２４】
ベタ金属層である第２の反射体３０は、例えば金属蒸着等により成膜できる。第１の反射体１０は例えば、金属蒸着等によりベタ金属層を成膜した後、公知のフォトリソグラフィー加工を実施することで形成できる。
【００２５】
第１の反射体１０は反射性金属からなるが、デバイスの表面に照射された測定光を透過させる空隙であるパターン間隙１２を複数有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。第１の反射体１０の金属細線１１の線幅及びピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さく設計されており、第１の反射体１０は測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有するものとなっている。従って、第１の反射体１０は、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものである。かかる測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造の第１の反射体１０は、いわゆる電磁メッシュシールド効果により光に対しては半透過半反射性の薄膜として作用する。
【００２６】
金属細線１１のピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さい条件を充足すれば特に制限なく、測定光Ｌ１として可視光を用いる場合には例えば２００ｎｍ以下が好ましい。金属細線１１の線幅は光によって金属中で振動する電子の平均自由行程以下であることが好ましく、具体的には５０ｎｍ以下、特に３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
図３（ｂ）に示す如く、ラマン分光用デバイス１に測定光Ｌ１が入射すると、第１の反射体１０の透過率と反射率に応じて、一部は第１の反射体１０の表面１ｓで反射され（図示略）、一部は第１の反射体１０を透過して透光体２０に入射する。透光体２０に入射した光は、第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返す。すなわち、ラマン分光用デバイス１は、第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で多重反射が起こる共振構造を有している。従って、透光体２０の内部で多重反射光による多重干渉が起こり、多重干渉条件を満たす特定波長において共振し（以下、この特定波長を共振波長という）、共振波長の光が選択的に吸収される吸収特性を示す。ラマン分光用デバイス１内部においては、吸収特性に応じて電場が増強され、表面１ｓにおいて表面増強ラマン散乱効果を得ることができる。
【００２８】
また、ラマン分光用デバイス１では、多重干渉条件は第１の反射体１０の平均複素屈折率と第２の反射体３０の平均複素屈折率と透光体２０の平均複素屈折率及び厚みとに応じて変わるので、これらファクタに応じて特定波長（共振波長）の光を吸収する吸収特性を示す。そして、吸収特性に応じた測定光Ｌ１と異なる物理特性の出射光Ｌ２が出射される。本実施形態のラマン分光用デバイス１は、第２の反射体３０が完全反射性を有するので、出射光Ｌ２が第１の反射体１０からのみ出射される反射型デバイスである。
【００２９】
ここで、ラマン分光用デバイス１は、第１の反射体１０の平均複素屈折率をｎ１−ｉｋ１、透光体２０の平均複素屈折率をｎ２、第２の反射体３０の平均複素屈折率をｎ３−ｉｋ３、透光体２０の厚みをｄとして（ｋ１及びｋ３は消衰係数であり、−ｉｋ１及び−ｉｋ３は虚数部を示す。本実施形態では、透光体２０の平均複素屈折率の虚数部は０である。）、第１の反射体１０で反射されたときの位相ずれφ１、第２の反射体３０で反射されたときの位相ずれφ２は、各々下記式で表される。
φ１＝ｔａｎ−１［２ｎ２ｋ１／（ｎ２２−ｎ１２−ｋ１２）］
φ２＝ｔａｎ−１［２ｎ２ｋ３／（ｎ２２−ｎ３２−ｋ３２）］
また、多重干渉により吸収される光のピーク波長である共振波長λは、下記式で表される。
λ＝４πｎ２ｄ／（２π−φ１−φ２）
【００３０】
特に、第１の反射体１０、透光体２０、第２の反射体３０のうち少なくとも１つを複素誘電率の虚数部が０でない光吸収体により構成すると、吸収ピークがシャープになり、特定波長の光に対して強い吸収を示すものとなる。本実施形態では、金属層である第１の反射体１０及び第２の反射体３０が虚数部が０でない光吸収体である。
【００３１】
透光体２０の厚みｄは制限なく、多重干渉による可視光波長領域の吸収ピーク波長が１つとなり検出が容易なことから３００ｎｍ以下が好ましく、多重反射が効果的に起こりかつ多重干渉による吸収ピーク波長が可視光域で検出が容易なことから１００ｎｍ以上が好ましい。
【００３２】
ラマン分光用デバイス１では、透光体２０内における多重反射回数（フィネス）が最大となるよう、光インピーダンスマッチングを取ったデバイス構造とすることが好ましい。かかる構成とすることで、吸収ピークがシャープになり、より高精度な分析を実施でき、好ましい。
【００３３】
以上のように構成される、本実施形態のラマン分光用デバイス１は、第１の反射体１０を透過して透光体２０に入射した光が第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返して多重反射（共振）が効果的に起こり、多重反射光による多重干渉が効果的に起こる。本実施形態のラマン分光用デバイス１において、多重干渉条件は第１の反射体１０の平均複素屈折率と第２の反射体３０の平均複素屈折率と透光体２０の平均複素屈折率及び厚みとに応じて変わるので、これらファクタに応じて特定波長の光を吸収する吸収特性を示し、第１の反射体１０から吸収特性に応じた測定光Ｌ１と異なる物理特性の出射光Ｌ２が出射される。
【００３４】
また、本実施形態のラマン分光用デバイス１では、金属パターン層からなる第１の反射体１０の表面１ｓで局在プラズモン共鳴を効果的に起こすことができる。局在プラズモン共鳴は、金属の自由電子が光の電場に共鳴して振動することで電場を生じる現象である。特に凹凸構造を有する金属層では、凸部の自由電子が光の電場に共鳴して振動することで凸部周辺に強い電場を生じ、局在プラズモン共鳴が効果的に起こるとされている。本実施形態では、第１の反射体１０が測定光Ｌ１の波長より小さい凹凸構造を有するので、局在プラズモン共鳴が効果的に起こる。
【００３５】
局在プラズモン共鳴が生じる波長については、測定光Ｌ１の散乱や吸収が著しく増大し、この特定波長については反射光の強度が著しく低くなる。この局在プラズモン共鳴が生じる光波長（共鳴ピーク波長）、及び測定光Ｌ１の散乱や吸収の程度は、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓにある試料の屈折率等に依存する。
【００３６】
通常、多重干渉による吸収ピークと局在プラズモン共鳴による吸収ピークとは異なる波長に現れるので、本実施形態のラマン分光用デバイス１では、多重干渉現象と局在プラズモン共鳴現象による物理変化を各々検出することで、より高精度な分析を実施することが可能である。なお、多重干渉による吸収ピークと局在プラズモン共鳴による吸収ピークは重なる場合もある。
【００３７】
第１の反射体１０及び第２の反射体３０の材質としては、上記の如く、局在プラズモン共鳴による電場増強効果を得ることができることから金属が好ましいが、金属以外の反射性材料を用いてもよい。
【００３８】
本実施形態では、第１の反射体１０が規則的な格子状パターンの場合について説明したが、第１の反射体１０のパターン形状は任意であり、ランダムパターンでもよい。ただし、構造規則性が高い方が共振構造の面内均一性が高く、特性が集約されるので、感度等の点で好ましい。
また、第２の反射体３０は、完全反射性を有する反射体としたが、これに限定されず、第１の反射体１０と同様に、金属細線３１が規則的な格子状パターンで形成された金属パターン層からなり半透過半反射性を有するものでもよい。
【００３９】
上述のように構成されるラマン分光用デバイス１は、例えば、共振波長の設計値が測定光Ｌ１と一致するように測定光Ｌ１の波長に応じて設計される。なお、所定の屈折率を有する材料を用いて、測定光Ｌ１の波長に応じて透光体２０の厚みｄを調整することにより、共振波長を調整することができる。ここで、実際の透光体２０の厚みを設計値どおりとすることは容易ではなく、実際に作製されたラマン分光用デバイス１の共振波長は、その設計値からずれてしまい、測定光Ｌ１の波長と異なる値となり、表面増強ラマン効果を十分に得ることができない場合がある。
以下に詳述するが、本発明のラマン分光装置は、ラマン分光用デバイスの実際の共振波長がその設計値からずれている場合でも、測定光Ｌ１の波長をラマン分光用デバイスの共振波長に調整し、設定することにより、効果的に表面増強ラマン効果を得ることができる。
【００４０】
図１に示す、波長可変レーザ５０は、単波長のレーザ光を測定光Ｌ１として照射し、ラマン分光用デバイス１に入射させる光源である。波長可変レーザ５０は、出射光の波長を変更可能な光源であり、従って、測定光Ｌ１の波長を変えることができるものであり、例えば、Ｔｉ-Ａｌ２Ｏ３レーザや、ＯＰＯ（オプティカルパラメトリック発振）光源等の各種の波長可変レーザ光源を好適に使用することができる。
【００４１】
波長可変レーザ５０は、例えば、ラマン分光装置において、測定光Ｌ１の波長として通常使用される全波長の範囲において波長を変更可能に構成されていてもよく、被分析物質の特性等に応じて測定光Ｌ１の波長を決定してもよい。
また、波長可変レーザ５０は、例えば、被分析物質の特性等に応じて予め測定光Ｌ１の波長を決定し、この波長から所定の範囲、例えば数１０ｎｍの範囲において測定光Ｌ１の波長を連続的に変更可能に構成されていてもよい。
【００４２】
波長可変レーザ５０は、その決定された測定光Ｌ１の波長を共振波長とするように設計され、作製されたラマン分光用デバイス１の共振波長に設計値からのずれが生じても、波長を連続的に変化させることができ、測定光Ｌ１の波長とラマン分光用デバイス１の共振波長に正確に一致させることができる。
【００４３】
可変フィルタ６０は、多層膜フィルタ６２と、多層膜フィルタ６２の角度を変更するフィルタ駆動部６４と備え、ラマン分光用デバイス１の下流側に配置される。可変フィルタ６０は、波長可変レーザ光源５０から照射される測定光Ｌ１の波長の調整、変更に応じて、多層膜フィルタ６２の角度を調整してカット波長を変更された測定光Ｌ１の波長に変更し、変更された測定光Ｌ１の波長の光ビームをカットするものである。本実施形態では、可変フィルタ６０は、測定光Ｌ１の照射により、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓで発生する測定光Ｌ１による散乱光や、測定光Ｌ１の反射光のうち、特に、測定光Ｌ１の波長の成分の光を除去するものである。なお、カット波長は、測定光Ｌ１の波長に限定されず、装置内部の迷光等の所望の波長の光も併せてカットするように設定してもよい。
【００４４】
多層膜フィルタ６２は、入射光の角度に応じて所定の波長の光を選択的に除去するものである。本実施形態では、多層膜フィルタ６２に代えて、回折格子、吸収フィルタ等を使用することができる。
フィルタ駆動部６４は、カット波長に合わせて多層膜フィルタ６２の角度を変更、調整するものである。本実施形態では、フィルタ駆動部６４は、波長可変レーザ５０から照射される測定光Ｌ１の波長成分の光、すなわち測定光Ｌ１をカットするように、多層膜フィルタ６２の角度を調整する。
【００４５】
波長カット検出部７０は、可変フィルタ６０の多層膜フィルタ６２によって、所定の波長、例えば、測定光Ｌ１の波長の光がカットされたことを検出するためのもので、可変フィルタ６０の多層膜フィルタ６２の角度を調整する際に、多層膜フィルタ６２の透過光の光路上の検出位置に配置され、この透過光の光量を検出するものである。本実施形態では、可変フィルタ６０には、ラマン分光用デバイス１による散乱光等も入射するが、測定光Ｌ１も多く入射するので、可変フィルタ６０により測定光Ｌ１の波長の光がカットされると、透過光の光量が著しく減少する。
後述する制御部９０は、波長カット検出部７０からの測定信号を受信し、透過光の光量が極小となったタイミングで、可変フィルタ６０により測定光Ｌ１の波長の光がカットされたと判断して、フィルタ駆動部６４の駆動を停止して、カット波長の調整を終了する。
【００４６】
ミラー７２は、波長カット検出部７０の下流に配置され、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓで発生し、可変フィルタ６０の多層膜フィルタ６２を透過した散乱光を反射して、後述する分光手段８０に入射させる導光部材である。
分光手段８０は、分光検出器等からなり、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓで発生する散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトル（ラマンスペクトル）を得て、被分析物質の特性を分析するものである。
【００４７】
図２に示すように、制御部９０は、波長可変レーザ５０、可変フィルタ６０、波長カット検出部７０と、分光手段８０とそれぞれ接続されており、ラマン分光装置１００の動作を制御するものである。
制御部９０は、分光手段８０によって得られたラマン信号に応じて、波長可変レーザ５０の励起波長を設定する波長設定手段である。
また、制御部９０は、設定した波長可変レーザ５０の励起波長の光、すなわち測定光Ｌ１をカットするように、可変フィルタ６０の動作を制御する。その際に、波長カット検出部７０の動作を制御して、波長カット検出部７０から送信されてくる信号に応じて可変フィルタ６０によるカット波長の調整を、測定光Ｌ１の波長がカット波長となるように行う。
【００４８】
以下、上述のように構成されるラマン分光装置１００の動作を説明するとともに、ラマン分光装置１００を用いたラマン分光スペクトルの測定について説明する。
【００４９】
ラマン分光用デバイス１の表面１ｓに被分析物質を配置する。この被分析物質が配置されたラマン分光用デバイス１の表面１ｓに、波長可変レーザ５０から測定光Ｌ１を入射させ、発生した散乱光を分光手段８０で分光してラマンスペクトルを得る。
【００５０】
ここで、波長可変レーザ５０が、測定光Ｌ１の波長を連続的に変更しながら、散乱光のスペクトルを測定し、測定信号を制御部９０に送信する。
制御部９０は、測定されたラマンスペクトルから、信号が強く得られる光ビームの波長を検出する。この波長は、ラマン分光用デバイス１の多重干渉条件を満たす共振波長であり、ラマン分光用デバイス１の表面１ｓに発生する増強電場の強度が最大となる波長である。制御部９０は、この共振波長を波長可変レーザ光源５０の励起波長（測定光Ｌ１の波長）に設定し、設定信号を波長可変レーザ光源５０に送信する。
制御部９０から設定信号を受けた波長可変レーザ光源５０は、測定光Ｌ１の波長を設定された共振波長に変更する。
【００５１】
また、制御部９０は、可変フィルタ６０が、上記共振波長に設定された測定光Ｌ１の波長の成分を除去するように、フィルタ駆動部６４を制御して多層膜フィルタ６２の角度を調整する。
可変フィルタ６０のカット波長の調整にあたり、制御部９０は、波長カット検出部７０を検出位置に移動させる。波長カット検出部７０は、多層膜フィルタ６２の透過光の光量を検出し、検出信号を制御部９０に送信する。
【００５２】
制御部９０は、多層膜フィルタ６２の角度調整しながら、波長カット検出部７０により多層膜フィルタ６２の透過光の光量を測定して、光量が極小となったタイミングで、可変フィルタ６０により測定光Ｌ１の波長の光がカットされたと判断し、フィルタ駆動部６４の駆動を停止する。
制御部９０は、図示しない移動手段を駆動して波長カット検出部７０を検出位置から、多層膜フィルタ６２の透過光の光路から外れた退避位置（図１中に破線で示す）に移動させる。
【００５３】
このようにして、本実施形態のラマン分光装置では、波長可変レーザ光源５０から照射される測定光Ｌ１の波長を、ラマン分光用デバイスの共振波長に一致させることができ、これにより、表面増強ラマン効果をより好適に得ることができ、高精度なラマン分光測定が可能となる。
ここで、測定光Ｌ１の波長成分がカットされているので、デバイスからの散乱光を高精度に検出でき、高精度なラマン分光測定ができる。
【００５４】
なお、上述のように、ラマン分光用デバイス１は、通常、測定対象物質の特性等に応じて、共振波長が決定され、決定した共振波長となるように厚みｄや、平均屈折率を設計し、作製されるが、実際の共振波長を設計値と完全に一致させるのは困難である。このような問題に対しても、ラマン分光用デバイスの共振波長を検出し、測定光Ｌ１の波長を検出した共振波長に一致させることができるため、ラマン分光用デバイスを高精度に作製しなくとも、高精度なラマン分光測定が可能となる。
【００５５】
また、可変フィルタにより、波長可変レーザ光源からの測定光Ｌ１の波長の変更に応じて、カット波長を変更することができるため、測定光Ｌ１の波長の光を好適にカットすることができ、高精度なラマン分光測定が可能となる。
【００５６】
ここで、上記実施形態では、ラマン散乱光の信号が強く得られる測定光Ｌ１の波長を共振波長に設定するとしたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、ラマン分光用デバイスの表面に被分析物質を配置しない状態で測定光Ｌ１を入射させ、発生した散乱光を分光して散乱光のスペクトルを得て、この散乱光の吸収スペクトルのピーク波長から、増強電場の強度が最大となる共振波長を決定し、測定光Ｌ１の波長をこの決定した共振波長に設定してもよい。
また、予め、複数の波長について、ラマン分光用デバイスの反射光の反射強度を測定しておき、反射強度が最大となる波長を、増強電場の強度が最大となる共振波長に設定してもよい。また、ラマン分光用デバイスの第２の反射体が半透過半反射性を有する場合は、ラマン分光用デバイスの透過光の透過強度を測定しておき、透過強度が最大となる波長を、増強電場の強度が最大となる共振波長に設定してもよい。
【００５７】
なお、本実施形態のラマン分光用デバイスでは、第１の反射体が局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するので、この第１の反射体における局在プラズモン共鳴によるデバイスの表面に増強電場が生じ、これによる表面増強ラマン効果を得ることもできる。
ところで、”T.Itoh et.al, Applied Physics Letters, 83, 2274-2276 (2003)”には、表面増強ラマン強度と局在プラズモン共鳴との間に相関が存在することが記載されている。上記文献に記載されるように、表面増強ラマン強度と局在プラズモン共鳴には相関が存在するため、ラマン分光用デバイスの散乱光の吸収スペクトル、反射光または透過光を測定して第１の反射体において局在プラズモン共鳴を発生させる波長を決定することにより、この局在プラズモン共鳴に起因する表面増強ラマン効果を効果的に得るための最適な測定光Ｌ１の波長（励起波長）を決定することができる。
【００５８】
ここで、上記実施形態では、被分析物質の特性を分析する分析手段として、表面に被分析物質が配置されたラマン分光用デバイスの表面からの散乱光を分光してラマンスペクトルを得る分光手段８０を有するラマン分光装置１００について説明したが、本発明の分析装置はこれに限定されない。
【００５９】
上記ラマン分光用デバイス１では、第１の反射体１０及び／又は第２の反射体３０（好ましくは第１の反射体１０）に被分析物質、あるいは被分析物質を含む試料を配置すると、反射体と試料との相互作用等によって試料が配置された反射体の平均複素屈折率（実効複素屈折率）が変わり、多重干渉条件が変わることがわかっている。すなわち、試料によって多重干渉による吸収特性が変わる。ラマン分光用デバイス１を、上記特性を利用したセンサデバイス１として使用して、吸収特性によって変化する出射光Ｌ２の物理特性を検出することで、試料の分析を行うことができる。吸収特性によって変化する出射光Ｌ２の物理特性としては、出射光Ｌ２の光強度又は光強度の変化量、センサデバイス１により吸収される光の吸収波長又は吸収波長のシフト等が挙げられる。この場合、分析装置としては、試料の特性を分析する分析手段に、センサデバイス１の反射光および／または透過光の光量を検出する光量検出手段を有するものや、反射光あるいは透過光のスペクトルを測定する分光手段を有するものが挙げられる。
【００６０】
このようにして、センサデバイス１では、試料の屈折率及び／又は濃度を分析することができ、試料の屈折率を分析して試料を同定することもできる。また、試料を配置する反射体（第１の反射体１０及び／又は第２の反射体３０）に被分析物質（特定物質）と特異的に結合する結合物質（表面修飾）を固定してから被分析物質を含む試料を接触させ、ラマン分光用デバイス１に対して測定光Ｌ１を照射し出射光Ｌ２を検出することで、試料に含まれる被分析物質の有無及び／又は被分析物質の量を分析することもできる。特定物質／結合物質の組合せとしては抗原／抗体（いずれを結合物質としてもよい）等が挙げられ、本実施形態では抗原抗体反応等の経時的な分析も可能である。
この場合でも、測定光Ｌ１の波長が変更されても、変更された測定光Ｌ１成分を効率よくカットし、出射光Ｌ２を高精度に検出することができるので、屈折率、濃度の高精度の分析が可能となり、抗原／抗体の量などを高精度に分析できる。
【００６１】
以下、図４を参照して、ラマン分光用デバイスの第２の実施形態について説明する。図４（ａ）は第１の実施形態の図１（ａ）に対応する斜視図、図４（ｂ）はラマン分光用デバイスの上面図である。本実施形態において、第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明は省略する。本実施形態のラマン分光用デバイス２は、第１の反射体１０が金属粒子層からなる点を除けば第１の実施形態と基本的な構成は同様であり、また、第１の実施形態と同様の効果を奏するものである。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返して多重反射（共振）が効果的に起こり、多重反射光による多重干渉が効果的に起こり、表面において増強電場が発生する。
【００６２】
図４に示すように、本実施形態のラマン分光用デバイス２は、第１の実施形態と同様、測定光Ｌ１の入射側から、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と透光体２０と完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備えたデバイス構造を有する。
【００６３】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態では第１の反射体１０がパターン形成された金属層であったのに対して、第１の反射体１０が透光体２０の表面に略同一径の複数の金属粒子１３がマトリクス状に規則配列して固着された金属粒子層からなる点である。金属粒子１３の材質は制限なく、第１の実施形態の第１の反射体１０と同様の金属が例示できる。
【００６４】
上記第１の反射体１０は例えば、透光体２０の表面に金属粒子１３の分散溶液をスピンコート法等により塗布し乾燥することで形成できる。分散溶液に樹脂や蛋白質等のバインダを含有させ、バインダを介して金属粒子１３を透光体２０の表面に固着させることが好ましい。バインダとして蛋白質を用いる場合には、蛋白質同士の結合反応を利用して、金属粒子１３を透光体２０の表面に固着させることも可能である。
【００６５】
第１の反射体１０は反射性金属からなるが、空隙である粒子間隙１４を複数有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。金属粒子１３の径及びピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さく設計されており、第１の反射体１０は測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有するものとなっている。従って、第１の反射体１０（金属微粒子層）は、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものである。本実施形態においても、第１の反射体１０は、いわゆる電磁メッシュシールド効果により光に対しては半透過半反射性の薄膜として作用する。
【００６６】
本実施形態のラマン分光用デバイス２においても、共振波長の測定光Ｌ１の照射により、第１の反射体１０の表面２ｓにおいて電場が増強され、表面増強ラマン効果を好適に得ることができるデバイスであり、表面２ｓに被分析物質を配置して被分析物質の分析を行うことができる。
【００６７】
金属粒子１３のピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さい条件を充足すれば特に制限なく、測定光Ｌ１として可視光を用いる場合には例えば２００ｎｍ以下が好ましい。金属粒子１３の径は光によって金属中で振動する電子の平均自由行程以下であることが好ましく、具体的には５０ｎｍ以下、特に３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６８】
本実施形態では、第１の反射体１０が略同一径の複数の金属粒子１３がマトリクス状に規則配列して固着された金属層からなる場合について説明したが、金属粒子１３は径に分布があってもよく、配列パターンも任意であり、ランダム配列でもよい。また、第２の反射体３０がベタ金属層からなる場合について説明したが、第２の反射体３０についても第１の反射体１０と同様に金属粒子層により構成することができる。この場合には、第２の反射体３０が半透過半反射性を有するものとなる。
【００６９】
以下、図５及び図６を参照して、ラマン分光用デバイスの第３の実施形態について説明する。図５はラマン分光用デバイスの斜視図、図６はその製造工程図である。本実施形態において、第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明は省略する。
【００７０】
図５に示す如く、本実施形態のラマン分光用デバイス３は、第１の実施形態と同様、測定光Ｌ１の入射側から、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と透光体２０と完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備えたデバイス構造を有する。
【００７１】
本実施形態では、第１の実施形態と異なり、透光体２０は図６に示す被陽極酸化金属体（Ａｌ）４０の一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）４１からなり、第２の反射体３０は図６に示す被陽極酸化金属体４０の非陽極酸化部分（Ａｌ）４２からなる。第２の反射体３０は完全反射性を有する。
【００７２】
透光体２０は、第１の反射体１０側から第２の反射体３０側に延びる略ストレートな複数の微細孔２１が開孔された透光性微細孔体である。複数の微細孔２１は第１の反射体１０側の面において開口し、第２の反射体３０側は閉じられている。透光体２０において、複数の微細孔２１は測定光Ｌ１の波長より小さい径及びピッチで略規則的に配列されている。
【００７３】
陽極酸化は、被陽極酸化金属体４０を陽極とし、陰極と共に電解液に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加することで実施できる。被陽極酸化金属体４０の形状は制限されず、板状等が好ましい。また、支持体の上に被陽極酸化金属体４０が層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることも差し支えない。陰極としてはカーボンやアルミニウム等が使用される。電解液としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等の酸を、１種又は２種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。
【００７４】
図６に示すように、被陽極酸化金属体４０を陽極酸化すると、被陽極酸化金属体の表面４０ｓから該面に対して略垂直方向に酸化反応が進行し、金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）４１が生成される。陽極酸化により生成される金属酸化物体４１は、多数の平面視略正六角形状の微細柱状体４１ａが隙間なく配列した構造を有するものとなる。各微細柱状体４１ａの略中心部には、表面４０ｓから深さ方向に略ストレートに延びる微細孔２１が開孔され、各微細柱状体４１ａの底面は丸みを帯びた形状となる。陽極酸化により生成される金属酸化物体の構造は、益田秀樹、「陽極酸化法によるメソポーラスアルミナの調製と機能材料としての応用」、材料技術Vol.15,No.10、1997年、p.34等に記載されている。
【００７５】
規則配列構造の金属酸化物体４１を生成する場合の好適な陽極酸化条件例としては、電解液としてシュウ酸を用いる場合、電解液濃度０．５Ｍ、液温１４〜１６℃、印加電圧４０〜４０±０．５Ｖ等が挙げられる。この条件で生成される微細孔２１は例えば、径が約３０ｎｍ、ピッチが約１００ｎｍである。
【００７６】
本実施形態において、第１の反射体１０は透光体２０への金属蒸着等により成膜され、透光体２０の表面形状に沿って形成された金属層からなる。透光体２０の微細孔２１の開口箇所には金属が成膜されないので、第１の反射体１０は略中心部に微細孔１６を有する平面視略正六角状の金属体１５が隙間なく配列した形状を呈する。第１の反射体１０の微細孔１６は透光体２０の微細孔２１と同じパターンで開孔されるので、微細孔１６は測定光Ｌ１の波長より小さい径及びピッチで略規則的に配列されたものとなる。
【００７７】
第１の反射体１０は反射性金属からなるが、空隙である微細孔１６を複数有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。第１の反射体１０は、略中心部に微細孔１６を有する測定光Ｌ１の波長より小さい大きさの平面視略正六角状の金属体１５が略規則的に配列されたものであるので、測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有するものとなっている。本実施形態においても、第１の反射体１０は、いわゆる電磁メッシュシールド効果により光に対しては半透過半反射性の薄膜として作用する。
【００７８】
金属体１５のピッチ（微細孔１６のピッチ）は測定光Ｌ１の波長よりも小さい条件を充足すれば特に制限なく、測定光Ｌ１として可視光を用いる場合には例えば２００ｎｍ以下が好ましい。
【００７９】
隣接する微細孔１６の離間距離（隣接する微細孔１６の間にある金属体１５の幅Ｗ）は特に制限なく、適宜設定すれば良い。幅Ｗは、第１、第３の実施形態の金属細線１１の幅、金属粒子１３の径に相当する。幅Ｗは、光によって金属中で振動する電子の平均自由行程以下であることが好ましい。
【００８０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１の反射体１０を透過して透光体２０に入射した光が第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返して多重反射し、多重反射光による多重干渉が効果的に起こり、共振条件を満たす特定波長において共振する。共振により、共振波長の光が吸収され、デバイス内の電場が増強され、その表面３ｓにおいて増強電場が発生する。
【００８１】
本実施形態のラマン分光用デバイス３は、透光体２０が第１の反射体１０側の面において開口した複数の微細孔２１を有する透光性微細孔体からなり、第１の反射体１０が透光体２０の表面形状に沿って複数の微細孔１６を有して形成された金属層からなる点を除けば、第１の実施形態と基本的な構成は同様であるので、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００８２】
本実施形態のラマン分光用デバイス３は、陽極酸化を利用して製造されたものであるので、透光体２０の微細孔２１及び第１の反射体１０の微細孔１６が略規則配列されたラマン分光用デバイス４を簡易に製造でき好ましい。ただし、これら微細孔の配列はランダム配列でもよい。
【００８３】
本実施形態では、透光体２０の製造に用いる被陽極酸化金属体４０の主成分としてＡｌのみを挙げたが、陽極酸化可能で生成される金属酸化物が透光性を有するものであれば、任意の金属が使用できる。Ａｌ以外では、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｚｎ等が使用できる。被陽極酸化金属体４０は、陽極酸化可能な金属を２種以上含むものであってもよい。
【００８４】
本実施形態では、第２の反射体３０が完全反射性を有する場合について説明したが、被陽極酸化金属体４０の全体を陽極酸化する、あるいは、被陽極酸化金属体４０の一部を陽極酸化し、さらに被陽極酸化金属体４０の非陽極酸化部分４２及びその近傍部分を除去して、微細孔２１が透光体２０を貫通する透光体２０を得て、さらに、微細孔２１が透光体２０を貫通する透光体２０に透光体２０の表面形状に沿って第２の反射体３０を形成して、第１の反射体１０と同様に微細孔を有し半透過反射性を有する第２の反射体３０を形成してもよい。
【００８５】
以下、図７及び図８を参照して、ラマン分光用デバイスの第４の実施形態のについて説明する。図７は、ラマン分光用デバイスの断面図、図８は製造工程図である。本実施形態において、第１の実施形態および第３の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明は省略する。
【００８６】
図７に示すように、本実施形態のラマン分光用デバイス４は、第３の実施形態と同様、測定光Ｌ１の入射側から、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と透光体２０と完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備えたデバイス構造を有し、透光体２０は図８に示す被陽極酸化金属体（Ａｌ）４０の一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体（Ａｌ２Ｏ３）４１からなり、第２の反射体３０は図８に示す被陽極酸化金属体４０の非陽極酸化部分（Ａｌ）４２からなる。第２の反射体３０は完全反射性を有する。ラマン分光用デバイス４は、第３の実施形態のラマン分光用デバイス３と第１の反射体１０の構成が異なる以外は同様の構成を有し、同様の効果を得るものである。
【００８７】
ラマン分光用デバイス４は、微細孔２１内に充填されている充填部４５と、微細孔２１上に透光体２０の表面２０ｓより突出して形成され、充填部４５の外径よりも大きい外径を有する突出部４６とからなる複数の金属部４４を備えており、金属部４４の突出部４６側の表面が、被分析物質が配置される面であり、第１の反射体１０の表面４ｓである。すなわち、本実施形態では、第１の反射体１０は、複数の金属部４４の突出部４６により構成されている。
【００８８】
充填部４５と突出部４６とからなる金属部４４は、透光体２０の微細孔２１に電気メッキ処理を施すことにより形成される。
電気メッキを行う場合には、第２の反射体３０が電極として機能し、電場が強い微細孔２１の底部から優先的に金属が析出する。この電気メッキ処理を継続して行うことにより、微細孔１２内に金属が充填されて金属部４４の充填部４５が形成される。充填部４５が形成された後、更に電気メッキ処理を続けると、微細孔２１から充填金属が溢れるが、微細孔２１付近の電場が強いことから、微細孔２１周辺に継続して金属が析出していき、充填部４５上に透光体表面２０ｓより突出し、充填部４５の径よりも大きい径を有する突出部４６が形成される（図８（ｃ）参照）。
【００８９】
金属部４４を電気メッキにより成長する際に、条件によっては微細孔２１の底面と被陽極酸化金属体１０の非陽極酸化部分からなる導電体１３との間の薄い層が破られて、金属部４４の充填部４５が透光体２０の裏面２０ｒまで到達することもある。
【００９０】
本実施形態において複数の金属部４４同士は近接しており、第１の反射体１０は空隙を有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。互いに隣接する微細孔２１同士のピッチは例えば、１０〜４００ｎｍであり、微細孔２１の孔径は５〜２００ｎｍである。第１の反射体１０は、微細孔２１に充填された充填部４５と充填部４５の外径よりも大きい外径を有する突出部４６とからなる複数の金属部４４からなっているので、測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有し、電磁メッシュシールド機能を有する半透過半反射性の薄膜となる。
【００９１】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１の反射体１０を透過して透光体２０に入射した光が第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で多重反射し、多重反射光による多重干渉が効果的に起こり、共振条件を満たす特定波長において共振する。共振により、その表面４ｓにおいて電場増強効果を得ることができる。共振波長は、第１の実施形態と同様に、透光体２０の平均屈折率と厚みに応じて変化するため、これらのファクタに応じた波長において高い電場増強効果（例えば、１００倍以上の増強効果）を得ることができる。
【００９２】
本実施形態では、金属部４４の突出部４６が粒子状であり、表面２０ｓ側から見れば、透光体２０の表面２０ｓに金属微粒子層が形成された構造になっている。かかる構成では、突出部４６が金属部４４の凸部であるので、その平均的な外径およびピッチが測定光Ｌ１の波長よりも小さく設計されることが好ましい。金属部４４は、突出部４６の大きさが、局在プラズモンを励起可能な大きさであれば局在プラズモン共鳴による電場増強効果も得られるため好ましい。この場合、突出部４６からなる金属微粒子層は、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものである。
【００９３】
以下、図９を参照して、ラマン分光用デバイスの第５の実施形態について説明する。図９は、本実施形態のラマン分光用デバイスを模式的に示す上面図である。本実施形態のラマン分光用デバイス５は、第２の実施形態のラマン分光用デバイス２における金属粒子層からなる第１の反射体１０の代わりに、複数の金属ナノロッドが配置されて形成される金属ナノロッドの層からなる第１の反射体１０を有するものであり、それ以外の点は、第２の実施形態のラマン分光用デバイス２と同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同じ参照符号を付して、説明は省略する。
【００９４】
図９に示すように、本実施形態のラマン分光用デバイス５は、第２の実施形態と同様、半透過半反射性を有する第１の反射体１０と、透光体２０と、完全反射性を有する第２の反射体３０とを順次備えたデバイス構造を有する。なお、本実施形態において、第１の反射体１０は、透光体２０上に配置された複数の金属ナノロッド４８から構成されている。
【００９５】
金属ナノロッド４８は、短軸長さと長軸長さが異なる棒状の金属ナノ粒子である。金属ナノロッド４８は、その短軸長さが３ｎｍ〜５０ｎｍ程度、長軸長さが２５ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であり、長軸長さは測定光Ｌ１の波長よりも小さいサイズのものである。金属ナノロッド４８は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、およびこれらの合金からなる群より選択される少なくとも１種の金属を主成分とすることが好ましい。なお、金属ナノロッドについては、例えば特開２００７−１３９６１２号公報に記載されている。
【００９６】
第１の反射体１０は、反射性金属からなるが、金属ナノロッド４８間に形成される間隙４９を有しているので光透過性を有し、半透過半反射性を有する。上述のように金属ナノロッド４８の径及びピッチは測定光Ｌ１の波長よりも小さく設計されており、第１の反射体１０は測定光Ｌ１の波長よりも小さい凹凸構造を有するものとなっている。従って、第１の反射体１０は、局在プラズモンを発生しうる複数の金属ナノロッドからなる金属微細構造を有するものである。本実施形態においても、第１の反射体１０は、いわゆる電磁メッシュシールド効果により光に対しては半透過半反射性の薄膜として作用する。
【００９７】
また、第１の反射体１０は、測定光Ｌ１の波長よりも小さいサイズの複数の金属ナノロッド４８から構成され、測定光Ｌ１の波長より小さい凹凸構造を有するので、測定光Ｌ１の照射を受けて、局在プラズモン共鳴を効果的に起こすことができ、その表面において、局在プラズモン共鳴による電場増強効果を好適に得ることができる。
【００９８】
本実施形態のラマン分光用デバイス２においても、共振波長の測定光Ｌ１の照射により、第１の反射体１０と第２の反射体３０との間で反射を繰り返して多重反射（共振）が効果的に起こり、多重反射光による多重干渉が効果的に起こり、その表面において増強電場が発生する。また、第１の反射体１０の表面において電場が増強されることにより、表面増強ラマン効果を好適に得ることができる。
また、第１の反射体１０の表面において、局在プラズモン共鳴による増強電場を発生させることができ、これによる表面増強ラマン効果を好適に得ることができる。
【００９９】
以下、ラマン分光装置１００の可変フィルタとして使用可能な光変調デバイスについて説明する。本実施形態の光変調デバイスは、特開２００７−１７９５３号公報に詳細に説明されているものである。
【０１００】
図１０に示す、光変調デバイス５は、光入射側から、半透過半反射性を有する第１の反射体１１０と、透光性物質１２２が充填される入射光Ｌ３の波長より充分に小さい径の複数の微細孔１２１を有する透光性微細孔体１２０と、半透過半反射性を有する第２の反射体１３０とを順次備えてなり、第１の反射体１１０の平均複素屈折率と、第２の反射体１３０の平均複素屈折率と、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率及び厚みとに応じて、特定波長の光を吸収する吸収特性を示し、この吸収特性により入射光Ｌ３が変調されて、第１の反射体１０及び／又は第２の反射体３０から変調光Ｌ４が出射されるものである。
【０１０１】
また、複数の微細孔１２１に透光性物質１２２が充填される。透光性物質１２２としては特に制限されない。ただし、透光性物質１２２を出入可能であることから、流動性物質、すなわち液体や液晶等が好ましい。液体としては、水等の無機溶媒、アルコール（メタノール、エタノール等）等の有機溶媒、これらの混合液、無機溶媒及び／又は有機溶媒にグリセロールやショ糖等の溶質を溶解した各種溶液等が挙げられる。透光性物質１２２の出入は難しいが、透光性物質１２２として粉体等の固体を用いてもよい。透光性物質１２２として気体を用いてもよい。
【０１０２】
図１０（ａ）に示すように、光変調デバイス１に入射光Ｌ３が入射すると、第１の反射体１１０の透過率と反射率に応じて、一部は第１の反射体１１０の表面で反射され（図示略）、一部は第１の反射体１１０を透過して透光性微細孔体１２０に入射する。透光性微細孔体１２０に入射した光は、第１の反射体１１０と第２の反射体１３０との間で反射を繰り返す。すなわち、光変調デバイス５は、第１の反射体１１０と第２の反射体１３０との間で多重反射が起こる共振構造を有している。
【０１０３】
かかるデバイスでは、多重反射光による多重干渉が起こり、特定波長の光が選択的に吸収される吸収特性を示す。多重干渉条件は第１の反射体１１０の平均複素屈折率と第２の反射体１３０の平均複素屈折率と透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率及び厚みとに応じて変わるので、これらファクタに応じて特定波長の光を吸収する吸収特性を示す。
【０１０４】
光変調デバイス５において、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を変更したときの反射光スペクトル（第１の反射体１０から出射された光のスペクトル）の変化例を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）は、吸収ピーク波長がλ１からλ２に変化した様子を示している。光変調デバイス５は、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を調整することにより、光変調デバイス５の吸収ピーク波長を調整することができ、所望の波長を吸収するフィルタとして使用することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、（１）透光性微細孔体１２０の微細孔１２１に透光性物質１２２を充填しない空状態と透光性物質１２２を充填した充填状態とを切り替える、あるいは（２）透光性微細孔体１２０の微細孔１２１に充填する透光性物質１２２の種類及び／又は量を変更することで、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を変更することができる。「透光性物質１２２の種類の変更」には、透光性物質１２２の成分を変更する他、成分は同一で濃度を変更する場合も含まれる。また、透光性物質１２２が液晶等の場合には、（３）透光性微細孔体１２０に充填された透光性物質１２２の複素屈折率を電気的に変更して、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を変更することもできる。上記の（１）〜（３）を組み合わせて、平均複素屈折率を変更することもできる。
【０１０６】
図１に示すラマン分光装置１００において、可変フィルタに代えて、上記光変調デバイス５を配置し、可変波長レーザ５０からの測定光Ｌ１の波長の変更、調整に応じて、透光性微細孔体１２０の平均複素屈折率を変更、調整して、測定光Ｌ１の波長成分を選択的に除去してもよい。
【０１０７】
以下、本発明の分析装置の他の実施形態として質量分析装置について説明する。
質量分析装置は、上記ラマン分光用デバイスを質量分析用デバイスとして使用し、デバイスの表面に配置された被分析物質（被分析物質を含む試料）に対して、波長可変レーザ光源から、デバイスの共振波長を持つ光ビームを照射し、デバイスの表面に発生した増強電場を利用して、被分析物質をデバイス表面から脱離させ、この脱離した被分析物質の質量を分析する質量分析手段を備えるものである。
質量分析装置に使用する質量分析用デバイスは、上記ラマン分光用デバイスの第１〜第５の実施形態で説明したものと同様のものを使用可能である。以下、本実施形態の質量分析装置では、ラマン分光用デバイス１を質量分析用デバイス１として使用する。
【０１０８】
質量分析用デバイス１では、その表面１ｓに配置された被分析物質を含む試料に測定光を照射して、測定光Ｌ１の照射により、第１の反射体１０の表面（試料配置面）１ｓにおいて電場が増強されるので、試料配置面上において電場が増強されて試料配置面上で測定光のエネルギが高められて、その高められたエネルギにより、配置されている試料に含まれる被分析物質を試料配置面１ｓから脱離させることができる。本実施形態においても、測定光の波長を質量分析用デバイス１の共振波長に調整することにより、試料配置面上における電場増強効果をより好適に得ることができ、被分析物質の脱離を確実に、効率よく行うことができる。
【０１０９】
ここで、質量分析用デバイス１は、その表面１ｓに、被分析物質を捕捉可能であり、測定光Ｌ１の照射により被分析物質を脱離可能な表面修飾（捕捉部材）が施されているものである。例えば、被分析物質が抗原である場合、その抗原と特異的に結合可能な抗体により第１の反射体１０の表面１ｓを修飾しておくことにより、表面１ｓに配置された被分析物質の量を増大させることができ、質量分析測定の感度を向上させることができる。
また、本実施形態において、試料とは、表面修飾と表面修飾に捕捉（結合）された被分析物質とをあわせたものをいう。
【０１１０】
図１１（ａ）は、表面修飾の好ましい形態を示す図である。図では視認しやすくするために表面修飾Ｒおよび表面修飾Ｒの構成要素は拡大して示してある。表面修飾Ｒは、第１の反射体１０の表面１ｓに、被分析物質Ｓと結合する第１のリンカー機能部Ａと、被分析物質Ｓと結合する第２のリンカー機能部Ｃと、第１のリンカー機能部Ａと第２のリンカー機能部Ｃとの間に介在し、測定光Ｌ１の照射により生じる電場で分解する分解機能部Ｂとを有するものである。図示例では、被分析物質Ｓは、表面修飾Ｒを介して、質量分析用デバイス１の表面１ｓの近傍に配置されている。
【０１１１】
なお、表面修飾Ｒは、第１のリンカー機能部Ａと、分解機能部Ｂと、第２のリンカー機能部Ｃとを全て備えた一つの物質であってもよいし、それぞれが異なる物質からなっていてもよい。また、第１のリンカー機能部Ａと分解機能部Ｂ、あるいは、分解機能部Ｂと第２のリンカー機能部Ｃが一つの物質であってもよい。
【０１１２】
図１１（ｂ）は、質量分析用デバイス１が、図１１（ａ）に示すような表面修飾Ｒを有する場合に、測定光Ｌ１の照射により被分析物質Ｓが脱離される様子を示した図である。質量分析デバイス１に測定光Ｌ１が照射されると、デバイス内部での共振および第１の反射体１０における局在プラズモン共鳴を生じ、質量分析デバイス１の表面１ｓにおいて電場が増強される。測定光Ｌ１の光エネルギは、表面１ｓにおいて増強された電場により、表面１ｓ付近において高められ、その高められたエネルギにより表面修飾Ｒの分解機能部Ｂが分解され、被分析物質Ｓに第２のリンカー機能部Ｃが結合されたものが、表面１ｓから脱離される。
【０１１３】
図１１（ａ）に示すように、表面修飾Ｒを有している場合は、被分析物質Ｓは、質量分析用デバイス１の表面１ｓから離れて存在することになる。質量分析用デバイス１では、表面１ｓ上に生じる電場増強効果を利用して測定光Ｌ１の光エネルギを表面１ｓにおいて高め、被分析物質Ｓの脱離に利用する。ここで、質量分析用デバイス１の表面１ｓにおいて得られる電場増強効果は、デバイス内部での共振により生る光吸収による電場増強効果、および／または局在プラズモン共鳴により生じる近接場光による電場増強効果であるので、表面１ｓからの距離に対して指数関数的に減少していくものである。従って、図１１（ａ）に示すように、被分析物質Ｓが表面１ｓから比較的離れて存在させることにより、被分析物質Ｓに照射される測定光Ｌ１の光エネルギは、電場増強による影響の少ないものとすることができる。すなわち、増強された光エネルギにより被分析物質Ｓがダメージを受けることを抑制でき、高精度な質量分析が可能となる。
【０１１４】
この質量分析用デバイス１を用いる質量分析装置の一実施形態について説明する。本実施形態の質量分析装置は、飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦ−ＭＳ）である。図１２は、質量分析装置の構成を示す構成図である。
【０１１５】
質量分析装置１５０は、真空に保たれたボックス１６８内に、上記実施形態の質量分析用デバイス１と、質量分析用デバイス１を保持するデバイス保持手段１６０と、質量分析用デバイスの第１の反射体１０の表面１ｓに配置された試料に測定光Ｌ１を照射して、試料中の被分析物質Ｓを第１の反射体１０の表面１ｓから脱離させる光照射手段１６１と、脱離した被分析物質Ｓを検出して被分析物質Ｓの質量を分析する質量分析手段１６４とを備え、質量分析用デバイス１と質量分析手段１６４との間に、第１の反射体１０の表面１ｓに対向する位置に配された引き出しグリッド１６２と、引き出しグリッド１６２の質量分析用デバイス１側の面と反対側の面に対向して配されたエンドプレート１６３と、さらに、図１に示す分光手段８０を備えた構成としている。
【０１１６】
光照射手段１６１は、波長可変に構成されたレーザ光源であり、照射する光ビームの波長を質量分析用デバイス１の共振波長に調整可能に構成されている。また、分光手段８０は、光照射手段１６１からの散乱光を分光してラマンスペクトルを得るものである。
本実施形態の質量分析装置１５０においても、ラマン分光装置１００と同様に、光照射手段１６１が測定光Ｌ１（光ビーム）の波長を変化させながら、分光手段８０でラマンスペクトルを得て、ラマンス信号を強く得ることができる測定光Ｌ１の波長を質量分析デバイス１の共振波長として、測定光Ｌ１の波長を調整、変更する。これにより、質量分析用デバイス１の表面１ｓに測定光Ｌ１を入射させて、測定光Ｌ１の多重反射による共振を起こすことができ、その表面１ｓに好適に増強電場を発生させることができる。また、増強電場により表面１ｓ付近において測定光Ｌ１の光エネルギを好適に高めることができるため、被分析物質の脱離に必要となる測定光Ｌ１の光エネルギを低減させることができる。
【０１１７】
ここで、本実施形態においても、ラマン散乱光の信号が強く得られる測定光Ｌ１の波長を共振波長に設定することに限定されず、質量分析用デバイスの表面に被分析物質を配置しない状態で測定光Ｌ１を入射させ、発生した散乱光を分光手段で分光して散乱光のスペクトルを得て、この散乱光の吸収スペクトルのピーク波長から、増強電場の強度が最大となる共振波長を決定し、測定光Ｌ１の波長をこの決定した共振波長に設定してもよい。
【０１１８】
また、予め、複数の波長について、質量分析用デバイスの反射光の反射強度を測定しておき、反射強度が最大となる波長を、増強電場の強度が最大となる共振波長に設定してもよい。また、質量分析用デバイスの第２の反射体が半透過半反射性を有する場合は、ラマン分光用デバイスの透過光の透過強度を測定しておき、透過強度が最大となる波長を、増強電場の強度が最大となる共振波長に設定してもよい。このような場合でも、増強電場を好適に発生させて、表面１ｓ付近において測定光Ｌ１の光エネルギを好適に高めることができるため、被分析物質の脱離に必要となる測定光Ｌ１の光エネルギを低減させることができる。
【０１１９】
質量分析手段１６４は、測定光Ｌ１の照射により質量分析用デバイス１の表面１ｓから脱離され、引き出しグリッド１６２およびエンドプレート１６３の中央の孔を通過して飛行してきた被分析物質Ｓを検出する検出部１６５と、検出部１６５の出力を増幅させるアンプ１６６と、アンプ１６６からの出力信号を処理するデータ処理部１６７により概略構成されている。
【０１２０】
このように構成された質量分析装置１５０を用いた質量分析について説明する。
まず、試料が配置された質量分析用デバイス１に電圧Ｖｓが印加され、所定のスタート信号により光照射手段１６１から、質量分析用デバイス１の共振波長に調整された測定光Ｌ１が、質量分析用デバイス１の表面１ｓに照射される。測定光Ｌ１の照射により、質量分析用デバイス１の表面１ｓにおいて電場が増強されるとともに、その電場により増強された測定光Ｌ１の光エネルギにより試料中の被分析物質Ｓが表面１ｓから脱離される。なお、測定光Ｌ１の波長は、質量分析用デバイスの共振波長に調整されているので、分析用デバイス１の表面１ｓにおいて効果的に電場を増強させることができ、これにより、確実に、かつ効率よく被分析物質Ｓの脱離を行うことができる。
【０１２１】
脱離された被分析物質Ｓは、質量分析用デバイス１と引き出しグリッド１６２との電位差Ｖｓにより引き出しグリッド１６２の方向に引き出されて加速し、中央の孔を通ってエンドプレート１６３の方向に略直進して飛行し、更にエンドプレート１６３の孔を通過して検出器１６５に到達して検出される。
【０１２２】
脱離後の分析物質Ｓの飛行速度は物質の質量に依存し、質量が小さいほど速いため、質量の小さいものから順に検出器１６５に検出される。
検出器１６５からの出力信号は、アンプ１６６により所定のレベルに増幅され、その後データ処理部１６７に入力される。データ処理部１６７では、上記スタート信号と同期する同期信号が入力されており、この同期信号とアンプ１６６からの出力信号とに基いて被分析物質Ｓの飛行時間を求めることができるので、その飛行時間から質量を導出して質量スペクトルを得ることができる。
【０１２３】
以上、質量分析装置１が、上述のような飛行時間型質量分析法（Time of Flight Mass Spectroscopy：ＴＯＦ−ＭＳ）を利用したものである場合を例に説明したが、これに限定されず、質量分析デバイス１の表面に発生する増強電場を利用して、その表面に配置された被分析物質を脱離させるものであれば特に限定されず、その他の質量分析方法を利用する分析装置にも適用可能である。
【０１２４】
以上、本発明に係る分析装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施態様に限定はされず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【０１２５】
以下、ラマン分光用デバイス３において、ＦＤＴＤによる電場強度シミュレーションを行った結果について説明する。本シミュレーショでは、所定の透光体の厚み（共振器長）ｄのラマン分光用デバイス３において、ラマン分光用デバイス３の表面に入射される入射光の波長を変化させたときに、表面に発生する増強電場Ｅの強度をＦＤＴＤにより算出した。算出結果を図１３のグラフに示す。図１３のグラフは、横軸に入射光の波長をとり、縦軸に|Ｅ|４体積積分をとった。
【０１２６】
また、図１３のグラフに、ｄ＝１８０ｎｍの時の結果を結果１のグラフとして示し、ｄ＝２１０ｎｍの時の結果を結果２のグラフとして示し、ｄ＝２４０ｎｍの時の結果を結果３のグラフとして示し、ｄ＝２７０ｎｍの時の結果を結果４のグラフとして示した。
【０１２７】
図１３のグラフから、結果１（ｄ＝１８０ｎｍ）では、波長７００ｎｍ近傍で増強電場が最大となり、結果２（ｄ＝２１０ｎｍ）では、波長７６０ｎｍ近傍で増強電場が最大となり、結果３（ｄ＝２４０ｎｍ）では、波長８２０ｎｍ近傍で増強電場が最大となり、結果４（ｄ＝２７０ｎｍ）では、波長９１０ｎｍ近傍で増強電場が最大となっている。すなわち、透光体の厚みｄ（共振器長）によって増強電場が最大となる入射光の波長が異なることが示された。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明に係る分析装置の一実施形態であるラマン分光装置を模式的に示す構成図である。
【図２】ラマン分光装置の制御部を含む駆動制御系を示すブロック図である。
【図３】ラマン分光用デバイスの第１の実施形態を示す構成図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、断面図である。
【図４】ラマン分光用デバイスの第２の実施形態を示す構成図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、上面図である。
【図５】ラマン分光用デバイスの第３の実施形態を模式的に示す構成図である。
【図６】図５に示す分光用デバイスの作製工程を模式的に示す工程図である。
【図７】ラマン分光用デバイスの第４の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図８】図７に示す分光用デバイスの作製工程を模式的に示す工程図である。
【図９】ラマン分光用デバイスの第５の実施形態を模式的に示す上面図である。
【図１０】（ａ）は、可変フィルタの他の実施形態である、光変調デバイスを模式的に示す構成図であり、（ｂ）は、光変調デバイスの反射光スペクトルの例である。
【図１１】（ａ）は、質量分析用デバイスの表面修飾の一例を模式的に示す構成図であり、（ｂ）は、測定光照射により被分析物質が脱離される様子を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る分析装置の一実施形態である質量分析装置である。
【図１３】ラマン分光用デバイスにおける入射光の波長に対して増強電場の強度のシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２９】
１、２、３、４、５ ラマン分光用デバイス
１ｓ、２ｓ、３ｓ、４ｓ 表面
６ 光変調デバイス
１０、１１０ 第１の反射体
１１ 金属細線
１２ パターン間隙
１３ 金属粒子
１４ 粒子間隙
１５ 金属体
１６ 微細孔
２０ 透光体
２０ｓ 透光体の表面
２１、１２１ 微細孔
３０、１３０ 第２の反射体
４０ 被陽極酸化金属体
４０ｓ 被陽極酸化金属体の表面
４１ 金属酸化物体
４１ａ 微細柱状体
４２ 非陽極酸化部
４４ 金属部
４５ 充填部
４６ 突出部
４８ 金属ナノロッド
４９ （金属ナノロッド間の）間隙
５０ 波長可変レーザ
６０ 可変フィルタ
６２ 多層膜フィルタ
６４ フィルタ駆動部
７０ 波長カット検出部
７２ ミラー
８０ 分光手段
９０ 制御部
１００ ラマン分光装置
１２０ 透光性微細孔体
１２２ 透光性物質
１５０ 質量分析装置
１６０ デバイス保持手段
１６１ 光照射手段
１６２ 引き出しグリッド
１６３ エンドプレート
１６４ 質量分析手段
１６５ 検出器
１６６ アンプ
１６７ データ処理部
１６８ ボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面から内部に入射された所定波長の光ビームを前記内部で共振させて、前記表面に増強電場を発生させる光共振体と、
前記光共振体の前記表面に入射させる前記光ビームを照射するとともに、照射される前記光ビームの波長を連続的に変化させる波長可変レーザ光源と、
前記光ビームの波長を変化させて、前記光ビームの照射により前記光共振体の前記表面に発生する前記増強電場の強度が最大となる前記光共振体の共振波長を決定し、決定された前記共振波長に、前記波長可変レーザ光源から照射される前記光ビームの波長を設定する波長設定手段と、
前記共振波長を持つ前記光ビームの照射により前記表面に発生する前記増強電場を利用して、前記光共振体の前記表面に配置された被分析物質の特性を分析する分析手段とを有することを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記光共振体は、半透過半反射性を有する第１の反射体と、透光体と、完全反射性または半透過半反射性を有する第２の反射体と、を前記表面側から順次備えるものである請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記第１の反射体が、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものである請求項２に記載の分析装置。
【請求項４】
さらに、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトルを得る分光手段を備え、
前記波長設定手段は、ラマン散乱光の信号が強く得られる前記光ビームの波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものである請求項１〜３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項５】
さらに、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、前記散乱光のスペクトルを得る分光手段を備え、
前記波長設定手段は、前記散乱光の吸収スペクトルの波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものである請求項１〜３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項６】
前記波長設手段は、予め測定された、前記光共振体の反射光または透過光の強度が最大となる波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものである請求項１〜３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項７】
さらに、前記光共振体の前記光ビームの進行方向下流側に配置され、前記波長可変レーザ光源から照射される前記光ビームの波長に応じて、カット波長を変更して所望の波長の光ビームをカットする可変フィルタを備える請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項８】
前記分析手段が、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトルを得る分光手段である請求項１〜７に記載の分析装置。
【請求項９】
前記分析手段が、前記被分析物質の質量を分析する質量分析手段であり、
前記被分析物質が配置された前記光共振体の前記表面に、前記波長可変レーザ光源から前記共振波長を持つ前記光ビームを照射して前記表面に発生した前記増強電場を利用して、前記被分析物質を前記表面から脱離させ、この脱離した前記被分析物質の質量を前記質量分析手段により分析する請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項１】
表面から内部に入射された所定波長の光ビームを前記内部で共振させて、前記表面に増強電場を発生させる光共振体と、
前記光共振体の前記表面に入射させる前記光ビームを照射するとともに、照射される前記光ビームの波長を連続的に変化させる波長可変レーザ光源と、
前記光ビームの波長を変化させて、前記光ビームの照射により前記光共振体の前記表面に発生する前記増強電場の強度が最大となる前記光共振体の共振波長を決定し、決定された前記共振波長に、前記波長可変レーザ光源から照射される前記光ビームの波長を設定する波長設定手段と、
前記共振波長を持つ前記光ビームの照射により前記表面に発生する前記増強電場を利用して、前記光共振体の前記表面に配置された被分析物質の特性を分析する分析手段とを有することを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記光共振体は、半透過半反射性を有する第１の反射体と、透光体と、完全反射性または半透過半反射性を有する第２の反射体と、を前記表面側から順次備えるものである請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記第１の反射体が、局在プラズモンを発生しうる金属微細構造を有するものである請求項２に記載の分析装置。
【請求項４】
さらに、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトルを得る分光手段を備え、
前記波長設定手段は、ラマン散乱光の信号が強く得られる前記光ビームの波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものである請求項１〜３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項５】
さらに、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、前記散乱光のスペクトルを得る分光手段を備え、
前記波長設定手段は、前記散乱光の吸収スペクトルの波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものである請求項１〜３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項６】
前記波長設手段は、予め測定された、前記光共振体の反射光または透過光の強度が最大となる波長を、前記増強電場の強度が最大となる前記共振波長に設定するものである請求項１〜３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項７】
さらに、前記光共振体の前記光ビームの進行方向下流側に配置され、前記波長可変レーザ光源から照射される前記光ビームの波長に応じて、カット波長を変更して所望の波長の光ビームをカットする可変フィルタを備える請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項８】
前記分析手段が、前記光共振体の表面で発生した散乱光を分光し、ラマン散乱光のスペクトルを得る分光手段である請求項１〜７に記載の分析装置。
【請求項９】
前記分析手段が、前記被分析物質の質量を分析する質量分析手段であり、
前記被分析物質が配置された前記光共振体の前記表面に、前記波長可変レーザ光源から前記共振波長を持つ前記光ビームを照射して前記表面に発生した前記増強電場を利用して、前記被分析物質を前記表面から脱離させ、この脱離した前記被分析物質の質量を前記質量分析手段により分析する請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１１５５４６（Ｐ２００９−１１５５４６Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８７４６０（Ｐ２００７−２８７４６０）
【出願日】平成１９年１１月５日（２００７．１１．５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月５日（２００７．１１．５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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