レーザーラマン顕微鏡 RAMANforce

研ぎ澄まされた、ハイパフォーマンス。RAMANforce

回折限界に迫る350nmの空間分解能を保証している点が、RAMANforceの最大の特徴のひとつ。微細な構造物や微粒子を明瞭にイメージングできるほか、100nm以下の微小物の検出感度を高めることにもつながります。ライン照明とレーザービーム走査を組み合わせた光学系を搭載し、超高速なイメージングを実現しました。

  • The highest spatial resolution
  • The fastest Raman imaging
  • 業界最高、350nmの空間分解能

    世界最先端のレーザー顕微鏡の開発技術を持つナノフォトンでは、理論限界に迫る空間分解能を達成するための最適な光学系をデザインしました。横モード・シングルの高品質レーザーを搭載し、平面方向において350nmという空間分解能を保証しています(励起波長532nmとNA=0.90の100倍対物レンズ使用時)。下のデータは、直径200nmの蛍光ビーズをラマンイメージングしたデータです。点線に沿って、スペクトルの強度プロファイルを取ったときに、半値全幅(FWHM)で300nmを達成できていることが確認できています。

    蛍光ビーズのXYラマンイメージ(100倍)

    蛍光ビーズのXYラマンイメージ(100倍)
    サンプル
    蛍光ビーズ(Φ200 nm)
    励起波長
    532 nm
    対物レンズ
    100x, 0.90 NA

    左図中の点線に沿ったピーク強度プロファイル

    左図中の点線に沿ったピーク強度プロファイル

    Application note
    →カーボンナノチューブの高分解能ラマンイメージング

    さらにRAMANforceでは、新開発の分光器を搭載することで収差を極限まで低減し、10倍や20倍などの低倍率対物レンズの空間分解能も限界まで引き上げました。高倍率でも低倍率でも、キレの良いクリアなラマンイメージングが可能です。

    蛍光ビーズのXYラマンイメージ(10倍)

    蛍光ビーズのXYラマンイメージ(10倍)
    サンプル
    蛍光ビーズ(Φ10 μm)
    励起波長
    532 nm
    対物レンズ
    10x, 0.30 NA
     

    コンフォーカル光学系による三次元分解能

    高品質なコンフォーカル光学系を搭載し、深さ方向においても理論限界に迫る空間分解能を実現しました。右のデータは、直径200nmの蛍光ビーズを深さ方向にラマンイメージングしたデータです。スペクトルの強度プロファイルより、半値全幅(FWHM)で670nmを達成できていることが確認できています。この高いコンフォーカリティにより、透明なサンプル内部の焦点面の信号のみを、非破壊で測定することが可能となります。フィルムの断層ラマン観察や埋没異物のラマンスペクトル測定などで、高い性能を発揮します。

    Application note
    →多層膜フィルムの解析

    蛍光ビーズのXZラマンイメージ

    蛍光ビーズのXZラマンイメージ

    図中の点線に沿ったピーク強度プロファイル

    図中の点線に沿ったピーク強度プロファイル
    サンプル
    蛍光ビーズ(Φ200 nm)
    励起波長
    532 nm
    対物レンズ
    100x, 0.90 NA
     

    コンフォーカル(共焦点) 光学系とは?
    コンフォーカル(共焦点)光学系とは、検出器の前にピンホールを置くことで、焦点面以外からの余分な光をカットする技術です。コンフォーカリティが悪いと、観察したい面の上下からの余分なラマン散乱光がノイズとして混ざりこむため、層状の試料をきれいに分離観察できなかったり、微小物を高感度で測定できなかったりします。


    コンフォーカル(共焦点)光学系の仕組み
     

    100nm以下の微小異物を同定

    最高クラスの空間分解能は、スポットサイズよりも小さな粒子の検出感度を飛躍的に高めます。高精度なレーザービーム走査が正確に異物の中心にレーザービームを照射し、堅牢なステージが安定した長時間露光をサポート。100nm以下の微小異物でもS/Nの高いラマンスペクトルが取得できるため、高精度な異物同定が可能です。

     

    大きさ100nmの異物のラマン分光分析
    大きさ100nmの異物のラマン分光分析

     
  • ライン照明が実現する超高速イメージング

    ラマン画像の取得速度を飛躍的に上げるため、レーザービームをライン状に引き伸ばして試料に照射する独自のライン照明技術を開発(特許取得済み)。ライン状に照明された試料上の400点から、同時にラマン散乱光を誘起して検出するため、従来に比べて数百倍の高速イメージングが可能です。

    ライン照明とポイント照明

    ライン照明と高画素CCDによる400スペクトル同時検出システム

    ライン照明と高画素CCDによる400スペクトル同時検出システム

    また、高精度のスキャニングミラーを搭載することで、レーザービーム走査によるイメージングを実現。走査スピードも走査精度も、従来の電動ステージ走査を大幅に凌駕します。また、レーザービーム走査方式なら、顕微鏡画像の任意の位置をクリックするだけで測定位置を指定できるので、操作性も大幅に向上します。

    ポイント照明 & レーザービーム走査

    ライン照明 & レーザービーム走査

    なお、レーザービーム走査方式は、視野の中央以外の部位を測定する際に、レーザーが観察面に斜めに入射してスポットが歪むのではないかと思われがちですが、これは30年も前の話です。最新の対物レンズでは、視野の中央でも端でもレーザーは観察面に垂直に入射するように設計されています。

     

    最大で当社比1.93倍の超高感度な光学系を搭載

    最先端の光学材料やコーティング技術を取り入れるため、RAMANforceでは光学系に含まれるすべての部品を見直しました。さらに分光器を新設計し、超高感度なCCD検出器を標準搭載することによって、最大で当社比1.93倍の超高感度な光学系が完成しました。下図に示す通り、旧モデルのRAMANtouchとの比較では、532nm励起時に最大で1.93倍(100cm-1での比較)、785nm励起時に最大で1.86倍(553cm-1での比較)の超高感度なラマンスペクトル測定が可能です。

    励起波長532nmでの検出感度を旧モデルと比較

    励起波長532nmでの検出感度を旧モデルと比較

    ※各波数において、旧モデルの感度を1として比較しています。

    励起波長785nmでの検出感度を旧モデルと比較

    励起波長785nmでの検出感度を旧モデルと比較

    ※各波数において、旧モデルの感度を1として比較しています。