特長

ラマン散乱顕微鏡は試料に標識をつけなくても蛍光を観察できる点で優れている。ただし、自発ラマン散乱光が極めて微弱なので、蛍光に比べてラマン散乱光が弱い(ラマン散乱断面積:10-30cm2、蛍光分子の吸収断面積:10-16cm2)。また、生物の場合は自家蛍光が混入してしまうので、自家蛍光とラマン散乱光が重なった場合、試料を観察することができない。

原理

ストークス光とアンチストークス光

物質にある波長の光を当てると通常は同じ波長の光が散乱する。しかし、一部の散乱光はその物質を構成する分子の分子振動によって波長が変化する(ラマン効果)。波長の変化したラマン散乱光は、波長が短くなるか長くなるかでストークス光とアンチストークス光の2種類に分類できる。入射光(振動数ω0)とこれら2つの光の関係を図1に示す。

  • ストークス散乱:周波数シフト量Δωだけ振動数が小さくなる(波長が長くなる)
  • アンチストークス散乱:Δωだけ振動数が大きくなる(波長が短くなる)
入射光と2つのラマン散乱光(アンチストークス光とストークス光)の関係

図1:入射光と2つのラマン散乱光(アンチストークス光とストークス光)の関係 ※各ラマン散乱光の進む方向は概念的に示したものであり、実際に各光が進む方向ではない。

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