Language
Country/Area
No result found
CARS 分光法とは何ですか? なぜそれほど特別なのですか?
今日の科学分野では、CARS 分光法 (コヒーレント反ストークス ラマン分光法) がその独自の利点により化学および物理学の研究に登場しました。この技術は、従来のラマン分光法と同様に、主に分子の振動信号を検出するために使用されますが、その感度と信号強度は従来のものをはるかに上回ります。 CARS 分光法は多光子技術を使用して実行され、より鮮明な分子画像を提供できるため、多くの研究分野で重要なツールになります。
歴史的背景CARS 分光法は、3 本のレーザー ビームの相互作用を伴う 3 次非線形光学プロセスです。
CARS 分光法は、1965 年にフォード モーター カンパニーの P. D. Maker 氏と R. W. Terhune 氏がこの現象に関する研究を発表したときに初めて提案されました。彼らはパルスルビーレーザーを使用してさまざまな材料の3次応答を調べ、2つのビームのパルスが空間的および時間的に重なり合ったときに青方偏移したCARS信号が生成されるのを観察しました。この技術は、1974 年にスタンフォード大学の Begley らによって「CARS 分光法」と名付けられました。
基本原則
CARS 分光法の動作原理は、古典的モデルと量子力学的モデルによって説明できます。古典的には、分子は特性周波数 ωv を持つ (減衰) 振動子として見ることができます。 CARS では、この発振器はポンプビームとストークスビームの周波数差によって駆動されます。この駆動メカニズムは、ピアノで弾かれた 2 つの異なる音の周波数差に対して耳が敏感である仕組みに似ています。
CARSとラマン分光法の比較CARS プロセスでは、まずポンプ ビームが分子を仮想状態に励起します。この仮想状態は分子の本来の状態ではなく、他の実際のエネルギー レベルへの遷移を可能にします。
CARS とラマン分光法は分子の振動モードを調べる点で類似点がありますが、大きな違いもあります。 CARS には 2 つのパルスレーザー光源が必要ですが、ラマン分光法には 1 つの連続波 (CW) レーザーのみが必要です。 CARS 信号は青側で観測されるため、蛍光現象と競合する必要がなく、実際のアプリケーションでは CARS の方が有利になります。
応用分野
CARS 顕微鏡
CARS は、種選択顕微鏡検査や燃焼診断、特に生物学的サンプルの非侵襲的イメージングの分野で幅広い用途に使用されています。多くの研究者が CARS 顕微鏡を使用して生物学的サンプル中の脂質を観察し、生物学を研究するための新しい方法を提供しています。
燃焼診断
CARS 分光法は、信号が温度に対して非線形に依存するため、ガスや炎の温度監視にも使用されます。 CARS 信号は、基底状態と振動励起状態の粒子の数に関連しているため、システムの熱状態を反映します。
その他のアプリケーション
上記の用途に加えて、CARS 技術は現在、路傍爆弾の検出などのセキュリティ監視分野での使用に向けて開発されています。これは公共の安全におけるその潜在的な価値を浮き彫りにします。
要約すると、CARS 分光法は、優れた信号強度と分子振動モードに対する高い感度により、現在の研究で注目されている技術となっています。技術がさらに発展するにつれて、将来的にはさらに多くの分野で応用できるようになるのでしょうか?
