ラマン分光は、分子構造や状態を非破壊で解析できる強力なツールです。
一方で、実際の試料では蛍光干渉が大きな課題となることがあります。試料由来の蛍光がラマン信号を覆い隠し、解析精度を大きく損なってしまうためです。
研究現場で、一度は経験されたことがあるのではないでしょうか。
Time-gated Ramanは、ラマン散乱が他の発光現象よりも優勢となる極めて短い時間領域から信号を収集することで、蛍光干渉の低減を図るアプローチです。
その結果、従来のCWレーザーラマン分光では難しかった試料でも、有効な選択肢となる場合があります。
Timegate社が公開した最新資料では、蛍光抑制の代表的な手法を5つに整理しています。それぞれに長所と制約があり、サンプルや実験条件によって選択が難しいこともあります。
時間領域法：蛍光とラマンの時間差を利用
周波数領域法：高周波変調でラマン応答の速さを選択的に検出
波長領域法：励起波長の微調整による差分解析(SERDS, SSRS, WMRS等)
計算的手法：数学的処理によるベースライン補正
その他：光退色（Photobleaching）、表面増強ラマン（SERS）、CARSなどの特殊技術
Time-gated Ramanは、蛍光の強い試料に対して従来法とは異なるアプローチを取ることで、次のような特長を発揮します。
＊ 蛍光干渉を大幅に抑制（実例リンク）
＊ 強いラマン散乱を短波長励起の利点を活かしながら測定可能
＊ 現場でのリアルタイム分析に対応
といった、従来の連続波(CW)レーザーラマン分光では困難な測定を実現します。
ラマン散乱が他の発光現象よりも優勢となる瞬間だけから、信号を収集するので、高いシグナルノイズ比で測定が可能になります。
Time-Gatedラマンは、単一技術ではなく、複数の要素を最適化したシステムです。
＊パルスレーザ
瞬間的に非常に高いピークパワーを実現し、パルスレーザーとほぼ同時に生じるラマン散乱信号を時間ゲート機能によって選択的に検出。
＊時間ゲート検出
蛍光が立ち上がる前の極めて短い時間窓だけを選択し、ラマン信号が最も優勢となる瞬間から信号を収集。
＊検出器CMOS-SPAD(Single Photon Avalanche Diode)
単一光子レベルの信号でも高い感度で検出が可能。
これらを一体として最適化することで、Time-Gatedラマン分光器は蛍光を強力に抑制しながら、安定したラマン信号取得を可能にしています。
＊蛍光の強い試料(👉実例リンク)で、従来は見えにくかったピークの確認に役立つ
＊前処理や測定条件の試行錯誤を減らせる場合がある
＊実サンプルでの評価を通じて、導入前に有効性を見極めやすい
基礎研究から応用研究まで、幅広い分野に新たな可能性をもたらします。
従来のCWラマンで難しかった試料の評価や受託測定についてご相談ください。
＊蛍光の立ち上がりが極端に早い試料（ラマン散乱と時間的に重なる）
原理的にこのようなサンプルは、蛍光抑制効果が限定的になります。
蛍光干渉はラマン分光における普遍的な課題です。
Timegate社の技術と本資料で紹介されている5つのアプローチは、その解決に向けたヒントとしてお役にたてていただけると思います。
ラマン分光における蛍光抑制技術を整理した資料をご覧いただけます。
詳細については、ウェブサイトもご参照ください。