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Timegatedラマン測定で正しいタイムゲート範囲(遅延範囲)を選ぶには？

Hori 08 6月, 2025

FAQシリーズ：Timegated®ラマン測定で正しいTimegate範囲(遅延範囲)を選ぶには？

この「FAQシリーズ」では、Timegated®分光器とその測定に関するよくある質問を、長文を読むことなく簡潔にご紹介していきます。

Timegated®ラマン測定では、時間分解スペクトルが得られます。つまり、スペクトルデータには時間的な情報が含まれており、測定やデータ処理の設定を最適化する際にはこの時間要素も考慮する必要があります。

一度、特定のサンプルや測定条件に対してパラメータを最適化すれば、通常それ以降は大きな調整は必要ありません。

以下の図は、信号強度、ラマンシフト、ディレイ（遅延）という3軸で表された時間分解スペクトルの例です。
ラマン信号だけに興味がある場合は、ラマン応答が含まれるディレイ範囲だけを最終結果に含めます。
逆に、蛍光特性も解析したい場合は、より広いディレイ範囲の情報を含めることも可能です。

今回は、「ラマン信号のみを解析対象とし、蛍光干渉を最小限に抑える」ことを前提に話を進めます。

Timegated® 分光計によって生成された時間分解スペクトル。

多くのサンプルでは、ラマン応答はシグナルパルスの前方に突起のように現れます。これが、最適なディレイ範囲を見極める最初の手がかりになります。

さらに詳しく見るには、「3Dスペクトル」の側面図（delay方向からの投影）を見ると、ラマン信号の位置がよりはっきりと確認できます。

蛍光が強かったり、ラマン信号が弱いサンプルでは、ラマン応答が視覚的に分かりにくいこともあります。

その場合は、まず蛍光が少なく、ラマン応答が強い既知のサンプル（ここではシクロヘキサン）を測定します。このサンプルでラマン信号が現れる遅延範囲を確認し、その範囲を他のサンプルにも適用することで、効率よく正しい範囲を決められます。

蛍光の影響を除去するためには、遅延範囲の後方を意図的に除外する手法「仮想ゲーティング」が有効です。

ただし、ラマン信号と蛍光が時間的に重なることもあり、ラマン範囲の一部を犠牲にする必要がある場合もあります。この場合、多少ラマン信号を失っても、ノイズを減らすメリットが大きくなります。

以下の図では、2つのディレイ範囲が色分けされています：

最適な遅延時間の範囲は、蛍光の少ない既知のリファレンスサンプルを使って、初期的に推定することができます。黄色の遅延範囲を測定から除外すると、ラマン信号の一部も除外されることになりますが、蛍光の重なりを回避するためには、この処置が必要になる場合があります。

リファレンスサンプルを使って定義した遅延時間の範囲は、その後、他の新しいサンプルにも適用することができます。

最適な遅延範囲を決めることは、蛍光の干渉を最小化し、純粋なラマンスペクトルを得るための重要なステップです。測定条件を一定に保てば、サンプルごとに範囲を大きく変える必要はありませんが、サンプルの特性に応じて微調整することで、さらに高品質なデータが得られます。

ご質問や具体的な設定についてのご相談は、お気軽にお問い合わせください。