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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024143322
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】電場増強素子およびラマン分光装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/65 20060101AFI20241003BHJP
G01N 21/41 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
G01N21/65
G01N21/41 102
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023055937
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100148323
【弁理士】
【氏名又は名称】川▲崎▼ 通
(74)【代理人】
【識別番号】100168860
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 充史
(72)【発明者】
【氏名】松木 隼人
(72)【発明者】
【氏名】山田 文香
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 嘉高
【テーマコード（参考）】
2G043
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G043AA04
2G043EA03
2G043EA14
2G043FA06
2G043HA09
2G043KA01
2G043KA09
2G059AA05
2G059EE03
2G059EE12
2G059GG01
2G059GG02
2G059HH01
2G059JJ03
2G059JJ07
(57)【要約】
【課題】検出感度を向上できる電場増強素子を提供する。
【解決手段】基板と、前記基板に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体と、前記複数の微細構造体および前記基板を覆う透明層と、を有し、前記複数の微細構造体によって発生される増強電場は、前記基板の垂線方向において、前記複数の微細構造体の前記基板とは反対側であって、前記複数の微細構造体と離隔した位置に極大を有する、電場増強素子。
【選択図】図９
【解決手段】基板と、前記基板に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体と、前記複数の微細構造体および前記基板を覆う透明層と、を有し、前記複数の微細構造体によって発生される増強電場は、前記基板の垂線方向において、前記複数の微細構造体の前記基板とは反対側であって、前記複数の微細構造体と離隔した位置に極大を有する、電場増強素子。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体と、
前記複数の微細構造体および前記基板を覆う透明層と、
を有し、
前記複数の微細構造体によって発生される増強電場は、前記基板の垂線方向において、前記複数の微細構造体の前記基板とは反対側であって、前記複数の微細構造体と離隔した位置に極大を有する、電場増強素子。
前記基板に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体と、
前記複数の微細構造体および前記基板を覆う透明層と、
を有し、
前記複数の微細構造体によって発生される増強電場は、前記基板の垂線方向において、前記複数の微細構造体の前記基板とは反対側であって、前記複数の微細構造体と離隔した位置に極大を有する、電場増強素子。
【請求項2】
請求項１において、
前記複数の微細構造体のうちの隣り合う微細構造体の間に、前記透明層が設けられ、
前記透明層の屈折率は、前記基板の屈折率よりも高い、電場増強素子。
前記複数の微細構造体のうちの隣り合う微細構造体の間に、前記透明層が設けられ、
前記透明層の屈折率は、前記基板の屈折率よりも高い、電場増強素子。
【請求項3】
請求項１において、
前記垂線方向において、前記複数の微細構造体から１００ｎｍ以上離れた位置に、前記増強電場が存在する、電場増強素子。
前記垂線方向において、前記複数の微細構造体から１００ｎｍ以上離れた位置に、前記増強電場が存在する、電場増強素子。
【請求項4】
請求項１において、
前記垂線方向において、前記複数の微細構造体から２００ｎｍ以上離れた位置に、前記増強電場が存在する、電場増強素子。
前記垂線方向において、前記複数の微細構造体から２００ｎｍ以上離れた位置に、前記増強電場が存在する、電場増強素子。
【請求項5】
請求項１において、
前記複数の微細構造体は、周期的に配列されている、電場増強素子。
前記複数の微細構造体は、周期的に配列されている、電場増強素子。
【請求項6】
請求項１において、
前記複数の微細構造体の各々の材質は、金属である、電場増強素子。
前記複数の微細構造体の各々の材質は、金属である、電場増強素子。
【請求項7】
請求項１において、
前記透明層の材質は、誘電体である、電場増強素子。
前記透明層の材質は、誘電体である、電場増強素子。
【請求項8】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載された電場増強素子と、
前記電場増強素子に光を照射する光源と、
前記電場増強素子からの光を検出する検出器と、
を有する、ラマン分光装置。
前記電場増強素子に光を照射する光源と、
前記電場増強素子からの光を検出する検出器と、
を有する、ラマン分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電場増強素子およびラマン分光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、低濃度の試料分子を検出する分光技術の１つとして、局在型表面プラズモン共鳴（Localize Surface Plasmon Resonance：ＬＳＰＲ）を利用したラマン分光装置が知られている。このようなラマン分光装置では、ナノメートルスケールの凹凸構造を持つ電場増強素子で増強電場が形成され、ラマン散乱光が増強された表面増強ラマン散乱（Surface Enhanced Raman Scattering：ＳＥＲＳ）が生じる。
【0003】
例えば特許文献１には、基板と、基板の表面に形成される複数の金属粒子からなる金属微細構造と、金属微細構造上に形成される有機分子膜と、を備えた光デバイスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１３－９６９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のような光デバイスでは、検出感度を向上させることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る電場増強素子の一態様は、
基板と、
前記基板に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体と、
前記複数の微細構造体および前記基板を覆う透明層と、
を有し、
前記複数の微細構造体によって発生される増強電場は、前記基板の垂線方向において、前記複数の微細構造体の前記基板とは反対側であって、前記複数の微細構造体と離隔した位置に極大を有する。
基板と、
前記基板に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体と、
前記複数の微細構造体および前記基板を覆う透明層と、
を有し、
前記複数の微細構造体によって発生される増強電場は、前記基板の垂線方向において、前記複数の微細構造体の前記基板とは反対側であって、前記複数の微細構造体と離隔した位置に極大を有する。
【0007】
本発明に係るラマン分光装置の一態様は、
前記電場増強素子の一態様と、
前記電場増強素子に光を照射する光源と、
前記電場増強素子からの光を検出する検出器と、
を有する。
前記電場増強素子の一態様と、
前記電場増強素子に光を照射する光源と、
前記電場増強素子からの光を検出する検出器と、
を有する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施形態に係る電場増強素子を模式的に示す断面図。
【図2】本実施形態に係る電場増強素子を模式的に示す平面図。
【図3】本実施形態に係る電場増強素子を模式的に示す平面図。
【図4】本実施形態に係る電場増強素子を模式的に示す平面図。
【図5】本実施形態に係る電場増強素子を模式的に示す平面図。
【図6】本実施形態に係る電場増強素子を模式的に示す平面図。
【図7】本実施形態に係る電場増強素子におけるプラズモン共鳴を説明するための図。
【図8】本実施形態に係る電場増強素子におけるプラズモン共鳴を説明するための図。
【図9】本実施形態に係る電場増強素子の複数の微細構造体によって発生する増強電場を説明するための図。
【図10】本実施形態の変形例に係る電場増強素子を模式的に示す断面図。
【図11】本実施形態に係るラマン分光装置を模式的に示す断面図。
【図12】ラマン散乱分光法の原理を説明するための図。
【図13】ラマン散乱分光により取得されるラマンスペクトルの例を示す模式図。
【図14】シミュレーションに用いたモデルを模式的に示すＸＺ断面図。
【図15】シミュレーションに用いたモデルを模式的に示すＸＹ断面図。
【図16】シミュレーションに用いたモデルを模式的に示すＸＹ断面図。
【図17】シミュレーションに用いたモデルを模式的に示すＸＺ断面図。
【図18】実施例１～１６および比較例１において、寸法と、変化させた主なパラメーターと、を示す表。
【図19】実施例１のシミュレーション結果。
【図20】実施例２のシミュレーション結果。
【図21】実施例３のシミュレーション結果。
【図22】実施例４のシミュレーション結果。
【図23】実施例５のシミュレーション結果。
【図24】実施例６のシミュレーション結果。
【図25】実施例７のシミュレーション結果。
【図26】実施例８のシミュレーション結果。
【図27】実施例９のシミュレーション結果。
【図28】実施例１０のシミュレーション結果。
【図29】実施例１１のシミュレーション結果。
【図30】実施例１２のシミュレーション結果。
【図31】実施例１３のシミュレーション結果。
【図32】実施例１４のシミュレーション結果。
【図33】実施例１５のシミュレーション結果。
【図34】実施例１６のシミュレーション結果。
【図35】比較例１のシミュレーション結果。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0010】
１． 電場増強素子
１．１． 構成
まず、本実施形態に係る電場増強素子について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電場増強素子１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る電場増強素子１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ－Ｉ線断面図である。また、図１および図２では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
１．１． 構成
まず、本実施形態に係る電場増強素子について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電場増強素子１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る電場増強素子１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ－Ｉ線断面図である。また、図１および図２では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【0011】
【0012】
基板１０は、誘電体層２０を介して、微細構造体３０を支持している。ラマン散乱に使用される図１および図２では図示せぬ光源（以下、単に「光源」ともいう）からの光が基板１０側から入射される場合、基板１０は、光を透過させる。光源からの光が透明層４０側から入射される場合、基板１０は、光を透明層４０側に反射させてもよい。
【0013】
基板１０は、例えば、ガラス基板、シリコン基板である。基板１０の材質は、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉである。基板１０は、垂線Ｑを有する。垂線Ｑは、基板１０の上面の垂線である。図示の例では、垂線Ｑは、Ｚ軸と平行であり、垂線Ｑ方向は、Ｚ軸方向である。
【0014】
誘電体層２０は、図１に示すように、基板１０上に設けられている。誘電体層２０は、基板１０と、微細構造体３０との間に設けられている。誘電体層２０の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、好ましくは１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。なお、誘電体層２０は、設けられていなくてもよい。
【0015】
誘電体層２０は、光源からの光に対して、透明である。誘電体層２０の材質は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＬｉＮｂＯ３、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４などである。誘電体層２０は、複数の層から構成されていてもよい。この場合、複数の層の材質は、異なっていてもよい。
【0016】
微細構造体３０は、誘電体層２０上に設けられている。微細構造体３０は、誘電体層２０を介して、基板１０に設けられている。微細構造体３０は、誘電体層２０と透明層４０との間に設けられている。微細構造体３０の形状は、例えば、円柱である。微細構造体３０の径は、例えば、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、好ましくは５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
【0017】
なお、「微細構造体３０の径」とは、微細構造体３０の平面形状が円の場合は、直径であり、微細構造体３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の直径である。例えば、微細構造体３０の径は、微細構造体３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の直径であり、微細構造体３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の直径である。
【0018】
微細構造体３０は、複数設けられている。複数の微細構造体３０は、互いに離隔している。隣り合う微細構造体３０の間には、透明層４０が設けられている。隣り合う微細構造体３０の間の距離は、例えば、２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、好ましくは、１００ｎｍ以上９００ｎｍ以下である。複数の微細構造体３０は、Ｚ軸方向からみて、所定の方向に所定のピッチで配列されている。複数の微細構造体３０は、周期的に設けられている。図２に示す例では、複数の微細構造体３０は、正方格子状に配列されている。
【0019】
なお、「微細構造体３０のピッチ」とは、所定の方向に隣り合う微細構造体３０の中心間の距離である。「微細構造体３０の中心」とは、微細構造体３０の平面形状が円の場合は、該円の中心であり、微細構造体３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の中心である。例えば、微細構造体３０の中心は、微細構造体３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の中心であり、微細構造体３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の中心である。
【0020】
また、図３に示すように、Ｚ軸方向からみて、複数の微細構造体３０は、三角格子状に設けられていてもよい。また、図示はしないが、複数の微細構造体３０の周期性は、一定の比率で伸縮してもよく、複数の微細構造体は、フラクタル構造を含んでもよい。
【0021】
また、微細構造体３０の平面形状は、円形に限定されない。例えば、微細構造体３０の
平面形状は、図４に示すように、楕円形であってもよいし、図５に示すように、長方形であってもよいし、その他、微細構造体３０は、粒形、多角形、輪形、線形など、図６に示すように、様々な平面形状を有することができる。また、複数の微細構造体３０は、形状の異なるものを組み合わせてもよい。これにより、垂線Ｑ方向と直交する面内方向において、複数の微細構造体３０が発生する増強電場の強度や分布を制御してもよい。
平面形状は、図４に示すように、楕円形であってもよいし、図５に示すように、長方形であってもよいし、その他、微細構造体３０は、粒形、多角形、輪形、線形など、図６に示すように、様々な平面形状を有することができる。また、複数の微細構造体３０は、形状の異なるものを組み合わせてもよい。これにより、垂線Ｑ方向と直交する面内方向において、複数の微細構造体３０が発生する増強電場の強度や分布を制御してもよい。
【0022】
また、図示はしないが、誘電体層２０の上面に複数の凹部が形成され、当該凹部に微細構造体３０が設けられていてもよい。
【0023】
微細構造体３０は、導電性を有する。微細構造体３０の材質は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉなどの金属である。微細構造体３０の材質は、これらの合金であってもよい。微細構造体３０は、金属粒子であってもよい。なお、微細構造体３０の材質は、光源からの光に対してプラズマ周波数を有すれば、特に限定されず、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極、カーボンナノチューブであってもよい。
【0024】
透明層４０は、微細構造体３０上および基板１０上に設けられている。透明層４０は、微細構造体３０および基板１０を覆っている。透明層４０の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、好ましくは２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【0025】
透明層４０は、光源からの光に対して、透明である。透明層４０の材質は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＬｉＮｂＯ３、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４などの誘電体である。なお、透明層４０の材質は、ポリスチレンであってもよい。透明層４０は、複数の層から構成されていてもよい。この場合、複数の層の材質は、異なっていてもよい。透明層４０の屈折率は、誘電体層２０の屈折率と同じであってもよい。透明層４０の屈折率は、誘電体層２０の屈折率と同じであれば、後述するレイリーアノマリーを発生させ易い。透明層４０の屈折率は、基板１０の屈折率よりも高くてもよい。
【0026】
透明層４０は、上面４２を有している。上面４２は、例えば、透明層４０と空気層との界面を構成する。図示の例では、上面４２は、平坦な面である。検出のターゲットとなる標的物質は、例えば、上面４２に接触する。
【0027】
１．２． 増強電場
図７および図８は、電場増強素子１００におけるプラズモン共鳴を説明するための図である。図９は、電場増強素子１００の複数の微細構造体３０によって発生する増強電場Ｅを説明するための図である。
図７および図８は、電場増強素子１００におけるプラズモン共鳴を説明するための図である。図９は、電場増強素子１００の複数の微細構造体３０によって発生する増強電場Ｅを説明するための図である。
【0028】
図７および図８に示す例では、複数の微細構造体３０に基板１０側から光が入射する。微細構造体３０に入射する光は、複数の微細構造体３０にプラズモン共鳴を発生させることができる波長を有する。微細構造体３０に入射する光の波長は、例えば、３５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である。
【0029】
図７に示すように、微細構造体３０に光源からの光が入射すると、ＬＳＰＲが誘起される。さらに、複数の微細構造体３０による９０°回折、すなわち、レイリーアノマリーが生じる。このレイリーアノマリーとＬＳＰＲとが合わさることにより、ＳＬＲ（Surface Lattice Resonance）が誘起される。
【0030】
さらに、図８に示すように、光は、透明層４０中を導波する。この透明層４０における導波モードとＬＳＰＲとが合わさることにより、ＱＧＭ（Quasi Guided Mode）が誘起される。
【0031】
そして、ＳＬＲとＱＧＭとが合わさって協同し、複数の微細構造体３０には、協同プラズモンポラリトンが誘起される。ＳＬＲとＱＧＭとが合わさることにより、図９に示すように、複数の微細構造体３０によって発生される増強電場Ｅは、ＬＳＰＲに起因して微細構造体３０の端に発生される第１増強場Ｅａだけでなく、ＳＬＲおよびＱＧＭに起因して、微細構造体３０の上方に発生される第２増強場Ｅｂを有する。増強電場Ｅは、ラマン散乱光を増強し、ＳＥＲＳを発生させる。増強電場Ｅは、第２増強場Ｅｂによって、Ｚ軸方向において、複数の微細構造体３０の基板１０とは反対側であって、複数の微細構造体３０と離隔した位置Ｓ１に極大を有する。増強電場Ｅが位置Ｓ１に極大を有することは、協同プラズモンポラリトンの現象の特徴といえる。図示の例では、位置Ｓ１は、複数の微細構造体３０よりも＋Ｚ軸方向にある。第２増強場Ｅｂは、第１増強場Ｅａと離隔していてもよいし、第１増強場Ｅａと連続していてもよい。
【0032】
図９に示すように、Ｚ軸方向において、複数の微細構造体３０から距離Ｌ離れた位置Ｓ２に、第２増強場Ｅｂが存在する。距離Ｌは、１００ｎｍであってもよいし、２００ｎｍであってもよい。図示の例では、Ｚ軸方向において、位置Ｓ１と、複数の微細構造体３０との間の距離は、距離Ｌよりも小さいが、距離Ｌ以上であってもよい。第２増強場Ｅｂは、例えば、透明層４０の上面４２をまたいで存在している。
【0033】
１．３． 作用効果
電場増強素子１００では、基板１０と、基板１０に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体３０と、複数の微細構造体３０および基板１０を覆う透明層４０と、を有する。複数の微細構造体３０によって発生される増強電場Ｅは、基板１０の垂線Ｑ方向において、複数の微細構造体３０の基板１０とは反対側であって、複数の微細構造体３０と離隔した位置Ｓ１に極大を有する。
電場増強素子１００では、基板１０と、基板１０に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体３０と、複数の微細構造体３０および基板１０を覆う透明層４０と、を有する。複数の微細構造体３０によって発生される増強電場Ｅは、基板１０の垂線Ｑ方向において、複数の微細構造体３０の基板１０とは反対側であって、複数の微細構造体３０と離隔した位置Ｓ１に極大を有する。
【0034】
そのため、電場増強素子１００では、検出感度を向上できる。例えば、増強電場ＥがＬＳＰＲに起因して微細構造体の端にだけ生じる場合は、標的物質を微細構造体の極近傍に位置させなければ、電場増強の効果が得られない。一般に、標的物質が微細構造近傍に位置される確率は、ばらつきを持つため、増強電場Ｅが微細構造体の端にだけ生じる場合は、検出感度が低下し易い。また、検出の再現性も悪化する。さらに、標的物質のサイズが大きいと、標的物質が隣り合う微細構造体の間に入り込めず、標的物質を微細構造の近傍に位置させることが困難な場合がある。
【0035】
上記のように、電場増強素子１００では、複数の微細構造体３０によって発生される増強電場Ｅは、垂線Ｑ方向において、複数の微細構造体３０の基板１０とは反対側であって、複数の微細構造体３０と離隔した位置Ｓ１に極大を有するため、標的物質を微細構造体３０の極近傍に位置させなくても、標的物質に起因する検出信号を増強できる。その結果、検出感度を向上できる。また、ウィルス、細菌など標的物質を自由に選択できる。
【0036】
さらに、電場増強素子１００では、上記のように、標的物質を微細構造体３０の極近傍に位置させなくてもよいため、微細構造体３０を覆う透明層４０を設けることできる。そのため、微細構造体３０の酸化、硫化などの化学的性質変化を抑制できる。特に、Ａｇは、酸化、硫化、マイグレーションなどの変質、変形が生じ易い。電場増強素子１００では、微細構造体３０としてＡｇを用いたとしても、このような変質、変形を抑制できる。その結果、耐久性、信頼性を向上できる。
【0037】
さらに、電場増強素子１００では、透明層４０によって、複数の微細構造体３０による凹凸を緩和できる。そのため、標的物質が接触する面の平坦性を向上できる。これにより、面内方向において、標的物質に起因する検出信号のばらつきを低減できる。
【0038】
電場増強素子１００では、複数の微細構造体３０のうちの隣り合う微細構造体３０の間に、透明層４０が設けられ、透明層４０の屈折率は、基板１０の屈折率よりも高い。そのため、電場増強素子１００では、例えば透明層の屈折率が基板の屈折率よりも低い場合に比べて、垂線Ｑ方向において、複数の微細構造体３０の位置に光を集め易い。これにより、ＱＧＭを誘起し易い。
【0039】
電場増強素子１００では、垂線Ｑ方向において、複数の微細構造体３０から基板１０とは反対側に１００ｎｍ離れた位置Ｓ２に、増強電場Ｅが存在する。そのため、電場増強素子１００では、標的物質を微細構造体３０の極近傍に位置させなくても、標的物質に起因する検出信号を増強できる。
【0040】
電場増強素子１００では、垂線Ｑ方向において、複数の微細構造体３０から基板１０とは反対側に２００ｎｍ離れた位置Ｓ２に、増強電場Ｅが存在する。そのため、電場増強素子１００では、標的物質を微細構造体３０の極近傍に位置させなくても、標的物質に起因する検出信号を増強できる。
【0041】
電場増強素子１００では、複数の微細構造体３０は、周期的に配列されている。そのため、電場増強素子１００では、面内方向において、増強電場Ｅの強度のばらつきを低減できる。複数の微細構造体がランダムに配置されている場合は、光源からの光の波長に合致したピッチおよび径の微細構造体だけがＬＳＰＲを誘起するため、面内方向において、増強電場Ｅの強度がばらつく。さらに、電場増強素子１００では、複数の微細構造体３０は、周期的に配列されているため、ＳＬＲを誘起させ易い。
【0042】
２． 電場増強素子の製造方法
次に、本実施形態に係る電場増強素子１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
次に、本実施形態に係る電場増強素子１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【0043】
図１に示すように、基板１０上に、誘電体層２０を形成する。誘電体層２０は、例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法によって形成される。
【0044】
次に、誘電体層２０上に、複数の微細構造体３０を形成する。微細構造体３０は、例えば、真空蒸着法やスパッタ法等によって薄膜を成膜した後に、該薄膜をパターニングすることによって形成される。パターニングとしては、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチング、マイクロコンタクトプリント法、ナノインプリント法が挙げられる。
【0045】
次に、誘電体層２０上および微細構造体３０上に、透明層４０を形成する。透明層４０は、例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法によって形成される。
【0046】
以上の工程により、電場増強素子１００を製造できる。
【0047】
３． 電場増強素子の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る電場増強素子について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係る電場増強素子２００を模式的に示す断面図である。以下、本実施形態の変形例に係る電場増強素子２００において、上述した本実施形態に係る電場増強素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
次に、本実施形態の変形例に係る電場増強素子について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係る電場増強素子２００を模式的に示す断面図である。以下、本実施形態の変形例に係る電場増強素子２００において、上述した本実施形態に係る電場増強素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0048】
電場増強素子２００では、図１０に示すように、分子捕捉層５０を有してる点において、上述した電場増強素子１００と異なる。
【0049】
分子捕捉層５０は、透明層４０上に設けられている。分子捕捉層５０は、透明層４０と接している。分子捕捉層５０は、有機分子膜である。分子捕捉層５０は、例えば、ＳＡＭ（Self-Assembled Monolayers）である。分子捕捉層５０の厚さは、例えば、０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下であり、好ましくは０．４ｎｍ以下である。分子捕捉層５０は、標的物質を捕捉する機能を有する。分子捕捉層５０は、標的物質の種類によって適宜選択されるが、例えば、アルカンチオール膜、シランカプリング剤が挙げられる。分子捕捉層５０は、例えば、液漬法、真空蒸着法、ＭＶＤ（Molecular Vapor Deposition）法、ＣＶＤ法によって形成される。
【0050】
電場増強素子２００では、分子捕捉層５０は、透明層４０上に設けられているため、分子捕捉層５０の成膜ムラを緩和できる。例えば、透明層が設けられておらず、微細構造体上および基板上に直接、分子捕捉層が成膜される場合は、微細構造体の表面と、基板の表面と、で物理的、化学的状態が異なっているため、分子捕捉層の成膜ムラが発生する場合がある。
【0051】
さらに、電場増強素子２００では、上記のように、標的物質を微細構造体３０の極近傍に位置させなくてもよいため、分子捕捉層５０の分子鎖長の選択性が広がる。なお、図示はしないが、透明層４０と分子捕捉層５０との間に、両者の密着性を向上させるプライマー層が設けられていてもよい。
【0052】
図示の例では、微細構造体３０の形状は、半円である。なお、微細構造体３０の断面形状は、特に限定されず、例えば、台形、円形、逆テーパー状、先端球状などであってもよい。微細構造体３０の形状は、四角推台であってもよいし、円錐であってもよい。
【0053】
【0054】
ラマン分光装置３００は、図１１に示すように、例えば、電場増強素子１００と、光源３１０と、コリメーターレンズ３２０と、偏光制御素子３３０と、ダイクロイックミラー３４０と、対物レンズ３５０と、集光レンズ３６０と、検出器３７０と、を有している。なお、便宜上、図１１では、電場増強素子１００を簡略化して図示している。
【0055】
標的物質は、Ｃ１方向からラマン分光装置３００に搬入されて、Ｃ２方向に搬出される。例えば、図示せぬファンの駆動を制御することにより、標的物質は、搬入口から搬送部内部に導入され、排出口から搬送部外部に排出される。
【0056】
光源３１０は、電場増強素子１００に光を照射する。光源３１０から出射される光は、電場増強素子１００に、ＳＬＲおよびＱＧＭを誘起させる波長を有する。光源３１０としては、例えば、レーザー、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いる。レーザーとしては、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、ＰＣＳＥＬ（Photonic Crystal Surface Emitting Laser）が挙げられる。
【0057】
光源３１０から出射された光は、例えば、コリメーターレンズ３２０で平行光にされ、偏光制御素子３３０を通過し、ダイクロイックミラー３４０によって電場増強素子１００の方向に導かれる。電場増強素子１００に向かう光は、対物レンズ３５０で集光され、電場増強素子１００に入射する。このとき、電場増強素子１００の透明層４０には、標的物質が接触している。
【0058】
電場増強素子１００に光が入射すると、複数の微細構造体３０によって増強電場Ｅが生じる。増強電場Ｅに標的物質が位置すると、そこからＳＥＲＳ光が発生する。ＳＥＲＳ光は、対物レンズ３５０を通過し、ダイクロイックミラー３４０によって検出器３７０の方向に導かれる。検出器３７０に向かうＳＥＲＳ光は、集光レンズ３６０で集光されて、検出器３７０に入射する。
【0059】
検出器３７０は、電場増強素子１００からのＳＥＲＳ光を検出する。検出器３７０は、例えば、回折格子型分光器である。そして、ラマン分光装置３００では、検出器３７０によりＳＥＲＳ光がスペクトル分解され、スペクトル情報が得られる。検出器３７０は、ファブリーペロー・エタロン分光器であってもよい。
【0060】
４．２． 原理
図１２は、ラマン散乱分光法の原理を説明するための図である。
図１２は、ラマン散乱分光法の原理を説明するための図である。
【0061】
図１２に示すように、例えば、波長の光Ｌｉｎを標的物質Ｘに照射すると、散乱光の中には、入射光Ｌｉｎの波長λｉｎと同じ波長λ１のレイリー散乱光Ｒａｙの他に、波長λ１と異なる波長λ２のラマン散乱光Ｒａｍが発生する。このラマン散乱光Ｒａｍと入射光Ｌｉｎとのエネルギー差は、標的物質Ｘの振動準位や回転準位、電子準位のエネルギーに対応している。標的物質Ｘは、その構造に応じた特有の振動エネルギーをもつため、波長の光Ｌｉｎを用いることで、標的物質Ｘを特定できる。
【0062】
図１３は、ラマン散乱分光により取得されるラマンスペクトルの例を示す模式図である。図１３において、横軸は、ラマンシフトを示す。ラマンシフトとは、ラマン散乱光Ｒａｍの波数（振動数）と入射光Ｌｉｎの波数との差であり、標的物質Ｘの分子結合状態に特有の値をとる。
【0063】
図１３に示すように、Ｋ１に示すラマン散乱光Ｒａｍの散乱強度と、Ｋ２に示すレイリー散乱光Ｒａｙの散乱強度と、を比較すると、ラマン散乱光Ｒａｍの方が微弱であることがわかる. このように、ラマン散乱分光法は、標的物質Ｘの識別能力には優れている一方、標的物質Ｘを検出する感度自体は、低い測定手法である。そのため、ラマン分光装置３００では、ＳＥＲＳを用いて、高感度化を図っている。
【0064】
４．３． 作用効果
ラマン分光装置３００では、電場増強素子１００と、電場増強素子１００に光を照射する光源３１０と、電場増強素子１００からの光を検出する検出器３７０と、有する。電場増強素子１００は、上記のように、検出感度を向上できる。そのため、ラマン分光装置３００では、検出感度が高い。
ラマン分光装置３００では、電場増強素子１００と、電場増強素子１００に光を照射する光源３１０と、電場増強素子１００からの光を検出する検出器３７０と、有する。電場増強素子１００は、上記のように、検出感度を向上できる。そのため、ラマン分光装置３００では、検出感度が高い。
【0065】
【0066】
モデルＭでは、図１４に示すように、基板の材質をＳｉＯ２とした。基板側からモデルＭに光を入射させた。入射光の波長を５７８ｎｍとした。
【0067】
誘電体層の材質をＡｌ２Ｏ３とした。誘電体層の厚さＡを２０ｎｍとした。
【0068】
微細構造体の材質をＡｌとした。図１５に示すように、微細構造体の配列を正方格子とした。微細構造体の形状を円柱とした。微細構造体のピッチＰを３９１ｎｍとし、径Ｄを１５６ｎｍとし、厚さＨを２０ｎｍとした。
【0069】
透明層の材質をＡｌ２Ｏ３とした。透明層の厚さＢを３６０ｎｍとした。透明層上に空気層を配置させた。
【0070】
＜実施例２＞
実施例２では、微細構造体の厚さＨを２００ｎｍとし、入射光の波長を４３２ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例２では、微細構造体の厚さＨを２００ｎｍとし、入射光の波長を４３２ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0071】
＜実施例３＞
実施例３では、微細構造体の径Ｄを３９ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を４１０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例３では、微細構造体の径Ｄを３９ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を４１０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0072】
＜実施例４＞
実施例４では、微細構造体の径Ｄを３５２ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５７１ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例４では、微細構造体の径Ｄを３５２ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５７１ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0073】
＜実施例５＞
実施例５では、誘電体層の厚さＡをゼロ、すなわち、誘電体層を設けず、微細構造体の径Ｄを３９ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を４０８ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例５では、誘電体層の厚さＡをゼロ、すなわち、誘電体層を設けず、微細構造体の径Ｄを３９ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を４０８ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0074】
＜実施例６＞
実施例６では、誘電体層の厚さＡを１０００ｎｍとし、微細構造体の径Ｄを３９ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５７６ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例６では、誘電体層の厚さＡを１０００ｎｍとし、微細構造体の径Ｄを３９ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５７６ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0075】
＜実施例７＞
実施例７では、微細構造体の厚さＨを１９ｎｍとし、透明層の厚さＢを２０ｎｍとし、入射光の波長を４１２ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例７では、微細構造体の厚さＨを１９ｎｍとし、透明層の厚さＢを２０ｎｍとし、入射光の波長を４１２ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0076】
＜実施例８＞
実施例８では、微細構造体の厚さＨを１９ｎｍとし、透明層の厚さＢを１０００ｎｍとし、入射光の波長を４０４ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例８では、微細構造体の厚さＨを１９ｎｍとし、透明層の厚さＢを１０００ｎｍとし、入射光の波長を４０４ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0077】
＜実施例９＞
実施例９では、微細構造体のピッチＰを２７８ｎｍとし、誘電体層の材質をＴｉＯ２とし、微細構造体の径Ｄを１１１ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を４２６ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例９では、微細構造体のピッチＰを２７８ｎｍとし、誘電体層の材質をＴｉＯ２とし、微細構造体の径Ｄを１１１ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を４２６ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0078】
＜実施例１０＞
実施例１０では、微細構造体のピッチＰを３６５ｎｍとし、誘電体層の材質をＭｇＯとし、微細構造体の径Ｄを１４６ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５６８ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例１０では、微細構造体のピッチＰを３６５ｎｍとし、誘電体層の材質をＭｇＯとし、微細構造体の径Ｄを１４６ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５６８ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0079】
＜実施例１１＞
実施例１１では、微細構造体の材質をＡｕとし、微細構造体の径Ｄを１９６ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５８３ｎｍとしたこと以外は、実施
例１と同様である。
実施例１１では、微細構造体の材質をＡｕとし、微細構造体の径Ｄを１９６ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５８３ｎｍとしたこと以外は、実施
例１と同様である。
【0080】
＜実施例１２＞
実施例１２では、微細構造体の材質をＩＴＯとし、微細構造体の径Ｄを２３５ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を４１３ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例１２では、微細構造体の材質をＩＴＯとし、微細構造体の径Ｄを２３５ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を４１３ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0081】
＜実施例１３＞
実施例１３では、微細構造体のピッチＰを２４６ｎｍとし、微細構造体の径Ｄを９８ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を３８６ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例１３では、微細構造体のピッチＰを２４６ｎｍとし、微細構造体の径Ｄを９８ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を３８６ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0082】
＜実施例１４＞
実施例１４では、微細構造体のピッチＰを８２９ｎｍとし、微細構造体の径Ｄを３３２ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を６３８ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例１４では、微細構造体のピッチＰを８２９ｎｍとし、微細構造体の径Ｄを３３２ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を６３８ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0083】
＜実施例１５＞
実施例１５では、図１６に示すように微細構造体の配列を三角格子状とし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５０５ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例１５では、図１６に示すように微細構造体の配列を三角格子状とし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５０５ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0084】
＜実施例１６＞
実施例１６では、図１７に示すように微細構造体の形状を円錐とし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５７６ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
実施例１６では、図１７に示すように微細構造体の形状を円錐とし、微細構造体の厚さＨを６０ｎｍとし、入射光の波長を５７６ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0085】
＜比較例１＞
比較例１では、誘電体層の厚さＡをゼロ、すなわち、誘電体層を設けず、透明層の厚さＢをゼロ、すなわち、透明層を設けず、微細構造体の材質をＡｇとし、微細構造体のピッチＰを２５０ｎｍとし、微細構造体の径Ｄを５０ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを２５ｎｍとし、入射光の波長を４６４ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
比較例１では、誘電体層の厚さＡをゼロ、すなわち、誘電体層を設けず、透明層の厚さＢをゼロ、すなわち、透明層を設けず、微細構造体の材質をＡｇとし、微細構造体のピッチＰを２５０ｎｍとし、微細構造体の径Ｄを５０ｎｍとし、微細構造体の厚さＨを２５ｎｍとし、入射光の波長を４６４ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【0086】
図１８は、上記の実施例１～１６および比較例１において、寸法と、変化させた主なパラメーターと、を示す表である。
【0087】
５．２． シミュレーションの結果
上記のような実施例１～１６および比較例１において、増強電場の分布について、シミュレーションを行った。シミュレーションは、ＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain）法を用いた。
上記のような実施例１～１６および比較例１において、増強電場の分布について、シミュレーションを行った。シミュレーションは、ＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain）法を用いた。
【0088】
【0089】
図１９～図３５において、αは、ＸＺ断面における増強電場の分布を示している。具体的には、αは、（Ｅｘ２＋Ｅｚ２）の平方根、すなわち√（Ｅｘ２＋Ｅｚ２）を示している。図１９～図３４において、「空気界面」とは、透明層と空気層との界面を示している。図３５において、「基板／空気界面」とは、基板と空気層との界面を示している。
【0090】
図１９～図３５において、βは、ＸＹ断面における増強電場の分布を示している。具体
的には、βは、（Ｅｘ２＋Ｅｚ２）の平方根、すなわち√（Ｅｘ２＋Ｅｚ２）を示している。図１９～図３４では、βは、αに示す「空気界面」よりも、１ｎｍだけ＋Ｚ軸方向の位置におけるＸＹ断面を示している。図３５では、β１は、αに示す「空気界面」よりも、１ｎｍだけ＋Ｚ軸方向の位置におけるＸＹ断面を示し、β２は、αに示す「基板／空気界面」よりも、１００ｎｍだけ＋Ｚ軸方向の位置におけるＸＹ断面を示している。
的には、βは、（Ｅｘ２＋Ｅｚ２）の平方根、すなわち√（Ｅｘ２＋Ｅｚ２）を示している。図１９～図３４では、βは、αに示す「空気界面」よりも、１ｎｍだけ＋Ｚ軸方向の位置におけるＸＹ断面を示している。図３５では、β１は、αに示す「空気界面」よりも、１ｎｍだけ＋Ｚ軸方向の位置におけるＸＹ断面を示し、β２は、αに示す「基板／空気界面」よりも、１００ｎｍだけ＋Ｚ軸方向の位置におけるＸＹ断面を示している。
【0091】
図１９～図３４のβに示すように、実施例１～１６では、空気界面から１ｎｍ上方に離れた位置おいて、所定の模様が確認された。これは、微細構造体によって誘起されたＳＬＲおよびＱＧＭにより、増強電場が空気界面よりも上方に位置するためである。図１９～図３４に示すように、微細構造体から１００ｎｍ上方に離れた位置、さらには、微細構造体から２００ｎｍ上方に離れた位置においても、増強電場が存在していることがわかった。
【0092】
一方、図３５のβ２に示すように、比較例１では、基板／空気界面から１００ｎｍ上方に位置では、模様が確認されず、増強電場が存在していなかった。
【0093】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【0094】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【0095】
上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。
【0096】
電場増強素子の一態様は、
基板と、
前記基板に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体と、
前記複数の微細構造体および前記基板を覆う透明層と、
を有し、
前記複数の微細構造体によって発生される増強電場は、前記基板の垂線方向において、前記複数の微細構造体の前記基板とは反対側であって、前記複数の微細構造体と離隔した位置に極大を有する。
基板と、
前記基板に設けられ、導電性を有する複数の微細構造体と、
前記複数の微細構造体および前記基板を覆う透明層と、
を有し、
前記複数の微細構造体によって発生される増強電場は、前記基板の垂線方向において、前記複数の微細構造体の前記基板とは反対側であって、前記複数の微細構造体と離隔した位置に極大を有する。
【0097】
この電場増強素子によれば、検出感度を向上できる。
【0098】
前記電場増強素子の一態様において、
前記複数の微細構造体のうちの隣り合う微細構造体の間に、前記透明層が設けられ、
前記透明層の屈折率は、前記基板の屈折率よりも高い。
前記複数の微細構造体のうちの隣り合う微細構造体の間に、前記透明層が設けられ、
前記透明層の屈折率は、前記基板の屈折率よりも高い。
【0099】
この電場増強素子によれば、基板の垂線方向において、複数の微細構造体の位置に光を集め易い。
【0100】
前記電場増強素子の一態様において、
前記垂線方向において、前記複数の微細構造体から１００ｎｍ以上離れた位置に、前記増強電場が存在してもよい。
前記垂線方向において、前記複数の微細構造体から１００ｎｍ以上離れた位置に、前記増強電場が存在してもよい。
【0101】
この電場増強素子によれば、標的物質を微細構造体の極近傍に位置させなくても、標的物質に起因する検出信号を増強できる。
【0102】
前記電場増強素子の一態様において、
前記垂線方向において、前記複数の微細構造体から２００ｎｍ以上離れた位置に、前記増強電場が存在してもよい。
前記垂線方向において、前記複数の微細構造体から２００ｎｍ以上離れた位置に、前記増強電場が存在してもよい。
【0103】
この電場増強素子によれば、標的物質を微細構造体の極近傍に位置させなくても、標的物質に起因する検出信号を増強できる。
【0104】
前記電場増強素子の一態様において、
前記複数の微細構造体は、周期的に配列されていてもよい。
前記複数の微細構造体は、周期的に配列されていてもよい。
【0105】
この電場増強素子によれば、基板の垂線方向と直交する面内方向において、増強電場の強度のばらつきを低減できる。
【0106】
前記電場増強素子の一態様において、
前記複数の微細構造体の各々の材質は、金属であってもよい。
前記複数の微細構造体の各々の材質は、金属であってもよい。
【0107】
前記電場増強素子の一態様において、
前記透明層の材質は、誘電体であってもよい。
前記透明層の材質は、誘電体であってもよい。
【0108】
ラマン分光装置の一態様は、
前記電場増強素子の一態様と、
前記電場増強素子に光を照射する光源と、
前記電場増強素子からの光を検出する検出器と、
を有する。
前記電場増強素子の一態様と、
前記電場増強素子に光を照射する光源と、
前記電場増強素子からの光を検出する検出器と、
を有する。
【0109】
このラマン分光装置によれば、検出感度が高い。
【符号の説明】
【0110】
１０…基板、２０…誘電体層、３０…微細構造体、４０…透明層、４２…上面、５０…分子捕捉層、１００，２００…電場増強素子、３００…ラマン分光装置、３１０…光源、３２０…コリメーターレンズ、３３０…偏光制御素子、３４０…ダイクロイックミラー、３５０…対物レンズ、３６０…集光レンズ、３７０…検出器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
