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HK1187400B - Device and method for observing and for measuring raman scattering - Google Patents

Device and method for observing and for measuring raman scattering

Info

Publication number
HK1187400B
HK1187400B HK14100395.5A HK14100395A HK1187400B HK 1187400 B HK1187400 B HK 1187400B HK 14100395 A HK14100395 A HK 14100395A HK 1187400 B HK1187400 B HK 1187400B
Authority
HK
Hong Kong
Prior art keywords
spectral band
band
viewing
filter
spectral
Prior art date
Application number
HK14100395.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Chinese (zh)
Other versions
HK1187400A (en
Inventor
Emmanuel Froigneux
Philippe DE BETTIGNIES
Original Assignee
Horiba France Sas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horiba France Sas filed Critical Horiba France Sas
Publication of HK1187400A publication Critical patent/HK1187400A/en
Publication of HK1187400B publication Critical patent/HK1187400B/en

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Description

La présente invention concerne le domaine de la spectrométrie Raman. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif et un procédé de visualisation pour spectromètre Raman.The present invention relates to the field of Raman spectrometry. More specifically, the invention relates to a visualization device and method for a Raman spectrometer.

Depuis l'arrivée des sources laser, la spectroscopie Raman a connu un essor formidable et trouve aujourd'hui des applications dans des domaines très variés, allant de la recherche fondamentale à des applications industrielles de contrôle de procédé.Since the arrival of laser sources, Raman spectroscopy has experienced tremendous growth and now finds applications in a wide variety of fields, ranging from fundamental research to industrial process control applications.

La spectroscopie Raman est basée sur la mesure de transitions entre des états vibrationnels d'une structure polyatomique, moléculaire ou ionique (et sur les états de rotations dans le cas de gaz), quel que soit l'état physique de l'échantillon (gaz, liquide, solide amorphe ou cristallin). Un échantillon éclairé par une source de lumière monochromatique (un laser) diffuse de la lumière qui n'est plus monochromatique mais présente des bandes de diffusion à différentes fréquences. Ainsi, le spectre obtenu est composé de trois sources de diffusion : les bandes Rayleigh (diffusion élastique), Stokes et Anti-Stokes (diffusion inélastique). Les fréquences Raman sont spécifiques pour chaque échantillon et sont indépendantes de la fréquence du laser. La spectroscopie Raman permet ainsi une analyse chimique non destructive de solides, liquides, poudres ou de gaz.Raman spectroscopy is based on the measurement of transitions between vibrational states of a polyatomic, molecular or ionic structure (and on rotational states in the case of gases), regardless of the physical state of the sample (gas, liquid, amorphous or crystalline solid). A sample illuminated by a monochromatic light source (a laser) scatters light that is no longer monochromatic but exhibits scattering bands at different frequencies. Thus, the spectrum obtained is composed of three scattering sources: the Rayleigh (elastic scattering), Stokes and Anti-Stokes (inelastic scattering) bands. Raman frequencies are specific for each sample and are independent of the laser frequency. Raman spectroscopy thus allows non-destructive chemical analysis of solids, liquids, powders or gases.

Plus récemment, la miniaturisation des composants optiques a permis de coupler la spectrométrie Raman à la microscopie optique standard pour permettre l'analyse d'échantillons avec une résolution spatiale micrométrique. Le faisceau laser d'excitation est généralement focalisé par un objectif ou une lentille optique. Différents appareils de spectrométrie Raman disposent d'un système de visualisation qui permet d'éclairer l'échantillon et de former une image de l'échantillon sur un écran. Un système de visualisation est généralement basé sur l'utilisation d'une source de lumière blanche (lampe classique), d'une caméra de visualisation et d'un composant optique escamotable, tel qu'une lame semi-transparente, sur le chemin optique de l'instrument de mesure. La mise en place du dispositif de visualisation permet d'effectuer la mise au point sur l'échantillon avant la mesure, par exemple grâce à un système autofocus. Dans un tel dispositif, pour effectuer une mesure de l'échantillon par spectrométrie Raman, il faut retirer le dispositif d'éclairage et de visualisation du chemin optique, par exemple en rétractant la lame semi-transparente hors du chemin optique. Cependant, un tel dispositif peut présenter des difficultés de manipulation. En effet, l'utilisation d'un composant optique escamotable suppose un mouvement mécanique qui entraîne un risque de bougé. De plus, le manque de reproductibilité du mouvement opto-mécanique peut produire une mise au point différente de l'échantillon vu par le système de visualisation et par le système de mesure Raman. More recently, the miniaturization of optical components has made it possible to couple Raman spectrometry with standard optical microscopy to enable the analysis of samples with micrometer spatial resolution. The excitation laser beam is generally focused by an objective or optical lens. Different Raman spectrometry devices have a viewing system that illuminates the sample and forms an image of the sample on a screen. A viewing system is generally based on the use of a white light source (conventional lamp), a viewing camera and a retractable optical component, such as a semi-transparent slide, on the optical path of the measuring instrument. The positioning of the viewing device allows the sample to be focused before measurement, for example using an autofocus system. In such a device, to perform a Raman spectrometry measurement of the sample, the illumination and viewing device must be removed from the optical path, for example by retracting the semi-transparent slide out of the optical path. However, such a device can present handling difficulties. Indeed, the use of a retractable optical component requires a mechanical movement that leads to a risk of movement. In addition, the lack of reproducibility of the opto-mechanical movement can produce a different focus of the sample seen by the viewing system and by the Raman measurement system.

Dans certaines applications, il est souhaitable d'effectuer un suivi de l'échantillon en fonction du temps et il apparaît utile de pouvoir visualiser l'échantillon pendant une série de mesures Raman. Dans certaines applications particulières, il peut même être nécessaire d'effectuer ou d'ajuster la mise au point sur l'échantillon simultanément avec la mesure. Toutefois, l'utilisation d'un dispositif d'éclairage pendant la mesure Raman risque de perturber la mesure des signaux Raman. Premièrement, le laser d'excitation est susceptible de générer de la lumière parasite en direction de la caméra de visualisation, qui risque de saturer le capteur de la caméra et d'empêcher une visualisation correcte de l'échantillon. De plus, la présence permanente d'un composant optique supplémentaire, tel qu'une lame semi-transparente, sur le chemin optique entraîne nécessairement une baisse du signal Raman détecté. Enfin, la source d'éclairement est susceptible de générer de la lumière parasite par diffusion non seulement sur l'échantillon mais aussi sur les composants internes de l'appareil et ainsi de perturber la mesure des signaux Raman. Or la difficulté de mesure des signaux Raman provient essentiellement de la très faible intensité de la diffusion Raman comparée à l'intensité de la diffusion Rayleigh. Il n'est donc pas possible, avec les systèmes actuels, d'effectuer simultanément une mesure Raman et la visualisation d'un échantillon. Les documents de brevet WO2008052221 , WO2004081549 et WO2010/024397 proposent de combiner un système de mesure de spectrométrie Raman ayant une source d'excitation dans le domaine proche infra-rouge avec un système d'imagerie basé sur un éclairage en lumière blanche.In some applications, it is desirable to track the sample over time and it is useful to be able to visualize the sample during a series of Raman measurements. In some particular applications, it may even be necessary to perform or adjust the focus on the sample simultaneously with the measurement. However, using an illumination device during the Raman measurement may disturb the measurement of the Raman signals. First, the excitation laser is likely to generate stray light in the direction of the viewing camera, which may saturate the camera sensor and prevent correct visualization of the sample. In addition, the permanent presence of an additional optical component, such as a semi-transparent plate, in the optical path necessarily leads to a decrease in the detected Raman signal. Finally, the illumination source is likely to generate stray light by scattering not only on the sample but also on the internal components of the device and thus disturb the measurement of the Raman signals. However, the difficulty in measuring Raman signals comes mainly from the very low intensity of Raman scattering compared to the intensity of Rayleigh scattering. It is therefore not possible, with current systems, to simultaneously perform a Raman measurement and visualize a sample. Patent documents WO2008052221 , WO2004081549 And WO2010/024397 propose to combine a Raman spectrometry measurement system having an excitation source in the near infrared range with an imaging system based on white light illumination.

Un des buts de l'invention est de fournir un dispositif et un procédé de visualisation et de spectrométrie Raman.One of the aims of the invention is to provide a device and a method for Raman visualization and spectrometry.

Un but de l'invention est de fournir un dispositif et un procédé permettant simultanément la visualisation et la mesure par spectrométrie Raman d'un échantillon. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne plus particulièrement un dispositif optique de spectrométrie Raman et de visualisation d'un échantillon selon la revendication 1. An aim of the invention is to provide a device and a method allowing simultaneous visualization and measurement by Raman spectrometry of a sample. The present invention aims to overcome these drawbacks and relates more particularly to an optical device for Raman spectrometry and visualization of a sample according to claim 1.

Selon différents aspects particuliers l'invention, lesdits moyens optiques de superposition comprennent :

  • un filtre optique apte à réfléchir ledit faisceau laser d'excitation de bande spectrale B0 et à transmettre ledit faisceau de visualisation de bande spectrale BV ;
  • un filtre optique apte à transmettre ledit faisceau laser d'excitation de bande spectrale B0 et à réfléchir ledit faisceau de visualisation de bande spectrale BV;
  • ledit premier moyen de filtrage comprend un filtre optique apte à réfléchir ledit premier faisceau secondaire et à transmettre ledit deuxième faisceau secondaire ;
  • ledit premier moyen de filtrage comprend un filtre optique apte à transmettre ledit premier faisceau secondaire et à réfléchir ledit deuxième faisceau secondaire ;
  • ledit deuxième moyen de filtrage comprend un filtre optique apte à réfléchir ledit premier faisceau tertiaire et à transmettre ledit deuxième faisceau tertiaire ;
  • ledit deuxième moyen de filtrage comprend un filtre optique apte à transmettre ledit premier faisceau tertiaire et à réfléchir ledit deuxième faisceau tertiaire
  • ledit filtre optique est choisi parmi un filtre passe-haut, passe-bas, passe-bande ou coupe-bande ;
According to various particular aspects of the invention, said optical superposition means comprise:
  • an optical filter capable of reflecting said excitation laser beam of spectral band B0 and of transmitting said viewing beam of spectral band BV;
  • an optical filter capable of transmitting said excitation laser beam of spectral band B0 and of reflecting said viewing beam of spectral band BV;
  • said first filtering means comprises an optical filter capable of reflecting said first secondary beam and transmitting said second secondary beam;
  • said first filtering means comprises an optical filter capable of transmitting said first secondary beam and of reflecting said second secondary beam;
  • said second filtering means comprises an optical filter capable of reflecting said first tertiary beam and transmitting said second tertiary beam;
  • said second filtering means comprises an optical filter capable of transmitting said first tertiary beam and of reflecting said second tertiary beam
  • said optical filter is chosen from a high-pass, low-pass, band-pass or band-stop filter;

Selon des aspects particuliers le dispositif de l'invention comporte en outre :

  • des moyens de réglage d'autofocus, et/ou
  • des moyens de stabilisation d'image couplés à des moyens de déplacement relatif de l'objet par rapport au faisceau d'excitation laser.
According to particular aspects, the device of the invention further comprises:
  • autofocus adjustment means, and/or
  • image stabilization means coupled with means for relative movement of the object with respect to the laser excitation beam.

L'invention concerne aussi un procédé de spectrométrie Raman selon la revendication 11. The invention also relates to a Raman spectrometry method according to claim 11.

Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée en référence aux dessins annexés sur lesquels :

  • la figure 1 représente schématiquement une répartition spectrale de l'intensité du faisceau laser d'excitation, du faisceau d'éclairage et de visualisation et du faisceau de diffusion Raman ;
  • la figure 2 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif de l'invention illustrant le chemin optique des différents faisceaux incidents et diffusés ;
  • La figure 3 représente un dispositif selon un mode de réalisation préféré de l'invention ;
  • la figure 4 représente schématiquement les spectres en intensité des composants utilisés dans le dispositif de la figure 3 ;
  • la figure 5 représente un premier cas de répartition des bandes spectrales; ce cas ne faisant pas partie de l'invention;
  • les figures 6 à 9 représentent différents modes de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, utilisant la répartition des bandes spectrales de la figure 5 ;
  • la figure 10 représente un deuxième cas de répartition des bandes spectrales, selon l'invention;
  • les figures 11 à 18 représentent différents modes de réalisation de l'invention utilisant la répartition des bandes spectrales de la figure 10 ;
  • la figure 19 représente un troisième cas de répartition des bandes spectrales; ce cas ne faisant pas partie de l'invention;
  • les figures 20 à 23 représentent différents modes de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, utilisant la répartition des bandes spectrales de la figure 19 ;
  • la figure 24 représente un quatrième cas de répartition des bandes spectrales; ce cas ne faisant pas partie de l'invention;
  • les figures 25 à 28 représentent différents modes de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, utilisant la répartition des bandes spectrales de la figure 24.
This description given by way of non-limiting example will make it easier to understand how the invention can be implemented with reference to the appended drawings in which:
  • Figure 1 schematically represents a spectral distribution of the intensity of the excitation laser beam, the illumination and visualization beam and the Raman scattering beam;
  • Figure 2 schematically represents an exemplary embodiment of a device of the invention illustrating the optical path of the different incident and scattered beams;
  • Figure 3 represents a device according to a preferred embodiment of the invention;
  • Figure 4 schematically represents the intensity spectra of the components used in the device of Figure 3;
  • Figure 5 represents a first case of distribution of the spectral bands; this case is not part of the invention;
  • Figures 6 to 9 represent different embodiments, not forming part of the invention, using the distribution of the spectral bands of Figure 5;
  • Figure 10 represents a second case of distribution of the spectral bands, according to the invention;
  • Figures 11 to 18 represent different embodiments of the invention using the distribution of spectral bands of Figure 10;
  • Figure 19 represents a third case of distribution of the spectral bands; this case is not part of the invention;
  • Figures 20 to 23 represent different embodiments, not forming part of the invention, using the distribution of the spectral bands of Figure 19;
  • Figure 24 represents a fourth case of distribution of the spectral bands; this case not being part of the invention;
  • Figures 25 to 28 represent different embodiments, not forming part of the invention, using the distribution of the spectral bands of Figure 24.

L'invention propose un arrangement de filtres permettant de faire du Raman et la visualisation de l'échantillon sans parties mobiles et en simultané.The invention proposes an arrangement of filters allowing Raman and visualization of the sample without moving parts and simultaneously.

L'idée est d'utiliser une gamme spectrale spécifique pour l'éclairement et la visualisation de l'échantillon, cette gamme spectrale étant disjointe de celle du laser et de la plage Raman induite.The idea is to use a specific spectral range for illumination and visualization of the sample, this spectral range being disjoint from that of the laser and the induced Raman range.

La figure 1 représente très schématiquement la répartition spectrale de l'intensité de différents faisceaux de mesure et de visualisation. Le faisceau laser d'excitation a une longueur d'onde λ0 et une bande spectrale B0 centrée sur la longueur d'onde λ0, la bande spectrale B0 étant très étroite. Le faisceau d'excitation (1) génère par diffusion Raman sur un échantillon un faisceau de diffusion Raman dont les raies sont situées dans une bande spectrale BR représentée schématiquement par la courbe (3) sur la figure 1.There figure 1 represents very schematically the spectral distribution of the intensity of different measurement and visualization beams. The excitation laser beam has a wavelength λ 0 and a spectral band B 0 centered on the wavelength λ 0 , the spectral band B 0 being very narrow. The excitation beam (1) generates by Raman scattering on a sample a Raman scattering beam whose lines are located in a spectral band B R represented schematically by the curve (3) on the figure 1 .

Un aspect de l'invention consiste à utiliser un faisceau de visualisation ayant une bande spectrale BV distincte de la bande spectrale B0 du laser et de la bande spectrale BR que l'on cherche à mesurer.One aspect of the invention consists in using a viewing beam having a spectral band B V distinct from the spectral band B 0 of the laser and from the spectral band B R which one seeks to measure.

La figure 2 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention de manière à illustrer le chemin des différents faisceaux. Le dispositif de la figure 2 permet de superposer un faisceau incident laser et un faisceau incident d'éclairage et simultanément de séparer le faisceau diffusé par l'échantillon (7) et collecté par l'objectif (6) en fonction de ses différentes composantes spectrales, plus précisément en fonction des bandes spectrales B0, BV et BR. Le faisceau (21) est un faisceau de rétrodiffusion du laser d'excitation ayant une bande spectrale B0 (diffusion Rayleigh). Le faisceau (3) est le faisceau de diffusion Raman qui a une composante spectrale BR. Le faisceau de visualisation (22) est un faisceau de rétrodiffusion Rayleigh du faisceau d'éclairage (2) qui a une composante spectrale Bv. Le filtre (12) transmet le faisceau de diffusion Raman (3) et réfléchit les faisceaux de diffusion Rayleigh (21) et (22). Le filtre (13) transmet le faisceau de visualisation (22) diffusé par l'échantillon (7) et réfléchit le faisceau de diffusion Rayleigh à la longueur d'onde du laser. Une lame séparatrice (16) transmet le faisceau de visualisation (22) diffusé par l'échantillon par exemple en direction d'une caméra de visualisation (non représentée). Le faisceau Raman (3) peut être transmis en direction d'un spectromètre Raman afin de fournir la mesure des raies Raman dans la bande spectrale BR. Le dispositif de la figure 2 permet ainsi de visualiser l'échantillon grâce au faisceau de visualisation (22) et simultanément d'effectuer une mesure Raman grâce au faisceau de diffusion Raman (3) qui est séparé des diffusions Rayleigh du faisceau laser et du faisceau d'éclairage.There figure 2 schematically represents an exemplary embodiment of a device according to an embodiment of the invention so as to illustrate the path of the different beams. The device of the figure 2 allows to superimpose an incident laser beam and an incident illumination beam and simultaneously to separate the beam scattered by the sample (7) and collected by the objective (6) according to its different spectral components, more precisely according to the spectral bands B 0 , B V and B R . The beam (21) is a backscattering beam of the excitation laser having a spectral band B 0 (Rayleigh scattering). The beam (3) is the Raman scattering beam which has a spectral component B R . The viewing beam (22) is a Rayleigh backscattering beam of the illumination beam (2) which has a spectral component B v . The filter (12) transmits the Raman scattering beam (3) and reflects the Rayleigh scattering beams (21) and (22). The filter (13) transmits the viewing beam (22) scattered by the sample (7) and reflects the Rayleigh scattering beam at the laser wavelength. A splitter blade (16) transmits the viewing beam (22) scattered by the sample, for example, towards a viewing camera (not shown). The Raman beam (3) can be transmitted towards a Raman spectrometer in order to provide the measurement of the Raman lines in the spectral band B R . The device of the figure 2 thus allows the sample to be viewed using the viewing beam (22) and simultaneously to carry out a Raman measurement using the Raman scattering beam (3) which is separated from the Rayleigh scattering of the laser beam and the illumination beam.

La figure 3 représente un dispositif selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Le dispositif de la figure 3 peut être couplé directement à un spectromètre Raman ou déporté par rapport au spectromètre Raman pour être disposé au plus près de l'échantillon, le dispositif étant alors relié à un spectromètre Raman par des fibres optiques. Le boîtier (20) comprend une entrée (10) pour coupler un faisceau laser d'excitation et le diriger vers un premier miroir de renvoi (14). Le faisceau laser (1) est transmis par le filtre (13) puis réfléchi par le filtre (12) pour être transmis en direction de l'échantillon à travers le composant optique de focalisation (15). Le boîtier (20) comprend une source de visualisation (11) qui est par exemple une led verte émettant dans une gamme de longueur d'onde comprise entre 500 et 550 nm. La source de visualisation (11) génère un faisceau de visualisation (2) qui est dirigé vers une lame séparatrice (16), puis transmis en direction du filtre (13). Le filtre (13) réfléchit le faisceau (2) en direction du filtre (12) qui réfléchit également le faisceau de visualisation (2) en direction de l'échantillon, de manière à le superposer au faisceau d'excitation laser (1). Le faisceau de diffusion collecté à travers le hublot (15) comprend un faisceau de diffusion Raman (3) qui est transmis par le filtre (12) en direction d'un module (18) qui peut être soit un spectromètre Raman soit un connecteur de fibres de manière à transmettre le faisceau Raman (3) vers un spectromètre Raman déporté. Le faisceau diffusé par l'échantillon à la longueur d'onde λ0 du laser est réfléchi par le filtre (12), transmis par le filtre (13) et redirigé vers l'entrée/sortie (10). Le faisceau collecté comprend également une composante dans la bande spectrale BV de la source de visualisation. Le faisceau rétrodiffusé de visualisation (22) est réfléchi par le filtre (12) et par le filtre (13) puis transmis par la lame séparatrice (16). Ce faisceau de visualisation (22) est dirigé vers une caméra de visualisation (17).There figure 3 represents a device according to a preferred embodiment of the invention. The device of the figure 3 can be coupled directly to a Raman spectrometer or remote from the Raman spectrometer to be placed as close as possible to the sample, the device then being connected to a Raman spectrometer by optical fibers. The housing (20) comprises an input (10) for coupling an excitation laser beam and directing it towards a first deflecting mirror (14). The laser beam (1) is transmitted by the filter (13) then reflected by the filter (12) to be transmitted towards the sample through the optical focusing component (15). The housing (20) comprises a display source (11) which is for example a green LED emitting in a wavelength range between 500 and 550 nm. The display source (11) generates a display beam (2) which is directed towards a splitter plate (16), then transmitted towards the filter (13). The filter (13) reflects the beam (2) towards the filter (12) which also reflects the viewing beam (2) towards the sample, so as to superimpose it on the laser excitation beam (1). The scattering beam collected through the porthole (15) comprises a Raman scattering beam (3) which is transmitted by the filter (12) towards a module (18) which can be either a Raman spectrometer or a fiber connector so as to transmit the Raman beam (3) towards a remote Raman spectrometer. The beam scattered by the sample at the wavelength λ 0 of the laser is reflected by the filter (12), transmitted by the filter (13) and redirected towards the input/output (10). The collected beam also comprises a component in the B V spectral band of the viewing source. The backscattered viewing beam (22) is reflected by the filter (12) and by the filter (13) then transmitted by the splitter plate (16). This viewing beam (22) is directed towards a viewing camera (17).

Un prototype de sonde déportée fibrée, basée sur le schéma de la figure 3 a été réalisé pour un laser d'excitation ayant une longueur d'onde λ0 de 660nm, mais ce principe peut s'appliquer à tout appareil. Le filtre (12) réfléchit le laser (660nm), l'éclairage en basse longueur d'onde (inférieure à 660 nm) et la lumière réfléchie par l'échantillon. Le filtre (12) transmet le faisceau de diffusion Raman pour des longueurs d'ondes à partir de 665 nm, la gamme Raman s'étendant en nombre d'onde entre 400 et 3500 cm-1. Le filtre (13) transmet le laser d'excitation à 660nm et réfléchit le faisceau d'éclairage à basse longueur d'onde. La lame séparatrice (16) permet de séparer le faisceau d'éclairage (2) qui va de la source d'éclairage vers l'échantillon du faisceau de visualisation (22) qui va de l'échantillon vers une caméra de visualisation. Le dispositif de la figure 3 est compatible avec un système vidéo confocal. Le laser d'excitation est couplé au connecteur d'entrée (10) via une fibre optique de diamètre de cœur 5-6 microns. La sonde est reliée à un spectromètre Raman via fibre optique ayant un diamètre de cœur d'environ 100 microns. La source d'éclairage est une LED verte d'ouverture 15° et dont l'intensité lumineuse est environ de 6800 mcd.A prototype of a remote fiber probe, based on the diagram of the figure 3 was made for an excitation laser having a wavelength λ 0 of 660nm, but this principle can be applied to any device. The filter (12) reflects the laser (660nm), the low-wavelength illumination (less than 660 nm) and the light reflected by the sample. The filter (12) transmits the Raman scattering beam for wavelengths from 665 nm, the Raman range extending in wavenumber between 400 and 3500 cm -1 . The filter (13) transmits the excitation laser at 660nm and reflects the low-wavelength illumination beam. The splitter plate (16) separates the illumination beam (2) which goes from the illumination source to the sample from the viewing beam (22) which goes from the sample to a viewing camera. The device of the figure 3 is compatible with a confocal video system. The excitation laser is coupled to the input connector (10) via an optical fiber with a core diameter of 5-6 microns. The probe is connected to a Raman spectrometer via an optical fiber with a core diameter of approximately 100 microns. The illumination source is a green LED with an aperture of 15° and a light intensity of approximately 6800 mcd.

La figure 4 représente schématiquement la réponse spectrale relative des différentes sources et des filtres utilisés. Le faisceau laser (1) a une longueur d'onde λ0 et une bande spectrale B0 très étroite. On observe la courbe (2) correspondant à la courbe spectrale d'émission de la source de visualisation (11). La courbe de détection spectrale de la caméra de visualisation (17) présente un spectre très large avec une sensibilité maximum autour de la bande spectrale BV de la source de visualisation. Le filtre (12) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure située juste au-dessus de la longueur d'onde λ0 du laser tandis que le filtre (13) laisse passer la longueur d'onde du laser et réfléchit les longueurs d'onde dans la bande spectrale BV de visualisation. There figure 4 schematically represents the relative spectral response of the different sources and filters used. The laser beam (1) has a wavelength λ 0 and a very narrow spectral band B 0. Curve (2) corresponding to the emission spectral curve of the viewing source (11) is observed. The spectral detection curve of the viewing camera (17) has a very broad spectrum with maximum sensitivity around the spectral band B V of the viewing source. Filter (12) is a long-pass filter with a cut-off wavelength located just above the wavelength λ 0 of the laser while filter (13) lets the laser wavelength pass and reflects the wavelengths in the viewing spectral band B V.

Les figures 1 à 4 décrivent le principe de l'invention en lien avec un mode de réalisation particulier de l'invention. Toutefois de nombreuses variantes reposant sur le même principe sont valables et vont être développées dans les exemples détaillés dans les figures 5 à 28 en fonction des positions respectives des différentes bandes spectrales de visualisation BV, d'excitation laser B0 et de diffusion Raman BR.THE figures 1 to 4 describe the principle of the invention in connection with a particular embodiment of the invention. However, numerous variants based on the same principle are valid and will be developed in the examples detailed in the figures 5 to 28 depending on the respective positions of the different spectral bands of visualization B V , laser excitation B 0 and Raman scattering B R .

La figure 5 représente schématiquement un premier cas, ne faisant pas partie de l'invention, selon lequel la longueur d'onde λ0 d'excitation définit une bande spectrale B0. On cherche à mesurer des raies de diffusion Raman dans la bande spectrale BR correspondant aux raies Stokes c'est-à-dire ayant des longueurs d'onde supérieures à la longueur d'onde d'excitation du laser λ0. La bande spectrale de visualisation BV est située à des longueurs d'onde inférieures à la longueur d'onde d'excitation λ0. Par exemple, le laser peut avoir une longueur d'onde de 660 nm et la visualisation peut être effectuée dans le domaine bleu-vert-jaune du spectre visible.There Figure 5 schematically represents a first case, not forming part of the invention, according to which the excitation wavelength λ 0 defines a spectral band B 0 . The aim is to measure Raman scattering lines in the spectral band B R corresponding to the Stokes lines, i.e. having wavelengths greater than the excitation wavelength of the laser λ 0 . The viewing spectral band B V is located at wavelengths shorter than the excitation wavelength λ 0 . For example, the laser may have a wavelength of 660 nm and the viewing may be carried out in the blue-green-yellow region of the visible spectrum.

Sur les figures 6 à 9, on a représenté le faisceau laser d'excitation (1) en trait plein et le faisceau de diffusion Raman (3) Stokes en trait tiret-point. Dans la suite du document on a représenté par une ligne commune en tirets (2) le faisceau d'éclairage incident sur l'échantillon et le faisceau de visualisation diffusé par l'échantillon, qui sont superposés sur le trajet aller et retour jusqu'à une lame séparatrice (16) non représentée.On the figures 6 to 9 , the excitation laser beam (1) is represented by a solid line and the Stokes Raman scattering beam (3) by a dash-dot line. In the rest of the document, a common dashed line (2) represents the illumination beam incident on the sample and the viewing beam scattered by the sample, which are superimposed on the outward and return path to a splitter plate (16) not shown.

La figure 6 représente un premier mode de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, utilisant la répartition des bandes spectrales de la figure 5. Le faisceau d'excitation laser (1) est transmis par un filtre (13a) puis réfléchi par un filtre (12a) en direction d'un objectif (6) de focalisation. Le faisceau de visualisation (2) est réfléchi par le filtre (13a) puis par le filtre (12a) en direction de l'objectif (6). Le faisceau collecté comprend le faisceau de diffusion Raman (3) qui est transmis par le filtre (12a). Le faisceau diffusé collecté comprend également un faisceau de visualisation qui est réfléchi par le filtre (12a) puis par le filtre (13a). Le filtre (13a) est un filtre passe-haut ou passe-bande ayant une longueur d'onde de coupure située entre la bande de visualisation BV et la bande B0 du laser. Le filtre (12a) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure située entre la longueur d'onde λ0 du laser et la bande BR de diffusion Raman. Le filtre (13a) sert donc à superposer le faisceau d'excitation laser et le faisceau d'éclairage en direction de l'échantillon et sur le faisceau de diffusion à séparer le faisceau de visualisation de la rétrodiffusion à la longueur d'onde du laser. Le filtre (12a) sert à séparer d'une part le faisceau de la diffusion Raman (3) et d'autre part les composantes spectrales du faisceau de diffusion dans la bande spectrale B0 du laser et dans la bande spectrale BV du faisceau de visualisation. There figure 6 represents a first embodiment, not forming part of the invention, using the distribution of the spectral bands of the Figure 5 . The laser excitation beam (1) is transmitted by a filter (13a) and then reflected by a filter (12a) towards a focusing objective (6). The viewing beam (2) is reflected by the filter (13a) and then by the filter (12a) towards the objective (6). The collected beam includes the Raman scattering beam (3) which is transmitted by the filter (12a). The collected scattered beam also includes a viewing beam which is reflected by the filter (12a) and then by the filter (13a). The filter (13a) is a high-pass or band-pass filter having a cut-off wavelength located between the viewing band B V and the band B 0 of the laser. The filter (12a) is a high-pass filter having a cut-off wavelength located between the wavelength λ 0 of the laser and the band B R of Raman scattering. The filter (13a) is therefore used to superimpose the laser excitation beam and the illumination beam in the direction of the sample and on the scattering beam to separate the viewing beam from the backscattering at the laser wavelength. The filter (12a) is used to separate on the one hand the Raman scattering beam (3) and on the other hand the spectral components of the scattering beam in the spectral band B 0 of the laser and in the spectral band B V of the viewing beam.

La figure 7 représente un deuxième mode de réalisation d'un dispositif, ne faisant pas partie de l'invention, utilisant toujours la répartition spectrale selon le schéma de la figure 5. A la différence de la figure 6, le faisceau laser (1) est premièrement réfléchi par un filtre (13b) avant d'être réfléchi sur un filtre (12b). Symétriquement le faisceau d'éclairage (2) est transmis par le filtre (13b) avant d'être réfléchi par le filtre (12b). Le faisceau diffusé et collecté est dirigé vers le premier filtre (12b) qui transmet le faisceau de diffusion Raman (3) et réfléchit les composantes du faisceau diffusé dans la bande spectrale B0 du laser et dans la bande spectrale BV du faisceau de visualisation 2. Le filtre (13b) sépare le faisceau de visualisation diffusé du faisceau diffusé à la longueur d'onde du laser. Comme dans la figure 6, le filtre (12b) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure située entre la longueur d'onde λ0 du laser et la bande spectrale Raman BR. Le filtre (13b) est un filtre passe-bas ou coupe-bande ayant une longueur d'onde de coupure située entre la bande spectrale de visualisation BV et la bande spectrale B0 qui transmet le faisceau dans la bande spectrale BV et réfléchit un faisceau ayant des longueurs d'onde dans la bande spectrale B0.There figure 7 represents a second embodiment of a device, not forming part of the invention, still using the spectral distribution according to the diagram of the Figure 5 . Unlike the figure 6 , the laser beam (1) is first reflected by a filter (13b) before being reflected on a filter (12b). Symmetrically the illumination beam (2) is transmitted by the filter (13b) before being reflected by the filter (12b). The scattered and collected beam is directed towards the first filter (12b) which transmits the Raman scattering beam (3) and reflects the components of the scattered beam in the spectral band B 0 of the laser and in the spectral band B V of the viewing beam 2. The filter (13b) separates the scattered viewing beam from the beam scattered at the wavelength of the laser. As in the figure 6 , the filter (12b) is a high-pass filter having a cut-off wavelength between the laser wavelength λ 0 and the Raman spectral band B R . The filter (13b) is a low-pass or band-stop filter having a cut-off wavelength between the viewing spectral band B V and the spectral band B 0 which transmits the beam in the spectral band B V and reflects a beam having wavelengths in the spectral band B 0 .

La figure 8 représente schématiquement un troisième mode de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, basé sur la répartition spectrale du schéma de la figure 5. Le faisceau laser d'excitation (1) est transmis par un filtre (13c) puis par un filtre (12c) en direction de l'objectif (6). Le faisceau d'éclairage (2) est réfléchi sur le filtre (13c) et transmis par le filtre (12c). Le faisceau de diffusion Raman (3) est réfléchi par le filtre (12c). Le faisceau de diffusion (2) dans la bande spectrale de visualisation BV est transmis par le filtre (12c) et réfléchi par le filtre (13c). Le filtre (13c) est un filtre passe-haut ou passe-bande ayant une longueur d'onde de coupure située entre la bande spectrale BV et la bande B0 qui transmet la bande B0 et réfléchit la bande BV. Le filtre (12c) est un filtre passe-bas ayant une longueur d'onde de coupure comprise entre la bande B0, et la bande Raman BR qui transmet la longueur d'onde de la bande spectrale BV et de la bande spectrale B0 et réfléchit un faisceau ayant des longueurs d'onde dans la bande spectrale BR.There figure 8 schematically represents a third embodiment, not forming part of the invention, based on the spectral distribution of the diagram of the Figure 5 . The excitation laser beam (1) is transmitted through a filter (13c) and then through a filter (12c) towards the objective (6). The illumination beam (2) is reflected on the filter (13c) and transmitted by the filter (12c). The Raman scattering beam (3) is reflected by the filter (12c). The scattering beam (2) in the viewing spectral band B V is transmitted by the filter (12c) and reflected by the filter (13c). The filter (13c) is a long-pass or band-pass filter having a cut-off wavelength located between the spectral band B V and the band B 0 which transmits the band B 0 and reflects the band B V . The filter (12c) is a low-pass filter having a cutoff wavelength between the B 0 band and the Raman B R band which transmits the wavelength of the B V spectral band and the B 0 spectral band and reflects a beam having wavelengths in the B R spectral band.

La figure 9 représente un quatrième mode de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, suivant la répartition spectrale du schéma de la figure 5. Le dispositif comprend un filtre (12d), un filtre (13d) et un objectif (6). Le faisceau laser d'excitation (1) est réfléchi sur le filtre (13d) puis transmis par le filtre (12d) en direction de l'objectif (6). Le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) est transmis par le filtre (13d) et le filtre (12d). Le faisceau de diffusion Raman (3) collecté est réfléchi par le filtre (12d) tandis que le faisceau de diffusion dans la bande spectrale BV du faisceau de visualisation est transmis par le filtre (12d) et par ledit filtre (13d). Le filtre (13d) est un filtre passe-bas ou coupe bande ayant une longueur d'onde de coupure située entre la bande de visualisation BV et la bande B0 du laser qui transmet la bande de visualisation BV et réfléchit la bande B0. Le filtre (12d) est un filtre passe-bas qui transmet les bandes B0 et BV et réfléchit la bande de diffusion Raman BR. Le filtre (12d) a une longueur d'onde de coupure comprise entre la bande B0 et la bande BR. There figure 9 represents a fourth embodiment, not forming part of the invention, following the spectral distribution of the diagram of the Figure 5 . The device comprises a filter (12d), a filter (13d) and an objective (6). The excitation laser beam (1) is reflected on the filter (13d) and then transmitted by the filter (12d) towards the objective (6). The illumination and viewing beam (2) is transmitted by the filter (13d) and the filter (12d). The collected Raman scattering beam (3) is reflected by the filter (12d) while the scattering beam in the spectral band B V of the viewing beam is transmitted by the filter (12d) and by said filter (13d). The filter (13d) is a low-pass or band-stop filter having a cut-off wavelength located between the viewing band B V and the band B 0 of the laser which transmits the viewing band B V and reflects the band B 0 . The filter (12d) is a low-pass filter which transmits the bands B 0 and B V and reflects the Raman scattering band B R . The filter (12d) has a cut-off wavelength between the B 0 band and the B R band.

La figure 10 représente un cas de répartition des bandes spectrales selon l'invention : la bande spectrale d'excitation laser, les bandes de mesure Raman Stokes (bande spectrale BR) et Raman anti-Stokes (bande spectrale BR aS) et la bande de visualisation Bv.There figure 10 represents a case of distribution of the spectral bands according to the invention: the laser excitation spectral band, the Raman Stokes measurement bands (spectral band B R ) and Raman anti-Stokes (spectral band B R aS ) and the Bv display band.

Par exemple, la longueur d'onde λ0 du laser d'excitation est située à 473nm tandis que la bande spectrale de visualisation BV est située dans la partie jaune-rouge du spectre visible, par exemple dans une gamme de longueurs d'onde au dessus de 600 nm.For example, the wavelength λ 0 of the excitation laser is located at 473nm while the viewing spectral band B V is located in the yellow-red part of the visible spectrum, for example in a wavelength range above 600nm.

La bande Raman Stokes est située à des longueurs d'ondes supérieures à la longueur d'onde λ0 d'excitation laser et inférieures à une longueur d'onde λ1 elle-même inférieure à la bande de visualisation BV.The Stokes Raman band is located at wavelengths greater than the laser excitation wavelength λ 0 and less than a wavelength λ 1 itself less than the B V viewing band.

La bande de diffusion Raman Anti-Stokes est située à des longueurs d'ondes inférieures à la longueur d'onde λ0 d'excitation laser.The Anti-Stokes Raman scattering band is located at wavelengths below the laser excitation wavelength λ 0 .

Les configurations illustrées sur les figures 11, 12, 13, 14, 17 et 18 permettent d'effectuer soit des mesures Raman Stokes seules soit des mesures simultanées Raman Stokes et anti-Stokes comme détaillé plus loin.The configurations illustrated on the figures 11, 12, 13 , 14 , 17 and 18 allow either Raman Stokes measurements alone or simultaneous Raman Stokes and anti-Stokes measurements to be performed as detailed later.

La figure 11 représente un premier mode de réalisation suivant la répartition spectrale de la figure 10.There figure 11 represents a first embodiment according to the spectral distribution of the figure 10 .

Nous allons d'abord décrire le mode de réalisation de la figure 11 pour la mesure des raies Stokes seuls puis pour la mesure des raies Stokes et Anti-Stokes.We will first describe the method of realization of the figure 11 for the measurement of Stokes lines alone and then for the measurement of Stokes and Anti-Stokes lines.

• Configuration de la figure 11 pour le mode Stokes• Figure 11 configuration for Stokes mode

Le faisceau laser d'excitation (1) est transmis par un filtre (13e) et réfléchi par un filtre (12e). Le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) est transmis par le filtre (12e) qui retransmet le faisceau diffusé dans la bande de visualisation BV.The excitation laser beam (1) is transmitted by a filter (13e) and reflected by a filter (12e). The illumination and viewing beam (2) is transmitted by the filter (12e) which retransmits the beam scattered in the viewing band B V .

Le filtre (12e) réfléchit le faisceau de diffusion Raman (3). Le filtre (13e) réfléchit le faisceau de diffusion Raman (3).Filter (12e) reflects the Raman scattering beam (3). Filter (13e) reflects the Raman scattering beam (3).

Dans la configuration Stokes, le filtre (13e) est un filtre passe-bas qui transmet la bande B0 et réfléchit la bande BR qui a donc une longueur d'onde de coupure située entre la bande B0 et la bande BR.In the Stokes configuration, the filter (13e) is a low-pass filter which transmits the B 0 band and reflects the B R band which therefore has a cut-off wavelength located between the B 0 band and the B R band.

Le filtre (12e) est un filtre passe-haut qui transmet la bande de visualisation BV et réfléchit les bandes spectrales B0 et BR.Filter (12e) is a high-pass filter that transmits the B V viewing band and reflects the B 0 and B R spectral bands.

Le filtre (12e) est un filtre ayant une longueur d'onde de coupure comprise entre la bande Raman BR et la bande de visualisation BV.The filter (12e) is a filter having a cut-off wavelength between the Raman band B R and the viewing band B V .

• Configuration de la figure 11 pour le mode Stokes et anti-Stokes • Figure 11 configuration for Stokes and anti-Stokes mode

Dans la configuration de la figure 11 où l'on cherche à mesurer à la fois les raies Stokes et Anti-Stokes, le filtre (13e) est un filtre passe-bande qui transmet la bande B0 et réfléchit les bandes Raman BR Stokes et la bande Raman Anti-Stokes BR aS In the configuration of the figure 11 where we want to measure both the Stokes and Anti-Stokes lines, the filter (13e) is a band-pass filter which transmits the B 0 band and reflects the Raman B R Stokes bands and the Raman Anti-Stokes B R aS band

• Configuration de la figure 12• Configuration of Figure 12

La figure 12 représente schématiquement un second mode de réalisation basé sur la répartition spectrale du schéma de la figure 10. Le dispositif de la figure 12 comprend un filtre (13f) qui réfléchit le faisceau d'excitation au laser (1). Le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) est transmis par le filtre (12f) qui réfléchit le faisceau Raman diffusé (3) et transmet la partie du faisceau diffusé dans la bande de visualisation BV. Le filtre (13f) sépare le faisceau Raman (3) du faisceau diffusé Rayleigh à la longueur d'onde du laser. Le filtre (12f) est un filtre passe-haut qui transmet la bande de visualisation BV et réfléchit les bandes spectrales B0 et BR et a une longueur d'onde de coupure située entre BR et BV.There figure 12 schematically represents a second embodiment based on the spectral distribution of the diagram of the figure 10 . The device of the figure 12 comprises a filter (13f) which reflects the laser excitation beam (1). The illumination and viewing beam (2) is transmitted by the filter (12f) which reflects the scattered Raman beam (3) and transmits the portion of the scattered beam in the viewing band B V . The filter (13f) separates the Raman beam (3) from the Rayleigh scattered beam at the laser wavelength. The filter (12f) is a long-pass filter which transmits the viewing band B V and reflects the spectral bands B 0 and B R and has a cut-off wavelength located between B R and B V .

Le filtre (13f) transmet la bande spectrale de diffusion Raman BR et réfléchit la bande B0 du laser. Dans le cas où on cherche uniquement à mesurer la bande de diffusion Raman Stokes le filtre (13f) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure située entre les bandes spectrales B0 et BR. Dans le cas où on cherche à mesurer simultanément les raies de diffusion Raman Stokes et anti-Stokes, le filtre (13f) est un filtre coupe-bande qui réfléchit la bande spectrale B0 du faisceau d'excitation et transmet les bandes de diffusion Raman BR Stokes et Anti-Stokes BR aS.The filter (13f) transmits the Raman scattering spectral band B R and reflects the B 0 band of the laser. In the case where we only want to measure the Stokes Raman scattering band, the filter (13f) is a high-pass filter with a cut-off wavelength located between the B 0 and B R spectral bands. In the case where we want to simultaneously measure the Stokes and anti-Stokes Raman scattering lines, the filter (13f) is a band-stop filter which reflects the B 0 spectral band of the excitation beam and transmits the Stokes Raman scattering bands B R and Anti-Stokes B R aS .

La figure 13 représente un troisième mode de réalisation suivant la répartition spectrale de la figure 10.There figure 13 represents a third embodiment according to the spectral distribution of the figure 10 .

Le filtre (12g) superpose le faisceau d'excitation laser (1) et le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) en réfléchissant le faisceau laser (1) et en transmettant le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) dans la bande spectrale BV. Le filtre (12g) transmet le faisceau de visualisation dans la bande spectrale BV et le faisceau de diffusion Raman (3) et réfléchit le faisceau de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0.The filter (12g) superimposes the laser excitation beam (1) and the illumination and viewing beam (2) by reflecting the laser beam (1) and transmitting the illumination and viewing beam (2) in the B V spectral band. The filter (12g) transmits the viewing beam in the B V spectral band and the Raman scattering beam (3) and reflects the Rayleigh scattering beam in the B 0 spectral band.

Le filtre (13g) transmet le faisceau de visualisation (2) dans la bande spectrale BV et réfléchit le faisceau de diffusion Raman (3). Le filtre (13g) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure située entre la bande spectrale Raman BR et la bande de visualisation BV de manière à transmettre la bande de visualisation BV et à réfléchir la bande spectrale BR.The filter (13g) transmits the viewing beam (2) in the B V spectral band and reflects the Raman scattering beam (3). The filter (13g) is a long-pass filter having a cutoff wavelength located between the Raman spectral band B R and the viewing band B V so as to transmit the viewing band B V and reflect the spectral band B R .

Dans le cas où on souhaite mesurer uniquement la bande spectrale Raman des raies Stokes, le filtre (12g) est un filtre passe-haut qui transmet la bande spectrale BR, la bande spectrale BV et réfléchit la bande spectrale B0. In the case where we wish to measure only the Raman spectral band of the Stokes lines, the filter (12g) is a high-pass filter which transmits the spectral band B R , the spectral band B V and reflects the spectral band B 0 .

Dans le cas où on souhaite mesurer à la fois les raies Stokes et Anti-Stokes, le filtre (12g) est un filtre coupe-bande qui réfléchit la bande spectrale B0, transmet la bande spectrale Raman anti-Stokes, la bande spectrale Raman Stokes et la bande spectrale de visualisation BV.In the case where we want to measure both the Stokes and Anti-Stokes lines, the filter (12g) is a band-stop filter which reflects the B 0 spectral band, transmits the anti-Stokes Raman spectral band, the Stokes Raman spectral band and the B V viewing spectral band.

La figure 14 représente un quatrième mode de réalisation suivant la répartition spectrale de la figure 10.There figure 14 represents a fourth embodiment according to the spectral distribution of the figure 10 .

Le filtre (12h) permet de superposer le faisceau laser d'excitation (1) et le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) en direction de l'échantillon.The filter (12h) allows the excitation laser beam (1) and the illumination and visualization beam (2) to be superimposed towards the sample.

Sur le faisceau collecté diffusé le filtre (12h) réfléchit le signal diffusé par diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0, transmet le faisceau de visualisation dans la bande spectrale BV et le faisceau de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale BR ou BR as.On the collected scattered beam the filter (12h) reflects the signal scattered by Rayleigh scattering in the spectral band B 0 , transmits the viewing beam in the spectral band B V and the Rayleigh scattering beam in the spectral band B R or B R as .

Le filtre (13h) est un filtre passe-bas qui transmet la bande de diffusion Raman BR et réfléchit la bande spectrale de visualisation BV.The filter (13h) is a low-pass filter which transmits the Raman scattering band B R and reflects the viewing spectral band B V .

Dans le cas d'une mesure de raies Stokes uniquement, le filtre (12h) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure comprise entre la bande spectrale B0 et la bande spectrale BR de manière à réfléchir la bande spectrale B0 et à transmettre les bandes spectrales BR et BV.In the case of a measurement of Stokes lines only, the filter (12h) is a high-pass filter having a cut-off wavelength between the spectral band B 0 and the spectral band B R so as to reflect the spectral band B 0 and to transmit the spectral bands B R and B V .

Dans le cas où l'on souhaite mesurer les raies Stokes et les raies Anti-Stokes, le filtre (12h) est un filtre coupe-bande qui réfléchit la bande spectrale B0 et transmet les bandes spectrales BR Stokes BR aS anti-Stokes ainsi que les raies de la bande spectrale de visualisation BV.In the case where we wish to measure the Stokes lines and the Anti-Stokes lines, the filter (12h) is a band-stop filter which reflects the spectral band B 0 and transmits the spectral bands B R Stokes B R aS anti-Stokes as well as the lines of the visualization spectral band B V .

La figure 15 représente un cinquième mode de réalisation pour une mesure des raies Raman Stokes suivant la répartition de la figure 10.There figure 15 represents a fifth embodiment for a measurement of the Raman Stokes lines following the distribution of the figure 10 .

Le filtre (13i) permet de superposer le faisceau laser d'excitation (1) et le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) en direction de l'objet 6 et de l'échantillon.The filter (13i) makes it possible to superimpose the excitation laser beam (1) and the illumination and visualization beam (2) in the direction of the object 6 and the sample.

Le filtre (12i) transmet à la fois le faisceau d'excitation laser (1) et le faisceau de visualisation (2).The filter (12i) transmits both the laser excitation beam (1) and the viewing beam (2).

Sur le faisceau de diffusion collecté, le filtre (12i) sépare le faisceau de diffusion Raman (3) du faisceau de visualisation (2). Le filtre (13i) réfléchit le faisceau de visualisation (2) et transmet le faisceau diffusé Rayleigh à la longueur d'onde du laser.On the collected scattering beam, the filter (12i) separates the Raman scattering beam (3) from the viewing beam (2). The filter (13i) reflects the viewing beam (2) and transmits the Rayleigh scattered beam at the laser wavelength.

Le filtre (13i) est un filtre passe-bas qui transmet la bande B0 et réfléchit la bande Bv.Filter (13i) is a low-pass filter that transmits the B 0 band and reflects the Bv band.

Le filtre (12i) est un filtre coupe-bande large qui transmet la bande B0, réfléchit la bande Raman BR et transmet la bande de visualisation BV. The filter (12i) is a wide band-stop filter that transmits the B 0 band, reflects the Raman B R band and transmits the B V viewing band.

La figure 16 représente un autre mode de réalisation pour la mesure des raies Raman Stokes seules, suivant la répartition spectrale de la fig. 10.There figure 16 represents another embodiment for the measurement of Raman Stokes lines alone, following the spectral distribution of the Fig. 10 .

Le dispositif de la figure 16 comprend un filtre (13j) qui permet de superposer le faisceau laser d'excitation (1) et le faisceau de visualisation en réfléchissant le faisceau laser dans la bande spectrale B0 et en transmettant le faisceau de visualisation dans la bande spectrale BV.The device of the figure 16 comprises a filter (13j) which makes it possible to superimpose the excitation laser beam (1) and the display beam by reflecting the laser beam in the spectral band B 0 and transmitting the display beam in the spectral band B V .

Le filtre 12j transmet simultanément le faisceau d'excitation et de d'éclairage et visualisation (2).The 12j filter simultaneously transmits the excitation beam and the illumination and visualization beam (2).

Le filtre (12j) réfléchit le faisceau de diffusion Raman (3) dans la bande spectrale BR et transmet le faisceau de diffusion Rayleigh à la longueur d'onde du laser dans la bande spectrale B0 ainsi que le faisceau de visualisation (2) diffusé par l'échantillon dans la bande spectrale BV.The filter (12j) reflects the Raman scattering beam (3) in the spectral band B R and transmits the Rayleigh scattering beam at the laser wavelength in the spectral band B 0 as well as the viewing beam (2) scattered by the sample in the spectral band B V .

Le filtre (13j) sépare le faisceau de visualisation (2) dans la bande spectrale BV du faisceau de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0.The filter (13j) separates the viewing beam (2) in the spectral band B V from the Rayleigh scattering beam in the spectral band B 0 .

Le filtre (12j) est un filtre coupe-bande large qui transmet la bande spectrale B0 réfléchit la bande spectrale Raman BR et transmet la bande de visualisation BV.Filter (12j) is a wide band-stop filter that transmits the spectral band B 0 , reflects the Raman spectral band B R and transmits the viewing band B V .

Le filtre (13j) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure comprise entre la bande spectrale B0 et la bande de visualisation BV.Filter (13j) is a high-pass filter having a cutoff wavelength between the spectral band B 0 and the viewing band B V .

La figure 17 représente un autre mode de réalisation en lien avec la distribution spectrale du schéma de la figure 10. Le dispositif comprend un filtre (12k) qui permet de superposer le faisceau d'excitation laser (1) et le faisceau de visualisation (2) en transmettant le faisceau dans la bande spectrale B0 et en réfléchissant le faisceau dans la bande spectrale BV.There figure 17 represents another embodiment related to the spectral distribution of the diagram of the figure 10 The device comprises a filter (12k) which allows the laser excitation beam (1) and the viewing beam (2) to be superimposed by transmitting the beam in the spectral band B 0 and reflecting the beam in the spectral band B V .

Le faisceau de diffusion collecté comprend une composante spectrale dans la bande de visualisation BV qui est réfléchie par le filtre (12k). Le filtre (12k) est un filtre passe-bas qui transmet la bande spectrale B0 et la bande spectrale de diffusion Raman BR et qui réfléchit la bande spectrale BV.The collected scattering beam includes a spectral component in the B V viewing band which is reflected by the (12k) filter. The (12k) filter is a low-pass filter which transmits the B 0 spectral band and the B R Raman scattering spectral band and reflects the B V spectral band.

Le filtre (13k) transmet le faisceau de diffusion Raman (3) dans la bande spectrale Raman et réfléchit le faisceau de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0. Pour la mesure des raies Stokes le filtre (13k) peut être un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure située entre la bande spectrale B0 et la bande spectrale Raman Stokes BR. Pour la mesure simultanée des raies Stokes et Anti-Stokes le filtre (13k) est un filtre coupe-bande qui réfléchit la bande spectrale B0 et transmet les bandes spectrales de diffusion Raman Stokes BR et Anti-Stokes BR aS. The filter (13k) transmits the Raman scattering beam (3) in the Raman spectral band and reflects the Rayleigh scattering beam in the B 0 spectral band. For the measurement of the Stokes lines the filter (13k) can be a long-pass filter with a cut-off wavelength located between the B 0 spectral band and the Raman Stokes spectral band B R . For the simultaneous measurement of the Stokes and Anti-Stokes lines the filter (13k) is a band-stop filter which reflects the B 0 spectral band and transmits the Raman Stokes scattering spectral bands B R and Anti-Stokes B R aS .

La figure 18 représente un autre mode de réalisation pour une distribution spectrale suivant le chemin de la figure 10.There figure 18 represents another embodiment for a spectral distribution following the path of the figure 10 .

Le dispositif comprend un filtre (12ℓ) qui permet de superposer le faisceau d'excitation laser et le faisceau de visualisation (2) en transmettant le faisceau d'excitation laser (1) et en réfléchissant le faisceau de visualisation (2).The device comprises a filter (12ℓ) which allows the laser excitation beam and the viewing beam (2) to be superimposed by transmitting the laser excitation beam (1) and reflecting the viewing beam (2).

Sur le faisceau de diffusion, le filtre (12ℓ) permet d'extraire le faisceau de visualisation dans la bande spectrale de visualisation BV et transmet le signal de diffusion Raman dans la bande BR ainsi que le signal de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0. Le filtre (12ℓ) est un filtre passe-bas qui transmet la bande B0 et la bande BR et réfléchit la bande BV et a donc une longueur d'onde de coupure située au dessus de la longueur d'onde λ0 entre la bande Raman BR et la bande spectrale BV de visualisation.On the scattering beam, the filter (12ℓ) allows the viewing beam to be extracted in the B V viewing spectral band and transmits the Raman scattering signal in the B R band as well as the Rayleigh scattering signal in the B 0 spectral band. The filter (12ℓ) is a low-pass filter which transmits the B 0 band and the B R band and reflects the B V band and therefore has a cut-off wavelength located above the λ 0 wavelength between the Raman B R band and the B V viewing spectral band.

Le filtre (13ℓ) réfléchit le signal de diffusion Raman et transmet le signal de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0. Pour la mesure des raies Raman Stokes uniquement, le filtre (13ℓ) est un filtre passe-bas qui transmet la bande spectrale B0 et réfléchit la bande spectrale Raman BR. Dans le cas où on souhaite mesurer simultanément les raies de diffusion Raman Stokes et Anti-Stokes, le filtre (13ℓ) est un filtre passe-bande qui transmet uniquement la bande spectrale B0 et qui réfléchit les bandes spectrales de diffusion Raman Stokes BR et Anti-Stokes BR aS The filter (13ℓ) reflects the Raman scattering signal and transmits the Rayleigh scattering signal in the B 0 spectral band. For the measurement of Stokes Raman lines only, the filter (13ℓ) is a low-pass filter that transmits the B 0 spectral band and reflects the B R Raman spectral band. In the case where one wishes to measure the Stokes and Anti-Stokes Raman scattering lines simultaneously, the filter (13ℓ) is a band-pass filter that transmits only the B 0 spectral band and reflects the B R and Anti- Stokes Raman scattering spectral bands .

La figure 19 représente un autre cas de répartition spectrale des bandes de visualisation d'excitation laser dans le cas où on mesure les raies Raman anti-Stokes et Stokes; ce cas ne faisant pas partie de l'invention.There figure 19 represents another case of spectral distribution of the laser excitation display bands in the case where the anti-Stokes and Stokes Raman lines are measured; this case is not part of the invention.

La bande de visualisation BV est ici située à des longueurs d'onde inférieures à la bande de diffusion de raies Raman Anti-Stokes BR aS. Les configurations décrites en lien avec les figures 20 à 23, ne faisant pas partie de l'invention, permettent d'effectuer des mesures soit de raies Raman Stokes seules soit simultanément de raies Raman Stokes et Anti-Stokes.The B V viewing band is here located at wavelengths lower than the Anti-Stokes Raman scattering band B R aS . The configurations described in connection with the figures 20 to 23 , not forming part of the invention, make it possible to carry out measurements either of Raman Stokes lines alone or simultaneously of Raman Stokes and Anti-Stokes lines.

A la figure 20, le filtre (12m) permet de superposer le faisceau laser d'excitation (1) et le faisceau de visualisation (2). Le faisceau d'excitation (1) étant transmis et le faisceau de visualisation (2) étant réfléchi par le filtre (12m). Sur le faisceau diffusé le filtre (12m) permet d'extraire un faisceau diffusé dans la bande de visualisation Bv et de transmettre le faisceau de diffusion Raman (3) ainsi que le faisceau de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0. Le filtre (12m) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure située entre la bande de visualisation BV et la bande de diffusion Raman anti-Stokes. Le filtre (12m) transmet les signaux dans les bandes B0, BR aS et éventuellement BR Stokes et réfléchit la bande de visualisation BV. Dans le cas où l'on souhaiterait mesurer uniquement les raies anti-Stokes, le filtre (13m) est un filtre passe-haut qui transmet la bande spectrale B0 et réfléchit la bande spectrale de diffusion Raman anti-Stokes. Dans le cas où l'on souhaite mesurer simultanément les raies Stokes et anti-Stokes, le filtre (13m) est un filtre passe-bande qui transmet la bande spectrale B0 et réfléchit les bandes de diffusion Raman Stokes et anti-Stokes.To the figure 20 , the filter (12m) allows the excitation laser beam (1) and the viewing beam (2) to be superimposed. The excitation beam (1) is transmitted and the viewing beam (2) is reflected by the filter (12m). On the scattered beam, the filter (12m) allows a scattered beam to be extracted in the viewing band B v and the Raman scattering beam (3) and the Rayleigh scattering beam to be transmitted in the spectral band B 0 . The filter (12m) is a high-pass filter with a cut-off wavelength located between the viewing band B V and the anti-Stokes Raman scattering band. The filter (12m) transmits the signals in the bands B 0 , B R aS and possibly B R Stokes and reflects the viewing band B V . In the case where one wishes to measure only the anti-Stokes lines, the filter (13m) is a long-pass filter which transmits the B 0 spectral band and reflects the anti-Stokes Raman scattering spectral band. In the case where one wishes to measure the Stokes and anti-Stokes lines simultaneously, the filter (13m) is a band-pass filter which transmits the B 0 spectral band and reflects the Stokes and anti-Stokes Raman scattering bands.

La figure 21 représente un autre mode de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, correspondant à la distribution représentée schématiquement sur la figure 19. Le dispositif comprend un filtre (12n) et un filtre (13n). Le filtre (12n) permet de superposer le faisceau laser d'excitation (1) et le faisceau de visualisation (2) en réfléchissant le faisceau (2) et en transmettant le faisceau (1). Sur le faisceau collecté de diffusion, le filtre (12n) permet d'extraire le faisceau diffusé dans la bande de visualisation BV et de transmettre les faisceaux diffusés dans la bande B0 ainsi que dans la bande de diffusion Raman. Le filtre (13n) permet de séparer le faisceau diffusé dans la bande spectrale B0 du laser d'excitation du faisceau de diffusion Raman (3). Le filtre (12n) est un filtre passe-haut qui transmet les bandes spectrales B0 et BR aS (Raman anti-Stokes) et qui réfléchit la bande spectrale de visualisation BV Dans le cas où l'on souhaite mesurer uniquement les raies Anti-Stokes, le filtre (13n) est un filtre passe-bas qui transmet la bande de diffusion anti-Stokes BR aS et réfléchit la bande spectrale B0. Dans le cas où l'on souhaite mesurer à la fois les raies Raman Stokes et anti-Stokes, le filtre (13n) est un filtre coupe-bande qui est réfléchit la bande spectrale B0 et transmet les bandes de diffusion Raman Stokes BR et Anti-Stokes BR aS.There figure 21 represents another embodiment, not forming part of the invention, corresponding to the distribution shown schematically on the figure 19 The device comprises a filter (12n) and a filter (13n). The filter (12n) makes it possible to superimpose the excitation laser beam (1) and the viewing beam (2) by reflecting the beam (2) and transmitting the beam (1). On the collected scattering beam, the filter (12n) makes it possible to extract the beam scattered in the viewing band B V and to transmit the beams scattered in the band B 0 as well as in the Raman scattering band. The filter (13n) makes it possible to separate the beam scattered in the spectral band B 0 of the excitation laser from the Raman scattering beam (3). The filter (12n) is a high-pass filter that transmits the spectral bands B 0 and B R aS (anti-Stokes Raman) and reflects the viewing spectral band B V In the case where we want to measure only the Anti-Stokes lines, the filter (13n) is a low-pass filter that transmits the anti-Stokes scattering band B R aS and reflects the spectral band B 0 . In the case where we want to measure both the Stokes and anti-Stokes Raman lines, the filter (13n) is a band-stop filter that reflects the spectral band B 0 and transmits the Stokes Raman scattering bands B R and Anti-Stokes B R aS .

La figure 22 représente encore un autre mode de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, selon le schéma de la figure 19 dans lequel un filtre (12o) permet de superposer le faisceau laser d'excitation (1) et le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) en réfléchissant le faisceau laser (1) et en transmettant le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) dans la bande spectrale BV. Sur le faisceau de diffusion, le filtre (12o) transmet le faisceau diffusé dans la bande de visualisation BV et réfléchit le faisceau diffusé dans les bandes de diffusion Raman et dans la bande diffusion Rayleigh B0. Le filtre (12o) est un filtre passe-bas qui transmet la bande de visualisation BV et réfléchit les bandes de diffusion BR Anti-Stokes, la bande B0 et éventuellement la bande de diffusion Raman stokes. Le filtre (13o) transmet le faisceau diffusé dans les bandes spectrales Raman et réfléchit le faisceau Rayleigh diffusé dans la bande spectrale B0 du laser. Dans le cas où l'on souhaite mesurer uniquement la bande anti-Stokes, le filtre (13o) est un filtre passe-bas qui transmet la bande de diffusion Raman anti-Stokes et réfléchit la bande spectrale B0. Dans le cas où l'on souhaite mesurer simultanément les raies Stokes et anti-Stokes, le filtre (13o) est un filtre coupe-bande qui réfléchit la bande spectrale B0 et transmet les bandes de diffusion Raman stokes BR et Anti-Stokes BR aS.There figure 22 represents yet another embodiment, not forming part of the invention, according to the diagram of the figure 19 in which a filter (12o) makes it possible to superimpose the excitation laser beam (1) and the illumination and display beam (2) by reflecting the laser beam (1) and transmitting the illumination and display beam (2) in the B V spectral band. On the scattering beam, the filter (12o) transmits the beam scattered in the B V display band and reflects the beam scattered in the Raman scattering bands and in the B 0 Rayleigh scattering band. The filter (12o) is a low-pass filter which transmits the B V display band and reflects the B R Anti-Stokes scattering bands, the B 0 band and possibly the Stokes Raman scattering band. The filter (13o) transmits the beam scattered in the Raman spectral bands and reflects the Rayleigh beam scattered in the B 0 spectral band of the laser. In the case where only the anti-Stokes band is to be measured, the filter (13o) is a low-pass filter which transmits the anti-Stokes Raman scattering band and reflects the B 0 spectral band. In the case where the Stokes and anti-Stokes lines are to be measured simultaneously, the filter (13o) is a band-stop filter which reflects the B 0 spectral band and transmits the Stokes Raman scattering bands B R and Anti-Stokes B R aS .

La figure 23 décrit un quatrième mode de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, en lien avec la distribution spectrale de la figure 19. Le filtre (12p) permet de superposer le faisceau laser d'excitation (1) et le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) en réfléchissant le faisceau laser et en transmettant le faisceau de d'éclairage et visualisation dans la bande spectrale BV. Sur le faisceau diffusé collecté, le filtre (12p) transmet le faisceau de visualisation (2) dans la bande spectrale BV et réfléchit les signaux de diffusion Raman dans la bande spectrale BR et le faisceau diffusé par diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0 Le filtre (12p) permet ainsi d'extraire le faisceau de visualisation (2). Le filtre (13p) permet de séparer le faisceau de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0 et le faisceau de diffusion Raman (3). Le filtre (12p) est un filtre passe-bas qui transmet la bande de visualisation BV réfléchit la bande de diffusion Raman Anti-Stokes et la bande spectrale B0. Dans le cas où l'on souhaite mesurer uniquement les raies Anti-Stokes, le filtre (13p) est un filtre passe-haut qui transmet la bande spectrale B0 et réfléchit la bande de diffusion Raman Anti-Stokes BR aS Dans le cas où l'on souhaite mesurer simultanément les raies Stokes et anti-Stokes, le filtre (13p) est un filtre passe-bande qui transmet la bande spectrale B0 et réfléchit la bande de diffusion Raman stokes BR et anti-Stokes BR aS There figure 23 describes a fourth embodiment, not forming part of the invention, in connection with the spectral distribution of the figure 19 . The filter (12p) allows the excitation laser beam (1) and the illumination and visualization beam (2) to be superimposed by reflecting the laser beam and transmitting the illumination and visualization beam in the B V spectral band. On the collected scattered beam, the filter (12p) transmits the visualization beam (2) in the B V spectral band and reflects the Raman scattering signals in the B R spectral band and the beam scattered by Rayleigh scattering in the B 0 spectral band. The filter (12p) thus allows the visualization beam (2) to be extracted. The filter (13p) allows the separation of the Rayleigh scattering beam in the B 0 spectral band and the Raman scattering beam (3). The filter (12p) is a low-pass filter which transmits the B V visualization band, reflects the Anti-Stokes Raman scattering band and the B 0 spectral band. In the case where we wish to measure only the Anti-Stokes lines, the filter (13p) is a high-pass filter which transmits the spectral band B 0 and reflects the Anti-Stokes Raman scattering band B R aS In the case where we wish to measure the Stokes and anti-Stokes lines simultaneously, the filter (13p) is a band-pass filter which transmits the spectral band B 0 and reflects the Stokes Raman scattering band B R and anti-Stokes B R aS

La figure 24 représente un quatrième cas, ne faisant pas partie de l'invention, où l'on souhaite mesurer uniquement la diffusion des raies Raman anti-Stokes et où la bande spectrale de visualisation BV est situé au-dessus de la bande B0 du laser d'excitation.There figure 24 represents a fourth case, not forming part of the invention, where it is desired to measure only the scattering of the anti-Stokes Raman lines and where the B V viewing spectral band is located above the B 0 band of the excitation laser.

Les figures 25 à 28 représentent différents modes de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, suivant la répartition spectrale de la figure 24.THE figures 25 to 28 represent different embodiments, not forming part of the invention, depending on the spectral distribution of the figure 24 .

Sur la figure 25, un filtre (13q) permet de superposer le faisceau d'excitation qui est réfléchi par le filtre (13q) et un faisceau de visualisation (2) transmis par ce filtre. Sur le faisceau de diffusion, un filtre (12q) réfléchit le faisceau diffusé dans la bande Raman anti-Stokes et transmet le faisceau diffusé dans la bande de visualisation et dans la bande spectrale B0. Le filtre (13q) permet de transmettre le signal diffusé dans la bande de visualisation BV et de réfléchir le faisceau de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0. Le filtre (12q) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure comprise située entre la bande spectrale Raman Anti-Stokes BR aS et la bande spectrale B0 qui transmet donc les bandes spectrales B0 et BV de visualisation et réfléchit la bande spectrale Raman Anti-Stokes. Le filtre (13q) est un filtre passe-haut ou coupe-bande ayant une longueur d'onde de coupure située entre la bande de visualisation et la bande B0 qui transmet la bande spectrale BV et réfléchit la bande spectrale B0.On the figure 25 , a filter (13q) makes it possible to superimpose the excitation beam which is reflected by the filter (13q) and a viewing beam (2) transmitted by this filter. On the scattering beam, a filter (12q) reflects the beam scattered in the anti-Stokes Raman band and transmits the beam scattered in the viewing band and in the spectral band B 0 . The filter (13q) makes it possible to transmit the signal scattered in the viewing band B V and to reflect the Rayleigh scattering beam in the spectral band B 0 . The filter (12q) is a high-pass filter having a cut-off wavelength between the Anti-Stokes Raman spectral band B R aS and the spectral band B 0 which therefore transmits the viewing spectral bands B 0 and B V and reflects the Anti-Stokes Raman spectral band. The (13q) filter is a long-pass or notch filter having a cutoff wavelength between the viewing band and the B 0 band which transmits the B V spectral band and reflects the B 0 spectral band.

La figure 26 décrit un deuxième mode de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, en lien avec la distribution spectrale de la figure 24. Le filtre (13r) permet de superposer le faisceau laser d'excitation (1) transmis et le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) qui est réfléchi par le filtre (13r). Le filtre (12r) transmet le faisceau combiné d'excitation et de visualisation. Sur le faisceau diffusé, le filtre (12r) réfléchit le faisceau de diffusion Raman Anti-Stokes (3) et transmet les faisceaux diffusés dans la bande spectrale B0 et dans la bande de visualisation Bv. Le filtre (13r) sépare le faisceau diffusé dans la bande de visualisation Bv et le faisceau diffusé dans la bande B0. Le filtre (12r) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure comprise entre la bande de diffusion Raman Anti-Stokes et la bande B0. Le filtre (12r) réfléchit donc la bande Raman Anti-Stokes et transmet les bandes spectrales B0 et BV. Le filtre (13r) est un filtre passe-bas ou passe-bande qui transmet la bande spectrale B0 et réfléchit la bande de visualisation BV.There figure 26 describes a second embodiment, not forming part of the invention, in connection with the spectral distribution of the figure 24 . The filter (13r) allows the transmitted excitation laser beam (1) to be superimposed on the illumination and display beam (2) which is reflected by the filter (13r). The filter (12r) transmits the combined excitation and display beam. On the scattered beam, the filter (12r) reflects the Anti-Stokes Raman scattering beam (3) and transmits the scattered beams in the spectral band B 0 and in the display band B v . The filter (13r) separates the scattered beam in the display band B v and the scattered beam in the band B 0 . The filter (12r) is a high-pass filter with a cut-off wavelength between the Anti-Stokes Raman scattering band and the band B 0 . The filter (12r) therefore reflects the Anti-Stokes Raman band and transmits the spectral bands B 0 and B V . Filter (13r) is a low-pass or band-pass filter that transmits the spectral band B 0 and reflects the viewing band B V .

La figure 27 décrit un troisième mode de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, en lien avec la distribution spectrale de la figure 24. Le filtre (12s) permet de superposer le faisceau d'excitation laser (1) réfléchi et le faisceau d'éclairage et de visualisation (2) transmis. Sur le faisceau diffusé collecté, le filtre (12s) transmet le faisceau diffusé dans la bande visualisation BV et réfléchit le faisceau diffusé dans la bande spectrale B0 et dans la bande de diffusion Raman anti-Stokes BR aS. Le filtre (12s) est un filtre passe-haut dont la longueur d'onde de coupure est située entre la bande spectrale B0 et la bande de visualisation BV. Le filtre (13s) réfléchit le faisceau de diffusion Raman (3) dans la bande de diffusion Anti-Stokes BR aS et transmet le faisceau de diffusion Rayleigh dans la bande spectrale B0. Le filtre (13s) est un filtre passe-haut ou passe-bande dont la longueur d'onde de coupure est située entre la bande de diffusion Raman Anti-Stokes et la bande B0 de manière à transmettre la bande B0 et réfléchit la bande de diffusion Raman Anti-Stokes.There figure 27 describes a third embodiment, not forming part of the invention, in connection with the spectral distribution of the figure 24 . The filter (12s) allows the reflected laser excitation beam (1) to be superimposed on the transmitted illumination and display beam (2). On the collected scattered beam, the filter (12s) transmits the scattered beam in the display band B V and reflects the scattered beam in the spectral band B 0 and in the anti-Stokes Raman scattering band B R aS . The filter (12s) is a high-pass filter whose cut-off wavelength is located between the spectral band B 0 and the display band B V . The filter (13s) reflects the Raman scattering beam (3) in the Anti-Stokes scattering band B R aS and transmits the Rayleigh scattering beam in the spectral band B 0 . The filter (13s) is a high-pass or band-pass filter whose cut-off wavelength is located between the Anti-Stokes Raman scattering band and the B 0 band so as to transmit the B 0 band and reflect the Anti-Stokes Raman scattering band.

Enfin la figure 28 décrit un quatrième mode de réalisation, ne faisant pas partie de l'invention, en lien avec la distribution spectrale de la figure 24. Le filtre (12t) permet de superposer le faisceau d'excitation laser (1) et le faisceau de visualisation (2). Sur le faisceau diffusé, le filtre (12t) réfléchit le faisceau diffusé dans la bande de diffusion Raman anti-Stokes et dans la bande spectrale B0 et transmet le faisceau diffusé dans la bande de visualisation BV. Le filtre (13t) transmet le faisceau diffusé dans la bande de diffusion Raman anti-Stokes et réfléchit le faisceau diffusé dans la bande spectrale B0. Le filtre (12t) est un filtre passe-haut ayant une longueur d'onde de coupure située entre la bande spectrale B0 et la bande de visualisation BV. Le filtre (12t) transmet donc la bande de visualisation Bv et réfléchit la bande spectrale B0 ainsi que la bande de diffusion Raman anti-Stokes. Le filtre (13t) est un filtre passe-bas ou coupe-bande qui transmet la bande de diffusion Raman anti-Stokes réfléchit la bande diffusée dans le la bande spectrale B0.Finally the figure 28 describes a fourth embodiment, not forming part of the invention, in connection with the spectral distribution of the figure 24 . The filter (12t) allows the laser excitation beam (1) and the viewing beam (2) to be superimposed. On the scattered beam, the filter (12t) reflects the scattered beam in the anti-Stokes Raman scattering band and in the B 0 spectral band and transmits the scattered beam in the B V viewing band. The filter (13t) transmits the scattered beam in the anti-Stokes Raman scattering band and reflects the scattered beam in the B 0 spectral band. The filter (12t) is a long-pass filter with a cut-off wavelength located between the B 0 spectral band and the B V viewing band. The filter (12t) therefore transmits the B v viewing band and reflects the B 0 spectral band as well as the anti-Stokes Raman scattering band. The filter (13t) is a low-pass or band-stop filter that transmits the anti-Stokes Raman scattering band and reflects the scattered band in the B 0 spectral band.

Nous avons décrit un certain nombre de modes de réalisation. Toutefois, cette description n'est pas limitative et d'autres modes de réalisation sont envisageables (autres types de filtres notamment que ceux des exemples); l'invention étant définie par les revendications.We have described a number of embodiments. However, this description is not limiting and other embodiments are conceivable (other types of filters in particular than those of the examples); the invention being defined by the claims.

En particulier, les différentes variantes de modes de réalisation décrits en lien avec les figures 2, 6-8, 11-18, 20-23 et 25-28 se rapportent tous à une configuration de rétrodiffusion. Toutefois, le même principe s'applique également à d'autres configurations de diffusion Raman (diffusion vers l'avant, ou diffusion latérale), auquel cas les moyens pour superposer le faisceau d'excitation laser et le faisceau d'éclairage sont disjoints des moyens de filtrage du faisceau de diffusion. Le principe de l'utilisation de plages spectrales disjointes s'applique néanmoins de la même manière. L'homme du métier adaptera donc le dispositif et le procédé de l'invention aux différentes configurations expérimentales de spectrométrie Raman.In particular, the various variant embodiments described in connection with the figures 2 , 6-8 , 11-18 , 20-23 and 25-28 all relate to a backscattering configuration. However, the same principle also applies to other Raman scattering configurations (forward scattering, or side scattering), in which case the means for superimposing the laser excitation beam and the illumination beam are separate from the means for filtering the scattering beam. The principle of using separate spectral ranges nevertheless applies in the same way. Those skilled in the art will therefore adapt the device and method of the invention to the different experimental Raman spectrometry configurations.

Selon encore un mode de réalisation particulièrement avantageux, on utilise le même principe avec plusieurs longueurs d'ondes laser d'excitation en même temps et des filtres multi coupures pour séparer les différentes bandes spectrales d'excitation, la bande spectrale de visualisation et les bandes spectrales Raman associées respectivement à chacune des longueurs d'onde laser d'excitation.According to another particularly advantageous embodiment, the same principle is used with several excitation laser wavelengths at the same time and multi-cutoff filters to separate the different excitation spectral bands, the visualization spectral band and the Raman spectral bands associated respectively with each of the excitation laser wavelengths.

Dans les différents cas de filtres utilisés dans des modes de réalisation en lien avec les figures 1 à 28, on peut considérer qu'un filtre coupe-bande (notch) effectue simultanément une fonction de filtre passe-haut et une fonction de filtre passe-bas. Par conséquent, il est équivalent de remplacer un filtre passe-haut et passe-bas par un filtre coupe-bande.In the various cases of filters used in embodiments related to the figures 1 to 28 , a notch filter can be considered to simultaneously perform a high-pass filter function and a low-pass filter function. Therefore, it is equivalent to replacing a high-pass and low-pass filter with a notch filter.

Les filtres peuvent être réalisés par des empilements diélectriques ou par la technique des VBG (Volume Bragg Grating).Filters can be made using dielectric stacks or using the VBG (Volume Bragg Grating) technique.

L'invention divulgue un arrangement de filtres sans parties mobiles qui permet d'effectuer une mesure du Raman et de visualiser l'échantillon, la visualisation et la mesure pouvant être simultanées.The invention discloses a filter arrangement without moving parts which allows Raman measurement to be performed and the sample to be viewed, wherein viewing and measurement can be simultaneous.

Le dispositif de visualisation de l'invention est compact et présente un encombrement réduit de moitié comparé à un système de visualisation de l'art antérieur basé sur un composant optique escamotable sur le chemin optique.The display device of the invention is compact and has a footprint reduced by half compared to a display system of the prior art based on a retractable optical component on the optical path.

Le dispositif et le procédé sont simples d'utilisation, car ils ne requièrent pas de moteur ni de parties mobiles. L'absence de pièce mobile rend aussi le dispositif robuste.The device and process are simple to use, as they do not require a motor or moving parts. The absence of moving parts also makes the device robust.

Enfin, le dispositif n'induit quasiment pas de pertes sur le signal Raman (pertes extrêmement minimes de quelques pourcent).Finally, the device induces almost no losses on the Raman signal (extremely minimal losses of a few percent).

Le taux d'extinction des filtres peut être choisi de manière à ce qu'une très faible partie du faisceau provenant de la diffusion Rayleigh du faisceau laser d'excitation soit transmise en direction du système de visualisation de l'échantillon. De cette manière, le système de visualisation permet avantageusement de visualiser simultanément l'échantillon et la position du faisceau laser d'excitation sur l'échantillon. Le faisceau de diffusion Rayleigh étant très atténué, il ne présente pas de risque de saturation du capteur de visualisation, par exemple d'une caméra CCD.The extinction ratio of the filters can be chosen so that a very small part of the beam originating from the Rayleigh scattering of the excitation laser beam is transmitted towards the sample viewing system. In this way, the viewing system advantageously allows the sample and the position of the excitation laser beam on the sample to be viewed simultaneously. Since the Rayleigh scattering beam is very attenuated, it does not present any risk of saturating the viewing sensor, for example a CCD camera.

La possibilité de visualiser l'échantillon en même temps que l'on fait la mesure Raman, rend possible des opérations basées sur le traitement de l'image de l'échantillon. Ainsi il devient possible d'effectuer un réglage d'autofocus en temps réel sur l'image de l'échantillon pendant la mesure Raman. Une autre application rendue possible par l'invention, est le suivi d'objet au cours de la mesure Raman ou une stabilisation d'image (en couplant le dispositif de l'invention à un système de déplacement de l'objet ou du porte-échantillon). D'autres applications automatiques basées par exemple sur des traitements d'image sont également possibles en combinaison avec les mesures Raman.The possibility of viewing the sample at the same time as the Raman measurement is carried out makes possible operations based on the processing of the image of the sample. Thus it becomes possible to carry out an autofocus adjustment in real time on the image of the sample during the Raman measurement. Another application made possible by the invention is object tracking during the Raman measurement or image stabilization (by coupling the device of the invention to a system for moving the object or the sample holder). Other automatic applications based for example on image processing are also possible in combination with Raman measurements.

Le dispositif de l'invention permet simultanément la visualisation d'un échantillon et une mesure Raman de cet échantillon sans induire de pertes d'intensité optique élevées. Avantageusement, ce dispositif est composé d'éléments fixes.The device of the invention allows simultaneous visualization of a sample and Raman measurement of this sample without inducing high optical intensity losses. Advantageously, this device is composed of fixed elements.

Les dispositifs de l'art antérieur impliquent soit une visualisation et une mesure séquentielles, soit une visualisation concomitante d'une mesure, mais avec des pertes élevées en intensité optique. Un dispositif de l'art antérieur basé sur un ou deux séparateurs de faisceau (de type lame séparatrice ou cube séparateur) a une efficacité limitée entre 6 et 25 %.Prior art devices involve either sequential viewing and measurement, or concurrent viewing and measurement, but with high optical intensity losses. A prior art device based on one or two beam splitters (of the beam splitter or beam splitter cube type) has a limited efficiency of between 6 and 25%.

L'efficacité (en transmission optique) d'un dispositif de l'invention composé de deux filtres est supérieure ou égale à 90%, ou même à 95 %. Le dispositif de l'invention a l'avantage de réduire considérablement les pertes optiques, et de permettre la mesure d'un signal Raman qui est toujours très faible.The efficiency (in optical transmission) of a device of the invention composed of two filters is greater than or equal to 90%, or even 95%. The device of the invention has the advantage of considerably reducing optical losses, and of allowing the measurement of a Raman signal which is always very weak.

Claims (11)

  1. An optical device for Raman spectrometry and for viewing a sample (7), said device comprising:
    - an excitation laser source (10) adapted to generate an excitation laser beam (1) having a spectral band B0 centered about a wavelength λ0,
    - detection means (18) adapted to detect a Raman scattering beam (3) in a spectral band consisted of a measurement band BR aS of anti-Stokes lines and a measurement band BR of Stokes lines,
    characterized in that the device comprises:
    - a viewing light source (11) adapted to generate a viewing beam (2) having spectral band Bv distinct from the spectral band B0 of the laser and distinct from the spectral band of the Raman scattering beam (3) to be measured, wherein the wavelength λ0 of the excitation laser source (10) is located at 473 nm, the viewing spectral band Bv of the viewing beam is located in a wavelength range above 600 nm, the spectral band B0 of the laser, the spectral band Bv of the viewing beam and the spectral band of the Raman scattering beam being defined in wavelength in such a manner that:
    -viewing means (17) adapted to detect the collected beam (22) in the spectral band Bv,
    - optical superimposition means consisted of a first filter and/or a second filter adapted to be placed on the optical path of an excitation laser beam (1) having a spectral band B0 centered about a wavelength λ0 and on the optical path of a viewing beam (2) having a spectral band Bv distinct from the spectral band B0 of the laser and distinct from the spectral band of the Raman scattering beam (3) to be measured, so as to form a combined excitation and viewing incident beam toward the sample (7);
    - an optical system adapted to direct the combined excitation and viewing incident beam toward the sample (7);
    - optical separation means adapted to be placed on the path of a collected beam coming from the scattering of the combined excitation and viewing incident beam on the sample (7), said optical separation means being consisted of:
    i. the first filter (12, 12a, 12b, ..., 12r) adapted to spatially separate said collected beam into a first and a second secondary beams, said first secondary beam comprising a spectral band chosen from the spectral band B0 of the laser, the spectral band Bv of the viewing beam and the spectral band of the Raman scattering beam, and said second secondary beam comprising the two other remaining spectral bands among the spectral band B0 of the laser, the spectral band Bv of the viewing beam and the spectral band of the Raman scattering beam; and
    ii. the second filter (13, 13a, 13b, ..., 13r) placed on the path of the second secondary beam and adapted to spatially separate said second secondary beam into a first and a second tertiary beams, each respectively comprising one of the two remaining spectral bands among the spectral band B0 of the laser, the spectral band Bv of the viewing beam and the spectral band of the Raman scattering beam and
    - an optical system adapted to direct the secondary or tertiary beam (22) of spectral band Bv toward said viewing means (17); and
    - an optical system adapted to direct the secondary or tertiary Raman scattering beam (3) in the spectral band BR toward said detection means (18).
  2. The device according to claim 1 characterized in that said optical superimposition means comprise an optical filter adapted to reflect said excitation laser beam of spectral band B0 and to transmit said viewing beam of spectral band Bv.
  3. The device according to claim 1 characterized in that said optical superimposition means comprise an optical filter adapted to transmit said excitation laser beam of spectral band B0 and to reflect said viewing beam of spectral band BV.
  4. The device according to one of claims 1 to 3 characterized in that said first filter comprises an optical filter adapted to reflect said first secondary beam and to transmit said second secondary beam.
  5. The device according to one of claims 1 to 4 characterized in that said first filter comprises an optical filter adapted to transmit said first secondary beam and to reflect said second secondary beam.
  6. The device according to one of claims 1 to 5 characterized in that said second filter comprises an optical filter adapted to reflect said first tertiary beam and to transmit said second tertiary beam.
  7. The device according to one of claims 1 to 5 characterized in that said second filter comprises an optical filter adapted to transmit said first tertiary beam and to reflect said second tertiary beam.
  8. The device according to one of claims 3 to 7 characterized in that said optical filter is chosen among a high-pass, low-pass, band-pass or notch filter.
  9. The device according to one of claims 1 to 8 characterized in that it further comprises autofocus adjustment means.
  10. The device according to one of claims 1 to 9 characterized in that it further comprises image stabilization means coupled to means for relative displacement of the object with respect to the laser excitation beam.
  11. A method for Raman spectrometry and for viewing a sample comprising the following steps:
    - superimposing an excitation laser beam (1) having a spectral band B0 centered about a wavelength λ0 located at 473 nm and a viewing beam (2) having a spectral band Bv located in a wavelength range above 600 nm, the spectral band Bv of the viewing beam being distinct from λ0 and distinct from the spectral band of the Raman beam (3) to be measured consisted of a measurement band BR aS of anti-Stokes lines and a measurement band BR of Stokes lines, so as to direct on a sample (7) a combined excitation and illumination beam;
    - collecting an optical beam scattered by said sample (7);
    - spatially and spectrally separating said collected beam into two secondary beams, the first secondary beam comprising a spectral band chosen among the spectral band B0 of the laser, the spectral band BV of the viewing beam and the spectral band BR of the Raman scattering beam, and the second secondary beam comprising the two other remaining spectral bands among the spectral band B0 of the laser, the spectral band BV of the viewing beam and the spectral band of the Raman scattering beam, the spectral band B0 of the laser, the spectral band BV of the viewing beam and the spectral band of the Raman scattering beam being defined in wavelength in such a manner that:
    - spatially and spectrally separating said second secondary beam into two tertiary beams, each comprising one of the two remaining spectral bands among the spectral band B0 of the laser, the spectral band Bv of the viewing beam and the spectral band BR of the Raman scattering beam;
    - detecting the secondary or tertiary collected beam comprising the spectral band of the Raman scattering beam consisted of the measurement band BR aS of anti-Stokes lines and the measurement band BR of Stokes lines;
    - detecting the secondary or tertiary collected beam comprising the spectral band Bv of the viewing beam.
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