JPH08136458A - 蛍光・燐光測定装置 - Google Patents
蛍光・燐光測定装置Info
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- JPH08136458A JPH08136458A JP27667494A JP27667494A JPH08136458A JP H08136458 A JPH08136458 A JP H08136458A JP 27667494 A JP27667494 A JP 27667494A JP 27667494 A JP27667494 A JP 27667494A JP H08136458 A JPH08136458 A JP H08136458A
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Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】効率良く蛍光と燐光を測定することができる蛍
光・燐光測定装置を提供する。 【構成】 高圧電源１によりパルス点灯される光源２か
ら放射された光を分光器３が波長選択し、所定波長のパ
ルス励起光ｈνを被測定物Ｍに照射する。被測定物Ｍか
ら放射される光発光ｈν’を光電変換素子５が光電変換
し、プリアンプ８が線形増幅した後、対数アンプ９が対
数増幅する。Ａ／Ｄ変換器１０は、サンプリング周期決
定回路１１から出力される次第に対数関数的にパルス間
隔が長くなるサンプリングクロックＰｓに同期して対数
アンプ９の出力信号Ｓｑをデジタルデータに変換し、演
算制御部１２へ供給する。そして、分光器３が選択波長
を変化させる毎に同様の測定処理を繰り返し、演算制御
部１２は、得られたデジタルデータを統計処理等するこ
とにより、蛍光と燐光についての分光分布を演算する。
光・燐光測定装置を提供する。 【構成】 高圧電源１によりパルス点灯される光源２か
ら放射された光を分光器３が波長選択し、所定波長のパ
ルス励起光ｈνを被測定物Ｍに照射する。被測定物Ｍか
ら放射される光発光ｈν’を光電変換素子５が光電変換
し、プリアンプ８が線形増幅した後、対数アンプ９が対
数増幅する。Ａ／Ｄ変換器１０は、サンプリング周期決
定回路１１から出力される次第に対数関数的にパルス間
隔が長くなるサンプリングクロックＰｓに同期して対数
アンプ９の出力信号Ｓｑをデジタルデータに変換し、演
算制御部１２へ供給する。そして、分光器３が選択波長
を変化させる毎に同様の測定処理を繰り返し、演算制御
部１２は、得られたデジタルデータを統計処理等するこ
とにより、蛍光と燐光についての分光分布を演算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の微量分析な
どを行うために、蛍光と燐光を測定する測定装置に関す
る。
どを行うために、蛍光と燐光を測定する測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ある種の物質は紫外線や可視光線のよう
な光のエネルギーを吸収して熱を伴うことなしに再び光
を放射する所謂光ルミネセンス現象を有する。蛍光や燐
光はこの光ルミネセンスのことをいい、光の吸収によっ
て物質を構成する原子や分子に引き起こされる電子のエ
ネルギー準位の変化（電子遷移の過程）としてとらえら
れている。
な光のエネルギーを吸収して熱を伴うことなしに再び光
を放射する所謂光ルミネセンス現象を有する。蛍光や燐
光はこの光ルミネセンスのことをいい、光の吸収によっ
て物質を構成する原子や分子に引き起こされる電子のエ
ネルギー準位の変化（電子遷移の過程）としてとらえら
れている。
【０００３】そして、蛍光と燐光を分光分析すること
は、分子の電子構造やその分子が光を吸収することによ
って電子の状態がどのように変化するか等を定量的に解
析する上で極めて重要である。
は、分子の電子構造やその分子が光を吸収することによ
って電子の状態がどのように変化するか等を定量的に解
析する上で極めて重要である。
【０００４】従来の蛍光分析装置は、被測定物に励起光
を照射し、光発光を受光して蛍光のスペクトルを定量的
に測定していた。
を照射し、光発光を受光して蛍光のスペクトルを定量的
に測定していた。
【０００５】一方、燐光分析装置は、ホロスコープを適
用して、被測定物に励起光を照射したときに放射される
光発光から励起光と蛍光成分を分離することにより、燐
光のスペクトルを定量的に測定していた。
用して、被測定物に励起光を照射したときに放射される
光発光から励起光と蛍光成分を分離することにより、燐
光のスペクトルを定量的に測定していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の蛍光分析装置は、螢光とりん光を分離するこ
とができなかった。一方、従来の燐光分析装置にあって
も同様に、機械的要素で構成されており精度良く測定す
ることが極めて困難である問題に加えて、燐光が比較的
長時間に渡って発生することから、燐光成分の信号利用
率が悪いという問題があった。
うな従来の蛍光分析装置は、螢光とりん光を分離するこ
とができなかった。一方、従来の燐光分析装置にあって
も同様に、機械的要素で構成されており精度良く測定す
ることが極めて困難である問題に加えて、燐光が比較的
長時間に渡って発生することから、燐光成分の信号利用
率が悪いという問題があった。
【０００７】本発明はこのような課題に鑑みて成された
ものであり、効率良く個々の蛍光と燐光を同時に測定す
ることができる蛍光・燐光測定装置を提供することを目
的とする。
ものであり、効率良く個々の蛍光と燐光を同時に測定す
ることができる蛍光・燐光測定装置を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明の蛍光・燐光測定装置は、被測定物に任
意波長のパルス励起光を照射する励起光照射部と、前記
被測定物から放射される光発光を受光して電気の測定信
号に変換する光電変換部と、前記光電変換手段から出力
される測定信号を対数増幅する対数増幅部と、前記対数
増幅部から出力される信号を所定のサンプリングタイミ
ングに同期してデジタルデータに変換するアナログデジ
タル変換部と、前記アナログデジタル変換部のサンプリ
ングタイミングを、前記光発光の発生初期から時間の経
過とともに対数関数的に次第に長く設定するサンプリン
グ周期決定部とを備える構成とした。
るために本発明の蛍光・燐光測定装置は、被測定物に任
意波長のパルス励起光を照射する励起光照射部と、前記
被測定物から放射される光発光を受光して電気の測定信
号に変換する光電変換部と、前記光電変換手段から出力
される測定信号を対数増幅する対数増幅部と、前記対数
増幅部から出力される信号を所定のサンプリングタイミ
ングに同期してデジタルデータに変換するアナログデジ
タル変換部と、前記アナログデジタル変換部のサンプリ
ングタイミングを、前記光発光の発生初期から時間の経
過とともに対数関数的に次第に長く設定するサンプリン
グ周期決定部とを備える構成とした。
【０００９】一実施態様としては、前記励起光照射部
は、高圧電源によって駆動されるＸｅランプより出射さ
れる光を、任意の選択波長に設定することが可能な分光
器によってパルス励起光を実現するようにした。前記光
電変換部は、被測定物から放射される光発光（蛍光と燐
光）から上記のパルス励起光と等しい波長成分を分光す
る分光器とその分光光を光電変換する光電子増倍管等で
実現した。前記対数アンプは、トランジスタ技術により
増幅率が対数関数的に変化する対数アンプで実現した。
前記アナログデジタル変換部は、所定ビットのデジタル
データに変換するＡ／Ｄ変換器で実現した。前記サンプ
リング周期決定部は、所定周波数のクロック信号を計数
しその計数値に応じて対数関数的に次第に時間間隔が長
くなっていくサンプリングクロックを発生させ、かかる
サンプリングクロックに同期して前記Ａ／Ｄ変換器に変
換動作を行わせる構成とした。
は、高圧電源によって駆動されるＸｅランプより出射さ
れる光を、任意の選択波長に設定することが可能な分光
器によってパルス励起光を実現するようにした。前記光
電変換部は、被測定物から放射される光発光（蛍光と燐
光）から上記のパルス励起光と等しい波長成分を分光す
る分光器とその分光光を光電変換する光電子増倍管等で
実現した。前記対数アンプは、トランジスタ技術により
増幅率が対数関数的に変化する対数アンプで実現した。
前記アナログデジタル変換部は、所定ビットのデジタル
データに変換するＡ／Ｄ変換器で実現した。前記サンプ
リング周期決定部は、所定周波数のクロック信号を計数
しその計数値に応じて対数関数的に次第に時間間隔が長
くなっていくサンプリングクロックを発生させ、かかる
サンプリングクロックに同期して前記Ａ／Ｄ変換器に変
換動作を行わせる構成とした。
【００１０】また、前記励起光照射部は、波長の異なる
複数のパルス励起光を所定の測定周期毎に順次に被測定
物に照射し、前記光電変換部、前記対数増幅部、前記ア
ナログデジタル変換部及び前記サンプリング周期決定部
が、前記測定周期毎に前記各波長についての蛍光及び燐
光を測定する構成とした。
複数のパルス励起光を所定の測定周期毎に順次に被測定
物に照射し、前記光電変換部、前記対数増幅部、前記ア
ナログデジタル変換部及び前記サンプリング周期決定部
が、前記測定周期毎に前記各波長についての蛍光及び燐
光を測定する構成とした。
【００１１】また、前記測定周期毎に前記各波長につい
ての蛍光及び燐光を測定することにより得られるデジタ
ルデータを統計処理することにより、各波長毎の強度分
布を演算するマイクロコンピュータシステム等から成る
演算制御部を備えた。
ての蛍光及び燐光を測定することにより得られるデジタ
ルデータを統計処理することにより、各波長毎の強度分
布を演算するマイクロコンピュータシステム等から成る
演算制御部を備えた。
【００１２】また、前記演算制御部は、蛍光発生期間に
おける測定によって得られるデジタルデータについて統
計処理を行うことにより、蛍光についての分光分布を演
算し、燐光発生期間における測定によって得られるデジ
タルデータについて統計処理することにより、燐光につ
いての分光分布を演算する構成とした。
おける測定によって得られるデジタルデータについて統
計処理を行うことにより、蛍光についての分光分布を演
算し、燐光発生期間における測定によって得られるデジ
タルデータについて統計処理することにより、燐光につ
いての分光分布を演算する構成とした。
【００１３】
【作用】このような構成を有する本発明の蛍光・燐光測
定装置によれば、対数増幅部が光電変換して得られる測
定信号を対数圧縮伸長するので、高強度の蛍光と低強度
の燐光をアナログデジタル変換部の変換可能なスパン範
囲内でのデジタルデータに変換することができ、蛍光と
燐光を同時測定することを可能にする。
定装置によれば、対数増幅部が光電変換して得られる測
定信号を対数圧縮伸長するので、高強度の蛍光と低強度
の燐光をアナログデジタル変換部の変換可能なスパン範
囲内でのデジタルデータに変換することができ、蛍光と
燐光を同時測定することを可能にする。
【００１４】アナログデジタル変換部は、前記光発光の
発生初期から時間の経過とともに対数関数的に次第に長
くなるサンプリングクロックに同期してデジタルデータ
を出力するので、光発光の初期に短時間で生じる蛍光を
測定することができると共に、比較的長時間にわたって
発生する燐光を高利用率で測定することができる。
発生初期から時間の経過とともに対数関数的に次第に長
くなるサンプリングクロックに同期してデジタルデータ
を出力するので、光発光の初期に短時間で生じる蛍光を
測定することができると共に、比較的長時間にわたって
発生する燐光を高利用率で測定することができる。
【００１５】このように、被測定物から放射される蛍光
と燐光に係わる測定信号を対数圧縮伸長して対数時間の
サンプリングタイミングに同期してデジタルデータに変
換するので、蛍光と燐光を同時に測定することを可能に
し、従来技術のように、蛍光分析装置と燐光分析装置に
よって別個に測定しなければならないという煩雑な作業
が解消される。
と燐光に係わる測定信号を対数圧縮伸長して対数時間の
サンプリングタイミングに同期してデジタルデータに変
換するので、蛍光と燐光を同時に測定することを可能に
し、従来技術のように、蛍光分析装置と燐光分析装置に
よって別個に測定しなければならないという煩雑な作業
が解消される。
【００１６】
【実施例】以下、本発明による蛍光及び燐光の測定装置
の一実施例を図面と共に説明する。図１に基づいて装置
の全体構成を説明すると、高圧電源１からの電力供給に
よって点灯する励起光源２に対応して第１の分光器３が
設けられ、第１の分光器３と第２の分光器４との間に被
測定試料Ｍを介在させるようになっている。高圧電源１
は、例えば浜松ホトニクス社製電源（製品型式名Ｃ３６
８４）などが適用され、励起光源２は、例えば浜松ホト
ニクス社製のＸｅランプ（製品型式名Ｌ４６３４）など
が適用され、励起光源２が高圧電源１から供給されるパ
ルス電力に応じてパルス状の光を第１の分光器３へ出射
する。第１の分光器３は、励起光源２からの出射光のう
ちの所定波長λi の光（以下、パルス励起光と呼ぶ）ｈ
νを選択して被測定試料Ｍへ照射する。第２の分光器４
は、パルス励起光ｈνが照射されるのに対応して被測定
試料Ｍから放出される蛍光と燐光を受け、第１の分光器
３と等しい選択波長λi の光成分ｈν’を選択して光電
変換素子５へ出力する。更に、第１，第２の分光器３，
４は、モーター駆動回路７からの電力供給によって作動
する分光器駆動用モーター６に連結されており、この分
光器駆動用モータ−６が所定の動作をすることにより、
第１，第２の分光器３，４の分光波長λiを可変制御す
るようになっている。また、光電変換素子５は、例えば
浜松ホトニクス社製の光電子増倍管（製品型式名Ｒ９２
８）などが適用されている。
の一実施例を図面と共に説明する。図１に基づいて装置
の全体構成を説明すると、高圧電源１からの電力供給に
よって点灯する励起光源２に対応して第１の分光器３が
設けられ、第１の分光器３と第２の分光器４との間に被
測定試料Ｍを介在させるようになっている。高圧電源１
は、例えば浜松ホトニクス社製電源（製品型式名Ｃ３６
８４）などが適用され、励起光源２は、例えば浜松ホト
ニクス社製のＸｅランプ（製品型式名Ｌ４６３４）など
が適用され、励起光源２が高圧電源１から供給されるパ
ルス電力に応じてパルス状の光を第１の分光器３へ出射
する。第１の分光器３は、励起光源２からの出射光のう
ちの所定波長λi の光（以下、パルス励起光と呼ぶ）ｈ
νを選択して被測定試料Ｍへ照射する。第２の分光器４
は、パルス励起光ｈνが照射されるのに対応して被測定
試料Ｍから放出される蛍光と燐光を受け、第１の分光器
３と等しい選択波長λi の光成分ｈν’を選択して光電
変換素子５へ出力する。更に、第１，第２の分光器３，
４は、モーター駆動回路７からの電力供給によって作動
する分光器駆動用モーター６に連結されており、この分
光器駆動用モータ−６が所定の動作をすることにより、
第１，第２の分光器３，４の分光波長λiを可変制御す
るようになっている。また、光電変換素子５は、例えば
浜松ホトニクス社製の光電子増倍管（製品型式名Ｒ９２
８）などが適用されている。
【００１７】光電変換素子５で光電変換されて出力され
る測定信号Ｓinは、プリアンプ８によって電気信号処理
可能な振幅レベルまで増幅され、更に対数アンプ９によ
って増幅されてＡ／Ｄ変換器１０へ供給される。ここ
で、プリアンプ８は、所定の利得を有する線形増幅器で
あるのに対して、対数アンプ９は、入力された信号につ
いて対数圧縮伸長を行う。即ち、入力される信号を
Ｓin’、出力信号をＳｑとすれば、対数アンプ９は、 Ｓｑ＝Ｋ・ｌｏｇ（Ｓin’） …(1) の関係式で表される対数増幅特性を有する。尚、Ｋはス
ケールファクタである。
る測定信号Ｓinは、プリアンプ８によって電気信号処理
可能な振幅レベルまで増幅され、更に対数アンプ９によ
って増幅されてＡ／Ｄ変換器１０へ供給される。ここ
で、プリアンプ８は、所定の利得を有する線形増幅器で
あるのに対して、対数アンプ９は、入力された信号につ
いて対数圧縮伸長を行う。即ち、入力される信号を
Ｓin’、出力信号をＳｑとすれば、対数アンプ９は、 Ｓｑ＝Ｋ・ｌｏｇ（Ｓin’） …(1) の関係式で表される対数増幅特性を有する。尚、Ｋはス
ケールファクタである。
【００１８】図２は、プリアンプ８と対数アンプ９の具
体例を示す。プリアンプ８は、光電変換素子（光電子増
倍管）５の出力端子に発生する増倍信号を電圧の測定信
号Ｓinに変換する負荷抵抗ＲL と、測定信号Ｓinを入力
抵抗ｒ1 を介して反転入力接点に入力される差動増幅器
Ａ1 と、過大振幅の測定信号Ｓinの入力を抑止するダイ
オードＤ1 ，Ｄ2 から成るクリップ回路と、差動増幅器
Ａ1 の利得を設定及び調整する帰還抵抗ｒ2 ，ｒ3 と、
周波数帯域を決定するための帰還コンデンサＣ1 で構成
され、差動増幅器Ａ1 の非反転入力接点はグランドに接
続されている。そして、かかるプリアンプ８は、測定信
号Ｓinを電圧増幅し、その出力の信号Ｓin’を対数アン
プ９内の入力抵抗ｒ4 を介して差動増幅器Ａ2 の反転入
力接点へ供給する。
体例を示す。プリアンプ８は、光電変換素子（光電子増
倍管）５の出力端子に発生する増倍信号を電圧の測定信
号Ｓinに変換する負荷抵抗ＲL と、測定信号Ｓinを入力
抵抗ｒ1 を介して反転入力接点に入力される差動増幅器
Ａ1 と、過大振幅の測定信号Ｓinの入力を抑止するダイ
オードＤ1 ，Ｄ2 から成るクリップ回路と、差動増幅器
Ａ1 の利得を設定及び調整する帰還抵抗ｒ2 ，ｒ3 と、
周波数帯域を決定するための帰還コンデンサＣ1 で構成
され、差動増幅器Ａ1 の非反転入力接点はグランドに接
続されている。そして、かかるプリアンプ８は、測定信
号Ｓinを電圧増幅し、その出力の信号Ｓin’を対数アン
プ９内の入力抵抗ｒ4 を介して差動増幅器Ａ2 の反転入
力接点へ供給する。
【００１９】一方、対数アンプ９は、上記の差動増幅器
Ａ2 と他の差動増幅器Ａ3 、ＮＰＮトランジスタＴ
ｒ1 ，Ｔｒ2 などで構成されている。
Ａ2 と他の差動増幅器Ａ3 、ＮＰＮトランジスタＴ
ｒ1 ，Ｔｒ2 などで構成されている。
【００２０】差動増幅器Ａ2 については、その非反転入
力接点が、入力抵抗ｒ4 と等しい抵抗値の抵抗ｒ5 を介
してグランドに接続されると共に、その非反転入力接点
と出力接点との間に帰還コンデンサＣ2 が接続されてい
る。更に、その非反転入力接点がＮＰＮトランジスタＴ
ｒ1 のコレクタに接続され、その出力接点が出力抵抗ｒ
6 ，ｒ7 を介してグランドに接続され、これらの出力抵
抗ｒ6 ，ｒ7 の接続接点がＮＰＮトランジスタＴｒ2 の
ベースに接続されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ1 の
ベースはグランドに接続され、ＮＰＮトランジスタＴｒ
1 ，Ｔｒ2 のエミッタが共通接続されている。
力接点が、入力抵抗ｒ4 と等しい抵抗値の抵抗ｒ5 を介
してグランドに接続されると共に、その非反転入力接点
と出力接点との間に帰還コンデンサＣ2 が接続されてい
る。更に、その非反転入力接点がＮＰＮトランジスタＴ
ｒ1 のコレクタに接続され、その出力接点が出力抵抗ｒ
6 ，ｒ7 を介してグランドに接続され、これらの出力抵
抗ｒ6 ，ｒ7 の接続接点がＮＰＮトランジスタＴｒ2 の
ベースに接続されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ1 の
ベースはグランドに接続され、ＮＰＮトランジスタＴｒ
1 ，Ｔｒ2 のエミッタが共通接続されている。
【００２１】差動増幅器Ａ3 については、その反転入力
接点がバイアス抵抗ｒ8 を介して所定の電圧源ＶCCに接
続されると共に、ＮＰＮトランジスタＴｒ2 のコレクタ
に接続され、更に、帰還コンデンサＣ3 を介して出力接
点にも接続されている。その非反転入力接点が、抵抗ｒ
8 と等しい抵抗値のバイアス抵抗ｒ9 を介してグランド
に接続されている。更に、その出力接点が出力抵抗ｒ10
を介して、ＮＰＮトランジスタＴｒ1 ，Ｔｒ2 のエミッ
タに接続されている。
接点がバイアス抵抗ｒ8 を介して所定の電圧源ＶCCに接
続されると共に、ＮＰＮトランジスタＴｒ2 のコレクタ
に接続され、更に、帰還コンデンサＣ3 を介して出力接
点にも接続されている。その非反転入力接点が、抵抗ｒ
8 と等しい抵抗値のバイアス抵抗ｒ9 を介してグランド
に接続されている。更に、その出力接点が出力抵抗ｒ10
を介して、ＮＰＮトランジスタＴｒ1 ，Ｔｒ2 のエミッ
タに接続されている。
【００２２】かかる構成の対数アンプ９によれば、ＮＰ
ＮトランジスタＴｒ1 のコレクタに流れる電流をＩ
ｃ1 、ＮＰＮトランジスタＴｒ2 のコレクタに流れる電
流をＩｃ2 、差動増幅器Ａ2 の出力接点に発生する出力
信号をＳｑとすれば、 Ｉｃ1 ＝Ｓin’／ｒ4 、 Ｉｃ2 ＝ＶCC／ｒ8 、 Ｓｑ＝Ｋ・ｌｏｇ（Ｉｃ1 ／Ｉｃ2 ） …(2) の関係式で表すことができる対数増幅特性が得られ、上
記式(1) を満足する具体的な対数アンプが実現される。
尚、Ｋは、差動増幅器Ａ1 ，Ａ2 に付随する抵抗ｒ6 ，
ｒ7 によって設定されるスケールファクタである。
ＮトランジスタＴｒ1 のコレクタに流れる電流をＩ
ｃ1 、ＮＰＮトランジスタＴｒ2 のコレクタに流れる電
流をＩｃ2 、差動増幅器Ａ2 の出力接点に発生する出力
信号をＳｑとすれば、 Ｉｃ1 ＝Ｓin’／ｒ4 、 Ｉｃ2 ＝ＶCC／ｒ8 、 Ｓｑ＝Ｋ・ｌｏｇ（Ｉｃ1 ／Ｉｃ2 ） …(2) の関係式で表すことができる対数増幅特性が得られ、上
記式(1) を満足する具体的な対数アンプが実現される。
尚、Ｋは、差動増幅器Ａ1 ，Ａ2 に付随する抵抗ｒ6 ，
ｒ7 によって設定されるスケールファクタである。
【００２３】再び図１において、Ａ／Ｄ変換器１０は、
対数アンプ９の出力信号Ｓｑを、サンプリング周期決定
回路１１からのサンプリングクロックＰｓに同期して、
１ワード当り所定ビットｎから成る測定データＤｑに変
換し、マイクロコンピュータシステムからなる演算制御
部１２へ供給する。演算制御部１２は、半導体メモリか
ら成る記憶領域を有し、測定データＤｑを逐一記憶する
ようになっている。
対数アンプ９の出力信号Ｓｑを、サンプリング周期決定
回路１１からのサンプリングクロックＰｓに同期して、
１ワード当り所定ビットｎから成る測定データＤｑに変
換し、マイクロコンピュータシステムからなる演算制御
部１２へ供給する。演算制御部１２は、半導体メモリか
ら成る記憶領域を有し、測定データＤｑを逐一記憶する
ようになっている。
【００２４】そして、かかるシステム構成を有する蛍光
及び燐光の測定装置は、内蔵されているタイミング制御
回路１３から出力される各種の同期信号ＣM ，ＣV ，Ｃ
S ，ＣU に従って同期動作する。
及び燐光の測定装置は、内蔵されているタイミング制御
回路１３から出力される各種の同期信号ＣM ，ＣV ，Ｃ
S ，ＣU に従って同期動作する。
【００２５】ここで、サンプリング周期決定回路１１は
例えば図３に示す構成となっており、対数関数に従って
発生周期τが次第に長くなるサンプリングクロックＰｓ
をＡ／Ｄ変換器１０へ供給する。更に詳述すれば、サン
プリング周期決定回路１１は、可変周波数発振器１１a
とカウンタ回路１１b 及び、読出専用メモリ（ＲＯＭ）
等から成るルックアップテーブル１１c とを備え、これ
らの回路の動作は、タイミング制御回路１３から出力さ
れる同期信号ＣS に含まれるイネーブル信号ＥＮと周波
数設定信号ＶＡとリセット信号ＣＬによって制御される
ようになっている。そして、ルックアップテーブル１１
c には、図４に示すように、アドレスデータＡＤＲに対
応して“０”又は“１”の論理データを出力するための
ビットパターンが予め記憶されており、かかる“０”
“１”の論理データの配列は、一定周期でインクリメン
ト（又はデクリメント）するアドレスデータＡＤＲが印
加されるのに対応して、対数関数に従った周期τで論理
“１”のビットデータが出力される関係に設定されてい
る。
例えば図３に示す構成となっており、対数関数に従って
発生周期τが次第に長くなるサンプリングクロックＰｓ
をＡ／Ｄ変換器１０へ供給する。更に詳述すれば、サン
プリング周期決定回路１１は、可変周波数発振器１１a
とカウンタ回路１１b 及び、読出専用メモリ（ＲＯＭ）
等から成るルックアップテーブル１１c とを備え、これ
らの回路の動作は、タイミング制御回路１３から出力さ
れる同期信号ＣS に含まれるイネーブル信号ＥＮと周波
数設定信号ＶＡとリセット信号ＣＬによって制御される
ようになっている。そして、ルックアップテーブル１１
c には、図４に示すように、アドレスデータＡＤＲに対
応して“０”又は“１”の論理データを出力するための
ビットパターンが予め記憶されており、かかる“０”
“１”の論理データの配列は、一定周期でインクリメン
ト（又はデクリメント）するアドレスデータＡＤＲが印
加されるのに対応して、対数関数に従った周期τで論理
“１”のビットデータが出力される関係に設定されてい
る。
【００２６】例えば、アドレスデータＡＤＲがインクリ
メントする周期がτo ＝１μｓｅｃであるとすれば、ア
ドレスデータＡＤＲが１０進数の「１」の時と、「１
０」の時と、「１００」の時と、以下同様に「１０x 」
（ｘは３以上の整数）となる時に、論理“１”のビット
データが出力され、アドレスデータＡＤＲが他の値のと
きには論理“０”のビットデータが出力されることによ
り、τo 、１０×τo 、１００×τo …１０x ×τo の
経過時刻毎にＡ／Ｄ変換器１０のサンプリング動作を指
令するためのサンプリングクロックＰｓを発生させる。
メントする周期がτo ＝１μｓｅｃであるとすれば、ア
ドレスデータＡＤＲが１０進数の「１」の時と、「１
０」の時と、「１００」の時と、以下同様に「１０x 」
（ｘは３以上の整数）となる時に、論理“１”のビット
データが出力され、アドレスデータＡＤＲが他の値のと
きには論理“０”のビットデータが出力されることによ
り、τo 、１０×τo 、１００×τo …１０x ×τo の
経過時刻毎にＡ／Ｄ変換器１０のサンプリング動作を指
令するためのサンプリングクロックＰｓを発生させる。
【００２７】カウンタ１１b は、リセット信号ＣＬの印
加に応じて内部データをクリアし、イネーブル信号ＥＮ
が所定の論理レベルのときに可変周波数発振器１１a か
らのクロック信号ＣＫf を計数することによって、アド
レスデータＡＤＲを出力する。可変周波数発振器１１a
は、周波数設定信号ＶＡで指定される周波数のクロック
信号ＣＫf をカウンタ１１b に供給するようになってい
る。また、ルックアップテーブル１１c は、イネーブル
信号ＥＮが上記所定の論理レベルのときにサンプリング
クロックＰｓを出力する。
加に応じて内部データをクリアし、イネーブル信号ＥＮ
が所定の論理レベルのときに可変周波数発振器１１a か
らのクロック信号ＣＫf を計数することによって、アド
レスデータＡＤＲを出力する。可変周波数発振器１１a
は、周波数設定信号ＶＡで指定される周波数のクロック
信号ＣＫf をカウンタ１１b に供給するようになってい
る。また、ルックアップテーブル１１c は、イネーブル
信号ＥＮが上記所定の論理レベルのときにサンプリング
クロックＰｓを出力する。
【００２８】かかる構成のサンプリング周期決定回路１
１によると、上記のように、時間経過に伴って、カウン
タ１１b の計数値（アドレスデータＡＤＲに相当する）
が増加するにしたがって、Ａ／Ｄ変換器１０のサンプリ
ング間隔τが対数関数的に拡がっていき、更に、周波数
設定信号ＶＡによってクロック信号ＣＫf の周波数を変
更すれば、上記の周期τo を変更することができるの
で、各サンプリング間隔τを適宜に変更・調節すること
ができる。
１によると、上記のように、時間経過に伴って、カウン
タ１１b の計数値（アドレスデータＡＤＲに相当する）
が増加するにしたがって、Ａ／Ｄ変換器１０のサンプリ
ング間隔τが対数関数的に拡がっていき、更に、周波数
設定信号ＶＡによってクロック信号ＣＫf の周波数を変
更すれば、上記の周期τo を変更することができるの
で、各サンプリング間隔τを適宜に変更・調節すること
ができる。
【００２９】再び図１において、測定者は、測定しよう
とする蛍光と燐光の波長λi 及びＡ／Ｄ変換器１０のサ
ンプリング間隔τを演算制御部１２に対して指示するよ
うになっている。この指令に対応して演算制御部１２が
タイミング制御回路１３に測定手順を内部設定させる。
ｍ種類の異なった波長λ1 〜λm を測定する指示がなさ
れた場合には、図５のタイミングチャートに示される如
く、夫々所定測定周期Ｔ（時間軸ｔは対数座標で示す）
の計測をｍ回繰り返すこととし、且つ各測定周期Ｔ内で
の上記時間対数のサンプリング間隔τを決める。そし
て、各測定期間Ｔの最初に同期信号ＣM をモーター駆動
回路７に供給することによって第１，第２の分光器３，
４の選択波長をλ1 に設定させ、次に、同期信号ＣS を
サンプリング周期決定回路１１に供給することにより
（同図（ａ））、上記時間対数のサンプリング間隔τに
同期したサンプリングクロックＰｓをＡ／Ｄ変換器１０
に供給し（同図（ｂ））、更に同期信号ＣV を高圧電源
１に供給することによって励起光源２を所定期間だけパ
ルス点灯させることにより（同図（ｃ））、波長λ1 の
励起光ｈνを被測定試料Ｍに照射し（同図（ｄ））、被
測定試料Ｍから発生する蛍光と燐光の波長λ1 の光成分
（同図（ｅ））を測定し、演算制御部１２の記憶領域に
サンプリングクロックＰｓに同期した測定データＤｑを
記憶する。そして、かかる１回目の測定が完了すると、
次の測定周期Ｔにおいても同様に、次の選択波長λ2 の
設定及び励起光源２のパルス点灯を行い、選択波長λ2
についての蛍光と燐光を測定して、その波長λ2 につい
ての測定データＤｑを記憶する。残りの選択波長λ3 〜
λm についても同様にして所定の測定周期Ｔ毎に測定を
繰り返すことにより、指示された全ての波長λ1 〜λm
についての燐光と蛍光の分光特性を示す測定データＤｑ
を演算制御部１２の記憶領域に記憶する。そして、演算
制御部１２は、測定データＤｑについて逆対数演算を行
うことにより、元の線型データに変換した後、各波長λ
1 〜λm 毎に線型データを加算平均するなどの統計処理
を行うことによって、被測定試料Ｍの分光特性を求め、
図示しないモニターテレビジョン等に表示させる。
とする蛍光と燐光の波長λi 及びＡ／Ｄ変換器１０のサ
ンプリング間隔τを演算制御部１２に対して指示するよ
うになっている。この指令に対応して演算制御部１２が
タイミング制御回路１３に測定手順を内部設定させる。
ｍ種類の異なった波長λ1 〜λm を測定する指示がなさ
れた場合には、図５のタイミングチャートに示される如
く、夫々所定測定周期Ｔ（時間軸ｔは対数座標で示す）
の計測をｍ回繰り返すこととし、且つ各測定周期Ｔ内で
の上記時間対数のサンプリング間隔τを決める。そし
て、各測定期間Ｔの最初に同期信号ＣM をモーター駆動
回路７に供給することによって第１，第２の分光器３，
４の選択波長をλ1 に設定させ、次に、同期信号ＣS を
サンプリング周期決定回路１１に供給することにより
（同図（ａ））、上記時間対数のサンプリング間隔τに
同期したサンプリングクロックＰｓをＡ／Ｄ変換器１０
に供給し（同図（ｂ））、更に同期信号ＣV を高圧電源
１に供給することによって励起光源２を所定期間だけパ
ルス点灯させることにより（同図（ｃ））、波長λ1 の
励起光ｈνを被測定試料Ｍに照射し（同図（ｄ））、被
測定試料Ｍから発生する蛍光と燐光の波長λ1 の光成分
（同図（ｅ））を測定し、演算制御部１２の記憶領域に
サンプリングクロックＰｓに同期した測定データＤｑを
記憶する。そして、かかる１回目の測定が完了すると、
次の測定周期Ｔにおいても同様に、次の選択波長λ2 の
設定及び励起光源２のパルス点灯を行い、選択波長λ2
についての蛍光と燐光を測定して、その波長λ2 につい
ての測定データＤｑを記憶する。残りの選択波長λ3 〜
λm についても同様にして所定の測定周期Ｔ毎に測定を
繰り返すことにより、指示された全ての波長λ1 〜λm
についての燐光と蛍光の分光特性を示す測定データＤｑ
を演算制御部１２の記憶領域に記憶する。そして、演算
制御部１２は、測定データＤｑについて逆対数演算を行
うことにより、元の線型データに変換した後、各波長λ
1 〜λm 毎に線型データを加算平均するなどの統計処理
を行うことによって、被測定試料Ｍの分光特性を求め、
図示しないモニターテレビジョン等に表示させる。
【００３０】図６は、ある選択波長λi に設定されたと
きの１測定周期Ｔにおける測定原理を詳細に示す。尚、
縦軸は、対数アンプ９から出力される測定信号Ｓｑのレ
ベルを対数で示し、横軸は、時間ｔの対数で示してい
る。図４（ｄ）に示したように、被測定対象物Ｍに対し
て波長λi の励起光ｈνを照射し、この照射時刻がｔ＝
０であるとすると、励起光の持続時間が数μｓｅｃであ
るため、最初の約１０μｓｅｃ程度の短い期間において
は、被測定対象物Ｍからの光発光ｈν’のほとんどが蛍
光となり、それ以降の長時間においては燐光となって徐
々に減衰する。そして、蛍光の最大輝度は極めて高くな
るが、対数アンプ９によって対数圧縮されてからＡ／Ｄ
変換器１０が測定データＤｑに変換されるので、Ａ／Ｄ
変換器１０の変換スパンの範囲内において有効な測定デ
ータＤｑを得ることができる。また、蛍光に対して約１
０3 分の１ないし約１０4 の１の強度である燐光は対数
アンプ９によって対数伸長されてからＡ／Ｄ変換器１０
が測定データＤｑに変換されるので、Ａ／Ｄ変換器１０
の不感帯によって変換されなくなるという問題を大幅に
低減できる。
きの１測定周期Ｔにおける測定原理を詳細に示す。尚、
縦軸は、対数アンプ９から出力される測定信号Ｓｑのレ
ベルを対数で示し、横軸は、時間ｔの対数で示してい
る。図４（ｄ）に示したように、被測定対象物Ｍに対し
て波長λi の励起光ｈνを照射し、この照射時刻がｔ＝
０であるとすると、励起光の持続時間が数μｓｅｃであ
るため、最初の約１０μｓｅｃ程度の短い期間において
は、被測定対象物Ｍからの光発光ｈν’のほとんどが蛍
光となり、それ以降の長時間においては燐光となって徐
々に減衰する。そして、蛍光の最大輝度は極めて高くな
るが、対数アンプ９によって対数圧縮されてからＡ／Ｄ
変換器１０が測定データＤｑに変換されるので、Ａ／Ｄ
変換器１０の変換スパンの範囲内において有効な測定デ
ータＤｑを得ることができる。また、蛍光に対して約１
０3 分の１ないし約１０4 の１の強度である燐光は対数
アンプ９によって対数伸長されてからＡ／Ｄ変換器１０
が測定データＤｑに変換されるので、Ａ／Ｄ変換器１０
の不感帯によって変換されなくなるという問題を大幅に
低減できる。
【００３１】更に又、蛍光は図示の如く短期間において
発生し、急激に減少するという特性を有するが、サンプ
リングクロックＰｓの発生期間τが上記の対数時間に設
定されているので、この短期間に発生した蛍光について
複数回のサンプリングを行うことができる。一方、長時
間に渡って発生する燐光は長い時間間隔τでサンプリン
グされるので、仮に対数時間でない一定期間（即ち、等
時間間隔）でサンプリングする場合に膨大な量の測定デ
ータが発生してしまうというようなことがなく、適切な
数の測定データＤｑを求めることができる。即ち、燐光
の利用率を向上することができる。
発生し、急激に減少するという特性を有するが、サンプ
リングクロックＰｓの発生期間τが上記の対数時間に設
定されているので、この短期間に発生した蛍光について
複数回のサンプリングを行うことができる。一方、長時
間に渡って発生する燐光は長い時間間隔τでサンプリン
グされるので、仮に対数時間でない一定期間（即ち、等
時間間隔）でサンプリングする場合に膨大な量の測定デ
ータが発生してしまうというようなことがなく、適切な
数の測定データＤｑを求めることができる。即ち、燐光
の利用率を向上することができる。
【００３２】したがって、かかる対数アンプ９による対
数圧縮伸長と対数時間に設定されたサンプリングクロッ
クＰｓによって測定データＤｑを求めることは、蛍光と
燐光の強度が減衰する特性に適合したものであり、測定
精度の向上を図ることが可能となっている。
数圧縮伸長と対数時間に設定されたサンプリングクロッ
クＰｓによって測定データＤｑを求めることは、蛍光と
燐光の強度が減衰する特性に適合したものであり、測定
精度の向上を図ることが可能となっている。
【００３３】そして、この選択波長λi に対して得られ
た蛍光に関する複数個の測定データＤｐi (1) 〜Ｄｐi
(j) について平均値を求め、この平均値を波長λi につ
いての蛍光強度とする。一方、この選択波長λi に対し
て得られた燐光に関する複数個の測定データＤｐi (j+
1) 〜Ｄｐi (j+k) について平均値を求め、この平均値
を波長λi についての燐光強度とする。このように、平
均値を求めることによって、雑音成分を相殺して精度の
良い蛍光強度と燐光強度を得ることができる。
た蛍光に関する複数個の測定データＤｐi (1) 〜Ｄｐi
(j) について平均値を求め、この平均値を波長λi につ
いての蛍光強度とする。一方、この選択波長λi に対し
て得られた燐光に関する複数個の測定データＤｐi (j+
1) 〜Ｄｐi (j+k) について平均値を求め、この平均値
を波長λi についての燐光強度とする。このように、平
均値を求めることによって、雑音成分を相殺して精度の
良い蛍光強度と燐光強度を得ることができる。
【００３４】図７は、実際の測定結果を示す。尚、ＥＰ
Ａ剛性溶媒中に３．４０×１０-5ｍｏｌ／ｄｍ3 の濃度
となるようにジベンゾ［ａ，ｊ］アクリジンを調整して
成る被測定物Ｍについて測定し、同図中の点線で示す特
性曲線が蛍光の分光特性、実線で示す特性曲線が燐光の
分光特性を示す。また、横軸は波長と波数を示し、縦軸
は各強度の最大値を１００％として正規化した相対強度
を示す。そして、試薬は市販されているものをそのまま
使用し、溶液の脱気操作は特に行わなかった。被測定物
Ｍは液体窒素下で７７Ｋまで冷却し、測定用のセルとし
て直径５ｍｍの石英製の丸セルを使用した。各選択波長
λi について２５回の測定を繰り返し、各測定データに
ついての加算平均を求めた。
Ａ剛性溶媒中に３．４０×１０-5ｍｏｌ／ｄｍ3 の濃度
となるようにジベンゾ［ａ，ｊ］アクリジンを調整して
成る被測定物Ｍについて測定し、同図中の点線で示す特
性曲線が蛍光の分光特性、実線で示す特性曲線が燐光の
分光特性を示す。また、横軸は波長と波数を示し、縦軸
は各強度の最大値を１００％として正規化した相対強度
を示す。そして、試薬は市販されているものをそのまま
使用し、溶液の脱気操作は特に行わなかった。被測定物
Ｍは液体窒素下で７７Ｋまで冷却し、測定用のセルとし
て直径５ｍｍの石英製の丸セルを使用した。各選択波長
λi について２５回の測定を繰り返し、各測定データに
ついての加算平均を求めた。
【００３５】そして、かかる実験結果は、被測定物Ｍに
ついての蛍光と燐光の分光特性を極めて精度良く再現し
ており、本実施例の蛍光及び燐光の測定装置の信頼性が
高いことが確認された。
ついての蛍光と燐光の分光特性を極めて精度良く再現し
ており、本実施例の蛍光及び燐光の測定装置の信頼性が
高いことが確認された。
【００３６】このように、この実施例によれば、被測定
物の蛍光と燐光を分光分析するのに極めて優れた手段を
提供することができ、特に、蛍光と燐光を同時に測定す
ることができるという優れた効果を発揮する。
物の蛍光と燐光を分光分析するのに極めて優れた手段を
提供することができ、特に、蛍光と燐光を同時に測定す
ることができるという優れた効果を発揮する。
【００３７】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
被測定物に対して所定波長の励起光を照射し、被測定物
が発生する蛍光と燐光の当該波長成分を測定することに
よって、蛍光と燐光の分光特性を求める装置において、
被測定物から発生する蛍光と燐光を光電変換して得られ
る測定信号を対数圧縮伸長するので、変換可能なスパン
範囲内のデジタルデータを得ることができ、その後の信
号処理が可能となる。更に、時間対数で設定されたサン
プリング間隔でデジタルデータに変換するので、励起光
を照射した直後から比較的短時間において発生する蛍光
を複数回サンプリングすることができると共に、蛍光が
大幅に減衰した後に長時間に渡って徐々に減衰する燐光
を膨大なサンプリング回数に至ることなく最適な回数の
サンプリングを可能にする。そして、かかるサンプリン
グにより得られた夫々のデータを統計処理などによって
解析することにより、極めて再現性のよい高精度の測定
を実現することができる。
被測定物に対して所定波長の励起光を照射し、被測定物
が発生する蛍光と燐光の当該波長成分を測定することに
よって、蛍光と燐光の分光特性を求める装置において、
被測定物から発生する蛍光と燐光を光電変換して得られ
る測定信号を対数圧縮伸長するので、変換可能なスパン
範囲内のデジタルデータを得ることができ、その後の信
号処理が可能となる。更に、時間対数で設定されたサン
プリング間隔でデジタルデータに変換するので、励起光
を照射した直後から比較的短時間において発生する蛍光
を複数回サンプリングすることができると共に、蛍光が
大幅に減衰した後に長時間に渡って徐々に減衰する燐光
を膨大なサンプリング回数に至ることなく最適な回数の
サンプリングを可能にする。そして、かかるサンプリン
グにより得られた夫々のデータを統計処理などによって
解析することにより、極めて再現性のよい高精度の測定
を実現することができる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】図１中の対数アンプの具体例を示す回路図であ
る。
る。
【図３】図１中のサンプリング周期決定回路の具体例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】図４に示すサンプリング周期決定回路の機能を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図５】当該実施例の測定動作を示すタイミングチャー
トである。
トである。
【図６】当該実施例の測定原理を示す説明図である。
【図７】実験結果を示す特性図である。
１…高圧電源、２…励起光源、３…第１の分光器、４…
第２の分光器、５…光電変換素子、６…分光器駆動用モ
ーター、７…モーター駆動回路、８…プリアンプ、９…
対数アンプ、１０…Ａ／Ｄ変換器、１１…サンプリング
周期決定回路、１２…演算制御部、１３…タイミング制
御回路。
第２の分光器、５…光電変換素子、６…分光器駆動用モ
ーター、７…モーター駆動回路、８…プリアンプ、９…
対数アンプ、１０…Ａ／Ｄ変換器、１１…サンプリング
周期決定回路、１２…演算制御部、１３…タイミング制
御回路。
Claims (4)
- 【請求項１】 被測定物に任意波長のパルス励起光を照
射する励起光照射部と、 前記被測定物から放射される光発光を受光して電気の測
定信号に変換する光電変換部と、 前記光電変換部から出力される測定信号を対数増幅する
対数増幅部と、 前記対数増幅部から出力される信号を所定のサンプリン
グタイミングに同期してデジタルデータに変換するアナ
ログデジタル変換部と、 前記アナログデジタル変換部のサンプリングタイミング
を、前記光発光の発生初期から時間の経過とともに対数
関数的に次第に長く設定するサンプリング周期決定部
と、を備えることを特徴とする蛍光・燐光測定装置。 - 【請求項２】 前記励起光照射部は、波長の異なる複数
のパルス励起光を所定の測定周期毎に順次に被測定物に
照射し、前記光電変換部、前記対数増幅部、前記アナロ
グデジタル変換部及び前記サンプリング周期決定部が、
前記測定周期毎に前記各波長についての蛍光及び燐光を
測定することを特徴とする請求項１に記載の蛍光・燐光
測定装置。 - 【請求項３】 前記測定周期毎に前記各波長についての
蛍光及び燐光を測定することにより得られるデジタルデ
ータを統計処理することにより、各波長毎の強度分布を
演算する演算制御部を有することを特徴とする請求項２
に記載の蛍光・燐光測定装置。 - 【請求項４】 前記演算制御部は、蛍光発生期間におけ
る測定によって得られるデジタルデータについて統計処
理を行うことにより、蛍光についての分光分布を演算
し、燐光発生期間における測定によって得られるデジタ
ルデータについて統計処理することにより、燐光につい
ての分光分布を演算することを特徴とする請求項３に記
載の蛍光・燐光測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27667494A JPH08136458A (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 蛍光・燐光測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27667494A JPH08136458A (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 蛍光・燐光測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08136458A true JPH08136458A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17572742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27667494A Pending JPH08136458A (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 蛍光・燐光測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08136458A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019128202A (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光測定装置及び光測定方法 |
| JP2019128201A (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光測定装置及び光測定方法 |
| JPWO2025206328A1 (ja) * | 2024-03-28 | 2025-10-02 |
-
1994
- 1994-11-10 JP JP27667494A patent/JPH08136458A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019128202A (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光測定装置及び光測定方法 |
| JP2019128201A (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光測定装置及び光測定方法 |
| WO2019146173A1 (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光測定装置及び光測定方法 |
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