JPS5972049A - 試料の発光寿命測定装置 - Google Patents

試料の発光寿命測定装置

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JPS5972049A
JPS5972049A JP57183244A JP18324482A JPS5972049A JP S5972049 A JPS5972049 A JP S5972049A JP 57183244 A JP57183244 A JP 57183244A JP 18324482 A JP18324482 A JP 18324482A JP S5972049 A JPS5972049 A JP S5972049A
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light
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Kiyoaki Hara
清明 原
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は試料の発光寿命を測定する装置に関し殊に励起
光のパルス幅に比べてそれ程長くない寿命の発光を測定
するための装置に関する。
励起光のパルス幅に比べて発光寿命が十分長いと、発光
波形のみ測定し、その減衰曲線から寿命を求めることが
できるが、励起光のパルス幅に比べて発光寿命がそれ程
長くない場合、発光波形はパルス幅の影響を受けて歪を
生じる。そのため、この場合は、発光波形のみならず励
起光パルス波形も測定する必要があり、これらの量は真
の発光波形とコンボリューション積分の式で表わされる
。
ここにコンポルージョン積分の式とは、測定された発光
波形をI(tL励起光パルス波形をP (t)、真の発
光波形をG(t)とすると、 で表わされる。Ht)、P(t)からデコンボリューシ
ョン演算によりG(t)を求め、発光寿命を得る。
従来試料の発光寿命を時間相関光子計数法に基づいて求
める場合、1回の発光に対し単一の光電子パルスしか計
測できず、測光効率が悪いため測定に長時聞要した。
この欠点を改良し、1回の発光で複数個の光電子パルス
を計測する装置として特開昭57−137843号公報
に示されたものがある。この装置は概ね第1図に示すよ
うに、パルス光の発光源lと、該パルス光が照射された
試料2の発する光を受けて光電子パルスを発する光検出
器3と、前記発光源1のパルス光の発光時にスタートパ
ルスを発するスタートパルス発生手段4(通常、フォト
マル5と波形整形回路6とで構成される。)と、この手
段が発するスタートパルスによって前作し光検出器3が
発する複数個の光電子パルスをストップパルスとして順
次動作停止する複数個の時間−電圧変換器(以下、TA
Cという。)7と、該TAC7の出力信号を順次取出す
マルチプレクサ8、およびそれからの出力信号を記憶演
算処理する回路手段9とから成っている。従来の装置に
よってデコンボリューション演算により発光寿命を求め
るには、試料の発光波形I(t)の測定とは別の時間に
、試料2を散乱体に置き換えて、励起光パルス波形P(
t)を測定しなければならない。通常TACを多チヤン
ネル構成として測定時間の短縮を図ったとしても装置の
パルス対分解能に限度があり、この限界以内に複数個の
光電子パルスが発生した場合、個々の光電子パルスを区
す14できず、いわゆるパイルアップ効果が起きるため
、多チャンネルTACの効果があまり発揮できず、やは
り測定に長時間を要するという欠点を残す。従って比較
的短寿命の試料ではパルス励起光の繰返し改を約20 
KHzとしても励起光パルス波形測定に1時間、発光波
形測定に1時間以上計2時間以上も置時間以上というよ
うな場合がある。また、このように測定時間が長いと励
起光のパルス波形が多少変化する場合もあるので、P(
t)、■(t)を別の時間に測定した場合、測定された
P(t)はI(t)測定時のP(t)と多少異なってお
り、デコンボリューション演算で発光寿命を求めたとし
ても、誤差が大きくなるという欠点も生じる。
本発明はこのような点にあって励起光パルス波形と発光
波形とを同時に測定できる装置を開発することによって
、上記諸欠点の解消を図ったものである。
而して、本発明に係る試料の発光寿命測定装置は、パル
ス光の発光源と、該パルス光の基準時間としてのスター
トパルスの発生手段と、前記発光源のパルス光を2分す
る手段と、該手段にて分配された一方の光を受けて光電
子パルスを発する励起光パルス波形測定用の光検出器と
、他方の光を照射された試料からの発光を受けて光電子
パルスを発する発光波形測定用の光検出器と、前記各光
検出器に各別に接続された励起光パルス波形測定用TA
C及び発光波形測定用TACを備え、各TACは前記ス
タートパルスによって同時に動作すをストップパルスと
して、他方、発光波形測定用TACは発光波形測定用光
検出器から送られる光電子パルスをストップパルスとし
て夫々動作開始時から光電子パルスを受けるまでの時間
に比例した電圧を出力するようにされ、両TACの出力
は多チヤンネル波高分析器として動作するA/D変換器
とコンピューターにより励起パルス波形と発光波形のヒ
ストグラムを形成し、上記波形を基にデコンボルーショ
ンの演算処理により発光寿命を算出するようにしたこと
を要旨としている。
以下に図面に基づき本発明の一実施例を説明する。@2
図は本発明の一実施例としての試料の発光寿命測定装置
を示し、図中、11はパルス光の発光源、12は該パル
ス光の基準時間としてのスタートパルスの発生手段で、
例えばフォトマル13とパルス°整形回路14とで構成
される。15は前記発光源11のパルス光を2分する手
段として例えばビームスプリンタ、16は該手段15で
分配された一方の光を受けて光電子パルスを発する励起
光パルス波形測定用の光検出器として例えばフォトマル
、17は前記手段15で分配された残りの光を照射され
る試料、18は該試料17から発する光を受けて光電子
パルスを発する発光波形測定用光検出器として例えばフ
ォトマル、19.20は前記各光検出器16.18に各
別に接続されたT A Cである。光検出器16に接続
されたTACを励起光パルス波形測定用′r A C1
光検出器18に接続されたTACを発光波形測定用TA
Cと呼ぶ。各TACL 9. 20は、スタートパルス
によって同時にコンデンサを定電流で充電開始し、光電
子パルスが入力されると充電を終了するという原理に基
づいており、従ってスタートパルスで動作して後光電子
パルスが入力されるまでの時間に比例した電圧を出力す
る。また上記原理から明らかなように1個のTACは1
個の光電子パルスしか計数できないため、通常TAC1
9,2+)とも多チヤンネル構成とし、1回の発光で光
検出器が順次発する複故個の光電子パルスを各チャンネ
ルのTACで1個づつ計数できるように構成されている
。このような多チヤンネル構成の技術は特開昭s 7−
1.37843号公報にも開示されており公知である。
図示例ではTAC19は2チャンネル19a、19bS
TAC20は6チヤンネル頭a・・・20fとしている
。21は前記両TAC19,20の出力信号を収出し励
起光パルス波形と発光波形のヒストグラムを形成し、さ
らにE記ヒストグラムを基にデコンボリューションの演
算処理をする回路手段で、マルチプレクサ22と、A/
D変換器23と、コンピュータ24とから成っている。
北記構成において、今、発光源11が1回パルス光Pを
発すると、スタートパルス発生手段12がパルス光Pの
立上り時を検出して第3図に示すようにスタートパルス
Poを発する。このパルスPoによってTAC19,2
+1が同時に前作する。
また前記パルス光Pはビームスプリッタ15で2分され
、一方は励起光パルス波形測定用光検出器16に、他方
は試料17に照射される。光検出器16は前記パルス光
を受けて光電子パルスヒ、珂を発し、他方、試料17は
パルス光Pによって励起され、発光する。この発光は発
光波形測定用の光検出器18で受けられ、光電子パルス
P、、  P2・・・を発する。そして、これら各パル
スPζ+  R+  PI+P2・・・は各別のTAC
19,20にストップパルスとして作用され、各TAC
19,20,詳しくは各チャンネルのTAC19a、 
 19 b、  z Oa。
20b・・・はスタートパルスによって同時に動作開始
してから光電子パルスP1+  p7+  PI+ p
2・・・が入力されるまでの時間に比例したアナログ電
圧を出力する。この出力信号は、次段の回路手段21に
取出され保持される。
かくして、発光源11を繰返し発光させて、その度に各
TAC19,20から出方信号を取出して波高分析器と
して#褥するコンピュータの別々のメモリグループに記
憶される。その結果縦軸に電圧、横軸に同一の電圧の出
力信号があった回数(カウント数)をとってあらゎせば
、第3図中人、Bに示す如き光電子発生頻度のヒストグ
ラムが得られる。電圧に時間に対応するのでこのヒスト
グラムの曲線Aは励起光パルス波形P(t)をあられし
、曲線Bは発光波形1 rt)をあられr。従って、回
路手段21中のコンピュータ24において、」1記P 
(t)、I (t)をデコンボリューションの演算処理
で真の発光波形G(t)を求め、この波形G(tlから
発光寿命が得られる。第4図に溶媒中のアントラセンを
試料として用いた場合の実測データを示す。
横軸は時間、縦軸はカウント数である。尚、第3図にお
いて、直線CはTAC19a、  19 bの動作特性
、直線りはTAC20a〜20fの動作特性テあり、j
L’j≦+  jlt  t、・・・は各光電子パルス
PI′、P≦、’P、、P、・・・が入力されるまでの
時間、V;、 V;、 V、、 V、・・・は上記各時
間に対応した電圧である。
図中、各TACの動作特性図は、スタートパルスを同一
の基準時間として重なって示されている。
また、第2図中、25・・・は集光レンズ、26は減光
手段、27はフィルター又は分光器、28はパルス整形
回路、29は切換スイッチである。この切換スイッチ2
9を切換えると、TACl9はTAC20と並列に接続
され、合計8チヤンネルのTACで発光波形I(t)を
測定できる。但し、この場合、励起光パルス波形P(t
)は同時には測定できない。従って、切換スイッチ28
を切換えることによって励起光のパルス幅に比べて寿命
の十分長い発光を多チャンネルTACの特色を生かし効
率よく測定することもでき、より広範な試料の測定に適
用することができる。
本発明に係る試料の発光寿命測定装置は上記のように構
成したため次の如き効果がある。
■ 発光波形■(t)と励起光パルス波形P(t)を同
時に測定することができるため、測定時間が半減できる
。特にTACを多チャンネルで構成すればそれによる測
光効率の向上と相俟って著しく測定時間が短縮でき、実
用的効果が高い。
■ 測定時間が短縮できるため、励起光の経時の影響が
少ないばかりか、たとえ励起光の波形が多少変化しても
、その効果が、同時に測定される励起光パルス波形P(
t)と発光波形I(t)に反映されるので、デコンボリ
ューションにより高精度の発光寿命が得られる。
■ 構成的には、特開昭57−137843号公報に記
載の装置にビームスプリッタtS、;功起光パルス波形
測定用検出器16及びTACl 9を付加したものであ
るから、上記従来装置にこれらの部品を付加することに
よって簡単に本発明装置に改良できる。従って、本発明
は既存の装置の大半の部分を利用できるので実施化が容
易である。またこの場合、従来装置においてTACが多
チャンネルで構成されているなら、そのうちの何個かを
励起光パルス波形測定用TACとして用いることもでき
、その場合は従来装置にビームスプリッタと光検出器を
、更にコンピュータからのTACコントロール信号の多
少の修正により本発明を実施できる。
■ 一方、本発明装置は、励起光パルス波形測定用と発
光波形測定用という2組のTACを使用しているので、
実施例に示したように両者を切換スィノツチの切換によ
って並列的に接続できるように構成することにより、励
起光パルス幅に比べて発光寿命の十分長いものの測定を
行なう場合は、装置内に含む全てのTACを一系列とし
て有効に使用することにより、著しく測光効率を上げる
こともでき試料に応じた測定態様で実施できるという効
果も併せもつ。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の試料の発光寿命測定装置を示すブロック
図、第2図は本発明の一実施例を示すブロック図、第3
図は第2図の装置による発光寿命測定動作を説明する図
、第4図は第2図の装置によって測定したデータを示す
図である。 11・・・発光源、12・・・スタートパルス発生手段
、15・・・分配手段(ビームスプリッタ)、16・・
・励起光パルス波形測定用光検出器、17・・・試料、
18・・・発光波形測定用光検出器、19・・・励起光
パルス波形測定用TAC,20・・・発光波形測定用T
AC。 第1図 2 一一眉 V−一一一   −m−] 1 15o    03 1    ()    −       ()■ 4醤   ・ 1 61  ス      1 1 L−。 TTIT 7  AAA  A cccc

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. パルス光の発光源と、該パルス光の基準時間としてのス
    タートパルスの発生手段と、前記発光源のパルス光を2
    分する手段と、該手段にて分配された一方の光を受けて
    光電子パルスを発する励起光パルス波形測定用の光検出
    器と、他方の光を照射された試料からの発光を受けて光
    電子パルスを発する発光波形測定用の光検出器と、前記
    各光検出器に各別に接続された励起光パルス波形測定用
    TAC及び発光波形測定用TACを備え、各TACは前
    記スタートパルスによって同時に動作すると共に、励起
    光パルス波形測定用TACは励起光パルス測定用光検出
    器から送られる光電子パルスをストップパルスとして、
    他方、発光波形測定用TACは発光波形測定用光検出器
    から送られる光電子パルスをストップパルスとして夫々
    動作開始時から光電子パルスを受けるまでの時間に比例
    した電圧を出力するようにされ、もって、両T A C
    の出力信号を基にして得られたヒストグラムをデコンボ
    ルーションの演算処理に従って発光寿命を測定するよう
    にしたことを特徴とする試料の発光寿命測定装置。
JP57183244A 1982-10-19 1982-10-19 試料の発光寿命測定装置 Granted JPS5972049A (ja)

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