WO2021166310A1 - 光反応評価装置およびフォトン数算出方法 - Google Patents

光反応評価装置およびフォトン数算出方法 Download PDF

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渡邉　康之
隆宏 玉木
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Definitions

  • the present invention relates to a photochemical evaluation device and a method for calculating the number of photons.
  • Quantum yield is used as an evaluation index for photochemical reactions.
  • the quantum yield is expressed as (the number of molecules of the substance produced in the sample by irradiation with light) / (the number of photons absorbed by the sample).
  • the excitation light source is referred to as an irradiation light source.
  • the number of photons absorbed by the sample it is necessary to measure the number of photons absorbed by the sample.
  • the number of photons of light irradiated to the sample by the irradiation light source (hereinafter referred to as the number of irradiation photons) differs depending on the irradiation light source, it is necessary to calibrate the number of irradiation photons.
  • the number of irradiated photons changes depending on the wavelength of light. Therefore, it is necessary to calibrate the number of irradiated photons using a chemical actinometer according to the wavelength of the light of the irradiation light source. In this case, since the absorption peak by the chemical actinometer is rather broad, it is difficult to accurately measure the number of irradiated photons at each wavelength. Since it is usually not possible to measure the wavelength distribution of light energy with an optical power meter, it is difficult to calibrate the accurate wavelength distribution of the number of irradiated photons. Therefore, when an irradiation light source that generates light in a wide wavelength range is used for the photochemical reaction, it is difficult to accurately calibrate the distribution of the number of irradiated photons in the wide wavelength range.
  • the present invention accurately distributes the number of irradiated photons depending on the wavelength not only when an irradiation light source that generates light having a specific wavelength is used but also when an irradiation light source that generates light having a wide wavelength range is used. It is an object of the present invention to provide a photochemical reaction evaluation device and a method for calculating the number of photons that can be calculated.
  • the photoreaction evaluation device is a photoreaction evaluation device that evaluates the photoreaction of a sample placed at a sample position, and is arranged so that light can be irradiated as irradiation light at the sample position and is white.
  • An irradiation light source that is interchangeably provided with a standard light source that generates light, a measurement light source that is arranged so that light can be irradiated at the sample position, and a detector that is arranged to detect the intensity distribution of light from the sample position.
  • the first detection intensity is the intensity distribution of the light detected by the detection unit in the state where the spectrophotometer including the light is irradiated by the standard light source at the sample position where the sample does not exist and the light is not irradiated by the measurement light source at the sample position. Acquired as a distribution, during the first measurement operation, the light detected by the detection unit in a state where the sample position where the sample does not exist is irradiated with light as irradiation light by the irradiation light source and the sample position is not irradiated with light by the measurement light source.
  • An intensity distribution acquisition unit that acquires the intensity distribution as a second detection intensity distribution, a first detection intensity distribution acquired by the intensity distribution acquisition unit, a second detection intensity distribution acquired by the intensity distribution acquisition unit, and a standard light source.
  • the radiation intensity calculation unit that calculates the radiation intensity of the irradiation light of the irradiation light source at each wavelength based on the radiation characteristics of, and the irradiation light of the irradiation light source based on the radiation intensity at each wavelength calculated by the radiation intensity calculation unit. It is provided with an irradiation photon number calculation unit that calculates the number of photons at each wavelength of the above as the number of irradiation photons.
  • the photon number calculation method is a photon number calculation method in a photoreaction evaluation device that evaluates a photoreaction of a sample placed at a sample position, and emits white light at a sample position where no sample exists.
  • the intensity distribution of the light detected by the detection unit of the spectrophotometer in a state where the light is irradiated by the generated standard light source and the sample position is not irradiated with the light by the measurement light source of the spectrophotometer is acquired as the first detection intensity distribution.
  • the intensity distribution of the light detected by the detection unit in a state where the sample position where the sample does not exist is irradiated with light as irradiation light by the irradiation light source and the sample position is not irradiated with light by the measurement light source.
  • the step of acquiring the second detection intensity distribution, the acquired first detection intensity distribution, the acquired second detection intensity distribution, and the radiation characteristics of the standard light source each wavelength of the irradiation light of the irradiation light source.
  • It includes a step of calculating the radiation intensity in the above and a step of calculating the number of photons at each wavelength of the irradiation light of the irradiation light source as the number of irradiation photons based on the calculated radiation intensity at each wavelength.
  • the distribution of the number of irradiation photons depending on the wavelength can be obtained not only when an irradiation light source that generates light having a specific wavelength is used but also when an irradiation light source that generates light having a wide wavelength range is used. It is possible to calculate accurately.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a photochemical reaction evaluation device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the data processing unit of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an optical reaction evaluation operation of the data processing unit of FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an optical reaction evaluation operation of the data processing unit of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a standard data acquisition operation.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the first detection intensity distribution acquired by the standard data acquisition operation.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the first measurement operation.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the second detected intensity distribution acquired by the first measurement operation.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of calculating the radiation intensity at each wavelength of the irradiation light source.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a photochemical evaluation device according to an embodiment.
  • the photochemical reaction evaluation device 100 of FIG. 1 includes a measurement unit 10 and a data processing unit 30.
  • the measuring unit 10 includes an irradiation light source 1, a spectrophotometer 2, and a sample cell 3.
  • Sample S is set in the sample cell 3.
  • the position of the sample cell 3 corresponds to the sample position.
  • the evaluation of the photoreaction of the sample S includes the evaluation of the number of absorbed photons in the photochemical reaction of the sample S.
  • the irradiation light source 1 irradiates the sample cell 3 with light as excitation light.
  • a light source that generates light having a specific wavelength, light in a specific wavelength range, multi-wavelength light, or white light can be used.
  • the irradiation light source 1 may be various light sources such as an LED (light emitting diode), a xenon lamp, a mercury lamp, or a deuterium lamp.
  • the spectrophotometer 2 includes a measurement light source 21, a spectroscope (not shown), and a detection unit 22. In this embodiment, for example, a multi-channel spectrophotometer 2 using a polychromator can be used.
  • the data processing unit 30 includes a CPU (central processing unit) 31, a RAM (random access memory) 32, a ROM (read-only memory) 33, an input / output I / F (interface) 34, and a storage device 35.
  • the CPU 31, RAM 32, ROM 33, input / output I / F 34, and storage device 35 are connected to the bus 36.
  • the operation unit 40 and the display unit 50 are connected to the bus 36 of the data processing unit 30.
  • the operation unit 40 includes a keyboard, a mouse, and the like, and is operated by a user to input various commands and data to the data processing unit 30.
  • the display unit 50 includes a liquid crystal display, an organic EL (electroluminescence) display, and the like, and displays various data and the like.
  • the storage device 35 includes a storage medium such as a semiconductor memory or a memory card, and stores the photochemical evaluation program.
  • the RAM 32 is used as a work area of the CPU 31.
  • the system program is stored in the ROM 33.
  • the CPU 31 controls the irradiation light source 1 and the spectrophotometer 2 through the input / output I / F 34 by executing the optical reaction evaluation program stored in the storage device 35 on the RAM 32, and inputs the output signal of the spectrophotometer 2. Received through output I / F34. As a result, the photoreaction evaluation method described later is carried out.
  • the photochemical reaction evaluation method includes a method for calculating the number of photons.
  • the photochemical evaluation apparatus 100 executes a standard data acquisition operation using the standard light source 1S (FIG. 2) described later, a first measurement operation using the irradiation light source 1, and a second measurement operation for measuring the sample S. do.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the data processing unit 30 of FIG.
  • the data processing unit 30 includes an intensity distribution acquisition unit 310, a storage unit 320, a radiation intensity calculation unit 330, an irradiation photon number calculation unit 340, an operation control unit 350, an absorbance spectrum acquisition unit 360, and an absorption photon number. It includes a calculation unit 370 and a display control unit 380.
  • the functions of the above components (310 to 380) are realized by the CPU 31 of FIG. 1 executing a photoreaction evaluation program which is a computer program stored in a storage medium (recording medium) such as a storage device 35.
  • a part or all the components of the data processing unit 30 may be realized by hardware such as an electronic circuit.
  • the standard light source 1S shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2 is attached to the measurement unit 10 (FIG. 1) instead of the irradiation light source 1.
  • the standard light source 1S is a light source that generates light having a wavelength range equal to or larger than the wavelength range of the light generated by the irradiation light source 1.
  • a white light source is used as the standard light source 1S.
  • the white light source is, for example, an LED that generates white light, but other white light sources may be used.
  • the standard light source 1S is a light source that generates light in a wide wavelength range.
  • the radiation intensity distribution of the light generated by the standard light source 1S at all wavelengths is referred to as the radiation characteristic of the standard light source 1S.
  • the radiation characteristics include the radiation intensity at each wavelength of the light generated by the standard light source 1S.
  • the radiation characteristics of the standard light source 1S have been accurately measured in advance. Since the spectrophotometer 2 has a wavelength sensitivity distribution characteristic that depends on the wavelength, the radiation intensity distribution of the light generated by the standard light source 1S and the intensity distribution of the light from the standard light source 1S detected by the spectrophotometer 2 are usually used. Is different.
  • the intensity distribution acquisition unit 310 acquires the light intensity distribution detected by the detection unit 22 of the spectrophotometer 2 as the first detection intensity distribution during the standard data acquisition operation.
  • the first detected intensity distribution is the intensity distribution of the light detected at all wavelengths of the white light irradiated to the sample cell 3 by the standard light source 1S.
  • the intensity distribution acquisition unit 310 acquires the light intensity distribution detected by the detection unit 22 of the spectrophotometer 2 as the second detection intensity distribution during the first measurement operation.
  • the second detected intensity distribution is the intensity distribution of the light detected in the wavelength range of the light irradiated to the sample cell 3 by the irradiation light source 1.
  • the second detected intensity distribution is the intensity distribution of the light detected at all wavelengths.
  • the irradiation light source 1 is a light source that generates light having a specific wavelength or light in a specific wavelength range
  • the second detection intensity distribution is the intensity distribution of the light detected in the specific wavelength or the specific wavelength range. be.
  • the storage unit 320 stores the first detected intensity distribution acquired by the intensity distribution acquisition unit 310 at the time of standard data acquisition and the second detected intensity distribution acquired by the intensity distribution acquisition unit 310 during the first measurement operation. Further, the storage unit 320 stores in advance the radiation characteristics of the standard light source 1S. Further, the storage unit 320 stores the number of irradiated photons calculated by the irradiation photon number calculation unit 340, which will be described later, and the number of absorbed photons calculated by the absorption photon number calculation unit 370.
  • the radiation intensity calculation unit 330 is based on the first detection intensity distribution, the second detection intensity distribution, and the radiation intensity at each wavelength of the standard light source 1S stored in the storage unit 320 during the first measurement operation. The radiation intensity at each wavelength of the irradiation light source 1 is calculated. The details of the calculation method will be described later.
  • the irradiation photon number calculation unit 340 is based on the radiation intensity at each wavelength calculated by the radiation intensity calculation unit 330, and the irradiation photon number calculation unit 340 is the number of photons of the light irradiated to the sample cell 3 by the irradiation light source 1 (hereinafter, referred to as the irradiation photon number). ) Is calculated. The details of the calculation method will be described later.
  • the operation control unit 350 controls the operation of each component of the data processing unit 30 in order to execute the standard data acquisition operation, the first measurement operation, and the second measurement operation based on the operation of the operation unit 40 by the user. At the same time, the operation of the standard light source 1S, the irradiation light source 1, and the measurement light source 21 of the spectrophotometer 2 is controlled.
  • the absorbance spectrum acquisition unit 360 acquires the light intensity distribution detected by the detection unit 22 of the spectrophotometer 2 as an absorbance spectrum during the second measurement operation.
  • the absorption photon number calculation unit 370 calculates the number of absorbed photons at each wavelength based on the absorbance spectrum acquired by the absorbance spectrum acquisition unit 360 and the irradiation photon number calculated by the irradiation photon number calculation unit 340. The details of the calculation method will be described later.
  • the display control unit 380 is acquired by the irradiation photon number calculation unit 340 calculated by the irradiation photon number calculation unit 340, the absorption photon number calculated by the absorption photon number calculation unit 370, and the absorbance spectrum acquisition unit 360 based on the operation of the operation unit 40.
  • the obtained absorbance spectrum is displayed on the display unit 50.
  • FIGS. 3 and 4 are flowcharts showing a photochemical evaluation operation of the data processing unit 30 of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a standard data acquisition operation.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the first detection intensity distribution acquired by the standard data acquisition operation.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the first measurement operation.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the second detected intensity distribution acquired by the first measurement operation.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of calculating the radiation intensity at each wavelength of the irradiation light source 1.
  • the vertical axis of FIGS. 6, 8 and 9 represents the detection intensity at each wavelength detected by the spectrophotometer 2, and the horizontal axis represents the wavelength ⁇ .
  • the photochemical evaluation operation of the photochemical evaluation device 100 includes a standard data acquisition operation, a first measurement operation, and a second measurement operation as described above.
  • the photochemical reaction evaluation operation of FIGS. 3 and 4 is performed by the CPU 31 of FIG. 2 executing the photochemical evaluation program.
  • the standard data acquisition operation is performed, for example, at the time of installation or maintenance of the photochemical reaction evaluation device 100.
  • the standard data includes the first detection intensity distribution and the radiation characteristics of the standard light source 1S (radiant intensity at each wavelength).
  • the first measurement operation is performed on a daily basis, for example.
  • the second measurement operation is performed when the sample S is measured.
  • the operator attaches the standard light source 1S to the operation unit 40 instead of the irradiation light source 1.
  • Sample S is not set in the sample cell 3.
  • the operation control unit 350 determines whether or not the standard data acquisition operation is instructed by the operation unit 40 (step S1).
  • the operation control unit 350 controls the standard light source 1S so that the standard light source 1S irradiates the sample cell 3 with light (step S2).
  • the light emitted from the standard light source 1S is applied to the sample cell 3, and the light from the sample cell 3 is incident on the spectrophotometer 2.
  • the sample cell 3 is not irradiated with light from the measurement light source 21 of the spectrophotometer 2.
  • the intensity distribution acquisition unit 310 acquires the light intensity distribution detected by the detection unit 22 of the spectrophotometer 2 as the first detection intensity distribution (step S3).
  • the relationship between the detection intensity and the wavelength ⁇ is shown as the first detection intensity distribution E1.
  • the intensity distribution acquisition unit 310 stores the acquired first detected intensity distribution E1 in the storage unit 320 (step S4). This completes the standard data acquisition operation.
  • the user attaches the irradiation light source 1 to the measurement unit 10.
  • Sample S is not set in the sample cell 3.
  • the operation control unit 350 determines whether or not the first measurement operation is instructed by the operation unit 40 (step S5).
  • the operation control unit 350 controls the irradiation light source 1 so that the irradiation light source 1 irradiates the sample cell 3 with light (step S6).
  • the light emitted by the irradiation light source 1 is applied to the sample cell 3, and the light from the sample cell 3 is incident on the spectrophotometer 2.
  • the sample cell 3 is not irradiated with light from the measurement light source 21 of the spectrophotometer 2.
  • the intensity distribution acquisition unit 310 acquires the light intensity distribution detected by the detection unit 22 of the spectrophotometer 2 as the second detection intensity distribution (step S7).
  • the relationship between the detection intensity and the wavelength ⁇ is shown as the second detection intensity distribution E2.
  • the intensity distribution acquisition unit 310 stores the acquired second detected intensity distribution E2 in the storage unit 320 (step S8).
  • the radiation intensity calculation unit 330 emits radiation at each wavelength of the irradiation light source 1 by the following method from the radiation characteristics of the first detection intensity distribution E1, the second detection intensity distribution E2, and the standard light source 1S stored in the storage unit 320.
  • the intensity is calculated (step S9).
  • each wavelength means a fixed wavelength section divided at a specific pitch.
  • the first detection intensity distribution E1 is expressed by the following equation.
  • the second detection intensity distribution E2 is expressed by the following equation.
  • the radiation characteristic Filter of the irradiation light source 1 represents the radiation intensity distribution of the light generated by the irradiation light source 1.
  • the radiation characteristic Filter includes the radiation intensity at each wavelength of the irradiation light source 1.
  • the radiation characteristics Fstd of the first detected intensity distribution E1 and the standard light source 1S are known. Therefore, the radiation characteristics of the irradiation light source 1 can be obtained from the above equation (4) by obtaining the second detection intensity distribution E2 of the irradiation light source 1 using the spectrophotometer 2 capable of detecting the light intensity at each wavelength.
  • the Filter can be calculated. As a result, not only a light source that generates light of a specific wavelength, but also a light source that generates light in a specific wavelength range, a light source that generates multi-wavelength light, and a light source that generates white light are obtained with radiation intensity at each wavelength. be able to.
  • the radiation intensity calculation unit 330 can calculate the radiation intensity at each wavelength of the irradiation light source 1 by the following method.
  • the first detection intensity distribution E1 and the second detection intensity distribution E2 are divided into a plurality of wavelength sections at a constant wavelength pitch.
  • the radiation intensity calculation unit 330 calculates the area under the first and second detection intensity distributions E1 and E2 in each wavelength section.
  • the area under the first detection intensity distribution E1 in the arbitrary wavelength section of the first detection intensity distribution E1 is E1i
  • the second detection intensity distribution in the arbitrary wavelength section of the second detection intensity distribution E2 is defined as E1i.
  • E2i be the area under E2. i is a natural number.
  • the areas of the plurality of wavelength sections of the first detection intensity distribution E1 are E11, E12, ... E1i, ...
  • the areas of the plurality of wavelength sections of the second detection intensity distribution E2 are E21, E22, ... E2i, ...
  • the radiation intensity of the standard light source 1S in an arbitrary wavelength section is defined as Fstdi.
  • the radiation intensity calculation unit 330 calculates the radiation intensity Firri of the irradiation light source 1 in an arbitrary wavelength section from the following equation (step S9).
  • the number of irradiated photons Nirr ( ⁇ ) at the wavelength ⁇ is defined by the following equation from Einstein's energy equation using Planck's constant h, speed of light c and radiant intensity Firri.
  • the wavelength ⁇ corresponds to the i-th wavelength interval.
  • Nirr ( ⁇ ) ( ⁇ / hc) ⁇ Firri... (6)
  • the irradiation photon number calculation unit 340 calculates the irradiation photon number Nirr ( ⁇ ) at each wavelength ⁇ from the above equation (6) by using the radiation intensity Firri in each wavelength section calculated from the above equation (5). (Step S10).
  • the irradiation photon number calculation unit 340 stores the calculated irradiation photon number Nirr ( ⁇ ) at each wavelength ⁇ in the storage unit 320 (step S11). As a result, the first measurement operation is completed.
  • the user sets the sample S in the sample cell 3 of the measurement unit 10 (FIG. 1).
  • the operation control unit 350 determines whether or not the second measurement operation is instructed by the operation unit 40 (step S12).
  • the operation control unit 350 controls the measurement light source 21 so that the measurement light source 21 of the spectrophotometer 2 irradiates the sample in the sample cell 3 with light as the measurement light (Ste S13).
  • the operation control unit 350 controls the irradiation light source 1 so that the irradiation light source 1 irradiates the sample in the sample cell 3 with light as excitation light (step S14).
  • the photons of the excitation light irradiated by the irradiation light source 1 are absorbed by the sample S, and a photochemical reaction occurs.
  • the number of photons absorbed depends on the wavelength ⁇ .
  • the detection unit 22 of the spectrophotometer 2 detects the intensity distribution of light from the sample S.
  • the absorbance spectrum acquisition unit 360 acquires the light intensity distribution detected by the detection unit 22 of the spectrophotometer 2 as an absorbance spectrum (step S15). Further, the absorbance spectrum acquisition unit 360 stores the acquired absorbance spectrum in the storage unit 320 (step S16). During the measurement period, the sample S is irradiated with the excitation light having the number of irradiated photons Nirr ( ⁇ ) by the irradiation light source 1. The photochemical reaction proceeds according to the number of irradiated photons Nirr ( ⁇ ). Therefore, the absorbance spectrum acquisition unit 360 acquires the absorbance spectrum, which is time series data. Here, the absorbance spectrum at the time point t is defined as Abs (t, ⁇ ).
  • the number of photons absorbed by the sample S at the wavelength ⁇ at the time point t is defined as the number of absorbed photons Nabs (t, ⁇ ).
  • the number of absorbed photons Nabs (t, ⁇ ) is expressed by the following equation.
  • Nabs (t, ⁇ ) ⁇ ⁇ (1-10 ⁇ Abs (t, ⁇ ) ) ⁇ Nirr ( ⁇ ) ... (7)
  • ⁇ is a coefficient for correcting the irradiation light reflection component by the sample cell 3.
  • the absorption photon number calculation unit 370 uses the above equation (7) using the irradiation photon number Nirr ( ⁇ ) calculated by the irradiation photon number calculation unit 340 and the absorbance spectrum Abs (t, ⁇ ) acquired by the absorbance spectrum acquisition unit 360. ) To calculate the number of absorbed photons Nabs (t, ⁇ ) (step S17). Further, the absorption photon number calculation unit 370 stores the calculated absorption photon number Nabs (t, ⁇ ) in the storage unit 320 (step S18). As a result, the second measurement operation is completed.
  • the operation control unit 350 determines whether or not the operation end is instructed by the operation unit 40 (step S19). If the end of operation is not instructed, the operation control unit 350 returns to step S1. If the standard data acquisition operation is not instructed in step S1, the operation control unit 350 proceeds to step S5. If the first measurement operation is not instructed in step S5, the operation control unit 350 proceeds to step S12. If the second measurement operation is not instructed in step S12, the operation control unit 350 proceeds to step S19. When the operation end is instructed in step S19, the operation control unit 350 ends the photoreaction evaluation operation.
  • the quantum yield in the photochemical reaction can be calculated using the number of molecules (atoms or molecules) of the substance (atom or molecule) produced by the photochemical reaction in the sample S and the number of absorbed photons calculated by the second measurement operation described above.
  • the number of molecules of the substance produced by the photochemical reaction in Sample S can be obtained, for example, by analyzing Sample S using a gas chromatograph or a liquid chromatograph.
  • the first detection intensity distribution E1 obtained by using the standard light source 1S that generates white light has each wavelength in a wide wavelength range.
  • the radiation characteristic Fstd of the standard light source 1S includes the radiation intensity at each wavelength in a wide wavelength range. Therefore, during the first measurement operation, the radiation intensity at each wavelength in the wavelength range of the irradiation light of the irradiation light source 1 can be accurately calculated. Thereby, the number of irradiated photons at each wavelength in the wavelength range of the irradiation light of the irradiation light source 1 can be accurately calculated.
  • the distribution of the number of irradiation photons depending on the wavelength is accurate not only when the irradiation light source 1 that generates light having a specific wavelength is used but also when the irradiation light source 1 that generates light having a wide wavelength range is used. It is possible to calculate.
  • the wavelength of the irradiation light of the irradiation light source 1 is calculated during the second measurement operation.
  • the number of absorbed photons at each wavelength in the range can be calculated accurately.
  • the first detection intensity distribution E1 acquired at the time of standard data acquisition is stored in the storage unit 320. As a result, it is not necessary to detect the first detection intensity distribution E1 using the standard light source 1S during the first measurement operation. Therefore, the time and labor required for the first measurement operation can be reduced.
  • a white light source is used as the standard light source 1S
  • a light source that generates light of various wavelengths or wavelength ranges can be used as the irradiation light source 1.
  • the number of irradiated photons at each wavelength of various irradiation light sources 1 can be accurately calculated. Therefore, the number of absorbed photons by the sample S can be accurately calculated by using the light having a desired wavelength.
  • the position of the sample cell 3 corresponds to the sample position, but the sample position is not limited to the position of the sample cell 3, and another sample in which the sample S is held or supported is not limited. It may be the position of the holding part or the sample supporting part.
  • the data processing unit 30 of the optical reaction evaluation device 100 may be configured by a personal computer, a portable electronic terminal such as a smartphone, or a server connected to a network.
  • the photochemical evaluation device is a photoreaction evaluation device that evaluates the photochemical reaction of a sample placed at a sample position.
  • An irradiation light source that is arranged so that light can be irradiated as irradiation light at the sample position and is interchangeably provided with a standard light source that generates white light.
  • a spectrophotometer including a measurement light source arranged so as to irradiate the sample position with light, and a detection unit arranged to detect the intensity distribution of light from the sample position.
  • the light intensity distribution detected by the detection unit in a state where the sample position where the sample does not exist is irradiated with light by the standard light source and the sample position is not irradiated with light by the measurement light source is defined as the first detection intensity distribution. It is detected by the detection unit in a state where the sample position where the sample does not exist is irradiated with light as irradiation light by the irradiation light source and the sample position is not irradiated with light by the measurement light source during the first measurement operation.
  • An intensity distribution acquisition unit that acquires the intensity distribution of the light source as the second detected intensity distribution, Each of the irradiation light of the irradiation light source is based on the first detection intensity distribution acquired by the intensity distribution acquisition unit, the second detection intensity distribution acquired by the intensity distribution acquisition unit, and the radiation characteristics of the standard light source.
  • a radiant intensity calculation unit that calculates the radiant intensity at a wavelength
  • An irradiation photon number calculation unit that calculates the number of photons at each wavelength of the irradiation light of the irradiation light source as the irradiation photon number based on the radiation intensity at each wavelength calculated by the radiation intensity calculation unit may be provided.
  • the first detection intensity distribution obtained by using a standard light source is acquired.
  • the radiation characteristics of standard illuminants are known.
  • the intensity distribution of the light detected by the detection unit in the state where the sample position is irradiated with the light by the irradiation light source is acquired as the second detection intensity distribution.
  • the radiation intensity at each wavelength of the irradiation light of the irradiation light source is calculated based on the acquired first detection intensity distribution, the acquired second detection intensity distribution, and the radiation characteristics of the standard light source.
  • the number of irradiated photons of the irradiation light source is calculated based on the calculated radiation intensity at each wavelength.
  • the first detection intensity distribution obtained by using the standard light source that generates white light includes the detection intensity at each wavelength in a wide wavelength range
  • the radiation characteristic of the standard light source includes the detection intensity at each wavelength in a wide wavelength range. Including radiation intensity. Therefore, during the first measurement operation, the radiation intensity at each wavelength in the wavelength range of the irradiation light of the irradiation light source can be accurately calculated. Thereby, the number of irradiated photons at each wavelength in the wavelength range of the irradiation light of the irradiation light source can be accurately calculated.
  • the distribution of the number of irradiation photons depending on the wavelength is accurately calculated not only when an irradiation light source that generates light having a specific wavelength is used but also when an irradiation light source that generates light having a wide wavelength range is used. It is possible to do.
  • the photochemical evaluation device is In the second measurement operation, the intensity distribution of the light detected by the detection unit in a state where the sample at the sample position is irradiated with light by the measurement light source and the sample at the sample position is irradiated with light by the irradiation light source.
  • As an absorbance spectrum acquisition unit During the second measurement operation, the number of photons absorbed at each wavelength by the sample is absorbed based on the number of irradiated photons calculated by the irradiation photon number calculation unit and the absorbance spectrum acquired by the absorbance spectrum acquisition unit.
  • a unit for calculating the number of absorbed photons, which is calculated as the number of photons, may be further provided.
  • the absorbance spectrum is the intensity distribution of light detected by the spectrophotometer in a state where the sample at the sample position is irradiated with light by the irradiation light source during the second measurement operation. Is obtained as.
  • the number of absorbed photons is calculated based on the number of irradiated photons and the absorbance spectrum. In this case, during the first measurement operation, the number of irradiated photons at each wavelength in the wavelength range of the irradiation light of the irradiation light source is accurately calculated. Therefore, the number of absorbed photons at each wavelength in the wavelength range of the irradiation light of the irradiation light source can be accurately calculated.
  • a storage unit that stores the first detected intensity distribution acquired by the intensity distribution acquisition unit may be further provided during the first measurement operation and before the second measurement operation.
  • the intensity distribution acquisition unit may acquire the first detection intensity distribution stored in the storage unit during the first measurement operation.
  • the first detection intensity distribution acquired before the first measurement operation and the second measurement operation is stored in the storage unit. As a result, it is not necessary to detect the first detection intensity distribution using a standard light source during the first measurement operation. Therefore, the time and labor required for the first measurement operation can be reduced.
  • a light source that generates white light, monochromatic light, or light in a certain wavelength range may be selectively provided.
  • a light source that generates light of various wavelengths or wavelength ranges can be used as an irradiation light source. Thereby, it is possible to accurately evaluate the photoreaction of various samples using light of a desired wavelength.
  • the photon number calculation method is a photon number calculation method in a photoreaction evaluation device that evaluates a photoreaction of a sample placed at a sample position. Light detected by the detector of the spectrophotometer in a state where the sample position is irradiated with light by a standard light source that generates white light and the sample position is not irradiated with light by the measurement light source of the spectrophotometer.
  • the step of acquiring the distribution as the second detected intensity distribution A step of calculating the radiation intensity at each wavelength of the irradiation light of the irradiation light source based on the acquired first detection intensity distribution, the acquired second detection intensity distribution, and the radiation characteristics of the standard light source. , A step of calculating the number of photons at each wavelength of the irradiation light of the irradiation light source as the number of irradiation photons based on the calculated radiation intensity at each wavelength may be included.
  • the first detection intensity distribution corresponding to the standard light source that generates white light includes the detection intensity at each wavelength in a wide wavelength range, and the radiation characteristic of the standard light source is Includes radiant intensity at each wavelength over a wide wavelength range. Therefore, during the first measurement operation, the radiation intensity at each wavelength in the wavelength range of the irradiation light of the irradiation light source can be accurately calculated. Thereby, the number of irradiated photons at each wavelength in the wavelength range of the irradiation light of the irradiation light source can be accurately calculated.
  • the distribution of the number of irradiation photons depending on the wavelength is accurately calculated not only when an irradiation light source that generates light having a specific wavelength is used but also when an irradiation light source that generates light having a wide wavelength range is used. It is possible to do.
  • the number of irradiated photons at each wavelength is accurately calculated during the first measurement operation. Therefore, during the second measurement operation, the number of absorbed photons at each wavelength of the irradiation light of the irradiation light source can be accurately calculated.

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Abstract

強度分布取得部は、試料が存在しない試料位置に標準光源により光が照射された状態で検出部により検出された第１の検出強度分布を取得し、第１の測定動作時に、試料が存在しない試料位置に照射光源により光が照射された状態で検出部により検出された第２の検出強度分布を取得する。放射強度算出部は、第１の検出強度分布、第２の検出強度分布および標準光源の放射特性に基づいて、照射光源の照射光の各波長での放射強度を算出する。照射フォトン数算出部は各波長での放射強度に基づいて照射光源の照射光の各波長での照射フォトン数を算出する。

Description

光反応評価装置およびフォトン数算出方法
　本発明は、光反応評価装置およびフォトン数算出方法に関する。
　試料に励起光源により光が照射されると、他の物質または蛍光等が生成される。このような現象は光化学反応と呼ばれる。光化学反応の評価指標として、量子収率が用いられる。量子収率は、（光の照射により試料内で生成された物質の分子数）／（試料により吸収されたフォトン数）で表される。本明細書では、励起光源を照射光源と呼ぶ。
　量子収率を算出するためには、試料により吸収されたフォトン数を測定する必要がある。この場合、照射光源により試料に照射される光のフォトン数（以下、照射フォトン数と呼ぶ。）は、照射光源により異なるため、照射フォトン数を校正する必要がある。
　そこで、特定波長において化学反応当たり既知の吸収フォトン数を有する化学光量計を用いて照射フォトン数を校正する方法が提案されている。また、光のエネルギーを測定する光パワーメータを用いて照射フォトン数を校正する方法が提案されている。例えば、特許文献１の背景技術の欄には、化学光量計または光パワーメータを用いて照射フォトン数を校正する方法が記載されている。
特開２０１５－３４７１７号公報
　しかしながら、照射フォトン数は、光の波長により変化する。したがって、照射光源の光の波長に応じた化学光量計を用いて照射フォトン数を校正する必要がある。この場合、化学光量計による吸収ピークはややブロードであるため、各波長での照射フォトン数を正確に測定することは困難である。光パワーメータでは、通常、光のエネルギーの波長分布を測定することはできないので、照射フォトン数の正確な波長分布を校正することは困難である。そのため、光化学反応に広い波長範囲の光を発生する照射光源を用いた場合には、広い波長範囲における照射フォトン数の分布を正確に校正することは難しい。
　本発明は、特定波長を有する光を発生する照射光源を用いた場合だけでなく広い波長範囲を有する光を発生する照射光源を用いた場合にも波長に依存する照射フォトン数の分布を正確に算出することが可能な光反応評価装置およびフォトン数算出方法を提供することである。
　本発明の一局面に従う光反応評価装置は、試料位置に配置された試料の光反応を評価する光反応評価装置であって、試料位置に光を照射光として照射可能に配置されるとともに、白色光を発生する標準光源に交換可能に設けられた照射光源と、試料位置に光を照射可能に配置された測定光源、および試料位置からの光の強度分布を検出するように配置された検出部を含む分光光度計と、試料が存在しない試料位置に標準光源により光が照射されかつ試料位置に測定光源により光が照射されない状態で検出部により検出された光の強度分布を第１の検出強度分布として取得し、第１の測定動作時に、試料が存在しない試料位置に照射光源により光が照射光として照射されかつ試料位置に測定光源により光が照射されない状態で検出部により検出された光の強度分布を第２の検出強度分布として取得する強度分布取得部と、強度分布取得部により取得された第１の検出強度分布、強度分布取得部により取得された第２の検出強度分布および標準光源の放射特性に基づいて、照射光源の照射光の各波長での放射強度を算出する放射強度算出部と、放射強度算出部により算出された各波長での放射強度に基づいて照射光源の照射光の各波長でのフォトン数を照射フォトン数として算出する照射フォトン数算出部とを備える。
　本発明の他の局面に従うフォトン数算出方法は、試料位置に配置された試料についての光反応を評価する光反応評価装置におけるフォトン数算出方法であって、試料が存在しない試料位置に白色光を発生する標準光源により光が照射されかつ試料位置に分光光度計の測定光源により光が照射されない状態で分光光度計の検出部により検出された光の強度分布を第１の検出強度分布として取得するステップと、第１の測定動作時に、試料が存在しない試料位置に照射光源により光が照射光として照射されかつ試料位置に測定光源により光が照射されない状態で検出部により検出された光の強度分布を第２の検出強度分布として取得するステップと、取得された第１の検出強度分布、取得された第２の検出強度分布および標準光源の放射特性に基づいて、照射光源の照射光の各波長での放射強度を算出するステップと、算出された各波長での放射強度に基づいて照射光源の照射光の各波長でのフォトン数を照射フォトン数として算出するステップとを含む。
　本発明によれば、特定波長を有する光を発生する照射光源を用いた場合だけでなく広い波長範囲を有する光を発生する照射光源を用いた場合にも波長に依存する照射フォトン数の分布を正確に算出することが可能となる。
図１は一実施の形態に係る光反応評価装置の構成を示すブロック図である。 図２は図１のデータ処理部の機能的な構成を示すブロック図である。 図３は図２のデータ処理部の光反応評価動作を示すフローチャートである。 図４は図２のデータ処理部の光反応評価動作を示すフローチャートである。 図５は標準データ取得動作を説明するための図である。 図６は標準データ取得動作により取得された第１の検出強度分布の例を示す図である。 図７は第１の測定動作を説明するための図である。 図８は第１の測定動作により取得された第２の検出強度分布の例を示す図である。 図９は照射光源の各波長での放射強度の算出方法を説明するための図である。
　以下、本発明の実施の形態に係る光反応評価装置およびフォトン数算出方法について図面を参照しながら詳細に説明する。
　（１）光反応評価装置の構成
　図１は一実施の形態に係る光反応評価装置の構成を示すブロック図である。図１の光反応評価装置１００は、測定部１０およびデータ処理部３０を備える。測定部１０は、照射光源１、分光光度計２および試料セル３を含む。試料セル３には、試料Ｓがセットされる。本実施の形態では、試料セル３の位置が試料位置に相当する。また、本実施の形態において、試料Ｓについての光反応の評価は、試料Ｓの光化学反応における吸収フォトン数の評価を含む。
　照射光源１は、試料セル３に励起光として光を照射する。照射光源１としては、特定の波長の光、特定の波長範囲の光、多波長の光または白色光を発生する光源を用いることができる。照射光源１は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、キセノンランプ、水銀ランプ、または重水素ランプ等の種々の光源であってもよい。分光光度計２は、測定光源２１、分光器（図示せず）および検出部２２を含む。本実施の形態では、例えば、ポリクロメータを用いたマルチチャンネル分光光度計２を用いることができる。
　データ処理部３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３、入出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）３４、および記憶装置３５を含む。ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、入出力Ｉ／Ｆ３４および記憶装置３５はバス３６に接続されている。データ処理部３０のバス３６には、操作部４０および表示部５０が接続される。操作部４０は、キーボードまたはマウス等を含み、データ処理部３０に各種指令およびデータの入力のためにユーザにより操作される。表示部５０は、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等を含み、各種データ等を表示する。
　記憶装置３５は、半導体メモリまたはメモリカード等の記憶媒体を含み、光反応評価プログラムを記憶する。ＲＡＭ３２は、ＣＰＵ３１の作業領域として用いられる。ＲＯＭ３３には、システムプログラムが記憶される。ＣＰＵ３１は、記憶装置３５に記憶された光反応評価プログラムをＲＡＭ３２上で実行することにより入出力Ｉ／Ｆ３４を通して照射光源１および分光光度計２を制御するとともに、分光光度計２の出力信号を入出力Ｉ／Ｆ３４を通して受ける。これにより、後述する光反応評価方法が実施される。光反応評価方法は、フォトン数算出方法を含む。
　光反応評価装置１００は、後述する標準光源１Ｓ（図２）を用いた標準データ取得動作、照射光源１を用いた第１の測定動作、および試料Ｓの測定を行う第２の測定動作を実行する。
　（２）データ処理部３０の機能的な構成
　図２は図１のデータ処理部３０の機能的な構成を示すブロック図である。図２に示すように、データ処理部３０は、強度分布取得部３１０、記憶部３２０、放射強度算出部３３０、照射フォトン数算出部３４０、動作制御部３５０、吸光度スペクトル取得部３６０、吸収フォトン数算出部３７０および表示制御部３８０を含む。上記の構成要素（３１０～３８０）の機能は、図１のＣＰＵ３１が記憶装置３５等の記憶媒体（記録媒体）に記憶されたコンピュータプログラムである光反応評価プログラムを実行することにより実現される。なお、データ処理部３０の一部または全ての構成要素が電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。
　標準データ取得動作時には、測定部１０（図１）に、照射光源１に代えて図２に一点鎖線で示される標準光源１Ｓが取り付けられる。標準光源１Ｓは、照射光源１により発生される光の波長範囲以上の波長範囲を有する光を発生する光源である。標準光源１Ｓとして白色光源が用いられる。白色光源は、例えば、白色光を発生するＬＥＤであるが、他の白色光源が用いられてもよい。標準光源１Ｓは、広い波長範囲の光を発生する光源である。以下、標準光源１Ｓが発生する光の全波長における放射強度分布を標準光源１Ｓの放射特性と呼ぶ。放射特性は、標準光源１Ｓが発生する光の各波長での放射強度を含む。標準光源１Ｓの放射特性は、予め正確に測定されている。分光光度計２は、波長に依存する波長感度分布特性を有するので、通常、標準光源１Ｓが発生する光の放射強度分布と分光光度計２により検出される標準光源１Ｓからの光の強度分布とは異なる。
　強度分布取得部３１０は、標準データ取得動作時に、分光光度計２の検出部２２により検出される光の強度分布を第１の検出強度分布として取得する。第１の検出強度分布は、標準光源１Ｓにより試料セル３に照射される白色光の全波長において検出された光の強度分布である。また、強度分布取得部３１０は、第１の測定動作時に、分光光度計２の検出部２２により検出される光の強度分布を第２の検出強度分布として取得する。第２の検出強度分布は、照射光源１により試料セル３に照射される光の波長範囲において検出された光の強度分布である。照射光源１が白色光源である場合には、第２の検出強度分布は全波長において検出された光の強度分布である。照射光源１が特定の波長の光または特定の波長範囲の光を発生する光源である場合には、第２の検出強度分布は特定の波長または特定の波長範囲において検出された光の強度分布である。
　記憶部３２０は、標準データ取得時に強度分布取得部３１０により取得された第１の検出強度分布および第１の測定動作時に強度分布取得部３１０により取得された第２の検出強度分布を記憶する。また、記憶部３２０は、標準光源１Ｓの放射特性を予め記憶する。さらに、記憶部３２０は、後述する照射フォトン数算出部３４０により算出された照射フォトン数および吸収フォトン数算出部３７０により算出された吸収フォトン数を記憶する。
　放射強度算出部３３０は、第１の測定動作時に、記憶部３２０に記憶された第１の検出強度分布、第２の検出強度分布、および標準光源１Ｓの各波長での放射強度に基づいて、照射光源１の各波長での放射強度を算出する。算出方法の詳細については後述する。
　照射フォトン数算出部３４０は、放射強度算出部３３０により算出された各波長での放射強度に基づいて、照射光源１により試料セル３に照射される光のフォトン数（以下、照射フォトン数と呼ぶ。）を算出する。算出方法の詳細については後述する。
　動作制御部３５０は、ユーザによる操作部４０の操作に基づいて標準データ取得動作、第１の測定動作および第２の測定動作を実行するために、データ処理部３０の各構成要素の動作を制御するとともに、標準光源１Ｓ、照射光源１、および分光光度計２の測定光源２１の動作を制御する。
　吸光度スペクトル取得部３６０は、第２の測定動作時に、分光光度計２の検出部２２により検出される光の強度分布を吸光度スペクトルとして取得する。吸収フォトン数算出部３７０は、吸光度スペクトル取得部３６０により取得された吸光度スペクトルおよび照射フォトン数算出部３４０により算出された照射フォトン数に基づいて各波長での吸収フォトン数を算出する。算出方法の詳細については後述する。
　表示制御部３８０は、操作部４０の操作に基づいて、照射フォトン数算出部３４０により算出された照射フォトン数、吸収フォトン数算出部３７０により算出された吸収フォトン数および吸光度スペクトル取得部３６０により取得された吸光度スペクトルを表示部５０に表示させる。
　（３）光反応評価装置１００の動作
　図３および図４は図２のデータ処理部３０の光反応評価動作を示すフローチャートである。図５は標準データ取得動作を説明するための図である。図６は標準データ取得動作により取得された第１の検出強度分布の例を示す図である。図７は第１の測定動作を説明するための図である。図８は第１の測定動作により取得された第２の検出強度分布の例を示す図である。図９は照射光源１の各波長での放射強度の算出方法を説明するための図である。図６、図８および図９の縦軸は、分光光度計２により検出される各波長での検出強度を表し、横軸は波長λを表す。
　光反応評価装置１００の光反応評価動作は、上記のように、標準データ取得動作、第１の測定動作および第２の測定動作を含む。図３および図４の光反応評価動作は、図２のＣＰＵ３１が光反応評価プログラムを実行することにより行われる。
　標準データ取得動作は、例えば、光反応評価装置１００の据付け時またはメンテナンス時に行われる。ここで、標準データは、第１の検出強度分布および標準光源１Ｓの放射特性（各波長での放射強度）を含む。第１の測定動作は、例えば、日常的に行われる。第２の測定動作は、試料Ｓの測定時に行われる。
　標準データ取得動作時には、作業者が操作部４０に照射光源１の代わりに標準光源１Ｓを取り付ける。試料セル３には試料Ｓはセットされない。動作制御部３５０は、操作部４０により標準データ取得動作が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１）。標準データ取得動作が指示された場合には、動作制御部３５０は、標準光源１Ｓが試料セル３に光を照射するように標準光源１Ｓを制御する（ステップＳ２）。これにより、図５に示すように、標準光源１Ｓにより放射された光が試料セル３に照射され、試料セル３からの光が分光光度計２に入射する。このとき、分光光度計２の測定光源２１からは試料セル３に光が照射されない。
　強度分布取得部３１０は、分光光度計２の検出部２２により検出された光の強度分布を第１の検出強度分布として取得する（ステップＳ３）。図６には、検出強度と波長λとの関係が第１の検出強度分布Ｅ１として示される。強度分布取得部３１０は、取得された第１の検出強度分布Ｅ１を記憶部３２０に記憶させる（ステップＳ４）。これにより、標準データ取得動作が完了する。
　第１の測定動作時には、ユーザが測定部１０に照射光源１を取り付ける。試料セル３には試料Ｓはセットされない。動作制御部３５０は、操作部４０により第１の測定動作が指示されたか否かを判定する（ステップＳ５）。第１の測定動作が指示された場合には、動作制御部３５０は、照射光源１が試料セル３に光を照射するように照射光源１を制御する（ステップＳ６）。これにより、図７に示すように、照射光源１により放射された光が試料セル３に照射され、試料セル３からの光が分光光度計２に入射する。このとき、分光光度計２の測定光源２１からは試料セル３に光が照射されない。
　強度分布取得部３１０は、分光光度計２の検出部２２により検出された光の強度分布を第２の検出強度分布として取得する（ステップＳ７）。図８には、検出強度と波長λとの関係が第２の検出強度分布Ｅ２として示される。強度分布取得部３１０は、取得された第２の検出強度分布Ｅ２を記憶部３２０に記憶させる（ステップＳ８）。
　放射強度算出部３３０は、記憶部３２０に記憶された第１の検出強度分布Ｅ１、第２の検出強度分布Ｅ２および標準光源１Ｓの放射特性から以下の方法で照射光源１の各波長での放射強度を算出する（ステップＳ９）。本例で、各波長とは、特定ピッチで分割された一定の波長区間を意味する。
　標準光源１Ｓの放射特性をＦｓｔｄとし、分光光度計２の波長感度分布特性をＦｍｏｎｏとすると、第１の検出強度分布Ｅ１は次式で表される。
　Ｅ１＝Ｆｓｔｄ×Ｆｍｏｎｏ　　…（１）
　照射光源１の放射特性をＦｉｒｒとすると、第２の検出強度分布Ｅ２は次式で表される。ここで、照射光源１の放射特性Ｆｉｒｒは、照射光源１により発生される光の放射強度分布を表す。放射特性Ｆｉｒｒは、照射光源１の各波長での放射強度を含む。
　Ｅ２＝Ｆｉｒｒ×Ｆｍｏｎｏ　　…（２）
　上式（１）および（２）より次式が得られる。
　Ｅ１／Ｅ２＝（Ｆｓｔｄ×Ｆｍｏｎｏ）／（Ｆｉｒｒ×Ｆｍｏｎｏ）　　…（３）
　上式（３）より次式が得られる。
　Ｆｉｒｒ＝（Ｅ２／Ｅ１）×Ｆｓｔｄ　　…（４）
　第１の検出強度分布Ｅ１および標準光源１Ｓの放射特性Ｆｓｔｄは既知である。したがって、各波長での光の強度を検出することができる分光光度計２を用いて、照射光源１の第２の検出強度分布Ｅ２を得ることにより上式（４）から照射光源１の放射特性Ｆｉｒｒを算出することができる。それにより、特定波長の光を発生する光源だけでなく、特定の波長範囲の光を発生する光源、多波長の光を発生する光源および白色光を発生する光源について各波長での放射強度を得ることができる。
　具体的には、放射強度算出部３３０は、次の方法により照射光源１の各波長での放射強度を算出することができる。
　図９に示すように、第１の検出強度分布Ｅ１および第２の検出強度分布Ｅ２が一定の波長ピッチで複数の波長区間に分割される。放射強度算出部３３０は、各波長区間における第１および第２の検出強度分布Ｅ１，Ｅ２下の面積を算出する。図９において、第１の検出強度分布Ｅ１の任意の波長区間における第１の検出強度分布Ｅ１下の面積をＥ１ｉとし、第２の検出強度分布Ｅ２の任意の波長区間における第２の検出強度分布Ｅ２下の面積をＥ２ｉとする。ｉは自然数である。この場合、第１の検出強度分布Ｅ１の複数の波長区間の面積は、Ｅ１１，Ｅ１２，…Ｅ１ｉ，…となる。第２の検出強度分布Ｅ２の複数の波長区間の面積は、Ｅ２１，Ｅ２２，…Ｅ２ｉ，…となる。また、任意の波長区間での標準光源１Ｓの放射強度をＦｓｔｄｉとする。
　放射強度算出部３３０は、次式より任意の波長区間での照射光源１の放射強度Ｆｉｒｒｉを算出する（ステップＳ９）。
　Ｆｉｒｒｉ＝（Ｅ２ｉ／Ｅ１ｉ）×Ｆｓｔｄｉ　　…（５）
　波長λにおける照射フォトン数Ｎｉｒｒ（λ）は、プランク定数ｈ、光の速度ｃおよび放射強度Ｆｉｒｒｉを用いてアインシュタインのエネルギーの式より次式で定義される。本実施の形態では、波長λは、ｉ番目の波長区間に相当する。
　Ｎｉｒｒ（λ）＝（λ／ｈｃ）×Ｆｉｒｒｉ　　…（６）
　照射フォトン数算出部３４０は、上式（５）より算出される各波長区間での放射強度Ｆｉｒｒｉを用いて、上式（６）より各波長λでの照射フォトン数Ｎｉｒｒ（λ）を算出する（ステップＳ１０）。照射フォトン数算出部３４０は、算出された各波長λでの照射フォトン数Ｎｉｒｒ（λ）を記憶部３２０に記憶させる（ステップＳ１１）。これにより、第１の測定動作が完了する。
　第２の測定動作時には、ユーザが測定部１０（図１）の試料セル３に試料Ｓをセットする。動作制御部３５０は、操作部４０により第２の測定動作が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１２）。第２の測定動作が指示された場合には、動作制御部３５０は、分光光度計２の測定光源２１が試料セル３の試料に光を測定光として照射するように測定光源２１を制御する（ステップＳ１３）。また、動作制御部３５０は、照射光源１が試料セル３の試料に光を励起光として照射するように照射光源１を制御する（ステップＳ１４）。これにより、照射光源１により照射された励起光のフォトンが試料Ｓにより吸収され、光化学反応が起こる。この場合、吸収されるフォトン数は波長λに依存する。分光光度計２の検出部２２は、試料Ｓからの光の強度分布を検出する。
　吸光度スペクトル取得部３６０は、分光光度計２の検出部２２により検出される光の強度分布を吸光度スペクトルとして取得する（ステップＳ１５）。また、吸光度スペクトル取得部３６０は、取得された吸光度スペクトルを記憶部３２０に記憶させる（ステップＳ１６）。測定期間中、試料Ｓに照射光源１により照射フォトン数Ｎｉｒｒ（λ）の励起光が照射される。この照射フォトン数Ｎｉｒｒ（λ）に応じて光化学反応が進行する。したがって、吸光度スペクトル取得部３６０は、時系列データである吸光度スペクトルを取得する。ここで、時点ｔにおける吸光度スペクトルをＡｂｓ（ｔ，λ）とする。また、時点ｔにおいて試料Ｓが波長λで吸収するフォトン数を吸収フォトン数Ｎａｂｓ（ｔ，λ）とする。吸収フォトン数Ｎａｂｓ（ｔ，λ）は、次式により表される。
　Ｎａｂｓ（ｔ，λ）＝α×（１－１０－Ａｂｓ（ｔ，λ））×Ｎｉｒｒ（λ）
　　…（７）
　上式（７）において、αは試料セル３による照射光反射成分を補正するための係数である。吸収フォトン数算出部３７０は、照射フォトン数算出部３４０により算出された照射フォトン数Ｎｉｒｒ（λ）および吸光度スペクトル取得部３６０により取得された吸光度スペクトルＡｂｓ（ｔ，λ）を用いて上式（７）より吸収フォトン数Ｎａｂｓ（ｔ，λ）を算出する（ステップＳ１７）。また、吸収フォトン数算出部３７０は、算出された吸収フォトン数Ｎａｂｓ（ｔ，λ）を記憶部３２０に記憶させる（ステップＳ１８）。これにより、第２の測定動作が完了する。
　次に、動作制御部３５０は、操作部４０により動作終了が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１９）。動作終了が指示されない場合には、動作制御部３５０はステップＳ１に戻る。ステップＳ１において標準データ取得動作が指示されない場合には、動作制御部３５０はステップＳ５に進む。ステップＳ５において第１の測定動作が指示されない場合には、動作制御部３５０はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において第２の測定動作が指示されない場合には、動作制御部３５０はステップＳ１９に進む。ステップＳ１９において動作終了が指示された場合には、動作制御部３５０は光反応評価動作を終了する。
　試料Ｓ内で光化学反応により生成された物質（原子または分子）の分子数および上記の第２の測定動作により算出された吸収フォトン数を用いて光化学反応における量子収率を算出することができる。試料Ｓ内で光化学反応により生成された物質の分子数は、例えば、試料Ｓをガスクロマトグラフまたは液体クロマトグラフを用いて分析することにより得られる。
　（４）実施の形態の効果
　本実施の形態に係る光反応評価装置１００においては、白色光を発生する標準光源１Ｓを用いて得られた第１の検出強度分布Ｅ１は広い波長範囲における各波長での検出強度を含み、標準光源１Ｓの放射特性Ｆｓｔｄは広い波長範囲における各波長での放射強度を含む。そのため、第１の測定動作時に、照射光源１の照射光の波長範囲における各波長での放射強度を正確に算出することができる。それにより、照射光源１の照射光の波長範囲における各波長での照射フォトン数を正確に算出することができる。
　その結果、特定波長を有する光を発生する照射光源１を用いた場合だけでなく広い波長範囲を有する光を発生する照射光源１を用いた場合にも波長に依存する照射フォトン数の分布を正確に算出することが可能である。
　また、第１の測定動作時に、照射光源１の照射光の波長範囲における各波長での照射フォトン数が正確に算出されているので、第２の測定動作時に、照射光源１の照射光の波長範囲における各波長での吸収フォトン数を正確に算出することができる。
　さらに、標準データ取得時に取得された第１の検出強度分布Ｅ１が記憶部３２０に記憶される。それにより、第１の測定動作時に、標準光源１Ｓを用いて第１の検出強度分布Ｅ１の検出を行う必要がない。したがって、第１の測定動作に要する時間および手間が削減される。
　また、標準光源１Ｓとして白色光源が用いられるので、照射光源１として種々の波長または波長範囲の光を発生する光源を用いることができる。それにより、種々の照射光源１の各波長での照射フォトン数を正確に算出することができる。したがって、所望の波長の光を用いて試料Ｓによる吸収フォトン数を正確に算出することができる。
　（５）他の実施の形態
　上記実施の形態では、試料セル３の位置が試料位置に相当するが、試料位置は試料セル３の位置に限らず、試料Ｓが保持または支持される他の試料保持部または試料支持部の位置であってもよい。
　光反応評価装置１００のデータ処理部３０は、パーソナルコンピュータにより構成されてもよく、スマートフォン等の携帯電子端末により構成されてもよく、ネットワークに接続されたサーバ等により構成されてもよい。
　（６）態様
　上述した複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
　（第１項）　一態様に係る光反応評価装置は、試料位置に配置された試料の光反応を評価する光反応評価装置であって、
　前記試料位置に光を照射光として照射可能に配置されるとともに、白色光を発生する標準光源に交換可能に設けられた照射光源と、
　前記試料位置に光を照射可能に配置された測定光源、および前記試料位置からの光の強度分布を検出するように配置された検出部を含む分光光度計と、
　試料が存在しない前記試料位置に前記標準光源により光が照射されかつ前記試料位置に前記測定光源により光が照射されない状態で前記検出部により検出された光の強度分布を第１の検出強度分布として取得し、第１の測定動作時に、試料が存在しない前記試料位置に前記照射光源により光が照射光として照射されかつ前記試料位置に前記測定光源により光が照射されない状態で前記検出部により検出された光の強度分布を第２の検出強度分布として取得する強度分布取得部と、
　前記強度分布取得部により取得された第１の検出強度分布、前記強度分布取得部により取得された第２の検出強度分布および前記標準光源の放射特性に基づいて、前記照射光源の照射光の各波長での放射強度を算出する放射強度算出部と、
　前記放射強度算出部により算出された各波長での放射強度に基づいて前記照射光源の照射光の各波長でのフォトン数を照射フォトン数として算出する照射フォトン数算出部とを備えてもよい。
　第１項に記載の光反応評価装置によれば、標準光源を用いて得られた第１の検出強度分布が取得される。標準光源の放射特性は既知である。第１の測定動作時には、試料位置に照射光源により光が照射された状態で検出部により検出された光の強度分布が第２の検出強度分布として取得される。さらに、取得された第１の検出強度分布、取得された第２の検出強度分布および標準光源の放射特性に基づいて、照射光源の照射光の各波長での放射強度が算出される。また、算出された各波長での放射強度に基づいて照射光源の照射フォトン数が算出される。
　この場合、白色光を発生する標準光源を用いて得られた第１の検出強度分布は広い波長範囲における各波長での検出強度を含み、標準光源の放射特性は広い波長範囲における各波長での放射強度を含む。そのため、第１の測定動作時に、照射光源の照射光の波長範囲における各波長での放射強度を正確に算出することができる。それにより、照射光源の照射光の波長範囲における各波長での照射フォトン数を正確に算出することができる。
　その結果、特定波長を有する光を発生する照射光源を用いた場合だけでなく広い波長範囲を有する光を発生する照射光源を用いた場合にも波長に依存する照射フォトン数の分布を正確に算出することが可能である。
　（第２項）　第１項に記載の光反応評価装置は、
　第２の測定動作時に、前記試料位置の試料に前記測定光源により光が照射されかつ前記試料位置の試料に前記照射光源により光が照射された状態で前記検出部により検出された光の強度分布を吸光度スペクトルとして取得する吸光度スペクトル取得部と、
　前記第２の測定動作時に、前記照射フォトン数算出部により算出された照射フォトン数および前記吸光度スペクトル取得部により取得された吸光度スペクトルに基づいて、試料により各波長で吸収されたフォトンの数を吸収フォトン数として算出する吸収フォトン数算出部とをさらに備えてもよい。
　第２項に記載の光反応評価装置によれば、第２の測定動作時に、照射光源により試料位置の試料に光が照射される状態で分光光度計により検出された光の強度分布が吸光度スペクトルとして取得される。照射フォトン数および吸光度スペクトルに基づいて、吸収フォトン数が算出される。この場合、第１の測定動作時に、照射光源の照射光の波長範囲における各波長での照射フォトン数が正確に算出されている。したがって、照射光源の照射光の波長範囲における各波長での吸収フォトン数を正確に算出することができる。
　（第３項）　第１項または第２項に記載の光反応評価装置は、
　前記第１の測定動作時および前記第２の測定動作時より前に、前記強度分布取得部により取得された第１の検出強度分布を記憶する記憶部をさらに備えてもよく、
　前記強度分布取得部は、前記第１の測定動作時に、前記記憶部に記憶された第１の検出強度分布を取得してもよい。
　第３項に記載の光反応評価装置によれば、第１の測定動作時および第２の測定動作時より前に取得された第１の検出強度分布が記憶部に記憶される。それにより、第１の測定動作時に、標準光源を用いた第１の検出強度分布の検出を行う必要がない。したがって、第１の測定動作に要する時間および手間が削減される。
　（第４項）　第１項～第３項のいずれか一項に記載の光反応評価装置において、
　前記照射光源として、白色光、単色光または一定波長範囲の光を発生する光源が選択的に設けられてもよい。
　第４項に記載の光反応評価装置によれば、照射光源として種々の波長または波長範囲の光を発生する光源を用いることができる。それにより、所望の波長の光を用いて種々の試料についての光反応を正確に評価することができる。
　（第５項）　他の態様に係るフォトン数算出方法は、試料位置に配置された試料についての光反応を評価する光反応評価装置におけるフォトン数算出方法であって、
　試料が存在しない前記試料位置に白色光を発生する標準光源により光が照射されかつ前記試料位置に分光光度計の測定光源により光が照射されない状態で前記分光光度計の検出部により検出された光の強度分布を第１の検出強度分布として取得するステップと、
　第１の測定動作時に、試料が存在しない前記試料位置に照射光源により光が照射光として照射されかつ前記試料位置に前記測定光源により光が照射されない状態で前記検出部により検出された光の強度分布を第２の検出強度分布として取得するステップと、
　前記取得された第１の検出強度分布、前記取得された第２の検出強度分布および前記標準光源の放射特性に基づいて、前記照射光源の照射光の各波長での放射強度を算出するステップと、
　前記算出された各波長での放射強度に基づいて前記照射光源の照射光の各波長でのフォトン数を照射フォトン数として算出するステップとを含んでもよい。
　第５項に記載のフォトン数算出方法によれば、白色光を発生する標準光源に対応する第１の検出強度分布は広い波長範囲における各波長での検出強度を含み、標準光源の放射特性は広い波長範囲における各波長での放射強度を含む。そのため、第１の測定動作時に、照射光源の照射光の波長範囲における各波長での放射強度を正確に算出することができる。それにより、照射光源の照射光の波長範囲における各波長での照射フォトン数を正確に算出することができる。
　その結果、特定波長を有する光を発生する照射光源を用いた場合だけでなく広い波長範囲を有する光を発生する照射光源を用いた場合にも波長に依存する照射フォトン数の分布を正確に算出することが可能である。
　（第６項）　第５項に記載のフォトン数算出方法は、
　第２の測定動作時に、前記試料位置の試料に前記測定光源により光が照射されかつ前記試料位置の試料に前記照射光源により光が照射された状態で前記検出部により生成された光の強度分布を吸光度スペクトルとして取得するステップと、
　前記第２の測定動作時に、前記算出された照射フォトン数および前記取得された吸光度スペクトルに基づいて、試料により各波長で吸収されたフォトンの数を吸収フォトン数として算出するステップとをさらに含んでもよい。
　第６項に記載のフォトン数算出方法によれば、第１の測定動作時に、各波長での照射フォトン数が正確に算出されている。したがって、第２の測定動作時に、照射光源の照射光の各波長での吸収フォトン数を正確に算出することができる。

Claims (6)

  1. 試料位置に配置された試料の光反応を評価する光反応評価装置であって、
    　前記試料位置に光を照射光として照射可能に配置されるとともに、白色光を発生する標準光源に交換可能に設けられた照射光源と、
    　前記試料位置に光を照射可能に配置された測定光源、および前記試料位置からの光の強度分布を検出するように配置された検出部を含む分光光度計と、
    　試料が存在しない前記試料位置に前記標準光源により光が照射されかつ前記試料位置に前記測定光源により光が照射されない状態で前記検出部により検出された光の強度分布を第１の検出強度分布として取得し、第１の測定動作時に、試料が存在しない前記試料位置に前記照射光源により光が照射光として照射されかつ前記試料位置に前記測定光源により光が照射されない状態で前記検出部により検出された光の強度分布を第２の検出強度分布として取得する強度分布取得部と、
    　前記強度分布取得部により取得された第１の検出強度分布、前記強度分布取得部により取得された第２の検出強度分布および前記標準光源の放射特性に基づいて、前記照射光源の照射光の各波長での放射強度を算出する放射強度算出部と、
    　前記放射強度算出部により算出された各波長での放射強度に基づいて前記照射光源の照射光の各波長でのフォトン数を照射フォトン数として算出する照射フォトン数算出部とを備えた、光反応評価装置。
  2. 第２の測定動作時に、前記試料位置の試料に前記測定光源により光が照射されかつ前記試料位置の試料に前記照射光源により光が照射された状態で前記検出部により検出された光の強度分布を吸光度スペクトルとして取得する吸光度スペクトル取得部と、
    　前記第２の測定動作時に、前記照射フォトン数算出部により算出された照射フォトン数および前記吸光度スペクトル取得部により取得された吸光度スペクトルに基づいて、試料により各波長で吸収されたフォトンの数を吸収フォトン数として算出する吸収フォトン数算出部とをさらに備えた、請求項１記載の光反応評価装置。
  3. 前記第１の測定動作時および前記第２の測定動作時より前に、前記強度分布取得部により取得された第１の検出強度分布を記憶する記憶部をさらに備え、
    　前記強度分布取得部は、前記第１の測定動作時に、前記記憶部に記憶された第１の検出強度分布を取得する、請求項１または２記載の光反応評価装置。
  4. 前記照射光源として、白色光、単色光または一定波長範囲の光を発生する光源が選択的に設けられる、請求項１～３のいずれか一項に記載の光反応評価装置。
  5. 試料位置に配置された試料についての光反応を評価する光反応評価装置におけるフォトン数算出方法であって、
    　試料が存在しない前記試料位置に白色光を発生する標準光源により光が照射されかつ前記試料位置に分光光度計の測定光源により光が照射されない状態で前記分光光度計の検出部により検出された光の強度分布を第１の検出強度分布として取得するステップと、
    　第１の測定動作時に、試料が存在しない前記試料位置に照射光源により光が照射光として照射されかつ前記試料位置に前記測定光源により光が照射されない状態で前記検出部により検出された光の強度分布を第２の検出強度分布として取得するステップと、
    　前記取得された第１の検出強度分布、前記取得された第２の検出強度分布および前記標準光源の放射特性に基づいて、前記照射光源の照射光の各波長での放射強度を算出するステップと、
    　前記算出された各波長での放射強度に基づいて前記照射光源の照射光の各波長でのフォトン数を照射フォトン数として算出するステップとを含む、フォトン数算出方法。
  6. 第２の測定動作時に、前記試料位置の試料に前記測定光源により光が照射されかつ前記試料位置の試料に前記照射光源により光が照射された状態で前記検出部により生成された光の強度分布を吸光度スペクトルとして取得するステップと、
    　前記第２の測定動作時に、前記算出された照射フォトン数および前記取得された吸光度スペクトルに基づいて、試料により各波長で吸収されたフォトンの数を吸収フォトン数として算出するステップとをさらに含む、請求項５記載のフォトン数算出方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2023112358A1 (ja) * 2021-12-14 2023-06-22

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001060010A (ja) * 1999-08-24 2001-03-06 Fuji Xerox Co Ltd 短波長レーザ用電子写真感光体及びそれを用いた画像形成装置
US20100029952A1 (en) * 2008-05-23 2010-02-04 Kent State University Fluorogenic compounds converted to fluorophores by photochemical or chemical means and their use in biological systems
JP2015034717A (ja) 2013-08-08 2015-02-19 株式会社島津製作所 励起光照射装置
CN108033977A (zh) * 2018-01-17 2018-05-15 上海科技大学 一种有机锡卤化合物发光材料的制备及应用
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

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001013094A1 (en) * 1999-08-19 2001-02-22 Washington State University Research Foundation Methods for determining the physiological state of a plant
EP2171434A1 (de) * 2007-06-25 2010-04-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Messgerät und verfahren zur bestimmung optischer kenngrössen zum nachweis photo- und elektrochemischer abbaureaktionen
DE102008038968A1 (de) 2008-08-13 2010-02-18 Schad Gmbh System zur Überwachung, Steuerung und Datenerfassung technischer Prozesse
US20100292581A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-18 Peter Guy Howard Dynamic Calibration of an Optical Spectrometer
JP6279399B2 (ja) * 2014-05-23 2018-02-14 浜松ホトニクス株式会社 光計測装置及び光計測方法
JP6693694B2 (ja) * 2014-12-02 2020-05-13 浜松ホトニクス株式会社 分光測定装置および分光測定方法
CN105738339B (zh) * 2016-03-30 2018-09-21 东南大学 一种荧光粉量子效率测量装置
CN110139827B (zh) * 2016-10-26 2023-04-14 得克萨斯州大学系统董事会 用于反射和透射纳米光子器件的高吞吐量、高分辨率光学计量
JP2018179884A (ja) * 2017-04-19 2018-11-15 株式会社島津製作所 量子収率算出方法、分光蛍光光度計及び量子収率算出プログラム
CN110582692B (zh) * 2017-04-28 2021-08-20 株式会社岛津制作所 荧光分光光度计、分光测定方法以及荧光分光光度计用控制软件
JP6763995B2 (ja) * 2019-04-18 2020-09-30 浜松ホトニクス株式会社 分光測定装置および分光測定方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001060010A (ja) * 1999-08-24 2001-03-06 Fuji Xerox Co Ltd 短波長レーザ用電子写真感光体及びそれを用いた画像形成装置
US20100029952A1 (en) * 2008-05-23 2010-02-04 Kent State University Fluorogenic compounds converted to fluorophores by photochemical or chemical means and their use in biological systems
JP2015034717A (ja) 2013-08-08 2015-02-19 株式会社島津製作所 励起光照射装置
CN108033977A (zh) * 2018-01-17 2018-05-15 上海科技大学 一种有机锡卤化合物发光材料的制备及应用
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4109075A4

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2022234715A1 (ja) * 2021-05-06 2022-11-10
JP7639899B2 (ja) 2021-05-06 2025-03-05 株式会社島津製作所 光反応評価装置
JPWO2023112358A1 (ja) * 2021-12-14 2023-06-22
JP7837348B2 (ja) 2021-12-14 2026-03-30 株式会社島津製作所 分光光度計

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