ES2918951T3

ES2918951T3 - Dispositivo de espectrometría y método de espectrometría

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Publication number: ES2918951T3
Application number: ES15866174T
Authority: ES
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: JPWO2016088568A1; CN107003183B; US9952101B2; CN107003183A; WO2016088568A1; EP3229000B1; JP6677651B2; US20170261375A1; EP3229000A4; CN109341857A; EP3229000A1; KR20170092520A; TWI664401B; TW201621284A; KR102343121B1

Abstract

Un aparato de medición espectroscópica 1 incluye una fuente de luz 10, un integrador 20, un primer detector espectroscópico 41, un segundo detector espectroscópico 42 y una unidad de análisis 50. El integrador 20 incluye un espacio interno 21 en el que se dispone un objeto de medición, un Pórción de entrada de luz 22 Para ingresar la luz en el espacio interno 21, una porción de salida de luz 23 para salir de luz del espacio interno 21 y una porción de accesorio de muestra 24 para unir el objeto de medición. El primer detector espectroscópico 41 recibe la salida de luz del integrador 20, dispersa la luz de una primera región de longitud de onda en la luz recibida y adquiere datos de primer espectro. El segundo detector espectroscópico 42 recibe la salida de luz del integrador 20, dispersa la luz de una segunda región de longitud de onda en la luz recibida y adquiere datos de segundo espectro. La primera región de longitud de onda y la segunda región de longitud de onda incluyen una región de longitud de onda que se superpone parcialmente entre sí. Por lo tanto, se puede proporcionar el aparato de medición espectroscópica y el método de medición espectroscópica que puede realizar la medición espectroscópica de la luz objetivo de medición con una región de longitud de onda más amplia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de espectrometría y método de espectrometría

Campo técnico

Un aspecto de la presente invención se refiere a un aparato de medición espectroscópica y a un método de medición espectroscópica.

Antecedentes de la técnica

Se conocen técnicas de medición espectroscópica para medir la eficiencia de emisión de luz y similares de un objeto de medición con un integrador y un detector espectroscópico. El integrador incluye un espacio interno en el que se dispone el objeto de medición, una porción de entrada de luz para introducir la salida de luz desde una fuente de luz hacia el interior del espacio interno, y una porción de salida de luz para emitir la luz objetivo de medición desde el espacio interno hacia el exterior. El espacio interno del integrador es, por ejemplo, esférico y está cubierto con una superficie de pared interior que tiene una alta reflectancia y una excelente difusividad. Alternativamente, el espacio interno del integrador es, por ejemplo, hemisférico y, en este caso, una pared interior de una porción hemisférica tiene una superficie de pared con una alta reflectancia y una excelente difusividad y una porción plana es un espejo llano con una alta reflectancia (véase el Documento de Patente 1).

En el integrador, la salida de luz de excitación desde la fuente de luz se puede introducir desde la porción de entrada de luz hacia el interior del espacio interno y la luz de excitación se puede difundir y reflejar varias veces en el espacio interno. Así mismo, en el integrador, la luz de emisión (tal como la fluorescencia), generada cuando el objeto de medición dispuesto en el espacio interno es irradiado con la luz de excitación, también se puede difundir y reflejar varias veces en el espacio interno. Entonces, el integrador emite la luz objetivo de medición desde el espacio interno hacia el exterior a través de la porción de salida de luz. La luz objetivo de medición es la luz de excitación y/o la luz de emisión.

El detector espectroscópico dispersa la salida de luz objetivo de medición desde el integrador hacia el exterior y adquiere datos de espectro. El detector espectroscópico dispersa la luz objetivo de medición en componentes de longitud de onda respectivas a través de un elemento espectroscópico, tal como un enrejado o un prisma, y detecta la intensidad de la luz dispersada de cada longitud de onda utilizando un sensor óptico. El sensor óptico tiene una pluralidad de porciones receptoras de luz organizadas unidimensionalmente y, detectando la intensidad de la luz de la componente de longitud de onda mediante la porción receptora de luz correspondiente a cada longitud de onda, se pueden adquirir los datos de espectro de la luz objetivo de medición. Entonces, analizando los datos de espectro, la eficiencia lumínica y similares del objeto de medición pueden medirse sin depender de la característica angular y similares de la emisión de luz del objeto de medición.

En la técnica de medición espectroscópica que utiliza el integrador, el objeto de medición puede ser el material orgánico EL (electroluminiscencia) o el material fluorescente. El objeto de medición puede tener forma arbitraria, tal como una solución, una película delgada o polvo. Para un objeto de medición de este tipo, la evaluación del rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (eficiencia cuántica interna) es importante. El rendimiento cuántico de fotoluminiscencia se refiere a la proporción entre el número de fotones de la luz de emisión generados en el objeto de medición y el número de fotones de la luz de excitación absorbidos por el objeto de medición. La técnica de medición espectroscópica que utiliza el integrador es aplicable preferentemente para evaluar el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia del objeto de medición.

Lista de citas

Literatura de patente

Documento de Patente 1: Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública n.° 2011-196735

Sumario de la invención

Problema técnico

Un aparato que puede realizar mediciones espectroscópicas de la luz objetivo de medición en una región de longitud de onda de 200 a 950 nm, una región de longitud de onda de 350 a 1100 nm o una región de longitud de onda de 900 a 1650 nm ha estado comercialmente disponible como aparato de medición espectroscópica que utiliza el integrador.

Sin embargo, algunos objetos de medición tienen la longitud de onda de luz de excitación en una región de longitud de onda corta de 400 a 600 nm y tienen la longitud de onda de fluorescencia en una región de longitud de onda larga de 1100 nm o más. Los aparatos de medición espectroscópica convencionales no han podido realizar mediciones espectroscópicas en una región de longitud de onda de 400 a 600 nm y una región de longitud de onda de 1100 nm o más al mismo tiempo y, por lo tanto, no puede realizar una medición espectroscópica de la luz objetivo de medición en la región de longitud de onda más amplia y, por tanto, no puede medir la eficiencia lumínica y similares de un objeto de medición de este tipo.

El Documento de Patente 1 describe, en el párrafo 0037, que "la región de medición del dispositivo de medición 70 se establece de modo que cubra tanto la región de longitud de onda de la luz de excitación emitida desde el dispositivo de fuente de luz 60 como la región de longitud de onda de la fluorescencia generada en la muestra SMP al recibir la luz de excitación". Sin embargo, el Documento de Patente 1 no describe cómo adquirir los datos de espectro de la luz objetivo de medición cuando la luz objetivo de medición que incluye tanto la luz de excitación como la fluorescencia tiene la banda amplia.

En el documento JP 2006023284 A y "Absolute quantum yield measurements of colloidal NaYF4: Er3+, Yb3+ upconverting nanoparticles", JOHN-CHRISTOPHER BOYER ETAL., NANOSCALE, vol. 2, n.° 8, 29 de mayo de 2010, página 1417, también se divulgan aparatos de medición espectroscópica.

Se ha realizado un aspecto de la presente invención para resolver el problema anterior y un objeto de esta consiste en proporcionar un aparato de medición espectroscópica y un método de medición espectroscópica que pueda realizar una medición espectroscópica de una luz objetivo de medición en una región de longitud de onda más amplia.

Solución al problema

Un aparato de medición espectroscópica de acuerdo con la reivindicación independiente 1 incluye

un integrador que incluye un espacio interno en el que se dispone un objeto de medición, una porción de entrada de luz para introducir luz desde el exterior hacia el espacio interno y una porción de salida de luz para emitir luz desde el espacio interno hacia el exterior;

un primer detector espectroscópico configurado para dispersar la luz de una primera región de longitud de onda en la salida de luz desde la porción de salida de luz y adquirir unos primeros datos de espectro durante un primer tiempo de exposición Tsi;

un segundo detector espectroscópico configurado para dispersar la luz de una segunda región de longitud de onda que se superpone parcialmente con la primera región de longitud de onda en la salida de luz desde la porción de salida de luz y adquirir unos segundos datos de espectro durante un segundo tiempo de exposición Ts2; y una unidad de análisis configurada para analizar los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro sobre la base del primer tiempo de exposición Tsi y el segundo tiempo de exposición Ts2,

en donde la segunda región de longitud de onda está en un lado de longitud de onda larga en comparación con la primera región de longitud de onda y el segundo tiempo de exposición T^s2 es más largo que el primer tiempo de exposición Tsi; en donde la unidad de análisis está, además, configurada para almacenar un valor de corrección calculado sobre la base de una proporción entre un número de fotones Ici obtenido con una luz de referencia en una región de longitud de onda común en los primeros datos de espectro para un tiempo de exposición Tci y un número de fotones Ic2 obtenido con dicha luz de referencia en la región de longitud de onda común en los segundos datos de espectro para un tiempo de exposición Tc2; en donde la unidad de análisis está, además, configurada para corregir al menos unos de los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro sobre la base del valor de corrección, el primer tiempo de exposición Tsi y el segundo tiempo de exposición T^s2, los tiempos de exposición Tci y Tc2 y para obtener un espectro en la totalidad de una región de longitud de onda que incluye tanto la primera región de longitud de onda como la segunda región de longitud de onda; y en donde la región de longitud de onda común es una región de longitud de onda en la que la primera región de longitud de onda y la segunda región de longitud de onda se superponen.

Un método de medición espectroscópica de acuerdo con la reivindicación independiente 5 es un método para realizar una medición espectroscópica utilizando un integrador que incluye un espacio interno en el que se dispone un objeto de medición, una porción de entrada de luz para introducir luz desde el exterior hacia el espacio interno y una porción de salida de luz para emitir luz desde el espacio interno hacia el exterior, comprendiendo el método:

introducir luz desde la porción de entrada de luz del integrador hacia el espacio interno; dispersar la luz de una primera región de longitud de onda en la salida de luz desde la porción de salida de luz y adquirir unos primeros datos de espectro para un primer tiempo de exposición Tsi mediante un primer detector espectroscópico; dispersar la luz de una segunda región de longitud de onda que se superpone parcialmente con la primera región de longitud de onda en la salida de luz desde la porción de salida de luz y adquirir unos segundos datos de espectro durante un segundo tiempo de exposición Ts2 mediante un segundo detector espectroscópico; y analizar los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro sobre la base del primer tiempo de exposición Tsi y el segundo tiempo de exposición TS2 mediante una unidad de análisis, en donde la segunda región de longitud de onda está en un lado de longitud de onda larga en comparación con la primera región de longitud de onda y el segundo tiempo de exposición Ts2 es más largo que el primer tiempo de exposición Tsi; en donde, mediante la unidad de análisis, se calcula un valor de corrección sobre la base de una proporción entre un número de fotones Ici obtenido con una luz de referencia en una región de longitud de onda común en los primeros datos de espectro para un tiempo de exposición Tci y un número de fotones Ic2 obtenido con dicha luz de referencia en la región de longitud de onda común en los segundos datos de espectro para un tiempo de exposición Tc2; en donde, mediante la unidad de análisis, al menos unos de los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro se corrigen sobre la base del valor de corrección, el primer tiempo de exposición Tsi y el segundo tiempo de exposición T^s2, los tiempos de exposición Tci y T^c2 y se obtiene un espectro en la totalidad de una región de longitud de onda que incluye tanto la primera región de longitud de onda como la segunda región de longitud de onda; y en donde la región de longitud de onda común es una región de longitud de onda en la que la primera región de longitud de onda y la segunda región de longitud de onda se superponen.

Efectos ventajosos de la invención

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la medición espectroscópica se puede realizar para la luz objetivo de medición en la región de longitud de onda más amplia. Por ejemplo, puede evaluarse la eficiencia lumínica del objeto de medición cuya longitud de onda de luz de excitación está en una región visible y cuya longitud de onda de fluorescencia está en una región de infrarrojo cercano de longitud de onda de 1100 nm o más.

Breve descripción de los dibujos

[FIG. 1] La Figura 1 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 1.

[FIG. 2] La Figura 2 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un primer espectro en una primera región de longitud de onda que incluye una longitud de onda de luz de excitación de 530 nm.

[FIG. 3] La Figura 3 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un segundo espectro en una segunda región de longitud de onda que incluye una longitud de onda de fluorescencia de 1270 nm.

[FIG 4] La Figura 4 es un diagrama de flujo para describir el procedimiento de obtención de un espectro de la totalidad de una región de longitud de onda.

[FIG. 5] La Figura 5 es un diagrama que ilustra un ejemplo del primer espectro y el segundo espectro obtenidos en las etapas S12 y S13.

[FIG. 6] La Figura 6 es un diagrama de flujo para describir el procedimiento de evaluación de un rendimiento cuántico de fotoluminiscencia de un objeto de medición.

[FIG. 7] La Figura 7 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 2.

[FIG. 8] La Figura 8 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 3.

[FIG. 9] La Figura 9 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 1A.

[FIG. 10] La Figura 10 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un espectro de transmisión de una unidad de filtro unida a una porción de unión de filtro 25 de un integrador 20.

[FIG. 11] La Figura 11 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un conjunto de filtro 60 unido a una porción de unión de filtro 25 de un integrador 20.

[FIG. 12] La Figura 12 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 1B.

Descripción de las realizaciones

En lo sucesivo en el presente documento, se describirán en detalle las realizaciones para llevar a cabo la presente invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos. En la descripción de los dibujos, los mismos elementos se indicarán con los mismos signos de referencia, sin una descripción redundante.

La Figura 1 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 1. El aparato de medición espectroscópica 1 incluye una fuente de luz 10, una guía de luz de entrada 11, un integrador 20, una primera guía de luz de salida 31, una segunda guía de luz de salida 32, un primer detector espectroscópico 41, un segundo detector espectroscópico 42, una unidad de análisis 50, una unidad de visualización 51 y una unidad de entrada 52.

La fuente de luz 10 emite luz que se introducirá en un espacio interno 21 del integrador 20. La salida de luz desde la fuente de luz 10 incluye, por ejemplo, luz estándar que tiene un espectro conocido para calibrar la sensibilidad de la totalidad del aparato, luz de referencia para corregir los datos de espectro adquiridos mediante el primer detector espectroscópico 41 y el segundo detector espectroscópico 42, y luz de excitación con la que se irradia el objeto de medición dispuesto en el espacio interior 21 del integrador 20. La longitud de onda de la salida de luz desde la fuente de luz 10 puede ser variable y es preferentemente variable en el intervalo de longitud de onda de, por ejemplo, 250 nm a 1600 nm. Además, la fuente de luz 10 puede incluir un filtro ND o un sistema óptico de relé. La guía de luz de entrada 11 guía la salida de luz desde la fuente de luz 10 hasta una porción de entrada de luz 22 del integrador 20.

El integrador (integrador óptico) 20 incluye el espacio interno 21 en el que se dispone ópticamente el objeto de medición, la porción de entrada de luz 22 para introducir la salida de luz (luz de entrada) desde la fuente de luz 10 y guiada mediante la guía de luz de entrada 11 hacia el interior del espacio interno 21, una porción de salida de luz 23 para emitir la luz (luz de salida) desde el espacio interno 21 hacia el exterior, y una porción de unión de muestra 24 para unir el objeto de medición. El espacio interno 21 es esférico y está cubierto con una superficie de pared interior que tiene una alta reflectancia y una excelente difusividad. La porción de unión de muestra 24 dispone el objeto de medición en una posición donde incide la entrada de luz hacia el espacio interno 21 a través de la porción de entrada de luz 22.

En el integrador 20, la salida de luz desde la fuente de luz 10 se puede introducir hacia el interior del espacio interno 21 a través de la porción de entrada de luz 22 y la luz se puede difundir y reflejar varias veces en el espacio interno 21. Además, en el integrador 20, la luz de emisión generada en el objeto de medición dispuesto en el espacio interno 21 (por ejemplo, fluorescencia) también se puede difundir y reflejar varias veces en el espacio interno 21. Entonces, el integrador 20 emite la luz objetivo de medición desde el espacio interno 21 hacia el exterior a través de la porción de salida de luz 23. La luz objetivo de medición es la entrada de luz desde la fuente de luz 10 hacia el espacio interno 21 y/o la luz de emisión generada en el objeto de medición.

A la porción de unión de muestra 24, por ejemplo, se une un recipiente de muestra para contener el objeto de medición que emite luz de conversión ascendente mediante la introducción de la luz de excitación. Por ejemplo, cuando el objeto de medición es líquido, una celda de muestra de solución que incluye un material transparente que transmite luz (por ejemplo, vidrio de cuarzo o plástico) se une a la porción de unión de muestra 24 como recipiente de muestra. Cuando el objeto de medición es sólido como polvo o una película delgada, una celda de muestra sólida o un recipiente de muestra sólida que incluye un material transparente que transmite luz (por ejemplo, vidrio de cuarzo o plástico) o metal se une a la porción de unión de muestra 24 como recipiente de muestra.

Aquí, el objeto de medición se puede disponer en su totalidad dentro del espacio interno 21 del integrador 20 o una parte del objeto de medición se puede disponer en el espacio interno 21 del integrador 20. Utilizando una unión óptica unida a la porción de unión de muestra 24, la muestra dispuesta fuera de la pared interior del integrador 20 se puede disponer ópticamente en el espacio interno 21 del integrador 20.

La primera guía de luz de salida 31 guía la salida de luz desde la porción de salida de luz 23 del integrador 20 hasta el primer detector espectroscópico 41. La segunda guía de luz de salida 32 guía la salida de luz desde la porción de salida de luz 23 del integrador 20 hasta el segundo detector espectroscópico 42. La primera guía de luz de salida 31 y la segunda guía de luz de salida 32 pueden estar agrupadas en una en el lado de la porción de salida de luz 23.

El primer detector espectroscópico 41 recibe la salida de luz desde la porción de salida de luz 23 del integrador 20 y guiada mediante la primera guía de luz de salida 31, dispersa la luz de una primera región de longitud de onda en la luz recibida y adquiere unos primeros datos de espectro. El segundo detector espectroscópico 42 recibe la salida de luz desde la porción de salida de luz 23 del integrador 20 y guiada mediante la segunda guía de luz de salida 32, dispersa la luz de una segunda región de longitud de onda en la luz recibida y adquiere unos segundos datos de espectro. La primera región de longitud de onda y la segunda región de longitud de onda se superponen parcialmente en una región de longitud de onda (en lo sucesivo en el presente documento, denominada "región de longitud de onda común") y la primera región de longitud de onda está en el lado de longitud de onda corta en comparación con la segunda región de longitud de onda.

Cada uno de los detectores espectroscópicos 41 y 42 dispersa la luz de entrada en cada componente de longitud de onda a través de un elemento espectroscópico, tal como un enrejado o un prisma, y detecta la intensidad de la luz dispersada con cada longitud de onda utilizando un sensor óptico. El sensor óptico tiene una pluralidad de porciones receptoras de luz organizadas unidimensionalmente y, detectando la intensidad de la luz de la componente de longitud de onda mediante la porción receptora de luz correspondiente a cada longitud de onda, se pueden adquirir los datos de espectro de la luz objetivo de medición. El elemento espectroscópico del primer detector espectroscópico 41 dispersa la luz en la primera región de longitud de onda y el sensor óptico del primer detector espectroscópico 41 es sensible a la luz en la primera región de longitud de onda. El elemento espectroscópico del segundo detector espectroscópico 42 dispersa la luz en la segunda región de longitud de onda y el sensor óptico del segundo detector espectroscópico 42 es sensible a la luz en la segunda región de longitud de onda.

Por ejemplo, el sensor óptico del primer detector espectroscópico 41 es un sensor de imagen lineal CCD o un sensor de imagen lineal CMOS formado sobre un sustrato de silicio y es sensible a la luz de una longitud de onda de 350 nm a 1100 nm como primera región de longitud de onda. Además, el sensor óptico del segundo detector espectroscópico 42 es un sensor de imagen lineal InGaAs y es sensible a la luz de una longitud de onda de 900 nm a 1650 nm como segunda región de longitud de onda. El primer detector espectroscópico 41 y el segundo detector espectroscópico 42 pueden ser diferentes entre sí en la característica de sensibilidad, resolución de longitud de onda o similares.

En cada uno de los detectores espectroscópicos 41 y 42, es preferente que el tiempo de medición (tiempo de exposición) se pueda establecer de manera variable y que el tiempo de exposición se establezca adecuadamente de conformidad con la sensibilidad del sensor óptico. En el ejemplo de los sensores ópticos anteriores, dado que la sensibilidad de sensor óptico del segundo detector espectroscópico 42 es menor que la del primer detector espectroscópico 41, es preferente que el tiempo de exposición del segundo detector espectroscópico 42 sea mayor que el del primer detector espectroscópico 41.

A la unidad de análisis (analizador) 50, se introducen los primeros datos de espectro adquiridos mediante el primer detector espectroscópico 41 y, además, se introducen los segundos datos de espectro adquiridos mediante el segundo detector espectroscópico 42, y la unidad de análisis analiza los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro. El proceso de análisis se describirá más adelante. La unidad de análisis 50 incluye una unidad de almacenamiento (almacenamiento) que almacena los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro de entrada, los resultados de análisis y similares. La unidad de análisis 50 puede controlar la fuente de luz 10, el primer detector espectroscópico 41 y el segundo detector espectroscópico 42. La unidad de análisis 50 es un ordenador que incluye un procesador y una memoria.

La unidad de análisis 50 utiliza el procesador para ejecutar diversos análisis y controles. Un ordenador de este tipo corresponde a, por ejemplo, un ordenador personal o un terminal de tipo tableta. La unidad de análisis 50 se puede integrar con la unidad de visualización 51 y la unidad de entrada 52.

La unidad de visualización (pantalla) 51 muestra los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro introducidos mediante la unidad de análisis 50 y también muestra los resultados de análisis mediante la unidad de análisis 50. La unidad de entrada 52 corresponde a, por ejemplo, un teclado o un ratón, acepta la instrucción de entrada desde un operador que realiza la medición espectroscópica utilizando el aparato de medición espectroscópica 1 y envía la información de entrada (por ejemplo, condición de medición o condición de visualización) a la unidad de análisis 50.

A continuación, se describirá el funcionamiento del aparato de medición espectroscópica 1 de acuerdo con la presente realización y el método de medición espectroscópica de acuerdo con la presente realización. En el método de medición espectroscópica de la presente realización, la medición espectroscópica se realiza utilizando el aparato de medición espectroscópica 1 descrito anteriormente. En la presente realización, la primera región de longitud de onda en la que el primer detector espectroscópico 41 es sensible y la segunda región de longitud de onda en la que el segundo detector espectroscópico 42 es sensible se superponen entre sí parcialmente en una región de longitud de onda (región de longitud de onda común) y, utilizando este atributo, se realiza la medición espectroscópica.

En el ejemplo de funcionamiento que se describe a continuación, la salida de luz de excitación desde la fuente de luz 10 se introduce desde la porción de entrada de luz 22 del integrador 20 hacia el espacio interno 21, el objeto de medición dispuesto en el espacio interno 21 se irradia con la luz de excitación para generar la fluorescencia y la luz objetivo de medición (luz de excitación y/o luz de emisión) se emite desde la porción de salida de luz 23 del integrador 20. Entonces, la luz de salida en la primera región de longitud de onda que incluye la luz de excitación es dispersada mediante el primer detector espectroscópico 41 y se adquieren los primeros datos de espectro y, además, la luz de salida en la segunda región de longitud de onda que incluye la fluorescencia es dispersada mediante el segundo detector espectroscópico 42 y se adquieren los segundos datos de espectro.

La longitud de onda de luz de excitación es de 530 nm y la primera región de longitud de onda es de 350 nm a 1100 nm. La longitud de onda de fluorescencia es de 1270 nm y la segunda región de longitud de onda es de 900 nm a 1650 nm. La región de longitud de onda común es de 900 nm a 1100 nm. La Figura 2 es un diagrama que ilustra un ejemplo del primer espectro en la primera región de longitud de onda que incluye la longitud de onda de luz de excitación de 530 nm. La Figura 3 es un diagrama que ilustra un ejemplo del segundo espectro en la segunda región de longitud de onda que incluye la longitud de onda de fluorescencia de 1270 nm. En estas figuras, el eje vertical representa el número de fotones (valor relativo). Por lo general, el primer detector espectroscópico 41 y el segundo detector espectroscópico 42 son diferentes entre sí en la característica de sensibilidad, la resolución de longitud de onda y similares y, por lo tanto, el espectro en la totalidad de la región de longitud de onda no se puede obtener simplemente conectando el primer espectro y el segundo espectro y, en consecuencia, el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia del objeto de medición no se puede evaluar.

En el primer ejemplo de funcionamiento de la presente realización, el espectro de la totalidad de la región de longitud de onda que incluye tanto la primera región de longitud de onda como la segunda región de longitud de onda se obtiene y se muestra a través del procedimiento de conformidad con el flujo en la Figura 4.

En la etapa S11, la luz estándar en la primera región de longitud de onda cuyo espectro se conoce se introduce en el integrador 20 y la salida de luz desde el integrador 20 en ese momento se dispersa mediante el primer detector espectroscópico 41 y se adquiere el espectro y, por tanto, se calibra la sensibilidad del primer detector espectroscópico 41. De manera similar, la luz estándar en la segunda región de longitud de onda cuyo espectro se conoce se introduce en el integrador 20 y la salida de luz desde el integrador 20 en ese momento se dispersa mediante el segundo detector espectroscópico 42 y se adquiere el espectro y, por tanto, se calibra la sensibilidad del segundo detector espectroscópico 42. En las etapas posteriores, se obtiene el espectro después de la calibración de sensibilidad.

En la etapa S12, la luz de referencia en la región de longitud de onda común se introduce en el espacio interno 21 del integrador 20, la luz en la región de longitud de onda común es recibida mediante el primer detector espectroscópico 41, se adquieren los primeros datos de espectro para un tiempo de exposición Tc1 y, sobre la base de los primeros datos de espectro, la unidad de análisis 50 obtiene el número de fotones I^c1 en la región de longitud de onda común. En la etapa S13, la misma luz de referencia en la región de longitud de onda común se introduce en el espacio interno 21 del integrador 20, la luz en la región de longitud de onda común es recibida mediante el segundo detector espectroscópico 42, se adquieren los segundos datos de espectro para un tiempo de exposición T^c2 y, sobre la base de los segundos datos de espectro, la unidad de análisis 50 obtiene el número de fotones Ic2 en la región de longitud de onda común. Entonces, la unidad de análisis 50 almacena la proporción entre el número de fotones I^c1 en la región de longitud de onda común de los primeros datos de espectro y el número de fotones Ic2 en la región de longitud de onda común de los segundos datos de espectro como valor de corrección. Aquí, almacenar el número de fotones I^c1 y el número de fotones Ic2 en la unidad de análisis 50 y calcular la proporción cuando sea necesario es lo mismo que almacenar el valor de corrección en la unidad de análisis 50.

La Figura 5 es un diagrama que ilustra un ejemplo del primer espectro y el segundo espectro obtenidos en las etapas S12 y S13. El número de fotones I^c1 e I^c2 se puede obtener como valores integrados de los datos de espectro en la región de longitud de onda común. El número de fotones que se obtendrá más tarde también se puede obtener de manera similar al valor integrado de los datos de espectro en una región de longitud de onda predeterminada.

En la etapa S14, la luz de excitación se introduce en el integrador 20 en un estado donde el objeto de medición está dispuesto en el espacio interno 21 del integrador 20, la luz en la primera región de longitud de onda es recibida mediante el primer detector espectroscópico 41 y se adquieren los primeros datos de espectro para un tiempo de exposición Tsi. En la etapa S15, la luz de excitación se introduce de manera similar en el integrador 20 en un estado donde el objeto de medición está dispuesto en el espacio interno 21 del integrador 20, la luz en la segunda región de longitud de onda es recibida mediante el segundo detector espectroscópico 42 y se adquieren los segundos datos de espectro para un tiempo de exposición Ts2.

En la etapa S16, ambos o unos de los primeros datos de espectro obtenidos en la etapa S14 y los segundos datos de espectro obtenidos en la etapa S15 son corregidos mediante la unidad de análisis 50 sobre la base del número de fotones Ici obtenido en la etapa S12, el número de fotones Ic2 obtenido en la etapa S13, el tiempo de exposición Tci en la etapa S12, el tiempo de exposición Tc2 en la etapa S13, el tiempo de exposición Tsi en la etapa S l4 y el tiempo de exposición Ts2 en la etapa S l5. Por tanto, se obtiene el espectro en la totalidad de la región de longitud de onda que incluye tanto la primera región de longitud de onda como la segunda región de longitud de onda. El espectro en la totalidad de la región de longitud de onda se muestra en la unidad de visualización 51.

Cuando la corrección se realiza sobre la base de la energía en la etapa S16, los datos obtenidos al multiplicar los segundos datos de espectro sobre la base de la energía por el coeficiente de corrección (E) representado mediante la Fórmula (1) a continuación se conectan a los primeros datos de espectro sobre la base de la energía y, por tanto, se obtiene el espectro de la totalidad de la región de longitud de onda sobre la base de la energía. Aquí, Ici/Ic2 en la Fórmula (1) es el valor de corrección almacenado en la unidad de análisis 50.

[Fórmula 1]

coeficiente de corrección

Cuando la corrección se realiza sobre la base del número de fotones en la etapa S16, los datos obtenidos al multiplicar los segundos datos de espectro sobre la base del número de fotones por el coeficiente de corrección (PN) representado mediante la Fórmula (2) a continuación se conectan a los primeros datos de espectro sobre la base del número de fotones y, por tanto, se obtiene el espectro de la totalidad de la región de longitud de onda sobre la base del número de fotones. AAi es la resolución de longitud de onda del primer detector espectroscópico 41 y AA2 es la resolución de longitud de onda del segundo detector espectroscópico 42. Ici/Ic2 en la Fórmula (2) es el valor de corrección almacenado en la unidad de análisis 50.

[Fórmula 2]

coeficiente de corrección (PN) — x — x — x ^ ---(2)

¡C2 7C1 TS2 A^2

Aquí, en la etapa S16, los datos obtenidos al multiplicar los primeros datos de espectro por el recíproco del coeficiente de corrección pueden conectarse a los segundos datos de espectro y, por tanto, se obtiene el espectro de la totalidad de la región de longitud de onda. Además, los datos obtenidos al multiplicar los primeros datos de espectro por un coeficiente arbitrario ki pueden conectarse a los datos obtenidos al multiplicar los segundos datos de espectro por un coeficiente k2 (= el coeficiente de corrección 3 ki) y, por tanto, se obtiene el espectro de la totalidad de la región de longitud de onda.

Aquí, el orden de realización de las etapas S12 a S15 puede determinarse arbitrariamente. Los periodos de exposición en las etapas S12 y S13 pueden superponerse parcialmente entre sí. Los periodos de exposición en las etapas S14 y S15 pueden superponerse parcialmente entre sí.

Las etapas S i l a S13 se pueden realizar antes de que el aparato de medición espectroscópica i sea despachado desde la fábrica, mientras que las etapas S14 a S16 pueden ser realizadas por el usuario del aparato de medición espectroscópica i después del despachado. Los resultados obtenidos en las etapas S i l a S13 pueden utilizarse en cada medición realizada posteriormente. Las etapas S i l a S13 pueden realizarse siempre antes de las etapas S14 a S16. Cuando la longitud de onda de la luz de excitación o de la fluorescencia se incluye en la región de longitud de onda común, la luz de excitación o la fluorescencia pueden medirse en las etapas S12 y S13.

En un segundo ejemplo de funcionamiento de la presente realización, el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia del objeto de medición se evalúa a través del procedimiento de conformidad con el flujo de la Figura 6. Las etapas S21 a S23 en el segundo ejemplo de funcionamiento son similares a las etapas S i i a S i3 en el primer ejemplo de funcionamiento descrito anteriormente.

En las etapas S24 y S25, la medición de referencia se realiza en un estado donde el objeto de medición no está dispuesto en el espacio interno 21 del integrador 20. En las etapas S26 y S27, la medición de muestra se realiza en un estado donde el objeto de medición está dispuesto en el espacio interno 21 del integrador 20. Cuando el objeto de medición está dispuesto en el espacio interno 21 con el objeto contenido en el recipiente en la medición de muestra, el contenedor está dispuesto en el espacio interno 21 en la medición de referencia.

En la etapa S24, la luz de excitación se introduce en el integrador 20 en un estado donde el objeto de medición no está dispuesto en el espacio interno 21 del integrador 20, la luz en la primera región de longitud de onda es recibida mediante el primer detector espectroscópico 41 y, por tanto, se adquieren los primeros datos de espectro para un tiempo de exposición Tr-i . Entonces, sobre la base de los primeros datos de espectro, la unidad de análisis 50 obtiene el número de fotones I^rien la región de longitud de onda de luz de excitación.

En la etapa S25, la luz de excitación se introduce en el integrador 20 en un estado donde el objeto de medición no está dispuesto en el espacio interno 21 del integrador 20, la luz en la segunda región de longitud de onda es recibida mediante el segundo detector espectroscópico 42 y, por tanto, se adquieren los segundos datos de espectro para un tiempo de exposición Tr2. Entonces, sobre la base de los segundos datos de espectro, la unidad de análisis 50 obtiene el número de fotones Ir2 en la región de longitud de onda de fluorescencia.

En la etapa S26, la luz de excitación se introduce en el integrador 20 en un estado donde el objeto de medición está dispuesto en el espacio interno 21 del integrador 20, la luz en la primera región de longitud de onda es recibida mediante el primer detector espectroscópico 41 y, por tanto, se adquieren los primeros datos de espectro para un tiempo de exposición Tsi. Entonces, sobre la base de los primeros datos de espectro, la unidad de análisis 50 obtiene el número de fotones Isi en la región de longitud de onda de luz de excitación.

En la etapa S27, la luz de excitación se introduce en el integrador 20 en un estado donde el objeto de medición está dispuesto en el espacio interno 21 del integrador 20, la luz en la segunda región de longitud de onda es recibida mediante el segundo detector espectroscópico 42 y, por tanto, se adquieren los segundos datos de espectro para un tiempo de exposición Ts2. Entonces, sobre la base de los segundos datos de espectro, la unidad de análisis 50 obtiene el número de fotones Is2 en la región de longitud de onda de fluorescencia.

Aquí, la región de longitud de onda de luz de excitación y la región de longitud de onda de fluorescencia en las etapas S24, S25, S26 y S27 pueden ser establecidas por el usuario del aparato de medición espectroscópica 1 a través de la unidad de entrada 52 o pueden ser establecidas automáticamente por la unidad de análisis 50 sobre la base de los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro. La región de longitud de onda de luz de excitación en la etapa S24 y la región de longitud de onda de luz de excitación en la etapa S26 son la misma región de longitud de onda. La región de longitud de onda de fluorescencia en la etapa S25 y la región de longitud de onda de fluorescencia en la etapa S27 son la misma región de longitud de onda.

En la etapa S28, la unidad de análisis 50 obtiene el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia PLQY del objeto de medición a partir de la Fórmula (3) a continuación sobre la base de los tiempos de exposición Tci, T^c2, T^ri, T^r2, Tsi y Ts2 en las etapas respectivas y el número de fotones Ici, Ic2, I^ri, I^r2, Isi e Is2 obtenidos en las etapas respectivas. De los cuatro factores del lado derecho de esta fórmula, el primer factor es el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia antes de la corrección, el segundo factor es el factor de corrección relacionado con el número de fotones en la región de longitud de onda común detectada en las etapas s22 y s23 y el tercer factor y el cuarto factor son los factores de corrección relacionados con el tiempo de exposición en cada etapa. La eficiencia cuántica externa se puede obtener al multiplicar la absorbancia del objeto de medición y el rendimiento cuántico interno. Aquí, Ici/Ic2 en la Fórmula (3) es el valor de corrección almacenado en la unidad de análisis 50.

[Fórmula 3]

PLQY = hzdsL x l£Lx l s i x Ici ...(3)

Ir 1 ~ !s 1 Ic2 7 c i TS2

Aquí, el orden de las etapas s22 a s27 es arbitrario. Los periodos de exposición en las etapas s22 y s23 pueden superponerse parcialmente entre sí. Los periodos de exposición en las etapas s24 y s25 pueden superponerse parcialmente entre sí. Los periodos de exposición en las etapas s26 y s27 pueden superponerse parcialmente entre sí.

Las etapas s21 a s23 se pueden realizar antes de que el aparato de medición espectroscópica 1 sea despachado desde la fábrica, mientras que las etapas s24 a s28 pueden ser realizadas por el usuario del aparato de medición espectroscópica 1 después del despachado. Los resultados obtenidos en las etapas s21 a s23 pueden utilizarse en cada medición realizada posteriormente. Las etapas s21 a s23 pueden realizarse siempre antes de las etapas s24 a s28.

La Figura 7 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 2. El aparato de medición espectroscópica 2 ilustrado en la Figura 7 es diferente del aparato de medición espectroscópica 1 ilustrado en la Figura 1 por que el integrador 20 incluye una primera porción de salida espectroscópica 231 y una segunda porción de salida espectroscópica 232 en lugar de la porción de salida de luz 23. La primera guía de luz de salida 31 guía la salida de luz desde la primera porción de salida espectroscópica 231 del integrador 20 hasta el primer detector espectroscópico 41. La segunda guía de luz de salida 32 guía la salida de luz desde la segunda porción de salida espectroscópica 232 del integrador 20 hasta el segundo detector espectroscópico 42.

Con una configuración de este tipo, proporcionando un primer filtro espectroscópico en la trayectoria óptica entre la primera porción de salida espectroscópica 231 y el primer detector espectroscópico 41, la potencia de la luz en la primera región de longitud de onda que se introducirá en el primer detector espectroscópico 41 se puede ajustar fácilmente y el tiempo de exposición del primer detector espectroscópico 41 se puede ajustar fácilmente. Además, proporcionando un segundo filtro espectroscópico en la trayectoria óptica entre la segunda porción de salida espectroscópica 232 y el segundo detector espectroscópico 42, la potencia de la luz en la segunda región de longitud de onda que se introducirá en el segundo detector espectroscópico 42 se puede ajustar fácilmente y el tiempo de exposición del segundo detector espectroscópico 42 se puede ajustar fácilmente.

La Figura 8 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 3. Mientras que el integrador 20 de los aparatos de medición espectroscópica 1 y 2 ilustrados en la Figura 1 y la Figura 7 es la esfera integradora, el integrador 20 del aparato de medición espectroscópica 3 ilustrado en la Figura 8 es el hemisferio integrador. El espacio interno 21 del integrador 20 es el hemisferio cuya pared interior de una porción hemisférica tiene una superficie de pared con una alta reflectancia y una excelente difusividad y cuya porción plana es un espejo llano con una alta reflectancia. La porción de entrada de luz 22 y la porción de salida de luz 23 se pueden proporcionar en cualquier lugar en la porción hemisférica y la porción plana.

Incluso cuando se utiliza el aparato de medición espectroscópica 2 o 3, la medición espectroscópica se puede realizar para la luz objetivo de medición en la región de longitud de onda más amplia, como en el caso de utilizar el aparato de medición espectroscópica 1.

Además del primer detector espectroscópico y el segundo detector espectroscópico, se puede proporcionar un tercer detector espectroscópico para adquirir datos de espectro en una tercera región de longitud de onda. En este caso, por ejemplo, una parte de la segunda región de longitud de onda en el lado de longitud de onda corta se superpone con una parte de la primera región de longitud de onda en el lado de longitud de onda larga, y una parte de la segunda región de longitud de onda en el lado de longitud de onda larga se superpone con una parte de la tercera región de longitud de onda en el lado de longitud de onda corta. Por tanto, se puede realizar la medición espectroscópica de la luz objetivo de medición en la región de longitud de onda más amplia.

Por lo general, la intensidad de la luz de excitación es varios dígitos más alta que la de la luz de emisión. En vista de esto, un filtro que atenúa selectivamente la luz en la región de longitud de onda de luz de excitación fuera de la región de longitud de onda de luz de excitación y la región de longitud de onda de luz de emisión se proporciona preferentemente en la trayectoria óptica entre el integrador y el detector espectroscópico que detecta la luz en la región de longitud de onda de luz de excitación. Esto permite la medición espectroscópica en el tiempo de exposición adecuado sin saturar cada detector espectroscópico.

En la realización anterior, la longitud de onda de luz de emisión (por ejemplo, fluorescencia) es más larga que la longitud de onda de luz de excitación. Sin embargo, por el contrario, la longitud de onda de luz de emisión puede ser más corta que la longitud de onda de luz de excitación. En el último caso, la luz de emisión es, por ejemplo, la luz de conversión ascendente. En el caso de medir el espectro incluyendo tanto la luz de excitación como la luz de conversión ascendente o medir la eficiencia lumínica de la luz de conversión ascendente utilizando el aparato de medición espectroscópica 1, la primera región de longitud de onda en el lado de longitud de onda corta detectada por el primer detector espectroscópico 41 incluye la longitud de onda de luz de conversión ascendente y la segunda región de longitud de onda en el lado de longitud de onda larga detectada por el segundo detector espectroscópico 42 incluye la longitud de onda de luz de excitación.

Para generar la luz de conversión ascendente, es necesario aumentar la densidad de intensidad de la luz de excitación con la que se irradia el objeto de medición. Aquí, la eficiencia lumínica de la luz de conversión ascendente es baja y, por lo tanto, en el caso de realizar la evaluación del rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (eficiencia cuántica interna) en la que se necesita adquirir tanto la intensidad de la luz de excitación absorbida como la intensidad de la luz de conversión ascendente, el detector espectroscópico posiblemente esté saturado debido a la luz de excitación con la alta intensidad. Además, algunos de los materiales de luminiscencia de conversión ascendente tienen un rendimiento cuántico de fotoluminiscencia más alto cuando se irradian con la luz de excitación que tiene la densidad de intensidad más alta. En esos materiales, el detector espectroscópico posiblemente esté saturado debido a que la luz de conversión ascendente tiene una intensidad alta.

En vista de lo anterior, cuando se mide la eficiencia lumínica de la luz de conversión ascendente, es preferente que, no solamente se atenúe adecuadamente la salida de luz de excitación desde el integrador 20, sino que también se atenúe adecuadamente la salida de luz de conversión ascendente desde el integrador 20. Una unidad de filtro para realizar tal atenuación tiene el espectro de transmisión en el que la tasa de atenuación para la luz de excitación es mayor que la de la luz de conversión ascendente.

En lo sucesivo en el presente documento, se describe un aparato de medición espectroscópica utilizado preferentemente para medir la eficiencia lumínica de la luz de conversión ascendente haciendo referencia de la Figura 9 a la Figura 12.

La Figura 9 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 1A. El aparato de medición espectroscópica 1A ilustrado en la Figura 9 es diferente del aparato de medición espectroscópica 1 ilustrado en la Figura 1 por que el integrador 20 tiene una porción de unión de filtro 25 para unir una unidad de filtro. La porción de unión de filtro 25 se proporciona para la porción de salida de luz 23 del integrador 20 y dispone la unidad de filtro descrita anteriormente que atenúa la salida de luz desde la porción de salida de luz 23.

La Figura 10 es un diagrama que ilustra un ejemplo del espectro de transmisión de la unidad de filtro unida a la porción de unión de filtro 25 del integrador 20. En la característica de transmisión de la unidad de filtro, la tasa de atenuación en la región de longitud de onda de luz de excitación (región de longitud de onda que incluye 980 nm) es mayor que la tasa de atenuación en la región de longitud de onda de luz de conversión ascendente. La unidad de filtro atenúa la salida de luz desde la porción de salida de luz 23 de conformidad un dicho espectro de transmisión de este tipo. Esta unidad de filtro puede incluir un primer filtro que atenúa selectivamente la luz de excitación en el lado de longitud de onda larga fuera de la luz de excitación y la luz de conversión ascendente, y un segundo filtro que atenúa tanto la luz de excitación como la luz de conversión ascendente.

El primer filtro puede ser un filtro de paso corto o un filtro de paso de banda. El segundo filtro puede ser un filtro ND o puede estar formado por un material reflector de luz. En el último caso, el material reflector de luz puede ser Spectralon (marca registrada), que es el material con una alta reflectancia y una excelente difusividad que se proporcionará para la superficie de pared interior del integrador 20. Spectralon tiene una reflectancia aproximadamente constante en una región de longitud de onda amplia desde el intervalo visible hasta el intervalo de infrarrojo cercano. Un filtro Spectralon formado por una lámina de Spectralon se puede utilizar como segundo filtro. Un filtro Spectralon de este tipo se puede utilizar no solo como segundo filtro, sino también como parte de la superficie de pared interior del integrador 20 que difunde y refleja la luz.

En la porción de unión de filtro 25 del integrador 20, el filtro es preferentemente reemplazable con libertad en la trayectoria óptica, teniendo la unidad de filtro el espectro de transmisión como se ilustra en la Figura 10, o un filtro que tenga otro espectro de transmisión. La Figura 11 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un conjunto de filtro 60 unido a la porción de unión de filtro 25 del integrador 20. Este conjunto de filtro 60 se forma disponiendo lado a lado una unidad de filtro 61 que tiene el espectro de transmisión como se ilustra en la Figura 10, un filtro de paso corto 62 que atenúa selectivamente la luz de excitación de la luz de excitación y la luz de conversión ascendente, y una abertura (sin filtro) 63. Cualquier filtro se puede disponer en la trayectoria óptica deslizando el conjunto de filtro 60 en la porción de unión de filtro 25.

La Figura 12 es un diagrama que ilustra una configuración de un aparato de medición espectroscópica 1B. El aparato de medición espectroscópica 1B ilustrado en la Figura 12 es diferente del aparato de medición espectroscópica 1 ilustrado en la Figura 1 por que se proporciona una porción de unión de filtro 43 en la porción de entrada de luz del primer detector espectroscópico 41 y se proporciona una porción de unión de filtro 44 en la porción de entrada de luz del segundo detector espectroscópico 42. Estas porciones de unión de filtro 43 y 44 se utilizan para disponer la unidad de filtro 61 descrita anteriormente o el conjunto de filtro 60 para atenuar la luz que se introducirá en los detectores espectroscópicos 41 y 42.

En el aparato de medición espectroscópica 1B, la unidad de filtro dispuesta en la porción de entrada de luz de cada una de las porciones de unión de filtro 43 y 44 puede tener el mismo espectro de transmisión o un espectro de transmisión diferente. En el último caso, solo es necesario que el filtro proporcionado en la porción de entrada de luz del primer detector espectroscópico 41 que realiza la medición espectroscópica de la región de longitud de onda de luz de conversión ascendente atenúe selectivamente la región de longitud de onda de luz de conversión ascendente, y que el filtro proporcionado en la porción de entrada de luz del segundo detector espectroscópico 42 que realiza la medición espectroscópica de la región de longitud de onda de luz de excitación atenúe selectivamente la región de longitud de onda de luz de excitación.

Además de proporcionar la unidad de filtro descrita anteriormente, o en lugar de proporcionar la unidad de filtro, el tiempo de exposición de cada uno de los detectores espectroscópicos 41 y 42 se puede establecer adecuadamente. Como se ha descrito anteriormente, el segundo detector espectroscópico 42 que incluye el sensor de imagen lineal InGaAs como sensor óptico es menos sensible que el primer detector espectroscópico 41 que incluye el sensor de imagen lineal de silicio como sensor óptico y, por tanto, es preferente que el espectro de transmisión del filtro y el tiempo de exposición se establezcan adecuadamente teniendo en cuenta la sensibilidad de cada uno de los detectores espectroscópicos 41 y 42.

Cuando se proporciona la unidad de filtro 61 anterior que atenúa la luz de excitación o la luz de emisión, la unidad de análisis 50 corrige los datos de espectro espectroscópico adquiridos mediante los detectores espectroscópicos 41 y 42 sobre la base de los datos de espectro de transmisión de la unidad de filtro 61 y realiza el análisis descrito anteriormente sobre la base de los datos de espectro espectroscópico antes de la atenuación.

El espectro de transmisión de la unidad de filtro se obtiene de la siguiente manera. En este estado, el objeto de medición no está dispuesto en el espacio interno 21 del integrador 20. En el caso de que la unidad de filtro 61 o la abertura (sin filtro) 63 esté dispuesta en la trayectoria óptica en la porción de unión de filtro 25, la luz estándar se introduce en el integrador 20 y la salida de luz desde el integrador 20 en ese momento es dispersada mediante los detectores espectroscópicos 41 y 42 y, por tanto, se adquiere el espectro.

Los datos de espectro adquiridos mediante el primer detector espectroscópico 41 cuando la unidad de filtro 61 está dispuesta en la trayectoria óptica es Sn(A) y los datos de espectro adquiridos mediante el primer detector espectroscópico 41 cuando la abertura 63 está dispuesta en la trayectoria óptica es Siü(A). El tiempo de exposición cuando se adquieren los datos de espectro Sn(A) y Sn(A) se establece para que sea el mismo. Los datos de espectro adquiridos mediante el segundo detector espectroscópico 42 cuando la unidad de filtro 61 está dispuesta en la trayectoria óptica es S2i(A) y los datos de espectro adquiridos mediante el segundo detector espectroscópico 42 cuando la abertura 63 está dispuesta en la trayectoria óptica es S20(A). El tiempo de exposición cuando se adquieren los datos de espectro S2i(A) y S20(A) se establece para que sea el mismo.

Los datos de espectro de transmisión Ti(A) de la unidad de filtro 61 para la entrada de luz al primer detector espectroscópico 41 se obtiene mediante la siguiente Fórmula (4a). Los datos de espectro de transmisión T2(A) de la unidad de filtro 61 para la entrada de luz al segundo detector espectroscópico 42 se obtiene mediante la siguiente Fórmula (4b). A es la longitud de onda. Los datos de espectro de transmisión Ti(A) y T2(A) se almacenan en la unidad de almacenamiento de la unidad de análisis 50.

[Fórmula 4]

7\(A) = 511(A)/510(A) •••(4a)

T1(X) = S21(X)/S20(X) •••(4b)

En cada una de la medición de referencia y la medición de muestra, los datos de espectro espectroscópico respectivos antes de la atenuación mediante la unidad de filtro 61 se pueden obtener al dividir los datos de espectro espectroscópico, adquiridos mediante el primer detector espectroscópico 41 en un estado donde la unidad de filtro 61 está dispuesta en la trayectoria óptica, por los datos de espectro de transmisión Ti(A) y al dividir los datos de espectro espectroscópico, adquiridos mediante el segundo detector espectroscópico 42, por los datos de espectro de transmisión T2(A). Utilizando los datos de espectro espectroscópico así corregidos, se calcula el espectro en la totalidad de la región de longitud de onda y se evalúa el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia del objeto de medición.

Aquí, cuando el primer detector espectroscópico 41 realiza la detección espectroscópica de la luz de emisión (la luz de conversión ascendente) y el segundo detector espectroscópico 42 realiza la detección espectroscópica de la luz de excitación, el procedimiento es el contrario al del caso descrito anteriormente y, de conformidad con esto, la fórmula de cálculo de PLQY es diferente. El rendimiento cuántico de fotoluminiscencia PLQY del material de luminiscencia de conversión ascendente se representa mediante la siguiente Fórmula (5). Cada parámetro en el lado derecho de esta fórmula es similar al de la Fórmula (3). Aquí, Ic2/Ic1 en la Fórmula (3) es el valor de corrección almacenado en la unidad de análisis 50.

Se han descrito las realizaciones de la presente invención, pero la presente invención no se limita a las realizaciones anteriores y son posibles diversas modificaciones. Además, la presente invención puede ser modificada dentro del intervalo que no se aparte del contenido descrito en las reivindicaciones y puede ser aplicada a otras.

Por ejemplo, los datos de espectro espectroscópico no se limitan a los datos que representan el número de fotones para cada longitud de onda, sino que pueden ser los datos que representan la intensidad de detección para cada longitud de onda. En este caso, a partir de los datos que representan la intensidad de detección para cada longitud de onda, se puede obtener el valor integrado de intensidad de la región de longitud de onda común en los primeros datos de espectro y, además, se puede obtener el valor integrado de intensidad de la región de longitud de onda común en los segundos datos de espectro y, entonces, se puede obtener el valor de corrección que es la proporción de estos valores integrados de intensidad. Además, el número de fotones Ic1, Ic2, Ir-i, Ir2, Is1 e Is2 se puede obtener a partir de los datos que representan la intensidad de detección para cada longitud de onda.

[Fórmula 5]

En la Fórmula (1), la Fórmula (2), la Fórmula (3) o la Fórmula (5) descritas anteriormente, para el primer detector espectroscópico 41, se puede utilizar el tiempo de exposición T^rien un caso donde no esté dispuesto el objeto de medición, en lugar del tiempo de exposición Tsi en un caso donde esté dispuesto el objeto de medición. En este caso, para el segundo detector espectroscópico 42, se utiliza el tiempo de exposición Tr2 en un caso donde está dispuesto el objeto de medición, en lugar del tiempo de exposición T^s2 en un caso donde está dispuesto el objeto de medición.

Aplicabilidad industrial

La presente invención es aplicable como un aparato de medición espectroscópica y un método de medición espectroscópica que puede realizar una medición espectroscópica de una luz objetivo de medición en una región de longitud de onda más amplia.

Lista de símbolos de referencia

1, 1A, 1B, 2, 3 - aparato de medición espectroscópica, 10 - fuente de luz, 11 - guía de luz de entrada, 20 - integrador, 21 - espacio interno, 22 - porción de entrada de luz, 23 - porción de salida de luz, 24 - porción de unión de muestra, 25 - porción de unión de filtro, 31 - primera guía de luz de salida, 32 - segunda guía de luz de salida, 41 - primer detector espectroscópico, 42 - segundo detector espectroscópico, 43, 44 - porción de unión de filtro, 50 - unidad de análisis, 51 - unidad de visualización, 52 - unidad de entrada, 60 - conjunto de filtro, 61 - unidad de filtro.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de medición espectroscópica (1) que comprende:

un integrador (20) que incluye un espacio interno (21) en el que está dispuesto un objeto de medición, una porción de entrada de luz para introducir luz desde el exterior hacia el espacio interno y una porción de salida de luz para emitir luz desde el espacio interno hacia el exterior;

un primer detector espectroscópico (41) configurado para dispersar la luz de una primera región de longitud de onda en la salida de luz desde la porción de salida de luz y adquirir unos primeros datos de espectro durante un primer tiempo de exposición Tsi;

un segundo detector espectroscópico (42) configurado para dispersar la luz de una segunda región de longitud de onda, que se superpone parcialmente con la primera región de longitud de onda en la salida de luz, desde la porción de salida de luz y adquirir unos segundos datos de espectro durante un segundo tiempo de exposición T^s2; y

una unidad de análisis (50) configurada para analizar los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro sobre la base del primer tiempo de exposición Tsi y el segundo tiempo de exposición Ts2,

en donde la segunda región de longitud de onda está en un lado de longitud de onda larga en comparación con la primera región de longitud de onda y el segundo tiempo de exposición Ts2 es más largo que el primer tiempo de exposición Tsi;

en donde la unidad de análisis (50) está, además, configurada para almacenar un valor de corrección calculado sobre la base de una proporción entre un número de fotones Ici, obtenido con una luz de referencia en una región de longitud de onda común en los primeros datos de espectro para un tiempo de exposición Tci, y un número de fotones Ic2 obtenido con dicha luz de referencia en la región de longitud de onda común en los segundos datos de espectro para un tiempo de exposición Tc2;

en donde la unidad de análisis (50) está, además, configurada para corregir al menos unos de los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro sobre la base del valor de corrección, el primer tiempo de exposición Tsi y el segundo tiempo de exposición Ts2, los tiempos de exposición Tci y Tc2 y para obtener un espectro en la totalidad de una región de longitud de onda que incluye tanto la primera región de longitud de onda como la segunda región de longitud de onda; y

en donde la región de longitud de onda común es una región de longitud de onda en la que la primera región de longitud de onda y la segunda región de longitud de onda se superponen.

2. El aparato de medición espectroscópica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de análisis (50) está, además, configurada para obtener el número de fotones en la región de longitud de onda común sobre la base de los primeros datos de espectro, para obtener el número de fotones en la región de longitud de onda común sobre la base de los segundos datos de espectro y para calcular el valor de corrección sobre la base de estos números de fotones.

3. El aparato de medición espectroscópica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de análisis (50) está, además, configurada para obtener un valor integrado de intensidad en la región de longitud de onda común sobre la base de los primeros datos de espectro, para obtener un valor integrado de intensidad en la región de longitud de onda común sobre la base de los segundos datos de espectro y para calcular el valor de corrección sobre la base de estos valores integrados de intensidad.

4. El aparato de medición espectroscópica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde

cuando se introduce la luz de excitación desde la porción de entrada de luz del integrador (20) hacia el espacio interno (21) en un estado donde un objeto de medición que emite luz de emisión mediante incidencia de la luz de excitación no está dispuesto en el espacio interno (21), la unidad de análisis (50) está, además, configurada para obtener el número de fotones en una región de longitud de onda de luz de excitación sobre la base de los primeros datos de espectro y para obtener el número de fotones en una región de longitud de onda de luz de emisión sobre la base de los segundos datos de espectro;

cuando se introduce la luz de excitación desde la porción de entrada de luz del integrador (20) hacia el espacio interno (21) en un estado donde el objeto de medición está dispuesto en el espacio interno (21), la unidad de análisis (50) está, además, configurada para obtener el número de fotones en la región de longitud de onda de luz de excitación sobre la base de los primeros datos de espectro y para obtener el número de fotones en la región de longitud de onda de luz de emisión sobre la base de los segundos datos de espectro; y

sobre la base de estos números de fotones, el valor de corrección, y el primer tiempo de exposición y el segundo tiempo de exposición, la unidad de análisis (50) esta, además, configurada para evaluar la eficiencia lumínica del objeto de medición.

5. Un método de medición espectroscópica para realizar una medición espectroscópica utilizando un integrador (20) que incluye un espacio interno (21) en el que está dispuesto un objeto de medición, una porción de entrada de luz para introducir luz desde el exterior hacia el espacio interno (21) y una porción de salida de luz para emitir luz desde el espacio interno (21) hacia el exterior, comprendiendo el método:

introducir luz desde la porción de entrada de luz del integrador (20) hacia el espacio interno (21);

dispersar la luz de una primera región de longitud de onda en la salida de luz desde la porción de salida de luz y adquirir unos primeros datos de espectro para un primer tiempo de exposición Tsi mediante un primer detector espectroscópico (41);

dispersar la luz de una segunda región de longitud de onda que se superpone parcialmente con la primera región de longitud de onda en la salida de luz desde la porción de salida de luz y adquirir unos segundos datos de espectro durante un segundo tiempo de exposición T^s2 mediante un segundo detector espectroscópico (42); y analizar los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro sobre la base del primer tiempo de exposición Tsi y el segundo tiempo de exposición Ts2 mediante una unidad de análisis (50),

en donde la segunda región de longitud de onda está en un lado de longitud de onda larga en comparación con la primera región de longitud de onda y el segundo tiempo de exposición T^s2 es más largo que el primer tiempo de exposición Tsi;

en donde, mediante la unidad de análisis (50), se calcula un valor de corrección sobre la base de una proporción entre un número de fotones Ici, obtenido con una luz de referencia en una región de longitud de onda común en los primeros datos de espectro para un tiempo de exposición Tci, y un número de fotones Ic2 obtenido con dicha luz de referencia en la región de longitud de onda común en los segundos datos de espectro para un tiempo de exposición Tc2;

en donde, mediante la unidad de análisis (50), al menos unos de los primeros datos de espectro y los segundos datos de espectro se corrigen sobre la base del valor de corrección, el primer tiempo de exposición TSi y el segundo tiempo de exposición Ts2, los tiempos de exposición Tci y Tc2y se obtiene un espectro en la totalidad de una región de longitud de onda que incluye tanto la primera región de longitud de onda como la segunda región de longitud de onda; y

6. El método de medición espectroscópica de acuerdo con la reivindicación 5, en donde, mediante la unidad de análisis (50), se obtiene el número de fotones en la región de longitud de onda común sobre la base de los primeros datos de espectro, se obtiene el número de fotones en la región de longitud de onda común sobre la base de los segundos datos de espectro y se calcula el valor de corrección sobre la base de estos números de fotones.

7. El método de medición espectroscópica de acuerdo con la reivindicación 5, en donde, mediante la unidad de análisis (50), se obtiene un valor integrado de intensidad en la región de longitud de onda común sobre la base de los primeros datos de espectro, se obtiene un valor integrado de intensidad en la región de longitud de onda común sobre la base de los segundos datos de espectro y se calcula el valor de corrección sobre la base de estos valores integrados de intensidad.

8. El aparato de medición espectroscópica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde

cuando se introduce la luz de excitación desde la porción de entrada de luz del integrador (20) hacia el espacio interno (21) en un estado donde un objeto de medición que emite luz de emisión mediante incidencia de la luz de excitación no está dispuesto en el espacio interno (21), mediante la unidad de análisis (50), se obtiene el número de fotones en una región de longitud de onda de luz de excitación sobre la base de los primeros datos de espectro y se obtiene el número de fotones en una región de longitud de onda de luz de emisión sobre la base de los segundos datos de espectro;

cuando se introduce la luz de excitación desde la porción de entrada de luz del integrador (20) hacia el espacio interno (21) en un estado donde el objeto de medición está dispuesto en el espacio interno (21), mediante la unidad de análisis (50), se obtiene el número de fotones en la región de longitud de onda de luz de excitación sobre la base de los primeros datos de espectro y se obtiene el número de fotones en la región de longitud de onda de luz de emisión sobre la base de los segundos datos de espectro; y

sobre la base de estos números de fotones, el valor de corrección y el primer tiempo de exposición y el segundo tiempo de exposición, mediante la unidad de análisis se evalúa la eficiencia lumínica del objeto de medición.