JP2002107300A - 蛍光寿命測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光寿命を高精度に測定できるとともに、測
定効率を向上できる蛍光寿命測定装置及びその測定方法
を提供する。 【解決手段】 試料５からの蛍光光子を検出した検出器
８から出力されるパルス波形は、増幅された後、積分回
路１１により積分される。この積分値に基づいて波形整
形増幅器１２により得られた波高値に基づき、波高弁別
器１３によって所定の個数の蛍光光子が検出されたこと
が検知される。所定個数の蛍光光子が検出されると、ピ
ークホールド回路１０に保持されていたピーク電圧値が
ＡＤ変換器１４へと出力され、デジタル値に変換された
る。このデジタル値がメモリ回路１５へと出力され、メ
モリ回路１５においてピーク電圧値の分布が取得され
る。このピーク電圧値の分布に基づいて演算回路１６に
おいて蛍光寿命が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定試料に励起
光を照射し、当該試料から放出される蛍光の寿命を測定
する蛍光寿命測定装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蛍光性物質等を含む試料から放出
される蛍光の寿命を測定するに際しては、一般的に時間
相関単一光子計数法が用いられていた。この測定方法に
おいては、試料にパルス励起光を照射した時点から試料
より放出された蛍光光子が検出される時点までの時間間
隔が測定される。そして、パルス励起光照射を複数回行
ってこの時間間隔の分布を求め、その分布に基づいて蛍
光寿命を算出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
測定方法においては、パルス励起光照射１回当たりに検
出される蛍光光子の個数が平均０．０２個程度でなけれ
ば、蛍光寿命を高精度に測定ができない。このような状
況では、蛍光寿命を算出するに足りるデータを取得する
ためには、パルス励起光照射を多数回繰り返し行なわな
ければならず、そのため測定に長い時間がかかり、測定
効率が低いという問題点があった。

【０００４】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、蛍光寿命を高精度に測定できるととも
に、測定効率を向上できる蛍光寿命測定装置及びその測
定方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の蛍光寿
命測定装置は、パルス励起光を試料に照射し、試料から
放出される蛍光の寿命を測定する蛍光寿命測定装置であ
って、(１)試料に対してパルス励起光を照射する光源
と、(２)パルス励起光が照射された試料から放出される
蛍光光子を検出し、その検出に応じた出力パルス波形を
出力する検出器と、(３)パルス励起光の照射１回毎に、
検出器から出力される出力パルス波形を積分して、その
積分値を出力する積分手段と、(４)積分手段から出力さ
れる積分値に基づいて、パルス励起光の照射１回当たり
に放出される蛍光光子の個数が所定の個数であるか否か
を検知し、放出された蛍光光子の個数が所定の個数であ
ったときに検知信号を出力する個数検知手段と、(５)出
力パルス波形のピーク電圧値を取得して、個数検知手段
から出力された検知信号を受け取ったときの出力パルス
波形のピーク電圧値に基づいてピーク電圧値の分布を取
得する取得手段と、(６)ピーク電圧値の分布に基づいて
蛍光寿命を算出する演算手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００６】上記構成の蛍光寿命測定装置においては、
光源からのパルス励起光の照射により試料から蛍光光子
が放出され、この蛍光光子を検出した検出器から出力パ
ルス波形が出力される。この出力パルス波形が積分手段
により積分されて得られる積分値に基づいて、試料から
放出される蛍光光子の個数が所定の個数であるかどうか
が個数検知手段によって検知される。所定の個数の蛍光
光子が検知されると、個数検知手段から検知信号が出力
される。取得手段により、上記の出力パルス波形のピー
ク電圧値が取得されるとともに、検知信号が出力された
ときの上記出力パルス波形のピーク電圧値に基づいて、
ピーク電圧値の分布が取得される。このピーク電圧値の
分布に基づいて演算手段により蛍光寿命が算出される。

【０００７】すなわち、所定の個数の蛍光光子が放出さ
れたときに得られる出力パルス波形のピーク電圧値の分
布が求められ、このピーク電圧値の分布に基づいて蛍光
寿命が算出される。そのため、従来の時間相関単一光子
計数法とは異なり、試料から放出される蛍光光子が複数
個の場合であっても蛍光寿命を算出することができる。
その結果、パルス励起光の照射を必要以上に繰り返す必
要がなく、蛍光寿命の測定時間を短縮することができ
る。

【０００８】また、本発明の蛍光寿命測定装置は、検出
器がアバランシェフォトダイオードを含んで構成されて
いることが好適である。

【０００９】これにより、検出器において電子増倍がな
される際に、電子増倍利得の揺らぎを小さくすることが
できる。そのため、上記の積分値に基づいて波高の分布
を求める場合に、試料から放出される蛍光光子の個数に
応じた明確に分離したピークを得ることができる。した
がって、波高弁別を容易に行なえるようになり、所定の
個数の蛍光光子が放出されたことを容易に知ることがで
きるようになる。

【００１０】また、本発明の蛍光寿命測定方法は、パル
ス励起光を試料に照射し、試料から放出される蛍光の寿
命を測定する蛍光寿命測定方法であって、(１)パルス励
起光の照射によって試料から放出される蛍光光子を検出
器により検出し、(２)パルス励起光の照射１回毎に、検
出器から出力される出力パルス波形を積分して、その積
分値を出力し、(３)この積分値に基づいて、パルス励起
光の照射１回当たりに放出される蛍光光子の個数が所定
の個数であるか否かを検知するとともに、放出された蛍
光光子の個数が所定の個数であったときに検知信号を出
力し、(４)出力パルス波形のピーク値を取得して、検知
信号が出力されたときの出力パルス波形のピーク電圧値
に基づいてピーク電圧値の分布を取得し、(５)ピーク電
圧値の分布に基づいて蛍光寿命を算出することを特徴と
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による蛍
光寿命測定装置及びその測定方法の好適な実施形態につ
いて説明する。なお、同一の要素には同一の符号を用い
ることとし、重複する説明は省略する。

【００１２】図１は、本発明に係る蛍光寿命測定装置の
好適な実施形態の一例を模式的に示す構成図である。

【００１３】蛍光寿命測定装置１は、光観測部２と信号
処理部３とを備える。

【００１４】光観測部２は、レンズ系４を介してパルス
励起光Ｌ_Pを試料５に照射するレーザ光源６と、レーザ
光源６からのパルス励起光の照射により試料５から放出
された蛍光光子をレンズ系７を介して検出する検出器８
とから構成される。

【００１５】本実施の形態においては、検出器８とし
て、ハイブリッドフォトディテクタが採用される。この
検出器８は、円筒状を成し内部が真空に保たれた真空容
器８ａを備えている。この真空容器８ａの一方の面に
は、試料５から放出される蛍光に対して透明な材料から
成る入射窓８ｂが設けられている。真空容器８ａの内部
において、この入射窓８ｂを透過する蛍光光子を受光す
るとともに、蛍光光子を受光する面と反対側の面より電
子を放出させる光電変換面８ｃが設けられている。ま
た、真空容器８ａの内部において、光電変換面８ｃの入
射窓８ｂと反対側の位置には、アバランシェフォトダイ
オード８ｅが設けられている。光電変換面８ｃとアバラ
ンシェフォトダイオード８ｅとの間には高電圧が印加さ
れており、この高電圧により、光電変換面８ｃとアバラ
ンシェホトダイオード８ｅの間の空間には高電界場が形
成されている。この高電界場により、光電変換面８ｃか
ら放出された電子が加速されてアバランシェフォトダイ
オード８ｅに入射される。

【００１６】信号処理部３は、検出器８から出力される
パルス波形を増幅する増幅器９と、増幅器９からの増幅
されたパルス波形のピーク電圧値を所定の時間保持する
ピークホールド回路１０と、増幅器９から出力されたパ
ルス波形を積分する積分回路１１（積分手段）と、積分
回路１１の積分出力を整形して検出器８で生成された電
荷量に比例した波高値を有するパルスを出力する波形整
形増幅器１２と、波形整形増幅器１２からの出力パルス
の波高値が所定の範囲にある場合に限り論理パルス（検
知信号）を出力する波高弁別器１３とを備えている。こ
こで、波形整形増幅器１２と波高弁別器１３とから個数
検知手段が構成される。

【００１７】信号処理部３は、また、ＡＤ変換器１４と
メモリ回路１５とを有している。ＡＤ変換器１４は、波
高弁別器１３からの論理パルスによりトリガーされて、
ピークホールド回路１０が保持していたピーク電圧値を
デジタル値に変換するとともに、デジタル値に変換され
たピーク電圧値をメモリ回路１５へと出力する。メモリ
回路１５は、デジタル値を読み込んでピーク電圧値の分
布を取得する。なお、本実施の形態においては、ピーク
ホールド回路１０、ＡＤ変換器１４、及びメモリ回路１
５により取得手段が構成される。

【００１８】更に、信号処理部３は、メモリ回路１５に
より取得されたピーク電圧値の分布に基づいて蛍光寿命
を算出する演算回路１６（演算手段）を備えている。

【００１９】また、蛍光寿命測定装置１には、レーザ光
源６、ピークホールド回路１０、積分回路１１、及びメ
モリ回路１５を制御する制御回路１７が設けられてい
る。

【００２０】次に、上記の蛍光寿命測定装置１の動作に
ついて説明するとともに、蛍光寿命測定方法についても
説明する。

【００２１】測定の開始に先立って、ピークホールド回
路１０、積分回路１１、及びメモリ回路１５に対して制
御回路１７からリセット信号が送られる。これにより、
ピークホールド回路１０に保持されていたパルス波形の
ピーク電圧値、及び積分回路１１の積分値がゼロにさ
れ、また、メモリ回路１５がリセットされる。

【００２２】制御回路１７からレーザ光源６に対してト
リガー信号が送られ、これによりレーザ光源６からパル
ス励起光Ｌ_Pが放出される。このパルス励起光Ｌ_Pがレン
ズ系４により集光されて試料５に照射されると、試料５
から蛍光光子が放出される。この蛍光光子は、レンズ系
７により集光されて検出器８へと入射される。

【００２３】検出器８へと入射された蛍光光子は、入射
窓８ｂを透過して検出器８の光電変換面８ｃに到達す
る。ここで、光電変換面８ｃの蛍光が照射した面と反対
側の面から、電子が放出される。この電子は、光電変換
面８ｃとアバランシェフォトダイオード８ｅとの間に形
成された高電界場により加速され、アバランシェフォト
ダイオード８ｅに到達する。アバランシェフォトダイオ
ード８ｅに電子が入射されると、電離作用により電子が
アバランシェフォトダイオード８ｅ中で失ったエネルギ
ー３．６ｅＶ当たり１個の電子−正孔対が生成され、さ
らに電子の個数はアバランシェフォトダイオード８ｅの
電子なだれ効果により増倍される。この電子増倍された
電子がパルス波形として増幅器９へと出力される。

【００２４】増幅器９に入力されたパルス波形は、増幅
器９において増幅された後、ピークホールド回路１０及
び積分回路１１に対して出力される。この増幅されたパ
ルス波形を入力したピークホールド回路１０は、制御回
路１７からリセット信号が再度入力されるまでパルス波
形のピーク電圧値を保持する。一方、積分回路１１に入
力された出力パルス波形は、積分回路１１にて積分され
た後、波形整形増幅器１２へと出力される。波形整形増
幅器１２では、積分回路１１の出力が整形され、検出器
８で生成された電荷量に比例した波高値を有するパルス
が出力される。

【００２５】その後、波形整形増幅器１２のパルスの波
高が所定の範囲にあることが波高弁別器１３により判定
された場合に限って、波高弁別器１３から論理パルスが
出力される。そして、ＡＤ変換器１４は、この論理パル
スにトリガーされてピークホールド回路１０に保持され
ていたピーク電圧値をデジタル値に変換するとともに、
このデジタル値をメモリ回路１５に対して出力する。こ
のデジタル値を受け取ったメモリ回路１５内において、
そのデジタル値に対応したアドレスに格納されていた数
値に１が加算される。

【００２６】以下に、上記構成の蛍光寿命測定装置１を
用いた本発明による蛍光寿命測定方法の好適な一実施形
態について、図１に加え、図２及び図３を参照しながら
詳細に説明する。

【００２７】図２は、検出器８により２個の蛍光光子が
観測された場合に、増幅器９から出力されるパルス波形
の一例を模式的に示すグラフである。

【００２８】まず、パルス励起光照射１回につき１個の
蛍光光子が検出器８により検出された場合を考えると、
増幅器９からのパルス波形は、極めて急峻に立ち上がり
徐々に減衰していくような単一のパルス状の波形を有す
ることとなる。ここで、このパルス波形の減衰は、検出
器８の静電容量及び増幅器９の入力インピーダンスで定
まる時定数τ_Dに従う。

【００２９】パルス励起光照射１回につき２個の蛍光光
子が検出器８によって検出された場合には、そのパルス
波形は、図２に示すように、１個目の蛍光光子が検出さ
れてから２個目の蛍光光子が検出されるまでの時間間隔
Ｔを隔てて、２個目の蛍光光子によるパルス波形が１個
目の蛍光光子によるパルス波形に加算されたような形状
となる。

【００３０】同一の試料５を同一条件にて測定している
限りは、１個の蛍光光子を検出した場合に増幅器９から
出力されるパルス波形及びそのピーク電圧値は略一定で
あるので、図２におけるピーク電圧値ｈは、検出された
２個の蛍光光子が放出された時点の時間間隔Ｔと、上記
の時定数τ_Dとによって定まる。

【００３１】これら２個の蛍光光子の時間間隔Ｔの分布
は、蛍光減衰曲線によって定まり、蛍光減衰曲線が指数
関数で与えられる場合には蛍光寿命τ_Fによって定ま
る。すなわち、試料５から放出される蛍光の寿命が短い
ほど、２つの蛍光光子が検出される時間間隔Ｔは短くな
り、蛍光の寿命が長いほど、この時間間隔Ｔは長くなる
傾向にある。また、時間間隔Ｔが短いほどピーク電圧値
ｈは大きくなり、時間間隔Ｔが長いほどピーク電圧値ｈ
は小さくなる。したがって、２個の蛍光光子が検出され
た場合に、増幅器９から出力されたパルス波形のピーク
電圧値ｈの分布を求めることにより蛍光寿命τ_Fを測定
することができる。

【００３２】パルス励起光照射のたびに、試料５から放
出される蛍光光子の個数は異なり、１個の場合もあれ
ば、２個、３個の場合もある。あるいは、更に多くの蛍
光光子が放出される場合もあり、また０個の場合もあ
る。

【００３３】１回のパルス励起光照射で２個の蛍光光子
が検出されたことは、以下のようにして知ることができ
る。すなわち、波形整形増幅器１２から出力される出力
パルスの波高の分布を用いればよい。

【００３４】図３に、波形整形増幅器１２から出力され
る出力パルスの波高の分布の一例を示す。波形整形増幅
器１２は、積分回路１１から出力される出力パルス波形
の積分値を入力するとともに、この積分値を加工して出
力パルスの波高を出力する。なお、この出力パルスの波
高は、検出器８で生成され出力された電荷量に比例して
いる。波高分布には、図３に示すように、１個の蛍光光
子が検出されたことを示すピークＰ₁、２個の蛍光光子
が検出されたこと示すピークＰ₂、３個の蛍光光子が出
されたことを示すピークＰ₃等が明確に分離して観測さ
れる。これは、検出器８における電子倍増の揺らぎが小
さいことに由来している。すなわち、検出器８において
は、光電変換面８ｃから放出された電子が高電圧加速さ
れてアバランシェフォトダイオード８ｅに入射され、ア
バランシェダイオード８ｅの内部にて多数の電子−正孔
対が生成されるため、電子増倍の揺らぎは小さい。

【００３５】波形整形増幅器１２の出力パルスの波高値
を波高弁別器１３によって波高弁別することにより、２
個の蛍光光子を検出した事象を容易に選び出すことがで
きる。すなわち波高弁別器１３において、図３に示すよ
うに、２個の蛍光光子が検出されたことを示すピークＰ
₂がピーク値をとる波高値Ｖ_Pに対して低波高側の所定の
波高値に下側閾値Ｖ₁を設定し、波高値Ｖ_Pに対して高波
高側の所定の波高値に上側閾値Ｖ₂を設定しておく。そ
して、波形整形増幅器１２からの出力パルスの波高値が
Ｖ₁からＶ₂の間であることが波高弁別器１３により判定
されれば、２個の蛍光光子が検出されたことが分かる。

【００３６】このようにして、２個の蛍光光子が検出さ
れたことが分かると、波高弁別器１３から論理パルスが
出力される。波高弁別器１３から出力された論理パルス
がトリガーとなって、ピークホールド回路１０に保持さ
れていた増幅器９から出力されたパルス波形のピーク電
圧値がＡＤ変換器１４によりデジタル値に変換される。
更に、このデジタル値はメモリ回路１５に対して出力さ
れる。デジタル値を受け取ったメモリ回路１５では、そ
のデジタル値に対応したアドレスに格納されていた数値
に対して１が加算される。

【００３７】その後、試料５に対してパルス励起光Ｌ_P
を照射する動作を所定回数繰り返すことにより、メモリ
回路１５には、検出器８が２個の蛍光光子を検出したと
きの増幅器９からの出力パルス波形のピーク電圧値の分
布が取得される。なお、試料５に所定の回数繰り返して
照射されるパルス励起光Ｌ_Pの各回の直前には、制御回
路１７からピークホールド回路１０と積分回路１１とに
対してリセット信号が出力されて、ピークホールド回路
１０に保持されていたパルス波形のピーク電圧値、及び
積分回路１１の積分値がゼロとされる。

【００３８】以上のようにしてピーク電圧値の分布がメ
モリ回路１５において取得されると、制御回路１７から
指令信号がメモリ回路１５に出力され、これにより、こ
のピーク電圧値の分布がメモリ回路１５から演算回路１
６に対して出力される。その後、メモリ回路１５からピ
ーク電圧値の分布を読み込んだ演算回路１６において、
以下に説明する理論式に基づいて蛍光寿命が算出され
る。

【００３９】１個の蛍光光子を検出した場合に増幅器９
から出力される出力パルス波形のピーク電圧値が正規分
布に従うとすると、以下に示す式(１)〜(５)によって表
される。

【００４０】ピーク電圧値がｈである確率密度をＰ
(ｈ)、２個の蛍光光子の時間間隔がＴである場合にピー
ク電圧値がｈである条件付き確率密度をＰ(ｈ｜Ｔ)、２
個の光子の時間間隔がＴである確率密度をＱ(Ｔ)とすれ
ば、Ｐ(ｈ)は、

【００４１】

【数１】

【００４２】

【数２】

【００４３】

【数３】

【００４４】

【数４】

【００４５】

【数５】 で与えられる。なお、μ₀は、検出器８が１個の蛍光光
子を検出した場合の出力パルス波形のピーク電圧値が正
規分布に従うと仮定した場合のピーク電圧値の平均値で
ある。また、σ₀は、同様に仮定した場合のピーク電圧
値の標準偏差である。μ₀及びσ₀は、あらかじめ求めて
おくことができる。

【００４６】所定回数のパルス励起光照射を繰り返した
後に得られるピーク電圧値の分布をｎ_iで表す。ｎ_iは、
ピーク電圧値がｈ_iである頻度である。ｎ_iにＰ(ｈ)をフ
ィッティングさせることにより蛍光寿命τ_Fを算出する
ことができる。具体的には次式で与えられる対数尤度lo
gＬを最大化するτ_Fをもって算出値とする。

【００４７】

【数６】

【００４８】以上説明した蛍光寿命測定方法により求め
られる蛍光寿命の測定精度を評価するために、シミュレ
ーションにより生成したピーク電圧値の分布を用いて蛍
光寿命を算出した。シミュレーションによりピーク電圧
値の分布を生成する際しては、検出器８が１個の光子を
検出した場合の波高分布が、図３に示すＰ₁のような正
規分布に従うピークと、ピークよりも低波高側に分布す
るテイル部分とから成るものと仮定した。また、検出器
８の静電容量及び増幅器９の入力インピーダンスで定ま
る時定数τ_Dは、２０．０ｎｓとした。

【００４９】図４から図６に、シミュレーションによっ
て生成したピーク電圧値の分布を白抜きの丸印により示
す。

【００５０】図４は蛍光寿命τ_Fを５．０ｎｓと仮定し
た場合、図５は蛍光寿命τ_Fを１０．０ｎｓと仮定した
場合、図６は蛍光寿命τ_Fを２０．０ｎｓと仮定した場
合、それぞれのシミュレーション結果である。

【００５１】図４から図６それぞれの場合について、上
記の式(１)〜(６)を適用して蛍光寿命を算出したとこ
ろ、仮定した蛍光寿命τ_F＝５．０ｎｓに対して算出さ
れた蛍光寿命は５．０８ｎｓ、仮定した蛍光寿命τ_F＝
１０．０ｎｓに対して算出された蛍光寿命は１０．２６
ｎｓ、仮定した蛍光寿命τ_F＝２０．０ｎｓに対して算
出された蛍光寿命は２１．２６ｎｓという値が得られ
た。仮定した蛍光寿命に対する算出した蛍光寿命の誤差
は、それぞれ１．６％、２．６％、６．３％という良好
な結果を得た。

【００５２】これらの結果より、本実施の形態の蛍光寿
命測定装置及びその測定方法により、蛍光寿命が精度良
く測定できることがわかった。なお、図４から図６中に
実線で示す曲線Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃は、算出された蛍光寿命
に基づいて計算されたピーク電圧値の分布である。これ
らの曲線Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃は、シミュレーションの結果を
良く反映しており、このことからも本実施の形態にかか
る蛍光寿命測定装置及びその測定方法の精度の良さが確
認された。

【００５３】また、上記シミュレーションの結果、パル
ス励起光を照射した全回数のうち、２個の蛍光光子が検
出される回数の割合は１６〜１９％であることがわかっ
た。従来の時間相関単一光子計数法では、全励起回数の
うち計数に必要なデータを取得できる確率が約２％であ
ったことと比べると、本実施の形態により測定効率が８
倍以上に改善されることが分かる。これにより、本実施
形態の測定装置及び測定方法により、従来方法に比して
測定時間を短縮することができる。

【００５４】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能である。

【００５５】上記実施の形態においては、試料から放出
される蛍光光子が２個の場合について説明したが、２個
の場合に限らず蛍光寿命を測定することができる。ただ
し、３個以上の場合については、上記の式を検出される
蛍光光子数に合わせて適宜変形する必要がある。

【００５６】また、上記実施の形態では、１個の蛍光光
子を検出した場合に増幅器９から出力される出力パルス
のピーク電圧値が正規分布に従うとしたが、実際に測定
して得られた分布を与えて対数尤度を計算し蛍光寿命を
求めることもできる。その場合には上記の式を実際の分
布に合わせて適宜変更する必要がある。

【００５７】更に、上記実施の形態では、ピークホール
ド回路１０、ＡＤ変換器１４、及びメモリ回路１５から
ピーク電圧値の分布を取得する取得手段を構成した。し
かしながら、これらの替りに、新たに波高弁別器とこの
波高弁別器から出力される論理パルスを計数するカウン
タを複数組並列して設け、検出器８が２個の蛍光光子を
検出した場合に増幅器９により増幅された出力パルスの
ピーク電圧値が所定の電圧を超える頻度を求めることに
より、ピーク電圧値の分布を取得することもできる。こ
の結果に基づけば、上述の方法と同様にして蛍光寿命を
測定することが可能である。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検出器からの出力パルス波形を積分することにより得ら
れる積分値に基づいて、試料から放出される蛍光光子の
個数が所定の個数であるかどうかが検知されるととも
に、所定の個数の蛍光光子が検知されたときに上記検出
器から出力された出力パルス波形のピーク電圧値の分布
が取得される。そして、この分布に基づいて蛍光寿命が
算出される。したがって、従来の時間相関単一光子計数
法とは異なり、１回のパルス励起光照射において複数個
の蛍光光子が検出される場合でも蛍光寿命を測定するこ
とができる。そのため、パルス励起光照射回数は少なく
てすみ、測定時間の短縮が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る蛍光寿命測定装置の好適
な実施形態の一例を示す構成図である。

【図２】図２は、検出器８により２個の蛍光光子が観測
された場合に、増幅器９から出力されるパルス波形の一
例を模式的に示すグラフである。

【図３】図３は、波形整形増幅器１２で出力される出力
パルスの波高の分布の一例を示すグラフである。

【図４】図４は、蛍光寿命τ_Fを５．０ｎｓとしてシミ
ュレーションにより生成したピーク電圧値の分布を示す
グラフである。

【図５】図５は、蛍光寿命τ_Fを１０．０ｎｓとしてシ
ミュレーションにより生成したピーク電圧値の分布を示
すグラフである。

【図６】図６は、蛍光寿命τ_Fを２０．０ｎｓとしてシ
ミュレーションにより生成したピーク電圧値の分布を示
すグラフである。

【符号の説明】

１…蛍光寿命測定装置、２…光観測部、３…信号処理
部、４…レンズ系、５…試料、６…レーザ光源、７…レ
ンズ系、８…検出器、９…増幅器、１０…ピークホール
ド回路、１１…積分回路、１２…波形整形増幅器、１３
…波高弁別器、１４…ＡＤ変換器、１５…メモリ回路、
１６…演算回路、１７…制御回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス励起光を試料に照射し、試料から
   放出される蛍光の寿命を測定する蛍光寿命測定装置であ
   って、 前記試料に対して前記パルス励起光を照射する光源と、 前記パルス励起光が照射された前記試料から放出される
   蛍光光子を検出し、その検出に応じた出力パルス波形を
   出力する検出器と、 前記パルス励起光の照射１回毎に、前記検出器から出力
   される出力パルス波形を積分して、その積分値を出力す
   る積分手段と、 前記積分手段から出力される積分値に基づいて、前記パ
   ルス励起光の照射１回当たりに放出される蛍光光子の個
   数が所定の個数であるか否かを検知し、放出された蛍光
   光子の個数が所定の個数であったときに検知信号を出力
   する個数検知手段と、 前記検出器から出力される出力パルス波形のピーク電圧
   値を取得して、前記個数検知手段から出力された前記検
   知信号を受け取ったときの前記出力パルス波形のピーク
   電圧値に基づいて前記ピーク電圧値の分布を取得する取
   得手段と、 前記取得手段により取得されたピーク電圧値の分布に基
   づいて蛍光寿命を算出する演算手段と、を備えることを
   特徴とする蛍光寿命測定装置。
2. 【請求項２】 前記検出器がアバランシェフォトダイオ
   ードを含んで構成されていることを特徴とする請求項１
   記載の蛍光寿命測定装置。
3. 【請求項３】 パルス励起光を試料に照射し、試料から
   放出される蛍光の寿命を測定する蛍光寿命測定方法であ
   って、 前記パルス励起光の照射によって試料から放出される蛍
   光光子を検出器により検出し、 前記パルス励起光の照射１回毎に、前記検出器から出力
   される出力パルス波形を積分して、その積分値を出力
   し、 前記積分値に基づいて、前記パルス励起光の照射１回当
   たりに放出される蛍光光子の個数が所定の個数であるか
   否かを検知して、放出された蛍光光子の個数が所定の個
   数であったときに検知信号を出力し、 前記出力パルス波形のピーク値を取得して、前記検知信
   号が出力されたときの前記出力パルス波形のピーク電圧
   値に基づいてピーク電圧値の分布を取得し、 前記ピーク電圧値の分布に基づいて蛍光寿命を算出す
   る、ことを特徴とする蛍光寿命測定方法。