JP2018155676A - 試料保持部付積分球、それを用いた光学測定をする方法および量子効率を測定する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
励起光投入部と測定光取り出し部とをさらに備えてもよい。
前記試料保持部は、前記試料容器に充填した試料の底面が、前記積分球の内側の球面に一致するように、前記試料容器を保持してもよい。
前記透明な材料は、ガラス、プラスチックおよび石英ガラスからなる群から選択されてもよい。
前記透明な材料は石英ガラスであってもよい。
前記励起光投入部と前記試料保持部とは、前記励起光投入部から投入された光が前記試料保持部に保持された前記試料容器の底面に照射するように位置してもよい。
前記試料保持部は、前記積分球内側に凸部をさらに有し、前記凸部と前記試料容器とが係合し、前記試料容器を保持してもよい。
前記試料容器は、前記底面と対向する側に凸部をさらに有し、前記試料保持部と前記凸部とが係合し、前記試料保持部に保持されてもよい。
本発明の上述の試料保持部付積分球を用いて光学測定する方法は、単一波長の光を前記積分球に投入し、前記積分球の上部に設置した前記試料保持部が保持する前記試料容器に充填された試料に照射し、前記試料が発する全放射成分を平均化し、平均化した光の一部を取り出して、分光測定器によりスペクトルを測定する工程を包含し、これにより上記課題を解決する。
前記試料保持部付積分球は、励起光投入部と測定光取り出し部とをさらに備え、前記スペクトルを測定する工程は、前記単一波長の光を前記励起光投入部から投入し、前記平均化した光の一部を前記測定光取り出し部から取り出してもよい。
本発明の上述の試料保持部付積分球を用いて量子効率を測定する方法は、上述の光学測定方法において、前記試料として標準白色試料を前記試料容器に充填し、スペクトルを測定する第1の工程と、上述の光学測定方法において、前記試料として蛍光体試料を前記試料容器に充填し、スペクトルを測定する第2の工程と、前記第1の工程によって得られる前記単一波長の光の強度と、前記第2の工程によって得られる前記蛍光体試料が発する蛍光の強度とに基づいて、前記蛍光体試料の量子効率を算出する工程とを包含し、これにより上記課題を解決する。
前記算出する工程は、前記第1の工程で得られたスペクトルに基づく前記単一波長の光の光量子量と、前記単一波長の光の光量子量および前記第2の工程で得られたスペクトルに基づく前記蛍光体試料が吸収した光量子量および前記蛍光体試料が発光した光量子量とを算出し、前記蛍光体試料の量子効率を算出してもよい。
試料保持部5と励起光投入口2と発光取り出し口3とを有する球状の中空の積分球1を図1に示す。積分球1の内面は白色材料で覆われている。このような白色材料としては硫酸バリウムなどの白色セラミックスや白色プラスチック材料を挙げることができる。励起光投入口2から投入された励起光や試料が発する蛍光を直接取り込まないために遮蔽板4が設置されている。積分球1の内面側と試料保持部5、粉体7を充填した試料容器6の位置関係を図2に示す。試料保持部5は、積分球1の内側に凸部を有しており、凸部と試料容器6とが係合し、試料容器6が保持されている。
蛍光のフォトン数/吸収した励起光のフォトン数
として計算により求められる。
実施例1では、試料保持部5の底部に設けた構造(凸部)により、粉体7を入れた試料容器6を支え、試料容器6の底部を積分球1内の所定の位置に保持したが、本実施例では、図5に示すように試料容器6の上部である底面に対向する側に突起(凸部)を設けることで同じく試料容器6の底部を積分球内の所望の位置に保持するようにしたものである。具体的には、試料容器6上部に設けた突起と試料保持部5とが係合し、試料保持部5の上部で試料容器6を支える構造となっている。角柱形の試料容器の例を図6に、円筒形の試料容器の例を図7に示す。
試料保持部5と励起光投入口2と測定光取り出し口3とを有する半球状の中空の積分球(分かりやすさのために、積分半球と呼ぶ)8を図8に示す。積分半球8の内面は白色材料で覆われている。このような白色材料としては硫酸バリウムなどの白色セラミックスや白色プラスチック材料を挙げることができる。積分半球8には鏡9を設置することにより積分半球の像が鏡で反射されて、球状の積分球と等価な測定を行うことができる。積分半球8に内面側と試料保持部5、粉体7を充填した試料容器6の位置関係を示す試料保持部を図9に示す。試料保持部5は、積分半球8の内側に凸部を有しており、凸部と試料容器6とが係合し、試料容器6が保持されている。
蛍光のフォトン数/吸収した励起光のフォトン数
として計算により求められる。
実施例3では、試料保持部5の底部に設けた構造(凸部)により、粉体7を入れた試料容器6を支え、試料容器6の底部を積分半球8内の所定の位置に保持したが、本実施例では、図10に示すように試料容器6の上部である底面に対向する側に突起(凸部)を設けることで同じく試料容器6の底部を積分半球内の所望の位置に保持するようにしたものである。具体的には、試料容器6の上部に設けた突起と試料保持部5とが係合し、試料保持部5の上部で試料容器5を支える構造となっている。
実施例3、実施例4では、上半分のタイプの積分半球8を用いたが、本実施例では下半分のタイプの積分半球8を用いても同じ測定が可能である。その構成の正面断面図を図11に示す。本実施例の場合、試料保持部5、試料容器6は球体を切断した面に設けられた鏡9に開けられた導入部に設置する。それらの位置関係を図12に示す。
実施例5では、試料保持部5の底部に設けた構造(凸部)により、粉体7を入れた試料容器6を支え、試料容器6の底部を積分半球8内の所定の位置に保持したが、本実施例では、図13に示すように試料容器6の上部に突起(凸部)を設けることで同じく試料容器6の底部を積分半球8内の所望の位置に保持するようにしたものである。具体的には、試料容器6上部に設けた突起と試料保持部5とが係合し、試料保持部5の上部で試料容器6を支える構造となっている。
積分球1の下面に試料保持部10に保持された試料容器12を設置した積分球を図14に示す。試料容器12は透明な材料からなるカバー11により覆われている。積分球1の下部に設置された試料容器12内に蛍光体粉体7を置き、積分球1の上部の励起光投入口2より励起光を照射して試料7が発光した全放射成分を積分球1にて平均化し、測定光取り出し口3より平均化した光を取り出して分光光度計を用いて光のスペクトルおよび強度を測定している。本方法では粉末試料の充填状態により測定値にばらつきを生じやすい。
2 励起光投入口
3 測定光取り出し口
4 遮蔽板
5、10 試料保持部
6、12 試料容器
7 粉体
8 積分半球
9 鏡
11 カバー
Claims (12)
- 内部表面が白色材料で覆われた球状あるいは半球状を有する積分球と、
前記積分球の上部に、底面が透明な材料からなる試料容器を保持した試料保持部と
を備える、試料保持部付積分球。 - 励起光投入部と測定光取り出し部とをさらに備える、請求項1に記載の積分球。
- 前記試料保持部は、前記試料容器に充填した試料の底面が、前記積分球の内側の球面に一致するように、前記試料容器を保持する、請求項1に記載の積分球。
- 前記透明な材料は、ガラス、プラスチックおよび石英ガラスからなる群から選択される、請求項3に記載の積分球。
- 前記透明な材料は石英ガラスである、請求項4に記載の積分球。
- 前記励起光投入部と前記試料保持部とは、前記励起光投入部から投入された光が前記試料保持部に保持された前記試料容器の底面に照射するように位置する、請求項1に記載の積分球。
- 前記試料保持部は、前記積分球内側に凸部をさらに有し、前記凸部と前記試料容器とが係合し、前記試料容器を保持する、請求項1に記載の積分球。
- 前記試料容器は、前記底面と対向する側に凸部をさらに有し、前記試料保持部と前記凸部とが係合し、前記試料保持部に保持される、請求項1に記載の赤分球。
- 請求項1に記載の試料保持部付積分球を用いて光学測定する方法であって、
単一波長の光を前記積分球に投入し、前記積分球の上部に設置した前記試料保持部が保持する前記試料容器に充填された試料に照射し、前記試料が発する全放射成分を平均化し、平均化した光の一部を取り出して、分光測定器によりスペクトルを測定する工程
を包含する、光学測定法。 - 前記試料保持部付積分球は、励起光投入部と測定光取り出し部とをさらに備え、
前記スペクトルを測定する工程は、前記単一波長の光を前記励起光投入部から投入し、前記平均化した光の一部を前記測定光取り出し部から取り出す、請求項8に記載の方法。 - 請求項1に記載の試料保持部付積分球を用いて量子効率を測定する方法であって、
請求項9に記載の光学測定方法において、前記試料として標準白色試料を前記試料容器に充填し、スペクトルを測定する第1の工程と、
請求項9に記載の光学測定方法において、前記試料として蛍光体試料を前記試料容器に充填し、スペクトルを測定する第2の工程と、
前記第1の工程によって得られる前記単一波長の光の強度と、前記第2の工程によって得られる前記蛍光体試料が発する蛍光の強度とに基づいて、前記蛍光体試料の量子効率を算出する工程と
を包含する、方法。 - 前記算出する工程は、前記第1の工程で得られたスペクトルに基づく前記単一波長の光の光量子量と、前記単一波長の光の光量子量および前記第2の工程で得られたスペクトルに基づく前記蛍光体試料が吸収した光量子量および前記蛍光体試料が発光した光量子量とを算出し、前記蛍光体試料の量子効率を算出する、請求項11に記載の方法。
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