JP6352529B2 - 光量検出装置、それを用いた免疫分析装置および荷電粒子線装置 - Google Patents

光量検出装置、それを用いた免疫分析装置および荷電粒子線装置 Download PDF

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Description

本発明は、光を検出して光量の測定を行う光量検出装置、それを用いた免疫分析装置および荷電粒子線装置に関する。
光電子増倍管は、非常に微弱な光を電気信号として取り出すことができるため、様々な分野で使用されている。例えば、光度計では、試料に光を照射することにより、試料から発生する蛍光を光電子増倍管によって検出し、微量の試料内の含有成分を分析する。また、荷電粒子線装置では、試料上に電子ビームを照射し、その試料表面から発生する微弱な二次電子をシンチレータで光に変換して光電子増倍管によって検出し、試料表面の微細な観察を行う。
このような光電子増倍管を用いた光の検出に関する技術として、例えば、特許文献１（国際公開第２０１３／１８７５１１号）には、光検出手段により検出される光量に応じたアナログ検出信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段によって増幅されたアナログ検出信号をディジタル検出信号に変換するアナログディジタル変換手段と、前記アナログディジタル変換手段によって変換されたディジタル検出信号からパルスを検出するとともに、検出したパルスのエネルギを検出する処理を繰り返し、検出したエネルギごとのパルスの出現頻度を求め、求めたエネルギごとのパルスの出現頻度に基づいてパルス判定しきいちを決定するしきい値決定手段と、前記しきい値決定手段によって決定されたパルス判定しきい値以上のエネルギのパルスを含む前記ディジタル検出信号を検出信号として出力するしきい値処理手段とを備えることを特徴とする光信号検出回路に関する技術が開示されている。
国際公開第２０１３／１８７５１１号
近年、光度計や荷電粒子線装置においてはさらに高い精度が求められており、より微量の光を検出することが必要となっている。
しかしながら、上記従来技術においては、しきい値を定めて光の信号成分と暗電流に起因するノイズの信号成分とを弁別しているものの、暗電流に起因するノイズの信号成分とフロアノイズの信号成分との弁別について考慮されておらず、正確なベース電圧を求めることができないため、このベース電圧との比較で求められる光の信号成分の値を正確に得ることができないという課題があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、暗電流パルスとフロアノイズとを弁別することにより、ベース電圧の精度を向上することができ、光の検出精度を向上することができる光量検出装置、それを用いた免疫分析装置および荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、光を検出する光検出部からの検出信号を増幅する増幅処理を行う増幅部と、前記増幅部で増幅された検出信号をディジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換処理を行うＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部からの出力信号に対して、予め定めたベース閾値よりも低い信号成分の時間平均値をベース電圧として算出するベース電圧算出処理を行うベース電圧算出部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号に対して、ベース電圧算出部で算出されたベース電圧が０となるようにオフセットさせるベース補正処理を行うベース補正処理部と、前記光検出部への光の未入力状態におけるベース電圧算出処理部からの出力信号に対して、予め定められた信号検出閾値よりも高い信号成分を暗電流パルスとして算出する暗電流算出処理を行う暗電流算出部と、前記ベース電圧算出処理部からの出力信号に対して、予め定められた信号検出閾値よりも高い信号成分を検出光パルスとして算出する閾値処理を行う閾値処理部と、前記閾値処理で得られた検出光の信号成分から前記暗電流算出処理で得られた暗電流の信号成分の時間平均値を減算して発光信号量を算出する発光信号量算出処理を行う発光信号量算出部とを備えたものとする。
暗電流パルスとフロアノイズとを弁別することにより、ベース電圧の精度を向上することができ、光の検出精度を向上することができる。
第１の実施の形態の光量検出装置の全体構成を概略的に示す図である。 第１の実施の形態の光量検出装置における検出光の検出処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態のＡ／Ｄ変換部の出力における暗電流パルスの出力波形を模式的に示す図である。 第１の実施の形態の比較例としての暗電流パルスの出力波形を模式的に示す図である。 第１の実施の形態のベース電圧算出部におけるベース電圧算出処理を説明する図である。 第１の実施の形態の閾値処理部における閾値処理を説明する図である。 第２の実施の形態の光量検出装置の全体構成を概略的に示す図である。 第２の実施の形態の光量検出装置における検出光の検出処理を示すフローチャートである。 第３の実施の形態の荷電粒子線装置の全体構成を概略的に示す図である。
本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１〜図６を参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態に係る光量検出装置の全体構成を概略的に示す図である。
図１において、光量検出装置１００は、入射された光を検出して電流に変換し、検出信号として出力する光検出部としてのホトマル２と、ホトマル２からの検出信号を増幅する増幅処理を行う増幅部としてのプリアンプ５と、プリアンプ５で増幅された検出信号をディジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換処理を行うＡ／Ｄ変換部６と、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号に対して、予め定めたベース閾値よりも低い信号成分の時間平均値をベース電圧として算出するベース電圧算出処理を行うベース電圧算出部９と、コンピュータ（ＰＣ）４からの指示に基づいてベース閾値をベース電圧算出部９に入力するベース閾値入力部１０と、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号に対して、ベース電圧算出部９で算出されたベース電圧が０（ゼロ）となるようにオフセットさせるベース補正処理を行うベース補正処理部８と、ベース補正処理部８からの出力信号に対して、予め定められた信号検出閾値よりも高い信号成分を検出光パルスとして算出する閾値処理、及びホトマル２への光の未入射状態におけるベース補正処理部８からの出力信号に対して、予め定めた信号検出閾値よりも高い信号成分を暗電流パルスとして算出する暗電流算出処理を行う暗電流算出部としての閾値処理部１１と、ＰＣ４からの指示に基づいて信号検出閾値を閾値処理部１１に入力する信号検出閾値入力部１２と、閾値処理で得られた検出光の信号成分から暗電流算出処理で得られた暗電流の信号成分の時間平均値を減算して発光信号量を算出する発光信号量算出処理を行う発光信号量算出部としてのＰＣ４とから概略構成されている。
ベース補正処理部８、ベース電圧算出部９、ベース閾値入力部１０、閾値処理部１１、及び信号検出閾値入力部１２は、Ａ／Ｄ変換部６から入力されたディジタル信号を演算処理して測定信号量のＳＮＲを向上させる演算部７として、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）上に構成されている。また、プリアンプ５、Ａ／Ｄ変換部６、及び演算部７は、ホトマル２からの信号を処理して光量検出装置１００全体の動作を制御する全体制御部としてのＰＣ４に送る検出回路３を構成している。
ホトマル２は、入射された検出対象の光（検出光）１の光量に応じた電流出力を行う。ただし、検出光１が未入力の状態においても熱的原因などによって生じる暗電流がプリアンプ５に一定確率で出力される。
プリアンプ５は、オペアンプ、電流電圧変換用のフィードバック抵抗、周波数帯域設定用のコンデンサ、差動増幅回路等（ともに図示せず）により構成されており、ホトマル２からの出力信号（出力電流）を電圧信号に変換してＡ／Ｄ変換部６に入力している。
Ａ／Ｄ変換部６は、プリアンプ５から入力された電圧信号をディジタルデータに変換するものである。Ａ／Ｄ変換部６の分解能は微小電圧を分解可能なものであれば良く、例えば、サンプリング時間間隔が４ｕｓ、電圧分解能が０．６ｕＶ程度まで分解可能なものを用いる。
ＰＣ4は、光量検出装置１００全体の動作を制御するものであり、ベース電圧算出部９やベース閾値入力部１０、信号検出閾値入力部１２へのパラメータの入力と、光量検出装置１００における光量検出処理の開始や停止を指示する。また、検出回路３から入力されたデータを蓄積するとともに、一定時間内の信号面積を求めるなどの計算処理をおこなう。
図２は、光量検出装置における検出光の検出処理を示すフローチャートである。
図２の検出処理において、まず、ＰＣ４は、ベース閾値入力部１０へのパラメータ（ベース閾値を含む）の設定、及び信号検出閾値入力部１２へのパラメータ（信号検出閾値を含む）の設定を行い、その後、ベース電圧算出処理の開始を検出回路３に指示する（ステップＳ１００）。
ベース電圧算出処理が指示されると、ベース電圧算出部９は、ＰＣ４から設定されたパラメータに基づいてベース電圧の算出を行う（ステップＳ１１０）。ベース電圧算出処理は、ＰＣ４から停止の指示がなされるまで繰り返し行われる。
ベース電圧値が算出された後、ＰＣ４が検出回路３の出力データを蓄積開始すると、暗電流算出処理が開始される（ステップＳ１２０）。暗電流算出処理では、検出光１がホトマル２に入射されない場合について、ホトマル２から出力される出力信号（暗電流）の信号量の測定を行う。
次に、ホトマル２への検出光１の入射光が開始され、ステップＳ１２０と同様のデータ処理によって、信号量の測定を行う（ステップＳ１３０）。ＰＣ４におけるデータ処理によって、発光時信号量から、暗電流分の信号を減算することで純粋な発光信号量が出力される。
ここで、以上のように構成した光量検出装置１００の各処理の詳細を説明する。
（１）ベース電圧算出処理
図３は、本実施の形態のＡ／Ｄ変換部６の出力における暗電流パルスの出力波形を模式的に示す図である。
本実施の形態においては、プリアンプ５の回路定数を適切に設定することによって、ゲインと帯域を調整し、図３の波形のようにＡ／Ｄ変換部６の出力波形が暗電流パルス一個当たり最大パルス高４００カウント、パルス幅２５ポイント程度になるように高周波帯域１０ｋＨｚに設定する。パルス高が４００カウントでノイズ高が２０カウントである場合のＳ／Ｎ比は２０と大きく、暗電流パルス３１がノイズ３２から突出しておいる。これにより、閾値処理における暗電流パルスとノイズとの弁別が容易になる。
なお、パルス高の単位としたカウント、及びパルス幅の単位としたポイントとは、適当な値（例えば、１カウント＝０．６ｕＶ、１ポイント＝４ｕｓ）を用いて正規化したものであり、特に言及しない場合は同様の定義を用いて説明するものとする。
図４は、本実施の形態の比較例としての暗電流パルスの出力波形を模式的に示す図である。
図４に示す比較例では、プリアンプの周波数帯域を低周波帯域１ｋＨｚに設定したときに得られる暗電流パルスの波形を示す。このとき、Ａ／Ｄ変換部の出力データが暗電流パルス一個当たり最大パルス高４０カウント、パルス幅２５０ポイント程度になっている。パルス高４０がカウントでノイズ高が２０カウントである場合のＳ／Ｎ比が２と小さく、暗電流パルスがノイズに埋もれている。このような場合には、本実施の形態と比較して、閾値処理における暗電流パルスとノイズとの弁別の精度が低下する。
図５は、ベース電圧算出部におけるベース電圧算出処理を説明する図である。
図５に示すように、ベース電圧算出部９に入力されたデータは、サンプリング毎にベース閾値入力部１０から入力されたベース閾値Ｖｂｔｈの設定値と比較され、ベース閾値Ｖｂｔｈを超えたデータとベース閾値Ｖｂｔｈ以下のデータとが別々にベース電圧算出部９に記憶される。
つまり、暗電流パルスの波形部分５１,５２がベース閾値Ｖｂｔｈを超えたデータとして記憶され、フロアノイズ部分５３，５４，５５がベース閾値Ｖｂｔｈ以下のデータとして記憶される。そして、ベース閾値Ｖｂｔｈ以下のデータの合算値をデータ数のカウント数で除算することにより平均値、すなわちベース電圧を算出する。
例えば、ベース電圧算出処理における算出時間を１０００ポイントサンプリング内として設定した場合、暗電流パルスが１パルス含まれる状況では、信号量として１００００（＝パルス高４００カウント×パルス幅２５ポイント）が平均値に含まれ、算出時間の１０００ポイントで平均しても１０カウントのベース電圧の誤差となる。パルス波形部分を含まないことで、この誤差を除去する効果を得る。
また、より正確なベース電圧を得るには、ベース閾値をなるべく低くして、含まれる暗電流信号の成分を減らす必要があるが、本実施の形態ではプリアンプ５の帯域を調整してＳ/Ｎ比を上げており、ベース電圧の算出時に暗電流パルス成分が含まれない。つまり、前述の比較例のように、低周波帯域１ｋＨｚのときには算出時間１０００ポイントのうちパルス幅２５０ポイントを除いた７５０ポイントを平均してベース電圧値を求めるところ、本実施の形態では、高周波帯域１０ｋＨｚのときには算出時間１０００ポイントのうちパルス幅２５ポイントを除いた９７５ポイントを平均してベース電圧を求めることから、平均化できるポイント数が多くなるため、より正確なベース電圧を算出することができる。
（２）ベース補正処理
ベース補正処理部８におけるベース補正処理では、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号に対して、ベース電圧算出部９で算出されたベース電圧が０（ゼロ）となるようにオフセットされる。すなわち、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号において、結果的にフロアノイズの平均値が０（ゼロ）になるように、その出力信号全体がオフセットされる。
（３）閾値処理、暗電流算出処理
図６は、閾値処理部における閾値処理を説明する図である。
図６に示すように、ベース補正処理部８から閾値処理部１１に入力された信号は、サンプリング毎に信号検出閾値入力部１２から入力された信号検出閾値Ｖｔｈの設定値と比較され、信号検出閾値Ｖｔｈを超えたデータと信号検出閾値Ｖｔｈ以下のデータとが弁別される。
フロアノイズ５４のように信号検出閾値Ｖｔｈ以下のデータは、０（ゼロ）に置き換えられ、信号検出閾値Ｖｔｈを超えたパルス（暗電流パルス、検出光パルス）のデータは、そのままでＰＣ４に出力される。
なお、暗電流算出処理では、ホトマル２への光の未入射状態において同様の処理を行う。また、暗電流算出時には、検出対象の発光信号とは異なる迷光などの意図しない微弱光も同時に測定されることもあるが、本発明ではそれらも含めて暗電流測定時に算出しても良い。
閾値処理部１１では、図６の波形のように閾値処理後のデータはベース電圧が０（ゼロ）にオフセットされたうえで、信号検出閾値Ｖｔｈ以下のデータが０に置き換えられており、ホトンパルスのみが残った状態のデータからとなっており、信号量算出時間内のサンプリング数を合算することで最終的な信号量の出力ができる。
（４）発光信号量算出処理
ＰＣ４における発光信号量算出処理では、ホトマル２に検出光１が入射された状態での発光時信号量から、暗電流算出処理により得られた暗電流分の信号を減算することで検出光１の純粋な発光信号量が出力される。
以上のように構成した本実施の形態の作用・効果を説明する。
従来技術においては、しきい値を定めて光の信号成分と暗電流に起因するノイズの信号成分とを弁別しているものの、暗電流に起因するノイズの信号成分とフロアノイズの信号成分との弁別について考慮されておらず、正確なベース電圧を求めることができないため、このベース電圧との比較で求められる光の信号成分の値を正確に得ることができないという課題があった。
これに対して本実施の形態においては、入射された光を検出して電流に変換し、検出信号として出力する光検出部としてのホトマル２と、ホトマル２からの検出信号を増幅する増幅処理を行う増幅部としてのプリアンプ５と、プリアンプ５で増幅された検出信号をディジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換処理を行うＡ／Ｄ変換部６と、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号に対して、予め定めたベース閾値よりも低い信号成分の時間平均値をベース電圧として算出するベース電圧算出処理を行うベース電圧算出部９と、ＰＣ４からの指示に基づいてベース閾値をベース電圧算出部９に入力するベース閾値入力部１０と、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号に対して、ベース電圧算出部９で算出されたベース電圧が０（ゼロ）となるようにオフセットさせるベース補正処理を行うベース補正処理部８と、ベース補正処理部８からの出力信号に対して、予め定められた信号検出閾値よりも高い信号成分を検出光パルスとして算出する閾値処理、及びホトマル２への光の未入射状態におけるベース補正処理部８からの出力信号に対して、予め定めた信号検出閾値よりも高い信号成分を暗電流パルスとして算出する暗電流算出処理を行う暗電流算出部としての閾値処理部１１と、ＰＣ４からの指示に基づいて信号検出閾値を閾値処理部１１に入力する信号検出閾値入力部１２と、閾値処理で得られた検出光の信号成分から暗電流算出処理で得られた暗電流の信号成分の時間平均値を減算して発光信号量を算出する発光信号量算出処理を行う発光信号量算出部としてのＰＣ４とを備えるように構成したので、暗電流パルスとフロアノイズとを弁別することにより、ベース電圧の精度を向上することができ、光の検出精度を向上することができる。
＜第１の実施の形態の変形例＞
本発明の第１の実施の形態の変形例について説明する。
第１の実施の形態においては、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号に対して、演算部７及びＰＣ４が逐次各処理を実施するように構成したが、これに限られず、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号を記憶し、必要な量のデータの取得が終了した後に、それらのデータを用いて暗電流算出処理および閾値処理を行うように構成しても良い。
この場合においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図７及び図８を参照しつつ説明する。
図７は、本実施の形態に係る光量検出装置の全体構成を概略的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
図７において、光量検出装置１００は、入射された光を検出して電流に変換し、検出信号として出力する光検出部としてのホトマル２と、ホトマル２からの検出信号を増幅する増幅処理を行う増幅部としてのプリアンプ５と、プリアンプ５で増幅された検出信号をディジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換処理を行うＡ／Ｄ変換部６と、ホトマル２への電力の供給を遮断した状態で、信号成分（ノイズフロア）の時間平均値をベース電圧として算出するベース電圧算出処理を行うベース電圧算出部９Ａと、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号に対して、ベース電圧算出部９Ａで算出されたベース電圧が０（ゼロ）となるようにオフセットさせるベース補正処理を行うベース補正処理部８と、ベース補正処理部８からの出力信号に対して、予め定められた信号検出閾値よりも高い信号成分を検出光パルスとして算出する閾値処理、及びホトマル２への検出光の未入射状態におけるベース補正処理部８からの出力信号に対して、予め定めた信号検出閾値よりも高い信号成分を暗電流パルスとして算出する暗電流算出処理を行う暗電流算出部としての閾値処理部１１と、ＰＣ４Ａからの指示に基づいて信号検出閾値を閾値処理部１１に入力する信号検出閾値入力部１２と、閾値処理で得られた検出光の信号成分から暗電流算出処理で得られた暗電流の信号成分の時間平均値を減算して発光信号量を算出する発光信号量算出処理を行う発光信号量算出部としてのＰＣ４Ａと、ＰＣ４Ａからの指示に基づいてホトマル２の動作のＯＮ／ＯＦＦを切り換える検出信号切換部１３とから概略構成されている。
検出信号切換部１３は、ホトマル２への動作電力の供給と遮断とを切り換えることにより、ホトマル２からＡ／Ｄ変換部６に出力される検出信号の出力の有無を切り換える。
ベース補正処理部８、ベース電圧算出部９Ａ、閾値処理部１１、及び信号検出閾値入力部１２は、Ａ／Ｄ変換部６から入力されたディジタル信号を演算処理して測定信号量のＳＮＲを向上させる演算部７Ａとして、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）上に構成されている。また、プリアンプ５、Ａ／Ｄ変換部６、及び演算部７Ａは、ホトマル２からの信号を処理して光量検出装置１００全体の動作を制御する全体制御部としてのＰＣ４Ａに送る検出回路３Ａを構成している。
図８は、光量検出装置における検出光の検出処理を示すフローチャートである。
図８の検出処理において、まず、ＰＣ４は、ベース測定時間、信号測定時間の設定を行う（ステップＳ２００）。このとき、ホトマル２はＯＮされている。
続いて、ＰＣ４Ａは、検出信号切換部１３に対してホトマル２への電力の供給をＯＦＦにする指令を入力する（ステップＳ２１０）。
続いて、ホトマル２への電力の供給が停止されると、ＰＣ４Ａは、Ａ／Ｄ変換部６の出力データを蓄積し、ベース測定時間内で平均値を算出する（ステップＳ２２０）。このとき、ホトマル２は停止しているため、暗電流パルスは発生しておらずディジタルデータに含まれるのは、無入力時のプリアンプ５が持っている、フロアノイズのみとなり、平均化によって得られるベース電圧値は暗電流による誤差要因を含まないものとなる。
続いて、ＰＣ４Ａは、ホトマル２へ電力を供給する指令を検出信号切換部１３に出力する（ステップＳ２３０）。なお、ホトマル２の出力電流は供給電源の安定状態に大きく依存するため、ホトマル２への供給電力が十分に安定する時間まで待つ。
続いて、ＰＣ４Ａは、ホトマル２への検出光１の未入射状態における、ホトマル２の暗電流を一定時間内で測定する（ステップＳ２４０）。このとき、ＰＣ４Ａは暗電流のパルスのみの信号量面積を算出する。
次に、ホトマル２への検出光１の入射が開始され、一定時間内のデータを加算し発光信号量の算出を行う（ステップＳ２４０）。このとき、発光開始と信号量測定の開始は同期されるものとする。
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図９を参照しつつ説明する。
本実施の形態は、荷電粒子線装置に第１の実施の形態に係る光量検出装置を適用するものである。
図９は、本実施の形態に係る荷電粒子線装置の全体構成を概略的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
図９において、荷電粒子線装置３００は、電子源３０１、引出し電極３０２、加速電極３０３、第一集束電極３０５、絞り３０６、第二集束電極３０７、電子ビーム走査用偏向器３０８、対物レンズ３０９、試料ステージ３１１、ＥｘＢ偏向器３１２、二次電子検出器２Ｂ、高圧制御部３２０、アライナー制御部３２１、集束レンズ制御部３２２、偏向制御部３２３、検出回路３、対物レンズ制御部３２５、ステージ制御部３２６、及び、コンピュータ４Ｂにより概略構成されている。
ウェハなどの被検査試料３１０は試料ステージ３１１に保持されている。
電子源３０１からは電子ビーム３０４が引出し電極３０２及び加速電極３０３によって射出される。その後、電子ビーム３０４は、第一集束電極３０５、絞り３０６、第二集束電極３０７により集束され、電子ビーム走査用偏向器３０８により偏向され、対物レンズ３０９を介して被検査試料３１０上を走査する。
電子ビーム３０４が被検査試料３１０に照射されると、反射電子および二次電子３１３が発生し、これらはＥＸＢ偏向器３１２によって加速され、二次電子検出器２Ｂによって検出される。
二次電子検出器２Ｂで検出された反射電子および二次電子３１３の検出信号は、検出回路３を介してコンピュータ４Ｂに入力される。コンピュータ４Ｂは、制御情報を元に画像データを生成し、生成された画像データは、図示しない表示装置に画像として表示される。
電子源３０１、引出し電極３０２、及び加速電極３０３は高圧制御部３２０により制御され、第一集束電極３０５及び第二集束電極３０７は集束レンズ制御部３２２に制御され、電子ビーム走査用偏向器３０８は偏向制御部３２３に制御され、対物レンズ３０９は対物レンズ制御部３２５に制御され、試料ステージ３１１はステージ制御部３２６に制御される。
以上のように構成した荷電粒子線装置３００において、二次電子検出器２Ｂ、検出回路３、及びコンピュータ４Ｂの一部は、光量検出装置１００Ｂを構成している。二次電子検出器２Ｂは、ホトマル２と、反射電子および二次電子２１３を光（検出光１）に変換するシンチレータ２ｂ等とにより構成されている。
すなわち、本実施の形態に係る光量検出装置１００Ｂは、シンチレータ２ｂにより入射された光を検出して電流に変換し、検出信号として出力する光検出部としてのホトマル２と、ホトマル２からの検出信号を増幅する増幅処理を行う増幅部としてのプリアンプ５と、プリアンプ５で増幅された検出信号をディジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換処理を行うＡ／Ｄ変換部６と、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号に対して、予め定めたベース閾値よりも低い信号成分の時間平均値をベース電圧として算出するベース電圧算出処理を行うベース電圧算出部９と、コンピュータ４Ｂからの指示に基づいてベース閾値をベース電圧算出部９に入力するベース閾値入力部１０と、Ａ／Ｄ変換部６からの出力信号に対して、ベース電圧算出部９で算出されたベース電圧が０（ゼロ）となるようにオフセットさせるベース補正処理を行うベース補正処理部８と、ベース補正処理部８からの出力信号に対して、予め定められた信号検出閾値よりも高い信号成分を検出光パルスとして算出する閾値処理、及びホトマル２への光の未入射状態におけるベース補正処理部８からの出力信号に対して、予め定めた信号検出閾値よりも高い信号成分を暗電流パルスとして算出する暗電流算出処理を行う暗電流算出部としての閾値処理部１１と、コンピュータ４Ｂからの指示に基づいて信号検出閾値を閾値処理部１１に入力する信号検出閾値入力部１２と、閾値処理で得られた検出光の信号成分から暗電流算出処理で得られた暗電流の信号成分の時間平均値を減算して発光信号量を算出する発光信号量算出処理を行う発光信号量算出部としての機能を有するコンピュータ４Ｂの一部とから概略構成されている。
その他の構成は第１又は第２の実施の形態と同様である。
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜その他の実施の形態＞
本実施の形態に係る光量検出装置は、免疫分析装置に適用することが可能である。
そのような免疫分析装置としては、例えば、測定セルはセル基盤と、ホトマル２を収納したケースと、セル基盤とケースとの間に位置する透明な受光窓とを有し、それらの間に測定セル内に導入された反応生成物を含む懸濁液が流れる流路が形成されるものが考えられる。
そして、流路内の作用電極上に反応生成物と未反応の磁性粒子を補足し、それらの周囲を標識物質の励起を誘引するために用いられるＴＰＡ（トリプロピルアルミン）を含む緩衝液によって満たす。その後、作用電極とその同一平面上両側に配置された対極間に定められたシーケンスに基づいた電圧を印加し、標識物質による発光反応を行わせる。
ホトマル２は流路の反応生成物より発生し受光窓板を透過した光を計測するものである。ホトマル２は磁気シールド管に覆われて、ケース内に収納されている。ホトマル２の上方にはソケットが取り付けられ、このソケットを介してホトマル２の検出信号が検出回路３およびＰＣ４に送られ、光強度が計測される。
その他の構成は第１又は第２の実施の形態と同様である。
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本願発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
１ 検出光
２ ホトマル
３ 検出回路
４，４Ｂ コンピュータ（ＰＣ）
５ プリアンプ
６ Ａ／Ｄ変換部
７ 演算部（ＦＰＧＡ）
８ ベース補正処理部
９ ベース電圧算出部
１０ ベース閾値入力部
１１ 閾値処理部
１２ 信号検出閾値入力部
１３ 検出信号切換部
１００ 光量検出装置
３００ 荷電粒子線装置

Claims (7)

  1. 光を検出する光検出部からの検出信号を増幅する増幅処理を行う増幅部と、
    前記増幅部で増幅された検出信号をディジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換処理を行うＡ／Ｄ変換部と、
    前記Ａ／Ｄ変換部からの出力信号に対して、予め定めたベース閾値よりも低い信号成分の時間平均値をベース電圧として算出するベース電圧算出処理を行うベース電圧算出部と、
    Ａ／Ｄ変換部からの出力信号に対して、ベース電圧算出部で算出されたベース電圧が０となるようにオフセットさせるベース補正処理を行うベース補正処理部と、
    前記光検出部への光の未入力状態におけるベース電圧算出処理部からの出力信号に対して、予め定められた信号検出閾値よりも高い信号成分を暗電流パルスとして算出する暗電流算出処理を行う暗電流算出部と、
    前記ベース電圧算出処理部からの出力信号に対して、予め定められた信号検出閾値よりも高い信号成分を検出光パルスとして算出する閾値処理を行う閾値処理部と、
    前記閾値処理で得られた検出光の信号成分から前記暗電流算出処理で得られた暗電流の信号成分の時間平均値を減算して発光信号量を算出する発光信号量算出処理を行う発光信号量算出部と
    を備えたことを特徴とする光量検出装置。
  2. 請求項１記載の光量検出装置において、
    前記ベース電圧算出処理と、前記暗電流算出処理とは、並行して実行されることを特徴とする光量検出装置。
  3. 請求項１記載の光量検出装置において、
    前記Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を記憶して必要に応じて出力するする出力信号記憶部をさらに備え、
    前記暗電流算出処理、前記閾値処理、前記発光信号量算出処理は、前期出力信号記憶部からの出力信号に基づいて行うことを特徴とする光量検出装置。
  4. 請求項１又は３記載の光量検出装置において、
    前記光検出部からの検出信号の出力の有無を切り換える検出信号切換部をさらに備えたことを特徴とする光量検出装置。
  5. 請求項１記載の光量検出装置において、
    前記ベース電圧算出処理は、前記光検出部への光の未入力状態、又は、前記光検出部からの検出信号が無い状態において行われることを特徴とする光量検出装置。
  6. 測定対象の試料と、前記試料中の特定成分と結合して複合体を形成する発光体及び磁性粒子を含む試薬との混合液が導入されるフローセルと、
    前記フローセルに導入された混合液中の前記複合体を前記フローセル内の予め定めた測定領域に捕捉するための磁界を発生させる磁界発生装置と、
    前記測定領域に捕捉された複合体から発生する光を検出する前記請求項１に記載の光量検出装置と
    を備えたことを特徴とする免疫分析装置。
  7. 測定対象の試料を配置する試料ステージと、
    前記試料ステージ上の試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置と、
    前記荷電粒子線の照射により前記試料から生じる二次電子によってシンチレータで生じる光を検出する前記請求項１に記載の光量検出装置と
    を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
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