JPH0225136B2 - - Google Patents

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JPH0225136B2
JPH0225136B2 JP57183244A JP18324482A JPH0225136B2 JP H0225136 B2 JPH0225136 B2 JP H0225136B2 JP 57183244 A JP57183244 A JP 57183244A JP 18324482 A JP18324482 A JP 18324482A JP H0225136 B2 JPH0225136 B2 JP H0225136B2
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JP
Japan
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pulse
waveform
measuring
tac
light
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JP57183244A
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English (en)
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JPS5972049A (ja
Inventor
Kyoaki Hara
Kazunari Yokoyama
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Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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Publication date
Application filed by Horiba Ltd filed Critical Horiba Ltd
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Priority to US06/539,680 priority patent/US4600306A/en
Publication of JPS5972049A publication Critical patent/JPS5972049A/ja
Publication of JPH0225136B2 publication Critical patent/JPH0225136B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6408Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は試料の発光寿命を測定する装置に関し
殊に励起光のパルス幅に比べてそれ程長くない寿
命の発光を測定するための装置に関する。
励起光のパルス幅に比べて発光寿命が十分長い
と、発光波形のみ測定し、その減衰曲線から寿命
を求めることができるが、励起光のパルス幅に比
べて発光寿命がそれ程長くない場合、発光波形は
パルス幅の影響を受けて歪を生じる。そのため、
この場合は、発光波形のみならず励起光パルス波
形も測定する必要があり、これらの量は真の発光
波形とコンボリユーシヨン積分の式で表わされ
る。ここにコンボルーシヨン積分の式とは、測定
された発光波形をI(t)、励起光パルス波形をP
(t)、真の発光波形をG(t)とすると、 I(t)=∫t 0P(t′)G(t−t′)dt′ で表わされる。I(t)、P(t)からデコンボリユー
シヨン演算によりG(t)を求め、発光寿命を得る。
従来試料の発光寿命を時間相関光子計数法に基
づいて求める場合、1回の発光に対し単一の光電
子パルスしか計測できず、測光効率が悪いため測
定に長時間要した。
この欠点を改良し、1回の発光で複数個の光電
子パルスを計測する装置として特開昭57−137843
号公報に示されたものがある。この装置は概ね第
1図に示すように、パルス光の発光源1と、該パ
ルス光が照射された試料2の発する光を受けて光
電子パルスを発する光検出器3と、前記発光源1
のパルス光の発光時にスタートパルスを発するス
タートパルス発生手段4(通常、フオトマル5と
波形整形回路6とで構成される。)と、この手段
が発するスタートパルスによつて動作し光検出器
3が発する複数個の光電子パルスをストツプパル
スとして順次動作停止する複数個の時間−電圧変
換器(以下、TACという。)7と、該TAC7の
出力信号を順次取出すマルチプレクサ8、および
それからの出力信号を記憶演算処理する回路手段
9とから成つている。従来の装置によつてデコン
ボリユーシヨン演算により発光寿命を求めるに
は、試料の発光波形I(t)の測定とは別の時間に、
試料2を散乱体に置き換えて、励起光パルス波形
P(t)を測定しなければならない。通常TACを多
チヤンネル構成として測定時間の短縮を図つたと
しても装置のパルス対分解能に限度があり、この
限界以内の複数個の光電子パルスが発生した場
合、個々の光電子パルスを区別できず、いわゆる
パイルアツプ効果が起きるため、多チヤンネル
TACの効果があまり発揮できず、やはり測定に
長時間を要するという欠点を残す。従つて比較的
短寿命の試料ではパルス励起光の繰返し数を約
20KHzとしても励起光パルス波形測定に1時間、
発光波形測定に1時間以上計2時間以上も費すこ
とが多い。更に繰り返し数の少ないパルスレーザ
を用いた場合励起光パルス波形の測定だけでも10
時間以上というような場合がある。また、このよ
うに測定時間が長いと励起光のパルス波形が多少
変化する場合もあるので、P(t)、I(t)を別の時
間に測定した場合、測定されたP(t)はI(t)測定
時のP(t)と多少異なつており、デコンボリユー
シヨン演算で発光寿命を求めたとしても、誤差が
大きくなるという欠点も生じる。
本発明はこのような点にあつて励起光パルス波
形と発光波形とを同時に測定できる装置を開発す
ることによつて、上記諸欠点の解消を図つたもの
である。
而して、本発明に係る試料の発光寿命測定装置
は、パルス光の発光源と、該パルス光の基準時間
としてのスタートパルスの発生手段と、前記発光
源のパルス光を2分する手段と、該手段にて分配
された一方の光を受けて光電子パルスを発する励
起光パルス波形測定用の光検出器と、他方の光を
照射された試料からの発光を受けて光電子パルス
を発する発光波形測定用の光検出器と、前記各光
検出器に各別に接続された励起光パルス波形測定
用TAC及び発光波形測定用TACを備え、各TAC
は前記スタートパルスによつて同時に動作すると
共に、励起光パルス波形測定用TACは励起光パ
ルス波形用測定検出器から送られる光電子パルス
をストツプパルスとして、他方、発光波形測定用
TACは発光波形測定用光検出器から送られる光
電子パルスをストツプパルスとして夫々動作開始
時から光電子パルスを受けるまでの時間に比例し
た電圧を出力するようにされ、両TACの出力は
多チヤンネル波高分析器として動作するA/D変
換器とコンピユーターにより励起パルス波形と発
光波形のヒストグラムを形成し、上記波形を基に
デコンボルーシヨンの演算処理により発光寿命を
算出するようにしたことを要旨としている。
以下に図面に基づき本発明の一実施例を説明す
る。第2図は本発明の一実施例としての試料の発
光寿命測定装置を示し、図中、11はパルス光の
発光源、12は該パルス光の基準時間としてのス
タートパルスの発生手段で、例えばフオトマル1
3とパルス整形回路14とで構成される。15は
前記発光源11のパルス光を2分する手段として
例えばビームスプリツタ、16は該手段15で分
配された一方の光を受けて光電子パルスを発する
励起光パルス波形測定用の光検出器として例えば
フオトマル17は前記手段15で分配された残り
の光を照射される試料、18は該試料17から発
する光を受けて光電子パルスを発する発光波形測
定用光検出器として例えばフオトマル、19,2
0は前記各光検出器16,18に各別に接続され
たTACである。光検出器16に接続されたTAC
を励起光パルス波形測定用TAC、光検出器18
に接続されたTACを発光波形測定用TACと呼
ぶ。各TAC19,20は、スタートパルスによ
つて同時にコンデンサを定電流で充電開始し、光
電子パルスが入力されると充電を終了するという
原理に基づいており、従つてスタートパルスで動
作して後光電子パルスが入力されるまでの時間に
比例した電圧を出力する。また上記原理から明ら
かなように1個のTACは1個の光電子パルスし
か計数できないため、通常TAC19,20とも
多チヤンネル構成とし、1回の発光で光検出器が
順次発する複数個の光電子パルスを各チヤンネル
のTACで1個づつ計数できるように構成されて
いる。このような多チヤンネル構成の技術は特開
昭57−137843号公報にも開示されており公知であ
る。図示例ではTAC19は2チヤンネル19a,
19b、TAC20は6チヤンネル20a…20
fとしている。21は前記両TAC19,20の
出力信号を取出し励起光パルス波形と発光波形の
ヒストグラムを形成し、さらに上記ヒストグラム
を基にデコンボリユーシヨンの演算処理をする回
路手段で、マルチプレクサ22と、A/D変換器
23と、コンピユータ24とから成つている。
上記構成において、今、発光源11が1回パル
ス光Pを発すると、スタートパルス発生手段12
がパルス光Pの立上り時を検出して第3図に示す
ようにスタートパルスPoを発する。このパルス
PoによつてTAC19,20が同時に動作する。
また前記パルス光Pはビームスプリツタ15で2
分され、一方は励起光パルス波形測定用光検出器
16に、他方は試料17に照射される。光検出器
16は前記パルス光を受けて光電子パルスP′1
P′2を発し、他方、試料17はパルス光Pによつ
て励起され、発光する。この発光は発光波形測定
用の光検出器18で受けられ、光電子パルスP1
P2…を発する。そして、これら各パルスP′1
P′2,P1,P2…は各別のTAC19,20にストツ
プパルスとして作用され、各TAC19,20、
詳しくは各チヤンネルのTAC19a,19b,
20a,20b…はスタートパルスによつて同時
に動作開始してから光電子パルスP′1,P′2,P1
P2…が入力されるまでの時間に比例したアナロ
グ電圧を出力する。この出力信号は、次段の回路
手段21に取出され保持される。
かくして、発光源11を繰返し発光させて、そ
の度に各TAC19,20から出力信号を取出し
て波高分析器として動作するコンピユータの別々
のメモリグループに記憶される。その結果縦軸に
電圧、横軸に同一の電圧の出力信号があつた回数
(カウント数)をとつてあらわせば、第3図中A,
Bに示す如き光電子発生頻度のヒストグラムが得
られる。電圧に時間に対応するのでこのヒストグ
ラムの曲線Aは励起光パルス波形P(t)をあらわ
し、曲線Bは発光波形I(t)をあらわす。従つて、
回路手段21中のコンピユータ24において、上
記P(t)、I(t)をデコンボリユーシヨンの演算処
理で真の発光波形G(t)を求め、この波形G(t)か
ら発光寿命が得られる。第4図に溶媒中のアント
ラセンを試料として用いた場合の実測データを示
す。横軸は時間、縦軸はカウント数である。尚、
第3図において、直線CはTAC19a,19b
の動作特性、直線DはTAC20a〜20fの動
作特性であり、t′1,t′2,t1,t2…は各光電子パル
スP′1,P′2,P1,P2…が入力されるまでの時間、
V′1,V′2,V1,V2…は上記各時間に対応した電
圧である。図中、各TACの動作特性図は、スタ
ートパルスを同一の基準時間として重なつて示さ
れている。また、第2図中、25…は集光レン
ズ、26は減光手段、27はフイルタ−又は分光
器、28はパルス整形回路、29は切換スイツチ
である。この切換スイツチ29を切換えると、
TAC19はTAC20と並列に接続され、合計8
チヤンネルのTACで発光波形I(t)を測定できる。
但し、この場合、励起光パルス波形P(t)は同時
には測定できない。従つて、切換スイツチ28を
切換えることによつて励起光のパルス幅に比べて
寿命の十分長い発光を多チヤンネルTACの特色
を生かし効率よく測定することもでき、より広範
な試料の測定に適用することができる。
本発明に係る試料の発光寿命測定装置は上記の
ように構成したため次の如き効果がある。
発光波形I(t)と励起光パルス波形P(t)を同
時に測定することができるため、測定時間が半
減できる。特にTACを多チヤンネルで構成す
ればそれによる測光効率の向上と相俟つて著し
く測定時間が短縮でき、実用的効果が高い。
測定時間が短縮できるため、励起光の経時の
影響が少ないばかりか、たとえば励起光の波形
が多少変化しても、その効果が、同時に測定さ
れる励起光パルス波形P(t)と発光波形I(t)に
反映されるので、デコンボリユーシヨンにより
高精度の発光寿命が得られる。
構成的には、特開昭57−137843号公報に記載
の装置にビームスプリツタ15、励起光パルス
波形測定用検出器16及びTAC19を付加し
たものであるから、上記従来装置にこれらの部
品を付加することによつて簡単に本発明装置に
改良できる。従つて、本発明は既存の装置の大
半の部分を利用できるので実施化が容易であ
る。またこの場合、従来装置においてTACが
多チヤンネルで構成されているなら、そのうち
の何個かを励起光パルス波形測定用TACとし
て用いることもでき、その場合は従来装置にビ
ームスプリツタと光検出器を、更にコンピユー
タからのTACコントロール信号の多少の修正
により本発明を実施できる。
一方、本発明装置は、励起光パルス波形測定
用と発光波形測定用という2組のTACを使用
しているので、実施例に示したように両者を切
換スイツチの切換によつて並列的に接続できる
ように構成することにより、励起光パルス幅に
比べて発光寿命の十分長いものの測定を行なう
場合は、装置内に含む全てのTACを一系列と
して有効に使用することにより、著しく測光効
率を上げることもでき試料に応じた測定態様で
実施できるという効果も併せもつ。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の試料の発光寿命測定装置を示す
ブロツク図、第2図は本発明の一実施例を示すブ
ロツク図、第3図は第2図の装置による発光寿命
測定動作を説明する図、第4図は第2図の装置に
よつて測定したデータを示す図である。 11…発光源、12…スタートパルス発生手
段、15…分配手段(ビームスプリツタ)、16
…励起光パルス波形測定用光検出器、17…試
料、18…発光波形測定用光検出器、19…励起
光パルス波形測定用TAC、20…発光波形測定
用TAC。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 パルス光の発光源と、該パルス光の基準時間
    としてのスタートパルスの発生手段と、前記発光
    源のパルス光を2分する手段と、該手段にて分配
    された一方の光を受けて光電子パルスを発する励
    起光パルス波形測定用の光検出器と、他方の光を
    照射された試料からの発光を受けて光電子パルス
    を発する発光波形測定用の光検出器と、前記各光
    検出器に各別に接続された励起光パルス波形測定
    用TAC及び発光波形測定用TACを備え、各TAC
    は前記スタートパルスによつて同時に動作すると
    共に、励起光パルス波形測定用TACは励起光パ
    ルス測定用光検出器から送られる光電子パルスを
    ストツプパルスとして、他方、発光波形測定用
    TACは発光波形測定用光検出器から送られる光
    電子パルスをストツプパルスとして夫々動作開始
    時から光電子パルスを受けるまでの時間に比例し
    た電圧を出力するようにされ、もつて、両TAC
    の出力信号を基にして得られたヒストグラムをデ
    コンボルーシヨンの演算処理に従つて発光寿命を
    測定するようにしたことを特徴とする試料の発光
    寿命測定装置。
JP57183244A 1982-10-19 1982-10-19 試料の発光寿命測定装置 Granted JPS5972049A (ja)

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US06/539,680 US4600306A (en) 1982-10-19 1983-10-06 Apparatus for measuring the luminous lifetime of a sample

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JP57183244A JPS5972049A (ja) 1982-10-19 1982-10-19 試料の発光寿命測定装置

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JPS5972049A JPS5972049A (ja) 1984-04-23
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ID=16132295

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