JPH06300694A - Relaxation time measuring apparatus - Google Patents

Relaxation time measuring apparatus

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JPH06300694A
JPH06300694A JP9128693A JP9128693A JPH06300694A JP H06300694 A JPH06300694 A JP H06300694A JP 9128693 A JP9128693 A JP 9128693A JP 9128693 A JP9128693 A JP 9128693A JP H06300694 A JPH06300694 A JP H06300694A
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JP
Japan
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laser
relaxation time
time
dimensional information
measuring
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Application number
JP9128693A
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Japanese (ja)
Inventor
Hikari Hirano
光 平野
Masahide Tsujishita
正秀 辻下
Masashi Nishigaki
雅司 西垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06300694A publication Critical patent/JPH06300694A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a relaxation time measuring apparatus which can measure a relaxation time of two-dimensional information of medium such as a flame, etc. CONSTITUTION:The relaxation time measuring apparatus comprises laser means 14 for irradiating a medium of an object to be measured with a laser sheet light of a pulse laser having a pulse width of about 20ns or less, measuring means 34 for measuring two-dimensional information of a two-dimensional distribution of a relaxation time of 20ns or less of an exciting light of the medium excited in a surface state, and timing control means 38 for controlling timing of the measurement of the means 34 from the sheet light irradiated from the means 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばパルスレーザを
用いた分光装置等における緩和時間測定装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a relaxation time measuring device such as a spectroscopic device using a pulse laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、大気圧下で火炎中の中間物質のク
エンチング時定数(緩和時間)を、パルスレ―ザを用い
て測定する方法が種々提案されている。そして、測定面
積内でクエンチング時定数がどこでも一定であれば、分
子濃度に比例した蛍光信号が得られ、デ―タとして有効
である。
2. Description of the Related Art Conventionally, various methods have been proposed for measuring a quenching time constant (relaxation time) of an intermediate substance in a flame under atmospheric pressure by using a pulse laser. If the quenching time constant is constant anywhere within the measurement area, a fluorescence signal proportional to the molecular concentration can be obtained, which is effective as data.

【0003】なお、緩和時間とは、媒質の励起光の信号
レベルが、0また0近くになった時に上準位から下準位
に落ちる時の時定数をいう。
The relaxation time means a time constant when the signal level of the excitation light of the medium becomes 0 or close to 0 and falls from the upper level to the lower level.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、温度の
分布範囲が広く測定点毎に化学種が異なる火炎のような
反応場では、クエンチング時定数が一定値とはならな
い。そのため、効果的な2次元クレンチング測定法の開
発が望まれていた。
However, in a reaction field such as a flame in which the temperature distribution is wide and the chemical species are different at each measurement point, the quenching time constant does not become a constant value. Therefore, development of an effective two-dimensional clenching measurement method has been desired.

【0005】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、火炎
などの媒質の2次元情報の緩和時間を測定できる緩和時
間測定装置を提供するものである。
Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a relaxation time measuring device capable of measuring the relaxation time of two-dimensional information of a medium such as a flame.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の緩和
時間測定装置は、20n秒以下のパルス幅を持つパルス
レーザのレーザシート光を測定対象である媒質に照射す
るレーザ手段と、面状に励起した媒質の励起光の10n
秒以下の緩和時間の2次元的分布である2次元情報を測
定する測定手段と、前記測定手段の測定のタイミングを
前記レーザ手段が照射したレーザシート光から制御する
タイミング制御手段とよりなる。
A relaxation time measuring apparatus according to claim 1 of the present invention comprises a laser means for irradiating a medium to be measured with a laser sheet light of a pulse laser having a pulse width of 20 nsec or less, and a surface. 10n of the excitation light of the medium excited in the shape of
It comprises a measuring means for measuring two-dimensional information, which is a two-dimensional distribution of relaxation times of seconds or less, and a timing control means for controlling the measurement timing of the measuring means from the laser sheet light emitted by the laser means.

【0007】請求項2の緩和時間測定装置は、請求項1
のものにおいて、前記測定手段は、前記2次元情報を所
定時間毎に測定する2次元情報測定手段と、前記2次元
情報測定手段で測定した前記所定時間毎の2次元情報を
構成する各画素毎の信号レベルを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した前記各画素毎の信号レベルの消
滅までの変化である緩和時間の時間関数exp(−t/
τ)の時定数τを各画素毎に演算する演算手段とよりな
るものである。
The relaxation time measuring device according to claim 2 is the device according to claim 1.
The measuring means includes two-dimensional information measuring means for measuring the two-dimensional information at predetermined time intervals, and each pixel constituting the two-dimensional information at the predetermined time intervals measured by the two-dimensional information measuring means. Storage means for storing the signal level of
Time function exp (-t / of relaxation time, which is a change until the disappearance of the signal level of each pixel stored in the storage means.
The time constant τ of τ) is calculated for each pixel.

【0008】請求項3の緩和時間測定装置は、請求項2
のものにおいて、前記演算手段により演算された各画素
毎の時定数τを2次元情報に再構成して表示する表示手
段を有するものである。
The relaxation time measuring device of claim 3 is the same as that of claim 2.
The display means for reconstructing and displaying the two-dimensional information of the time constant τ for each pixel calculated by the calculation means.

【0009】[0009]

【作 用】請求項1の緩和時間測定装置において、緩和
の分布である2次元情報を測定する場合について説明す
る。
[Operation] A description will be given of a case where the relaxation time measuring apparatus according to claim 1 measures two-dimensional information which is a distribution of relaxation.

【0010】レーザ手段から、20n秒以下のパルス幅
を持つパルスレーザのレーザシート光を媒質に照射す
る。レーザシート光が媒質に当たると、面状に励起した
励起光が起こる。また、前記レーザ手段から照射された
レーザシート光によって、タイミング制御手段が、測定
手段の測定のタイミングを制御する。このタイミングに
よって制御された測定手段は、前記励起光の入射したタ
イミングに合わせて、励起光の10n秒以下の緩和時間
の2次元的分布である2次元情報を測定する。
The medium is irradiated with laser sheet light of a pulse laser having a pulse width of 20 nsec or less from the laser means. When the laser sheet light impinges on the medium, planar excitation light occurs. Further, the timing control means controls the timing of measurement by the measurement means by the laser sheet light emitted from the laser means. The measuring means controlled by this timing measures two-dimensional information, which is a two-dimensional distribution of the relaxation time of 10 nsec or less of the excitation light, in accordance with the timing of incidence of the excitation light.

【0011】請求項2の緩和時間測定装置の測定手段に
ついて説明する。
The measuring means of the relaxation time measuring device of the second aspect will be described.

【0012】2次元情報測定手段は、面状に励起した媒
質の励起光の10n秒以下の緩和の分布である2次元情
報を、所定時間毎に測定する。記憶手段は、測定された
前記所定時間毎の2次元情報を構成する各画素毎の信号
レベルを記憶する。そして、演算手段は、前記画素毎の
信号レベルの消滅までの変化である緩和時間の時間関数
の時定数τを画素毎に演算する。
The two-dimensional information measuring means measures two-dimensional information, which is a distribution of relaxation of 10 n seconds or less of the excitation light of the plane-excited medium, every predetermined time. The storage means stores the measured signal level of each pixel forming the two-dimensional information for each predetermined time. Then, the calculating means calculates, for each pixel, the time constant τ of the time function of the relaxation time, which is a change until the signal level of each pixel disappears.

【0013】これにより、緩和時間の時定数τを測定で
きる。
With this, the time constant τ of the relaxation time can be measured.

【0014】請求項3の緩和時間測定装置であると、表
示手段が、前記演算手段によって演算された画素毎の時
定数τを2次元に再構成して表示する。
According to the relaxation time measuring device of the third aspect, the display means reconstructs the time constant τ for each pixel calculated by the calculation means two-dimensionally and displays it.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例である緩和時間測定
装置10について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A relaxation time measuring device 10 which is an embodiment of the present invention will be described below.

【0016】図1は、本実施例の測定装置10のブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram of a measuring apparatus 10 of this embodiment.

【0017】符号12は、エキシマレーザであって、符
号14は、エキシマレーザ12に接続された色素レーザ
である。エキシマレーザ12は、トリガージェネレータ
16によって作動し、色素レーザ14は、エキシマレー
ザ12からのレーザ光によって作動する。そして、色素
レーザ14は、10n秒のパルス幅でパルスレーザを照
射する。
Reference numeral 12 is an excimer laser, and reference numeral 14 is a dye laser connected to the excimer laser 12. The excimer laser 12 is operated by the trigger generator 16, and the dye laser 14 is operated by the laser light from the excimer laser 12. Then, the dye laser 14 emits a pulse laser with a pulse width of 10 nsec.

【0018】符号18は、色素レーザ14の照射口近傍
に設けられたハーフミラーである。このハーフミラー1
8によって、色素レーザ14からのパルスレーザは、2
方向に分かれて直進する。
Reference numeral 18 is a half mirror provided near the irradiation port of the dye laser 14. This half mirror 1
8, the pulse laser from the dye laser 14 is 2
Divide into directions and go straight.

【0019】符号20,22は、色素レーザ14から照
射されたパルスレーザの経路上に設けられて、パルスレ
ーザを所定の位置に反射させるミラーである。
Reference numerals 20 and 22 are mirrors which are provided on the path of the pulse laser emitted from the dye laser 14 and reflect the pulse laser to a predetermined position.

【0020】符号24,26は、パルスレーザを面状の
レーザシート光に広げるビームエクスパンダーである。
Reference numerals 24 and 26 are beam expanders for expanding the pulse laser into planar laser sheet light.

【0021】符号28は、ビームエクスパンダー24,
26によって面状に広げられたレーザシート光を、所定
の方向に平行に照射するレンズである。
Reference numeral 28 designates a beam expander 24,
The lens 26 irradiates the laser sheet light spread in a plane by 26 in parallel to a predetermined direction.

【0022】符号30は、レンズ28によって照射され
たレーザシート光の経路上に設けられたビームストップ
である。ここにレーザシート光が当たると、レーザシー
ト光は消滅する。
Reference numeral 30 is a beam stop provided on the path of the laser sheet light emitted by the lens 28. When the laser sheet light hits here, the laser sheet light disappears.

【0023】符号32は、レンズ28とビームストップ
30との間に配される測定対象である媒質、すなわち、
本実施例の場合には火炎である。
Reference numeral 32 denotes a medium to be measured, which is disposed between the lens 28 and the beam stop 30, that is,
In the case of this embodiment, it is a flame.

【0024】符号34は、火炎32に、レーザシート光
が当たり、面状に励起した励起光を受光するイメージイ
ンテンシファイヤー(以下,IIFという)である。こ
のIIF34は、レンズ36を介して光が入射される。
このIIF34の詳細な構造については後述する。
Reference numeral 34 is an image intensifier (hereinafter referred to as IIF) which receives the laser light from the flame sheet 32 and receives the excitation light excited in a plane. Light is incident on the IIF 34 via the lens 36.
The detailed structure of the IIF 34 will be described later.

【0025】符号38は、ハーフミラー18によって分
かれたパルスレーザが入射するタイミング制御装置であ
る。このタイミング制御装置38によって、IIF34
の動作のタイミングが制御される。
Reference numeral 38 is a timing control device on which the pulse laser split by the half mirror 18 enters. With this timing control device 38, the IIF 34
The timing of the operation of is controlled.

【0026】符号40は、IIF34によって形成され
た画像を記憶するためのCCDカメラである。
Reference numeral 40 is a CCD camera for storing the image formed by the IIF 34.

【0027】符号42は、CCDカメラ40と色素レー
ザ14を制御する制御装置である。これは、以下に述べ
る緩和時間の演算をする装置と、その演算結果を表示す
るディスプレイ44を有している。
Reference numeral 42 is a control device for controlling the CCD camera 40 and the dye laser 14. It has a device for calculating the relaxation time described below and a display 44 for displaying the calculation result.

【0028】図2は、IIF34とタイミング制御装置
38の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of the IIF 34 and the timing control device 38.

【0029】符号46は、IIF34の内部に設けられ
た受光部であって、マイクロチャンネルプレート(以
下,MCPという)48の両側に、電子入射側端子50
と電子出射側端子52とからなる。そして、受光部46
に光が入ったタイミングでタイミング制御装置38が、
電子入射側端子50を−にし、電子出射側端子52を+
にすると、電子入射側端子50に入射した光が、MCP
48で増幅されて、電子出射側端子52から出力され
る。この増幅して出力された光の信号レベルをCCDカ
メラ40に記憶させる。
Reference numeral 46 denotes a light-receiving portion provided inside the IIF 34, which is provided on both sides of a microchannel plate (hereinafter, referred to as MCP) 48 and has an electron incident side terminal 50.
And an electron emission side terminal 52. Then, the light receiving unit 46
When the light enters the timing control device 38,
The electron incidence side terminal 50 is set to-and the electron emission side terminal 52 is set to +
Then, the light incident on the electron incident side terminal 50 is
It is amplified at 48 and output from the electron emission side terminal 52. The CCD camera 40 stores the signal level of the amplified and output light.

【0030】次に、タイミング制御装置38の構造につ
いて説明する。
Next, the structure of the timing control device 38 will be described.

【0031】符号54は、光ダイオードであって、ハー
フミラー18から分かれたパルスレーザが入射する。光
ダイオード54のアノード側は、直流電源+Vccに接
続されでいる。そして、カソード側は、抵抗56を介し
て接地されている。
Reference numeral 54 is a photo diode, on which the pulse laser separated from the half mirror 18 enters. The anode side of the photodiode 54 is connected to the DC power supply + Vcc. The cathode side is grounded via the resistor 56.

【0032】符号58は、シュミットトリガ回路であっ
て、光ダイオード54のカソード側に入力部が接続され
ている。
Reference numeral 58 denotes a Schmitt trigger circuit, the input portion of which is connected to the cathode side of the photodiode 54.

【0033】符号60は、ケーブル遅延回路であって、
その一端はシュミットトリガ回路58の出力部に接続さ
れている。このケーブル遅延回路は、遅延時間T1をピ
コ秒単位で切り換えることができる。
Reference numeral 60 is a cable delay circuit,
One end thereof is connected to the output section of the Schmitt trigger circuit 58. This cable delay circuit can switch the delay time T1 in picosecond units.

【0034】符号62は、シュミットトリガ回路であっ
て、その入力部は、ケーブル遅延回路60の他端に、抵
抗64を介して接続されている。また、ケーブル遅延回
路60の他端には遅延時間T3の遅延回路66の入力部
が接続され、遅延回路66の出力部は、抵抗68を介し
て、スイッチング型トランジスタ70のベース端子に接
続されている。このトランジスタ70のコレクター端子
は、シュミットトリガ回路62の入力部に接続されてお
り、エミッタ端子は接地されている。
Reference numeral 62 is a Schmitt trigger circuit, the input portion of which is connected to the other end of the cable delay circuit 60 via a resistor 64. The other end of the cable delay circuit 60 is connected to the input section of the delay circuit 66 having the delay time T3, and the output section of the delay circuit 66 is connected to the base terminal of the switching transistor 70 via the resistor 68. There is. The collector terminal of the transistor 70 is connected to the input section of the Schmitt trigger circuit 62, and the emitter terminal is grounded.

【0035】符号72は、ケーブル遅延回路である。こ
の一端は、ケーブル遅延回路60の他端に接続されてい
る。この遅延時間をT2とする。
Reference numeral 72 is a cable delay circuit. This one end is connected to the other end of the cable delay circuit 60. This delay time is T2.

【0036】符号74は、シュミットトリガ回路であっ
て、その入力部は、抵抗76を介して、ケーブル遅延回
路72の他端に接続されている。
Reference numeral 74 is a Schmitt trigger circuit, the input portion of which is connected to the other end of the cable delay circuit 72 via the resistor 76.

【0037】符号78は、遅延時間T4の遅延回路であ
って、その一端は、ケーブル遅延回路72に接続され、
他端は、スイッチング型トランジスタ82のベース端子
に接続されている。このトランジスタ82のコレクタ端
子は、シュミットトリガ回路74の入力部に接続され、
エミッタ端子は接地されている。
Reference numeral 78 is a delay circuit having a delay time T4, one end of which is connected to the cable delay circuit 72,
The other end is connected to the base terminal of the switching transistor 82. The collector terminal of the transistor 82 is connected to the input section of the Schmitt trigger circuit 74,
The emitter terminal is grounded.

【0038】シュミットトリガ回路62は、IIF34
の内部に設けられた抵抗84を介して、アバランシュト
ランジスタ等のスイッチング型トランジスタ86のベー
ス端子に接続されている。このトランジスタ86のコレ
クター端子は、抵抗88を介して、直流電源+V1に接
続されるとともに、電子入射側端子50に接続されてい
る。また、エミッタ端子は接地されている。
The Schmitt trigger circuit 62 includes the IIF 34
Is connected to the base terminal of a switching type transistor 86 such as an avalanche transistor via a resistor 84 provided inside. The collector terminal of the transistor 86 is connected to the DC power supply + V1 and the electron incident side terminal 50 via the resistor 88. The emitter terminal is grounded.

【0039】シュミットトリガ回路74の出力部は、I
IF34の内部に設けられた抵抗90を介して、アバラ
ンシュトランジスタ等のスイッチング型トランジスタ9
2のベース端子に接続されている。このトランジスタ9
2のコレクター端子は抵抗94を介して、直流電源+V
2に接続されるとともに、電子出射側端子52に接続さ
れている。また、エミッタ端子は接地されている。
The output of the Schmitt trigger circuit 74 is I
A switching transistor 9 such as an avalanche transistor is provided via a resistor 90 provided inside the IF 34.
2 is connected to the base terminal. This transistor 9
The collector terminal of 2 is the DC power supply + V via the resistor 94.
2, and also to the electron emission side terminal 52. The emitter terminal is grounded.

【0040】上記構成のタイミング制御装置38及びI
IF34の動作状態について説明する。
The timing control device 38 and I having the above configuration
The operating state of the IF 34 will be described.

【0041】レーザーパルスが、光ダイオード54に入
射すると、シュミットトリガ回路58からパルスP1が
出力される。パルスP1は、ケーブル遅延回路60によ
って、T1だけ遅延されて、シュミットトリガ回路62
に入力する。パルスP1の入力によってシュミットトリ
ガ回路62は、パルスP2を出力する。また、パルスP
1は、遅延回路66を経て遅延時間T3後にトランジス
タ70に入力する。トランジスタ70にパルスが入力す
ると、これがON状態となってシュミットトリガ回路6
0に入力されていたパルスP1がトランジスタ70に流
れる。すなわち、遅延回路66の遅延時間T3は、シュ
ミットトリガ回路62から出力されたパルス幅となる。
このパルス幅T3は、100n秒とする。
When the laser pulse enters the photodiode 54, the Schmitt trigger circuit 58 outputs a pulse P1. The pulse P1 is delayed by T1 by the cable delay circuit 60, and the Schmitt trigger circuit 62
To enter. The Schmitt trigger circuit 62 outputs the pulse P2 in response to the input of the pulse P1. Also, the pulse P
1 is input to the transistor 70 after a delay time T3 via the delay circuit 66. When a pulse is input to the transistor 70, this turns on and the Schmitt trigger circuit 6
The pulse P1 input to 0 flows to the transistor 70. That is, the delay time T3 of the delay circuit 66 becomes the pulse width output from the Schmitt trigger circuit 62.
The pulse width T3 is 100 nsec.

【0042】また、ケーブル遅延回路60から出力され
たパルスP1は、ケーブル遅延回路72を経て遅延時間
T2後にシュミットトリガ回路74に入力する。シュミ
ットトリガ回路74にパルスP1が入力すると、前記と
同じように遅延時間T4秒の遅延回路78によってパル
ス幅が調整されたパルスP3が出力される。このパルス
幅T4も100n秒とする。そして、シュミットトリガ
回路62から出力されるパルスP2とシュミットトリガ
回路74から出力されるパルスP3の出力のタイミング
は、ケーブル遅延回路72の遅延時間T2で決まる。こ
のT2によって、電子入射側端子50と電子出射側端子
52との動作の時間間隔を制御している。また、ケーブ
ル遅延回路60の遅延時間T1は、パルスレーザが入力
してから、電子入射側端子50が作動するまでの時間を
調整するものであって、ピコ秒単位で調整できる。
The pulse P1 output from the cable delay circuit 60 is input to the Schmitt trigger circuit 74 after a delay time T2 via the cable delay circuit 72. When the pulse P1 is input to the Schmitt trigger circuit 74, the pulse P3 whose pulse width is adjusted by the delay circuit 78 having the delay time T4 seconds is output as described above. This pulse width T4 is also 100 nsec. The output timing of the pulse P2 output from the Schmitt trigger circuit 62 and the pulse P3 output from the Schmitt trigger circuit 74 is determined by the delay time T2 of the cable delay circuit 72. This T2 controls the time interval of the operation of the electron incident side terminal 50 and the electron emission side terminal 52. Further, the delay time T1 of the cable delay circuit 60 is for adjusting the time from the input of the pulse laser to the activation of the electron incident side terminal 50, and can be adjusted in picosecond units.

【0043】そして、トランジスタ86にパルスP1が
入力するとON状態となって、電子入射側端子50が−
となる。また、トランジスタ92にパルスP3が入力す
ると、電子出射側端子52も−となる。電子入射側端子
50が−になってから、電子出射側端子52が−になる
までの時間が、IIF34の測定時間であって、これは
ケーブル遅延回路72の遅延時間T2で決まり1n秒と
する。
Then, when the pulse P1 is input to the transistor 86, the transistor 86 is turned on, and the electron incident side terminal 50 becomes-.
Becomes When the pulse P3 is input to the transistor 92, the electron emission side terminal 52 also becomes negative. The time from when the electron incident side terminal 50 becomes − to when the electron emission side terminal 52 becomes − is the measurement time of the IIF 34, which is determined by the delay time T2 of the cable delay circuit 72 and is 1 nsec. .

【0044】次に、上記構成の緩和時間測定装置10を
用いて、緩和時間を測定する場合について説明する。
Next, a case of measuring the relaxation time by using the relaxation time measuring device 10 having the above-mentioned structure will be described.

【0045】(1)レーザシート光によって励起した火
炎32の面状の励起光の信号レベル(以下,これを2次
元情報という)を記憶させるまでを説明する。
(1) The process up to storing the signal level (hereinafter referred to as two-dimensional information) of the planar excitation light of the flame 32 excited by the laser sheet light will be described.

【0046】 トリガジェネレータ16からトリガが
出力されると、エキシマレーザ12からレーザ光が発射
され、このレーザ光が色素レーザ14に入力すると、1
0n秒のパルス幅を持つパルスレーザが出力される。
When a trigger is output from the trigger generator 16, laser light is emitted from the excimer laser 12, and when this laser light is input to the dye laser 14, 1
A pulse laser having a pulse width of 0 nsec is output.

【0047】 パルスレーザはハーフミラー18を通
って、2方向に分かれ、一方はタイミング制御装置38
の光ダイオード54に入射し、他方はミラー20,22
を経てビームエクスパンダ24に入射する。
The pulse laser passes through the half mirror 18 and is divided into two directions, one of which is the timing control device 38.
Is incident on the photodiode 54 of the
And then enters the beam expander 24.

【0048】 ビームエクスパンダ24に入射した光
は、ビームエクスパンダ26を経て面状に広がり、レー
ザシート光となる。このレーザシート光は、レンズ28
を経て、面状に火炎32に当たる。
The light incident on the beam expander 24 spreads in a plane through the beam expander 26 and becomes a laser sheet light. This laser sheet light is reflected by the lens 28.
And then hit the flame 32 in a plane form.

【0049】 火炎32に、レーザシート光が当たる
と、火炎32は面状に励起して発光する。
When the laser beam of light hits the flame 32, the flame 32 is excited in a plane and emits light.

【0050】 火炎32の励起光がレンズ36を経て
IIF34に至る。
Excitation light of the flame 32 reaches the IIF 34 via the lens 36.

【0051】 これと同時に、光ダイオード54に入
射したパルスレーザによって、タイミング制御装置38
がIIF34を動作させて、火炎32の励起光を増幅し
てCCDカメラ40に2次元情報を記憶させる。
At the same time, the timing control device 38 is controlled by the pulse laser incident on the photodiode 54.
Operates the IIF 34 to amplify the excitation light of the flame 32 and store the two-dimensional information in the CCD camera 40.

【0052】この場合に重要なのは、IIF34に面状
に励起した火炎の励起光が入射したタイミングに合わせ
て、IIF34を動作させることである。本実施例の場
合には、そのタイミングは、ハーフミラー18によって
2つに分かれたパルスレーザによってとっている。すな
わち、光ダイオード54にパルスレーザが入射すると、
遅延時間T1後に、電子入射側端子50が−となってM
CP48が作動し、遅延時間T2後に電子出射側端子5
2が−となってMCP48が停止する。また、タイミン
グ制御装置38によっても調整できない時間分について
は、ミラー20,22の配置によってパルスレーザの経
路を長くして火炎32からの励起光の入射時間を延長す
る。
In this case, what is important is to operate the IIF 34 in synchronization with the timing at which the excitation light of the flame that has been excited planarly into the IIF 34 is incident. In the case of the present embodiment, the timing is set by the pulse laser divided into two by the half mirror 18. That is, when the pulsed laser enters the photodiode 54,
After the delay time T1, the electron incident side terminal 50 becomes negative and M
When the CP48 operates and the delay time T2 elapses, the electron emission side terminal 5
2 becomes-and the MCP 48 stops. Further, for a time period that cannot be adjusted by the timing control device 38, the path of the pulse laser is lengthened by the arrangement of the mirrors 20 and 22 to extend the incident time of the excitation light from the flame 32.

【0053】(2)測定した2次元情報の処理について
説明する。
(2) Processing of measured two-dimensional information will be described.

【0054】図9〜図13は、遅延時間T1を30n秒
として、1n秒毎に3n秒の露光時間測定した2次元情
報をディスプレ44で表示したものを、説明のために簡
単に図案化したものである。これら2次元情報を直交座
標系(x,y)である各画素毎に分解して、各画素毎に
おいて緩和時間を演算する。なお、以下の〜の説明
は、その中の一つの画素(x1,y1)について緩和時
間τ(x1,y1)を演算する場合について説明する。
In FIGS. 9 to 13, the two-dimensional information obtained by measuring the exposure time of 3 ns every 1 ns with the delay time T1 of 30 ns is displayed on the display 44, and is simply illustrated for the sake of explanation. It is a thing. The two-dimensional information is decomposed for each pixel in the orthogonal coordinate system (x, y), and the relaxation time is calculated for each pixel. In the following explanations 1 to 4, the case where the relaxation time τ (x1, y1) is calculated for one pixel (x1, y1) among them will be described.

【0055】 タイミング制御装置38の遅延時間T
1を30n秒とし、T2を1n秒とする。色素レーザ1
4からパルスレーザを発射させ火炎32を励起させる。
これにより、火炎32からの励起光が入射して30n秒
後にIIF34が作動して、入射した光の緩和部分の3
0n秒後から31n秒後の信号レベルを切出して、CC
Dカメラ40が記憶する(図3参照)。
The delay time T of the timing control device 38
1 is 30 ns, and T2 is 1 ns. Dye laser 1
The pulse laser is emitted from 4 to excite the flame 32.
As a result, the IIF 34 operates 30 n seconds after the excitation light from the flame 32 is incident, and the IIF 34 is activated to reduce the incident light by 3
The signal level from 0 ns to 31 ns is cut out, and CC
The D camera 40 stores the data (see FIG. 3).

【0056】 ケーブル遅延回路60を切り換えて、
遅延時間T1を31n秒とする。この状態で、色素レー
ザ14からパルスレーザを再び発射させ火炎32を励起
させる。これにより入射した励起光の緩和部分の31n
秒後から32n秒後の信号レベルを切出して、CCDカ
メラ40が記憶する(図4参照)。
By switching the cable delay circuit 60,
The delay time T1 is 31 ns. In this state, the dye laser 14 emits a pulse laser again to excite the flame 32. As a result, 31 n of the relaxation portion of the incident excitation light
The signal level after 32 seconds from the second is cut out and stored in the CCD camera 40 (see FIG. 4).

【0057】 ケーブル遅延回路60を切り換えて、
遅延時間T1を32n秒とする。この状態で、色素レー
ザ14からパルスレーザを再び発射させ火炎32を励起
させる。これにより入射した励起光の緩和部分の32n
秒後から33n秒後の信号レベルを切出して、CCDカ
メラ40が記憶する(図5参照)。
By switching the cable delay circuit 60,
The delay time T1 is set to 32 ns. In this state, the dye laser 14 emits a pulse laser again to excite the flame 32. 32n of the relaxation portion of the incident excitation light by this
The signal level after 33 seconds from the second is cut out and stored in the CCD camera 40 (see FIG. 5).

【0058】 ケーブル遅延回路60を切り換えて、
遅延時間T1を33n秒とする。この状態で、色素レー
ザ14からパルスレーザを再び発射させ火炎32を励起
させる。これにより入射した励起光の緩和部分の33n
秒後から34n秒後の信号レベルを切出して、CCDカ
メラ40が記憶する(図6参照)。
By switching the cable delay circuit 60,
The delay time T1 is 33 ns. In this state, the dye laser 14 emits a pulse laser again to excite the flame 32. As a result, 33n of the relaxation portion of the incident excitation light
The signal level after 34 ns after the second is cut out and stored in the CCD camera 40 (see FIG. 6).

【0059】 ケーブル遅延回路60を切り換えて、
遅延時間T1を34n秒とする。この状態で、色素レー
ザ14からパルスレーザを再び発射させ火炎32を励起
させる。これにより入射した励起光の緩和部分の34n
秒後から35n秒後の信号レベルを切出して、CCDカ
メラ40が記憶する(図7参照)。
By switching the cable delay circuit 60,
The delay time T1 is 34 ns. In this state, the dye laser 14 emits a pulse laser again to excite the flame 32. As a result, 34n of the relaxation portion of the incident excitation light
The signal level after 35 ns after the second is cut out and stored in the CCD camera 40 (see FIG. 7).

【0060】 各遅延時間T1を切り換える毎に記憶
された信号レベルを計測された時間に沿って時間軸に並
べて、表示したグラフが図8である。この信号レベルの
消滅時間の傾きの時間関数が、k×exp(−t/τ)
である。但し、Kは定数であり、τは時定数である。こ
の傾きから緩和時間(クエンチング時定数)である時定
数τ(x1,y1)を計算する。
FIG. 8 is a graph in which the signal levels stored each time the delay times T1 are switched are arranged on the time axis along the measured time and displayed. The time function of the slope of this signal level extinction time is k × exp (−t / τ)
Is. However, K is a constant and τ is a time constant. From this slope, the time constant τ (x1, y1) which is the relaxation time (quenching time constant) is calculated.

【0061】〜の処理を2次元情報の各画素毎につ
いて行なう。それら演算結果の緩和時間τ(x,y)を
再び2次元情報として直交座標系(x,y)に並べて表
示すると図14のようになる。
The processes from to are performed for each pixel of the two-dimensional information. FIG. 14 shows the relaxation times τ (x, y) of the calculation results, which are again arranged as two-dimensional information in the orthogonal coordinate system (x, y).

【0062】そして、この緩和時間τ(x,y)の2次
元情報から分子濃度を決定する。
Then, the molecular concentration is determined from the two-dimensional information of the relaxation time τ (x, y).

【0063】以上のようにして、本実施例の緩和時間測
定装置10であると、火炎32の2次元情報の緩和時間
τを表示できる。
As described above, the relaxation time measuring device 10 of this embodiment can display the relaxation time τ of the two-dimensional information of the flame 32.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上により、本発明の緩和時間測定装置
であると、面状に励起した媒質の励起光の10n秒以下
の緩和の分布を測定することができる。
As described above, with the relaxation time measuring device of the present invention, it is possible to measure the relaxation distribution of the excitation light of the medium excited in a plane for 10 nsec or less.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す緩和時間測定装置のブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a relaxation time measuring device showing an embodiment of the present invention.

【図2】タイミング制御装置およびIIFのブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram of a timing control device and an IIF.

【図3】30n秒後に測定した信号レベルのグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph of signal levels measured after 30 ns.

【図4】31n秒後に測定した信号レベルのグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph of signal level measured after 31 ns.

【図5】32n秒後に測定した信号レベルのグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph of signal level measured after 32 ns.

【図6】33n秒後に測定した信号レベルのグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph of signal level measured after 33 ns.

【図7】34n秒後に測定した信号レベルのグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph of signal level measured after 34 ns.

【図8】信号レベルと遅延時間との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between signal level and delay time.

【図9】30n秒後に測定した2次元情報である。FIG. 9 is two-dimensional information measured after 30 ns.

【図10】31n秒後に測定した2次元情報である。FIG. 10 is two-dimensional information measured after 31 ns.

【図11】32n秒後に測定した2次元情報である。FIG. 11 is two-dimensional information measured after 32 ns.

【図12】33n秒後に測定した2次元情報である。FIG. 12 is two-dimensional information measured after 33 ns.

【図13】34n秒後に測定した2次元情報である。FIG. 13 is two-dimensional information measured after 34 ns.

【図14】緩和時間を2次元情報に再構成した図であ
る。
FIG. 14 is a diagram in which relaxation time is reconstructed into two-dimensional information.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 測定装置 12 エキシマレーザ 14 色素レーザ 16 トリガジェネレータ 18 ハーフミラー 20 ミラー 22 ミラー 24 ビームエクスパンダ 26 ビームエクスパンダ 28 レンズ 30 ビームストップ 32 火炎 34 IIF 36 レンズ 38 タイミング制御装置 40 CCDカメラ 42 制御装置 44 ディスプレイ 10 Measuring Device 12 Excimer Laser 14 Dye Laser 16 Trigger Generator 18 Half Mirror 20 Mirror 22 Mirror 24 Beam Expander 26 Beam Expander 28 Lens 30 Beam Stop 32 Flame 34 IIF 36 Lens 38 Timing Controller 40 CCD Camera 42 Controller 44 Display

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】20n秒以下のパルス幅を持つパルスレー
ザのレーザシート光を測定対象である媒質に照射するレ
ーザ手段と、 面状に励起した媒質の励起光の10n秒以下の緩和時間
の2次元的分布である2次元情報を測定する測定手段
と、 前記測定手段の測定のタイミングを前記レーザ手段が照
射したレーザシート光から制御するタイミング制御手段
とよりなることを特徴とする緩和時間測定装置。
1. A laser means for irradiating a medium to be measured with a laser sheet light of a pulse laser having a pulse width of 20 nsec or less, and a relaxation time of 10 nsec or less of excitation light of a plane-excited medium. A relaxation time measuring device comprising: a measuring unit that measures two-dimensional information that is a dimensional distribution; and a timing control unit that controls the timing of measurement by the measuring unit from the laser sheet light emitted by the laser unit. .
【請求項2】前記測定手段は、 前記2次元情報を所定時間毎に測定する2次元情報測定
手段と、 前記2次元情報測定手段で測定した前記所定時間毎の2
次元情報を構成する各画素毎の信号レベルを記憶する記
憶手段と、 前記記憶手段に記憶した前記各画素毎の信号レベルの消
滅までの変化である緩和時間の時間関数exp(−t/
τ)の時定数τを各画素毎に演算する演算手段とよりな
ることを特徴とする請求項1記載の緩和時間測定装置。
2. The measuring means comprises two-dimensional information measuring means for measuring the two-dimensional information at predetermined time intervals, and two at the predetermined time intervals measured by the two-dimensional information measuring means.
A storage unit that stores the signal level of each pixel that constitutes the dimension information, and a time function exp (-t / of the relaxation time that is a change until the disappearance of the signal level of each pixel stored in the storage unit.
The relaxation time measuring device according to claim 1, characterized in that the relaxation time measuring device comprises a calculation means for calculating a time constant τ of τ) for each pixel.
【請求項3】前記演算手段により演算された各画素毎の
時定数τを2次元情報に再構成して表示する表示手段を
有することを特徴とする請求項2記載の緩和時間測定装
置。
3. The relaxation time measuring device according to claim 2, further comprising display means for reconstructing and displaying the time constant τ of each pixel calculated by the calculation means into two-dimensional information.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999049300A1 (en) * 1998-03-24 1999-09-30 Japan Science And Technology Corporation Nanosecond gate spectroscopic diagnostic device

Cited By (2)

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US6463314B1 (en) 1998-03-24 2002-10-08 Japan Science And Technology Corporation Nanosecond gate spectroscopic diagnostic device

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