JPS62264717A - 疑似フオトンパルス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は高速光子計数回路システムやそれを、構成す
る回路の動作確認や性能評価、較正等のために、高速光
電子増倍管から得られるような幅の狭い鋭いパルスく通
常は幅２〜３　ｒ１５ｅ（程度）を疑似的に発生させる
だめの疑似フォトンパルス発生装置に関するものである
。

従来の技術 光電子僧侶管への入射光量が極めて微弱な場合、光電子
増倍管の出力は各光電子パルスが互いに分離した所謂シ
ングルフォトン状態となる。したがって時間的に減衰す
る微弱な螢光を光電子増倍管で受けた場合、その出力は
光電子パルス列となって現われることになる。そこでこ
のような光電子パルス列を計数するための高速光子計数
回路システムが従来から種々提案、実用化されている。

ところで高速光電子増倍管から出力される光電子パルス
は幅２〜３　ｎＳｅε程度の極めて幅か狭い鋭い信号パ
ルスとなっている。このような光電子バルスを計数する
装置の全体システムや、その構成回路例えば高速パルス
アンプやディスクリミネータなどに対して動作や確認や
性能評価、較正などを精確に行なうためには、上述のよ
うな幅の狭い信号パルスを入力させる必要がある。その
ための方法の一つとしては、実際の光電子増倍管の出力
を回路に入力させる方法もあるが、その方法を回路やシ
ステムの製作途中で適用するには煩雑な手間を要し、ま
た時間軸の較正や全体の動作確認などの目的は容易には
達成し得ない。

そこで実際の光電子増倍管の出力を用いず、実際の光電
子パルスに対応する幅の狭いパルス（以下これを疑似フ
ォトンパルスと記す）を電気回路により発生させ、これ
を光子計数システムやその回路に入力させて動作確認や
性能評価、較正を行なうことが考えられており、本発明
者等は既に文献「分光研究」第３２巻、第４号（１９８
３）Ｐ２４９〜２５４の「高速光子計数回路評価用疑似
フォトンパルス発生器の試作」において報告したような
“疑似ダブルフォトンパルス発生器″および“指数分布
型ナノ秒パルス発生器″を設計、製作し、良好な結果を
得ている。これらのうち、“指数分布型ナノ秒パルス発
生器″は、試料の励　・起パルスに対応する１個のトリ
ガパルスに対して、任意の時定数の指数減衰関数に従っ
た発生頻度を有する疑似フォトンパルスを発生させるも
のでおる。一方“疑似ダブルフォトンパルス発生器゛′
は、２つのパルス間隔が既知でしかも連続的にパルス間
隔を変えることができる一対の疑似フォトンパルス（疑
似ダブルフォトンパルス）を発生するものでおる。

発明が解決すべき問題点 前述の“指数分布型ナノ秒パルス発生器″は、その構成
上、１個のトリガパルスに対して１個の疑似フォトンパ
ルスしか発生させられず、しかもその発生時刻は、トリ
ガパルスに対しである一定の規則（すなわち与えられた
時定数を有する指数関数）に従って規則正しく変化する
。

しかるに実際の光電子増倍管の出力パルスはポアソン過
程と考えられ、したがってパルスの発生個数はポアソン
分布に従い、時間的にランダムとなる。例えば螢光発光
波形の場合の光電子増倍管の出力状況は、ポアソン分布
に従って時間的にランダムであってこれをざらに指数変
換したような状況となる。そこで実際のシステム動作の
正確な確認、較正にはポアソン分布にしたがって時間的
にランダムなパルス列が入力されることが望ましく、ま
た入射光強度に対するダイナミックレンジの確認のため
には、ポアソン分布の平均値が自由に設定できるように
することが必要である。しかしながら前述のような“指
数分布型ナノ秒パルス発生器パではこのような要請に応
じることはできなかった。

また前述の“疑似ダブルフォトンパルス発生器″は、高
速パルスアンプの動作チェックやディスクリミネータの
パルス対分解能の測定などには適しているものの、シス
テム全体の動作確認や評価などには不適当であり、かつ
前述のようなポアソン分布に従ったランダムなパルス列
は発生させることはてきなかった。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、前
述の要請に応え、１個のトリガパルスに対して疑似的に
ポアソン分布にしたがう個数の疑似フォトンパルスを発
生させることができ、しかもその疑似フォトンパルス発
生時刻の頻度を予め定めた減衰関数にしたがわせ、かつ
これらの制限下でパルスの発生状況を時間的にランダム
とした疑似フォトンパルス発生装置を提供することを基
本的な目的とすφものである。またこの発明は、上記の
基本的な目的に併せて、前記のポアソン分布平均値を任
意に設定することができるようにした疑似フォトンパル
ス発生装置、ざらには前記の減衰関数の時定数を任意に
設定できるようにした疑似フォトンパルス発生装置を提
供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本願の第１発明の疑似フォトンパルス発生装置は、基本
的には、 クロックパルス発生手段と； そのクロックパルス発生手段からのクロツクパルスに同
期して疑似乱数を発生する疑似乱数発生手段と： 前記疑似乱数発生手段のワード出力をアナログ信号に変
換するためのＤ／Ａコンバータと；前記クロックパルス
の周期より長い周期のトリガパルスを発生するトリガパ
ルス発生手段と：そのトリガパルスに同期して予め定め
た関数波形で周期的に変化する信号を出力する関数発生
器と； 前記Ｄ／Ａコンバータの出力信号と関数発生器の出力信
号とを比較してその比較信号を出力するコンパレータと
； そのコンパレータの出力信号の立上りもしくは立下りに
同期して、および／またはそのコンパレータの出力信号
の立上りもしくは立下りに対し一定の遅れをもって、幅
の狭い疑似フォトンパルスを発生する疑似フォトンパル
ス発生手段；とを有してなることを特徴とするものであ
る。

ここで、前記クロックパルス発生手段は、そのクロック
の周波数を選択可能に構成することが望ましく、また前
記関数発生器は、関数波形の時定数を可変に構成してお
くことが望ましい。

また前記疑似フォトンパルス発生手段は、正極性の疑似
フォトンパルスと負極性の疑似フォトンパルスの両者を
発生し得るように構成しておくことが望ましい。そして
そのためには、疑似フォトンパルス発生手段を、前記コ
ンパレータの出力が加えられる単安定回路と、その単安
定回路の出力信号パルスの立上りによりトリガされて第
１の極性の疑似フォトンパルスを発生する回路と、単安
定回路の出力信号パルスの立下りによりトリガされて第
２の極性の疑似フォトンパルスを発生する回路とによっ
て構成すれば良い。

ざらに前記疑似フォトンパルス発生手段には、その疑似
フォトンパルスの発生個数を単位時間ごとに計数して表
示するための計数・表示手段を接続しておくことが望ま
しい。

一方本願第２発明の疑似フォトンパルス発生装置は、 クロックパルス発生手段と： そのクロックパルス発生手段からのクロックパルスに同
期して第１の疑似乱数を発生する第１の疑似乱数発生手
段と： 前記クロックパルス発生手段からのクロックパルスに同
期して第２の疑似乱数を発生する第２の疑似乱数発生手
段と； 前記第１の疑似乱数発生手段のワード出力をアナログ信
号に変換する第１のＤ／Ａコンバータと：前記第２の疑
似乱数発生手段のワード出力をアナログ信号に変換する
第２のＤ／Ａコンバータと：前記クロッパルスの周期よ
りも長い周期のトリガパルスを発生するトリガパルス発
生手段と；そのトリガパルスに同期して予め定めた関数
波形で周期的に変化する信号を出力する関数発生器と； 前記第１のＤ／Ａコンバータの出力信号と関数発生器の
出力信号とを比較してその比較信号を出力する第１のコ
ンパレータと； 前記第２のＤ／Ａコンバータの出力信号と関数発生器の
出力信号とを比較してその比較信号を出力する第２のコ
ンパレータと； 前記第１のコンパレータの出力が加えられる第１の単安
定回路と； 前記第２のコンパレータの出力が加えられる第２の単安
定回路と： 前記第１の単安定回路の出力信号および前記第２の単安
定回路の出力信号のうち少なくとも一方の信号の立上り
時にその立上りによりトリガされて幅の狭い第１の極性
の疑似フォトンパルスを発生する第１の疑似フォトンパ
ルス発生回路と；前記第１の単安定回路の出力信号およ
び第２の単安定回路の出力信号のうち少なくとも一方の
信号の立下り時にその立下りによりトリガされて幅の狭
い第２の疑似フォトンパルスを発生する第２の疑似フォ
トンパルス発生回路： とを有してなることを特徴とするものでおる。

この第２発明の場合も、クロックパルス発生手段はクロ
ック周波数を選択可能に構成してあくことか望ましく、
また関数発生器の関数波形の時定数も可変にしておくこ
とが望ましい。

またこの第２発明の場合、計数・表示手段として、第１
の単安定回路の出力パルスと第２の単安定回路の出力パ
ルスとを、単位時間ごとに計数・加算して表示する手段
を設けておくことが望ましい。

作　　　用 先ず第１発明の装置の作用を第１図の波形図にしたがっ
て説明する。

第１発明の疑似フォトンパルス発生装置において、例え
ば第１図（Ｂ）に示すようなりロックパルスが疑似乱数
発生手段に与えられる。その疑似乱数発生手段のワード
出力は、疑似乱数として前記クロックパルスに同期して
変化し、その疑似乱数ワード出力はＤ／Ａコンバータに
よってアナログ信号に変換される。このアナログ信号は
その波高値が疑似乱数ワード出力に対応して変化するこ
とになる。したがってそのＤ／Ａコンバータの出力のア
ナログ信号は例えば第１図（Ｃ）の実線で示すように、
波高値が疑似ランダムに変化し、またその変化のタイミ
ングは第１図（Ｂ）のクロックパルスによって規定され
ることになる。

一方関数発生器には例えば第１図（Ａ＞に示すようなト
リガパルスが与えられ、そのトリガパルスに同期して予
め定めた関数波形で周期的に変化する関数信号が発生せ
しめられる。その関数信号の一例を第１図（Ｃ）の破線
で示す。

コンパレータにおいては、Ｄ／Ａコンバータの出力信号
（例えば第１図（Ｃ）の実線で示すもの）と関数発生器
の出力信号（例えば第１図（Ｃ）の破線で示すもの）の
信号レベルの高低が比較され、その比較結果に応じた２
値信号が出力される。Ｄ／Ａコンバータの出力信＠（第
１図（Ｃ）の実！＞のレベルが関数発生器の出力信号（
第１図（Ｃ）の破線）のレベルよりも高い場合に出力が
ロウレベルとなり、それ以外の場合に出力ハイレベルと
なるようにコン、パレータを構成した場合のコンパレー
タの出力信号波形を第１図（Ｄ＞に示す。

コンパレータの出力信号は疑似フォトンパルス発生手段
に与えられ、コンパレータの出力信号波形の立上がりも
しくは立下がりと同期して、または／およびその立上が
りもしくは立下がりに対し一定時間の遅れをもって、例
えば２〜３　ｎ５ｅＣの幅の狭い疑似フォトンパルスが
発生せしめられる。

例えＣホ疑似）ｌトンパルス発生手段の前段に単安定回
路を設けておいて、コンパレータの出力波形（第１図（
Ｄ））の立上がりに同期する一定の幅ｔｏのパルス（第
１図（Ｅ））を得、その単安定回路の出力パルスの立上
がりを微分して反転させることにより第１図（Ｆ）に示
すような負極性の幅の狭い疑似フォトンパルスを得、ま
た単安定回路の出力パルスの立下がりを微分して反転さ
せることにより第１図（Ｇ）に示すような正極性の幅の
狭い疑似フォトンパルスを得ることができる。

したがってこの場合は、コンパレータの出力信号（第１
図（Ｄ））の立上がりに同期して第１図（Ｆ）に示す負
極性の疑似フォトンパルスを、またコンパレータの出力
信号の立上がりに対し一定の遅れをもって第１図（Ｇ）
に示す正極ｉ生の疑似フォトンパルスが得られる。

ここで、最終的に得られる疑似フオ］〜ンパルス（第１
図（Ｆ）もしくは（Ｇ））は、第１図（Ａ＞に示すトリ
ガパルス１個に対し、通常は辺数個発生せしめられてい
ることになる。モしてトリガパルスの１周期丁の各期間
中における疑似フォトンパルス発生個数は疑似的にポア
ソン分布にしたがうことになる。一方疑似フォトンパル
スの発生時刻の確率密度は、第１図（Ｃ）の破線で示す
関数発生器の出力波形に依存している。換言すれば、ト
リガパルスの１周期丁の期間中では、第１図（Ｃ）の破
線で示す関数波形に対し逆数の関係の減衰関数にしたか
って疑似フォトンパルスの発生時刻の確率密度が小ざく
なって行く。

また疑似フォトンパルスの発生頻度は第１図（Ｂ）のク
ロックパルスの周波数に依存するから、疑似フォトンパ
ルス発生個数のポアソン分布の平均値は、クロックパル
スの周波数を変えることによって変化させることができ
る。一方前述のように疑似フォトンパルス発生時刻の確
率密度は関数発生器の出力波形に依存するから、その関
数波形を変えることによって、具体的には例えば債分回
路の時定数を変えることによって、疑似フォトンパルス
発生時刻の確率密度を変化させることができる。

ところで、疑似フォトンパルス発生手段の前段に前述の
ように単安定回路を用いた場合、疑似フォトンパルスの
発生間隔の最小値は単安定回路の出力パルスの幅ｔｏ　
（第１図（Ｅ）参照）によって規制され、その幅ｔｏよ
りも疑似フォトンパルスの間隔を小ざくすることはでき
ない。そこでそれよりも疑似フォトンパルスの発生間隔
を小さくするためには、第２発明の疑似フォトンパルス
発生装置を適用することが望ましい。

すなわち第２発明の装置においては、別の２系列で疑似
乱数が発生せしめられ、各疑似乱数ワード出力がＡ／Ｄ
変換された後、それぞれ関数発生器の出力波形と比較さ
れ、その比較出力がそれぞれ別の単安定回路に加えられ
る。そして一方の単安定回路の出力パルスの立上がりお
よび他方の単安定回路の出力パルスの立上がりにトリガ
されて、ある極性の疑似フォトンパルスが発生せしめら
れ、また一方の単安定回路の出力パルスの立下がりおよ
び他方の単安定回路の出力パルスの立下がりにトリガさ
れて、他の極性の疑似フォトンパルスが発生せしめられ
る。したがってこの場合には疑似フォトンパルスの最小
間隔は、単安定回路の出力パルスの幅に規制されず、疑
似フォトンパルスの発生最小間隔をより小ざくすること
ができ、原理的に間隙を零にまですることが可能である
。このような２つのフォトンパルスがオーバラップした
状態では、実際の測定時によく生じる二元子状態のフォ
トンパルス出力状況に対応させることができる。

実施例 第２図に第１発明の疑似７４トンパルス発生装置の一実
施例を示す。

第２図において、パルス発生器１は、第１図（Ｂ）に示
すようなりロックパルスを発生するためのクロックパル
ス発生手段２を構成するものであって、周波数選択手段
３によってそのクロックパルス周波数を変化させ得るよ
うに構成されている。パルス発生器１からのクロックパ
ルスは、疑似乱数発生手段４としてのＭ系列疑似乱数パ
ルス発生回路５に与えられる。このＭ系列疑似乱数パル
ス発生回路５は、例えば第３図に示すように、基本的に
はｎビットのシフトレジスタ６とその任意の２出力から
エクスクル−シブ・オア回路７により排（ｔ！！論理和
をとってその信号をシフトレジスタ６の入力へフィード
バックざぜる構成とされてあり、前記シフトレジスタ６
の並列出力端には、クロックパルスの周期を下とすば、
周期（２１−１）Ｔ、２°−１種類の疑似乱数のワード
出力がクロックパルスに同期して得られる。このＭ系列
疑似乱数パルス発生回路５のワード出力は高速Ｄ／Ａコ
ンバータ８に入力されて、アナログ信号に変換される。

そのＤ／Ａ変換された信号を第１図（Ｃ）の実線で示す
。なおここで疑似乱数発生手段４が発生する疑似乱数の
周期を拡大するためには、例えば第４図に示すようにパ
ルス発生器１からのクロックパルスを前述のＭ系列疑似
乱数発生回路５（第３図と同じ）にクロックとして与え
ると同時に２ビツトのカウンタ９で計数し、カウンタの
出力とＭ系列疑似乱数パルス発生回路５のワード出力の
も側Ｚビットとを２ビツトの加算器１０に入力させて、
Ｍ系列疑似乱数パルス発生回路５のワード出力の左側（
ｎ−ｚ）ビットと加算器１０の出力Ｚビットを高速Ｄ／
Ａコンバータ８に入力すれば良く、このようにすれば（
２１−１）Ｔ・２２の周期の疑似乱数を得ることができ
る。

一方パルス発生器１１は、トリガパルス発生手段１２を
構成するものであって、そのパルス発生器１１の出力パ
ルスは分周器１３によって適宜分周されてトリガパルス
として関数発生器１４に与えられる。そのトリガパルス
は、例えば第１図（Ａ＞に示すように、クロックパルス
（第１図（Ｂ））と比較して充分に長い周期に設定され
る。

関数発生器１４は例えば積分回路からなるものであって
、その時定数が時定数設定手段１５によって変えられる
ように構成されている。この関数発生器１４の出力波形
の一例が第１図（Ｃ）の破線で示されている。

前述のような高速Ｄ／Ａコンバータ８の出力信号と関数
発生器１４の出力信号はオペアンプなどからなる高速コ
ンパレータ１６に与えられて比較され、両信号レベルの
大小関係に応じて２値の比較出力が得られる。この例で
は、関数発生器１４の出力信号が参照信号としてコンパ
レータ１６の同相入力端子に加えられ、高速Ｄ／Ａコン
パ７り８の出力信号が比較入力信号としてコンパレータ
１６の差動入力端子に加えられて、高速Ｄ／Ａコンバー
タ８の出力信号レベルが関数発生器１４の出力信号レベ
ルよりも高い場合にコンパレータ１６の出力は低レベル
となり、高速Ｄ／Ａコンバータ８の出力信号が関数発生
器１４の出力信号レベルよりも低い場合にコンパレータ
１６の出力は高レベルとなる。第１図（Ｃ）の例につい
てのコンパレータ１６の出力信号が第１図（Ｄ＞に示さ
れている。

高速コンパレータ１６の出力は疑似フォトンパルス発生
手段２９の前段部分を構成する単安定回路１７に加えら
れる。この単安定回路１７からはコンパレータ１６の出
力信号の立上がりに同期して立上がる幅ｔｏのパルスが
出力される。その−例が第１図（Ｅ）に示される。

単安定回路１７の出力パルスは、負極性疑似フォトンパ
ルス発生回路１８および正極性フォトンパルス発生回路
１９に与えられる。負極性疑似フォトンパルス発生回路
１８の一例を第５図に、正極性疑似フォトンパルス発生
回路１９の一例を第６図に示す。いずれも短い時定数の
微分回路２０とその微分回路２０の出力により高速動作
するマイクロ波トランジスタ２１とからなるものでおっ
て、例えば負極性疑似フォトンパルス発生回路１８にお
いては、単安定回路１７の出力信号を短い時定数で微分
してその微分信号の正極性部分を反転増幅することによ
り、単安定回路１７の出力パルスの立上がりに同期した
負極性の幅の狭い疑似フォトンパルス（第１図（Ｆ）参
照）が得られ、一方正極性疑似フォトンパルス発生回路
１つにおいては、同じく単安定回路１７の出力信号を短
い時定数で微分してその微分信号の負極性部分を反転増
幅することにより、単安定回路１７の出力パルスの立下
がりに同期した正極性の幅の狭い疑似フォトンパルス（
第１図（Ｇ））が得られる。

一方前記単安定回路１７の出力パルスは計数・表示手段
２２を構成するカウンタ２３にも加えられ、そのパルス
数が計数される。このカウンタ２３は前述のトリガパル
ス（分周器１３の出力パルス）をざらに適宜分周器２４
で分周した信号により一定周期でクリヤされる。すなわ
ちカウンタ２３はある時間幅で単安定回路１７の出力パ
ルスの計数を繰返し、その計数値が表示器２５によって
表示される。ここで単安定回路１７の出力パルス数は、
負極性疑似フォトンパルス発生回路１８もしくは正極性
疑似フォトンパルス発生回路１９の発生パルス数に相等
しいから、結局その負極性もしくは正極性疑似７４トン
パルスの一定時間内の発生個数が計数・表示されること
になる。

以上の実施例において、パルス発生器１の周波数を変化
させれば、Ｍ系列疑似乱数パルス発生回路５の疑似乱数
ワード出力の変化するタイミングが変化し、その結果Ｄ
／Ａコンバータ８の出力信号の波高値の変化するタイミ
ングも変化して、これにより単安定回路１７の出力パル
スの頻度も変化し、最終的な疑似フォトンパルスの発生
頻度も変化することになる。

一方関数発生器１４の積分回路の時定数を変化゛させれ
ば、高速コンパレータ１６の参照入力が変化する結果、
単安定回路１７の出力パルスの発生時刻の確率密度が変
化し、疑似フォトンパルスの発生時刻の確率密度が変化
する。

以上の実施例では、既に述べたように正または負極性疑
似フォトンパルスの発生時刻の最小間隔が単安定回路１
７のパルス幅ｔｏによって制限されてしまう。例えばＴ
ＴＬの単安定回路（７４ＬＳ１２３相当品）などを用い
た場合はそのパルス幅ｔｏは約５０　ｎ５ｅＣとなる。

被測定システムまたは被測定回路のパルス対分解能が５
Ｏｎ５Ｂ（程度以上の場合にはこのような構成でも充分
でおるが、それ以下のパルス対分解能が要求される場合
には、第２発明に相当する第７図に示すような実施例の
装置を使用することか望ましい。

第７図の実施例においては、パルス発生器１からのクロ
ックパルスは、第１の疑似乱数発生手段４Ａを構成する
第１のＭ系列疑似乱数パルス発生回路５Ａと、第２の疑
似乱数発生手段４Ｂを構成する第２のＭ系列疑似乱数パ
ルス発生回路５Ｂの両者に加えられる。これらの第１お
よび第２のＭ系列疑似乱数パルス発生回路５△、５Ｂの
具体的構成はいずれも既に述べたような第３図もしくは
第４図に示す構成とすれば良い。

第１のＭ系列疑似乱数パルス発生回路５Ａのワード出力
（並列出力）は第１の高速Ｄ／Ａコンバータ８Ａにより
アナログ信号に変換されて、第１の高速コンパレータ１
６Ａの差動入力端子に加えられる。その信号の一例を第
１０図（Ａ＞の実線で示す。また第２のＭ系列疑似乱数
パルス発生回路５Ｂのワード出力（並列出力）は第２の
高速Ｄ／Ａコンバータ８Ｂによりアナログ信号に変換さ
れて、第２の高速コンパレータ１６Ｂの差動入力端子に
加えられる。その信号の一例を第１０図（Ｂ）の実線で
示す。

第１；Ｉ３よび第２の高速コンパレータ１６Ａ、１６Ｂ
の参照入力端子には、既に述べたと同様な関数発生器１
４の出力信号が加えられる。その信号波形の一例を第１
０図（Ａ）、（Ｂ）にｖｊ、線で示す。

第１高速コンパレータ１６Ａの比較出力（第１０図（Ｃ
）参照）は第１の単安定回路１７Ａに加えられ、また第
２高速コンパレータ１６Ｂの比較出力（第１０図（Ｄ＞
参照）は第２の単安定回路１７Ｂに加えられる。第１の
単安定回路１７Ａの出力を第１０図（Ｅ）に、第２の単
安定回路１７Ｂの出力を第１０図（Ｆ）に示す。

第１の単安定回路１７Ａの出力パルスは、負極性疑似フ
ォトンパルス発生回路３０の一方の入力端子および正極
性疑似フォトンパルス発生回路３］の一方の入力端子に
加えられ、第２の単安定回路１７Ｂの出力パルスは負極
性疑似フォトンパルス発生回路３０の他方の入力端子お
よび正極ｉ生疑似フォトンパルス発生回路３１の他方の
入力端子に力０えられる。ここで負）粗性疑似フォトン
パルス発生回路３０は、例えば第８図に示すように時定
数の短い一対の微分回路３２Ａ、３２Ｂと高速動作用の
一対のマイクロ波トランジスタ３３Ａ、３３Ｂによりワ
イヤードノア回路に構成したものであって、第１および
第２の単安定回路１７Ａ、１７Ｂの出力パルスを微分し
た信号の正極性部分をそれぞれ反転増幅するように構成
されている。また正極性疑似フォトンパルス発生回路３
１も、例えば第９図に示すように時定数の短い一対の微
分回路３４Ａ、３４８と高速動作用の一対のマイクロ波
１〜ランジスタ３５Ａ、３５Ｂによってワイヤードノア
回路に構成したものであって、第１および第２の単安定
回路１７Ａ、１７Ｂの出力パルスを微分した信号の負極
性部分をそれぞれ反転増幅するように）育成されている
。負極性疑似フォトンパルス発生回路３０の出力信号す
なわち負４両性疑似フォ１〜ンパルスを第１０図（Ｇ）
に、正僅性疑１！７．７４トンパルス発生回路３１の出
力信号すなわち正（へｉ生疑似フォトンパルスを第１０
図（ト１）に示す。

この場合、第１の疑似乱数発生手段４Ａの側のラインの
第１の高速コンパレータ１６Ａの出力信号の立上がりの
タイミングと第２の疑似乱数発生手段４Ｂの側のライン
の第２の高速コンパレータ１６Ｂの出力信号の立上がり
のタイミングとの間隔ｔ１が各単安定回路１７Ａ、１７
Ｂのパルス幅ｔｏよりも狭くても、それぞれのタイミン
グに対応して第１単安定回路１７Ａの出力パルスおよび
第２単安定回路１７Ｂの出力パルスの立上がりか得られ
、これによりそれぞれのタイミングに対応して疑似７４
トンパルスが発生する。すなわち単安定回路１７Ａ、１
７Ｂのパルス幅ｔｏよりも小ざい間隔ｔ１の疑似フォト
ンパルスを得ることができる。

なお第７図の実施例において、計数・表示手段２２は、
第１の単安定回路１７Ａの出力パルスを計数する第１カ
ウンタ２３Ａと、第２の単安定回路１７Ｂの出力パルス
を計数する第２カウンタ２３Ｂと、第１カウンタ２３Ａ
および第２カウンタ２３Ｂの計数結果を加算する加算器
３６と、その加算器３６による加算結果を表示する表示
器２５とによって構成され、このように加算を行なうこ
とによって最終的な正もしくは負極性疑似フォトンパル
スの単位時間当りの発生個数を表示することができる。

なお以上の各実施例においては、関数発生器１４として
積分回路を用いたものとしたが、それに限らず、任意の
関数波形を発生する回路で構成することができる。例え
ば１周期の間で波高値が直線的に増加する鋸歯状波を発
生するように構成しても良く、この場合は疑似フォトン
パルスの発生時刻の時系列的分布が疑似的ポアソン分布
にしたがういわゆる疑似ポアソンパルス系列を１ｑるこ
とかできる。

発明の効果 前述の説明で明らかなように、この発明の疑似フォトン
パルス発生装置によれば、１個のトリガパルスに対して
疑似的にポアソン分布にしたがう個数の疑似フォトンパ
ルスを発生させることができ、しかもその疑似フォトン
パルスの発生時刻の頻度（ｖｌ率密度）か予め定めた減
衰関数にしたがわせられ、かつこれらの制限下でパルス
の発生状況が時間的にランダムとされる。したがって実
際の光電子増倍管から得られるフォトンパルスのパルス
発生状況に極めて良く類似したパルス列を得ることがで
きるから、高速光電子パルス計数システムやその構成回
路の動作確認や性能評価、較正などを従来よりも一層正
確に行なうことが可能となる。そして特にクロックパル
スの周波数を選択可能にし、また関数発生器の時定数を
可変とした実ＰＭ態様によれば、任意のパルス発生個数
のポアソン分布の平均値を任意に変え、またパルス発生
時刻の確率密度を任意に変えることができるため、一層
汎用性が増す効果が得られる。

ざらに、特に第２発明の装置によれば、疑似フォトンパ
ルスの発生間隔の最小値を５０　ｒｔｓｅｏ程度よりも
小ざくすることができるため、より一六実際の光電子増
倍管の出力パルス発生状況に類似させて、より高精度の
動作確認等を行なうことがてきる。

なおこの発明の装置は、特に統計的サンプリング法に基
づく螢光寿命測定装置に対して有効であるが、それに限
らず任意の高速光電子計数システムやその構成回路に適
用できることは勿論である。

またこの発明の装置は、単独の装置として構成しても良
いが、高速光電子計数装置などの内部に較正用として組
込んでも良いことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の実施例である第２図の装置の各部の
信号波形を示す波形図、第２図は第１発明の一実施例の
装置の全体構成を示すブロック図、第３図は第２図の装
置に使用される疑似乱数発生手段を構成するＭ系列疑似
乱数パルス発生回路の一例を概念的に示すブロック図、
第４図は同じく疑似乱数発生手段の他の例を概念的に示
すブロック図、第５図は第２図の装置に使用される負極
性疑似フォトンパルス発生回路の具体例を示す結線図、
第６図は第２図の装置に使用される正極性疑似フォトン
パルス発生回路の他の具体例を示す結線図、第７図は第
２発明の実施例の装置の全体構成を示すブロック図、第
８図は第７図の装置に使用される負極性疑似フォトンパ
ルス発生回路の具体例を示す結線図、第９図は第７図の
装置に使用される正極性疑似フォトンパルス発生回路の
具体例を示す結線図、第１０図は第７図の装置にあける
各部の信号波形を示す波形図である。 ２・・・クロックパルス発生手段、　４・・・疑似乱数
発生手段、　８・・・高速Ｄ／Ａコンバータ、　８Ａ・
・・第１の高速Ｄ／Ａコンバータ、　８Ｂ・・・第２の
高速Ｄ／Ａコンバータ、　１２・・・トリガパルス発生
手段、　１４・・・関数発生器、　１６・・・高速コン
パレータ、　　１６Ａ・・・第１の高速コンパレータ、
１６Ｂ・・・第２の高速コンパレータ、　１７・・・単
安定回路、　１７Ａ・・・第１の単安定回路、１７Ｂ・
・・第２の単安定回路、　１８．３０・・・負極性疑似
フ７ｔｔ〜ンパルス発生回路、　１９．３１・・・正極
［生疑似フォトンパルス発生回路、　２２・・・計数表
示手段、　２９・・・疑似フォトンパルス発生手段。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）クロックパルス発生手段と； そのクロックパルス発生手段からのクロックパルスに同
   期して疑似乱数を発生する疑似乱数発生手段と； 前記疑似乱数発生手段のワード出力をアナログ信号に変
   換するためのＤ／Ａコンバータと；前記クロックパルス
   の周期より長い周期のトリガパルスを発生するトリガパ
   ルス発生手段と；そのトリガパルスに同期して予め定め
   た関数波形で周期的に変化する信号を出力する関数発生
   器と； 前記Ｄ／Ａコンバータの出力信号と関数発生器の出力信
   号とを比較してその比較信号を出力するコンパレータと
   ； そのコンパレータの出力信号の立上りもしくは立下りに
   同期して、および／またはそのコンパレータの出力信号
   の立上りもしくは立下りに対し一定の遅れをもって、幅
   の狭い疑似フォトンパルスを発生する疑似フォトンパル
   ス発生手段； とを有してなることを特徴とする疑似フォトンパルス発
   生装置。
2. （２）前記クロックパルス発生手段が、周波数を選択可
   能に構成されている特許請求の範囲第１項記載の疑似フ
   ォトンパルス発生装置。
3. （３）前記関数発生器が、関数波形の時定数を可変に構
   成されている特許請求の範囲第１項記載の疑似フォトン
   パルス発生装置。
4. （４）前記疑似フォトンパルス発生手段が、正極性の疑
   似フォトンパルスと負極性の疑似フォトンパルスとの両
   者を発生させ得るように構成されている特許請求の範囲
   第１項記載の疑似フォトンパルス発生装置。
5. （５）前記疑似フォトンパルス発生手段が、前記コンパ
   レータの出力が加えられる単安定回路と、その単安定回
   路の出力信号パルスの立上りによりトリガされて第１の
   極性の疑似フォトンパルスを発生する回路と、単安定回
   路の出力信号パルスの立下りによりトリガされて第２の
   極性の疑似フォトンパルスを発生する回路とによって構
   成されている特許請求の範囲第１項記載の疑似フォトン
   パルス発生装置。
6. （６）前記疑似フォトンパルス発生手段に、その疑似フ
   ォトンパルスの発生数を単位時間ごとに計数して表示す
   るための計数・表示手段が接続されている特許請求の範
   囲第１項記載の疑似フォトンパルス発生装置。
7. （７）クロックパルス発生手段と； そのクロックパルス発生手段からのクロックパルスに同
   期して第１の疑似乱数を発生する第１の疑似乱数発生手
   段と； 前記クロックパルス発生手段からのクロックパルスに同
   期して第２の疑似乱数を発生する第２の疑似乱数発生手
   段と； 前記第１の疑似乱数発生手段のワード出力をアナログ信
   号に変換する第１のＤ／Ａコンバータと；前記第２の疑
   似乱数発生手段のワード出力をアナログ信号に変換する
   第２のＤ／Ａコンバータと；前記クロッパルスの周期よ
   りも長い周期のトリガパルスを発生するトリガパルス発
   生手段と；そのトリガパルスに同期して予め定めた関数
   波形で周期的に変化する信号を出力する関数発生器と； 前記第１のＤ／Ａコンバータの出力信号と関数発生器の
   出力信号とを比較してその比較信号を出力する第１のコ
   ンパレータと； 前記第２のＤ／Ａコンバータの出力信号と関数発生器の
   出力信号とを比較してその比較信号を出力する第２のコ
   ンパレータと； 前記第１のコンパレータの出力が加えられる第１の単安
   定回路と； 前記第２のコンパレータの出力が加えられる第２の単安
   定回路と； 前記第１の単安定回路の出力信号と前記第２の単安定回
   路の出力信号とのうち、少なくとも一方の信号の立上り
   があった時にその立上りによりトリガされて幅の狭い第
   １の極性の疑似フォトンパルスを発生する第１の疑似フ
   ォトンパルス発生回路と； 前記第１の単安定回路の出力信号と第２の単安定回路の
   出力信号とのうち少なくとも一方の信号の立下りがあっ
   た時にその立下りによりトリガされて幅の狭い第２の極
   性の疑似フォトンパルスを発生する第２の疑似フォトン
   パルス発生回路；とを有してなることを特徴とする疑似
   フォトンパルス発生装置。
8. （８）前記クロックパルス発生手段が、周波数を選択可
   能に構成されている特許請求の範囲第７項記載の疑似フ
   ォトンパルス発生装置。
9. （９）前記関数発生器が、関数波形の時定数を可変に構
   成されている特許請求の範囲第７項記載の疑似フォトン
   パルス発生装置。
10. （１０）前記第１の単安定回路の出力パルスと第２の単
    安定回路の出力パルスとを、単位時間ごとに計数・加算
    して表示する計数・表示手段が設けられている特許請求
    の範囲第７項記載の疑似フォトンパルス発生装置。