ES2832526T3 - Dispositivo de medición de rendimiento cuántico - Google Patents

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ES2832526T3 ES11844537T ES11844537T ES2832526T3 ES 2832526 T3 ES2832526 T3 ES 2832526T3 ES 11844537 T ES11844537 T ES 11844537T ES 11844537 T ES11844537 T ES 11844537T ES 2832526 T3 ES2832526 T3 ES 2832526T3
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Abstract

Un dispositivo de medición de rendimiento cuántico (1A) para medir el rendimiento cuántico de una muestra (S) mediante la irradiación de un recipiente de muestras (3) de una celda de muestra (2) que contiene la muestra (S) con luz de bombeo (L1) y detectar la luz que se va a medir (L2) emitida desde al menos uno del recipiente de muestras (3) y la muestra (S), comprendiendo el dispositivo: una caja oscura (5) para disponer en su interior el recipiente de muestras (3), teniendo la caja oscura (5) una primera abertura (62) y un primer obturador (63), una segunda abertura (64) y un segundo obturador (70), una tercera abertura (65) y un tercer obturador (66), y una cuarta abertura (67) y un cuarto obturador (68); una unidad de generación de luz (6), que tiene una parte de salida de luz (7) conectada a la caja oscura (5), para la generación de luz de bombeo (L1); una unidad de detección de luz (9), que tiene una parte de entrada de luz (11) conectada a la caja oscura (5), para detectar la luz que se va a medir (L2); una esfera de integración (14), dispuesta dentro de la caja oscura (5), que tiene una abertura de entrada de luz (15) para la entrada de la luz de bombeo (L1) y una abertura de salida de luz (16) para la salida de la luz (L2) que se va a medir; un mecanismo de movimiento (30) para mover el recipiente de muestras (3), la parte de salida de luz (7) y la parte de entrada de luz (11) de manera que el recipiente de muestras (3) alcance cada uno de un primer estado en que está situado en el interior de la esfera de integración (14) y un segundo estado en que está situado fuera de la esfera de integración (14), y haciendo que la parte de salida de luz (7) se oponga a la abertura de entrada de luz (15) y la primera abertura (62) y haciendo que la parte de entrada de luz (11) se oponga a la abertura de salida de luz (16) y a la tercera abertura (65), para detectar luz a medir (L2), en el primer estado; provocando además el mecanismo de movimiento que la parte de salida de luz (7) se oponga a la segunda abertura (64) y a la parte de entrada de luz (11) para oponerse a la cuarta abertura (67), para la detección de la luz a medir (L2) en el segundo estado, y en donde se abren el primer y tercer obturadores (63 y 66) y el segundo y cuarto obturadores (70 y 68) están cerrados en el primer estado, y, además, en donde se abren el segundo y cuarto obturadores (70 y 68) y el primer y tercer obturadores (63 y 66) están cerrados en el segundo estado.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de medición de rendimiento cuántico
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo de medición de rendimiento cuántico para medir un rendimiento cuántico de un material de emisión de luz y similares mediante el uso de una esfera de integración.
Antecedentes de la técnica
Conocido como un dispositivo de medición de rendimiento cuántico convencional es una técnica que irradia una muestra tal como un material de emisión de luz con la luz de bombeo, emplea una esfera de integración para provocar en su interior múltiples reflexiones de una fluorescencia emitida desde la muestra, y detecta por tanto la luz reflejada, a fin de medir un rendimiento cuántico (relación del "número de fotones de la fluorescencia emitida del material de emisión de luz" con respecto al "número de fotones de la luz de bombeo absorbida por el material de emisión de luz") de la muestra (véase, por ejemplo, las Bibliografías de Patentes 1 a 3).
Cuando la muestra se absorbe ópticamente con respecto al componente fluorescente en una técnica de este tipo, hay un caso en el que una parte de la fluorescencia se absorbe por la muestra (fenómeno que será referido en adelante como "reabsorción"). En tal caso, el número de fotones se calculará menor que el número verdadero (es decir, el número de fotones de la fluorescencia realmente emitida del material de emisión de luz). Por lo tanto, se ha propuesto utilizar un fluorómetro por separado para medir la intensidad de una fluorescencia emitida desde la muestra en un estado sin generar reabsorción y corregir de acuerdo con la misma el número de fotones de la antigua fluorescencia, a fin de determinar el rendimiento cuántico (véase, por ejemplo, la Bibliografía sin patentar 1).
Lista de citas
Bibliografía de Patente
Bibliografía de Patente 1: Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública n°. 2007-086031 Bibliografía de Patente 2: solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública n°. 2009-074.866 Bibliografía de Patente 3: solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública n°. 2010-151632
Bibliografía sin patentar
La bibliografía sin patentar 1: Christian Wurth y 7 otros, " Evaluation of a Commercial Integrating Sphere Setup for the Determination of Absolute Photoluminescence Quantum Yields of Dilute Dye Solutions," ESPECTROSCOPIA PLICADA, (EE.UU.) Volumen 64, 7 de noviembre de 2010, pp. 733-741.
Sumario de la invención
Problema técnico
Como se ha mencionado anteriormente, se requieren operaciones engorrosas como el uso de un fluorómetro por separado de un dispositivo equipado con una esfera de integración para medir con precisión el rendimiento cuántico de la muestra mediante el uso de la esfera de integración.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de medición de rendimiento cuántico que pueda medir el rendimiento cuántico de la muestra con precisión y eficacia.
Solución al problema
La invención se define por las reivindicaciones adjuntas. El dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención es un dispositivo de medición de rendimiento cuántico para medir un rendimiento cuántico de una muestra mediante la irradiación de un recipiente de muestras de una celda de muestra para contener la muestra con la luz de bombeo y detectar de luz que se va a medir emitida desde al menos uno del recipiente de muestras y la muestra, comprendiendo el dispositivo una caja oscura para disponer en su interior el recipiente de muestras; una unidad de generación de luz, que tiene una parte de salida de luz conectada a la caja oscura, para la generación de la luz de bombeo; una unidad de detección de luz, que tiene una parte de entrada de luz conectada a la caja oscura, para detectar la luz que se desea medir; una esfera de integración, dispuesta dentro de la caja oscura, que tiene una abertura de entrada de luz para la entrada de la luz de bombeo y una abertura de salida de luz para la salida de la luz a medir; y un mecanismo de movimiento para mover el recipiente de muestras, la parte de salida de luz y la parte de entrada de luz de tal manera que el recipiente de muestras alcanza cada uno de un primer estado en que está situado en el interior de la esfera de integración y un segundo estado en que está situado fuera de la esfera de integración, y haciendo que la parte de salida de luz se oponga a la abertura de entrada de luz y haciendo que la parte de entrada de luz se oponga a la abertura de salida de luz, en el primer estado.
En este dispositivo de medición de rendimiento cuántico, el mecanismo de movimiento mueve el recipiente de muestras, la parte de salida de luz y la parte de entrada de luz de tal manera que el recipiente de muestras de la celda de muestra alcanza cada uno del primer estado en que está situado en el interior de la esfera de integración y el segundo estado en que está situado fuera de la esfera de integración. Esto hace que sea posible detectar un espectro de una fluorescencia (componente fluorescente (el mismo en lo sucesivo)) directamente (sin múltiples reflexiones dentro de la esfera de integración) en el segundo estado y corregir el espectro de la fluorescencia detectada en el primer estado de acuerdo con el espectro de la fluorescencia detectada en el segundo estado. Por lo tanto, este dispositivo de medición de rendimiento cuántico puede medir el rendimiento cuántico de la muestra con precisión y eficacia.
El dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención es un dispositivo de medición de rendimiento cuántico para medir un rendimiento cuántico de una muestra irradiando un recipiente de muestras de una celda de muestra para contener la muestra con luz de bombeo y detectar la luz que se medirá emitida desde al menos uno de la muestra y el recipiente de muestras, comprendiendo el dispositivo una caja oscura para organizar en él el recipiente de muestras; una unidad de generación de luz, que tiene una parte de salida de luz conectada a la caja oscura, para generar la luz de bombeo; una unidad de detección de luz, que tiene una parte de entrada de luz conectada a la caja oscura, para detectar la luz a medir; una esfera de integración, dispuesta dentro de la caja oscura, que tiene una abertura de entrada de luz para que la luz de bombeo entre y una abertura de salida de luz para la luz a medir para salir; y un mecanismo de movimiento para mover una pluralidad de partes configurando la esfera de integración de tal manera que el recipiente de muestras alcance cada uno de un primer estado de estar situado dentro de la esfera de integración y un segundo estado de estar situado fuera de la esfera de integración, y haciendo que la abertura de la entrada de luz se oponga a la parte de salida de luz y haciendo que la abertura de salida de luz se oponga a la parte de la entrada de luz, en el primer estado.
En este dispositivo de medición de rendimiento cuántico, el mecanismo de movimiento mueve una pluralidad de partes que constituyen la esfera de integración de tal manera que el recipiente de muestras de la celda de muestra alcanza cada uno de los primeros estados de estar situado dentro de la esfera de integración y el segundo estado de estar situado fuera de la esfera de integración. Esto permite detectar un espectro de fluorescencia directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración) en el segundo estado y corregir el espectro de la fluorescencia detectada en el primer estado de acuerdo con el espectro de la fluorescencia detectada en el segundo estado. Por lo tanto, este dispositivo de medición de rendimiento cuántico puede medir el rendimiento cuántico de la muestra de manera precisa y eficiente.
El dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención es un dispositivo de medición de rendimiento cuántico para medir un rendimiento cuántico de una muestra irradiando un recipiente de muestras de una celda de muestra para contener la muestra con luz de bombeo y detectar la luz que se medirá emitida desde al menos uno de la muestra o el recipiente de muestras, comprendiendo el dispositivo una caja oscura para organizar en él el recipiente de muestras; una unidad de generación de luz, que tiene una parte de salida de luz conectada a la caja oscura, para generar la luz de bombeo; una unidad de detección de luz, que tiene una parte de entrada de luz conectada a la caja oscura, para detectar la luz a medir; un miembro de protección de la luz que tenga un orificio de entrada de luz para que entre la luz de bombeo y un orificio de salida de luz para que la luz se mida para salir, y se forme en una forma tal que cubre el recipiente de muestras; una esfera de integración, dispuesta dentro de la caja oscura, que tiene una abertura de entrada de luz para que la luz de bombeo entre y una abertura de salida de luz para la luz a medir para salir, dispuesta dentro de la caja oscura para cubrir el recipiente de muestras en un estado en el que la abertura de entrada de luz se opone a la parte de salida de luz y la abertura de salida de luz se opone a la parte de entrada de luz; y un mecanismo de movimiento para mover el miembro de protección de la luz de tal manera que el miembro de protección de la luz alcance cada uno de un primer estado de estar situado fuera de la esfera de integración y un segundo estado de estar situado dentro de la esfera de integración y cubrir el contenedor de la muestra.
En este dispositivo de medición de rendimiento cuántico, el mecanismo de movimiento mueve el miembro de protección de la luz de tal manera que el miembro de protección de la luz alcance cada uno del primer estado de estar situado fuera de la esfera de integración y el segundo estado de estar situado dentro de la esfera de integración y cubrir el contenedor de la muestra. Esto permite detectar un espectro de fluorescencia directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración) en el segundo estado y corregir el espectro de la fluorescencia detectada en el primer estado de acuerdo con el espectro de la fluorescencia detectada en el segundo estado. Por lo tanto, este dispositivo de medición de rendimiento cuántico puede medir el rendimiento cuántico de la muestra de manera precisa y eficiente.
El dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invención es un dispositivo de medición de rendimiento cuántico para medir un rendimiento cuántico de una muestra irradiando un recipiente de muestras de una celda de muestra para contener la muestra con luz de bombeo y detectar la luz que se medirá emitida desde al menos uno de la muestra y el recipiente de muestras, comprendiendo el dispositivo una caja oscura para organizar en él el recipiente de muestras; una unidad de generación de luz, que tiene una parte de salida de luz conectada a la caja oscura, para generar la luz de bombeo; una unidad de detección de luz, que tiene una parte de entrada de luz conectada a la caja oscura, para detectar la luz a medir; una esfera de integración, que tiene una abertura de entrada de luz para que la luz de bombeo entre y una abertura de salida de luz para la luz a medir para salir, dispuesta dentro de la caja oscura para cubrir el recipiente de muestras en un estado en el que la abertura de entrada de luz se opone a la parte de salida de luz y la abertura de salida de luz se opone a la parte de entrada de luz; un sistema de guía de luz para guiar directamente la luz a medir emitida desde la muestra a la unidad de detección de luz; y un mecanismo de conmutación de trayectoria óptica para conmutar una trayectoria óptica de la luz a medir de tal manera que la luz a medir alcanza cada uno de un primer estado de entrada a la unidad de detección de luz a través de la abertura de salida de luz y un segundo estado de entrada en la unidad de detección de luz a través del sistema de guía de luz.
En este dispositivo de medición de rendimiento cuántico, el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica conmuta la trayectoria óptica de la luz a medir de tal manera que la luz a medir alcanza cada uno del primer estado de entrada a la unidad de detección de luz a través de la abertura de salida de luz y el segundo estado de entrada en la unidad de detección de luz a través del sistema de guía de luz. Esto permite detectar un espectro de fluorescencia directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración) en el segundo estado y corregir el espectro de la fluorescencia detectada en el primer estado de acuerdo con el espectro de la fluorescencia detectada en el segundo estado. Por lo tanto, este dispositivo de medición de rendimiento cuántico puede medir el rendimiento cuántico de la muestra de manera precisa y eficiente.
El dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con un quinto aspecto de la presente invención es un dispositivo de medición de rendimiento cuántico para medir un rendimiento cuántico de una muestra irradiando un recipiente de muestras de una celda de muestra para contener la muestra con luz de bombeo y detectar la luz que se medirá emitida desde al menos uno de la muestra y el recipiente de muestras, comprendiendo el dispositivo una caja oscura para organizar en él el recipiente de muestras; una unidad de generación de luz, que tiene una parte de salida de luz conectada a la caja oscura, para generar la luz de bombeo; una unidad de detección de luz, que tiene una parte de entrada de luz conectada a la caja oscura, para detectar la luz a medir; una esfera de integración, que tiene una abertura de entrada de luz para que la luz de bombeo entre y una abertura de salida de luz para la luz a medir para salir, dispuesta dentro de la caja oscura para cubrir el recipiente de muestras en un estado en el que la abertura de entrada de luz se opone a la parte de salida de luz y la abertura de salida de luz se opone a la parte de entrada de luz; un sistema de guía de luz para guiar directamente el bombeo de luz al recipiente de muestras y guiar directamente la luz a medir emitida desde la muestra a la unidad de detección de luz; y un mecanismo de conmutación de trayectoria óptica para conmutar una trayectoria óptica de la luz de bombeo, una trayectoria óptica de la luz a medir, tal como para alcanzar cada uno de un primer estado donde la luz de bombeo irradia el recipiente de muestras a través de la abertura de entrada de luz mientras la luz a medir entra en la unidad de detección de luz a través de la abertura de salida de luz y un segundo estado donde la luz de bombeo irradia el recipiente de muestras a través del sistema de guía de luz la luz a medir entra en la unidad de detección de luz a través del sistema de guía de luz.
En este dispositivo de medición de rendimiento cuántico, el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica conmuta la trayectoria óptica de la luz a medir y la trayectoria óptica de la luz de bomba tal como para alcanzar cada uno del primer estado donde la bomba de luz irradia el recipiente de muestras mientras la luz a medir entra en la unidad de detección de luz a través de la abertura de salida de luz, y el segundo estado donde la luz de bombeo irradia el recipiente de muestras a través del sistema de guía de luz mientras la luz a medir entra en la unidad de detección de luz a través del sistema de guía de luz. Esto permite detectar un espectro de fluorescencia directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración) en el segundo estado y corregir el espectro de la fluorescencia detectada en el primer estado de acuerdo con el espectro de la fluorescencia detectada en el segundo estado. Por lo tanto, este dispositivo de medición de rendimiento cuántico puede medir el rendimiento cuántico de la muestra de manera precisa y eficiente.
Efectos ventajosos de la invención
La presente invención puede medir el rendimiento cuántico de la muestra con precisión y eficacia.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b) del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con una primera realización de la presente invención;
la figura 2 es un conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b) para explicar un método de medición de la eficiencia cuántica utilizando el dispositivo de medición de rendimiento cuántico de la figura 1; la figura 3 es un conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b) para explicar el método de medición de la eficiencia cuántica utilizando el dispositivo de medición de rendimiento cuántico de la figura 1; la figura 4 es un gráfico para explicar el método de medición de la eficiencia cuántica utilizando el dispositivo de medición de rendimiento cuántico de la figura 1;
la figura 5 es un conjunto de vistas seccionales longitudinales de un ejemplo modificado del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con la primera realización de la presente invención;
la figura 6 es un conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b) del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con una segunda realización de la presente invención;
la figura 7 es un conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b) para explicar un método de medición de la eficiencia cuántica utilizando el dispositivo de medición de rendimiento cuántico de la figura 6; la figura 8 es un conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b) del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con una tercera realización de la presente invención;
la figura 9 es un conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b) para explicar un método de medición de la eficiencia cuántica utilizando el dispositivo de medición de rendimiento cuántico de la figura 8; la figura 10 es una vista seccional transversal del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención;
la figura 11 es una vista seccional transversal para explicar un método de medición de una eficiencia cuántica mediante el uso del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de la figura 10;
la figura 12 es una vista seccional transversal del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con una quinta realización de la presente invención; y
la figura 13 es una vista seccional transversal para explicar un método de medición de una eficiencia cuántica mediante el uso del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de la figura 12.
Descripción de las realizaciones
A continuación, se explicarán las realizaciones preferidas de la presente invención en detalle con referencia a los dibujos. En los dibujos, las partes iguales o equivalentes se designan con los mismos signos omitiendo sus descripciones solapantes.
Primera realización
La Figura 1 es conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b)del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con la primera realización de la presente invención. Como la Figura 1 ilustra, el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A es un dispositivo para medir un rendimiento cuántico (rendimiento cuántico de emisión de luz, rendimiento cuántico fluorescente, rendimiento cuántico de fosforescencia, o similares) de una muestra S mediante la irradiación de un recipiente de muestras 3 de una celda de muestra 2 para contener la muestra S con la luz de bombeo L1 y detectar la luz que se va a medir L2 emitida desde al menos uno de la muestra S y del recipiente de muestras 3. Un ejemplo de la muestra S es uno en el que se disuelve un material de emisión de luz o similar utilizado para un dispositivo emisor de luz tal como aquél EL orgánico que se disuelve en un disolvente predeterminado. La celda de muestra 2 se fabrica de sílice sintética, por ejemplo, mientras que el recipiente de muestras 3 es un envase prismático cuadrangular, por ejemplo.
El dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A está equipado con una caja oscura 5 para disponer en su interior el recipiente de muestras 3. La caja oscura 5 es una caja en forma de paralelepípedo rectangular fabricado de un metal y bloquea la luz que entra desde el exterior. La caja oscura 5 tiene una superficie interior revestida con un material que absorbe la luz de bombeo L1 y la luz que se va a medir L2, y así sucesivamente.
Una parte de salida de luz 7 de una unidad de generación de luz 6 se conecta a una pared lateral de la caja oscura 5. La unidad de generación de luz 6 es una fuente de luz de bombeo constituida por una lámpara de xenón, un espectroscopio, y similares, por ejemplo, y genera la luz de bombeo L1. La luz de bombeo L1 entra en la caja negra 5 a través de la parte de salida de luz 7.
Una parte de entrada de luz 11 de una unidad de detección de luz 9 se conecta a una pared trasera de la caja oscura 5. La unidad de detección de luz 9 es un detector multicanal constituido por un espectroscopio, un sensor CCD, o similares, por ejemplo, y detecta la luz que se va a medir L2. La luz que se va a medir L2 entra en la unidad de detección de luz a través de la parte de entrada de luz 13.
Una esfera de integración 14 se dispone dentro de la caja oscura 5 y se asegura en una posición predeterminada con un poste de soporte 69. La esfera de integración 14 tiene una superficie interior 14a revestida con un agente de reflexión altamente difusivo tal como sulfato de bario o se forma de un material tal como PTFE o Spectralon. La esfera de integración 14 se forma con una abertura de entrada de luz 15 para la entrada de la luz de bombeo L1 y una abertura de salida de luz 16 para la salida de la luz que se va a medir L2. La luz de bombeo entra en la esfera de integración 14 a través de la abertura de entrada de luz 15. La luz que se va a medir L2 se emite fuera de la esfera de integración 14 a través de la abertura de salida de luz 16.
La caja oscura anterior 5, la unidad de generación de luz 6, y la unidad de detección de luz 9 están contenidas en una carcasa fabricada de un metal. El eje óptico de la luz de bombeo L1 emitida desde la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz 6 y el eje óptico de la luz que se va a medir L2 que se ha hecho incidir en la parte de entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9 son sustancialmente ortogonales entre sí dentro de un plano horizontal.
Una abertura de inserción de celda 18 para insertar a través de la celda de muestra 2 se forma en la parte superior de la esfera de integración 14. La celda de muestra 2 se mantiene con un miembro de mantenimiento de muestra 19 insertado a través de la abertura de inserción de celda 18. Una cara lateral del recipiente de muestras 3 que sirve como superficie de entrada de luz se inclina en un ángulo predeterminado distinto de 90°con respecto al eje óptico de la luz de bombeo L1. Esto evita que la luz de bombeo L1 reflejada por la cara lateral vuelva a la parte de salida de luz 7.
El dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A comprende además un mecanismo de movimiento 30 para mover el recipiente de muestras 3 de la celda de muestra 2, la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz 6, y la parte de entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9. El mecanismo de movimiento 30 mueve el recipiente de muestras 3, la parte de salida de luz 7, y la parte de entrada de luz 11 de tal manera que el recipiente de muestras 3 alcance cada uno de un primer estado de estar situado dentro de la esfera de integración 14 y un segundo estado de estar situado fuera de la esfera de integración 14. El mecanismo de movimiento 30 hace que la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz 6 y la parte de entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9 se opongan a la abertura de entrada de luz 15 y a la abertura de salida de luz 16 de la esfera de integración 14, respectivamente, en el primer estado.
En el primer estado, se abre un obturador 63, de modo que la parte de salida de luz 7 se enfrenta a la caja oscura 5 a través de una abertura 62 de la misma, y se abre un obturador 66, de modo que la parte de entrada de luz 11 se enfrenta a la caja oscura 5 a través de una abertura 65 de la misma. En el segundo estado, por otro lado, se abre un obturador 70, de modo que la parte de salida de luz 7 se enfrenta a la caja oscura 5 a través de una abertura 64 de la misma, y se abre un obturador 68, de modo que la parte de entrada de luz 11 se enfrenta a la caja oscura 5 a través de una abertura 67 de la misma.
A continuación, se explicará un método de medición de un rendimiento cuántico mediante el uso de dispositivo de medición de rendimiento cuántico así construido 1A.
En primer lugar, como se ilustra en la Figura 2, una celda de muestra vacía 2 que no contiene la muestra S se coloca en la caja oscura 5. Posteriormente, el recipiente de muestras 3 en el primer estado en que está situado en el interior de la esfera de integración 14 se irradia con la luz de bombeo L1 emitida desde la unidad de generación de luz 6. Las partes de luz de bombeo L1 reflejadas por y transmitidas a través del recipiente de muestras 3 incurren en múltiples reflexiones dentro de la esfera de integración 14, a fin de detectarse por la unidad de detección de luz 9 como la luz que se va a medir L2a emitida desde el recipiente de muestras 3. Aquí, los obturadores 63-66 están abiertos, mientras que los obturadores 70, 68 están cerrados.
A continuación, como se ilustra en la Figura 7, la celda de muestra 2 contiene la muestra S y se coloca en la caja oscura 5. A continuación, el recipiente de muestras 3 en el primer estado en que está situado en el interior de la esfera de integración 14 se irradia con la luz de bombeo L1 emitida desde la unidad de generación de luz 6. La parte de la luz de bombeo L1 reflejada por el recipiente de muestras 3 y la fluorescencia generada por la muestra S incurren en múltiples reflexiones dentro de la esfera de integración 14, a fin de detectarse por la unidad de detección de luz 9 como la luz que se va a medir L2b emitida desde la muestra S y el recipiente de muestras 3. Aquí, los obturadores 63­ 66 están abiertos, mientras que los obturadores 70, 68 están cerrados.
Posteriormente, como la Figura 3 ilustra, el mecanismo de movimiento 30 mueve (hacia arriba, aquí) el recipiente de muestras 3, la parte de salida de luz 7 y la parte de entrada de luz 11, de modo que el recipiente de muestras 3 alcanza el segundo estado en que está situado fuera de la esfera de integración 14. Junto con el cambio del primer estado al segundo estado, la abertura de entrada de luz 15 y la abertura de salida de luz 16 de la esfera de integración 14 se mueven con respecto a la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz 6 y la parte de entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9, respectivamente. Aquí, el recipiente de muestras 3, la parte de salida de luz 7 y la parte de entrada de luz 11 mantienen su relación de posición relativa. En el segundo estado, el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo L1 emitida desde la unidad de generación de luz 6. La fluorescencia generada por la muestra S se detecta directamente (sin múltiples reflexiones dentro de la esfera de integración 14) por la unidad de detección de luz 9 como la luz que se va a medir L2c emitida desde la muestra S. Aquí, los obturadores 63-66 están abiertos, mientras que los obturadores 70, 68 están cerrados.
Cuando los datos de la luz que se va a medir L2a, L2b, L2c son adquiridos como en anteriormente, un analizador de datos tal como un ordenador personal calcula el número de fotones (un valor que corresponde al número de fotones tal como un valor en proporción al número de fotones (el mismo en lo sucesivo)) de la luz de bombeo L1 absorbida por la muestra S de acuerdo con los datos de los componentes de luz de bombeo de la luz que se va a medir L2a, L2b. El número de fotones de la luz de bombeo L1 absorbida por la muestra S corresponde al área A1 en la Figura 4.
Por otra parte, el analizador de datos corrige los datos del componente fluorescente de la luz que se va a medir L2b de acuerdo con los datos de la luz que se va a medir L2c (véase la Bibliografía Sin Patentar 1 para más detalles). Como consecuencia, incluso cuando la muestra S es ópticamente de absorción con respecto a la componente fluorescente, para que se produzca la reabsorción, el analizador de datos calcula el número de fotones de fluorescencia corregido a fin de convertirse en el número real (es decir, el número de fotones de fluorescencia realmente emitidos desde la muestra S). El número de fotones de fluorescencia emitidos desde la muestra S corresponde al área A2 en la Figura 4.
A continuación, el analizador de datos calcula el rendimiento cuántico de la muestra S, que es la relación de "el número de fotones de fluorescencia emitidos desde la muestra S" con respecto a "el número de fotones de la luz de bombeo absorbidos por la muestra S". También hay un caso en el que un disolvente que no disuelve la muestra S en su interior está contenido en la celda de muestra 2, que se coloca en la caja oscura 5, de modo que la luz que se va a medir L2a se detecta en el primer estado.
En el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A, como se explica en lo anterior, el mecanismo de movimiento 30 mueve el recipiente de muestras 3, la parte de salida de luz 7 y la parte de entrada de luz 11 de tal manera que el recipiente de muestras 3 de la celda de muestra 2 alcanza cada uno del primer y segundo estados en que se sitúa dentro y fuera de la esfera de integración 14, respectivamente. Esto hace que sea posible detectar el número de fotones de fluorescencia directamente (sin múltiples reflexiones dentro de la esfera de integración 14) en el segundo estado y corregir el número de fotones de fluorescencia detectados en el primer estado de acuerdo con el número de fotones de fluorescencia detectados en el segundo estado. Por lo tanto, el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1 puede medir el rendimiento cuántico de la muestra S con precisión y eficacia.
La presente invención no se limita a la primera realización de la misma explicada en lo anterior. Por ejemplo, como ilustra la figura 5, las fibras ópticas 71 pueden conectar ópticamente la unidad de generación de luz 6 y la caja oscura 5 entre sí y la unidad de detección de luz 9 y la caja oscura 5 entre sí. En este caso, mover las respectivas fibras ópticas 71 como la parte de salida de luz 7 y la parte de entrada de luz 11 hace innecesario mover la unidad de generación de luz 6 y la unidad de detección de luz 9.
Segunda realización
La figura 6 es un conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b) del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con la segunda realización de la presente invención. Como ilustra la figura 6, este dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1B difiere del dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A antes mencionado principalmente por que está equipado con un mecanismo de movimiento 72 para mover una pluralidad de partes 14a, 14b constituyendo una esfera de integración 14.
El mecanismo de movimiento 72 soporta la esfera de integración 14 dentro de la caja oscura 5 y abre y cierra una pluralidad de las partes 14a, 14b constituyendo la esfera de integración 14. Las partes 14a, 14b son hemisferios divididos a lo largo de un plano que es sustancialmente perpendicular al eje óptico de la luz de bombeo L1 y sustancialmente paralelo al eje óptico de la luz a medir L2. El mecanismo de movimiento 72 abre las partes 14a, 14b de tal manera que sus superficies internas se enfrentan hacia arriba. El mecanismo de movimiento 72 cierra las partes 14a, 14b de tal modo que la abertura entrada de luz 15 y la abertura de salida de luz 16 de la esfera de integración 14 se oponen a la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz 6 y a la parte de entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9, respectivamente.
Ahora se explicará un método para medir un rendimiento cuántico utilizando el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1B. Primero, una celda de muestra vacía 2 que no contiene la muestra S se establece en la caja oscura 5. Posteriormente, el recipiente de muestras 3 en un primer estado de localización dentro de la esfera de integración 14 (es decir, el estado de la figura 6 en el que las partes 14a, 14b están cerradas) se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. Las partes de la luz de bombeo LI reflejadas y transmitidas a través del recipiente de muestras 3 incurren en múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14, para ser detectado por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2a emitida desde el recipiente de muestras 3.
A continuación, como ilustra la figura 6, la celda de muestra 2 contiene la muestra S y se establece en la caja oscura 5. Entonces, el recipiente de muestras 3 en el primer estado de localización dentro de la esfera de integración 14 (es decir, el estado donde las partes 14a, 14b están cerradas) se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. La parte de la luz de bombeo L1 reflejada por el recipiente de muestras 3 y la fluorescencia generada por la muestra S incurren en múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14, para ser detectada por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2b emitida desde la muestra S y el recipiente de muestras 3.
Posteriormente, como ilustra la figura 7, el mecanismo de movimiento 72 mueve las partes 14a, 14b de tal manera que el recipiente de muestras 3 alcanza el segundo estado de estar situado fuera de la esfera de integración 14. En un segundo estado (es decir, el estado donde las partes 14a, 14b están abiertas), el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. La fluorescencia generada por la muestra S es detectada directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14) por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2c emitida por la muestra S.
Después de lo que, al igual que con el mencionado dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A, un analizador de datos calcula el rendimiento cuántico de la muestra S de acuerdo con los datos de la luz a medir L2a, L2b, L2c.
En el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1B, como se explica en lo anterior, el mecanismo de movimiento 72 mueve una pluralidad de las partes 14a, 14b constituyendo la esfera de integración 14 de tal manera que el recipiente de muestras 3 de la celda de muestra 2 alcance cada uno de los estados primero y segundo de estar situados dentro y fuera de la esfera de integración 14, respectivamente. Esto permite detectar el número de fotones de fluorescencia directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14) en el segundo estado y corregir el número de fotones de fluorescencia detectados en el primer estado de acuerdo con el número de fotones de fluorescencia detectados en el segundo estado. Por lo tanto, el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1B puede medir el rendimiento cuántico de la muestra S de forma precisa y eficiente.
En el segundo estado, las partes 14a, 14b se abren en tales direcciones que sus superficies interiores no se oponen a la entrada de luz parte 11 de la unidad de detección de luz 9, que puede inhibir la luz a medir L2 reflejada por las superficies internas de las partes 14a, si lo hay, de entrar en la parte de la entrada de luz 11.
La presente invención no se limita a la segunda realización de la misma explicada en lo anterior. Por ejemplo, el mecanismo de movimiento 72 puede mover tres o más partes que constituyen la esfera de integración 14.
Tercera realización
La figura 8 es un conjunto de vistas seccionales transversales (a) y longitudinales (b) del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con la segunda realización de la presente invención. Como ilustra la figura 8, este dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1C difiere del dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A mencionado principalmente por que está equipado con un miembro de protección de luz 73 y un mecanismo de movimiento 80.
El miembro de protección de luz 73 está formado en una forma tal que cubre el recipiente de muestras 3 y tiene un orificio de entrada de luz 73a para que entre la luz de bombeo L1 y un orificio de salida de luz 73b para que la luz se mida L2 para salir. La pared interior del miembro de protección de luz 73 se procesa preferentemente con recubrimiento antirrelecamiento o similar. El mecanismo de movimiento 80 mueve al miembro de protección de la luz 73 de tal manera que el miembro de protección de la luz 73 alcanza cada uno de un primer estado de estar situado fuera de la esfera de integración 14 y un segundo estado de estar situado dentro de la esfera de integración 14 y cubrir el recipiente de muestras 3.
La esfera de integración 14 está dispuesta dentro de la caja oscura 5 en un estado en el que la abertura de la entrada de luz 15 y la abertura de salida de luz 16 se oponen a la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz 6 y a la parte de la entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9, respectivamente. La esfera de integración 14 se forma con una abertura 74 para insertar el miembro de protección de la luz 73 a través de ella, mientras que la abertura 74 está provista de un obturador 75 para abrir y cerrar la apertura 74.
Ahora se explicará un método para medir un rendimiento cuántico utilizando el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1C. Primero, una celda de muestra vacía 2 que no contiene la muestra S se establece en la caja oscura 5. Posteriormente, en el primer estado donde el miembro de protección la luz 73 se encuentra fuera de la esfera de integración 14 (es decir, el estado de la figura 8), el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. Las partes de la luz de bombeo LI reflejadas y transmitidas a través del recipiente de muestras 3 incurren en múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14, para ser detectado por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2a emitida desde el recipiente de muestras 3. Aquí, el obturador 75 está cerrado.
A continuación, como ilustra la figura 8, la celda de muestra 2 contiene la muestra S y se establece en la caja oscura 5. Entonces, en el primer estado donde el miembro de protección la luz 73 se encuentra fuera de la esfera de integración 14, el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. La parte de la luz de bombeo L1 reflejada por el recipiente de muestras 3 y la fluorescencia generada por la muestra S incurren en múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14, para ser detectada por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2b emitida desde la muestra S y el recipiente de muestras 3. Aquí, el obturador 75 está cerrado.
Posteriormente, como ilustra la figura 9, el obturador 75 está abierto, y el mecanismo de movimiento 80 mueve al miembro de protección de luz 73 de tal manera que el miembro de protección de luz 73 alcanza el segundo estado de estar situado dentro de la esfera de integración 14 y cubrir el recipiente de muestras 3. En el segundo estado, el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. La fluorescencia generada por la muestra S es detectada directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14) por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2c emitida por la muestra S. En el segundo estado, el orificio de entrada de luz 73a y el orificio de salida de luz 73b del miembro de protección de la luz 73 se oponen a la abertura de la entrada de luz 15 y la abertura de salida de luz 16 de la esfera de integración 14, respectivamente.
Después de lo que, al igual que con el mencionado dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A, un analizador de datos calcula el rendimiento cuántico de la muestra S de acuerdo con los datos de la luz a medir L2a, L2b, L2c.
En el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1C, como se explica en lo anterior, el mecanismo de movimiento 80 mueve al miembro de protección de luz 73 de tal manera que el miembro de protección de luz 73 alcanza cada uno de los estados primero y segundo de estar situados fuera y dentro de la esfera de integración 14, respectivamente. Esto permite detectar el número de fotones de fluorescencia directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14) en el segundo estado y corregir el número de fotones de fluorescencia detectados en el primer estado de acuerdo con el número de fotones de fluorescencia detectados en el segundo estado. Por lo tanto, el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1C puede medir el rendimiento cuántico de la muestra S de forma precisa y eficiente.
Cuarta realización
La figura 10 es una vista seccional transversal del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con la cuarta realización de la presente invención. Como ilustra la figura 10, este ID de dispositivo de medición de rendimiento cuántico difiere del dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A antes mencionado principalmente por que está equipado con un sistema de guía de luz 76 y mecanismos de conmutación de trayectoria óptica 77, 79.
El sistema de guía de luz 76 tiene una trayectoria óptica que se extiende desde una posición adyacente a una posición conectada a la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz 6 en la caja oscura 5 a una posición en la parte de entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9 y guía directamente la luz a medir L2 emitida desde la muestra S a la unidad de detección de luz 9. El sistema de guía de luz 76 tiene un espejo 78 para cambiar la dirección de la trayectoria óptica.
El mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 77, que es un espejo adaptado para avanzar y retraerse de la trayectoria óptica del sistema de guía de luz 76, refleja la luz a medir L2 entrando en el sistema de guía de luz 76 en la trayectoria óptica del sistema de guía de luz 76 cuando se encuentra sobre la trayectoria óptica. El mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 79, que es un espejo adaptado para avanzar y retraerse de una intersección entre la trayectoria óptica de la parte de la entrada de luz 11 y la trayectoria óptica del sistema de guía de luz 76, refleja la luz a medir L2 guiado por el sistema de guía de luz 76 en la trayectoria óptica de la parte de entrada de luz 11 cuando se encuentra en la intersección. Es decir, los mecanismos de conmutación de trayectoria óptica 76, 79 cambian la trayectoria óptica de la luz a medir L2 tal como para alcanzar cada uno de los estados primero y segundo en los que la luz que se va a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través de la abertura de salida de luz 16 de la esfera de integración 14 y el sistema de guía de luz 76, respectivamente.
La esfera de integración 14 está dispuesta dentro de la caja oscura 5 tal como para cubrir el recipiente de muestras 3 en un estado donde la abertura de entrada de luz 15 y la abertura de salida de luz 16 se oponen a la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz y la parte de entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9, respectivamente.
Ahora se explicará un método para medir un rendimiento cuántico utilizando el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1D. Primero, una celda de muestra vacía 2 que no contiene la muestra S se establece en la caja oscura 5. Posteriormente, en el primer estado donde la luz a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través de la abertura de salida de luz 16 de la esfera de integración 14 (es decir, el estado de la figura 10), el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. Las partes de la luz de bombeo LI reflejadas y transmitidas a través del recipiente de muestras 3 incurren en múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14, para ser detectado por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2a emitida desde el recipiente de muestras 3. Aquí, el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 77 se encuentra fuera del sistema de guía de luz 76, mientras que el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 79 se encuentra fuera de la intersección entre la trayectoria óptica de la parte de la entrada de luz 11 y la trayectoria óptica del sistema de guía de luz 76.
A continuación, como ilustra la figura 10, la celda de muestra 2 contiene la muestra S y se establece en la caja oscura 5. Entonces, en el primer estado donde la luz a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través de la abertura de salida de luz 16 de la esfera de integración 14, el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. La parte de la luz de bombeo L1 reflejada por el recipiente de muestras 3 y la fluorescencia generada por la muestra S incurren en múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14, para ser detectada por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2b emitida desde la muestra S y el recipiente de muestras 3. Aquí, el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 77 se encuentra fuera del sistema de guía de luz 76, mientras que el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 79 se encuentra fuera de la intersección entre la trayectoria óptica de la parte de la entrada de luz 11 y la trayectoria óptica del sistema de guía de luz 76.
Posteriormente, como ilustra la figura 11, los mecanismos de conmutación de trayectoria óptica 77, 79 cambian la trayectoria óptica de la luz a medir L2 tal como para alcanzar el segundo estado en los que la luz que se va a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través el sistema de guía de luz 76. En el segundo estado, el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. La fluorescencia generada por la muestra S es detectada directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14) por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2c emitida por la muestra S. Aquí, el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 77 se encuentra sobre la trayectoria óptica del sistema de guía de luz 76, mientras que el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 79 se encuentra en la intersección entre la trayectoria óptica de la parte de la entrada de luz 11 y la trayectoria óptica del sistema de guía de luz 76.
Después de lo que, al igual que con el mencionado dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A, un analizador de datos calcula el rendimiento cuántico de la muestra S de acuerdo con los datos de la luz a medir L2a, L2b, L2c.
En el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1D, como se explica en lo anterior, los mecanismos de conmutación de trayectoria óptica 77, 79 cambian la trayectoria óptica de la luz a medir L2 tal como para alcanzar cada uno de los estados primero y segundo en los que la luz que se va a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través de la abertura de salida de luz 16 de la esfera de integración 14 y el sistema de guía de luz 76, respectivamente. Esto permite detectar el número de fotones de fluorescencia directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14) en el segundo estado y corregir el número de fotones de fluorescencia detectados en el primer estado de acuerdo con el número de fotones de fluorescencia detectados en el segundo estado. Por lo tanto, el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1D puede medir el rendimiento cuántico de la muestra S de forma precisa y eficiente.
Quinta realización
La figura 12 es una vista seccional transversal del dispositivo de medición de rendimiento cuántico de acuerdo con la quinta realización de la presente invención. Como ilustra la figura 12, este 1E de dispositivo de medición de rendimiento cuántico difiere del dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A antes mencionado principalmente por que está equipado con un sistema de guía de luz 81 y mecanismos de conmutación de trayectoria óptica 85, 86.
El sistema de guía de luz 81 tiene una trayectoria óptica que se extiende desde una posición en la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz 6 a una posición en la parte de entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9 y guía directamente la luz de bombeo L1 al recipiente de muestras 3 y la luz a medir L2 emitida desde la muestra S a la unidad de detección de luz 9. El sistema de guía de luz 81 tiene una fibra óptica 82 para guiar la luz de bombeo L1, una fibra óptica 83 para guiar la luz a medir L2, y un miembro de mantenimiento de fibra 84 para la agrupación y el mantenimiento de una parte del extremo de salida de luz de la fibra óptica 82 y una parte de entrada de luz de la fibra óptica 83. El miembro de mantenimiento de fibra 84 está adaptado para avanzar y retraerse del recipiente de muestras 3 a través de una abertura 87 de la esfera de integración 14 que se abre y se cierra mediante un obturador 88.
El mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 85 es un espejo que está adaptado para retraerse y avanzar a la trayectoria óptica de la parte de salida de luz 7 y, cuando se encuentra sobre la trayectoria óptica, refleja la luz de bombeo L1 en la trayectoria óptica del sistema de guía de luz 81. El mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 86 es un espejo que está adaptado para retraerse y avanzar a la trayectoria óptica de la parte de entrada de luz 11 y, cuando se encuentra sobre la trayectoria óptica, refleja la luz a medir L2 guiado por el sistema de guía de luz 81 en la trayectoria óptica de la parte de entrada de luz 11. Es decir, los mecanismos de conmutación de trayectoria óptica 85, 86 conmutan las trayectorias ópticas de la luz de bombeo L1 y la luz que se medirán L2 tal como para alcanzar cada uno de un primer estado donde la luz de bombeo L1 irradia el recipiente de muestras 3 a través de la abertura de entrada de luz 15 mientras que la luz a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través de la abertura de salida de luz 16 y un segundo estado donde la luz de bombeo L1 irradia el recipiente de muestras 3 a través del sistema de guía de luz 81 mientras que la luz a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través del sistema de guía de luz 81.
La esfera de integración 14 está dispuesta dentro de la caja oscura 5 tal como para cubrir el recipiente de muestras 3 en un estado donde la abertura de entrada de luz 15 y la abertura de salida de luz 16 se oponen a la parte de salida de luz 7 de la unidad de generación de luz y la parte de entrada de luz 11 de la unidad de detección de luz 9, respectivamente.
Ahora se explicará un método para medir un rendimiento cuántico utilizando el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1E. Primero, una celda de muestra vacía 2 que no contiene la muestra S se establece en la caja oscura 5. Posteriormente, en el primer estado donde la luz de bombeo L1 irradia el recipiente de muestras 3 a través de la abertura de entrada de luz 15 mientras la luz a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través de la abertura de salida de luz 16 (es decir, el estado de la figura 12), el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. Las partes de la luz de bombeo LI reflejadas y transmitidas a través del recipiente de muestras 3 incurren en múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14, para ser detectado por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2a emitida desde el recipiente de muestras 3. Aquí, el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 85 se encuentra fuera de la trayectoria óptica de la parte de salida de luz 7, mientras que el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 86 se encuentra fuera de la trayectoria óptica de la parte de entrada de luz 11. El miembro de mantenimiento de fibra 84 se encuentra fuera de la esfera de integración 14, mientras que el obturador 88 está cerrado.
A continuación, como ilustra la figura 12, la celda de muestra 2 contiene la muestra S y se establece en la caja oscura 5. Entonces, en el primer estado donde la luz de bombeo L1 irradia el recipiente de muestras 3 a través de la abertura de entrada de luz 15 mientras la luz a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través de la abertura de salida de luz 16, el recipiente de muestras 3 se irradia con la luz de bombeo LI emitida desde la unidad de generación de luz 6. La parte de la luz de bombeo L1 reflejada por el recipiente de muestras 3 y la fluorescencia generada por la muestra S incurren en múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14, para ser detectada por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2b emitida desde la muestra S y el recipiente de muestras 3. Aquí, el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 85 se encuentra fuera de la trayectoria óptica de la parte de salida de luz 7, mientras que el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 86 se encuentra fuera de la trayectoria óptica de la parte de entrada de luz 11. El miembro de mantenimiento de fibra 84 se encuentra fuera de la esfera de integración 14, mientras que el obturador 88 está cerrado.
Posteriormente, como ilustra la figura 13, el obturador 88 está abierto, de modo que el miembro de mantenimiento de fibra 84 pueda entrar en contacto con el recipiente de muestras 3 o acercarse a través de la abertura 87 de la esfera de integración 14. Asimismo, los mecanismos de conmutación de trayectoria óptica 85, 86 cambian las trayectorias ópticas de la luz de bombeo L1 y la luz a medir L2 tal como para alcanzar el segundo estado en el que la luz de bombeo L1 irradia el recipiente de muestras 3 a través del sistema de guía de luz 81 mientras que la luz a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través del sistema de guía de luz 81. En el segundo estado, la luz de bombeo L1 se emite desde la unidad de generación de luz 6 e irradia el recipiente de muestras 3 a través de la fibra óptica 82. La fluorescencia generada por la muestra S es detectada directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14) por la unidad de detección de luz 9 como luz a medir L2c emitida por la muestra S. Aquí, el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 85 se encuentra sobre la trayectoria óptica de la parte de salida de luz 7, mientras que el mecanismo de conmutación de trayectoria óptica 86 se encuentra sobre la trayectoria óptica de la parte de entrada de luz 11.
Después de lo que, al igual que con el mencionado dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1A, un analizador de datos calcula el rendimiento cuántico de la muestra S de acuerdo con los datos de la luz a medir L2a, L2b, L2c.
En el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1E, como se explica en lo anterior, los mecanismos de conmutación de trayectoria óptica 85, 86 conmutan las trayectorias ópticas de la luz de bombeo L1 y la luz que se medirán L2 tal como para alcanzar cada uno del primer estado donde la luz de bombeo L1 irradia el recipiente de muestras 3 a través de la abertura de entrada de luz 15 mientras que la luz a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través de la abertura de salida de luz 16 y un segundo estado donde la luz de bombeo L1 irradia el recipiente de muestras 3 a través del sistema de guía de luz 81 mientras que la luz a medir L2 entra en la unidad de detección de luz 9 a través del sistema de guía de luz 81. Esto permite detectar el número de fotones de fluorescencia directamente (sin múltiples reflejos dentro de la esfera de integración 14) en el segundo estado y corregir el número de fotones de fluorescencia detectados en el primer estado de acuerdo con el número de fotones de fluorescencia detectados en el segundo estado. Por lo tanto, el dispositivo de medición de rendimiento cuántico 1E puede medir el rendimiento cuántico de la muestra S de forma precisa y eficiente.
Aplicabilidad industrial
La presente invención puede medir el rendimiento cuántico de la muestra con precisión y eficacia.
Lista de signos de referencia
1A, 1B, 1C, 1D, 1E... dispositivo de medición de eficiencia cuántica; 2... celda de muestra; 3... recipiente de muestras; 5...caja oscura; 6 . unidad de generación de luz; 7 . parte de salida de luz; 9 . unidad de detección de luz; 11. parte de entrada de luz; 14. espera integradora; 15. abertura de entrada de luz; 16. abertura de salida de luz; 30, 72, 80. mecanismo de movimiento; 73. miembro de protección de luz; 73 a . orificio de entrada de luz; 73 b . orificio de salida de luz; 76, 81. sistema de guía de luz; 77, 79, 85, 86. mecanismo de conmutación de trayectoria óptica; L 1. luz de bombeo; L2, L2a, L2b, L 2 c . luz a medir; S . muestra.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de medición de rendimiento cuántico (1A) para medir el rendimiento cuántico de una muestra (S) mediante la irradiación de un recipiente de muestras (3) de una celda de muestra (2) que contiene la muestra (S) con luz de bombeo (L1) y detectar la luz que se va a medir (L2) emitida desde al menos uno del recipiente de muestras (3) y la muestra (S), comprendiendo el dispositivo:
una caja oscura (5) para disponer en su interior el recipiente de muestras (3), teniendo la caja oscura (5) una primera abertura (62) y un primer obturador (63), una segunda abertura (64) y un segundo obturador (70), una tercera abertura (65) y un tercer obturador (66), y una cuarta abertura (67) y un cuarto obturador (68);
una unidad de generación de luz (6), que tiene una parte de salida de luz (7) conectada a la caja oscura (5), para la generación de luz de bombeo (L1);
una unidad de detección de luz (9), que tiene una parte de entrada de luz (11) conectada a la caja oscura (5), para detectar la luz que se va a medir (L2);
una esfera de integración (14), dispuesta dentro de la caja oscura (5), que tiene una abertura de entrada de luz (15) para la entrada de la luz de bombeo (L1) y una abertura de salida de luz (16) para la salida de la luz (L2) que se va a medir;
un mecanismo de movimiento (30) para mover el recipiente de muestras (3), la parte de salida de luz (7) y la parte de entrada de luz (11) de manera que el recipiente de muestras (3) alcance cada uno de un primer estado en que está situado en el interior de la esfera de integración (14) y un segundo estado en que está situado fuera de la esfera de integración (14), y haciendo que la parte de salida de luz (7) se oponga a la abertura de entrada de luz (15) y la primera abertura (62) y haciendo que la parte de entrada de luz (11) se oponga a la abertura de salida de luz (16) y a la tercera abertura (65), para detectar luz a medir (L2), en el primer estado;
provocando además el mecanismo de movimiento que la parte de salida de luz (7) se oponga a la segunda abertura (64) y a la parte de entrada de luz (11) para oponerse a la cuarta abertura (67), para la detección de la luz a medir (L2) en el segundo estado, y en donde
se abren el primer y tercer obturadores (63 y 66) y el segundo y cuarto obturadores (70 y 68) están cerrados en el primer estado, y, además, en donde
se abren el segundo y cuarto obturadores (70 y 68) y el primer y tercer obturadores (63 y 66) están cerrados en el segundo estado.
2. Un dispositivo de medición de rendimiento cuántico para medir el rendimiento cuántico de una muestra irradiando con luz de bombeo (L1) un recipiente de muestras (3) de una celda de muestra (2), para contener la muestra (S), y detectar la luz a medir (L2) emitida desde al menos uno de la muestra (S) y el recipiente de muestras (3), comprendiendo el dispositivo:
una caja oscura (5) para organizar en ella el recipiente de muestras (3), teniendo la caja oscura (5) una primera abertura (62) y un primer obturador (63), una segunda abertura (64) y un segundo obturador (70), una tercera abertura (65) y un tercer obturador (66), y una cuarta abertura (67) y un cuarto obturador (68);
una unidad de generación de luz (6) para generar la luz de bombeo (L1), dicha unidad de generación de luz (6) conectada ópticamente a la caja oscura (5) mediante una primera fibra óptica (71(7));
una unidad de detección de luz (9) para detectar la luz a medir (L2), dicha unidad de detección de luz (9) conectada ópticamente a la caja oscura mediante una segunda fibra óptica (71 ((H));
una esfera de integración (14), dispuesta dentro de la caja oscura (5), que tiene una abertura de entrada de luz (15) para que entre la luz de bombeo (L1) y una abertura de salida de luz (16) para que salga la luz a medir (L2); y
un mecanismo de movimiento para mover el recipiente de muestras (3) y la primera y segunda fibras ópticas (71(7), 71(11)) de tal manera que el recipiente de muestras (3) alcance cada uno de un primer estado de estar situado dentro de la esfera de integración (14) y un segundo estado de estar situado fuera de la esfera de integración (14), y haciendo que la primera fibra óptica (71(7)) se oponga a la abertura de la entrada de luz (15) y a la primera abertura (62), y haciendo que la segunda fibra óptica (71 ((11)) se oponga a la abertura de salida de luz (16) y a la tercera abertura (65), para detectar la luz a medir en el primer estado;
haciendo, además, el mecanismo de movimiento que la primera fibra óptica (71(7)) se oponga a la segunda abertura (64) y a la primera fibra óptica (71 ((11)) se oponga a la cuarta abertura (67), para detectar la luz a medir (L2) en el segundo estado, y
en donde
se abren el primer y tercer obturadores (63 y 66) y el segundo y cuarto obturadores (70 y 68) están cerrados en el primer estado, y, además, en donde
se abren el segundo y cuarto obturadores (70 y 68) y el primer y tercer obturadores (63 y 66) están cerrados en el segundo estado.
3. Un dispositivo de medición de rendimiento cuántico (1B) para medir el rendimiento cuántico de una muestra (S) irradiando con luz de bombeo (L1) un recipiente de muestras (3) de una celda de muestra (2), para contener la muestra (S), y detectar la luz a medir (L2) emitida desde al menos uno de la muestra (S) y el recipiente de muestras (3), comprendiendo el dispositivo:
una caja oscura (5) para organizar en ella el recipiente de muestras (3); una unidad de generación de luz (6), que tiene una parte de salida de luz (7) conectada a la caja oscura (5), para generar la luz de bombeo (L1);
una unidad de detección de luz (9), que tiene una parte de entrada de luz conectada (11) a la caja oscura (5), para detectar la luz a medir (L2);
una esfera de integración (14), dispuesta dentro de la caja oscura (5), que comprende una pluralidad de partes (14a, 14b) y que tiene una abertura de entrada de luz (15) para que entre la luz de bombeo (L1) y una abertura de salida de luz (16) para que salga la luz a medir (L2); y
un mecanismo de movimiento (72) para mover una pluralidad de partes (14a, 14b) que configuran la esfera de integración (14) de tal modo que el recipiente de muestras (3) alcance cada uno de un primer estado de estar situado dentro de la esfera de integración (14) para detectar la luz a medir (L2) y un segundo estado de estar situado fuera de la esfera de integración (14) para detectar la luz a medir (L2), y haciendo que la abertura de la entrada de luz (15) se oponga a la parte de salida de luz (7) y haciendo que la abertura de salida de luz (16) se oponga a la parte de la entrada de luz (11), en el primer estado.
4. Un dispositivo de medición de rendimiento cuántico (1C) para medir el rendimiento cuántico de una muestra (S) irradiando con luz de bombeo (L1) un recipiente de muestras (3) de una celda de muestra (2), para contener la muestra (S), y detectar la luz a medir (L2) emitida desde al menos uno la muestra (S) y el recipiente de muestras (3), comprendiendo el dispositivo:
una caja oscura (5) para organizar en ella el recipiente de muestras (3);
una unidad de generación de luz (6), que tiene una parte de salida de luz (7) conectada a la caja oscura (5), para generar la luz de bombeo (L1);
una unidad de detección de luz (9), que tiene una parte de entrada de luz conectada (11) a la caja oscura (5), para detectar la luz a medir 5 (L2);
un miembro de protección de la luz (73) que tiene un orificio de entrada de luz (73a) para que entre la luz de bombeo (L1) y un orificio de salida de luz (73b) para que salga la luz a medir (L2), y formado con una forma tal que cubre el recipiente de muestras (3);
una esfera de integración (14), que tiene una abertura de entrada de luz (15) para que entre la luz de bombeo (L1) y una abertura de salida de luz (16) para que salga la luz a medir (L2), dispuesta dentro de la caja oscura (5) para cubrir el recipiente de muestras (3) en un estado en el que la abertura de entrada de luz (15) se opone a la parte de salida de luz (7) y la abertura de salida de luz (16) se opone a la parte de entrada de luz (11); y
un mecanismo de movimiento (80) para mover el miembro de protección de luz (73) de tal manera que el miembro de protección de la luz (73) alcance cada uno de un primer estado de estar situado fuera de la esfera de integración (14) para detectar la luz a medir (L2) y un segundo estado de estar situado dentro de la esfera de integración (14) y cubrir el recipiente de muestras (3) para detectar la luz a medir (L2).
5. Un dispositivo de medición de rendimiento cuántico (1D) para medir el rendimiento cuántico de una muestra (S) irradiando con luz de bombeo (L1) un recipiente de muestras (3) de una celda de muestra (2), para contener la muestra (S), y detectar la luz a medir (L2) emitida desde al menos uno de la muestra (S) y el recipiente de muestras (3), comprendiendo el dispositivo:
una caja oscura (5) para organizar en ella el recipiente de muestras (3); una unidad de generación de luz (6), que tiene una parte de salida de luz (7) conectada a la caja oscura (5), para generar la luz de bombeo (L1);
una unidad de detección de luz (9), que tiene una parte de entrada de luz conectada (11) a la caja oscura (5), para detectar la luz a medir (L2);
una esfera de integración (14), que tiene una abertura de entrada de luz (15) para que entre la luz de bombeo (L1) y una abertura de salida de luz (16) para que salga la luz a medir (L2), dispuesta dentro de la caja oscura (5) para cubrir el recipiente de muestras (3) en un estado en el que la abertura de entrada de luz (15) se opone a la parte de salida de luz (7) y la abertura de salida de luz (16) se opone a la parte de entrada de luz (11);
un sistema de guía de luz (76) para guiar directamente la luz a medir (L2) emitida desde la muestra (S) a la unidad de detección de luz (9); y
un mecanismo de conmutación de trayectoria óptica primero y segundo (77 y 79) para conmutar una trayectoria óptica de la luz a medir (L2) de tal modo que la luz a medir (L2) alcance cada uno de un primer estado de entrada en la unidad de detección de luz (9) a través de la abertura de salida de luz (16) para detectar la luz a medir (L2) y un segundo estado de entrada en la unidad de detección de luz (9) a través del sistema de guía de luz (26) para detectar la luz a medir (L2).
6. El dispositivo de medición de rendimiento cuántico (1E) de la reivindicación 5, en el que el sistema de guía de luz (81) está dispuesto directamente para guiar la luz de bombeo (L1) hasta el recipiente de muestras (3) y directamente para guiar la luz a medir (L2) emitida desde la muestra (S) a la unidad de detección de luz (9); y en donde el primer y segundo mecanismos de conmutación de trayectoria óptica (85 y 86) están dispuestos para conmutar una trayectoria óptica de la luz de bombeo (L1) y una trayectoria óptica de la luz a medir (L2) para alcanzar cada uno de un primer estado donde la luz de bombeo (L1) irradia el recipiente de muestras (3) a través de la abertura de entrada de luz (15) mientras la luz a medir (L2) entra en la unidad de detección de luz (9) a través de la abertura de salida de luz (16) y un segundo estado donde la luz de bombeo (L1) irradia el recipiente de muestras (3) a través del sistema de guía de luz (81) mientras la luz a medir (L2) entra en la unidad de detección de luz (9) a través del sistema de guía de luz (81).
Ċ
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