JP2011196735A - 量子効率測定方法、量子効率測定装置、および積分器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本実施の形態に従う量子効率測定方法においては、積分空間内に配置された試料SMPに励起光を照射して発生する光(蛍光)を測定することで量子効率を測定する。この際、試料SMPを透過後の励起光が積分空間内に反射するような状態で、試料SMPに吸収される励起光を測定し、試料SMPを透過後の励起光が積分空間内に反射しないような状態で、試料SMPから発生する光(蛍光)を測定する。
【選択図】図6
Description
本実施の形態に従う量子効率測定方法においては、積分空間内に配置された試料に励起光を照射して発生する光(蛍光)を測定することで量子効率を測定する。この際、試料を透過後の励起光が積分空間内に反射するような状態で、試料に吸収される励起光を測定し、試料を透過後の励起光が積分空間内に反射しないような状態で、試料から発生する光(蛍光)を測定する。
まず、本発明に関連する量子効率測定装置について説明する。
(b1.装置構成)
図1は、本発明に関連する量子効率測定装置400の全体構成を示す模式図である。図1には、半球型の積分器40を用いて、サンプル(試料)SMPの量子効率を測定する量子効率測定装置400を示す。
(b2.測定原理)
次に、図1に示す量子効率測定装置400を用いて、試料SMPの量子効率(内部量子収率)η内部を測定する原理および手順について説明する。
(b3.再励起)
次に、上述のような量子効率の測定方法において生じる再励起について説明する。
(c1.装置構成)
図6は、本発明の第1の実施の形態に従う量子効率測定装置100の全体構成を示す模式図である。図6に示す量子効率測定装置100は、試料SMPの量子効率を測定するための積分空間を半球型の積分器50Aを用いて形成する。
図7(a)に示す栓部材30は、基材32と励起光通過窓12とほぼ同じ半径を有する反射部31とからなる。反射部31の積分空間側の表面には、半球部1の光拡散反射層1aと同様の拡散材料(たとえば、PTFE焼結体や硫酸バリウムなど)からなる反射層が形成されている。そのため、励起光通過窓12に栓部材30が装着されると、積分器50Aが提供する積分空間は、図1に示す量子効率測定装置400の積分器40が提供する積分空間と実質的に同一となる。
r/R≦0.2
すなわち、励起光通過窓12の半径rは、半球部1の曲率半径Rの20%以下にすることが好ましい。
(c2.測定原理)
次に、図6に示す量子効率測定装置100を用いて、試料SMPの量子効率(内部量子収率)η内部を測定する原理および手順について説明する。
(2) 第2のスペクトルE(2)(λ):保持部22に試料SMPが配置されており、かつ、励起光通過窓12が二次励起光を反射しない状態にされている場合(栓部材30が取り外されている状態)
(3) 第3のスペクトルE(3)(λ):保持部22に標準体REFが配置されており、かつ、励起光通過窓12が二次励起光を反射する状態にされている場合(栓部材30が装着されている状態)
上述のように測定される第1〜第3のスペクトルE(1)(λ)〜E(3)(λ)を用いて、透過光スペクトルR(λ)、蛍光スペクトルP(λ)、励起光スペクトルE(λ)がそれぞれ算出される。
(c3.測定手順)
図11は、本発明の第1の実施の形態に従う量子効率測定装置100を用いて量子効率を測定するため手順を示すフローチャートである。
(c4.変形例)
上述の第1の実施の形態においては、第2のスペクトルE(2)(λ)の測定時に、栓部材30を取除く場合について例示したが、積分空間に外乱光が入射しないように、励起光を吸収するような部材を装着してもよい。
図13は、本発明の第2の実施の形態に従う量子効率測定装置200の全体構成を示す模式図である。図13に示す量子効率測定装置200は、図6に示す量子効率測定装置100の積分器50Aにおいて、励起光通過窓12と試料窓16との間の位置関係を入れ換えたものに相当する。
上述の第1および第2の実施の形態においては、半球型の積分器を用いる構成について例示したが、全球型の積分器を用いても同様に測定が可能である。
(2) 第2のスペクトルE(2)(λ):保持部51に試料SMPが封入されたセル52が配置されており、かつ、励起光通過窓58が二次励起光を反射しない状態にされている場合(栓部材30が取り外されている状態)
(3) 第3のスペクトルE(3)(λ):保持部51に標準体REFが封入されたセル52が配置されており、かつ、励起光通過窓58が二次励起光を反射する状態にされている場合(栓部材30が装着されている状態)
上述のように測定された第1〜第3のスペクトルE(1)(λ)〜E(3)(λ)を用いて、透過光スペクトルR(λ)、蛍光スペクトルP(λ)、励起光スペクトルE(λ)がそれぞれ算出される。そして、これらの算出されたスペクトルを用いて、試料SMPの量子効率が算出される。
本実施の形態に従う量子効率測定方法においては、試料SMPを透過後の二次励起光が積分空間内に反射するような状態で、試料SMPに吸収される励起光(透過光スペクトル)を測定するとともに、試料SMPを透過後の二次励起光が積分空間内に反射しないような状態で、試料SMPから発生する蛍光スペクトルを測定する。このように測定された蛍光スペクトルは、再励起(二次励起)の影響を受けない。したがって、測定される量子効率への再励起(二次励起)に起因する誤差を低減できる。
Claims (9)
- 積分空間を有する積分器内の所定位置に試料を配置するステップと、
前記積分器に設けられた第1の窓を通じて励起光を前記所定位置に配置された前記試料に照射するとともに、前記積分器の前記励起光の光軸とは交差しない位置に設けられた第2の窓を通じて前記積分空間内のスペクトルを第1のスペクトルとして測定するステップと、
前記第1の窓と対向し、かつ、前記積分器内の前記励起光の光軸が交差する励起光入射部分を、前記試料を透過後の励起光が前記積分空間内に反射しないように構成するステップと、
励起光が前記積分空間内に反射しないようにされた後、前記第1の窓を通じて前記励起光を前記所定位置に配置された前記試料に照射するとともに、前記第2の窓を通じて前記積分空間内のスペクトルを第2のスペクトルとして測定するステップと、
前記第1のスペクトルのうち前記励起光の波長範囲に対応する成分と、前記第2のスペクトルのうち前記励起光を受けて前記試料が発する光の波長範囲に対応する成分とに基づいて、前記試料の量子効率を算出するステップとを備える、量子効率測定方法。 - 前記積分器の前記励起光入射部分には、前記励起光を通過させるための第3の窓が形成されており、
前記構成するステップは、前記積分器の内面と実質的に同一の反射特性を有する栓部材で前記第3の窓が塞がれている状態から、当該栓部材を取除くステップを含む、請求項1に記載の量子効率測定方法。 - 前記所定位置に標準体を配置するステップと、
前記第1の窓を通じて前記励起光を前記所定位置に配置された前記標準体に照射するとともに、前記第2の窓を通じて前記積分空間内のスペクトルを第3のスペクトルとして測定するステップとをさらに備え、
前記試料の量子効率を算出するステップは、前記第1のスペクトルのうち前記励起光に対応する成分と、前記第3のスペクトルのうち前記励起光の波長範囲に対応する成分との差分を前記試料に吸収された光成分として算出するステップを含む、請求項1または2に記載の量子効率測定方法。 - その内部に積分空間を有する積分器と、
前記積分器に設けられた第1の窓を通じて励起光を前記積分空間内に照射するための光源と、
前記積分器の前記励起光の光軸とは交差しない位置に設けられた第2の窓を通じて前記積分空間内のスペクトルを測定するための測定器と、
前記積分器内の前記励起光の光軸上に試料または標準体を配置するための保持部と、
前記第1の窓と対向し、かつ、前記積分器内の前記励起光の光軸が交差する励起光入射部分を、前記励起光を前記積分空間内に反射する状態と、前記励起光を前記積分空間内に反射しない状態とに切替るための切替機構と、
前記保持部に前記試料が配置されており、かつ、前記励起光入射部分が前記励起光を反射する状態にされている場合に、前記測定器によって測定される第1のスペクトルと、前記保持部に前記試料が配置されており、かつ、前記励起光入射部分が前記励起光を反射しない状態にされている場合に、前記測定器によって測定される第2のスペクトルとに基づいて、前記試料の量子効率を算出するための演算部とを備える、量子効率測定装置。 - 前記切替機構は、前記積分器の前記励起光入射部分に設けられている前記励起光を通過させるための第3の窓と、前記第3の窓に装着される前記積分器の内面と実質的に同一の反射特性を有する栓部材とを含む、請求項4に記載の量子効率測定装置。
- 前記切替機構は、前記積分器の外側から前記第3の窓に対応付けて装着される光吸収部をさらに含む、請求項5に記載の量子効率測定装置。
- 前記積分器は、
内面に光拡散反射層を有する半球部と、
前記半球部の開口を塞ぐように配置された平面ミラーとを含み、
前記第1の窓は、前記平面ミラー上の前記半球部の実質的な曲率中心を含む位置、および、前記半球部の頂点を含む位置のいずれかに設けられる、請求項4〜6のいずれか1項に記載の量子効率測定装置。 - 前記積分器は、内面に光拡散反射層を有する球体であり、
前記保持部は、前記球体の中心部に前記試料および前記標準体を配置できるように構成される、請求項4〜6のいずれか1項に記載の量子効率測定装置。 - その内部に積分空間を有する積分器であって、
第1の窓を通じて前記積分空間内に照射される励起光の光軸上に試料または標準体を配置するための保持部と、
前記積分空間内のスペクトルを測定するために、前記励起光の光軸とは交差しない位置に設けられた第2の窓を通じて光を導くための光取出部と、
前記第1の窓と対向し、かつ、前記積分器内の前記励起光の光軸が交差する励起光入射部分を、前記励起光を前記積分空間内に反射する状態と、前記励起光を前記積分空間内に反射しない状態とに切替るための切替機構とを備える、積分器。
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