JPH0262806B2 - - Google Patents
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- JPH0262806B2 JPH0262806B2 JP57214143A JP21414382A JPH0262806B2 JP H0262806 B2 JPH0262806 B2 JP H0262806B2 JP 57214143 A JP57214143 A JP 57214143A JP 21414382 A JP21414382 A JP 21414382A JP H0262806 B2 JPH0262806 B2 JP H0262806B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は高速繰返しパルス光の計測装置、さら
に詳しく言えば被計測光が同一の波形で正確な周
期で繰返されるパルスである場合の計測に適した
高速繰返しパルス光の計測装置に関する。
に詳しく言えば被計測光が同一の波形で正確な周
期で繰返されるパルスである場合の計測に適した
高速繰返しパルス光の計測装置に関する。
高速で変化する光の強度分布を観察する装置と
してストリークカメラが知られている。
してストリークカメラが知られている。
このストリークカメラで使用されるストリーク
管は光電面と螢光面との間に偏向電極を配置した
電子管である。
管は光電面と螢光面との間に偏向電極を配置した
電子管である。
ストリーク管の光電面に光が入射させられる
と、光電面が光電子を放出する。この光電子が螢
光面方向に移動する過程で、前記偏向電極で電界
を作用させると(掃引すると)入射光の強さの変
化が螢光面上の一方向(時間軸方向)の輝度の変
化として現れる。
と、光電面が光電子を放出する。この光電子が螢
光面方向に移動する過程で、前記偏向電極で電界
を作用させると(掃引すると)入射光の強さの変
化が螢光面上の一方向(時間軸方向)の輝度の変
化として現れる。
この輝度の変化により得られる像をストリーク
像と呼んでいる。
像と呼んでいる。
ストリークカメラは前記のようなストリーク管
とこのストリーク管の光電面に被計測光を投影す
る光学系、このストリーク管に電圧を加える電源
等から構成されている。
とこのストリーク管の光電面に被計測光を投影す
る光学系、このストリーク管に電圧を加える電源
等から構成されている。
前記ストリーク像を解析する方法として、螢光
面上のストリーク像をテレビジヨンカメラで撮像
し、得られた映像信号を処理する方法が知られて
いる。この解析方法によつて高速繰返しパルス光
のストリーク像を撮像すると1フイールド期間に
わたつてストリーク像が多数回重なることになる
から、大きな映像信号が得られると言う利点があ
る。しかしながら当然この期間中撮像管固有の暗
電流も蓄積されるので低い輝度レベルの計測が不
正確になると言う問題がある。
面上のストリーク像をテレビジヨンカメラで撮像
し、得られた映像信号を処理する方法が知られて
いる。この解析方法によつて高速繰返しパルス光
のストリーク像を撮像すると1フイールド期間に
わたつてストリーク像が多数回重なることになる
から、大きな映像信号が得られると言う利点があ
る。しかしながら当然この期間中撮像管固有の暗
電流も蓄積されるので低い輝度レベルの計測が不
正確になると言う問題がある。
またデータのコントラストは映像増幅時のダイ
ナミツクレンジにより制限され、それ以上のダイ
ナミツクレンジを期待できない。
ナミツクレンジにより制限され、それ以上のダイ
ナミツクレンジを期待できない。
高速繰返しパルス光のストリーク像を104〜106
のような大きなダイナミツクレンジで解析したい
と言う要請があるが前記方法では到底この要請を
満たすことができない。
のような大きなダイナミツクレンジで解析したい
と言う要請があるが前記方法では到底この要請を
満たすことができない。
本発明の目的は光電変換器に光電子増倍管を用
いること等により前記問題を解決し、高速繰返し
パルス光のストリーク像を大きいダイナミツクレ
ンジで解析できる高速繰返しパルス光の計測装置
を提供することにある。
いること等により前記問題を解決し、高速繰返し
パルス光のストリーク像を大きいダイナミツクレ
ンジで解析できる高速繰返しパルス光の計測装置
を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明による高速
繰返しパルス光計測装置は、被計測光が実質的に
同一の波形および周期で繰返されるパルス光の計
測装置であつて、 ストリークカメラと、 前記螢光面上のストリーク像の一部を前記螢光
面の時間軸方向に垂直に細い幅で取り出すサンプ
リング手段と、 前記サンプリング手段で取り出したストリーク
像を光電変換して検出する光検出器と、 前記光電検出器の出力を前記遅延時間制御信号
発生器の出力との関係で出力する出力装置から構
成され、前記ストリークカメラは、 ストリーク管、前記ストリーク管の光電面に前
記被計測光を入力する光学手段、前記被計測光と
同期した同期信号を発生する同期信号発生器、前
記同期信号を順次一定時間だけ遅延させる制御信
号を発生する遅延時間制御信号発生器、前記同期
信号発生器の出力を前記制御信号により遅延させ
る遅延回路、前記遅延回路の出力を偏向電圧に変
換してストリーク管の偏向電極に接続する偏向電
圧接続手段から構成されている。
繰返しパルス光計測装置は、被計測光が実質的に
同一の波形および周期で繰返されるパルス光の計
測装置であつて、 ストリークカメラと、 前記螢光面上のストリーク像の一部を前記螢光
面の時間軸方向に垂直に細い幅で取り出すサンプ
リング手段と、 前記サンプリング手段で取り出したストリーク
像を光電変換して検出する光検出器と、 前記光電検出器の出力を前記遅延時間制御信号
発生器の出力との関係で出力する出力装置から構
成され、前記ストリークカメラは、 ストリーク管、前記ストリーク管の光電面に前
記被計測光を入力する光学手段、前記被計測光と
同期した同期信号を発生する同期信号発生器、前
記同期信号を順次一定時間だけ遅延させる制御信
号を発生する遅延時間制御信号発生器、前記同期
信号発生器の出力を前記制御信号により遅延させ
る遅延回路、前記遅延回路の出力を偏向電圧に変
換してストリーク管の偏向電極に接続する偏向電
圧接続手段から構成されている。
前記同期信号発生器は前記被計測光を発生する
物体を励起する信号に基づいて同期信号を発生す
るように構成できる。
物体を励起する信号に基づいて同期信号を発生す
るように構成できる。
前記同期信号を順次一定時間だけ遅延させる制
御信号は前記同期信号の多数倍の周期の鋸歯状波
信号であり前記同期信号は前記遅延回路によりそ
の時点の前記鋸歯状波信号の振幅に対応する時間
だけ遅延させられるように構成できる。
御信号は前記同期信号の多数倍の周期の鋸歯状波
信号であり前記同期信号は前記遅延回路によりそ
の時点の前記鋸歯状波信号の振幅に対応する時間
だけ遅延させられるように構成できる。
前記偏向電圧接続手段は前記遅延回路出力に同
調して正弦波を発生する同調増幅器と前記同調増
幅器の出力を増幅して前記ストリーク管の偏向電
極に接続する駆動増幅器から構成することができ
る。
調して正弦波を発生する同調増幅器と前記同調増
幅器の出力を増幅して前記ストリーク管の偏向電
極に接続する駆動増幅器から構成することができ
る。
前記ストリーク像の一部を取り出すサンプリン
グ手段はストリーク像を前記光検出器の検出面の
前に結像させる光学装置と前記結像面に配置され
たスリツト板で構成できる。
グ手段はストリーク像を前記光検出器の検出面の
前に結像させる光学装置と前記結像面に配置され
たスリツト板で構成できる。
前記ストリーク像の一部を取り出すサンプリン
グ手段は前記ストリーク管の螢光面が形成される
光学フアイバープレートからなる気密容器壁に形
成されているスリツトと前記スリツトの像を前記
光検出器の検出面に形成する光学装置とすること
ができる。
グ手段は前記ストリーク管の螢光面が形成される
光学フアイバープレートからなる気密容器壁に形
成されているスリツトと前記スリツトの像を前記
光検出器の検出面に形成する光学装置とすること
ができる。
前記出力装置は前記遅延時間制御信号発生器の
出力を第1の軸、前記光検出器の出力を第2の軸
として出力するプロツタで構成できる。
出力を第1の軸、前記光検出器の出力を第2の軸
として出力するプロツタで構成できる。
前記プロツタの第2の軸には前記光検出器の検
出出力を対数圧縮した信号が接続され、前記第2
の軸の目盛は対数目盛とすることができる。
出出力を対数圧縮した信号が接続され、前記第2
の軸の目盛は対数目盛とすることができる。
前記被計測光はダイレーザ発振器の出力で励起
されるヘマトポルフイリイン誘導体の螢光発光パ
ルストレインとすることができる。
されるヘマトポルフイリイン誘導体の螢光発光パ
ルストレインとすることができる。
前記光検出器を光電子増倍管で形成することも
できる。
できる。
前記装置によれば繰返し入射するパルス光のス
トリーク像はストリーク管の螢光面上に時間軸方
向に一回毎に順次ずれて形成される。
トリーク像はストリーク管の螢光面上に時間軸方
向に一回毎に順次ずれて形成される。
このような像をずれる方向に垂直で狭く長いス
リツトなどの前記サンプリング手段により順次異
なる部分が取り出される。各部は前記光電子増倍
管で光電変換され増倍されてとりだされ、出力装
置に入力される。出力装置は前記遅延時間制御信
号発生器の出力との関係で、一つのパルスのプロ
フアイルを高い精度で出力する。
リツトなどの前記サンプリング手段により順次異
なる部分が取り出される。各部は前記光電子増倍
管で光電変換され増倍されてとりだされ、出力装
置に入力される。出力装置は前記遅延時間制御信
号発生器の出力との関係で、一つのパルスのプロ
フアイルを高い精度で出力する。
以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説
明する。
明する。
第1図は本発明による高速繰り返しパルス光の
計測装置の実施例を示すブロツク図である。
計測装置の実施例を示すブロツク図である。
この実施例装置は癌の診断や治療に利用される
有機分子性結晶であるヘマトポルフイリン誘導体
を特定するためにヘマトポルフイリン誘導体の微
弱な螢光発光を観測することを目的として構成さ
れたものである。
有機分子性結晶であるヘマトポルフイリン誘導体
を特定するためにヘマトポルフイリン誘導体の微
弱な螢光発光を観測することを目的として構成さ
れたものである。
まず初めにストリークカメラの主要部を形成す
るストリーク管の構成を説明する。
るストリーク管の構成を説明する。
ストリーク管3の気密容器30の入射面の内壁
には、光電面31が形成されており、他の対向す
る内壁面には螢光面34が形成されている。
には、光電面31が形成されており、他の対向す
る内壁面には螢光面34が形成されている。
それ等の間に網状電極35、集束電極36、ア
パーチヤ電極37、偏向電極33、マイクロチヤ
ンネルプレート32が順次配置されている。
パーチヤ電極37、偏向電極33、マイクロチヤ
ンネルプレート32が順次配置されている。
マイクロチヤンネルプレート32は、32.7mmの
外径、27mmの内径をもつ枠の中にチヤンネル(二
次電子増倍器)が平行に配列してある。各チヤン
ネル(二次電子増倍器)は、内径25μmでこの中
心との間は32μmである。
外径、27mmの内径をもつ枠の中にチヤンネル(二
次電子増倍器)が平行に配列してある。各チヤン
ネル(二次電子増倍器)は、内径25μmでこの中
心との間は32μmである。
各チヤンネル(二次電子増倍器)の長さと内径
の比は50:1である。
の比は50:1である。
前記マイクロチヤンネルプレート32の入力側
電極を接地し、出力側電極に900ボルトを印加し
て、入力側に1個の電子が入射すると約103個の
数の電子が出力側から送出される。
電極を接地し、出力側電極に900ボルトを印加し
て、入力側に1個の電子が入射すると約103個の
数の電子が出力側から送出される。
マイクロチヤンネルプレート32の入力側電極
およびアパーチヤ電極37は接地されている。電
源21と分割抵抗22,23,24によつて光電
面31に−4000ボルト、網状電極35に−3000ボ
ルト、集束電極36に−3100ボルトの電位が与え
られている。螢光面34は電源25によりマイク
ロチヤンネルプレート32の出力側電極より3000
ボルト高い電位が与えられている。マイクロチヤ
ンネルプレート32の出力側電極は、電源26に
より1500ボルトの電位が与えられている。
およびアパーチヤ電極37は接地されている。電
源21と分割抵抗22,23,24によつて光電
面31に−4000ボルト、網状電極35に−3000ボ
ルト、集束電極36に−3100ボルトの電位が与え
られている。螢光面34は電源25によりマイク
ロチヤンネルプレート32の出力側電極より3000
ボルト高い電位が与えられている。マイクロチヤ
ンネルプレート32の出力側電極は、電源26に
より1500ボルトの電位が与えられている。
この実施例装置の被計測光パルスを発生するヘ
マトポルフイリン誘導体4はダイレーザ発振器1
の出力パルス光により照射される。
マトポルフイリン誘導体4はダイレーザ発振器1
の出力パルス光により照射される。
ダイレーザ発振器1は波長約600nano m,パ
ルス幅5p secのレーザ光を周波数80〜200MHzの
範囲の任意の繰返し周期で発光可能である。この
ダイレーザ発振器1はこの実施例装置の観測対象
物に励起信号を前記周期で繰返し送出し、対応す
る螢光発光をさせる励起信号源を形成している。
ルス幅5p secのレーザ光を周波数80〜200MHzの
範囲の任意の繰返し周期で発光可能である。この
ダイレーザ発振器1はこの実施例装置の観測対象
物に励起信号を前記周期で繰返し送出し、対応す
る螢光発光をさせる励起信号源を形成している。
半透明鏡であるビームスプリツタ2は、前記ダ
イレーザ発振器1の出力光を2系列に分岐する。
分岐された一方のパルスレーザ光は観測対象であ
るヘマトポルフイリン誘導体4を照射する。
イレーザ発振器1の出力光を2系列に分岐する。
分岐された一方のパルスレーザ光は観測対象であ
るヘマトポルフイリン誘導体4を照射する。
ヘマトポルフイリン誘導体4はパルスレーザ光
によつて励起されて前記パルスレーザ光に同期し
た螢光パルスを発生する。
によつて励起されて前記パルスレーザ光に同期し
た螢光パルスを発生する。
前記螢光発光はストリークカメラのストリーク
管3の光電面31に被計測光を入力する光学手段
により入力される。前記光学手段には、スリツト
板15(スリツトの方向は紙面に垂直である。)
およびレンズ16,17から形成されている。
管3の光電面31に被計測光を入力する光学手段
により入力される。前記光学手段には、スリツト
板15(スリツトの方向は紙面に垂直である。)
およびレンズ16,17から形成されている。
前記光学手段によりヘマトポルフイリン誘導体
4から螢光パルスは、光電面31の一定の位置
に、形成される像がストリーク管3の後述する掃
引方向に対して極めて狭い幅となるように投影さ
れる。前記半透明鏡2により分岐させられた他方
のパルスレーザ光は同期信号の発生に利用され
る。
4から螢光パルスは、光電面31の一定の位置
に、形成される像がストリーク管3の後述する掃
引方向に対して極めて狭い幅となるように投影さ
れる。前記半透明鏡2により分岐させられた他方
のパルスレーザ光は同期信号の発生に利用され
る。
前記他方のパルスレーザ光はPINフオトダイオ
ード5に入射させられる。
ード5に入射させられる。
PINフオトダイオード5は極めて応答速度が速
い光電素子で、パルスレーザ光の入射に応答して
パルス電流を出力する。PINフオトダイオード5
の出力は増幅器6により増幅され同期信号が形成
される。増幅器6の出力端は遅延回路7に接続さ
れており、同期信号は遅延回路7で遅延させられ
る。
い光電素子で、パルスレーザ光の入射に応答して
パルス電流を出力する。PINフオトダイオード5
の出力は増幅器6により増幅され同期信号が形成
される。増幅器6の出力端は遅延回路7に接続さ
れており、同期信号は遅延回路7で遅延させられ
る。
遅延回路7は、遅延時間制御信号発生器10か
らの信号に基づいて前記同期信号を適当な時間遅
延するため、および順次位相を遅らせるために設
けたものである。
らの信号に基づいて前記同期信号を適当な時間遅
延するため、および順次位相を遅らせるために設
けたものである。
前記遅延させられた同期信号によつて光電面3
1からの光電子が偏向電極33の近くを通過して
いるときに加える掃引電圧の位相を順次遅らせ
る。遅延時間制御信号発生器10は第2図に示す
鋸歯状波電圧を出力している。
1からの光電子が偏向電極33の近くを通過して
いるときに加える掃引電圧の位相を順次遅らせ
る。遅延時間制御信号発生器10は第2図に示す
鋸歯状波電圧を出力している。
遅延回路7の出力は同調増幅器8に接続されて
おり、前記同調増幅器8は前記遅延させられた同
期信号と同一の周波数の正弦波が発生させられ
る。同調増幅器8は80〜200MHzの範囲で任意の
周波数を中心周波数として動作可能であり、その
中心周波数はダイレーザの発振器1の周波数と等
しく設定されている。
おり、前記同調増幅器8は前記遅延させられた同
期信号と同一の周波数の正弦波が発生させられ
る。同調増幅器8は80〜200MHzの範囲で任意の
周波数を中心周波数として動作可能であり、その
中心周波数はダイレーザの発振器1の周波数と等
しく設定されている。
同調増幅器8の出力は駆動増幅器9により増幅
され前記ストリーク管3の偏向電極33に接続さ
れる。
され前記ストリーク管3の偏向電極33に接続さ
れる。
この偏向電極33に印加される正弦波の振幅は
−575ボルトから+575ボルトまで、尖頭値間電圧
1150ボルトの正弦波(正確には正弦波に極めて類
似した交流波)であり、この波形の+100ボルト
から−100ボルトまでが螢光面上の有効な掃引に
利用される。
−575ボルトから+575ボルトまで、尖頭値間電圧
1150ボルトの正弦波(正確には正弦波に極めて類
似した交流波)であり、この波形の+100ボルト
から−100ボルトまでが螢光面上の有効な掃引に
利用される。
遅延時間制御信号発生器10の出力は前記の遅
延回路7および、出力装置であるXYプロツタ1
4のX軸座標入力端に接続されている。
延回路7および、出力装置であるXYプロツタ1
4のX軸座標入力端に接続されている。
前記ストリーク管3の螢光面34の時間軸方向
(この実施例では紙面の上下方向)に垂直な前記
螢光面上のストリーク像の一部は、サンプリング
手段により光電子増倍管の光電面に形成される。
前記サンプリング手段は、レンズ18とスリツト
板11からなり、スリツト板11のスリツトは螢
光面34上の像がレンズ18によつて結像させら
れる面に、ストリーク像の掃引方向(螢光面34
の時間軸方向)に垂直で狭く長く形成されてい
る。
(この実施例では紙面の上下方向)に垂直な前記
螢光面上のストリーク像の一部は、サンプリング
手段により光電子増倍管の光電面に形成される。
前記サンプリング手段は、レンズ18とスリツト
板11からなり、スリツト板11のスリツトは螢
光面34上の像がレンズ18によつて結像させら
れる面に、ストリーク像の掃引方向(螢光面34
の時間軸方向)に垂直で狭く長く形成されてい
る。
光検出器である光電子増倍管12はスリツト板
11のスリツトを通つた光のみを光電変換し増倍
する。
11のスリツトを通つた光のみを光電変換し増倍
する。
光電子増倍管12の出力信号は増幅器13を介
してXYプロツタ14のY軸座標入力端に接続さ
れている。
してXYプロツタ14のY軸座標入力端に接続さ
れている。
次に前記実施例装置の動作を、レーザ光により
励起されたヘマトポルフイリン誘導体の発生する
螢光パルスの波形を計測する場合を例にして詳し
く説明する。
励起されたヘマトポルフイリン誘導体の発生する
螢光パルスの波形を計測する場合を例にして詳し
く説明する。
まず、遅延時間制御信号発生器10を励動す
る。この遅延時間制御信号発生器10は第2図に
示すように振幅10V、周波数1Hzの鋸歯状波を繰
返し出力する。
る。この遅延時間制御信号発生器10は第2図に
示すように振幅10V、周波数1Hzの鋸歯状波を繰
返し出力する。
次にダイレーザ発振器1を起動する。
このダイレーザ発振器1は100MHzでレーザパ
ルス光を発射する。このレーザパルス光は半透明
鏡であるビームスプリツタ2を介してヘマトポル
フイリン誘導体4に入射させられる。
ルス光を発射する。このレーザパルス光は半透明
鏡であるビームスプリツタ2を介してヘマトポル
フイリン誘導体4に入射させられる。
これによりヘマトポルフイリン誘導体4は励起
され、螢光を発光する。この螢光は前記レーザパ
ルス光に正確に同期させられている。
され、螢光を発光する。この螢光は前記レーザパ
ルス光に正確に同期させられている。
この螢光はレンズ16,17、スリツト板15
からなる光学系により、ストリーク管3の光電面
31に投影される。
からなる光学系により、ストリーク管3の光電面
31に投影される。
スリツト板15のスリツトの幅は狭いので光電
面31に投影された像も極めて細い線となる。
面31に投影された像も極めて細い線となる。
光電面31は入射像に対応する電子が放出し、
放出された電子は電界によつて加速されて偏向電
極33、螢光面34の方向に移動させられる。
放出された電子は電界によつて加速されて偏向電
極33、螢光面34の方向に移動させられる。
他方ビーススプリツタ2で分岐したレーザパル
ス光はPINフオトダイオードによつて電気信号に
変換され増幅器6を介して遅延回路7に入力され
ている。
ス光はPINフオトダイオードによつて電気信号に
変換され増幅器6を介して遅延回路7に入力され
ている。
前記遅延回路7は入力信号を制御信号0Vで固
定遅延時間tだけ遅延し、制御信号10Vでt+
3nano sec遅延する。
定遅延時間tだけ遅延し、制御信号10Vでt+
3nano sec遅延する。
この遅延時間は0Vから10Vの間で一次関数的
に変化させられている。
に変化させられている。
また前述したようにレーザ光パルスに同期した
入力信号が100MHzの周波数(従つて10nano sec
の周期)で遅延回路7に入力させられている。こ
のとき遅延時間制御信号が連続する2つの入力信
号の間、すなわち10nano sec間、すなわち
100nanoV変化するから可制御遅延回路7による
信号の遅延時間は3×10-17secだけ長くなる。こ
のパルス間の制御信号の変化は、 10V×10nano sec/1sec=100nanoV であり、パルス間の遅延時間の変化は 3nano sec×100nanoV/10V=3×10-17sec となる。したがつて、遅延回路7へ10nano sec
の周期で入力するパルスは3×10-17secだけ位相
が遅れる。
入力信号が100MHzの周波数(従つて10nano sec
の周期)で遅延回路7に入力させられている。こ
のとき遅延時間制御信号が連続する2つの入力信
号の間、すなわち10nano sec間、すなわち
100nanoV変化するから可制御遅延回路7による
信号の遅延時間は3×10-17secだけ長くなる。こ
のパルス間の制御信号の変化は、 10V×10nano sec/1sec=100nanoV であり、パルス間の遅延時間の変化は 3nano sec×100nanoV/10V=3×10-17sec となる。したがつて、遅延回路7へ10nano sec
の周期で入力するパルスは3×10-17secだけ位相
が遅れる。
遅延回路7で遅延させられた信号は同調増幅器
8で正弦波に変換され、駆動増幅器9で振幅が−
575ボルトから+575ボルトまでの尖頭値間電圧
1150ボルトに増幅して偏向電極33に加えられ
る。
8で正弦波に変換され、駆動増幅器9で振幅が−
575ボルトから+575ボルトまでの尖頭値間電圧
1150ボルトに増幅して偏向電極33に加えられ
る。
この電圧のうち−100ボルトから+100ボルトま
でが掃引に利用される。
でが掃引に利用される。
前述の動作の結果、ヘマトポルフイリン誘導体
4の螢光に対応する電子が10nano secごとに偏
向電極33のつくる偏向電界に入射するのに対
し、前記偏向電界は位相が3×10-17sec/パルス
ずつ遅れる。
4の螢光に対応する電子が10nano secごとに偏
向電極33のつくる偏向電界に入射するのに対
し、前記偏向電界は位相が3×10-17sec/パルス
ずつ遅れる。
次に前記螢光に対応する電子と偏向電界の時間
関係から螢光面34上に生ずるストリーク像の状
態について説明する。いま、理解を容易にするた
め、ヘマトポルフイリン誘導体4の発生するパル
ス列に含まれる単一の螢光パルスのプロフアイル
が第3図に示すようなものであるとする。
関係から螢光面34上に生ずるストリーク像の状
態について説明する。いま、理解を容易にするた
め、ヘマトポルフイリン誘導体4の発生するパル
ス列に含まれる単一の螢光パルスのプロフアイル
が第3図に示すようなものであるとする。
また一番目の螢光パルスに対応する電子群の先
頭部分が偏向電界へ入射したとき偏向電界が
0V/mであり(第1図の偏向電極33で下から
上へ向かう電界を正、上から下へ向かう電界を負
とする。)正から負へ変化しているものとする。
頭部分が偏向電界へ入射したとき偏向電界が
0V/mであり(第1図の偏向電極33で下から
上へ向かう電界を正、上から下へ向かう電界を負
とする。)正から負へ変化しているものとする。
また電子群の先頭はストリーク管3の中心、つ
まり螢光面34の中心を通る水平線上に入射する
ものとしてこの水平線を第4図にxで示す。
まり螢光面34の中心を通る水平線上に入射する
ものとしてこの水平線を第4図にxで示す。
電子群の先頭から尾部へ進むに従つて第4図の
xから下に順次入射する。そして先頭から280p
sec遅れた電子は+100ボルトで偏向され螢光面3
4の下端に入射する。このストリーク像の変化を
第4図Aに示す。この曲線の時間軸は、ストリー
ク像の時間軸と一致しており、輝度を直線Yから
の距離で示してある。
xから下に順次入射する。そして先頭から280p
sec遅れた電子は+100ボルトで偏向され螢光面3
4の下端に入射する。このストリーク像の変化を
第4図Aに示す。この曲線の時間軸は、ストリー
ク像の時間軸と一致しており、輝度を直線Yから
の距離で示してある。
光電子増倍管12はレンズ18によつて、スリ
ツト板11に結像させられた螢光面34上のスト
リーク像のうち、前記スリツトに対応する第4図
xで示した線上の部分のみを光電変換して増倍す
る。二番目の螢光に対応する電子群は、一番目の
螢光から10nano sec遅れて偏向電界に入射する。
これに対し二周期目の偏向電界は一周期目の偏向
電界から(10nano sec+3×10-17sec)遅れて加
えられる。
ツト板11に結像させられた螢光面34上のスト
リーク像のうち、前記スリツトに対応する第4図
xで示した線上の部分のみを光電変換して増倍す
る。二番目の螢光に対応する電子群は、一番目の
螢光から10nano sec遅れて偏向電界に入射する。
これに対し二周期目の偏向電界は一周期目の偏向
電界から(10nano sec+3×10-17sec)遅れて加
えられる。
これを一番目の螢光に対応する電子群と対比す
ると相対的に偏向電界の位相が3×10-17secだけ
遅く加えられることになる。すなわち電子群の先
頭は約−10μVで偏向される。二番目の螢光のス
トリーク像を第4図Bに示す。このとき光電子増
倍管12は、ストリーク像の先頭から3×
10-17secだけ遅れた部分を光電変換する。
ると相対的に偏向電界の位相が3×10-17secだけ
遅く加えられることになる。すなわち電子群の先
頭は約−10μVで偏向される。二番目の螢光のス
トリーク像を第4図Bに示す。このとき光電子増
倍管12は、ストリーク像の先頭から3×
10-17secだけ遅れた部分を光電変換する。
このように繰返し螢光が入射するたびに螢光に
対応する電子群が偏向電界に入射する時刻に対し
て偏向電圧が加えられる時刻は3×10-17secずつ
遅くなる。そして順次3×10-17secだけずれたス
トリーク像が螢光面34に形成される。このスト
リーク像を第4図A,B,C…X,Y,Zに示し
てある。ただし、連続するストリーク像のピツチ
は理解を容易にするため誇張して示してある。そ
してストリーク像の先頭から3×10-17secずつ遅
れた部分が10nano sec(10-8sec)ごとに光電子増
倍管12で光電変換される。この光電子増倍管1
2の出力信号は増幅器13を介してXYプロツタ
14のY軸座標入力端へ出力する。
対応する電子群が偏向電界に入射する時刻に対し
て偏向電圧が加えられる時刻は3×10-17secずつ
遅くなる。そして順次3×10-17secだけずれたス
トリーク像が螢光面34に形成される。このスト
リーク像を第4図A,B,C…X,Y,Zに示し
てある。ただし、連続するストリーク像のピツチ
は理解を容易にするため誇張して示してある。そ
してストリーク像の先頭から3×10-17secずつ遅
れた部分が10nano sec(10-8sec)ごとに光電子増
倍管12で光電変換される。この光電子増倍管1
2の出力信号は増幅器13を介してXYプロツタ
14のY軸座標入力端へ出力する。
次にXYプロツタ14に遅延時間制御信号発生
器10の出力信号と光電子増倍管12の出力信号
を入力して表示する場合について説明する。
器10の出力信号と光電子増倍管12の出力信号
を入力して表示する場合について説明する。
いま理解を容易にするため、前述の一番目の螢
光に対応する電子群は遅延時間制御信号発生器1
0の出力が0Vによつて制御された偏向電圧によ
つて偏向されたものとする。そしてその時刻を0
とする。
光に対応する電子群は遅延時間制御信号発生器1
0の出力が0Vによつて制御された偏向電圧によ
つて偏向されたものとする。そしてその時刻を0
とする。
第5図は出力装置であるXYプロツタ14のX
軸座標入力とY軸座標入力との相関を示す図であ
る。これは言うまでもなくXYプロツタ14に表
示される図形である。XYプロツタ14のX軸座
標は入力電圧に比例し、入力電圧は基準時刻から
の時間に比例する。そして、入力電圧10Vが時間
1秒に対応する。この入力電圧と時間を第5図に
横軸で示してある。
軸座標入力とY軸座標入力との相関を示す図であ
る。これは言うまでもなくXYプロツタ14に表
示される図形である。XYプロツタ14のX軸座
標は入力電圧に比例し、入力電圧は基準時刻から
の時間に比例する。そして、入力電圧10Vが時間
1秒に対応する。この入力電圧と時間を第5図に
横軸で示してある。
Y軸座標は光電子増倍管12の出力電流に比例
する。まず一番目の螢光の入射に対応して螢光の
先頭部分に対応する電流がXYプロツタ14のY
軸座標入力端から入力する。いま、この電流は0
とする。このときX軸座標入力端の入力電圧は0
ボルトである。これは第5図の原点に相当する。
二番目の螢光の入射に対応して螢光の先頭部分に
対応する電流がXYプロツタ14のY軸座標から
入力する。この電流i2とする。X軸座標の入力は
100nanoVである。
する。まず一番目の螢光の入射に対応して螢光の
先頭部分に対応する電流がXYプロツタ14のY
軸座標入力端から入力する。いま、この電流は0
とする。このときX軸座標入力端の入力電圧は0
ボルトである。これは第5図の原点に相当する。
二番目の螢光の入射に対応して螢光の先頭部分に
対応する電流がXYプロツタ14のY軸座標から
入力する。この電流i2とする。X軸座標の入力は
100nanoVである。
以下同様にして、n番目の螢光の入射に対応し
て第3図に示すと同じ螢光の先頭より(n−1)
×3×10-17sec遅れた部分の螢光強度をinをY軸
座標入力として(n−1)×100nanoVをX軸座
標入力として同時に入力しXYプロツタ14にプ
ロツトすると、XYプロツタ14に螢光の先頭か
ら3nano secまでのストリーク像の輝度分布図を
108のサンプリング数で描くことができる。この
ようなサンプリング数は通常ストリーク管の螢光
面の有効な径が30mm程度でスリツト板11のスリ
ツト幅が0.1mm程度であることから十分なもので
ある。
て第3図に示すと同じ螢光の先頭より(n−1)
×3×10-17sec遅れた部分の螢光強度をinをY軸
座標入力として(n−1)×100nanoVをX軸座
標入力として同時に入力しXYプロツタ14にプ
ロツトすると、XYプロツタ14に螢光の先頭か
ら3nano secまでのストリーク像の輝度分布図を
108のサンプリング数で描くことができる。この
ようなサンプリング数は通常ストリーク管の螢光
面の有効な径が30mm程度でスリツト板11のスリ
ツト幅が0.1mm程度であることから十分なもので
ある。
以上説明したように本発明による装置によれ
ば、入射光の繰返し速度と少しずつ位相をずらし
た偏向電界を加えることによつてストリーク像を
僅かずつずらしストリーク像の掃引方向に狭いス
リツトで螢光面の一部のみの像を通過し、光検出
器で検出してその出力を一定速度で掃引しながら
プロツトしてストリーク像の輝度分布図を描くこ
とができる。
ば、入射光の繰返し速度と少しずつ位相をずらし
た偏向電界を加えることによつてストリーク像を
僅かずつずらしストリーク像の掃引方向に狭いス
リツトで螢光面の一部のみの像を通過し、光検出
器で検出してその出力を一定速度で掃引しながら
プロツトしてストリーク像の輝度分布図を描くこ
とができる。
実施例に示したように光検出器として光電子増
倍管を用いると光電子増倍管は、極めて大きいダ
イナミツクレンジを提供できるので、本発明によ
る装置は従来のテレビジヨン撮像管を使つてスト
リーク像を撮像する場合に比べて数千倍という極
めて大きなダイナミツクレンジの計測データが得
られる。
倍管を用いると光電子増倍管は、極めて大きいダ
イナミツクレンジを提供できるので、本発明によ
る装置は従来のテレビジヨン撮像管を使つてスト
リーク像を撮像する場合に比べて数千倍という極
めて大きなダイナミツクレンジの計測データが得
られる。
以上1実施例に付き本発明の装置の構造、およ
び動作を詳細に述べた。
び動作を詳細に述べた。
前記実施例に付き本発明の範囲で種々の変形を
施すことができる。
施すことができる。
前述の実施例では理解を容易にするために、光
電子増倍管の出力を単に増幅してXYプロツタ1
4のY軸に入力した。
電子増倍管の出力を単に増幅してXYプロツタ1
4のY軸に入力した。
しかし前記増幅器13を対数圧縮増幅器とし
て、XYプロツタ14のY軸を対数目盛にした方
が良い場合が多い。
て、XYプロツタ14のY軸を対数目盛にした方
が良い場合が多い。
この対数圧縮増幅器に置き換える変形は、大き
いダイナミツクレンジの入力信号を表示すること
ができると言う点で本発明の目的に合致する。
いダイナミツクレンジの入力信号を表示すること
ができると言う点で本発明の目的に合致する。
前記実施例ではストリーク像の一部を透過させ
るサンプリング手段として、光電子増倍管側にス
リツト板を配置する例を示したが、ストリークカ
メラ側からスリツト形状の螢光像を出すように構
成することも可能である。
るサンプリング手段として、光電子増倍管側にス
リツト板を配置する例を示したが、ストリークカ
メラ側からスリツト形状の螢光像を出すように構
成することも可能である。
すなわち、前記ストリーク管3の螢光面34を
光学フアイバープレートからなる気密容器壁に形
成し、スリツト部分を残し他を不透明にしてスト
リーク管の出射面からスリツト状の像を出力する
ようにすることも可能である。
光学フアイバープレートからなる気密容器壁に形
成し、スリツト部分を残し他を不透明にしてスト
リーク管の出射面からスリツト状の像を出力する
ようにすることも可能である。
このスリツト状の像は適宜な光学手段で前記光
電子増倍管の光電面に伝達できる。
電子増倍管の光電面に伝達できる。
第1図は本発明による高速繰返しパルス光計測
装置の実施例を示すブロツク図である。第2図は
遅延時間制御信号発生器の出力信号波形を示す波
形図である。第3図はレーザ光により励起された
ヘマトポルフイリン誘導体が発生する螢光パルス
トレイン中の一つの螢光パルスのプロフアイルを
示すグラフである。第4図は順次移動するストリ
ーク像とストリーク管の螢光面の関係を示した説
明図である。第5図はXYプロツタのX軸座標入
力とY軸座標入力との相関を説明する説明図であ
る。 1…ダイレーザ発振器、2…ビームスプリツタ
(半透明鏡)、3…ストリーク管、21,25,2
6…電源装置、22,23,24…抵抗器、30
…ストリーク管の気密容器、31…ストリーク管
の光電面、32…ストリーク管のマイクロチヤン
ネルプレート、33…ストリーク管の偏向電極、
34…ストリーク管の螢光面、35…ストリーク
管の網状電極、36…ストリーク管の集束電極、
37…ストリーク管のアパーチヤ電極、4…ヘマ
トポルフイリン誘導体(被測光発光源)、5…
PINホトダイオード、6…増幅器、7…遅延回
路、8…同調増幅器、9…駆動増幅器、10…遅
延時間制御信号発生器、11…スリツト板、12
…光電子増倍管、13…増幅器、14…XYプロ
ツタ、15…スリツト板、16,17,18…レ
ンズ。
装置の実施例を示すブロツク図である。第2図は
遅延時間制御信号発生器の出力信号波形を示す波
形図である。第3図はレーザ光により励起された
ヘマトポルフイリン誘導体が発生する螢光パルス
トレイン中の一つの螢光パルスのプロフアイルを
示すグラフである。第4図は順次移動するストリ
ーク像とストリーク管の螢光面の関係を示した説
明図である。第5図はXYプロツタのX軸座標入
力とY軸座標入力との相関を説明する説明図であ
る。 1…ダイレーザ発振器、2…ビームスプリツタ
(半透明鏡)、3…ストリーク管、21,25,2
6…電源装置、22,23,24…抵抗器、30
…ストリーク管の気密容器、31…ストリーク管
の光電面、32…ストリーク管のマイクロチヤン
ネルプレート、33…ストリーク管の偏向電極、
34…ストリーク管の螢光面、35…ストリーク
管の網状電極、36…ストリーク管の集束電極、
37…ストリーク管のアパーチヤ電極、4…ヘマ
トポルフイリン誘導体(被測光発光源)、5…
PINホトダイオード、6…増幅器、7…遅延回
路、8…同調増幅器、9…駆動増幅器、10…遅
延時間制御信号発生器、11…スリツト板、12
…光電子増倍管、13…増幅器、14…XYプロ
ツタ、15…スリツト板、16,17,18…レ
ンズ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 被計測光が実質的に同一の波形および周期で
繰返されるパルス光の計測装置であつて、 ストリーク管、前記ストリーク管の光電面に前
記被計測光を入力する光学手段、前記被計測光と
同期した同期信号を発生する同期信号発生器、前
記同期信号を順次一定時間だけ遅延させる制御信
号を発生する遅延時間制御信号発生器、前記同期
信号発生器の出力を前記制御信号により遅延させ
る遅延回路、前記遅延回路の出力を偏向電圧に変
換してストリーク管の偏向電極に接続する偏向電
圧接続手段、からなるストリークカメラと、 前記螢光面上のストリーク像の一部を前記螢光
面の時間軸方向に垂直に細い幅で取り出すサンプ
リング手段と、 前記サンプリング手段で取り出したストリーク
像を光電変換して検出する光検出器と、 前記光電検出器の出力を前記遅延時間制御信号
発生器の出力との関係で出力する出力装置から構
成した高速繰返しパルス光計測装置。 2 前記同期信号発生器は前記被計測光を発生す
る物体を励起する信号に基づいて同期信号を発生
する特許請求の範囲第1項記載の高速繰り返しパ
ルス光計測装置。 3 前記同期信号を順次一定時間だけ遅延させる
制御信号は前記同期信号の多数倍の周期の鋸歯状
波信号であり前記同期信号は前記遅延回路により
その時点の前記鋸歯状波信号の振幅に対応する時
間だけ遅延させられる特許請求の範囲第1項記載
の高速繰り返しパルス光計測装置。 4 偏向電圧接続手段は前記遅延回路出力に同調
して正弦波を発生する同調増幅器と前記同調増幅
器の出力を増幅して前記ストリーク管の偏向電極
に接続する駆動増幅器から構成される特許請求の
範囲第1項記載の高速繰り返しパルス光計測装
置。 5 前記ストリーク像の一部を取り出すサンプリ
ング手段はストリーク像を前記光検出器の検出面
の前に結像させる光学装置と前記結像面に配置さ
れたスリツト板である特許請求の範囲第1項記載
の高速繰返しパルス光計測装置。 6 前記ストリーク像の一部を取り出すサンプリ
ング手段は前記ストリーク管の螢光面が形成され
る光学フアイバープレートからなる気密容器壁に
形成されているスリツトと前記スリツトの像を前
記光検出器の検出面に形成する光学装置である特
許請求の範囲第1項記載の高速繰返しパルス光計
測装置。 7 前記出力装置は前記遅延時間制御信号発生器
の出力を第1の軸、前記光検出器出力を第2の軸
として出力するプロツタである特許請求の範囲第
1項記載の高速繰返しパルス光計測装置。 8 前記ブロツタの第2の軸には前記光検出器の
検出出力を対数圧縮した信号が接続され、前記第
2の軸の目盛は対数目盛である特許請求の範囲第
7項記載の高速繰返しパルス光計測装置。 9 前記被計測光はダイレーザ発振器の出力で励
起されるヘマトポルフイリイン誘導体の螢光発光
パルストレインである特許請求の範囲第1項記載
の高速繰返しパルス光計測装置。 10 前記光検出器は光電子増倍管である特許請
求の範囲第1項記載の高速繰返しパルス光計測装
置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21414382A JPS59104519A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 高速繰返しパルス光計測装置 |
US06/557,252 US4645918A (en) | 1982-12-07 | 1983-12-01 | Instruments for measuring light pulses clocked at high repetition rate and electron tube devices therefor |
GB08332618A GB2133875B (en) | 1982-12-07 | 1983-12-07 | Light pulse measuring apparatus |
US06/868,110 US4694154A (en) | 1982-12-07 | 1986-05-29 | Instruments for measuring light pulses clocked at high repetition rate and electron tube devices therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21414382A JPS59104519A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 高速繰返しパルス光計測装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59104519A JPS59104519A (ja) | 1984-06-16 |
JPH0262806B2 true JPH0262806B2 (ja) | 1990-12-26 |
Family
ID=16650934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21414382A Granted JPS59104519A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 高速繰返しパルス光計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59104519A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2665231B2 (ja) * | 1988-05-13 | 1997-10-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光波形測定装置 |
JP2709135B2 (ja) * | 1989-04-11 | 1998-02-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光信号検出装置 |
JP4074136B2 (ja) | 2002-05-29 | 2008-04-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 蛍光寿命分布画像測定装置およびその測定方法 |
JP4188653B2 (ja) * | 2002-10-01 | 2008-11-26 | 浜松ホトニクス株式会社 | 蛍光測定装置 |
JP2004163272A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 冷却式光検出装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5529787A (en) * | 1978-03-23 | 1980-03-03 | Bradley Daniel Joseph | Optical development*recording device |
-
1982
- 1982-12-07 JP JP21414382A patent/JPS59104519A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5529787A (en) * | 1978-03-23 | 1980-03-03 | Bradley Daniel Joseph | Optical development*recording device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59104519A (ja) | 1984-06-16 |
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