TWI506268B - Quantum yield determination device - Google Patents

Description

量子產率測定裝置

本發明係關於一種利用積分球測定發光材料等的量子產率之量子產率測定裝置。

作為先前之量子產率測定裝置，周知的技術是將激發光照射至發光材料等試料，且使自試料放出之螢光在積分球內多重反射而檢測，藉此測定試料之量子產率(相對「發光材料所吸收之激發光之光子數」之「自發光材料放出之螢光之光子數」的比例)(參照例如專利文獻1~3)。

在如此之技術中，若試料相對螢光成份具有光吸收性，則當螢光在積分球內多重反射時，有螢光之一部分被試料吸收之情形(該現象以下稱為「再吸收」)。在如此之情形下，檢測出的螢光之光子數低於真實值(即，自發光材料實際放出之螢光之光子數)。因此，有人提案有另一途徑，即利用螢光光度計在不發生再吸收之狀態下測定自試料放出之螢光的強度，且基於此修正先前之螢光的光子數並求出量子產率之方法(參照例如非專利文獻1)。

先行技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-086031號公報

專利文獻2：日本特開2009-074866號公報

專利文獻3：日本特開2010-151632號公報

非專利文獻

非專利文獻1：CHRISTIANWURTH、另7名，「Evaluation of a Commercial Integrating SphereSetup for the Determinaion of Absolute Photoluminescence Quantum Yields of DiluteDye Solutions」，APPLIED SPECTROSCOPY，(美國)，第64卷，第7期，2010，p. 733-741

如上所述，為了利用積分球正確測定試料之量子產率，除了具備積分球之裝置，有必要使用螢光光度計等，要求繁雜之作業。

因此，本發明之目的在於提供一種可正確且有效地測定試料之量子產率之量子產率測定裝置。

本發明之第1觀點之量子產率測定裝置係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自試料及試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定試料之量子產率者，其係具有：於內部配置試料收納部之暗箱；具有連接於暗箱之光出射部，且產生激發光之光產生部；具有連接於暗箱之光入射部，且檢測被測定光之光檢測部；具有使激發光入射之光入射開口、及使被測定光出射之光出射開口、且配置於暗箱內之積分球；以成為試料收納部位於積分球內之第1狀態、及試料收納部位於積分球外之第2狀態之各自的狀態之方式，使試料收納部、光出射部及光入射部移動，並於第1狀態，使光出射部對向於光入射開口，且使光入射部對向於光出射開口之移動機構。

根據該量子產率測定裝置，其係使試料收納部、光出射部及光入射部藉由移動機構移動，以使成為試料管之試料收納部位於積分球內之第1狀態、及試料管之試料收納部位於積分球外之第2狀態之各自的狀態。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球內之多重反射)檢測螢光之光譜(螢光成份(以下同))，並基於第2狀態下檢測出之螢光之光譜修正在第1狀態下檢測出之螢光之光譜。因此，根據該量子產率測定裝置可正確且有效地測定試料之量子產率。

又，本發明之第2觀點之量子產率測定裝置係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自試料及試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定試料之量子產率者，其係具有：於內部配置試料收納部之暗箱；具有連接於暗箱之光出射部，且產生激發光之光產生部；具有連接於暗箱之光入射部，且檢測被測定光之光檢測部；具有使激發光入射之光入射開口、及使被測定光出射之光出射開口、且配置於暗箱內之積分球；以成為試料收納部位於積分球內之第1狀態、及試料收納部位於積分球外之第2狀態之各自的狀態之方式，使構成積分球之複數之部分移動，並於第1狀態，使光入射開口對向於光出射部，且使光出射開口對向於光入射部之移動機構。

根據該量子產率測定裝置，其係使構成積分球之複數之部分藉由移動機構移動，以使成為試料管之試料收納部位於積分球內之第1狀態、及試料管之試料收納部位於積分球外之第2狀態之各自的狀態。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球內之多重反射)檢測螢光之光譜，並基於第2狀態下檢測出之螢光之光譜修正在第1狀態下檢測出之螢光之光譜。因此，根據該量子產率測定裝置可正確且有效地測定試料之量子產率。

又，本發明之第3觀點之量子產率測定裝置係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自試料及試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定試料之量子產率者，其係具有：於內部配置試料收納部之暗箱；具有連接於暗箱之光出射部，且產生激發光之光產生部；具有連接於暗箱之光入射部，且檢測被測定光之光檢測部；具有用以使激發光入射之光入射孔、及用以使被測定光出射之光出射孔，且以覆蓋試料收納部之形狀形成之遮光構件；具有使激發光入射之光入射開口、及使被測定光出射之光出射開口，並以光入射開口對向於光出射部，且光出射開口對向於光入射部之狀態，以覆蓋試料收納部之方式配置於暗箱內之積分球；以成為遮光構件位於積分球外之第1狀態、及遮光構件位於積分球內並覆蓋試料收納部之第2狀態之各自的狀態之方式，使遮光構件移動之移動機構。

根據該量子產率測定裝置，其係使遮光構件藉由移動機構移動，以使成為遮光構件位於積分球外之第1狀態、及遮光構件位於積分球內並覆蓋試料收納部之第2狀態之各自的狀態。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球內之多重反射)檢測螢光之光譜，並基於第2狀態下檢測出之螢光之光譜修正在第1狀態下檢測出之螢光之光譜。因此，根據該量子產率測定裝置可正確且有效地測定試料之量子產率。

又，本發明之第4觀點之量子產率測定裝置係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自試料及試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定試料之量子產率者，其係具有：於內部配置試料收納部之暗箱；具有連接於暗箱之光出射部，且產生激發光之光產生部；具有連接於暗箱之光入射部，且檢測被測定光之光檢測部；具有使激發光入射之光入射開口、及使被測定光出射之光出射開口，並以光入射開口對向於光出射部，且光出射開口對向於光入射部之狀態，以覆蓋試料收納部之方式配置於暗箱內之積分球；將自試料放出之被測定光直接導光至光檢測部之導光系統；以成為經由光出射開口使被測定光入射至光檢測部之第1狀態、及經由導光系統使被測定光入射至光檢測部之第2狀態之各自的狀態之方式，切換被測定光之光路之光路切換機構。

根據該量子產率測定裝置，其係藉由光路切換機構切換被測定光之光路，以使成為經由光出射開口使被測定光入射至光檢測部之第1狀態、及經由導光系統使被測定光入射至光檢測部之第2狀態之各自的狀態。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球內之多重反射)檢測螢光之光譜，並基於第2狀態下檢測出之螢光之光譜修正在第1狀態下檢測出之螢光之光譜。因此，根據該量子產率測定裝置可正確且有效地測定試料之量子產率。

又，本發明之第5觀點之量子產率測定裝置係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自試料及試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定試料之量子產率者，其係具有：於內部配置試料收納部之暗箱；具有連接於暗箱之光出射部，且產生激發光之光產生部；具有連接於暗箱之光入射部，且檢測被測定光之光檢測部；具有使激發光入射之光入射開口、及使被測定光出射之光出射開口，並以光入射開口對向於光出射部，且光出射開口對向於光入射部之狀態，以覆蓋試料收納部之方式配置於暗箱內之積分球；將激發光直接導光至試料收納部，且將自試料放出之被測定光直接導光至光檢測部之導光系統；以成為經由光入射開口將激發光照射至試料收納部且經由光出射開口使被測定光入射至光檢測部之第1狀態，及經由導光系統使激發光照射至試料收納部且經由導光系統使被測定光入射至光檢測部之第2狀態之各自的狀態之方式，切換激發光之光路及被測定光之光路的光路切換機構。

根據該量子產率測定裝置，其係藉由光路切換機構切換被測定光之光路，以使成為經由光入射開口將激發光照射至試料收納部且經由光出射開口使被測定光入射至光檢測部之第1狀態，及經由導光系統使激發光照射至試料收納部且經由導光系統使被測定光入射至光檢測部之第2狀態之各自的狀態。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球內之多重反射)檢測螢光之光譜，並基於第2狀態下檢測出之螢光之光譜修正在第1狀態下檢測出之螢光之光譜。因此，根據該量子產率測定裝置可正確且有效地測定試料之量子產率。

根據本發明，可正確且有效地測定試料之量子產率。

以下，參照圖面詳細說明本發明之較佳實施形態。另，在各圖中於同一或相當部分附注同一符號，且省略重複之說明。

[第1實施形態]

圖1係本發明之第1實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。如圖1所示，量子產率測定裝置1A係藉由將激發光L1照射至用以收納試料S之試料管2之試料收納部3，且檢測自試料S及試料收納部3之至少一者放出的被測定光L2，來測定試料S之量子產率(發光量子產率、螢光量子產率、磷光量子產率等)之裝置。試料S係將用於例如有機EL等之發光元件之發光材料溶於特定之溶劑者。試料管2包含例如合成石英，試料收納部3為例如四角柱狀之容器。

量子產率測定裝置1A具備於內部配置試料收納部3之暗箱5。暗箱5作為包含金屬之長方體狀之箱體，遮斷來自外部之光之侵入。於暗箱5之內面，實施藉由吸收激發光L1及被測定光L2之材料之塗裝等。

於暗箱5之一側壁，連接有光產生部6之光出射部7。光產生部6作為由例如氙氣燈或分光器等構成之激發光源，產生激發光L1。激發光L1經由光出射部7入射至暗箱5內。

於暗箱5之後壁，連接有光檢測部9之光入射部11。光檢測部9作為由例如分光器或CCD感測器等構成之多通道檢測器，檢測被測定光L2。被測定光L2經由光入射部11入射至光檢測部9內。

於暗箱5內配置有積分球14，且積分球14藉由支撐柱69固定於特定之位置。積分球14於其內面實施硫酸鋇等之高擴散反射劑之塗布，或以PTFE(鐵氟龍)或Spectralon等之材料形成。於積分球14形成有使激發光L1入射之光入射開口15、及使被測定光L2出射之光出射開口16。激發光L1經由光入射開口15入射至積分球14內。被測定光L2經由光出射開口16出射至積分球14外。

以上之暗箱5、光產生部6及光檢測部9收納於包含金屬之框體內。另，自光產生部6之光出射部7出射之激發光L1的光軸與入射至光檢測部9之光入射部11之被測定光L2的光軸在水平面內大致正交。

於積分球14之上部形成有插通試料管2之管插通開口18。試料管2由插通管插通開口18之管保持構件61保持。另，作為光入射面之試料收納部3之側面相對激發光L1之光軸以90°以外之特定角度傾斜。藉此，可防止該側面反射之激發光L1返回至光出射部7。

量子產率測定裝置1A進而具備使試料管2之試料收納部3、光產生部6之光出射部7及光檢測部9之光入射部11移動之移動機構30。移動機構30係以成為試料收納部3位於積分球14內之第1狀態、及試料收納部3位於積分球14外之第2狀態之各自的狀態之方式，使試料收納部3、光出射部7及光入射部11移動。且，移動機構30在第1狀態下，使光產生部6之光出射部7對向於積分球14之光入射開口15，且使光檢測部9之光入射部11對向於積分球14之光出射開口16。

又，在第1狀態下，光閘63打開，光出射部7自暗箱5之開口62面向暗箱5內，光閘66打開，光入射部11自暗箱5之開口65面向暗箱5內。另一方面，在第2狀態下，光閘70打開，光出射部7自暗箱5之開口64面向暗箱5內，光閘68打開，光入射部11自暗箱5之開口67面向暗箱5內。

茲說明利用如以上般構成之量子產率測定裝置1A測定量子產率之方法。首先，如圖2所示，將未收納有試料S之空的試料管2安置於暗箱5。且，在試料收納部3位於積分球14內之第1狀態下，激發光L1自光產生部6出射並照射至試料收納部3。於試料收納部3反射之激發光L1及透射試料收納部3之激發光L1在積分球14內多重反射，且作為自試料收納部3放出之被測定光L2a由光檢測部9檢測。此時，光閘63、66打開，光閘70、68關閉。

其後，如圖1所示，將試料S收納於試料管2，並將該試料管2安置於暗箱5。且，在試料收納部3位於積分球14內之第1狀態下，激發光L1自光產生部6出射並照射至試料收納部3。於試料收納部3反射之激發光L1及於試料S產生之螢光在積分球14內多重反射，且作為自試料S及試料收納部3放出之被測定光L2b由光檢測部9檢測。此時，光閘63、66打開，光閘70、68關閉。

其後，如圖3所示，當成為試料收納部3位於積分球14外之第2狀態時，藉由移動機構30使試料收納部3、光出射部7及光入射部11移動(此處為上升)。即，隨著自第1狀態變更為第2狀態，積分球14之光入射開口15及光出射開口16分別相對光產生部6之光出射部7及光檢測部9之光入射部11進行相對移動。此時，保持試料收納部3、光出射部7及光入射部11之相對位置關係。且，在第2狀態下，激發光L1自光產生部6出射並照射至試料收納部3。在試料S產生之螢光直接(未於積分球14內多重反射)作為自試料S放出之被測定光L2c由光檢測部9檢測。此時，光閘63、66關閉，光閘70、68打開。

如上所述，一旦獲得被測定光L2a、L2b、L2c之資料，則藉由個人電腦等之資料解析裝置，基於被測定光L2a、L2b之激發光成份之資料，算出試料S吸收之激發光L1之光子數(相當於與光子數成比例之值等的光子數值(以下相同))。試料S吸收之激發光L1之光子數相當於圖4之區域A1。

另一方面，藉由資料解析裝置，基於被測定光L2c之資料，修正被測定光L2b之螢光成份之資料(細節參照非專利文獻1)。藉此，即使因試料S對於螢光成份具有光吸收性而產生再吸收，仍可藉由資料解析裝置算出經修正之螢光之光子數以作為真實值(即，自試料S實際放出之螢光之光子數)。自試料S放出之螢光之光子數相當於圖4之區域A2。

其後，藉由資料解析裝置，算出作為相對「試料S所吸收之激發光L1之光子數」之「自試料S放出之螢光之光子數」之試料S的量子產率。另，亦有將未溶解有試料S之溶劑收納於試料管2，並將該試料管2安置於暗箱5，且在第1狀態下檢測被測定光L2a之情形。

如以上說明，根據量子產率測定裝置1A，其係以成為試料管2之試料收納部3位於積分球14內之第1狀態、及試料管2之試料收納部3位於積分球14外之第2狀態之各自的狀態之方式，使試料收納部3、光出射部7及光入射部11藉由移動機構30移動。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球14內之多重反射)檢測螢光之光子數，且基於第2狀態下檢測出的螢光之光子數修正第1狀態下檢測出的螢光之光子數。因此，根據量子產率測定裝置1A可正確且有效地測定試料S之量子產率。

以上雖說明本發明之第1實施形態，但本發明並非限定於上述實施形態。例如，如圖5所示，可將光產生部6與暗箱5，及光檢測部9與暗箱5，分別藉由光纖71光學連接。在該情形下，藉由使各光纖71作為光出射部7及光入射部11移動，而無須使光產生部6及光檢測部9移動。

[第2實施形態]

圖6係本發明之第2實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。如圖6所示，量子產率測定裝置1B具有使構成積分球14之複數之部分14a、14b移動之移動機構72，其在此點上與上述量子產率測定裝置1A有主要差別。

移動機構72在暗箱5內支撐積分球14，且使構成積分球14之複數之部分14a、14b或開或閉。部分14a、14b係由大致垂直於激發光L1之光軸且大致平行於被測定光L2之光軸之面分割成的半球體。移動機構72以部分14a、14b之內面朝向上方之方式打開部分14a、14b。另，移動機構72閉合部分14a、14b時，使積分球14之光入射開口15對向於光產生部6之光出射部7，且使積分球14之光出射開口16對向於光檢測部9之光入射部11。

其後，茲說明利用量子產率測定裝置1B測定量子產率之方法。首先，將未收納有試料S之空的試料管2安置於暗箱5。且，在試料收納部3位於積分球14內之第1狀態(即，部分14a、14b閉合之圖6之狀態)下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。試料收納部3反射之激發光L1、及透射試料收納部3之激發光L1，在積分球14內多重反射，且作為自試料收納部3放出之被測定光L2a由光檢測部9檢測。

其後，如圖6所示，將試料S收納於試料管2，並將該試料管2安置於暗箱5。且，在試料收納部3位於積分球14內之第1狀態(即，部分14a、14b閉合之狀態)下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。試料收納部3反射之激發光L1及試料S產生之螢光在積分球14內多重反射，且作為自試料S及試料收納部3放出之被測定光L2b由光檢測部9檢測。

其後，如圖7所示，以成為試料收納部3位於積分球14外之第2狀態之方式，藉由移動機構72使部分14a、14b移動。且，在第2狀態(即，部分14a、14b打開之狀態)下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。在試料S產生之螢光直接(無積分球14內之多重反射)作為自試料S放出之被測定光L2c由光檢測部9檢測。

以下，與上述之量子產率測定裝置1A同樣，藉由資料解析裝置基於被測定光L2a、L2b、L2c之資料算出試料S之量子產率。

如以上說明，根據量子產率測定裝置1B，其係以成為試料管2之試料收納部3位於積分球14內之第1狀態、及試料管2之試料收納部3位於積分球14外之第2狀態之各自的狀態之方式，使構成積分球14之複數之部分14a、14b藉由移動機構72移動。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球14內之多重反射)檢測螢光之光子數，且基於第2狀態下檢測出的螢光之光子數修正第1狀態下檢測出的螢光之光子數。因此，根據量子產率測定裝置1B可正確且有效地測定試料S之量子產率。

又，在第2狀態下，由於部分14a、14b之內面係在不對向於光檢測部9之光入射部11之方向上打開，因此，即使被測定光L2在部分14a、14b之內面反射，仍可抑制該反射光入射至光入射部11。

以上雖說明本發明之第2實施形態，但本發明並非限定於上述實施形態。例如，移動機構72可為使構成積分球14之3個以上之部分移動者。

[第3實施形態]

圖8係本發明之第3實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。如圖8所示，量子產率測定裝置1C具有遮光構件73與移動機構80，在此點上其與上述量子產率測定裝置1A有主要差別。

遮光構件73以覆蓋試料收納部3之形狀形成，且具有用以使激發光L1入射之光入射孔73a、及用以使被測定光L2出射之光出射孔73b。於該遮光構件73之內壁實施用於抗反射之塗裝等之處理為佳。移動機構80係以成為遮光構件73位於積分球14外之第1狀態、及遮光構件73位於積分球14內並覆蓋試料收納部3之第2狀態之各自的狀態之方式，使遮光構件73移動。

另，積分球14在光入射開口15對向於光產生部6之光出射部7，且光出射開口16對向於光檢測部9之光入射部11之狀態下，以覆蓋試料收納部3之方式配置於暗箱5內。又，於積分球14形成有插通遮光構件73之開口74，且於開口74設置有開閉開口74之光閘75。

其後，茲說明利用量子產率測定裝置1C測定量子產率之方法。首先，將未收納有試料S之空的試料管2安置於暗箱5。且，在遮光構件73位於積分球14外之第1狀態(即，圖8之狀態)下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。試料收納部3反射之激發光L1、及透射試料收納部3之激發光L1，在積分球14內多重反射，且作為自試料收納部3放出之被測定光L2a由光檢測部9檢測。此時，光閘75關閉。

其後，如圖8所示，將試料S收納於試料管2，並將該試料管2安置於暗箱5。且，在遮光構件73位於積分球14外之第1狀態下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。試料收納部3反射之激發光L1及試料S產生之螢光在積分球14內多重反射，且作為自試料S及試料收納部3放出之被測定光L2b由光檢測部9檢測。此時，光閘75關閉。

其後，如圖9所示，以光閘75打開，成為遮光構件73位於積分球14內且覆蓋試料收納部3之第2狀態之方式，藉由移動機構80使遮光構件73移動。且，在第2狀態下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。在試料S產生之螢光直接(無積分球14內之多重反射)作為自試料S放出之被測定光L2c由光檢測部9檢測。另，在第2狀態下，遮光構件73之光入射孔73a對向於積分球14之光入射開口15，且遮光構件73之光出射孔73b對向於積分球14之光出射開口16。

以下，與上述之量子產率測定裝置1A同樣，藉由資料解析裝置基於被測定光L2a、L2b、L2c之資料算出試料S之量子產率。

如以上說明，根據量子產率測定裝置1C，其係以成為遮光構件73位於積分球14外之第1狀態、及遮光構件73位於積分球14內且覆蓋試料收納部3之第2狀態之各自的狀態之方式，使遮光構件73藉由移動機構80移動。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球14內之多重反射)檢測螢光之光子數，並基於第2狀態下檢測出的螢光之光子數修正第1狀態下檢測出的螢光之光子數。因此，根據量子產率測定裝置1C可正確且有效地測定試料S之量子產率。

[第4實施形態]

圖10係本發明之第4實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖。如圖10所示，量子產率測定裝置1D具有導光系統76與光路切換機構77、79，在此點上其與上述量子產率測定裝置1A有主要差別。

導光系統76在暗箱5內具有自鄰接於連接光產生部6之光出射部7之位置至光檢測部9之光入射部11之途中的位置之光路，並將自試料S放出之被測定光L2直接導光至光檢測部9。導光系統76具有改變其光路之方向之反射鏡78。

光路切換機構77作為相對導光系統76之光路進退自由之反射鏡，當位於該光路上之情形時，其將入射至導光系統76之被測定光L2反射至導光系統76之光路上。光路切換機構79作為相對光入射部11之光路與導光系統76之光路的交點進退自由之反射鏡，當位於該交點上之情形時，其將藉由導光系統76經導光之被測定光L2反射至光入射部11之光路上。即，光路切換機構77、79以使成為經由積分球14之光出射開口16使被測定光L2入射至光檢測部9之第1狀態、及經由導光系統76使被測定光L2入射至光檢測部9之第2狀態之各自的狀態之方式，切換被測定光L2之光路。

另，積分球14係在光入射開口15對向於光產生部6之光出射部7，且光出射開口16對向於光檢測部9之光入射部11之狀態下，以覆蓋試料收納部3之方式配置於暗箱5內。

其後，茲說明利用量子產率測定裝置1D測定量子產率之方法。首先，將未收納有試料S之空的試料管2安置於暗箱5。且，在經由積分球14之光出射開口16使被測定光L2入射至光檢測部9之第1狀態(即，圖10之狀態)下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。試料收納部3反射之激發光L1、及透射試料收納部3之激發光L1，在積分球14內多重反射，且作為自試料收納部3放出之被測定光L2a由光檢測部9檢測。此時，光路切換機構77位於導光系統76之光路外，光路切換機構79位於光入射部11之光路與導光系統76之光路的交點外。

其後，如圖10所示，將試料S收納於試料管2，並將該試料管2安置於暗箱5。且，在經由積分球14之光出射開口16使被測定光L2入射至光檢測部9之第1狀態下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。試料收納部3反射之激發光L1及試料S產生之螢光在積分球14內多重反射，且作為自試料S及試料收納部3放出之被測定光L2b由光檢測部9檢測。此時，光路切換機構77位於導光系統76之光路外，光路切換機構79位於光入射部11之光路與導光系統76之光路的交點外。

其後，如圖11所示，以成為經由導光系統76使被測定光L2入射至光檢測部9之第2狀態之方式，藉由光路切換機構77、79切換被測定光L2之光路。且，在第2狀態下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。在試料S產生之螢光直接(無積分球14內之多重反射)作為自試料S放出之被測定光L2c由光檢測部9檢測。此時，光路切換機構77位於導光系統76之光路上，光路切換機構79位於光入射部11之光路與導光系統76之光路的交點上。

以下，與上述之量子產率測定裝置1A之情形同樣，藉由資料解析裝置基於被測定光L2a、L2b、L2c之資料算出試料S之量子產率。

如以上說明，根據量子產率測定裝置1D，其係以成為經由積分球14之光出射開口16使被測定光L2入射至光檢測部9之第1狀態、及經由導光系統76使被測定光L2入射至光檢測部9之第2狀態之各自的狀態之方式，藉由光路切換機構77、79切換被測定光L2之光路。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球14內之多重反射)檢測螢光之光子數，並基於第2狀態下檢測出的螢光之光子數修正第1狀態下檢測出的螢光之光子數。因此，根據量子產率測定裝置1D可正確且有效地測定試料S之量子產率。

[第5實施形態]

圖12係本發明之第5實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖。如圖12所示，量子產率測定裝置1E具有導光系統81與光路切換機構85、86，在此點上其與上述量子產率測定裝置1A有主要差別。

導光系統81具有自光產生部6之光出射部7之途中之位置至光檢測部9之光入射部11之途中位置之光路，並將激發光L1直接導光至試料收納部3，且將自試料S放出之被測定光L2直接導光至光檢測部9。導光系統81具有對激發光L1進行導光之光纖82、對被測定光L2進行導光之光纖83、與將光纖82之光出射端部及光纖83之光入射端部捆束保持之光纖保持構件84。光纖保持構件84經由藉由光閘88開閉之積分球14之開口87相對試料收納部3進退自由。

光路切換機構85作為相對光出射部7之光路進退自由之反射鏡，當位於該光路上之情形時，其將激發光L1反射至導光系統81之光路上。光路切換機構86作為相對光入射部11之光路進退自由之反射鏡，當位於該光路上之情形時，其將藉由導光系統81經導光之被測定光L2反射至光入射部11之光路上。即，光路切換機構85、86以使成為經由光入射開口15使激發光L1照射至試料收納部3且經由光出射開口16使被測定光L2入射至光檢測部9之第1狀態，及經由導光系統81使激發光L1照射至試料收納部3且經由導光系統81使被測定光L2入射至光檢測部9之第2狀態之各自的狀態之方式，切換激發光L1之光路及被測定光L2之光路。

另，積分球14係在光入射開口15對向於光產生部6之光出射部7，且光出射開口16對向於光檢測部9之光入射部11之狀態下，以覆蓋試料收納部3之方式配置於暗箱5內。

其後，茲說明利用量子產率測定裝置1E測定量子產率之方法。首先，將未收納有試料S之空的試料管2安置於暗箱5。且，在經由光入射開口15使激發光L1照射至試料收納部3且經由光出射開口16使被測定光L2入射至光檢測部9之第1狀態(即，圖12之狀態)下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。試料收納部3反射之激發光L1、及透射試料收納部3之激發光L1，在積分球14內多重反射，且作為自試料收納部3放出之被測定光L2a由光檢測部9檢測。此時，光路切換機構85位於光出射部7之光路外，光路切換機構86位於光入射部11之光路外。又，光纖保持構件84位於積分球14外，且光閘88關閉。

其後，如圖12所示，將試料S收納於試料管2，並將該試料管2安置於暗箱5。且，在經由光入射開口15使激發光L1照射至試料收納部3且經由光出射開口16使被測定光L2入射至光檢測部9之第1狀態下，自光產生部6激發光L1出射並照射至試料收納部3。試料收納部3反射之激發光L1及試料S產生之螢光在積分球14內多重反射，且作為自試料S及試料收納部3放出之被測定光L2b由光檢測部9檢測。此時，光路切換機構85位於光出射部7之光路外，光路切換機構86位於光入射部11之光路外。又，光纖保持構件84位於積分球14外，且光閘88關閉。

其後，如圖13所示，光閘88打開，經由積分球14之開口87，光纖保持構件84接觸或接近於試料收納部3。再者，以成為經由導光系統81使激發光L1照射至試料收納部3且經由導光系統81使被測定光L2入射至光檢測部9之第2狀態之方式，藉由光路切換機構85、86切換激發光L1之光路及被測定光L2之光路。且，在第2狀態下，自光產生部6激發光L1出射並經由光纖82照射至試料收納部3。在試料S產生之螢光經由光纖83直接(無積分球14內之多重反射)作為自試料S放出之被測定光L2c由光檢測部9檢測。此時，光路切換機構85位於光出射部7之光路上，光路切換機構86位於光入射部11之光路上。

以下，與上述之量子產率測定裝置1A之情形同樣，藉由資料解析裝置基於被測定光L2a、L2b、L2c之資料算出試料S之量子產率。

如以上說明，根據量子產率測定裝置1E，其係以成為經由光入射開口15使激發光L1照射至試料收納部3且經由光出射開口16使被測定光L2入射至光檢測部9之第1狀態，及經由導光系統81使激發光L1照射至試料收納部3且經由導光系統81使被測定光L2入射至光檢測部9之第2狀態之各自的狀態之方式，藉由光路切換機構85、86切換激發光L1之光路及被測定光L2之光路。藉此，可在第2狀態下直接(無積分球14內之多重反射)檢測螢光之光子數，並基於第2狀態下檢測出的螢光之光子數修正第1狀態下檢測出的螢光之光子數。因此，根據量子產率測定裝置1E可正確且有效地測定試料S之量子產率。

產業上之可利用性

根據本發明，可正確且有效地測定試料之量子產率。

1A、1B、1C、1D、1E．．．量子產率測定裝置

2．．．試料管

3．．．試料收納部

5．．．暗箱

6．．．光產生部

7．．．光出射部

9．．．光檢測部

11．．．光入射部

14．．．積分球

15．．．光入射開口

16．．．光出射開口

18．．．管插通開口

30、72、80．．．移動機構

61．．．管保持構件

62．．．開口

63．．．光閘

64．．．開口

65．．．開口

66．．．光閘

67．．．開口

68．．．光閘

69．．．支撐柱

70．．．光閘

73．．．遮光構件

73a．．．光入射孔

73b．．．光出射孔

76、81．．．導光系統

77、79、85、86．．．光路切換機構

L1．．．激發光

L2、L2a、L2b、L2c．．．被測定光

S．．．試料

圖1係本發明之第1實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。

圖2係用以說明利用圖1之量子產率測定裝置測定量子產率之方法之橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。

圖3係用以說明利用圖1之量子產率測定裝置測定量子產率之方法之橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。

圖4係用以說明利用圖1之量子產率測定裝置測定量子產率之方法之圖表。

圖5(a)、(b)係本發明之第1實施形態之量子產率測定裝置的變形例之縱剖面圖。

圖6係本發明之第2實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。

圖7係用以說明利用圖6之量子產率測定裝置測定量子產率之方法之橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。

圖8係本發明之第3實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。

圖9係用以說明利用圖8之量子產率測定裝置測定量子產率之方法之橫剖面圖(a)及縱剖面圖(b)。

圖10係本發明之第4實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖。

圖11係用以說明利用圖10之量子產率測定裝置測定量子產率之方法之橫剖面圖。

圖12係本發明之第5實施形態之量子產率測定裝置的橫剖面圖。

圖13係用以說明利用圖12之量子產率測定裝置測定量子產率之方法之橫剖面圖。

1A．．．量子產率測定裝置

2．．．試料管

3．．．試料收納部

5．．．暗箱

6．．．光產生部

7．．．光出射部

9．．．光檢測部

11．．．光入射部

14．．．積分球

15．．．光入射開口

16．．．光出射開口

18．．．管插通開口

30．．．移動機構

61．．．管保持構件

62．．．開口

63．．．光閘

64．．．開口

65．．．開口

66．．．光閘

67．．．開口

68．．．光閘

69．．．支撐柱

70．．．光閘

L1．．．激發光

L2．．．被測定光

L2b．．．被測定光

S．．．試料

Claims (5)

1. 一種量子產率測定裝置，其係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自上述試料及上述試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定上述試料之量子產率者，其係包含：於內部配置上述試料收納部之暗箱；具有連接於上述暗箱之光出射部，且產生上述激發光之光產生部；具有連接於上述暗箱之光入射部，並檢測上述被測定光之光檢測部；具有使上述激發光入射之光入射開口、及使上述被測定光出射之光出射開口、且配置於上述暗箱內之積分球；及以成為上述試料收納部位於上述積分球內之第1狀態、及上述試料收納部位於積分球外之第2狀態之各自的狀態之方式，使上述試料收納部、上述光出射部、及上述光入射部移動，並於上述第1狀態，使上述光出射部對向於上述光入射開口，且使上述光入射部對向於上述光出射開口之移動機構。
2. 一種量子產率測定裝置，其係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自上述試料及上述試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定上述試料之量子產率者，其係包含：於內部配置上述試料收納部之暗箱；具有連接於上述暗箱之光出射部，且產生上述激發光之光產生部；具有連接於上述暗箱之光入射部，並檢測上述被測定光之光檢測部；具有使上述激發光入射之光入射開口、及使上述被測定光出射之光出射開口、且配置於上述暗箱內之積分球；及以成為上述試料收納部位於上述積分球內之第1狀態、及上述試料收納部位於上述積分球外之第2狀態之各自的狀態之方式，使構成上述積分球之複數的部分移動，並於上述第1狀態，使上述光入射開口對向於上述光出射部，且使上述光出射開口對向於上述光入射部之移動機構。
3. 一種量子產率測定裝置，其係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自上述試料及上述試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定上述試料之量子產率者，其係包含：於內部配置上述試料收納部之暗箱；具有連接於上述暗箱之光出射部，且產生上述激發光之光產生部；具有連接於上述暗箱之光入射部，並檢測上述被測定光之光檢測部；具有用以使上述激發光入射之光入射孔、及用以使上述被測定光出射之光出射孔，且以覆蓋上述試料收納部之形狀形成之遮光構件；具有使上述激發光入射之光入射開口、及使上述被測定光出射之光出射開口，並以上述光入射開口對向於上述光出射部，且上述光出射開口對向於上述光入射部之狀態，以覆蓋上述試料收納部之方式配置於上述暗箱內之積分球；及以成為上述遮光構件位於積分球外之第1狀態、及上述遮光構件位於上述積分球內且覆蓋試料收納部之第2狀態之各自的狀態之方式，使上述遮光構件移動之移動機構。
4. 一種量子產率測定裝置，其係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自上述試料及上述試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定上述試料之量子產率者，其係包含：於內部配置上述試料收納部之暗箱；具有連接於上述暗箱之光出射部，且產生上述激發光之光產生部；具有連接於上述暗箱之光入射部，並檢測上述被測定光之光檢測部；具有使上述激發光入射之光入射開口、及使上述被測定光出射之光出射開口，並以上述光入射開口對向於上述光出射部，且上述光出射開口對向於上述光入射部之狀態，以覆蓋上述試料收納部之方式配置於上述暗箱內之積分球；將自上述試料放出之上述被測定光直接導光至上述光檢測部之導光系統；及以成為經由上述光出射開口使上述被測定光入射至上述光檢測部之第1狀態、及經由上述導光系統使上述被測定光入射至上述光檢測部之第2狀態之各自的狀態之方式，切換上述被測定光之光路之光路切換機構。
5. 一種量子產率測定裝置，其係藉由將激發光照射至用以收納試料之試料管之試料收納部，並檢測自上述試料及上述試料收納部之至少一者放出的被測定光，來測定上述試料之量子產率者，其係包含：於內部配置上述試料收納部之暗箱；具有連接於上述暗箱之光出射部，且產生上述激發光之光產生部；具有連接於上述暗箱之光入射部，並檢測上述被測定光之光檢測部；具有使上述激發光入射之光入射開口、及使上述被測定光出射之光出射開口，並以上述光入射開口對向於上述光出射部，且上述光出射開口對向於上述光入射部之狀態，以覆蓋上述試料收納部之方式配置於上述暗箱內之積分球；將上述激發光直接導光至上述試料收納部，且將自上述試料放出之上述被測定光直接導光至上述光檢測部之導光系統；及以成為經由上述光入射開口將上述激發光照射至上述試料收納部且經由上述光出射開口使上述被測定光入射至上述光檢測部之第1狀態，及經由上述導光系統使上述激發光照射至上述試料收納部且經由上述導光系統使上述被測定光入射至上述光檢測部之第2狀態之各自的狀態之方式，切換上述激發光之光路及上述被測定光之光路的光路切換機構。