量子効率測定方法、量子効率測定装置、および積分器
【課題】量子効率の測定時における再励起（二次励起）に起因する誤差を低減できる量子効率測定方法、量子効率測定装置、およびそれに向けられた積分器を提供する。
【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。
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子効率を測定するための装置、方法およびそれに向けられた積分器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蛍光ランプやディスプレイの開発が急速に進んでいる。このような開発に伴って、それらに用いられる蛍光体の性能をより正確に評価する指標として、量子効率が着目されている。一般的に、量子効率は、試料（典型的には、蛍光体）に吸収された光量子数に対して当該試料から発生した光量子数の割合を意味する。
【０００３】
たとえば、非特許文献１には、このような量子効率を測定する典型的な構成が開示されている。このような構成に代えて、特開平０９−２９２２８１号公報（特許文献１）、特開平１０−１４２１５２号公報（特許文献２）、および特開平１０−２９３０６３号公報（特許文献３）などには、量子効率を測定するための代替の構成が開示されている。
【０００４】
上述したような量子効率を測定するための構成は、主として、固体試料、あるいは、固体状に成型された試料における量子効率の測定に向けられている。すなわち、励起光を試料に照射して、その試料から発光する蛍光を捕捉することで量子効率が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２９２２８１号公報
【特許文献２】特開平１０−１４２１５２号公報
【特許文献３】特開平１０−２９３０６３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】大久保・重田、「ＮＢＳ標準蛍光体の量子効率の測定」、照明学会誌、社団法人照明学会、１９９９年、第８３巻、第２号、ｐ．８７−９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
たとえば、ＥＬ（Electro Luminescent）発光に用いられる蛍光体は、粉末状である場合も多く、このような場合には、試料を溶媒に溶かして溶液の状態で測定される。このような溶液の量子効率を測定する場合には、溶液試料を透光性の容器に封入した上で、当該容器内の溶液試料に励起光を照射することで蛍光を発生させる。
【０００８】
しかしながら、このような測定系では、再励起（二次励起）による測定誤差が問題となり得る。すなわち、溶液試料を透過した後の励起光が積分球の内部などで反射して溶液試料に再入射することによって、本来より多くの蛍光が発光するような現象が生じ得る。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、量子効率の測定時における再励起（二次励起）に起因する誤差を低減できる量子効率測定方法、量子効率測定装置、およびそれに向けられた積分器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある局面に従う量子効率測定方法は、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、積分器に設けられた第１の窓を通じて励起光を所定位置に配置された試料に照射するとともに、積分器の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、第１の窓と対向し、かつ、積分器内の励起光の光軸が交差する励起光入射部分を、試料を透過後の励起光が積分空間内に反射しないように構成するステップと、励起光が積分空間内に反射しないようにされた後、第１の窓を通じて励起光を所定位置に配置された試料に照射するとともに、第２の窓を通じて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、第１のスペクトルのうち励起光の波長範囲に対応する成分と、第２のスペクトルのうち励起光を受けて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、試料の量子効率を算出するステップとを含む。
【００１１】
好ましくは、積分器の励起光入射部分には、励起光を通過させるための第３の窓が形成されており、構成するステップは、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。
【００１２】
好ましくは、本量子効率測定方法は、所定位置に標準体を配置するステップと、第１の窓を通じて励起光を所定位置に配置された標準体に照射するとともに、第２の窓を通じて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含む。試料の量子効率を算出するステップは、第１のスペクトルのうち励起光に対応する成分と、第３のスペクトルのうち励起光の波長範囲に対応する成分との差分を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。
【００１３】
この発明の別の局面に従う量子効率測定装置は、その内部に積分空間を有する積分器と、積分器に設けられた第１の窓を通じて励起光を積分空間内に照射するための光源と、積分器の励起光の光軸とは交差しない位置に設けられた第２の窓を通じて積分空間内のスペクトルを測定するための測定器と、積分器内の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、第１の窓と対向し、かつ、積分器内の励起光の光軸が交差する励起光入射部分を、励起光を積分空間内に反射する状態と、励起光を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、保持部に試料が配置されており、かつ、励起光入射部分が励起光を反射する状態にされている場合に、測定器によって測定される第１のスペクトルと、保持部に試料が配置されており、かつ、励起光入射部分が励起光を反射しない状態にされている場合に、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、試料の量子効率を算出するための演算部とを含む。
【００１４】
好ましくは、切替機構は、積分器の励起光入射部分に設けられている励起光を通過させるための第３の窓と、第３の窓に装着される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。
【００１５】
さらに好ましくは、切替機構は、積分器の外側から第３の窓に対応付けて装着される光吸収部をさらに含む。
【００１６】
好ましくは、積分器は、内面に光拡散反射層を有する半球部と、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、第１の窓は、平面ミラー上の半球部の実質的な曲率中心を含む位置、および、半球部の頂点を含む位置のいずれかに設けられる。
【００１７】
好ましくは、積分器は、内面に光拡散反射層を有する球体であり、保持部は、球体の中心部に試料および標準体を配置できるように構成される。
【００１８】
この発明のさらに別の局面に従えば、その内部に積分空間を有する積分器を提供する。本積分器は、第１の窓を通じて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、積分空間内のスペクトルを測定するために、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、第１の窓と対向し、かつ、積分器内の励起光の光軸が交差する励起光入射部分を、励起光を積分空間内に反射する状態と、励起光を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含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、量子効率の測定時において、再励起（二次励起）に起因する誤差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に関連する量子効率測定装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す量子効率測定装置において提供される仮想的な積分空間を示す図である。
【図３】量子効率の測定原理を説明するための図である。
【図４】本発明に関連する量子効率測定装置を用いて試料の量子効率を測定するための手順を説明するための図である。
【図５】図４に示す測定手順によって測定されるスペクトルの一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置の全体構成を示す模式図である。
【図７】図６に示す栓部材のより詳細な構造の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置を用いて第１のスペクトルを測定する状態を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置を用いて第２のスペクトルを測定する状態を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置を用いて第３のスペクトルを測定する状態を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置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。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の変形例に従う量子効率測定装置を用いて試料ＳＭＰの量子効率を測定するための手順を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に従う量子効率測定装置の全体構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に従う量子効率測定装置の全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
［Ａ．概要］
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。
【００２３】
このように２段階の計測処理を行なうことで、再励起（二次励起）による測定誤差を低減する。
【００２４】
［Ｂ．関連技術］
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。
【００２５】
積分器４０は、半球部１と、半球部１の実質的な曲率中心Ｏを通り、かつ半球部１の開口部を塞ぐように配置された円板状の平面ミラー１０とからなる。積分器４０は、その内部に積分空間を形成する。半球部１の曲率中心Ｏとは、代表的に半球部１の内面側についての幾何学的な中心を意味する。
【００２６】
半球部１は、その内面（内壁）に光拡散反射層１ａを有する。この光拡散反射層１ａは、代表的に、硫酸バリウムやＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）などの光拡散材料を塗布または吹付けることによって形成される。平面ミラー１０は、半球部１の内面側に鏡面反射（正反射）する反射層１０ａを有する。平面ミラー１０の反射層１０ａが半球部１の内面に対向配置されることで、半球部１についての虚像が生成される。上述したように、平面ミラー１０は半球部１の曲率中心Ｏを通るように配置されるので、平面ミラー１０により生成される虚像は、一定の曲率をもつ半球状になる。半球部１の内面で定義される空間（実像）と、平面ミラー１０により生成される虚像とを組合せると、全球型の積分器を用いた場合と実質的に同じ照度分布を得ることができる。
【００２７】
すなわち、積分器４０においては、半球部１の内面で定義される空間（実像）と、平面ミラー１０により生成される虚像とを組合せた空間が実質的な積分空間となる。
【００２８】
積分器４０には、平面ミラー１０の中心部に試料窓１６が形成されている。量子効率測定装置４００は、この積分器４０に設けられた試料窓１６を通じて励起光を積分空間内に照射するための光源装置６０を含む。
【００２９】
光源装置６０は、励起光を発生させるための光源を含む。この光源としては、たとえば、キセノン放電ランプ（Ｘｅランプ）や白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などが用いられる。試料ＳＭＰの量子効率を測定する場合には、励起光として、対象の試料ＳＭＰに応じた特定の単一波長を有する単色光（たとえば、２００〜４００ｎｍ内の単一波長を有する紫外単色光）を用いるのが好ましい。そのため、光源装置６０は、光源が発生する光のうち、目的の単色光を選択するための波長帯域透過フィルタを含む。
【００３０】
光源装置６０が発生する励起光は、光ファイバ６２によって、試料窓１６に対応付けて配置された照射部６４へ導かれる。そして、励起光は、照射部６４から積分空間内に照射されて、光軸Ａｘ１に沿って伝搬する。
【００３１】
積分器４０内の励起光の光軸上に試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦを配置するための保持部２２が配置される。この保持部２２は、その中心に空洞が形成された筒状の筐体であり、その中心部に透光性の容器（セル）を配置することが可能である。このセルは、透光性の材質からなり、その内部に、溶液状の試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦが封入される。
【００３２】
照射部６４から照射された励起光は、保持部２２に保持されたセルを透過して、半球部１の頂点に向かう。励起光の照射によって試料ＳＭＰの蛍光体が励起され、蛍光体から蛍光が発生する。この発生した蛍光の強度は、後述するような方法によって測定される。
【００３３】
標準体ＲＥＦは、典型的には、溶液状の試料ＳＭＰを調製するために用いられる溶媒が用いられる。すなわち、標準体ＲＥＦが封入されたセルは、溶液状の試料ＳＭＰが封入されたセルから蛍光体を除いて、代わりに溶媒を加えたものに相当する。
【００３４】
積分器４０には、平面ミラー１０の中心部に観測窓１８がさらに形成されている。観測窓１８は、積分器４０内の励起光の光軸Ａｘ１とは交差しない位置に設けられる。量子効率測定装置４００は、この積分器４０に設けられた観測窓１８を通じて積分空間内の照度（スペクトル）を測定するための測定器７０をさらに含む。この観測窓１８を通じて測定される照度は、半球部１の内面で定義される空間（実像）と、平面ミラー１０により生成される虚像とからなる全球型の積分器を用いた場合に、その内壁面に現れる照度に相当する。
【００３５】
たとえば、図２に示すように、積分器４０内に試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦを配置すると、試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦについて、実像および虚像が現れる。たとえば、励起光を受けて試料ＳＭＰが発光すると、図２に示す積分空間内においては、２つの試料ＳＭＰがそれぞれ発光した場合と同様の照度分布を得ることができる。
【００３６】
平面ミラー１０の外側には、観測窓１８を通じて積分空間内の光の一部を測定器７０へ導くための光取出部２６が設けられる。光取出部２６は、観測窓１８を覆う筐体２６ａを含む。筐体２６ａ内には、測定器７０へ光を導くための光ファイバ２６ｄおよび光ファイバ２６ｄに接続されたファイバ端部２６ｂが設けられている。筐体２６ａ内には、観測窓１８を通じて入射する光の伝搬方向を約９０°変換した上で、ファイバ端部２６ｂに導くための反射部２６ｃが設けられている。
【００３７】
測定器７０は、光ファイバ２６ｄによって導入された光のスペクトルを測定する。典型的に、測定器７０は、回折格子および回折格子の回折方向に関連付けられたラインセンサ等を含んで構成され、入力された光の波長毎の強度を検出する。蛍光体の量子効率を測定する場合には、試料ＳＭＰへ照射する励起光の波長範囲と、試料ＳＭＰから発生する蛍光の波長範囲とは異なったものとなっているので、測定器７０の測定範囲は、光源装置６０から照射される励起光の波長範囲および励起光を受けて試料ＳＭＰで発生する蛍光の波長範囲の両方をカバーするように適合される。
【００３８】
量子効率測定装置４００は、測定器７０と接続され、測定器７０の検出結果を用いて、試料ＳＭＰの量子効率を算出するための演算部８０を含む。演算部８０は、典型的には、汎用的なアーキテクチャを有しているコンピュータであり、予めインストールされたプログラム（命令コード）を実行することで、後述するような量子効率の算出機能を提供する。このような機能を提供するプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）などの記録媒体に格納されて頒布され、あるいは、ネットワークを介して配信される。このような量子効率を算出するプログラムは、他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。この場合には、他のプログラムが提供するモジュールを利用して処理が実現されることも可能であるため、量子効率を算出するプログラム自体に当該他のプログラムが提供するモジュールが含まれない場合もある。
【００３９】
さらに、プログラムにより提供される機能の一部もしくは全部を専用のハードウェア回路として実装してもよい。たとえば、演算部８０が提供する機能の全部を測定器７０に組込んでもよい。
【００４０】
積分器４０には、平面ミラー１０の中心から離れた位置に観測窓１４が形成されている。観測窓１４は、主として、積分器４０内の状態を観測するための窓であり、通常の測定時には、積分空間内に外乱光が入射しないように、栓部材２８で塞がれる。
【００４１】
量子効率測定装置４００においては、積分器４０が暗箱８内に収納されることが好ましい。測定精度を高めるためには、積分器４０の積分空間への外乱光の入射を制限することが好ましいからである。
（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。
【００４２】
図１に示す量子効率測定装置４００を用いた量子効率測定においては、光源装置６０からの励起光を標準体（溶媒のみ）に照射した場合に測定されるスペクトル（励起光スペクトル）を基準にして、光源装置６０からの励起光を試料（試料＋溶媒）に照射した場合に測定されるスペクトル（試料スペクトル）が評価される。
【００４３】
図３は、量子効率の測定原理を説明するための図である。特に、図３（ａ）には、レフェレンス（溶媒）測定の状態を示し、図３（ｂ）には、試料（溶液）測定の状態を示す。本実施の形態に従う量子効率測定では、図３（ａ）に示すように、光源装置６０からの励起光（光源光スペクトルＥ０（λ））を標準体ＲＥＦ（溶媒のみ）に照射した場合に測定されるスペクトルを励起光スペクトルＥ（λ）として取得する。この励起光スペクトルＥ（λ）は、図３（ｂ）に示す試料測定時に試料ＳＭＰに吸収される光エネルギー（励起エネルギー）を算出するための基準値となる。すなわち、励起光スペクトルＥ（λ）は、光源装置６０から照射される光エネルギーのうち、溶媒および容器（セル）での吸収分を除いた光エネルギーに相当する。
【００４４】
また、図３（ｂ）に示すように、光源装置６０からの励起光（光源光スペクトルＥ０（λ））を試料ＳＭＰに照射した場合に測定される透過光のスペクトルを透過光スペクトルＲ（λ）として取得する。このとき、励起光によって試料ＳＭＰ中の蛍光物質が励起されて蛍光（蛍光スペクトルＰ（λ））が発生する。そのため、励起光が標準体ＲＥＦ（溶媒のみ）を透過した場合に測定される励起光スペクトルＥ（λ）と、励起光が試料ＳＭＰを透過した場合に測定される透過光スペクトルＲ（λ）との差が、蛍光発生に使用された光エネルギー（吸収エネルギーＡｂ）に相当する。
【００４５】
発生した蛍光の蛍光スペクトルＰ（λ）から蛍光の有する光エネルギーを測定することができるので、この蛍光の有する光エネルギーと蛍光発生に使用された光エネルギーとの比率が量子効率（内部量子収率）η内部となる。また、励起光スペクトルＥ（λ）に対する透過光スペクトルＲ（λ）の比率が試料ＳＭＰについての励起光の透過率となる。
【００４６】
たとえば、光源装置６０が発生する励起光の波長範囲をλ１〜λ２とし、試料ＳＭＰが発生する蛍光の波長範囲をλ３〜λ４とすると、量子効率（内部量子収率）η内部は、以下に示すような（１）式で表わすことができる。
【００４７】
【数１】
【００４８】
なお、（１）式の分母および分子において、スペクトルに波長λが乗じられているのは、スペクトル（光強度）を光量子数に変換するためである。
【００４９】
図４は、本発明に関連する量子効率測定装置４００を用いて試料ＳＭＰの量子効率を測定するための手順を説明するための図である。特に、図４（ａ）には、レフェレンス（溶媒）測定の状態を示し、図４（ｂ）には、試料（溶液）測定の状態を示す。図５は、図４に示す測定手順によって測定されるスペクトルの一例を示す図である。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、保持部２２に標準体ＲＥＦが配置された上で、光源装置６０（図１）から励起光を照射することで、積分空間内のスペクトル（透過光スペクトルＥ（λ））が測定される。
【００５１】
また、図４（ｂ）に示すように、保持部２２に試料ＳＭＰが配置された上で、光源装置６０（図１）から励起光を照射することで、積分空間内のスペクトル（透過光スペクトルＲ（λ）および蛍光スペクトルＰ（λ））が測定される。なお、本発明に関連する量子効率測定装置４００では、励起光および蛍光の波長範囲の両方をカバーする検出範囲を有する測定器７０を用いるので、図４（ｂ）に示す状態においては、透過光スペクトルＲ（λ）および蛍光スペクトルＰ（λ）を同時に測定することができる。なお、蛍光体の量子効率を測定する場合には、励起光としては紫外線が用いられ、発生する蛍光は可視光線であるので、両者を波長軸上で分離することは容易である。
【００５２】
すなわち、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すそれぞれの測定を行なうことで、理想的には、図５に示すようなスペクトルが測定される。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す測定はいずれの順序で実行してもよい。
（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。
【００５３】
再度、図４（ｂ）を参照して、試料ＳＭＰに励起光を照射した場合には、光源装置６０からの励起光が試料ＳＭＰに直接的に入射することで発生する蛍光（一次励起光Ｌ１により発生する蛍光）と、試料ＳＭＰを透過した励起光が半球部１の内壁面などで反射して試料ＳＭＰに再入射することで発生する蛍光（二次励起光Ｌ２により発生する蛍光）との両方が生じ得る。このような二次励起光Ｌ２による蛍光の発生は「再励起現象」または「二次励起現象」とも称される。
【００５４】
その結果、積分器４０内部の積分空間には、これらの蛍光を合計した照度が現れる。すなわち、図５に示すように、量子効率を算出するためには、一次励起光Ｌ１によって発生する蛍光の蛍光スペクトルＰ（λ）を測定すべきであるが、現実的には、二次励起光Ｌ２によって発生する蛍光の分だけ大きな蛍光スペクトルＰ’（λ）が測定されてしまう。その結果、本来算出すべき値より大きな値の量子効率が算出されてしまう。
【００５５】
以下に示す本発明の実施の形態に従う量子効率測定装置においては、このような再励起（二次励起）による測定誤差を低減することを１つの目的としている。
【００５６】
［Ｃ．第１の実施の形態］
（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。
【００５７】
積分器５０Ａには、半球部１の頂点部に励起光通過窓１２が形成されている。励起光通過窓１２は、試料窓１６と対向し、かつ、積分器５０Ａ内の励起光の光軸Ａｘ１が交差する励起光が入射部分する部分に位置する。すなわち、励起光通過窓１２が開放状態であれば、光源装置６０から照射された励起光のうち、試料ＳＭＰを透過した後の成分（二次励起光）は、積分器５０Ａの外部へ排出されることになる。
【００５８】
励起光通過窓１２には、半球部１の内面にある光拡散反射層１ａと実質的に同一の反射特性を有する栓部材３０が装着される。励起光通過窓１２に栓部材３０が装着されて、励起光通過窓１２が閉塞状態であれば、光源装置６０から照射された励起光のうち、試料ＳＭＰを透過した後の成分（二次励起光）は、積分器５０Ａの内部へ拡散反射されることになる。
【００５９】
すなわち、励起光通過窓１２と栓部材３０とは、励起光（二次励起光）を積分空間内に反射する状態と、励起光（二次励起光）を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して機能する。
【００６０】
図７は、図６に示す栓部材３０のより詳細な構造の一例を示す図である。
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。
【００６１】
励起光通過窓１２に栓部材３０を装着する方法の一例として、図７（ａ）には、励起光通過窓１２の周囲に設けられた磁石３４を用いる構成を示す。すなわち、栓部材３０の基材３２が金属からなり、この基材３２と磁石３４との間の磁力によって、栓部材３０を半球部１に接合する。
【００６２】
代替の構成として、半球部１と栓部材３０との間を螺子止めすることで、励起光通過窓１２を閉塞してもよい。具体的には、図７（ｂ）に示すように、栓部材３０の反射部３１の外周部分に螺子溝３６を形成するとともに、励起光通過窓１２の内周側に螺子溝３６と螺合するための螺子溝３８を形成する。これにより、励起光通過窓１２に栓部材３０を装着することができる。
【００６３】
積分器５０Ａにおける積分効率を高める観点からは、励起光通過窓１２の開口面積は可能な限り小さいことが好ましい。一例として、ＩＥＳ（Illuminating Engineering Society of North America）のＬＭ−７９−０８として規定される“Electrical and Photometric Measurements of Solid-State Lighting Products（ソリッドステートの照明製品の電気および光度の測定）”の基準によれば、積分器内部の反射層の面積は、９０％〜９８％が推奨されている。たとえば、積分器内部の反射層の面積を９８％に維持するためには、半球部１の曲率半径をＲとし、励起光通過窓１２の半径をｒとすると、（２）式のような関係式を満たす必要がある。なお、半球型の積分器４０においては、励起光通過窓１２の虚像も現れるため、（２）式においては、励起光通過窓１２の開口面積を２倍としている。
【００６４】
２×πｒ２／４πＲ２≦０．０２ …（２）
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。
【００６５】
たとえば、照射部６４から射出される励起光が７ｍｍ×７ｍｍの角型の断面を有するとした場合を考える。このとき、半球部１の曲率半径を約７ｃｍ（直径φ５．５インチ）とすると、励起光通過窓１２の半径ｒは、１４ｍｍ（直径φ２８ｍｍ）となる。すなわち、励起光通過窓１２の最大許容サイズは、７ｍｍ×７ｍｍの断面を有する励起光より十分に大きい。さらに、半球部１の曲率半径を約４．２ｃｍ（直径φ３．３インチ）とすると、励起光通過窓１２の半径ｒは、８．４ｍｍ（直径φ２８ｍｍ）となる。この場合であっても、励起光通過窓１２の最大許容サイズは励起光の断面積より十分に大きい。
【００６６】
したがって、上述のような励起光通過窓１２を設けたとしても、実用上、測定精度への影響は無視することができる。
【００６７】
なお、照射部６４に励起光を平行光に変換するための光学系を設けてもよい。このような光学系を採用することで、試料ＳＭＰおよび標準体ＲＥＦを透過する励起光のビーム径が拡大することを防止できる。
【００６８】
図６に示す本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置１００は、半球部１の頂点部に励起光通過窓１２が形成されている点を除いて、図１に示す本発明に関連する量子効率測定装置４００と同様であるので、その他の部位についての詳細な説明は繰返さない。
（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。
【００６９】
図６に示す量子効率測定装置１００を用いた量子効率測定においては、以下の３つの状態においてそれぞれ測定される第１〜第３のスペクトルが用いられる。
【００７０】
（１） 第１のスペクトルＥ（１）（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）
（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。
【００７１】
図８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を用いて第１のスペクトルＥ（１）（λ）を測定する状態を示す図である。図９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を用いて第２のスペクトルＥ（２）（λ）を測定する状態を示す図である。図１０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を用いて第３のスペクトルＥ（３）（λ）を測定する状態を示す図である。
【００７２】
図８に示すように、第１のスペクトルＥ（１）（λ）は、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に栓部材３０が装着されて二次励起光を反射する状態で測定される。この測定された第１のスペクトルＥ（１）（λ）のうち、励起光の波長範囲（λ１〜λ２）の部分が図５に示す透過光スペクトルＲ（λ）として算出される。
【００７３】
図９に示すように、第２のスペクトルＥ（２）（λ）は、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から栓部材３０が取り外されて二次励起光を反射しない状態で測定される。この測定された第２のスペクトルＥ（２）（λ）のうち、蛍光の波長範囲（λ３〜λ４）の部分が図５に示す蛍光スペクトルＰ（λ）として算出される。
【００７４】
図１０に示すように、第３のスペクトルＥ（３）（λ）は、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に栓部材３０が装着されて二次励起光を反射する状態で測定される。この測定された第３のスペクトルＥ（３）（λ）のうち、励起光の波長範囲（λ１〜λ２）の部分が図５に示す励起光スペクトルＥ（λ）として算出される。
【００７５】
そして、演算部８０は、上述のような手順で算出される透過光スペクトルＲ（λ）、蛍光スペクトルＰ（λ）、および励起光スペクトルＥ（λ）を用いて、試料ＳＭＰの量子効率（内部量子収率）η内部を算出する。
【００７６】
すなわち、本発明の第１の実施の形態においては、図８に示すように、上述した本発明に関連する量子効率測定装置４００（図４（ｂ））と同様の方法で、透過光スペクトルＲ（λ）が測定される一方で、図９に示すように、試料ＳＭＰに再励起（二次励起）が生じないような状態で蛍光スペクトルＰ（λ）が測定される。このような２段階でスペクトルを測定することで、再励起（二次励起）に起因する誤差を低減できる。
【００７７】
なお、図９および図１０に示すように、励起光が積分器内で繰返し反射している状態においてスペクトルを測定するためには、予め、エネルギー校正をしておくことが好ましい。このエネルギー校正では、分光エネルギーが既知の光を積分器に照射し、そのときに測定されるスペクトルを基準として、測定されたスペクトルを補正する。これにより、試料ＳＭＰに吸収される光エネルギー（励起エネルギー）を正確に測定できる。
（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。
【００７８】
図１１を参照して、ユーザは、量子効率測定装置１００を用意するとともに、測定対象の試料ＳＭＰおよび標準体ＲＥＦが封入されたセルを用意する（ステップＳ２）。そして、上述した第１〜第３のスペクトルＥ（１）（λ）〜Ｅ（３）（λ）を測定する。なお、各スペクトルの測定順序は特に制限されることなく、最終的に、量子効率を算出する際に３つのスペクトルが測定されていればよい。図１１に示す例では、第１のスペクトル、第２のスペクトル、および、第３のスペクトルの順で測定する例を示す。
【００７９】
ステップＳ１０において、ユーザは、積分器４０の保持部２２に試料ＳＭＰを配置する。すなわち、ユーザは、積分器４０の積分空間内の所定位置に試料ＳＭＰを配置する。このとき、積分器４０の観測窓１４は、栓部材２８で塞がれているものとする。
【００８０】
続くステップＳ１２において、ユーザは、試料ＳＭＰについてのスペクトルを測定する。すなわち、積分器４０の試料窓１６を通じて光源装置６０からの励起光を試料ＳＭＰへ照射するとともに、積分器４０の観測窓１８を通じて積分空間内のスペクトルを測定器７０にて測定する。この測定器７０により測定されたスペクトルが第１のスペクトルＥ（１）（λ）となる。
【００８１】
続くステップＳ１４において、演算部８０が測定器７０により測定された第１のスペクトルＥ（１）（λ）のデータを格納する。
【００８２】
ステップＳ２０において、ユーザは、積分器４０の保持部２２に配置された試料ＳＭＰを維持したままで、積分器４０内の励起光の光軸Ａｘ１が交差する励起光入射部分（励起光通過窓１２）を、試料ＳＭＰを透過後の励起光（二次）が積分空間内に反射しないように構成する。すなわち、ユーザは、二次励起光を通過させるための励起光通過窓１２が栓部材３０で塞がれている状態から、栓部材３０を取除いた状態に変更する。
【００８３】
続くステップＳ２２において、ユーザは、試料ＳＭＰについてのスペクトルを測定する。すなわち、積分器４０の試料窓１６を通じて光源装置６０からの励起光を試料ＳＭＰへ照射するとともに、積分器４０の観測窓１８を通じて積分空間内のスペクトルを測定器７０にて測定する。この測定器７０により測定されたスペクトルが第２のスペクトルＥ（２）（λ）となる。
【００８４】
続くステップＳ２４において、演算部８０が測定器７０により測定された第２のスペクトルＥ（２）（λ）のデータを格納する。
【００８５】
ステップＳ３０において、ユーザは、積分器４０の保持部２２に標準体ＲＥＦを配置する。すなわち、ユーザは、積分器４０の積分空間内の所定位置に標準体ＲＥＦを配置する。
【００８６】
続くステップＳ３２において、ユーザは、積分器４０内の励起光の光軸Ａｘ１が交差する励起光入射部分（励起光通過窓１２）を、標準体ＲＥＦを透過後の励起光が積分空間内に反射するように構成する。すなわち、ユーザは、二次励起光を通過させるための励起光通過窓１２が開放されている状態から、栓部材３０で塞がれている状態に変更する。
【００８７】
続くステップＳ３４において、ユーザは、標準体ＲＥＦについてのスペクトルを測定する。すなわち、積分器４０の試料窓１６を通じて光源装置６０からの励起光を標準体ＲＥＦへ照射するとともに、積分器４０の観測窓１８を通じて積分空間内のスペクトルを測定器７０にて測定する。この測定器７０により測定されたスペクトルが第３のスペクトルＥ（３）（λ）となる。
【００８８】
続くステップＳ３６において、演算部８０が測定器７０により測定された第２のスペクトルＥ（２）（λ）のデータを格納する。
【００８９】
以上の処理によって、第１〜第３のスペクトルＥ（１）（λ）〜Ｅ（３）（λ）が測定されると、演算部８０による量子効率の算出処理が実行される。
【００９０】
ステップＳ４０において、演算部８０は、第１のスペクトルＥ（１）（λ）のうち励起光の波長範囲に対応する成分を透過光スペクトルＲ（λ）として算出する。続くステップＳ４２において、演算部８０は、第２のスペクトルＥ（２）（λ）のうち蛍光の波長範囲に対応する成分を蛍光スペクトルＰ（λ）として算出する。続くステップＳ４４において、演算部８０は、第３のスペクトルＥ（３）（λ）のうち励起光の波長範囲に対応する成分を励起光スペクトルＥ（λ）として算出する。
【００９１】
ステップＳ４６において、演算部８０は、ステップＳ４０〜Ｓ４４において算出された、透過光スペクトルＲ（λ）、蛍光スペクトルＰ（λ）、および励起光スペクトルＥ（λ）を用いて、上述の（１）式に従って、試料ＳＭＰの量子効率（内部量子収率）η内部を算出する。このとき、演算部８０は、第１のスペクトルＥ（１）（λ）のうち励起光に対応する透過光スペクトルＲ（λ）と、第３のスペクトルＥ（３）（λ）のうち励起光に対応する励起光スペクトルＥ（λ）との差分を試料ＳＭＰに吸収された光成分として算出する。
【００９２】
ステップＳ４８において、演算部８０は、算出した量子効率（内部量子収率）η内部の値を出力する。なお、出力形態としては、演算部８０に接続されたディスプレイなどにその値を表示する形態、演算部８０に接続された上位コンピュータなどにその値を伝送する形態、演算部８０に接続されたプリンタなどからその値をプリントする形態などが考えられる。
【００９３】
上述したように、第１〜第３のスペクトルＥ（１）（λ）〜Ｅ（３）（λ）の測定は任意に順序で行なうことができる。すなわち、図１１に示すステップＳ１０〜Ｓ１４、ステップＳ２０〜Ｓ２４、およびステップＳ３０〜Ｓ３６の処理単位で順序を入れ替えることが可能である。さらに、複数の試料ＳＭＰを連続的に測定する場合には、ステップＳ３０〜Ｓ３６に示す励起光スペクトルＥ（λ）の算出処理を１回だけ実行しておき、複数の試料ＳＭＰについて、この算出された励起光スペクトルＥ（λ）を共通的に利用してもよい。
（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。
【００９４】
図１２は、本発明の第１の実施の形態の変形例に従う量子効率測定装置を用いて試料ＳＭＰの量子効率を測定するための手順を説明するための図である。特に、図１２（ａ）には、第１のスペクトルＥ（１）（λ）および第３のスペクトルＥ（３）（λ）の測定状態を示し、図１２（ｂ）には、第２のスペクトルＥ（２）（λ）の測定状態を示す。
【００９５】
すなわち、図１２（ａ）に示す第１のスペクトルＥ（１）（λ）および第３のスペクトルＥ（３）（λ）の測定状態は、上述の図８および図１０と同様であるが、図１２（ｂ）に示す第２のスペクトルＥ（２）（λ）の測定状態においては、積分器５０Ａの外側から励起光通過窓１２に対応付けて光吸収部９０が装着される。
【００９６】
光吸収部９０は、典型的には、ライトトラップと称される光学部品であり、励起光通過窓１２を通過した二次励起光が積分空間内に反射しないように二次励起光を吸収する。同時に、光吸収部９０は、励起光通過窓１２を通じて積分空間内に外乱光が入射することを防止する機能も果たす。
【００９７】
あるいは、励起光の波長範囲の光を選択的に吸収するような光デバイスを励起光通過窓１２に装着してもよい。この場合には、二次励起光のみが吸収され、試料ＳＭＰから発生する蛍光は、励起光通過窓１２の部分で反射することになる。
【００９８】
［Ｄ．第２の実施の形態］
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。
【００９９】
すなわち、積分器５０Ｂにおいては、平面ミラー１０の中心部に二次励起光を通過させるための励起光通過窓１３が形成されており、半球部１の頂点部に励起光を積分空間内に照射するための試料窓１７が形成されている。励起光通過窓１３は、試料窓１７と対向し、かつ、積分器５０Ｂ内の励起光の光軸Ａｘ２が交差する励起光が入射部分する部分に位置する。励起光通過窓１３が開放状態であれば、光源装置６０から照射された励起光のうち、試料ＳＭＰを透過した後の成分（二次励起光）は、光軸Ａｘ２を伝搬した後に積分器５０Ｂの外部へ排出されることになる。
【０１００】
図１３に示す本発明の第２の実施の形態に従う量子効率測定装置２００は、上述の点を除いて、図６に示す本発明に関連する量子効率測定装置１００と同様であるので、その他の部位についての詳細な説明は繰返さない。また、量子効率の測定手順などについても、上述の第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１０１】
［Ｅ．第３の実施の形態］
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。
【０１０２】
図１４は、本発明の第３の実施の形態に従う量子効率測定装置３００の全体構成を示す模式図である。図１４に示す量子効率測定装置３００は、試料ＳＭＰの量子効率を測定するための積分空間を全球型の積分器５０Ｃを用いて形成する。
【０１０３】
積分器５０Ｃは、その内面（内壁）に光拡散反射層２ａを有する全球部２を含む。この光拡散反射層２ａは、代表的に、硫酸バリウムやＰＴＦＥなどの光拡散材料を塗布または吹付けることによって形成される。
【０１０４】
積分器５０Ｃにおいては、その内面側についての実質的な曲率中心Ｏを通る光軸Ａｘ３上に、光源装置６０からの励起光を積分空間内に照射するための照射窓５６と、試料ＳＭＰを透過した後の二次励起光を積分器５０Ｃの外部へ排出させるための励起光通過窓５８とが対向して形成されている。励起光通過窓５８には、全球部２の内面にある光拡散反射層２ａと実質的に同一の反射特性を有する栓部材３０が装着される。励起光通過窓５８に栓部材３０が装着されて、励起光通過窓５８が閉塞状態であれば、光源装置６０から照射された励起光のうち、試料ＳＭＰを透過した後の成分（二次励起光）は、積分器５０Ｃの内部へ拡散反射されることになる。
【０１０５】
すなわち、励起光通過窓５８と栓部材３０とは、励起光（二次励起光）を積分空間内に反射する状態と、励起光（二次励起光）を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して機能する。
【０１０６】
積分器５０Ｃの内部には、積分器内の励起光の光軸Ａｘ３上に試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦを配置するための保持部５１が設けられており、溶液状の試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦを封入したセル５２が保持部５１によって積分空間内に吊下げられる。すなわち、保持部５１は、球体である積分器５０Ｃの中心部に試料ＳＭＰおよび標準体ＲＥＦを配置できるように構成される。
【０１０７】
積分器５０Ｃには、励起光の光軸Ａｘ３とは交差しない位置に観測窓５４が形成されている。この観測窓５４を通じて積分空間内の照度（スペクトル）が測定される。すなわち、試料ＳＭＰに対して励起光を照射することで発生する蛍光は、積分器５０Ｃの内面で多重反射され積分（均一化）される。この光の一部は、観測窓５４を通じて、光取出部２６から測定器７０へ導かれる。なお、試料ＳＭＰで生じた蛍光が直接的に観測窓５４に入射しないように、保持部５１と観測窓５４との間にバッフル５３が設けられる。
【０１０８】
上述の量子効率測定装置１００および２００と同様に、量子効率測定装置３００を用いた量子効率測定においても、以下の３つの状態においてそれぞれ測定される第１〜第３のスペクトルが用いられる。
【０１０９】
（１） 第１のスペクトルＥ（１）（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）
（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。
【０１１０】
具体的な量子効率の測定手順については、上述の第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１１１】
［Ｆ．作用効果］
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。
【０１１２】
また、本実施の形態に従う量子効率測定装置においては、積分器に設けられた励起光通過窓に栓部材を装着し、あるいは、取り外すだけで、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と、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とを簡単に切替ることができる。これにより、試料ＳＭＰの量子効率の測定に要する時間を短縮することができる。
【０１１３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 半球部、１ａ，２ａ 光拡散反射層、２ 全球部、８ 暗箱、１０ 平面ミラー、１０ａ 反射層、１２，１３，５８ 励起光通過窓、１４，１８，５４ 観測窓、１６，１７ 試料窓、２２，５１ 保持部、２６ 光取出部、２６ａ 筐体、２６ｂ ファイバ端部、２６ｃ，３１ 反射部、２６ｄ，６２ 光ファイバ、２８，３０ 栓部材、３２ 基材、３４ 磁石、３６，３８ 螺子溝、４０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 積分器、５２ セル、５３ バッフル、５６ 照射窓、６０ 光源装置、６４ 照射部、７０ 測定器、８０ 演算部、９０ 光吸収部、１００，２００，３００，４００ 量子効率測定装置、ＲＥＦ 標準体、ＳＭＰ 試料。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子効率を測定するための装置、方法およびそれに向けられた積分器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蛍光ランプやディスプレイの開発が急速に進んでいる。このような開発に伴って、それらに用いられる蛍光体の性能をより正確に評価する指標として、量子効率が着目されている。一般的に、量子効率は、試料（典型的には、蛍光体）に吸収された光量子数に対して当該試料から発生した光量子数の割合を意味する。
【０００３】
たとえば、非特許文献１には、このような量子効率を測定する典型的な構成が開示されている。このような構成に代えて、特開平０９−２９２２８１号公報（特許文献１）、特開平１０−１４２１５２号公報（特許文献２）、および特開平１０−２９３０６３号公報（特許文献３）などには、量子効率を測定するための代替の構成が開示されている。
【０００４】
上述したような量子効率を測定するための構成は、主として、固体試料、あるいは、固体状に成型された試料における量子効率の測定に向けられている。すなわち、励起光を試料に照射して、その試料から発光する蛍光を捕捉することで量子効率が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２９２２８１号公報
【特許文献２】特開平１０−１４２１５２号公報
【特許文献３】特開平１０−２９３０６３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】大久保・重田、「ＮＢＳ標準蛍光体の量子効率の測定」、照明学会誌、社団法人照明学会、１９９９年、第８３巻、第２号、ｐ．８７−９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
たとえば、ＥＬ（Electro Luminescent）発光に用いられる蛍光体は、粉末状である場合も多く、このような場合には、試料を溶媒に溶かして溶液の状態で測定される。このような溶液の量子効率を測定する場合には、溶液試料を透光性の容器に封入した上で、当該容器内の溶液試料に励起光を照射することで蛍光を発生させる。
【０００８】
しかしながら、このような測定系では、再励起（二次励起）による測定誤差が問題となり得る。すなわち、溶液試料を透過した後の励起光が積分球の内部などで反射して溶液試料に再入射することによって、本来より多くの蛍光が発光するような現象が生じ得る。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、量子効率の測定時における再励起（二次励起）に起因する誤差を低減できる量子効率測定方法、量子効率測定装置、およびそれに向けられた積分器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある局面に従う量子効率測定方法は、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、積分器に設けられた第１の窓を通じて励起光を所定位置に配置された試料に照射するとともに、積分器の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、第１の窓と対向し、かつ、積分器内の励起光の光軸が交差する励起光入射部分を、試料を透過後の励起光が積分空間内に反射しないように構成するステップと、励起光が積分空間内に反射しないようにされた後、第１の窓を通じて励起光を所定位置に配置された試料に照射するとともに、第２の窓を通じて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、第１のスペクトルのうち励起光の波長範囲に対応する成分と、第２のスペクトルのうち励起光を受けて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、試料の量子効率を算出するステップとを含む。
【００１１】
好ましくは、積分器の励起光入射部分には、励起光を通過させるための第３の窓が形成されており、構成するステップは、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。
【００１２】
好ましくは、本量子効率測定方法は、所定位置に標準体を配置するステップと、第１の窓を通じて励起光を所定位置に配置された標準体に照射するとともに、第２の窓を通じて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含む。試料の量子効率を算出するステップは、第１のスペクトルのうち励起光に対応する成分と、第３のスペクトルのうち励起光の波長範囲に対応する成分との差分を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。
【００１３】
この発明の別の局面に従う量子効率測定装置は、その内部に積分空間を有する積分器と、積分器に設けられた第１の窓を通じて励起光を積分空間内に照射するための光源と、積分器の励起光の光軸とは交差しない位置に設けられた第２の窓を通じて積分空間内のスペクトルを測定するための測定器と、積分器内の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、第１の窓と対向し、かつ、積分器内の励起光の光軸が交差する励起光入射部分を、励起光を積分空間内に反射する状態と、励起光を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、保持部に試料が配置されており、かつ、励起光入射部分が励起光を反射する状態にされている場合に、測定器によって測定される第１のスペクトルと、保持部に試料が配置されており、かつ、励起光入射部分が励起光を反射しない状態にされている場合に、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、試料の量子効率を算出するための演算部とを含む。
【００１４】
好ましくは、切替機構は、積分器の励起光入射部分に設けられている励起光を通過させるための第３の窓と、第３の窓に装着される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。
【００１５】
さらに好ましくは、切替機構は、積分器の外側から第３の窓に対応付けて装着される光吸収部をさらに含む。
【００１６】
好ましくは、積分器は、内面に光拡散反射層を有する半球部と、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、第１の窓は、平面ミラー上の半球部の実質的な曲率中心を含む位置、および、半球部の頂点を含む位置のいずれかに設けられる。
【００１７】
好ましくは、積分器は、内面に光拡散反射層を有する球体であり、保持部は、球体の中心部に試料および標準体を配置できるように構成される。
【００１８】
この発明のさらに別の局面に従えば、その内部に積分空間を有する積分器を提供する。本積分器は、第１の窓を通じて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、積分空間内のスペクトルを測定するために、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、第１の窓と対向し、かつ、積分器内の励起光の光軸が交差する励起光入射部分を、励起光を積分空間内に反射する状態と、励起光を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含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、量子効率の測定時において、再励起（二次励起）に起因する誤差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に関連する量子効率測定装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す量子効率測定装置において提供される仮想的な積分空間を示す図である。
【図３】量子効率の測定原理を説明するための図である。
【図４】本発明に関連する量子効率測定装置を用いて試料の量子効率を測定するための手順を説明するための図である。
【図５】図４に示す測定手順によって測定されるスペクトルの一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置の全体構成を示す模式図である。
【図７】図６に示す栓部材のより詳細な構造の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置を用いて第１のスペクトルを測定する状態を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置を用いて第２のスペクトルを測定する状態を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置を用いて第３のスペクトルを測定する状態を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置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。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の変形例に従う量子効率測定装置を用いて試料ＳＭＰの量子効率を測定するための手順を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に従う量子効率測定装置の全体構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に従う量子効率測定装置の全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
［Ａ．概要］
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。
【００２３】
このように２段階の計測処理を行なうことで、再励起（二次励起）による測定誤差を低減する。
【００２４】
［Ｂ．関連技術］
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。
【００２５】
積分器４０は、半球部１と、半球部１の実質的な曲率中心Ｏを通り、かつ半球部１の開口部を塞ぐように配置された円板状の平面ミラー１０とからなる。積分器４０は、その内部に積分空間を形成する。半球部１の曲率中心Ｏとは、代表的に半球部１の内面側についての幾何学的な中心を意味する。
【００２６】
半球部１は、その内面（内壁）に光拡散反射層１ａを有する。この光拡散反射層１ａは、代表的に、硫酸バリウムやＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）などの光拡散材料を塗布または吹付けることによって形成される。平面ミラー１０は、半球部１の内面側に鏡面反射（正反射）する反射層１０ａを有する。平面ミラー１０の反射層１０ａが半球部１の内面に対向配置されることで、半球部１についての虚像が生成される。上述したように、平面ミラー１０は半球部１の曲率中心Ｏを通るように配置されるので、平面ミラー１０により生成される虚像は、一定の曲率をもつ半球状になる。半球部１の内面で定義される空間（実像）と、平面ミラー１０により生成される虚像とを組合せると、全球型の積分器を用いた場合と実質的に同じ照度分布を得ることができる。
【００２７】
すなわち、積分器４０においては、半球部１の内面で定義される空間（実像）と、平面ミラー１０により生成される虚像とを組合せた空間が実質的な積分空間となる。
【００２８】
積分器４０には、平面ミラー１０の中心部に試料窓１６が形成されている。量子効率測定装置４００は、この積分器４０に設けられた試料窓１６を通じて励起光を積分空間内に照射するための光源装置６０を含む。
【００２９】
光源装置６０は、励起光を発生させるための光源を含む。この光源としては、たとえば、キセノン放電ランプ（Ｘｅランプ）や白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などが用いられる。試料ＳＭＰの量子効率を測定する場合には、励起光として、対象の試料ＳＭＰに応じた特定の単一波長を有する単色光（たとえば、２００〜４００ｎｍ内の単一波長を有する紫外単色光）を用いるのが好ましい。そのため、光源装置６０は、光源が発生する光のうち、目的の単色光を選択するための波長帯域透過フィルタを含む。
【００３０】
光源装置６０が発生する励起光は、光ファイバ６２によって、試料窓１６に対応付けて配置された照射部６４へ導かれる。そして、励起光は、照射部６４から積分空間内に照射されて、光軸Ａｘ１に沿って伝搬する。
【００３１】
積分器４０内の励起光の光軸上に試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦを配置するための保持部２２が配置される。この保持部２２は、その中心に空洞が形成された筒状の筐体であり、その中心部に透光性の容器（セル）を配置することが可能である。このセルは、透光性の材質からなり、その内部に、溶液状の試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦが封入される。
【００３２】
照射部６４から照射された励起光は、保持部２２に保持されたセルを透過して、半球部１の頂点に向かう。励起光の照射によって試料ＳＭＰの蛍光体が励起され、蛍光体から蛍光が発生する。この発生した蛍光の強度は、後述するような方法によって測定される。
【００３３】
標準体ＲＥＦは、典型的には、溶液状の試料ＳＭＰを調製するために用いられる溶媒が用いられる。すなわち、標準体ＲＥＦが封入されたセルは、溶液状の試料ＳＭＰが封入されたセルから蛍光体を除いて、代わりに溶媒を加えたものに相当する。
【００３４】
積分器４０には、平面ミラー１０の中心部に観測窓１８がさらに形成されている。観測窓１８は、積分器４０内の励起光の光軸Ａｘ１とは交差しない位置に設けられる。量子効率測定装置４００は、この積分器４０に設けられた観測窓１８を通じて積分空間内の照度（スペクトル）を測定するための測定器７０をさらに含む。この観測窓１８を通じて測定される照度は、半球部１の内面で定義される空間（実像）と、平面ミラー１０により生成される虚像とからなる全球型の積分器を用いた場合に、その内壁面に現れる照度に相当する。
【００３５】
たとえば、図２に示すように、積分器４０内に試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦを配置すると、試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦについて、実像および虚像が現れる。たとえば、励起光を受けて試料ＳＭＰが発光すると、図２に示す積分空間内においては、２つの試料ＳＭＰがそれぞれ発光した場合と同様の照度分布を得ることができる。
【００３６】
平面ミラー１０の外側には、観測窓１８を通じて積分空間内の光の一部を測定器７０へ導くための光取出部２６が設けられる。光取出部２６は、観測窓１８を覆う筐体２６ａを含む。筐体２６ａ内には、測定器７０へ光を導くための光ファイバ２６ｄおよび光ファイバ２６ｄに接続されたファイバ端部２６ｂが設けられている。筐体２６ａ内には、観測窓１８を通じて入射する光の伝搬方向を約９０°変換した上で、ファイバ端部２６ｂに導くための反射部２６ｃが設けられている。
【００３７】
測定器７０は、光ファイバ２６ｄによって導入された光のスペクトルを測定する。典型的に、測定器７０は、回折格子および回折格子の回折方向に関連付けられたラインセンサ等を含んで構成され、入力された光の波長毎の強度を検出する。蛍光体の量子効率を測定する場合には、試料ＳＭＰへ照射する励起光の波長範囲と、試料ＳＭＰから発生する蛍光の波長範囲とは異なったものとなっているので、測定器７０の測定範囲は、光源装置６０から照射される励起光の波長範囲および励起光を受けて試料ＳＭＰで発生する蛍光の波長範囲の両方をカバーするように適合される。
【００３８】
量子効率測定装置４００は、測定器７０と接続され、測定器７０の検出結果を用いて、試料ＳＭＰの量子効率を算出するための演算部８０を含む。演算部８０は、典型的には、汎用的なアーキテクチャを有しているコンピュータであり、予めインストールされたプログラム（命令コード）を実行することで、後述するような量子効率の算出機能を提供する。このような機能を提供するプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）などの記録媒体に格納されて頒布され、あるいは、ネットワークを介して配信される。このような量子効率を算出するプログラムは、他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。この場合には、他のプログラムが提供するモジュールを利用して処理が実現されることも可能であるため、量子効率を算出するプログラム自体に当該他のプログラムが提供するモジュールが含まれない場合もある。
【００３９】
さらに、プログラムにより提供される機能の一部もしくは全部を専用のハードウェア回路として実装してもよい。たとえば、演算部８０が提供する機能の全部を測定器７０に組込んでもよい。
【００４０】
積分器４０には、平面ミラー１０の中心から離れた位置に観測窓１４が形成されている。観測窓１４は、主として、積分器４０内の状態を観測するための窓であり、通常の測定時には、積分空間内に外乱光が入射しないように、栓部材２８で塞がれる。
【００４１】
量子効率測定装置４００においては、積分器４０が暗箱８内に収納されることが好ましい。測定精度を高めるためには、積分器４０の積分空間への外乱光の入射を制限することが好ましいからである。
（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。
【００４２】
図１に示す量子効率測定装置４００を用いた量子効率測定においては、光源装置６０からの励起光を標準体（溶媒のみ）に照射した場合に測定されるスペクトル（励起光スペクトル）を基準にして、光源装置６０からの励起光を試料（試料＋溶媒）に照射した場合に測定されるスペクトル（試料スペクトル）が評価される。
【００４３】
図３は、量子効率の測定原理を説明するための図である。特に、図３（ａ）には、レフェレンス（溶媒）測定の状態を示し、図３（ｂ）には、試料（溶液）測定の状態を示す。本実施の形態に従う量子効率測定では、図３（ａ）に示すように、光源装置６０からの励起光（光源光スペクトルＥ０（λ））を標準体ＲＥＦ（溶媒のみ）に照射した場合に測定されるスペクトルを励起光スペクトルＥ（λ）として取得する。この励起光スペクトルＥ（λ）は、図３（ｂ）に示す試料測定時に試料ＳＭＰに吸収される光エネルギー（励起エネルギー）を算出するための基準値となる。すなわち、励起光スペクトルＥ（λ）は、光源装置６０から照射される光エネルギーのうち、溶媒および容器（セル）での吸収分を除いた光エネルギーに相当する。
【００４４】
また、図３（ｂ）に示すように、光源装置６０からの励起光（光源光スペクトルＥ０（λ））を試料ＳＭＰに照射した場合に測定される透過光のスペクトルを透過光スペクトルＲ（λ）として取得する。このとき、励起光によって試料ＳＭＰ中の蛍光物質が励起されて蛍光（蛍光スペクトルＰ（λ））が発生する。そのため、励起光が標準体ＲＥＦ（溶媒のみ）を透過した場合に測定される励起光スペクトルＥ（λ）と、励起光が試料ＳＭＰを透過した場合に測定される透過光スペクトルＲ（λ）との差が、蛍光発生に使用された光エネルギー（吸収エネルギーＡｂ）に相当する。
【００４５】
発生した蛍光の蛍光スペクトルＰ（λ）から蛍光の有する光エネルギーを測定することができるので、この蛍光の有する光エネルギーと蛍光発生に使用された光エネルギーとの比率が量子効率（内部量子収率）η内部となる。また、励起光スペクトルＥ（λ）に対する透過光スペクトルＲ（λ）の比率が試料ＳＭＰについての励起光の透過率となる。
【００４６】
たとえば、光源装置６０が発生する励起光の波長範囲をλ１〜λ２とし、試料ＳＭＰが発生する蛍光の波長範囲をλ３〜λ４とすると、量子効率（内部量子収率）η内部は、以下に示すような（１）式で表わすことができる。
【００４７】
【数１】
【００４８】
なお、（１）式の分母および分子において、スペクトルに波長λが乗じられているのは、スペクトル（光強度）を光量子数に変換するためである。
【００４９】
図４は、本発明に関連する量子効率測定装置４００を用いて試料ＳＭＰの量子効率を測定するための手順を説明するための図である。特に、図４（ａ）には、レフェレンス（溶媒）測定の状態を示し、図４（ｂ）には、試料（溶液）測定の状態を示す。図５は、図４に示す測定手順によって測定されるスペクトルの一例を示す図である。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、保持部２２に標準体ＲＥＦが配置された上で、光源装置６０（図１）から励起光を照射することで、積分空間内のスペクトル（透過光スペクトルＥ（λ））が測定される。
【００５１】
また、図４（ｂ）に示すように、保持部２２に試料ＳＭＰが配置された上で、光源装置６０（図１）から励起光を照射することで、積分空間内のスペクトル（透過光スペクトルＲ（λ）および蛍光スペクトルＰ（λ））が測定される。なお、本発明に関連する量子効率測定装置４００では、励起光および蛍光の波長範囲の両方をカバーする検出範囲を有する測定器７０を用いるので、図４（ｂ）に示す状態においては、透過光スペクトルＲ（λ）および蛍光スペクトルＰ（λ）を同時に測定することができる。なお、蛍光体の量子効率を測定する場合には、励起光としては紫外線が用いられ、発生する蛍光は可視光線であるので、両者を波長軸上で分離することは容易である。
【００５２】
すなわち、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すそれぞれの測定を行なうことで、理想的には、図５に示すようなスペクトルが測定される。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す測定はいずれの順序で実行してもよい。
（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。
【００５３】
再度、図４（ｂ）を参照して、試料ＳＭＰに励起光を照射した場合には、光源装置６０からの励起光が試料ＳＭＰに直接的に入射することで発生する蛍光（一次励起光Ｌ１により発生する蛍光）と、試料ＳＭＰを透過した励起光が半球部１の内壁面などで反射して試料ＳＭＰに再入射することで発生する蛍光（二次励起光Ｌ２により発生する蛍光）との両方が生じ得る。このような二次励起光Ｌ２による蛍光の発生は「再励起現象」または「二次励起現象」とも称される。
【００５４】
その結果、積分器４０内部の積分空間には、これらの蛍光を合計した照度が現れる。すなわち、図５に示すように、量子効率を算出するためには、一次励起光Ｌ１によって発生する蛍光の蛍光スペクトルＰ（λ）を測定すべきであるが、現実的には、二次励起光Ｌ２によって発生する蛍光の分だけ大きな蛍光スペクトルＰ’（λ）が測定されてしまう。その結果、本来算出すべき値より大きな値の量子効率が算出されてしまう。
【００５５】
以下に示す本発明の実施の形態に従う量子効率測定装置においては、このような再励起（二次励起）による測定誤差を低減することを１つの目的としている。
【００５６】
［Ｃ．第１の実施の形態］
（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。
【００５７】
積分器５０Ａには、半球部１の頂点部に励起光通過窓１２が形成されている。励起光通過窓１２は、試料窓１６と対向し、かつ、積分器５０Ａ内の励起光の光軸Ａｘ１が交差する励起光が入射部分する部分に位置する。すなわち、励起光通過窓１２が開放状態であれば、光源装置６０から照射された励起光のうち、試料ＳＭＰを透過した後の成分（二次励起光）は、積分器５０Ａの外部へ排出されることになる。
【００５８】
励起光通過窓１２には、半球部１の内面にある光拡散反射層１ａと実質的に同一の反射特性を有する栓部材３０が装着される。励起光通過窓１２に栓部材３０が装着されて、励起光通過窓１２が閉塞状態であれば、光源装置６０から照射された励起光のうち、試料ＳＭＰを透過した後の成分（二次励起光）は、積分器５０Ａの内部へ拡散反射されることになる。
【００５９】
すなわち、励起光通過窓１２と栓部材３０とは、励起光（二次励起光）を積分空間内に反射する状態と、励起光（二次励起光）を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して機能する。
【００６０】
図７は、図６に示す栓部材３０のより詳細な構造の一例を示す図である。
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。
【００６１】
励起光通過窓１２に栓部材３０を装着する方法の一例として、図７（ａ）には、励起光通過窓１２の周囲に設けられた磁石３４を用いる構成を示す。すなわち、栓部材３０の基材３２が金属からなり、この基材３２と磁石３４との間の磁力によって、栓部材３０を半球部１に接合する。
【００６２】
代替の構成として、半球部１と栓部材３０との間を螺子止めすることで、励起光通過窓１２を閉塞してもよい。具体的には、図７（ｂ）に示すように、栓部材３０の反射部３１の外周部分に螺子溝３６を形成するとともに、励起光通過窓１２の内周側に螺子溝３６と螺合するための螺子溝３８を形成する。これにより、励起光通過窓１２に栓部材３０を装着することができる。
【００６３】
積分器５０Ａにおける積分効率を高める観点からは、励起光通過窓１２の開口面積は可能な限り小さいことが好ましい。一例として、ＩＥＳ（Illuminating Engineering Society of North America）のＬＭ−７９−０８として規定される“Electrical and Photometric Measurements of Solid-State Lighting Products（ソリッドステートの照明製品の電気および光度の測定）”の基準によれば、積分器内部の反射層の面積は、９０％〜９８％が推奨されている。たとえば、積分器内部の反射層の面積を９８％に維持するためには、半球部１の曲率半径をＲとし、励起光通過窓１２の半径をｒとすると、（２）式のような関係式を満たす必要がある。なお、半球型の積分器４０においては、励起光通過窓１２の虚像も現れるため、（２）式においては、励起光通過窓１２の開口面積を２倍としている。
【００６４】
２×πｒ２／４πＲ２≦０．０２ …（２）
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。
【００６５】
たとえば、照射部６４から射出される励起光が７ｍｍ×７ｍｍの角型の断面を有するとした場合を考える。このとき、半球部１の曲率半径を約７ｃｍ（直径φ５．５インチ）とすると、励起光通過窓１２の半径ｒは、１４ｍｍ（直径φ２８ｍｍ）となる。すなわち、励起光通過窓１２の最大許容サイズは、７ｍｍ×７ｍｍの断面を有する励起光より十分に大きい。さらに、半球部１の曲率半径を約４．２ｃｍ（直径φ３．３インチ）とすると、励起光通過窓１２の半径ｒは、８．４ｍｍ（直径φ２８ｍｍ）となる。この場合であっても、励起光通過窓１２の最大許容サイズは励起光の断面積より十分に大きい。
【００６６】
したがって、上述のような励起光通過窓１２を設けたとしても、実用上、測定精度への影響は無視することができる。
【００６７】
なお、照射部６４に励起光を平行光に変換するための光学系を設けてもよい。このような光学系を採用することで、試料ＳＭＰおよび標準体ＲＥＦを透過する励起光のビーム径が拡大することを防止できる。
【００６８】
図６に示す本発明の第１の実施の形態に従う量子効率測定装置１００は、半球部１の頂点部に励起光通過窓１２が形成されている点を除いて、図１に示す本発明に関連する量子効率測定装置４００と同様であるので、その他の部位についての詳細な説明は繰返さない。
（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。
【００６９】
図６に示す量子効率測定装置１００を用いた量子効率測定においては、以下の３つの状態においてそれぞれ測定される第１〜第３のスペクトルが用いられる。
【００７０】
（１） 第１のスペクトルＥ（１）（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）
（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。
【００７１】
図８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を用いて第１のスペクトルＥ（１）（λ）を測定する状態を示す図である。図９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を用いて第２のスペクトルＥ（２）（λ）を測定する状態を示す図である。図１０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を用いて第３のスペクトルＥ（３）（λ）を測定する状態を示す図である。
【００７２】
図８に示すように、第１のスペクトルＥ（１）（λ）は、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に栓部材３０が装着されて二次励起光を反射する状態で測定される。この測定された第１のスペクトルＥ（１）（λ）のうち、励起光の波長範囲（λ１〜λ２）の部分が図５に示す透過光スペクトルＲ（λ）として算出される。
【００７３】
図９に示すように、第２のスペクトルＥ（２）（λ）は、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から栓部材３０が取り外されて二次励起光を反射しない状態で測定される。この測定された第２のスペクトルＥ（２）（λ）のうち、蛍光の波長範囲（λ３〜λ４）の部分が図５に示す蛍光スペクトルＰ（λ）として算出される。
【００７４】
図１０に示すように、第３のスペクトルＥ（３）（λ）は、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に栓部材３０が装着されて二次励起光を反射する状態で測定される。この測定された第３のスペクトルＥ（３）（λ）のうち、励起光の波長範囲（λ１〜λ２）の部分が図５に示す励起光スペクトルＥ（λ）として算出される。
【００７５】
そして、演算部８０は、上述のような手順で算出される透過光スペクトルＲ（λ）、蛍光スペクトルＰ（λ）、および励起光スペクトルＥ（λ）を用いて、試料ＳＭＰの量子効率（内部量子収率）η内部を算出する。
【００７６】
すなわち、本発明の第１の実施の形態においては、図８に示すように、上述した本発明に関連する量子効率測定装置４００（図４（ｂ））と同様の方法で、透過光スペクトルＲ（λ）が測定される一方で、図９に示すように、試料ＳＭＰに再励起（二次励起）が生じないような状態で蛍光スペクトルＰ（λ）が測定される。このような２段階でスペクトルを測定することで、再励起（二次励起）に起因する誤差を低減できる。
【００７７】
なお、図９および図１０に示すように、励起光が積分器内で繰返し反射している状態においてスペクトルを測定するためには、予め、エネルギー校正をしておくことが好ましい。このエネルギー校正では、分光エネルギーが既知の光を積分器に照射し、そのときに測定されるスペクトルを基準として、測定されたスペクトルを補正する。これにより、試料ＳＭＰに吸収される光エネルギー（励起エネルギー）を正確に測定できる。
（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。
【００７８】
図１１を参照して、ユーザは、量子効率測定装置１００を用意するとともに、測定対象の試料ＳＭＰおよび標準体ＲＥＦが封入されたセルを用意する（ステップＳ２）。そして、上述した第１〜第３のスペクトルＥ（１）（λ）〜Ｅ（３）（λ）を測定する。なお、各スペクトルの測定順序は特に制限されることなく、最終的に、量子効率を算出する際に３つのスペクトルが測定されていればよい。図１１に示す例では、第１のスペクトル、第２のスペクトル、および、第３のスペクトルの順で測定する例を示す。
【００７９】
ステップＳ１０において、ユーザは、積分器４０の保持部２２に試料ＳＭＰを配置する。すなわち、ユーザは、積分器４０の積分空間内の所定位置に試料ＳＭＰを配置する。このとき、積分器４０の観測窓１４は、栓部材２８で塞がれているものとする。
【００８０】
続くステップＳ１２において、ユーザは、試料ＳＭＰについてのスペクトルを測定する。すなわち、積分器４０の試料窓１６を通じて光源装置６０からの励起光を試料ＳＭＰへ照射するとともに、積分器４０の観測窓１８を通じて積分空間内のスペクトルを測定器７０にて測定する。この測定器７０により測定されたスペクトルが第１のスペクトルＥ（１）（λ）となる。
【００８１】
続くステップＳ１４において、演算部８０が測定器７０により測定された第１のスペクトルＥ（１）（λ）のデータを格納する。
【００８２】
ステップＳ２０において、ユーザは、積分器４０の保持部２２に配置された試料ＳＭＰを維持したままで、積分器４０内の励起光の光軸Ａｘ１が交差する励起光入射部分（励起光通過窓１２）を、試料ＳＭＰを透過後の励起光（二次）が積分空間内に反射しないように構成する。すなわち、ユーザは、二次励起光を通過させるための励起光通過窓１２が栓部材３０で塞がれている状態から、栓部材３０を取除いた状態に変更する。
【００８３】
続くステップＳ２２において、ユーザは、試料ＳＭＰについてのスペクトルを測定する。すなわち、積分器４０の試料窓１６を通じて光源装置６０からの励起光を試料ＳＭＰへ照射するとともに、積分器４０の観測窓１８を通じて積分空間内のスペクトルを測定器７０にて測定する。この測定器７０により測定されたスペクトルが第２のスペクトルＥ（２）（λ）となる。
【００８４】
続くステップＳ２４において、演算部８０が測定器７０により測定された第２のスペクトルＥ（２）（λ）のデータを格納する。
【００８５】
ステップＳ３０において、ユーザは、積分器４０の保持部２２に標準体ＲＥＦを配置する。すなわち、ユーザは、積分器４０の積分空間内の所定位置に標準体ＲＥＦを配置する。
【００８６】
続くステップＳ３２において、ユーザは、積分器４０内の励起光の光軸Ａｘ１が交差する励起光入射部分（励起光通過窓１２）を、標準体ＲＥＦを透過後の励起光が積分空間内に反射するように構成する。すなわち、ユーザは、二次励起光を通過させるための励起光通過窓１２が開放されている状態から、栓部材３０で塞がれている状態に変更する。
【００８７】
続くステップＳ３４において、ユーザは、標準体ＲＥＦについてのスペクトルを測定する。すなわち、積分器４０の試料窓１６を通じて光源装置６０からの励起光を標準体ＲＥＦへ照射するとともに、積分器４０の観測窓１８を通じて積分空間内のスペクトルを測定器７０にて測定する。この測定器７０により測定されたスペクトルが第３のスペクトルＥ（３）（λ）となる。
【００８８】
続くステップＳ３６において、演算部８０が測定器７０により測定された第２のスペクトルＥ（２）（λ）のデータを格納する。
【００８９】
以上の処理によって、第１〜第３のスペクトルＥ（１）（λ）〜Ｅ（３）（λ）が測定されると、演算部８０による量子効率の算出処理が実行される。
【００９０】
ステップＳ４０において、演算部８０は、第１のスペクトルＥ（１）（λ）のうち励起光の波長範囲に対応する成分を透過光スペクトルＲ（λ）として算出する。続くステップＳ４２において、演算部８０は、第２のスペクトルＥ（２）（λ）のうち蛍光の波長範囲に対応する成分を蛍光スペクトルＰ（λ）として算出する。続くステップＳ４４において、演算部８０は、第３のスペクトルＥ（３）（λ）のうち励起光の波長範囲に対応する成分を励起光スペクトルＥ（λ）として算出する。
【００９１】
ステップＳ４６において、演算部８０は、ステップＳ４０〜Ｓ４４において算出された、透過光スペクトルＲ（λ）、蛍光スペクトルＰ（λ）、および励起光スペクトルＥ（λ）を用いて、上述の（１）式に従って、試料ＳＭＰの量子効率（内部量子収率）η内部を算出する。このとき、演算部８０は、第１のスペクトルＥ（１）（λ）のうち励起光に対応する透過光スペクトルＲ（λ）と、第３のスペクトルＥ（３）（λ）のうち励起光に対応する励起光スペクトルＥ（λ）との差分を試料ＳＭＰに吸収された光成分として算出する。
【００９２】
ステップＳ４８において、演算部８０は、算出した量子効率（内部量子収率）η内部の値を出力する。なお、出力形態としては、演算部８０に接続されたディスプレイなどにその値を表示する形態、演算部８０に接続された上位コンピュータなどにその値を伝送する形態、演算部８０に接続されたプリンタなどからその値をプリントする形態などが考えられる。
【００９３】
上述したように、第１〜第３のスペクトルＥ（１）（λ）〜Ｅ（３）（λ）の測定は任意に順序で行なうことができる。すなわち、図１１に示すステップＳ１０〜Ｓ１４、ステップＳ２０〜Ｓ２４、およびステップＳ３０〜Ｓ３６の処理単位で順序を入れ替えることが可能である。さらに、複数の試料ＳＭＰを連続的に測定する場合には、ステップＳ３０〜Ｓ３６に示す励起光スペクトルＥ（λ）の算出処理を１回だけ実行しておき、複数の試料ＳＭＰについて、この算出された励起光スペクトルＥ（λ）を共通的に利用してもよい。
（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。
【００９４】
図１２は、本発明の第１の実施の形態の変形例に従う量子効率測定装置を用いて試料ＳＭＰの量子効率を測定するための手順を説明するための図である。特に、図１２（ａ）には、第１のスペクトルＥ（１）（λ）および第３のスペクトルＥ（３）（λ）の測定状態を示し、図１２（ｂ）には、第２のスペクトルＥ（２）（λ）の測定状態を示す。
【００９５】
すなわち、図１２（ａ）に示す第１のスペクトルＥ（１）（λ）および第３のスペクトルＥ（３）（λ）の測定状態は、上述の図８および図１０と同様であるが、図１２（ｂ）に示す第２のスペクトルＥ（２）（λ）の測定状態においては、積分器５０Ａの外側から励起光通過窓１２に対応付けて光吸収部９０が装着される。
【００９６】
光吸収部９０は、典型的には、ライトトラップと称される光学部品であり、励起光通過窓１２を通過した二次励起光が積分空間内に反射しないように二次励起光を吸収する。同時に、光吸収部９０は、励起光通過窓１２を通じて積分空間内に外乱光が入射することを防止する機能も果たす。
【００９７】
あるいは、励起光の波長範囲の光を選択的に吸収するような光デバイスを励起光通過窓１２に装着してもよい。この場合には、二次励起光のみが吸収され、試料ＳＭＰから発生する蛍光は、励起光通過窓１２の部分で反射することになる。
【００９８】
［Ｄ．第２の実施の形態］
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。
【００９９】
すなわち、積分器５０Ｂにおいては、平面ミラー１０の中心部に二次励起光を通過させるための励起光通過窓１３が形成されており、半球部１の頂点部に励起光を積分空間内に照射するための試料窓１７が形成されている。励起光通過窓１３は、試料窓１７と対向し、かつ、積分器５０Ｂ内の励起光の光軸Ａｘ２が交差する励起光が入射部分する部分に位置する。励起光通過窓１３が開放状態であれば、光源装置６０から照射された励起光のうち、試料ＳＭＰを透過した後の成分（二次励起光）は、光軸Ａｘ２を伝搬した後に積分器５０Ｂの外部へ排出されることになる。
【０１００】
図１３に示す本発明の第２の実施の形態に従う量子効率測定装置２００は、上述の点を除いて、図６に示す本発明に関連する量子効率測定装置１００と同様であるので、その他の部位についての詳細な説明は繰返さない。また、量子効率の測定手順などについても、上述の第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１０１】
［Ｅ．第３の実施の形態］
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。
【０１０２】
図１４は、本発明の第３の実施の形態に従う量子効率測定装置３００の全体構成を示す模式図である。図１４に示す量子効率測定装置３００は、試料ＳＭＰの量子効率を測定するための積分空間を全球型の積分器５０Ｃを用いて形成する。
【０１０３】
積分器５０Ｃは、その内面（内壁）に光拡散反射層２ａを有する全球部２を含む。この光拡散反射層２ａは、代表的に、硫酸バリウムやＰＴＦＥなどの光拡散材料を塗布または吹付けることによって形成される。
【０１０４】
積分器５０Ｃにおいては、その内面側についての実質的な曲率中心Ｏを通る光軸Ａｘ３上に、光源装置６０からの励起光を積分空間内に照射するための照射窓５６と、試料ＳＭＰを透過した後の二次励起光を積分器５０Ｃの外部へ排出させるための励起光通過窓５８とが対向して形成されている。励起光通過窓５８には、全球部２の内面にある光拡散反射層２ａと実質的に同一の反射特性を有する栓部材３０が装着される。励起光通過窓５８に栓部材３０が装着されて、励起光通過窓５８が閉塞状態であれば、光源装置６０から照射された励起光のうち、試料ＳＭＰを透過した後の成分（二次励起光）は、積分器５０Ｃの内部へ拡散反射されることになる。
【０１０５】
すなわち、励起光通過窓５８と栓部材３０とは、励起光（二次励起光）を積分空間内に反射する状態と、励起光（二次励起光）を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して機能する。
【０１０６】
積分器５０Ｃの内部には、積分器内の励起光の光軸Ａｘ３上に試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦを配置するための保持部５１が設けられており、溶液状の試料ＳＭＰまたは標準体ＲＥＦを封入したセル５２が保持部５１によって積分空間内に吊下げられる。すなわち、保持部５１は、球体である積分器５０Ｃの中心部に試料ＳＭＰおよび標準体ＲＥＦを配置できるように構成される。
【０１０７】
積分器５０Ｃには、励起光の光軸Ａｘ３とは交差しない位置に観測窓５４が形成されている。この観測窓５４を通じて積分空間内の照度（スペクトル）が測定される。すなわち、試料ＳＭＰに対して励起光を照射することで発生する蛍光は、積分器５０Ｃの内面で多重反射され積分（均一化）される。この光の一部は、観測窓５４を通じて、光取出部２６から測定器７０へ導かれる。なお、試料ＳＭＰで生じた蛍光が直接的に観測窓５４に入射しないように、保持部５１と観測窓５４との間にバッフル５３が設けられる。
【０１０８】
上述の量子効率測定装置１００および２００と同様に、量子効率測定装置３００を用いた量子効率測定においても、以下の３つの状態においてそれぞれ測定される第１〜第３のスペクトルが用いられる。
【０１０９】
（１） 第１のスペクトルＥ（１）（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）
（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。
【０１１０】
具体的な量子効率の測定手順については、上述の第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１１１】
［Ｆ．作用効果］
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。
【０１１２】
また、本実施の形態に従う量子効率測定装置においては、積分器に設けられた励起光通過窓に栓部材を装着し、あるいは、取り外すだけで、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と、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とを簡単に切替ることができる。これにより、試料ＳＭＰの量子効率の測定に要する時間を短縮することができる。
【０１１３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 半球部、１ａ，２ａ 光拡散反射層、２ 全球部、８ 暗箱、１０ 平面ミラー、１０ａ 反射層、１２，１３，５８ 励起光通過窓、１４，１８，５４ 観測窓、１６，１７ 試料窓、２２，５１ 保持部、２６ 光取出部、２６ａ 筐体、２６ｂ ファイバ端部、２６ｃ，３１ 反射部、２６ｄ，６２ 光ファイバ、２８，３０ 栓部材、３２ 基材、３４ 磁石、３６，３８ 螺子溝、４０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 積分器、５２ セル、５３ バッフル、５６ 照射窓、６０ 光源装置、６４ 照射部、７０ 測定器、８０ 演算部、９０ 光吸収部、１００，２００，３００，４００ 量子効率測定装置、ＲＥＦ 標準体、ＳＭＰ 試料。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１９６７３５（Ｐ２０１１−１９６７３５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６１８０４（Ｐ２０１０−６１８０４）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００２０６９６７）大塚電子株式会社 (50)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００２０６９６７）大塚電子株式会社 (50)
【Ｆターム（参考）】
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