量子収率測定装置
【課題】 試料の量子収率を正確にかつ効率良く測定することができる量子収率測定装置を提供する。
【解決手段】 量子収率測定装置１は、試料セル２の試料収容部３が内部に配置される暗箱５と、励起光Ｌ１を発生させる光発生部６と、被測定光Ｌ２を検出する光検出部９と、暗箱５内に配置された積分球１４と、暗箱５内において積分球１４を移動させる移動機構３０と、を備える。光発生部６は、暗箱５に接続された光出射部７を有し、光検出部９は、暗箱５に接続された光入射部１１を有する。積分球１４は、励起光Ｌ１を入射させる光入射開口１５、及び被測定光Ｌ２を出射させる光出射開口１６を有する。移動機構３０は、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態、及び試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態の各状態となるように、積分球１４を移動させる。
【解決手段】 量子収率測定装置１は、試料セル２の試料収容部３が内部に配置される暗箱５と、励起光Ｌ１を発生させる光発生部６と、被測定光Ｌ２を検出する光検出部９と、暗箱５内に配置された積分球１４と、暗箱５内において積分球１４を移動させる移動機構３０と、を備える。光発生部６は、暗箱５に接続された光出射部７を有し、光検出部９は、暗箱５に接続された光入射部１１を有する。積分球１４は、励起光Ｌ１を入射させる光入射開口１５、及び被測定光Ｌ２を出射させる光出射開口１６を有する。移動機構３０は、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態、及び試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態の各状態となるように、積分球１４を移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積分球を用いて発光材料等の量子収率を測定する量子収率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の量子収率測定装置として、発光材料等の試料に励起光を照射し、試料から放出された蛍光を積分球内で多重反射させて検出することにより、試料の量子収率（「発光材料に吸収された励起光のフォトン数」に対する「発光材料から放出された蛍光のフォトン数」の割合）を測定する技術が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
このような技術においては、試料が蛍光成分に対して光吸収性を有していると、蛍光が積分球内で多重反射しているときに、蛍光の一部が試料に吸収される場合がある（この現象を以下「再吸収」という）。そのような場合、蛍光のフォトン数が真の値（すなわち、発光材料から実際に放出された蛍光のフォトン数）よりも低く検出されることになる。そのため、別途、蛍光光度計を用いて、再吸収が生じない状態で試料から放出される蛍光の強度を測定し、それに基づいて先の蛍光のフォトン数を補正して量子収率を求める方法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０８６０３１号公報
【特許文献２】特開２００９−０７４８６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５１６３２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】CHRISTIAN WURTH、他７名、「Evaluation of a CommercialIntegrating Sphere Setup for the Determination of Absolute Photoluminescence QuantumYields of Dilute Dye Solutions」、APPLIED SPECTROSCOPY、（米国）、Volume 64, Number 7, 2010、ｐ．７３３−７４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、積分球を用いて試料の量子収率を正確に測定するためには、積分球を備えた装置とは別に、蛍光光度計を用いる必要があるなど、煩雑な作業を要する。
【０００７】
そこで、本発明は、試料の量子収率を正確にかつ効率良く測定することができる量子収率測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の量子収率測定装置は、試料を収容するための試料セルの試料収容部に励起光を照射し、試料及び試料収容部の少なくとも一方から放出される被測定光を検出することにより、試料の量子収率を測定する量子収率測定装置であって、試料収容部が内部に配置される暗箱と、暗箱に接続された光出射部を有し、励起光を発生させる光発生部と、暗箱に接続された光入射部を有し、被測定光を検出する光検出部と、励起光を入射させる光入射開口、及び被測定光を出射させる光出射開口を有し、暗箱内に配置された積分球と、試料収容部が積分球内に位置する第１の状態、及び試料収容部が積分球外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、暗箱内において積分球を移動させ、第１の状態では、光入射開口を光出射部に対向させ、かつ光出射開口を光入射部に対向させる移動機構と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この量子収率測定装置では、試料セルの試料収容部が積分球内に位置する第１の状態、及び試料セルの試料収容部が積分球外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、暗箱内において積分球が移動機構によって移動させられる。これにより、第２の状態で蛍光のスペクトル（蛍光成分（以下、同じ））を直接（積分球内での多重反射なしに）検出して、第１の状態で検出された蛍光のスペクトルを、第２の状態で検出された蛍光のスペクトルに基づいて補正することができる。従って、この量子収率測定装置によれば、試料の量子収率を正確にかつ効率良く測定することが可能となる。
【００１０】
ここで、移動機構は、積分球が固定されたステージ、ステージに固定されたナット、ナットに螺合された送りねじ軸、及び送りねじ軸を回転させる駆動源を有することが好ましい。これによれば、暗箱内において積分球を円滑に移動させることができる。
【００１１】
このとき、ナットは、送りねじ軸の軸線方向から見た場合に、ステージにおいて光入射開口から光出射開口に至る第１の領域及び第２の領域のうち、光入射開口から光出射開口に至る距離が短い第１の領域に固定されていることが好ましい。これによれば、試料セルの試料収容部が積分球内に位置する第１の状態において、光入射開口を光出射部に、また、光出射開口を光入射部に、それぞれ精度良く対向させることできる。
【００１２】
また、移動機構は、ステージに固定されたスリーブ、及びスリーブに挿通されたガイド軸をさらに有することが好ましい。これによれば、暗箱内において積分球をより円滑に移動させることができる。
【００１３】
このとき、積分球には、他の試料を支持するための試料台が着脱自在に取り付けられており、スリーブは、ガイド軸の軸線方向から見た場合に、光入射開口又は光出射開口を挟んで送りねじ軸と対向するように第２の領域に固定されていることが好ましい。これによれば、ガイド軸が光入射開口を挟んで送りねじ軸と対向している場合には光入射開口と反対側から、また、ガイド軸が光出射開口を挟んで送りねじ軸と対向している場合には光出射開口と反対側から、それぞれ積分球にアクセスし易くなり、積分球に対して試料台を容易に着脱することができる。
【００１４】
また、第１の状態での積分球の第１の位置、及び第２の状態での積分球の第２の位置のそれぞれの位置を検出する位置検出器をさらに備え、移動機構は、位置検出器によって第１の位置又は第２の位置が検出されたときに積分球を停止させることが好ましい。これによれば、試料セルの試料収容部が積分球内に位置する第１の状態、及び試料セルの試料収容部が積分球外に位置する第２の状態のそれぞれを確実に再現することができる。
【００１５】
また、光出射開口には、被測定光を絞る第１の絞り部材が設けられており、光入射部には、被測定光を絞る第２の絞り部材が設けられていることが好ましい。このように、二段階に絞り部材を設けることで、光検出部に被測定光を適正な角度で入射させて、光検出部内で迷光が発生するのを抑制することができる。さらに、積分球の光出射開口に第１の絞り部材を設けることで、光出射開口を介して積分球内に異物が侵入するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、試料の量子収率を正確にかつ効率良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の量子収率測定装置の平面図である。
【図２】図１の暗箱の内部及びその周辺部分の拡大図である。
【図３】図２のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】他の試料に励起光が照射されている状態での断面図である。
【図５】図２のV−V線に沿っての断面図である。
【図６】図１の量子収率測定装置を用いて量子収率を測定する方法を説明するための図である。
【図７】図１の量子収率測定装置を用いて量子収率を測定する方法を説明するための図である。
【図８】図１の量子収率測定装置を用いて量子収率を測定する方法を説明するための図である。
【図９】図１の量子収率測定装置を用いて量子収率を測定する方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態の量子収率測定装置の平面図であり、図２は、図１の暗箱の内部及びその周辺部分の拡大図である。図１及び図２に示されるように、量子収率測定装置１は、試料Ｓを収容するための試料セル２の試料収容部３に励起光Ｌ１を照射し、試料Ｓ及び試料収容部３の少なくとも一方から放出される被測定光Ｌ２を検出することにより、試料Ｓの量子収率（発光量子収率、蛍光量子収率、りん光量子収率等）を測定する装置である。試料Ｓは、例えば有機ＥＬ等の発光デバイスに用いられる発光材料等が所定の溶媒に溶かされたものである。試料セル２は、例えば合成石英からなり、試料収容部３は、例えば四角柱状の容器となっている。
【００２０】
量子収率測定装置１は、試料収容部３が内部に配置される暗箱５を備えている。暗箱５は、金属からなる直方体状の箱体であって、外部からの光の侵入を遮断する。暗箱５の内面５ａには、励起光Ｌ１及び被測定光Ｌ２を吸収する材料による塗装等が施されている。
【００２１】
暗箱５の一方の側壁には、光発生部６の光出射部７が接続されている。光発生部６は、例えばキセノンランプや分光器等により構成された励起光源であって、励起光Ｌ１を発生させる。励起光Ｌ１は、光出射部７に設けられたレンズ８によってコリメートされて、暗箱５内に入射する。
【００２２】
暗箱５の後壁には、光検出部９の光入射部１１が接続されている。光検出部９は、例えば分光器やＣＣＤセンサ等により構成されたマルチチャンネル検出器であって、被測定光Ｌ２を検出する。被測定光Ｌ２は、光入射部１１に設けられた絞り部材（第２の絞り部材）１２のアパーチャである開口１２ａで絞られて、スリット１３を介して光検出部９内に入射する。
【００２３】
暗箱５内には、積分球１４が配置されている。積分球１４は、その内面１４ａに硫酸バリウム等の高拡散反射剤の塗布が施されるか、若しくはＰＴＦＥやスペクトラロン等の材料で形成されている。積分球１４には、励起光Ｌ１を入射させる光入射開口１５、及び被測定光Ｌ２を出射させる光出射開口１６が形成されている。励起光Ｌ１は、暗箱５内においてレンズ６１によって集光されて、光入射開口１５を介して積分球１４内に入射する。被測定光Ｌ２は、光出射開口１６に設けられた絞り部材（第１の絞り部材）１７のアパーチャである開口１７ａで絞られて、積分球１４外に出射する。
【００２４】
以上の暗箱５、光発生部６及び光検出部９は、金属からなる筐体１０内に収容されている。なお、光発生部６の光出射部７から出射させられる励起光Ｌ１の光軸と、光検出部９の光入射部１１に入射させられる被測定光Ｌ２の光軸とは、水平面内において略直交している。
【００２５】
図３は、図２のIII−III線に沿っての断面図である。図３に示されるように、積分球１４の上部には、試料セル２を挿通させるセル挿通開口１８が形成されており、暗箱５の上壁には、セル挿通開口１８と対向するように開口２１が形成されている。試料セル２は、試料収容部３から延在する枝管４を有しており、枝管４は、開口１８，２１内に一部が配置される試料ホルダ１９によって保持されている。試料ホルダ１９のフランジ部には、一対の位置決め穴１９ａが形成されており、各位置決め穴１９ａには、開口２１を挟むように暗箱５の上壁に設けられた一対の位置決めピン２２のそれぞれが嵌め合わされる。これにより、がたが抑制された状態で試料収容部３の側面３ａが励起光Ｌ１の光軸に対して９０°以外の所定の角度で傾斜することになり、側面３ａで反射された励起光Ｌ１が光出射部７に戻ることが防止される。なお、暗箱５の上壁には、試料セル２の枝管４、試料ホルダ１９及び開口２１を覆うように遮光カバー２３が載置されている。
【００２６】
量子収率測定装置１は、さらに、暗箱５内において積分球１４を移動させる移動機構３０を備えている。移動機構３０は、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態、及び試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、積分球１４を移動させる。そして、移動機構３０は、第１の状態において、積分球１４の光入射開口１５を光発生部６の光出射部７に対向させ、かつ積分球１４の光出射開口１６を光検出部９の光入射部１１に対向させる。
【００２７】
移動機構３０は、積分球１４が固定されたステージ３１、ステージ３１に固定されたナット３２、ナット３２に螺合された送りねじ軸３３、及び送りねじ軸３３を回転させるモータ（駆動源）３４を有している。送りねじ軸３３は、暗箱５内において鉛直方向に延在しており、送りねじ軸３３の下端部は、暗箱５の下壁に回転自在に支持されている。モータ３４は、送りねじ軸３３の上端部に接続され、暗箱５に固定されている。なお、ナット３２内には、ボールが組み込まれており、ナット３２及び送りねじ軸３３は、ボールねじを構成している。
【００２８】
移動機構３０は、さらに、ステージ３１に固定されたスリーブ３５、及びスリーブ３５に挿通されたガイド軸３６を有している。ガイド軸３６は、暗箱５内において鉛直方向に延在しており、ガイド軸３６の上端部及び下端部は、暗箱５に固定されている。スリーブ３５は、ガイド軸３６に対してガイド軸３６の軸線方向に摺動自在となっている。
【００２９】
図２に示されるように、ナット３２は、送りねじ軸３３の軸線方向から見た場合に、ステージ３１において積分球１４の光入射開口１５から光出射開口１６に至る領域（第１の領域）Ｒ１及び領域（第２の領域）Ｒ２のうち、光入射開口１５から光出射開口１６に至る距離が短い領域Ｒ１に固定されている。また、スリーブ３５は、ガイド軸３６の軸線方向から見た場合に、積分球１４の光出射開口１６を挟んで送りねじ軸３３と対向するように領域Ｒ２に固定されている。
【００３０】
図３に戻り、量子収率測定装置１は、さらに、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態での積分球１４の第１の位置を検出する位置検出器５１と、試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態での積分球１４の第２の位置を検出する位置検出器５２と、を備えている。位置検出器５１，５２は、例えばフォトインタラプタであって、ステージ３１に固定された遮光板５３がフォトインタラプタの発光部と受光部との間に至ったときに、第１の位置及び第２の位置をそれぞれ検出する。そして、移動機構３０は、位置検出器５１，５２によって第１の位置又は第２の位置が検出されたときに積分球１４を停止させる。
【００３１】
図４は、他の試料に励起光が照射されている状態での断面図である。図４に示されるように、積分球１４の下部及びステージ３１には、開口３７が形成されている。開口３７には、ステージ３１の下側からステージ３１に着脱自在に取り付けられた試料台４０の一部が配置されている。つまり、試料台４０は、積分球１４に対して着脱自在に取り付けられている。試料台４０は、ガラス等の基板４１に薄膜状に形成された粉体や固体等の試料（他の試料）Ｓ´を支持するためのものである。なお、試料Ｓ´は、シャーレ等の容器に収容された状態で試料台４０に載置される場合もある。
【００３２】
試料Ｓ´に励起光Ｌ１が照射される場合には、ハンドル(光路切替手段)６２（図２参照）によってステージ６３が移動させられ、レンズ６１からレンズ６４に切り替えられる。レンズ６４によって集光された励起光Ｌ１は、ミラー６５，６６で順次反射されて試料Ｓ´に照射される。このとき、励起光Ｌ１の光軸が基板４１の表面に対して９０°以外の所定の角度で傾斜することになるので、基板４１の表面で反射された励起光Ｌ１が光出射部７に戻ることが防止される。なお、積分球１４の光入射開口１５は、試料Ｓ及び試料Ｓ´のいずれに励起光Ｌ１が照射される場合にも励起光Ｌ１を遮らない形状に形成されている。このように、積分球１４の光入射開口１５は、積分球１４の内側の開口よりも積分球１４の外側の開口が大きくなるように形成されているので、ハンドル(光路切替手段)６２によって光路が切り替えられても、励起光Ｌ１が遮られない。
【００３３】
図５は、図２のV−V線に沿っての断面図である。図５に示されるように、積分球１４内において光出射開口１６と対向する位置には、バッフル２４が配置されている。バッフル２４は、積分球１４の内面１４ａに立設された支持柱２５によって支持されている。また、積分球１４の内面１４ａには、バッフル２６が一体的に形成されている。バッフル２４は、試料Ｓ及び試料収容部３から放出された被測定光Ｌ２が光検出部９の光入射部１１に直接入射するのを防止し、バッフル２６は、試料Ｓ´から放出された被測定光Ｌ２が光検出部９の光入射部１１に直接入射するのを防止する。
【００３４】
以上のように構成された量子収率測定装置１を用いて量子収率を測定する方法について説明する。なお、図６〜図８において、(ａ)は、暗箱の内部の横断面図であり、（ｂ）は、暗箱の内部の縦断面図である。
【００３５】
まず、図６に示されるように、試料Ｓが収容されていない空の試料セル２を暗箱５にセットする。そして、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態で、光発生部６から励起光Ｌ１が出射されて試料収容部３に照射される。試料収容部３で反射された励起光Ｌ１、及び試料収容部３を透過した励起光Ｌ１は、積分球１４内で多重反射して、試料収容部３から放出された被測定光Ｌ２ａとして光検出部９によって検出される。
【００３６】
続いて、図７に示されるように、試料セル２に試料Ｓを収容し、その試料セル２を暗箱５にセットする。そして、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態で、光発生部６から励起光Ｌ１が出射されて試料収容部３に照射される。試料収容部３で反射された励起光Ｌ１、及び試料Ｓで発生した蛍光は、積分球１４内で多重反射して、試料Ｓ及び試料収容部３から放出された被測定光Ｌ２ｂとして光検出部９によって検出される。
【００３７】
続いて、図８に示されるように、試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態となるように、移動機構３０によって積分球１４が移動（ここでは、下降）させられる。このように、第１の状態から第２の状態に変更することに伴い、積分球１４の光入射開口１５及び光出射開口１６は、それぞれ、光発生部６の光出射部７及び光検出部９の光入射部１１に対して相対的に移動する。そして、第２の状態で、光発生部６から励起光Ｌ１が出射されて試料収容部３に照射される。試料Ｓで発生した蛍光は、直接（積分球１４内での多重反射なしに）、試料Ｓから放出された被測定光Ｌ２ｃとして光検出部９によって検出される。
【００３８】
以上のように、被測定光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃのデータが取得されると、パーソナルコンピュータ等のデータ解析装置によって、被測定光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの励起光成分のデータに基づき、試料Ｓに吸収された励起光Ｌ１のフォトン数（フォトン数に比例する値等のフォトン数に相当する値（以下、同じ））が算出される。試料Ｓに吸収された励起光Ｌ１のフォトン数は、図９の領域Ａ１に相当する。
【００３９】
その一方で、データ解析装置によって、被測定光Ｌ２ｃのデータに基づき、被測定光Ｌ２ｂの蛍光成分のデータが補正される（詳細は非特許文献１参照）。これにより、試料Ｓが蛍光成分に対して光吸収性を有しており再吸収が生じたとしても、真の値（すなわち、試料Ｓから実際に放出された蛍光のフォトン数）となるように補正された蛍光のフォトン数がデータ解析装置によって算出される。試料Ｓから放出された蛍光のフォトン数は、図９の領域Ａ２に相当する。
【００４０】
そして、データ解析装置によって、「試料Ｓに吸収された励起光Ｌ１のフォトン数」に対する「試料Ｓから放出された蛍光のフォトン数」である試料Ｓの量子収率が算出される。なお、試料Ｓが溶かされていない溶媒を試料セル２に収容し、その試料セル２を暗箱５にセットして、第１の状態で被測定光Ｌ２ａを検出する場合もある。
【００４１】
以上説明したように、量子収率測定装置１では、試料セル２の試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態、及び試料セル２の試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、暗箱５内において積分球１４が移動機構３０によって移動させられる。これにより、第２の状態で蛍光のフォトン数を直接（積分球１４内での多重反射なしに）検出して、第１の状態で検出された蛍光のフォトン数を、第２の状態で検出された蛍光のフォトン数に基づいて補正することができる。従って、量子収率測定装置１によれば、試料Ｓの量子収率を正確にかつ効率良く測定することが可能となる。
【００４２】
また、移動機構３０は、積分球１４が固定されたステージ３１、ステージ３１に固定されたナット３２、ナット３２に螺合された送りねじ軸３３、及び送りねじ軸３３を回転させるモータ３４を有している。さらに、移動機構３０は、ステージ３１に固定されたスリーブ３５、及びスリーブ３５に挿通されたガイド軸３６を有している。これらにより、暗箱５内において積分球１４を円滑に移動させることができる。
【００４３】
また、ナット３２は、送りねじ軸３３の軸線方向から見た場合に、ステージ３１において光入射開口１５から光出射開口１６に至る領域Ｒ１，Ｒ２のうち、光入射開口１５から光出射開口１６に至る距離が短い領域Ｒ１に固定されている。これにより、試料セル２の試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態において、光入射開口１５を光発生部６の光出射部７に、また、光出射開口１６を光検出部９の光入射部１１に、それぞれ精度良く対向させることできる。
【００４４】
また、スリーブ３５は、ガイド軸３６の軸線方向から見た場合に、光出射開口１６を挟んで送りねじ軸３３と対向するように領域Ｒ２に固定されている。これにより、光出射開口１６と反対側（すなわち、暗箱５の前壁側）から、積分球１４にアクセスし易くなり、積分球１４に対して試料台４０を容易に着脱することができる。
【００４５】
また、移動機構３０は、位置検出器５１，５２によって第１の位置又は第２の位置が検出されたときに積分球１４を停止させる。これにより、試料セル２の試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態、及び試料セル２の試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態のそれぞれを確実に再現することができる。
【００４６】
また、積分球１４の光出射開口１６には、被測定光Ｌ２を絞る絞り部材１７が設けられており、光検出部９の光入射部１１には、被測定光Ｌ２を絞る絞り部材１２が設けられている。このように、二段階に絞り部材１７，１２を設けることで（しかも、積分球１４の光出射開口１６と光検出部９の光入射部１１とに分けて絞り部材１７，１２間の距離を長くとることで絞り部材１２の開口１２ａを比較的小さくすることができ）、光検出部９に被測定光Ｌ２を適正な角度で入射させて、光検出部９内で迷光が発生するのを抑制することができる。さらに、積分球１４の光出射開口１６に絞り部材１７を設けることで、光出射開口１６を介して積分球１４内に異物が侵入するのを防止することができる。この効果は、量子収率測定装置１のように積分球１４を移動させる場合、暗箱５の内面５ａと積分球１４の光出射開口１６との間に隙間が生じることから、特に有効である。なお、絞り部材１７の開口１７ａの大きさが絞り部材１２の開口１２ａの大きさよりも小さいほうが好ましい。
【００４７】
また、試料ホルダ１９は、位置決め穴１９ａに位置決めピン２２が嵌め合わされた状態で、暗箱５の上壁に載置されているだけであり、同様に、遮光カバー２３も、暗箱５の上壁に載置されているだけである。これにより、積分球１４が上昇したときに、試料セル２に何らかの力が加わったとしても、その力が逃がされるので、試料セル２等が破損するのを防止することができる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、スリーブ３５は、ガイド軸３６の軸線方向から見た場合に、積分球１４の光入射開口１５を挟んで送りねじ軸３３と対向するように領域Ｒ２に固定されていてもよい。この場合、光入射開口１５と反対側（すなわち、暗箱５の他方の側壁側）から、積分球１４にアクセスし易くなり、積分球１４に対して試料台４０を容易に着脱することができる。
【００４９】
また、積分球１４の光出射開口１６に絞り部材１７を設けず、光検出部９の光入射部１１に複数の絞り部材１２を設けてもよい。この場合、試料セル２の試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態と、試料セル２の試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態とにおいて、略同一の条件で光検出部９内に被測定光Ｌ２を入射させることができる。さらに、光発生部６と暗箱５とを、また、光検出部９と暗箱５とを、それぞれ光ファイバ等によって光学的に接続してもよい。また、筐体１０を暗箱として構成してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…量子収率測定装置、２…試料セル、３…試料収容部、５…暗箱、６…光発生部、７…光出射部、９…光検出部、１１…光入射部、１２…絞り部材（第２の絞り部材）、１４…積分球、１５…光入射開口、１６…光出射開口、１７…絞り部材（第１の絞り部材）、３０…移動機構、３１…ステージ、３２…ナット、３３…送りねじ軸、３４…モータ（駆動源）、３５…スリーブ、３６…ガイド軸、４０…試料台、５１，５２…位置検出器、Ｌ１…励起光、Ｌ２，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ…被測定光、Ｒ１…領域（第１の領域）、Ｒ２…領域（第２の領域）、Ｓ…試料、Ｓ´…試料（他の試料）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積分球を用いて発光材料等の量子収率を測定する量子収率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の量子収率測定装置として、発光材料等の試料に励起光を照射し、試料から放出された蛍光を積分球内で多重反射させて検出することにより、試料の量子収率（「発光材料に吸収された励起光のフォトン数」に対する「発光材料から放出された蛍光のフォトン数」の割合）を測定する技術が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
このような技術においては、試料が蛍光成分に対して光吸収性を有していると、蛍光が積分球内で多重反射しているときに、蛍光の一部が試料に吸収される場合がある（この現象を以下「再吸収」という）。そのような場合、蛍光のフォトン数が真の値（すなわち、発光材料から実際に放出された蛍光のフォトン数）よりも低く検出されることになる。そのため、別途、蛍光光度計を用いて、再吸収が生じない状態で試料から放出される蛍光の強度を測定し、それに基づいて先の蛍光のフォトン数を補正して量子収率を求める方法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０８６０３１号公報
【特許文献２】特開２００９−０７４８６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５１６３２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】CHRISTIAN WURTH、他７名、「Evaluation of a CommercialIntegrating Sphere Setup for the Determination of Absolute Photoluminescence QuantumYields of Dilute Dye Solutions」、APPLIED SPECTROSCOPY、（米国）、Volume 64, Number 7, 2010、ｐ．７３３−７４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、積分球を用いて試料の量子収率を正確に測定するためには、積分球を備えた装置とは別に、蛍光光度計を用いる必要があるなど、煩雑な作業を要する。
【０００７】
そこで、本発明は、試料の量子収率を正確にかつ効率良く測定することができる量子収率測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の量子収率測定装置は、試料を収容するための試料セルの試料収容部に励起光を照射し、試料及び試料収容部の少なくとも一方から放出される被測定光を検出することにより、試料の量子収率を測定する量子収率測定装置であって、試料収容部が内部に配置される暗箱と、暗箱に接続された光出射部を有し、励起光を発生させる光発生部と、暗箱に接続された光入射部を有し、被測定光を検出する光検出部と、励起光を入射させる光入射開口、及び被測定光を出射させる光出射開口を有し、暗箱内に配置された積分球と、試料収容部が積分球内に位置する第１の状態、及び試料収容部が積分球外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、暗箱内において積分球を移動させ、第１の状態では、光入射開口を光出射部に対向させ、かつ光出射開口を光入射部に対向させる移動機構と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この量子収率測定装置では、試料セルの試料収容部が積分球内に位置する第１の状態、及び試料セルの試料収容部が積分球外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、暗箱内において積分球が移動機構によって移動させられる。これにより、第２の状態で蛍光のスペクトル（蛍光成分（以下、同じ））を直接（積分球内での多重反射なしに）検出して、第１の状態で検出された蛍光のスペクトルを、第２の状態で検出された蛍光のスペクトルに基づいて補正することができる。従って、この量子収率測定装置によれば、試料の量子収率を正確にかつ効率良く測定することが可能となる。
【００１０】
ここで、移動機構は、積分球が固定されたステージ、ステージに固定されたナット、ナットに螺合された送りねじ軸、及び送りねじ軸を回転させる駆動源を有することが好ましい。これによれば、暗箱内において積分球を円滑に移動させることができる。
【００１１】
このとき、ナットは、送りねじ軸の軸線方向から見た場合に、ステージにおいて光入射開口から光出射開口に至る第１の領域及び第２の領域のうち、光入射開口から光出射開口に至る距離が短い第１の領域に固定されていることが好ましい。これによれば、試料セルの試料収容部が積分球内に位置する第１の状態において、光入射開口を光出射部に、また、光出射開口を光入射部に、それぞれ精度良く対向させることできる。
【００１２】
また、移動機構は、ステージに固定されたスリーブ、及びスリーブに挿通されたガイド軸をさらに有することが好ましい。これによれば、暗箱内において積分球をより円滑に移動させることができる。
【００１３】
このとき、積分球には、他の試料を支持するための試料台が着脱自在に取り付けられており、スリーブは、ガイド軸の軸線方向から見た場合に、光入射開口又は光出射開口を挟んで送りねじ軸と対向するように第２の領域に固定されていることが好ましい。これによれば、ガイド軸が光入射開口を挟んで送りねじ軸と対向している場合には光入射開口と反対側から、また、ガイド軸が光出射開口を挟んで送りねじ軸と対向している場合には光出射開口と反対側から、それぞれ積分球にアクセスし易くなり、積分球に対して試料台を容易に着脱することができる。
【００１４】
また、第１の状態での積分球の第１の位置、及び第２の状態での積分球の第２の位置のそれぞれの位置を検出する位置検出器をさらに備え、移動機構は、位置検出器によって第１の位置又は第２の位置が検出されたときに積分球を停止させることが好ましい。これによれば、試料セルの試料収容部が積分球内に位置する第１の状態、及び試料セルの試料収容部が積分球外に位置する第２の状態のそれぞれを確実に再現することができる。
【００１５】
また、光出射開口には、被測定光を絞る第１の絞り部材が設けられており、光入射部には、被測定光を絞る第２の絞り部材が設けられていることが好ましい。このように、二段階に絞り部材を設けることで、光検出部に被測定光を適正な角度で入射させて、光検出部内で迷光が発生するのを抑制することができる。さらに、積分球の光出射開口に第１の絞り部材を設けることで、光出射開口を介して積分球内に異物が侵入するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、試料の量子収率を正確にかつ効率良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の量子収率測定装置の平面図である。
【図２】図１の暗箱の内部及びその周辺部分の拡大図である。
【図３】図２のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】他の試料に励起光が照射されている状態での断面図である。
【図５】図２のV−V線に沿っての断面図である。
【図６】図１の量子収率測定装置を用いて量子収率を測定する方法を説明するための図である。
【図７】図１の量子収率測定装置を用いて量子収率を測定する方法を説明するための図である。
【図８】図１の量子収率測定装置を用いて量子収率を測定する方法を説明するための図である。
【図９】図１の量子収率測定装置を用いて量子収率を測定する方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態の量子収率測定装置の平面図であり、図２は、図１の暗箱の内部及びその周辺部分の拡大図である。図１及び図２に示されるように、量子収率測定装置１は、試料Ｓを収容するための試料セル２の試料収容部３に励起光Ｌ１を照射し、試料Ｓ及び試料収容部３の少なくとも一方から放出される被測定光Ｌ２を検出することにより、試料Ｓの量子収率（発光量子収率、蛍光量子収率、りん光量子収率等）を測定する装置である。試料Ｓは、例えば有機ＥＬ等の発光デバイスに用いられる発光材料等が所定の溶媒に溶かされたものである。試料セル２は、例えば合成石英からなり、試料収容部３は、例えば四角柱状の容器となっている。
【００２０】
量子収率測定装置１は、試料収容部３が内部に配置される暗箱５を備えている。暗箱５は、金属からなる直方体状の箱体であって、外部からの光の侵入を遮断する。暗箱５の内面５ａには、励起光Ｌ１及び被測定光Ｌ２を吸収する材料による塗装等が施されている。
【００２１】
暗箱５の一方の側壁には、光発生部６の光出射部７が接続されている。光発生部６は、例えばキセノンランプや分光器等により構成された励起光源であって、励起光Ｌ１を発生させる。励起光Ｌ１は、光出射部７に設けられたレンズ８によってコリメートされて、暗箱５内に入射する。
【００２２】
暗箱５の後壁には、光検出部９の光入射部１１が接続されている。光検出部９は、例えば分光器やＣＣＤセンサ等により構成されたマルチチャンネル検出器であって、被測定光Ｌ２を検出する。被測定光Ｌ２は、光入射部１１に設けられた絞り部材（第２の絞り部材）１２のアパーチャである開口１２ａで絞られて、スリット１３を介して光検出部９内に入射する。
【００２３】
暗箱５内には、積分球１４が配置されている。積分球１４は、その内面１４ａに硫酸バリウム等の高拡散反射剤の塗布が施されるか、若しくはＰＴＦＥやスペクトラロン等の材料で形成されている。積分球１４には、励起光Ｌ１を入射させる光入射開口１５、及び被測定光Ｌ２を出射させる光出射開口１６が形成されている。励起光Ｌ１は、暗箱５内においてレンズ６１によって集光されて、光入射開口１５を介して積分球１４内に入射する。被測定光Ｌ２は、光出射開口１６に設けられた絞り部材（第１の絞り部材）１７のアパーチャである開口１７ａで絞られて、積分球１４外に出射する。
【００２４】
以上の暗箱５、光発生部６及び光検出部９は、金属からなる筐体１０内に収容されている。なお、光発生部６の光出射部７から出射させられる励起光Ｌ１の光軸と、光検出部９の光入射部１１に入射させられる被測定光Ｌ２の光軸とは、水平面内において略直交している。
【００２５】
図３は、図２のIII−III線に沿っての断面図である。図３に示されるように、積分球１４の上部には、試料セル２を挿通させるセル挿通開口１８が形成されており、暗箱５の上壁には、セル挿通開口１８と対向するように開口２１が形成されている。試料セル２は、試料収容部３から延在する枝管４を有しており、枝管４は、開口１８，２１内に一部が配置される試料ホルダ１９によって保持されている。試料ホルダ１９のフランジ部には、一対の位置決め穴１９ａが形成されており、各位置決め穴１９ａには、開口２１を挟むように暗箱５の上壁に設けられた一対の位置決めピン２２のそれぞれが嵌め合わされる。これにより、がたが抑制された状態で試料収容部３の側面３ａが励起光Ｌ１の光軸に対して９０°以外の所定の角度で傾斜することになり、側面３ａで反射された励起光Ｌ１が光出射部７に戻ることが防止される。なお、暗箱５の上壁には、試料セル２の枝管４、試料ホルダ１９及び開口２１を覆うように遮光カバー２３が載置されている。
【００２６】
量子収率測定装置１は、さらに、暗箱５内において積分球１４を移動させる移動機構３０を備えている。移動機構３０は、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態、及び試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、積分球１４を移動させる。そして、移動機構３０は、第１の状態において、積分球１４の光入射開口１５を光発生部６の光出射部７に対向させ、かつ積分球１４の光出射開口１６を光検出部９の光入射部１１に対向させる。
【００２７】
移動機構３０は、積分球１４が固定されたステージ３１、ステージ３１に固定されたナット３２、ナット３２に螺合された送りねじ軸３３、及び送りねじ軸３３を回転させるモータ（駆動源）３４を有している。送りねじ軸３３は、暗箱５内において鉛直方向に延在しており、送りねじ軸３３の下端部は、暗箱５の下壁に回転自在に支持されている。モータ３４は、送りねじ軸３３の上端部に接続され、暗箱５に固定されている。なお、ナット３２内には、ボールが組み込まれており、ナット３２及び送りねじ軸３３は、ボールねじを構成している。
【００２８】
移動機構３０は、さらに、ステージ３１に固定されたスリーブ３５、及びスリーブ３５に挿通されたガイド軸３６を有している。ガイド軸３６は、暗箱５内において鉛直方向に延在しており、ガイド軸３６の上端部及び下端部は、暗箱５に固定されている。スリーブ３５は、ガイド軸３６に対してガイド軸３６の軸線方向に摺動自在となっている。
【００２９】
図２に示されるように、ナット３２は、送りねじ軸３３の軸線方向から見た場合に、ステージ３１において積分球１４の光入射開口１５から光出射開口１６に至る領域（第１の領域）Ｒ１及び領域（第２の領域）Ｒ２のうち、光入射開口１５から光出射開口１６に至る距離が短い領域Ｒ１に固定されている。また、スリーブ３５は、ガイド軸３６の軸線方向から見た場合に、積分球１４の光出射開口１６を挟んで送りねじ軸３３と対向するように領域Ｒ２に固定されている。
【００３０】
図３に戻り、量子収率測定装置１は、さらに、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態での積分球１４の第１の位置を検出する位置検出器５１と、試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態での積分球１４の第２の位置を検出する位置検出器５２と、を備えている。位置検出器５１，５２は、例えばフォトインタラプタであって、ステージ３１に固定された遮光板５３がフォトインタラプタの発光部と受光部との間に至ったときに、第１の位置及び第２の位置をそれぞれ検出する。そして、移動機構３０は、位置検出器５１，５２によって第１の位置又は第２の位置が検出されたときに積分球１４を停止させる。
【００３１】
図４は、他の試料に励起光が照射されている状態での断面図である。図４に示されるように、積分球１４の下部及びステージ３１には、開口３７が形成されている。開口３７には、ステージ３１の下側からステージ３１に着脱自在に取り付けられた試料台４０の一部が配置されている。つまり、試料台４０は、積分球１４に対して着脱自在に取り付けられている。試料台４０は、ガラス等の基板４１に薄膜状に形成された粉体や固体等の試料（他の試料）Ｓ´を支持するためのものである。なお、試料Ｓ´は、シャーレ等の容器に収容された状態で試料台４０に載置される場合もある。
【００３２】
試料Ｓ´に励起光Ｌ１が照射される場合には、ハンドル(光路切替手段)６２（図２参照）によってステージ６３が移動させられ、レンズ６１からレンズ６４に切り替えられる。レンズ６４によって集光された励起光Ｌ１は、ミラー６５，６６で順次反射されて試料Ｓ´に照射される。このとき、励起光Ｌ１の光軸が基板４１の表面に対して９０°以外の所定の角度で傾斜することになるので、基板４１の表面で反射された励起光Ｌ１が光出射部７に戻ることが防止される。なお、積分球１４の光入射開口１５は、試料Ｓ及び試料Ｓ´のいずれに励起光Ｌ１が照射される場合にも励起光Ｌ１を遮らない形状に形成されている。このように、積分球１４の光入射開口１５は、積分球１４の内側の開口よりも積分球１４の外側の開口が大きくなるように形成されているので、ハンドル(光路切替手段)６２によって光路が切り替えられても、励起光Ｌ１が遮られない。
【００３３】
図５は、図２のV−V線に沿っての断面図である。図５に示されるように、積分球１４内において光出射開口１６と対向する位置には、バッフル２４が配置されている。バッフル２４は、積分球１４の内面１４ａに立設された支持柱２５によって支持されている。また、積分球１４の内面１４ａには、バッフル２６が一体的に形成されている。バッフル２４は、試料Ｓ及び試料収容部３から放出された被測定光Ｌ２が光検出部９の光入射部１１に直接入射するのを防止し、バッフル２６は、試料Ｓ´から放出された被測定光Ｌ２が光検出部９の光入射部１１に直接入射するのを防止する。
【００３４】
以上のように構成された量子収率測定装置１を用いて量子収率を測定する方法について説明する。なお、図６〜図８において、(ａ)は、暗箱の内部の横断面図であり、（ｂ）は、暗箱の内部の縦断面図である。
【００３５】
まず、図６に示されるように、試料Ｓが収容されていない空の試料セル２を暗箱５にセットする。そして、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態で、光発生部６から励起光Ｌ１が出射されて試料収容部３に照射される。試料収容部３で反射された励起光Ｌ１、及び試料収容部３を透過した励起光Ｌ１は、積分球１４内で多重反射して、試料収容部３から放出された被測定光Ｌ２ａとして光検出部９によって検出される。
【００３６】
続いて、図７に示されるように、試料セル２に試料Ｓを収容し、その試料セル２を暗箱５にセットする。そして、試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態で、光発生部６から励起光Ｌ１が出射されて試料収容部３に照射される。試料収容部３で反射された励起光Ｌ１、及び試料Ｓで発生した蛍光は、積分球１４内で多重反射して、試料Ｓ及び試料収容部３から放出された被測定光Ｌ２ｂとして光検出部９によって検出される。
【００３７】
続いて、図８に示されるように、試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態となるように、移動機構３０によって積分球１４が移動（ここでは、下降）させられる。このように、第１の状態から第２の状態に変更することに伴い、積分球１４の光入射開口１５及び光出射開口１６は、それぞれ、光発生部６の光出射部７及び光検出部９の光入射部１１に対して相対的に移動する。そして、第２の状態で、光発生部６から励起光Ｌ１が出射されて試料収容部３に照射される。試料Ｓで発生した蛍光は、直接（積分球１４内での多重反射なしに）、試料Ｓから放出された被測定光Ｌ２ｃとして光検出部９によって検出される。
【００３８】
以上のように、被測定光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃのデータが取得されると、パーソナルコンピュータ等のデータ解析装置によって、被測定光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの励起光成分のデータに基づき、試料Ｓに吸収された励起光Ｌ１のフォトン数（フォトン数に比例する値等のフォトン数に相当する値（以下、同じ））が算出される。試料Ｓに吸収された励起光Ｌ１のフォトン数は、図９の領域Ａ１に相当する。
【００３９】
その一方で、データ解析装置によって、被測定光Ｌ２ｃのデータに基づき、被測定光Ｌ２ｂの蛍光成分のデータが補正される（詳細は非特許文献１参照）。これにより、試料Ｓが蛍光成分に対して光吸収性を有しており再吸収が生じたとしても、真の値（すなわち、試料Ｓから実際に放出された蛍光のフォトン数）となるように補正された蛍光のフォトン数がデータ解析装置によって算出される。試料Ｓから放出された蛍光のフォトン数は、図９の領域Ａ２に相当する。
【００４０】
そして、データ解析装置によって、「試料Ｓに吸収された励起光Ｌ１のフォトン数」に対する「試料Ｓから放出された蛍光のフォトン数」である試料Ｓの量子収率が算出される。なお、試料Ｓが溶かされていない溶媒を試料セル２に収容し、その試料セル２を暗箱５にセットして、第１の状態で被測定光Ｌ２ａを検出する場合もある。
【００４１】
以上説明したように、量子収率測定装置１では、試料セル２の試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態、及び試料セル２の試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、暗箱５内において積分球１４が移動機構３０によって移動させられる。これにより、第２の状態で蛍光のフォトン数を直接（積分球１４内での多重反射なしに）検出して、第１の状態で検出された蛍光のフォトン数を、第２の状態で検出された蛍光のフォトン数に基づいて補正することができる。従って、量子収率測定装置１によれば、試料Ｓの量子収率を正確にかつ効率良く測定することが可能となる。
【００４２】
また、移動機構３０は、積分球１４が固定されたステージ３１、ステージ３１に固定されたナット３２、ナット３２に螺合された送りねじ軸３３、及び送りねじ軸３３を回転させるモータ３４を有している。さらに、移動機構３０は、ステージ３１に固定されたスリーブ３５、及びスリーブ３５に挿通されたガイド軸３６を有している。これらにより、暗箱５内において積分球１４を円滑に移動させることができる。
【００４３】
また、ナット３２は、送りねじ軸３３の軸線方向から見た場合に、ステージ３１において光入射開口１５から光出射開口１６に至る領域Ｒ１，Ｒ２のうち、光入射開口１５から光出射開口１６に至る距離が短い領域Ｒ１に固定されている。これにより、試料セル２の試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態において、光入射開口１５を光発生部６の光出射部７に、また、光出射開口１６を光検出部９の光入射部１１に、それぞれ精度良く対向させることできる。
【００４４】
また、スリーブ３５は、ガイド軸３６の軸線方向から見た場合に、光出射開口１６を挟んで送りねじ軸３３と対向するように領域Ｒ２に固定されている。これにより、光出射開口１６と反対側（すなわち、暗箱５の前壁側）から、積分球１４にアクセスし易くなり、積分球１４に対して試料台４０を容易に着脱することができる。
【００４５】
また、移動機構３０は、位置検出器５１，５２によって第１の位置又は第２の位置が検出されたときに積分球１４を停止させる。これにより、試料セル２の試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態、及び試料セル２の試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態のそれぞれを確実に再現することができる。
【００４６】
また、積分球１４の光出射開口１６には、被測定光Ｌ２を絞る絞り部材１７が設けられており、光検出部９の光入射部１１には、被測定光Ｌ２を絞る絞り部材１２が設けられている。このように、二段階に絞り部材１７，１２を設けることで（しかも、積分球１４の光出射開口１６と光検出部９の光入射部１１とに分けて絞り部材１７，１２間の距離を長くとることで絞り部材１２の開口１２ａを比較的小さくすることができ）、光検出部９に被測定光Ｌ２を適正な角度で入射させて、光検出部９内で迷光が発生するのを抑制することができる。さらに、積分球１４の光出射開口１６に絞り部材１７を設けることで、光出射開口１６を介して積分球１４内に異物が侵入するのを防止することができる。この効果は、量子収率測定装置１のように積分球１４を移動させる場合、暗箱５の内面５ａと積分球１４の光出射開口１６との間に隙間が生じることから、特に有効である。なお、絞り部材１７の開口１７ａの大きさが絞り部材１２の開口１２ａの大きさよりも小さいほうが好ましい。
【００４７】
また、試料ホルダ１９は、位置決め穴１９ａに位置決めピン２２が嵌め合わされた状態で、暗箱５の上壁に載置されているだけであり、同様に、遮光カバー２３も、暗箱５の上壁に載置されているだけである。これにより、積分球１４が上昇したときに、試料セル２に何らかの力が加わったとしても、その力が逃がされるので、試料セル２等が破損するのを防止することができる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、スリーブ３５は、ガイド軸３６の軸線方向から見た場合に、積分球１４の光入射開口１５を挟んで送りねじ軸３３と対向するように領域Ｒ２に固定されていてもよい。この場合、光入射開口１５と反対側（すなわち、暗箱５の他方の側壁側）から、積分球１４にアクセスし易くなり、積分球１４に対して試料台４０を容易に着脱することができる。
【００４９】
また、積分球１４の光出射開口１６に絞り部材１７を設けず、光検出部９の光入射部１１に複数の絞り部材１２を設けてもよい。この場合、試料セル２の試料収容部３が積分球１４内に位置する第１の状態と、試料セル２の試料収容部３が積分球１４外に位置する第２の状態とにおいて、略同一の条件で光検出部９内に被測定光Ｌ２を入射させることができる。さらに、光発生部６と暗箱５とを、また、光検出部９と暗箱５とを、それぞれ光ファイバ等によって光学的に接続してもよい。また、筐体１０を暗箱として構成してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…量子収率測定装置、２…試料セル、３…試料収容部、５…暗箱、６…光発生部、７…光出射部、９…光検出部、１１…光入射部、１２…絞り部材（第２の絞り部材）、１４…積分球、１５…光入射開口、１６…光出射開口、１７…絞り部材（第１の絞り部材）、３０…移動機構、３１…ステージ、３２…ナット、３３…送りねじ軸、３４…モータ（駆動源）、３５…スリーブ、３６…ガイド軸、４０…試料台、５１，５２…位置検出器、Ｌ１…励起光、Ｌ２，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ…被測定光、Ｒ１…領域（第１の領域）、Ｒ２…領域（第２の領域）、Ｓ…試料、Ｓ´…試料（他の試料）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容するための試料セルの試料収容部に励起光を照射し、前記試料及び前記試料収容部の少なくとも一方から放出される被測定光を検出することにより、前記試料の量子収率を測定する量子収率測定装置であって、
前記試料収容部が内部に配置される暗箱と、
前記暗箱に接続された光出射部を有し、前記励起光を発生させる光発生部と、
前記暗箱に接続された光入射部を有し、前記被測定光を検出する光検出部と、
前記励起光を入射させる光入射開口、及び前記被測定光を出射させる光出射開口を有し、前記暗箱内に配置された積分球と、
前記試料収容部が前記積分球内に位置する第１の状態、及び前記試料収容部が前記積分球外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、前記暗箱内において前記積分球を移動させ、前記第１の状態では、前記光入射開口を前記光出射部に対向させ、かつ前記光出射開口を前記光入射部に対向させる移動機構と、を備えることを特徴とする量子収率測定装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記積分球が固定されたステージ、前記ステージに固定されたナット、前記ナットに螺合された送りねじ軸、及び前記送りねじ軸を回転させる駆動源を有することを特徴とする請求項１記載の量子収率測定装置。
【請求項３】
前記ナットは、前記送りねじ軸の軸線方向から見た場合に、前記ステージにおいて前記光入射開口から前記光出射開口に至る第１の領域及び第２の領域のうち、前記光入射開口から前記光出射開口に至る距離が短い前記第１の領域に固定されていることを特徴とする請求項２記載の量子収率測定装置。
【請求項４】
前記移動機構は、前記ステージに固定されたスリーブ、及び前記スリーブに挿通されたガイド軸をさらに有することを特徴とする請求項２又は３記載の量子収率測定装置。
【請求項５】
前記積分球には、他の試料を支持するための試料台が着脱自在に取り付けられており、
前記スリーブは、前記ガイド軸の軸線方向から見た場合に、前記光入射開口又は前記光出射開口を挟んで前記送りねじ軸と対向するように前記第２の領域に固定されていることを特徴とする請求項４記載の量子収率測定装置。
【請求項６】
前記第１の状態での前記積分球の第１の位置、及び前記第２の状態での前記積分球の第２の位置のそれぞれの位置を検出する位置検出器をさらに備え、
前記移動機構は、前記位置検出器によって前記第１の位置又は前記第２の位置が検出されたときに前記積分球を停止させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の量子収率測定装置。
【請求項７】
前記光出射開口には、前記被測定光を絞る第１の絞り部材が設けられており、前記光入射部には、前記被測定光を絞る第２の絞り部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の量子収率測定装置。
【請求項１】
試料を収容するための試料セルの試料収容部に励起光を照射し、前記試料及び前記試料収容部の少なくとも一方から放出される被測定光を検出することにより、前記試料の量子収率を測定する量子収率測定装置であって、
前記試料収容部が内部に配置される暗箱と、
前記暗箱に接続された光出射部を有し、前記励起光を発生させる光発生部と、
前記暗箱に接続された光入射部を有し、前記被測定光を検出する光検出部と、
前記励起光を入射させる光入射開口、及び前記被測定光を出射させる光出射開口を有し、前記暗箱内に配置された積分球と、
前記試料収容部が前記積分球内に位置する第１の状態、及び前記試料収容部が前記積分球外に位置する第２の状態のそれぞれの状態となるように、前記暗箱内において前記積分球を移動させ、前記第１の状態では、前記光入射開口を前記光出射部に対向させ、かつ前記光出射開口を前記光入射部に対向させる移動機構と、を備えることを特徴とする量子収率測定装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記積分球が固定されたステージ、前記ステージに固定されたナット、前記ナットに螺合された送りねじ軸、及び前記送りねじ軸を回転させる駆動源を有することを特徴とする請求項１記載の量子収率測定装置。
【請求項３】
前記ナットは、前記送りねじ軸の軸線方向から見た場合に、前記ステージにおいて前記光入射開口から前記光出射開口に至る第１の領域及び第２の領域のうち、前記光入射開口から前記光出射開口に至る距離が短い前記第１の領域に固定されていることを特徴とする請求項２記載の量子収率測定装置。
【請求項４】
前記移動機構は、前記ステージに固定されたスリーブ、及び前記スリーブに挿通されたガイド軸をさらに有することを特徴とする請求項２又は３記載の量子収率測定装置。
【請求項５】
前記積分球には、他の試料を支持するための試料台が着脱自在に取り付けられており、
前記スリーブは、前記ガイド軸の軸線方向から見た場合に、前記光入射開口又は前記光出射開口を挟んで前記送りねじ軸と対向するように前記第２の領域に固定されていることを特徴とする請求項４記載の量子収率測定装置。
【請求項６】
前記第１の状態での前記積分球の第１の位置、及び前記第２の状態での前記積分球の第２の位置のそれぞれの位置を検出する位置検出器をさらに備え、
前記移動機構は、前記位置検出器によって前記第１の位置又は前記第２の位置が検出されたときに前記積分球を停止させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の量子収率測定装置。
【請求項７】
前記光出射開口には、前記被測定光を絞る第１の絞り部材が設けられており、前記光入射部には、前記被測定光を絞る第２の絞り部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の量子収率測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１１７８１６（Ｐ２０１２−１１７８１６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６４８３１（Ｐ２０１０−２６４８３１）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]