(57)【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、前記試料収容部、前記光出射部及び前記光入射部を移動させ、前記第１の状態では、前記光出射部を前記光入射開口に対向させ、かつ前記光入射部を前記光出射開口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】
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、前記積分球を構成する複数の部分を移動させ、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３】
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ための光入射孔、及び前記被測定光を出射させるための光出射孔を有し、前記試料収容部を覆う形状に形成された遮光部材と、
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、前記光入射開口が前記光出射部に対向し、かつ前記光出射開口が前記光入射部に対向した状態で、前記試料収容部を覆うように前記暗箱内に配置された積分球と、
前記遮光部材が積分球外に位置する第１の状態、及び前記遮光部材が前記積分球内に位置して試料収容部を覆う第２の状態のそれぞれの状態となるように、前記遮光部材を移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする量子収率測定装置。
【請求項４】
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、前記光入射開口が前記光出射部に対向し、かつ前記光出射開口が前記光入射部に対向した状態で、前記試料収容部を覆うように前記暗箱内に配置された積分球と、
前記試料から放出された前記被測定光を前記光検出部に直接導光する導光系と、
前記光出射開口を介して前記被測定光を前記光検出部に入射させる第１の状態、及び前記導光系を介して前記被測定光を前記光検出部に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、前記被測定光の光路を切り替える光路切替機構と、を備えることを特徴とする量子収率測定装置。
【請求項５】
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、前記光入射開口が前記光出射部に対向し、かつ前記光出射開口が前記光入射部に対向した状態で、前記試料収容部を覆うように前記暗箱内に配置された積分球と、
前記励起光を前記試料収容部に直接導光すると共に、前記試料から放出された前記被測定光を前記光検出部に直接導光する導光系と、
前記光入射開口を介して前記励起光を前記試料収容部に照射し、かつ前記光出射開口を介して前記被測定光を前記光検出部に入射させる第１の状態、及び、前記導光系を介して前記励起光を前記試料収容部に照射し、かつ前記導光系を介して前記被測定光を前記光検出部に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、前記励起光の光路及び前記被測定光の光路を切り替える光路切替機構と、を備えることを特徴とする量子収率測定装置。
【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、試料収容部、光出射部及び光入射部を移動させ、第１の状態では、光出射部を光入射開口に対向させ、かつ光入射部を光出射開口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、試料収容部、光出射部及び光入射部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】
また、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、積分球を構成する複数の部分を移動させ、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。
【００１１】
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、積分球を構成する複数の部分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。
【００１２】
また、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ための光入射孔、及び被測定光を出射させるための光出射孔を有し、試料収容部を覆う形状に形成された遮光部材と、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、光入射開口が光出射部に対向し、かつ光出射開口が光入射部に対向した状態で、試料収容部を覆うように暗箱内に配置された積分球と、遮光部材が積分球外に位置する第１の状態、及び遮光部材が積分球内に位置して試料収容部を覆う第２の状態のそれぞれの状態となるように、遮光部材を移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この量子収率測定装置では、遮光部材が積分球外に位置する第１の状態、及び遮光部材が積分球内に位置して試料収容部を覆う第２の状態のそれぞれの状態となるように、遮光部材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。
【００１４】
また、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、光入射開口が光出射部に対向し、かつ光出射開口が光入射部に対向した状態で、試料収容部を覆うように暗箱内に配置された積分球と、試料から放出された被測定光を光検出部に直接導光する導光系と、光出射開口を介して被測定光を光検出部に入射させる第１の状態、及び導光系を介して被測定光を光検出部に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、被測定光の光路を切り替える光路切替機構と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この量子収率測定装置では、光出射開口を介して被測定光を光検出部に入射させる第１の状態、及び導光系を介して被測定光を光検出部に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、被測定光の光路が光路切替機構によって切り替えられる。これにより、第２の状態で蛍光のスペクトルを直接（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。
【００１６】
また、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、光入射開口が光出射部に対向し、かつ光出射開口が光入射部に対向した状態で、試料収容部を覆うように暗箱内に配置された積分球と、励起光を試料収容部に直接導光すると共に、試料から放出された被測定光を光検出部に直接導光する導光系と、光入射開口を介して励起光を試料収容部に照射し、かつ光出射開口を介して被測定光を光検出部に入射させる第１の状態、及び、導光系を介して励起光を試料収容部に照射し、かつ導光系を介して被測定光を光検出部に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、励起光の光路及び被測定光の光路を切り替える光路切替機構と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この量子収率測定装置では、光入射開口を介して励起光を試料収容部に照射し、かつ光出射開口を介して被測定光を光検出部に入射させる第１の状態、及び、導光系を介して励起光を試料収容部に照射し、かつ導光系を介して被測定光を光検出部に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、被測定光の光路が光路切替機構によって切り替えられる。これにより、第２の状態で蛍光のスペクトルを直接（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。
【発明の効果】
【００１８】
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】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態の量子収率測定装置の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。
【図２】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横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。
【図３】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横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。
【図４】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。
【図５】本発明の第１の実施形態の量子収率測定装置の変形例の縦断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の量子収率測定装置の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。
【図７】図６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横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。
【図８】本発明の第３の実施形態の量子収率測定装置の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。
【図９】図８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横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の量子収率測定装置の横断面図である。
【図１１】図１０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横断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態の量子収率測定装置の横断面図である。
【図１３】図１２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横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
［第１の実施形態］
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態の量子収率測定装置の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。図１に示されるように、量子収率測定装置１Ａ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。
【００２２】
量子収率測定装置１Ａ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。
【００２３】
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を介して暗箱５内に入射する。
【００２４】
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を介して光検出部９内に入射する。
【００２５】
暗箱５内には、積分球１４が配置されており、積分球１４は、支持柱６９によって所定の位置に固定されている。積分球１４は、その内面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、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を介して積分球１４外に出射する。
【００２６】
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。
【００２７】
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が形成されている。試料セル２は、セル挿通開口１８を挿通するセル保持部材６１によって保持されている。なお、光入射面となる試料収容部３の側面は、励起光Ｌ１の光軸に対して９０°以外の所定の角度で傾斜している。これにより、その側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。
【００２８】
量子収率測定装置１Ａは、さらに、試料セル２の試料収容部３、光発生部６の光出射部７及び光検出部９の光入射部１１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、試料収容部３、光出射部７及び光入射部１１を移動させる。そして、移動機構３０は、第１の状態において、光発生部６の光出射部７を積分球１４の光入射開口１５に対向させ、かつ光検出部９の光入射部１１を積分球１４の光出射開口１６に対向させる。
【００２９】
また、第１の状態では、シャッタ６３が開かれて、光出射部７が暗箱５の開口６２から暗箱５内に臨み、シャッタ６６が開かれて、光入射部１１が暗箱５の開口６５から暗箱５内に臨む。一方、第２の状態では、シャッタ７０が開かれて、光出射部７が暗箱５の開口６４から暗箱５内に臨み、シャッタ６８が開かれて、光入射部１１が暗箱５の開口６７から暗箱５内に臨む。
【００３０】
以上のように構成された量子収率測定装置１Ａを用いて量子収率を測定する方法について説明する。まず、図２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。このとき、シャッタ６３，６６は開かれ、シャッタ７０，６８は閉じられている。
【００３１】
続いて、図１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。このとき、シャッタ６３，６６は開かれ、シャッタ７０，６８は閉じられている。
【００３２】
続いて、図３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によって試料収容部３、光出射部７及び光入射部１１が移動（ここでは、上昇）させられる。つまり、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。このとき、試料収容部３、光出射部７及び光入射部１１の相対的な位置関係は保持される。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。このとき、シャッタ６３，６６は閉じられ、シャッタ７０，６８は開かれている。
【００３３】
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４の領域Ａ１に相当する。
【００３４】
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４の領域Ａ２に相当する。
【００３５】
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。
【００３６】
以上説明したように、量子収率測定装置１Ａ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、試料収容部３、光出射部７及び光入射部１１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１Ａ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。
【００３７】
以上、本発明の第１の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、図５に示されるように、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７１によって光学的に接続してもよい。この場合、各光ファイバ７１を光出射部７及び光入射部１１として移動させることで、光発生部６及び光検出部９を移動させることが不要となる。
［第２の実施形態］
【００３８】
図６は、本発明の第２の実施形態の量子収率測定装置の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。図６に示されるように、量子収率測定装置１Ｂは、積分球１４を構成する複数の部分１４ａ，１４ｂを移動させる移動機構７２を備えている点で、上述した量子収率測定装置１Ａと主に相違している。
【００３９】
移動機構７２は、暗箱５内において積分球１４を支持しており、積分球１４を構成する複数の部分１４ａ，１４ｂを開いたり閉じたりする。部分１４ａ，１４ｂは、励起光Ｌ１の光軸に略垂直かつ被測定光Ｌ２の光軸に略平行な面で分割された半球体である。移動機構７２は、部分１４ａ，１４ｂの内面が上方を向くように部分１４ａ，１４ｂを開く。なお、移動機構７２は、部分１４ａ，１４ｂを閉じたときに、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。
【００４０】
次に、量子収率測定装置１Ｂを用いて量子収率を測定する方法について説明する。まず、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（すなわち、部分１４ａ，１４ｂが閉じられた図６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。
【００４１】
続いて、図６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（すなわち、部分１４ａ，１４ｂが閉じられた状態）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。
【００４２】
続いて、図７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７２によって部分１４ａ，１４ｂが移動させられる。そして、第２の状態（すなわち、部分１４ａ，１４ｂが開かれた状態）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。
【００４３】
以下、上述した量子収率測定装置１Ａの場合と同様に、データ解析装置によって、被測定光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃのデータのデータに基づいて試料Ｓの量子収率が算出される。
【００４４】
以上説明したように、量子収率測定装置１Ｂ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、積分球１４を構成する複数の部分１４ａ，１４ｂが移動機構７２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１Ｂ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。
【００４５】
また、第２の状態では、部分１４ａ，１４ｂの内面が光検出部９の光入射部１１に対向しない方向に開かれるので、被測定光Ｌ２が部分１４ａ，１４ｂの内面で反射したとしても、その反射光が光入射部１１に入射するのを抑制することができる。
【００４６】
以上、本発明の第２の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、移動機構７２は、積分球１４を構成する３以上の部分を移動させるものであってもよい。
［第３の実施形態］
【００４７】
図８は、本発明の第３の実施形態の量子収率測定装置の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。図８に示されるように、量子収率測定装置１Ｃは、遮光部材７３と、移動機構８０と、を備えている点で、上述した量子収率測定装置１Ａと主に相違している。
【００４８】
遮光部材７３は、試料収容部３を覆う形状に形成されており、励起光Ｌ１を入射させるための光入射孔７３ａ、及び被測定光Ｌ２を出射させるための光出射孔７３ｂを有している。この遮光部材７３の内壁には、反射防止のための塗装等の処理が施されることが好ましい。移動機構８０は、遮光部材７３が積分球１４外に位置する第１の状態、及び遮光部材７３が積分球１４内に位置して試料収容部３を覆う第２の状態のそれぞれの状態となるように、遮光部材７３を移動させる。
【００４９】
なお、積分球１４は、光入射開口１５が光発生部６の光出射部７に対向し、かつ光出射開口１６が光検出部９の光入射部１１に対向した状態で、試料収容部３を覆うように暗箱５内に配置されている。また、積分球１４には、遮光部材７３を挿通させる開口７４が形成されており、開口７４には、開口７４を開閉するシャッタ７５が設けられている。
【００５０】
次に、量子収率測定装置１Ｃを用いて量子収率を測定する方法について説明する。まず、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、遮光部材７３が積分球１４外に位置する第１の状態（すなわち、図８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。このとき、シャッタ７５は閉じられている。
【００５１】
続いて、図８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、遮光部材７３が積分球１４外に位置する第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。このとき、シャッタ７５は閉じられている。
【００５２】
続いて、図９に示されるように、シャッタ７５が開かれて、遮光部材７３が積分球１４内に位置して試料収容部３を覆う第２の状態となるように、移動機構８０によって遮光部材７３が移動させられる。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。なお、第２の状態においては、遮光部材７３の光入射孔７３ａが積分球１４の光入射開口１５に対向し、遮光部材７３の光出射孔７３ｂが積分球１４の光出射開口１６に対向する。
【００５３】
以下、上述した量子収率測定装置１Ａの場合と同様に、データ解析装置によって、被測定光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃのデータのデータに基づいて試料Ｓの量子収率が算出される。
【００５４】
以上説明したように、量子収率測定装置１Ｃでは、遮光部材７３が積分球１４外に位置する第１の状態、及び遮光部材７３が積分球１４内に位置して試料収容部３を覆う第２の状態のそれぞれの状態となるように、遮光部材７３が移動機構８０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１Ｃ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。
［第４の実施形態］
【００５５】
図１０は、本発明の第４の実施形態の量子収率測定装置の横断面図である。図１０に示されるように、量子収率測定装置１Ｄは、導光系７６と、光路切替機構７７，７９と、を備えている点で、上述した量子収率測定装置１Ａと主に相違している。
【００５６】
導光系７６は、暗箱５において光発生部６の光出射部７が接続された位置に隣接する位置から光検出部９の光入射部１１の途中の位置に至る光路を有しており、試料Ｓから放出された被測定光Ｌ２を光検出部９に直接導光する。導光系７６は、その光路の方向を変えるミラー７８を有している。
【００５７】
光路切替機構７７は、導光系７６の光路に対して進退自在なミラーであって、その光路上に位置している場合には、導光系７６に入射した被測定光Ｌ２を導光系７６の光路上に反射する。光路切替機構７９は、光入射部１１の光路と導光系７６の光路との交点に対して進退自在なミラーであって、その交点上に位置している場合には、導光系７６によって導光された被測定光Ｌ２を光入射部１１の光路上に反射する。つまり、光路切替機構７７，７９は、積分球１４の光出射開口１６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第１の状態、及び導光系７６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、被測定光Ｌ２の光路を切り替える。
【００５８】
なお、積分球１４は、光入射開口１５が光発生部６の光出射部７に対向し、かつ光出射開口１６が光検出部９の光入射部１１に対向した状態で、試料収容部３を覆うように暗箱５内に配置されている。
【００５９】
次に、量子収率測定装置１Ｄを用いて量子収率を測定する方法について説明する。まず、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、積分球１４の光出射開口１６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第１の状態（すなわち、図１０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。このとき、光路切替機構７７は、導光系７６の光路外に位置しており、光路切替機構７９は、光入射部１１の光路と導光系７６の光路との交点外に位置している。
【００６０】
続いて、図１０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、積分球１４の光出射開口１６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第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。このとき、光路切替機構７７は、導光系７６の光路外に位置しており、光路切替機構７９は、光入射部１１の光路と導光系７６の光路との交点外に位置している。
【００６１】
続いて、図１１に示されるように、導光系７６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第２の状態となるように、光路切替機構７７，７９によって被測定光Ｌ２の光路が切り替えられる。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。このとき、光路切替機構７７は、導光系７６の光路上に位置しており、光路切替機構７９は、光入射部１１の光路と導光系７６の光路との交点上に位置している。
【００６２】
以下、上述した量子収率測定装置１Ａの場合と同様に、データ解析装置によって、被測定光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃのデータのデータに基づいて試料Ｓの量子収率が算出される。
【００６３】
以上説明したように、量子収率測定装置１Ｄでは、積分球１４の光出射開口１６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第１の状態、及び導光系７６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、被測定光Ｌ２の光路が光路切替機構７７，７９によって切り替えられる。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１Ｄ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。
［第５の実施形態］
【００６４】
図１２は、本発明の第５の実施形態の量子収率測定装置の横断面図である。図１２に示されるように、量子収率測定装置１Ｅは、導光系８１と、光路切替機構８５，８６と、を備えている点で、上述した量子収率測定装置１Ａと主に相違している。
【００６５】
導光系８１は、光発生部６の光出射部７の途中の位置から光検出部９の光入射部１１の途中位置に至る光路を有しており、励起光Ｌ１を試料収容部３に直接導光すると共に、試料Ｓから放出された被測定光Ｌ２を光検出部９に直接導光する。導光系８１は、励起光Ｌ１を導光する光ファイバ８２、被測定光Ｌ２を導光する光ファイバ８３、並びに光ファイバ８２の光出射端部及び光ファイバ８３の光入射端部を束ねて保持するファイバ保持部材８４を有している。ファイバ保持部材８４は、シャッタ８８によって開閉される積分球１４の開口８７を介して、試料収容部３に対して進退自在となっている。
【００６６】
光路切替機構８５は、光出射部７の光路に対して進退自在なミラーであって、その光路上に位置している場合には、励起光Ｌ１を導光系８１の光路上に反射する。光路切替機構８６は、光入射部１１の光路に対して進退自在なミラーであって、その光路上に位置している場合には、導光系８１によって導光された被測定光Ｌ２を光入射部１１の光路上に反射する。つまり、光路切替機構８５，８６は、光入射開口１５を介して励起光Ｌ１を試料収容部３に照射し、かつ光出射開口１６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第１の状態、及び、導光系８１を介して励起光Ｌ１を試料収容部３に照射し、かつ導光系８１を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、励起光Ｌ１の光路及び被測定光Ｌ２の光路を切り替える。
【００６７】
なお、積分球１４は、光入射開口１５が光発生部６の光出射部７に対向し、かつ光出射開口１６が光検出部９の光入射部１１に対向した状態で、試料収容部３を覆うように暗箱５内に配置されている。
【００６８】
次に、量子収率測定装置１Ｅを用いて量子収率を測定する方法について説明する。まず、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、光入射開口１５を介して励起光Ｌ１を試料収容部３に照射し、かつ光出射開口１６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第１の状態（すなわち、図１２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。このとき、光路切替機構８５は、光出射部７の光路外に位置しており、光路切替機構８６は、光入射部１１の光路外に位置している。また、ファイバ保持部材８４は、積分球１４外に位置し、シャッタ８８は閉じられている。
【００６９】
続いて、図１２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、光入射開口１５を介して励起光Ｌ１を試料収容部３に照射し、かつ光出射開口１６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第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。このとき、光路切替機構８５は、光出射部７の光路外に位置しており、光路切替機構８６は、光入射部１１の光路外に位置している。また、ファイバ保持部材８４は、積分球１４外に位置し、シャッタ８８は閉じられている。
【００７０】
続いて、図１３に示されるように、シャッタ８８が開かれて、積分球１４の開口８７を介してファイバ保持部材８４が試料収容部３に接触若しくは接近させられる。さらに、導光系８１を介して励起光Ｌ１を試料収容部３に照射し、かつ導光系８１を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第２の状態となるように、光路切替機構８５，８６によって励起光Ｌ１の光路及び被測定光Ｌ２の光路が切り替えられる。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、光ファイバ８２を介して試料収容部３に照射される。試料Ｓで発生した蛍光は、光ファイバ８３を介して直接（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。このとき、光路切替機構８５は、光出射部７の光路上に位置しており、光路切替機構８６は、光入射部１１の光路上に位置している。
【００７１】
以下、上述した量子収率測定装置１Ａの場合と同様に、データ解析装置によって、被測定光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃのデータのデータに基づいて試料Ｓの量子収率が算出される。
【００７２】
以上説明したように、量子収率測定装置１Ｅでは、光入射開口１５を介して励起光Ｌ１を試料収容部３に照射し、かつ光出射開口１６を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第１の状態、及び、導光系８１を介して励起光Ｌ１を試料収容部３に照射し、かつ導光系８１を介して被測定光Ｌ２を光検出部９に入射させる第２の状態のそれぞれの状態となるように、光路切替機構８５，８６によって励起光Ｌ１の光路及び被測定光Ｌ２の光路が切り替えられる。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１Ｅ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。
【符号の説明】
【００７３】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…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、１４…積分球、１５…光入射開口、１６…光出射開口、３０，７２，８０…移動機構、７３…遮光部材、７３ａ…光入射孔、７３ｂ…光出射孔、７６，８１…導光系、７７，７９，８５，８６…光路切替機構、Ｌ１…励起光、Ｌ２，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ…被測定光、Ｓ…試料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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