picoTAS + TCSPCpicoTAS + TCSPC の特長
 自社開発RIPT 法と TCSPC法を1台に融合
 コンパクト設計、光学ベンチ不要（-ns モデル）
picoTAS は光が関わる多くの現象では、瞬時に生成・消滅する中間体（過渡種）が生成物や反応効率を決める上で重要な役割を果たしています。これらの中間体は一つの反応系でも複数存在し、観測される時間スケールも波長領域も異なります。

picoTAS+TCSPC は、過渡吸収法と蛍光寿命法の２つの手法を用い、時間・波長の両方で広い範囲にわたって中間体の光吸収信号や発光信号を観測でき、さまざまな高速反応の研究や高性能デバイスの開発に貢献します。

 100 ピコ秒からミリ秒の過渡吸収測定
 可視～近赤外の広い測定波長領域
 発光信号を除去し、純粋な過渡吸収を測定+ TCSPC は

 過渡吸収測定モードからの切り替えは簡単
 任意の波長で蛍光励起が可能 ** 繰り返し周期 50 ns (= 1/20 MHz) 固定時

過渡吸収分光法とは ・ ・ ・ 吸収（吸光度）の変化を高速測定
 短寿命中間体（過渡種）を検出・識別
 発光性、非発光性中間体のいずれも検出可能
 複雑な反応過程を追跡・解析可能

過渡吸収分光法 (Transient Absorption Spectroscopy)
は、吸収分光測定を超高速に時間分解して行う方法です。パルス光で対象試料の高速光反応を誘起し、引き続いて起こる過程を吸光度や吸収スペクトルの時間変化として観測します。
同じ時間分解分光法である蛍光寿命測定法で得られる情報は、多くの場合、反応初期の蛍光性中間体（励起一重項）のものに限られます。過渡吸収分光法であれば非発光性の中間体・中間状態（短寿命ラジカル、電子移動状態、など）の情報も得ることができ、初期過程に続く複雑な反応過程も全て追跡することができます。

広範なアプリケーション
対象領域

TCSPC 蛍光寿命法とは ・ ・ ・ 発光の変化を高速測定
 発光性励起種を検出・識別 シングルフォトンカウンティングにより、高感度かつ精密に寿命を算出

2TCSPC（Time-Correlated Single Photon Counting;
時間相関単一光子計数法）蛍光寿命法とは、パルス光励起により試料 か ら 輻 射 さ れ る 発 光 （ photoluminescence; 蛍 光（fluorescence）およびりん光（phosphorescence））強度の時間変化を観測する発光寿命測定法の一つで、極めて高い感度と時間分解能を併せ持った手法です。
発光性の過渡種しか検出できませんが、微量な試料でも測定でき、また過渡吸収法を組み合わせて解析を行うことで、高速反応の本質により深く迫ることができます。

対象物質

 色素標識 DNA
 フォトクロミック
 光スイッチング 量子ドット 人工光合成
 光触媒
 有機系太陽電池 など

 フラーレン ポルフィリン
 光反応性有機分子
 各種金属錯体
 酸化チタン 有機EL素子
 ナノカーボン など

現象

学問分野

 励起一重項
 三重項
 電子移動 電荷分離 ラジカル生成・消滅
 エキシマ―生成・消滅
 エネルギー移動 など 光化学
 光物理学 光生物学 ナノサイエンス 材料化学 エネルギー化学
 環境化学 など

33picoTAS + TCSPC

システム構成picoTAS 光学ユニット (分光器、光学系、試料室、検出器)

TCSPC ユニット（光学ユニットに組み込み）• 410-1600 nm

色収差を最小限に抑えた光学設計• ダブルビーム式

光源のふらつきを補正しますPC• 2mm溶液セル、薄膜ホルダー• 斜入射配置ポンプ光学系
2mmセル・薄膜試料で高い励起効率• 自動シャッター（ポンプ、プローブ）• プローブ光強度オートバランス機構

専用オシロスコープ

フォトニッククリスタルファイバー

プローブ光源（蛍光寿命測定用の第2ポンプ光源）

ポンプ光源

高繰り返しスーパーコンティニュアム白色光源-ns モデル パルス幅 200 ps*, 1 kHz

50-100 ps, 20 MHz, 410-1600 nm*350 ps のモデルもあります。お問い合わせ下さい。
または-ps モデル パルス幅 25 ps, 1 kHz

picoTAS による過渡吸収測定において、プローブ光（パルス列）とポンプ光（パルス）は非同期です

測定原理 RIPT （リプト）法
ポンプ 1 回目

RIPT （リプト） 法ではポンプ光照射ごとにポンプ光（< 1 ns, ～1kHz）とプローブ光（スーパーコンティニュアム白色光源, 50～100ps,20MHz）の信号波形を高速フォトダイオードとオシロスコープで記録します。これらの信号からポンプ光と全てのプローブ光の遅延時間を計算しポンプます。またサンプルを透過したプローブ光パルスの1つ1つの光強度をアンプ付検出器（フォトダイオード etc.)で同じオシロスコープに記録し、そのプローブ

ポンプ 2 回目

(Randomly Interleaved Pulse Train Method)
再構成ウィンドウ

I

強度を遅延時間に基づいてPC上で並べ替えます。ポンプ光照射を繰り返すと、ポンプ光とプローブ光は非同期なので毎回遅延時間が異なりまt d [1]す。したがってポンプ光照射を多数回繰り返すことにより、やがて時間的に連続的なデータが蓄積されます。これを吸光度演算しPC上でプロットすることによって、高い時間分解能と広い測定時間幅が同時に達成された過渡吸収信号となります。

4検出信号

Optics Letters, 41, 1498 (2016)

ポンプ k 回目

t d [2]t d [k]

吸光度変化の計算

td5

picoTAS / 過渡吸収

picoTAS / 過渡吸収
ギャップ時間帯 (1ns～20ns) を完全にカバーしました
1 ナノ秒から 20 ナノ秒の時間領域は、従来の方法では過渡吸収の測定が難しい「ギャップ時間帯」でしたが、picoTAS はこれまでほとんど計測できなかったこの時間領域の測定を可能にしました。
Benzophenon in Acetonitrile
Probe at 550 nm

可視～近赤外の広い波長領域を継ぎ目無く測定できます
picoTAS なら可視(≧ 410 nm) から近赤外 (≦ 1600 nm) までの広い波長範囲を連続的に測定することができます。ハードウェアの手動切替部分はありません！
特に近赤外領域は近年観測の必要性が高まっています。

ギャップ時間帯には、「励起一重項状態」 多くの光化学反応の最初の励起状態「励起三重項状態」 第二の励起状態で、反応生成物を決めるなど応用面において重要な鍵を握る中間状態「ラジカル種」
反応性の高い中間状態のほか、分子内、分子間のさまざまな状態や反応過程が存在します。

波長ごとの時間分解データ取得

ギャップ時間帯
フラッシュフォトリシス

ポンプ・プローブ

picoTAS
ナノ秒フラッシュフォトリシス
ギャップ時間帯

観測
で
きる
現象
例

picoTAS

プローブ光源に用いているスーパーコンティニュアム
光源は可視から近赤外の広い波長範囲にわたって光を射出しています。その強度には波長依存性がありますが、picoTAS は検出器に入る光励起一重項項間交差励起三重項強度を自動的に調整します。

ラジカル種、エネルギー移動、電子移動、etc/fs

ps

ns

µs

mss

ポンプ・プローブ

スペクトルを抽出する
時間を選択

100 ピコ秒～ミリ秒の広い時間幅の測定を可能にしました

過渡吸収スペクトルを表示・保存

picoTAS は 100 ピコ秒からミリ秒までの６桁以上にわたる広い時間領域の過渡吸収測定が可能であるため、各種中間体の生成から消滅までの全体を観測できます。
C60 in toluene

Ir(ppy)3 in THF

拡張性

6

赤外領域やX 線領域のピコ秒プローブ光源と組み合わることにより、さらに広い波長領域（エネルギー領域）の測定も可能になります。

7

picoTAS / 過渡吸収+TCSPC / 蛍光寿命

発光信号を除去し、純粋な過渡吸収信号を測定します
picoTAS なら発光性の試料でも純粋な過渡吸収信号を得ることができます。従来の手法では蛍光やりん光に覆い隠されていた励起一重項状態や励起三重項状態の過渡吸収信号も明確に検出することができます。
従来のナノ秒フラッシュ
フォトリシスのデータ

picoTAS によるデータ

蛍光寿命測定モードへの切り替えは簡単
本コンバインシステムは、picoTASの過渡吸収測定で採用されているRIPT法と、TCSPC法が持つ「二つのパルス信号の遅延を正確に測定する」という類似性を利用し、本来の過渡吸収測定機能に加え、単一光子計数検出器とわずかな光学系の追加のみで発光寿命測定機能を提供します。過渡吸収測定モードと蛍光寿命測定モードの切り替えは簡単です。
蛍光寿命測定機能の励起光として、過渡吸収測定ではプローブ光として用いていたスーパーコンティニューム光をとして利用することで、410から1600 nmの範囲の任意の波長で試料を励起することが可能です。ただしこの場合、繰り返し周期は50 nsとなるため、寿命の長蛍光

い蛍光には対応できない場合があります。一方で過渡吸収測定でポンプ光として用いている蛍光が混入した過渡吸収信号

蛍光が除去された真の過渡吸収信号

サブナノ・ピコ秒レーザーを蛍光寿命測定の励起光として用いれば、寿命の長い発光信号にも対応できます。

蛍光
蛍光が混入した過渡吸収スペクトル

蛍光が除去された真の過渡吸収スペクトル

picoTAS における発光信号の除去方法

色素MK2の過渡吸収と蛍光寿命
有機薄膜太陽電池用に開発された色素MK2の過渡吸収信号と蛍光寿命を本コンバイン

picoTAS の測定方式である
RIPT法では、プローブ光が照射システムで測定しました。それぞれが励起一重項を異なる側面（光吸収と発光）により観1測していますが、その寿命がほぼ一致していることが分かります。

MK2

されていない瞬間をサンプリングすることで、蛍光・りん光などの発光の信号を計測することができます。
こうして得た発光信号をプローブ光の透過光信号から差し引くことで、発光の影響を除去した純粋な過渡吸収信号を得ることができます。

189

仕様
過渡吸収測定モデル

picoTAS-ns-W3-TCSPC

測定方式

picoTAS-ps-TCSPC

200 ps 以下 *1

100 ps 以下

遅延時間分解能10 ps, 20 ps, 50 ps, 100 ps, 200 ps, 500 ps, 1 ns, 2ns, 5 ns, 10 ns, 20 ns

測定フルスケール
測定波長
自動制御
対応試料

100 ns ～ 0.5 ms
410 ～ 1600 nm
シャッター（ポンプ光・プローブ光）、波長、波長バンド幅、波長スキャン、プローブ光強度調整
溶液（光路長 2 mm）、薄膜
パッシブ Q-SW マイクロチップレーザー
ピコ秒モードロックレーザー
532 nm and 355 nm
532 nm and 355 nm and/or 266 nm
25 ps 以下
200 ps 以下 *2
20 μJ 以上
80 μJ 以上
1000 Hz
1000 Hz
高繰り返しピコ秒スーパーコンティニュアム光源
410 ～ 1600 nm
50-100 ps 以下（波長に依存）
20 MHz ± 5%（蛍光寿命用の第1ポンプ光源）

プローブ光（蛍光寿命用の第2ポンプ光源）

光源
波長
パルス幅
パルスエネルギー
繰り返し周波数
光源
波長
パルス幅
繰り返し周波数

信号記録装置制御用ＰＣ測定ソフトウェア

シーケンスモード搭載オシロスコープ、アナログ帯域 200 MHz, 4 ch, 12 bit
OS

Windows 10

機能

ハードウェア制御、オシロスコープ設定、過渡吸収スペクトル再構成・表示、カーブフィッティング (非線形最小自乗法)、データ重ね書き、データのテキスト保存

設置環境

除振台、光学ベンチ不要

除振性能付き光学ベンチ上に設置*1 パルス幅 350 ps のポンプ光レーザーを用いた場合は 400 ps 以下 *2 350 ps のモデル(-W1, -W2) もあります。お問い合わせ下さい

蛍光寿命測定 (-ns, -ps 共通）測定方式

時間相関単一光子計数法 (TCSPC, Time Correlated Single Photon Counting method)

励起光（ポンプ光）モード

1 kHz 固定波長（第１ポンプ光源利用）

20 MHz 可変波長（第２ポンプ光源利用）

532 and 355 nm

410 – 900 nm

対応寿命範囲-ns: 0.5 – 500 ns *3-ps: 0.1 – 500 ns *3

0.1 – 10 ns *3

遅延時間分解能

1ps, 2ps, 5ps, 10 ps, 20 ps, 50 ps,
100 ps, 200 ps, 500 ps, 1ns, 2ns, 5ns,10ns, 20ns, 50ns, 100ns, 200ns, 500 ns
1μs, 2μs, 5μs, 10 μs

1ps, 2ps, 5ps,
10 ps, 20 ps, 50 ps,
100 ps, 200 ps, 500 ps

10ns, 20ns, 50ns, 100ns, 200ns, 500 ns,1μs, 2μs, 5μs, 10 μs,20 μs, 50 μs,
100 μs, 200 μs, 500 μs

10, 20, 50 ns

励起波長

測定フルスケール
自動制御

シャッター、波長スキャン、波長バンド幅、第２ポンプ光源による励起光強度

対応試料

光ファイバ

上面図

-ns モデル用
ポンプ光源設置スペース

シングルフォトンカウンティング専用検出器

感度範囲400 – 800 nm

背面図

前面図

225

オプション
-ps モデル用波長可変ポンプ光源-ns モデル用
ポンプ光源設置スペース

重量45kg

特注仕様も承ります
お客様お手持ちのポンプ光源、プローブ光源、特殊形状サンプル、測定目的に合わせ、システムを構築いたします。

励起波長を変えて実験できます
種別

オプティカル・パラメトリック･ジェネレータ (OPG)

励起用レーザー

ピコ秒モードロックレーザー、1kHz, 1W

射出波長410-709 nm, 710-2300 nm

パルスエネルギー50µJ@450nm

CoolSpeK 低温セルホルダ(2mm セル仕様）-80℃～室温で過渡吸収測定ができます
温度範囲-80℃～室温（高温オプションで 100℃まで）

構造・機能

液体窒素バルブの自動制御、スターラー付

コントローラ

温度制御、結露防止用ヒーター制御

液体窒素ﾃﾞｭﾜｰ

2L (-80℃での持ち時間 2 H）

グローバル解析ソフトウェア
多成分スペクトル解析など多様な解析機能

暗電流500 cps 以下モード

マルチモードコア径

100 μm

端子

FC/APC ― FC/PC

解析機能

ハードウェア制御、オシロスコープ設定、信号再構成・表示、蛍光波長スキャン機能（感度補正なし）
デコンボリューション機能、データ重ね書き、データのテキスト保存

動作環境測定ソフトウェアの機能

プロープ光源・PC・オシロスコープの設置スペースが別途必要です。
-ps モデルではポンプ光源の設置スペースが別途必要です。

480

溶液（光路長 2 mm）、薄膜素子検出器

680

RIPT法 (Randomly Interleaved Pulse Train method)

時間分解能(10%-90% 立ち上り時間)

ポンプ光光学ユニット 外形寸法 （単位 mm）

ソフトウェア名

ポンプ光源に期待される仕様

繰り返し周期 1 kHz, パルス幅 <500 ps,
出力エネルギー 20 μJ/pulse※この仕様を満たさないものについてもご相談下さい。
① 繰り返し周波数20 MHz のスーパーコンティニュアム
光源

プローブ光源に期待される仕様② パルスピッカー内蔵のスーパーコンティニュアム光源（ 20MHz に設定できるもの）③ 高出力(100nJ/pulse) のピコ秒レーザーダイオード※ポンプ光源、プローブ光源の仕様により、システム性能が制限されることがあります。

■ ピコ秒ダイオードレーザーによる
特定プローブ波長のみの計測系
プローブ光源ピコ秒ダイオードレーザー（単一波長）

波長 (nm)450, 532, 1000, 1100, 1200, 1300

パルス幅

光源に依存．
200ps@532nm, 50ps@1000nm など

米国OLIS社製 Global Works
特異値分解(SVD)、グローバルフィッティング
寿命計算、反応メカニズムモデルの選定
Windows XP/7

■ 低繰り返しスーパーコンティニュアム光源と RIPT 法を活用した、長寿命発光を除去する過渡吸収システムなど．まずはご相談下さい。

*3 デコンボリューション適用時1011

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（製品の仕様、性能はカタログ発行当時のものです）
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本カタログに記載されているメーカー名、製品名などは各社の商標または登録商標です。

Catalog No.
UBPTT 2021-01AJ