專利名稱：分光測定裝置、分光測定方法以及分光測定程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備積分球的分光測定裝置、以及使用分光測定裝置執(zhí)行的分光測定方法、分光測定程序。
背景技術(shù)：
為了測定從試料發(fā)出的光的強(qiáng)度而使用積分球。積分球的內(nèi)壁由具有高反射率并且在擴(kuò)散性方面表現(xiàn)卓越的涂層或者材料制造，入射到內(nèi)壁面的光被多重?cái)U(kuò)散反射。而且， 該被擴(kuò)散的來自試料的光通過被設(shè)置于積分球的規(guī)定位置的出射開口部而被入射到光檢測器并被檢測，由此，不依賴于試料中的發(fā)光模式、發(fā)光的角度特性等，能夠高精度地取得試料中的發(fā)光的強(qiáng)度等的信息(例如參照專利文獻(xiàn)1 3)。
作為使用積分球的成為測定的對(duì)象的試料的一個(gè)例子，存在有機(jī)EL(電致發(fā)光， electroluminescence)元件。有機(jī)EL元件一般是具有在由玻璃或者透明的樹脂材料構(gòu)成的基板上層疊有陽極、包含發(fā)光層的有機(jī)層以及陰極的構(gòu)造的發(fā)光元件。通過從陽極注入的空穴和從陰極注入的電子在發(fā)光層中進(jìn)行再結(jié)合而產(chǎn)生光子，從而發(fā)光層發(fā)光。
在有機(jī)EL元件的發(fā)光特性的測定以及評(píng)價(jià)中，外部量子效率等是重要的，該外部量子效率由被放出至元件外部的光子數(shù)相對(duì)于所注入的電子數(shù)的比例定義。另外，在有機(jī) EL元件中所使用的發(fā)光材料的測定以及評(píng)價(jià)中，發(fā)光量子收率(內(nèi)部量子效率)是重要的， 該發(fā)光量子收率由來自試料的發(fā)光的光子數(shù)相對(duì)于試料所吸收的激勵(lì)光的光子數(shù)的比例定義。使用積分球的光測定裝置也能夠適宜地運(yùn)用于這樣的有機(jī)EL元件中的量子效率的評(píng)價(jià)中。
專利文獻(xiàn)1 日本專利第3287775號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 日本專利申請公開2007-33334號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 日本專利申請公開2007-86031號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4 日本專利申請公開平11-30552號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5 日本專利申請公開平5-60613號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)課題 近年來，在下一代顯示器和下一代照明的研究開發(fā)中，從所謂電力低消耗化的觀點(diǎn)出發(fā)，為了提高有機(jī)EL元件等的發(fā)光元件的發(fā)光效率，用于發(fā)光元件的發(fā)光材料的發(fā)光量子收率的評(píng)價(jià)的重要性增加。作為這樣的發(fā)光量子收率的評(píng)價(jià)方法，是使用具備上述的積分球的光測定裝置，并由光致發(fā)光(photoluminescence =PL)法測定發(fā)光材料的絕對(duì)發(fā)光量子收率的方法。
具體來說，在由PL法得到的發(fā)光量子收率的評(píng)價(jià)中，對(duì)被配置于積分球內(nèi)的發(fā)光材料的試料照射規(guī)定波長的激勵(lì)光，并測定由來自試料的發(fā)光的光子數(shù)相對(duì)于試料所吸收的激勵(lì)光的光子數(shù)的比例定義的發(fā)光量子收率。在此情況下，來自試料的發(fā)光是例如由激勵(lì)光的照射而被激勵(lì)的從試料發(fā)出的熒光，通常成為比激勵(lì)光長波長的光。另外，在從積分球出射的被測定光的檢測中，通過使用利用分光器測定被測定光的波長光譜的構(gòu)成，從而能夠分離激勵(lì)光和來自試料的發(fā)光并進(jìn)行測定(參照專利文獻(xiàn)1)。
在此，在上述的試料的量子收率測定中，例如因氧的影響等而無法長時(shí)間的照射激勵(lì)光的試料等、各種種類的試料成為測定對(duì)象。因此，在使用分光器的量子收率測定中， 使用可以對(duì)應(yīng)該測定的全波長區(qū)域同時(shí)地進(jìn)行測定的多通道型的分光器的構(gòu)成比在照射激勵(lì)光的狀態(tài)下由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)等改變分光器的構(gòu)成從而掃描測定波長的構(gòu)成更加適合。
然而，在使用這樣的多通道分光器的分光測定裝置中，由于分光器的構(gòu)造等而使雜散光的產(chǎn)生比較多，從而雜散光對(duì)測定結(jié)果的影響成為問題(參照專利文獻(xiàn)4、5)。例如， 在將激勵(lì)光照射于積分球內(nèi)的試料而進(jìn)行的發(fā)光量子收率的測定中，如果激勵(lì)光入射于分光器，那么由于其內(nèi)側(cè)的激勵(lì)光的漫反射等而產(chǎn)生雜散光。由這樣的激勵(lì)光引起的雜散光由于被誤檢測為激勵(lì)光以外的波長成分，因而成為根據(jù)測定結(jié)果求得的發(fā)光量子收率的精度發(fā)生降低的原因。
本發(fā)明是為了解決以上的問題而悉心研究的結(jié)果，以提供一種能夠降低在分光器內(nèi)所產(chǎn)生的雜散光的影響的分光測定裝置、分光測定方法以及分光測定程序?yàn)槟康摹?br> 解決課題的技術(shù)手段 為了達(dá)到這樣的目的，本發(fā)明的分光測定裝置的特征在于，具備(1)在內(nèi)部配置測定對(duì)象的試料并具有用于入射被照射于試料的激勵(lì)光的入射開口部以及用于出射來自試料的被測定光的出射開口部的積分球；( 對(duì)從積分球的出射開口部出射的被測定光進(jìn)行分光并取得其波長光譜的分光單元；以及C3)對(duì)由分光單元取得的波長光譜進(jìn)行數(shù)據(jù)解析的數(shù)據(jù)解析單元，(4)數(shù)據(jù)解析單元具有在波長光譜的測定全波長區(qū)域中設(shè)定對(duì)應(yīng)于激勵(lì)光的第1對(duì)象區(qū)域以及作為對(duì)應(yīng)于來自試料的發(fā)光并與第1對(duì)象區(qū)域不同的波長區(qū)域的第2對(duì)象區(qū)域的對(duì)象區(qū)域設(shè)定單元、以及通過解析在包含第1對(duì)象區(qū)域以及第2對(duì)象區(qū)域的波長區(qū)域中的波長光譜從而求得試料的發(fā)光量子收率的試料信息解析單元，( 上述試料信息解析單元將在積分球的內(nèi)部沒有試料的狀態(tài)下供給激勵(lì)光并進(jìn)行測定的參照測定中所取得的第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki、將第2對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Ik2、將測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki，將在積分球的內(nèi)部具有試料的狀態(tài)下供給激勵(lì)光并進(jìn)行測定的樣品測定中所取得的第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Isi、將第2對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Is2、將測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Istl，此時(shí)，由 φ0 = (Is2-Ie2)/(Iei-Isi)求得發(fā)光量子收率的測定值Φ ο，并且將與參照測定中的雜散光相關(guān)的系數(shù)β、Y定義為 β = ΙΕ1/ΙΕ0 Y=IK2/IR。，并由 Φ = β Φ0+Υ求得發(fā)光量子收率的解析值Φ。
另外，本發(fā)明的分光測定方法的特征在于，是一種使用具備(1)在內(nèi)部配置測定對(duì)象的試料并具有用于入射被照射于試料的激勵(lì)光的入射開口部以及用于出射來自試料的被測定光的出射開口部的積分球以及( 對(duì)從積分球的出射開口部出射的被測定光進(jìn)行分光并取得其波長光譜的分光單元的分光測定裝置，( 對(duì)由分光單元所取得的波長光譜進(jìn)行數(shù)據(jù)解析的分光測定方法，(4)具備在波長光譜的測定全波長區(qū)域中設(shè)定對(duì)應(yīng)于激勵(lì)光的第1對(duì)象區(qū)域以及作為對(duì)應(yīng)于來自試料的發(fā)光并與第1對(duì)象區(qū)域不同的波長區(qū)域的第2對(duì)象區(qū)域的對(duì)象區(qū)域設(shè)定步驟、以及通過解析在包含第1對(duì)象區(qū)域以及第2對(duì)象區(qū)域的波長區(qū)域中的波長光譜從而求得試料的發(fā)光量子收率的試料信息解析步驟，( 上述試料信息解析步驟將在積分球的內(nèi)部沒有試料的狀態(tài)下供給激勵(lì)光并進(jìn)行測定的參照測定中所取得的第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki、將第2對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Ik2、將測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki，將在積分球的內(nèi)部具有試料的狀態(tài)下供給激勵(lì)光并進(jìn)行測定的樣品測定中所取得的第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Isi、將第2對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Is2、將測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Istl，此時(shí)，由 φ0 = (Is2-Ie2)/(Iei-Isi)求得發(fā)光量子收率的測定值Φ ο，并且將與參照測定中的雜散光相關(guān)的系數(shù)β、Y定義為 β = ΙΕ1/ΙΕ0 Y=IK2/IR0，并由 Φ = β Φ0+Υ求得發(fā)光量子收率的解析值Φ。
另外，本發(fā)明的分光測定程序的特征在于，是一種適用于具備(1)在內(nèi)部配置測定對(duì)象的試料并具有用于入射被照射于試料的激勵(lì)光的入射開口部以及用于出射來自試料的被測定光的出射開口部的積分球以及( 對(duì)從積分球的出射開口部出射的被測定光進(jìn)行分光并取得其波長光譜的分光單元的分光測定裝置中，( 用于使相對(duì)于由分光單元所取得的波長光譜的數(shù)據(jù)解析在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的程序，(4)在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行在波長光譜的測定全波長區(qū)域中設(shè)定對(duì)應(yīng)于激勵(lì)光的第1對(duì)象區(qū)域以及作為對(duì)應(yīng)于來自試料的發(fā)光并與第1對(duì)象區(qū)域不同的波長區(qū)域的第2對(duì)象區(qū)域的對(duì)象區(qū)域設(shè)定處理、以及通過解析在包含第1對(duì)象區(qū)域以及第2對(duì)象區(qū)域的波長區(qū)域中的波長光譜從而求得試料的發(fā)光量子收率的試料信息解析處理，( 上述試料信息解析處理將在積分球的內(nèi)部沒有試料的狀態(tài)下供給激勵(lì)光并進(jìn)行測定的參照測定中所取得的第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki、將第2對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Ik2、將測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki，將在積分球的內(nèi)部具有試料的狀態(tài)下供給激勵(lì)光并進(jìn)行測定的樣品測定中所取得的第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Isi、將第2對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Is2、將測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為 Istl，此時(shí)，由 φ0 = (Is2-Ie2)/(Iei-Isi)求得發(fā)光量子收率的測定值Φ ο，并且將與參照測定中的雜散光相關(guān)的系數(shù)β、Y定義為 β = ΙΕ1/ΙΕ0 Y=IK2/IR。，并由 Φ = β Φ0+Υ求得發(fā)光量子收率的解析值Φ。
在上述的分光測定裝置、測定方法以及測定程序中，使用以設(shè)置有激勵(lì)光入射用的開口部以及被測定光出射用的開口部并能夠通過PL法進(jìn)行測定的方式構(gòu)成的積分球、 以及以能夠由波長光譜區(qū)別激勵(lì)光以及來自試料的發(fā)光的方式對(duì)被測定光進(jìn)行分光測定的分光單元，構(gòu)成分光測定裝置。
而且，在使用波長光譜的試料信息的解析中，使用在沒有試料的狀態(tài)下的參照測定和在具有試料的狀態(tài)下的樣品測定的兩次的測定結(jié)果，并且對(duì)于發(fā)光量子收率的測定值 Ctci，如以上所述根據(jù)參照測定的結(jié)果定義與雜散光相關(guān)的系數(shù)β、Y，使用這些系數(shù)并根據(jù)計(jì)算式Φ = β Φ ο+Y，求得發(fā)光量子收率的解析值Φ。根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過用上述式修正測定值Φο而求得相當(dāng)于發(fā)光量子收率的真值的解析值Φ，從而能夠可靠地降低包含于測定結(jié)果中的分光器內(nèi)的雜散光的影響。
在此，對(duì)于取得被測定光的波長光譜的分光單元，具有將被測定光分解成波長成分的分光器、以及具有用于檢測由分光器分解的被測定光的各個(gè)波長成分的多通道的檢測部的光檢測器，優(yōu)選被構(gòu)成為多通道分光器。在使用多通道分光器的結(jié)構(gòu)中，如以上所述雜散光的產(chǎn)生比較多，但是，根據(jù)求得由系數(shù)β、Y修正的解析值Φ的方法，即使在這樣的結(jié)構(gòu)中，也能夠適當(dāng)?shù)厍蟮媒档土穗s散光的影響的發(fā)光量子收率的值。另外，這樣的方法即使在使用多通道分光器以外的分光器的情況下，也能夠同樣有效地應(yīng)用。
發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明的分光測定裝置、分光測定方法以及分光測定程序，使用積分球以及對(duì)被測定光進(jìn)行分光測定從而取得波長光譜的分光單元，構(gòu)成分光測定裝置，在試料信息的解析中，使用參照測定和樣品測定的兩次的測定結(jié)果，并且對(duì)于發(fā)光量子收率的測定值 Φο，根據(jù)參照測定的結(jié)果定義與雜散光相關(guān)的系數(shù)β、Y，通過修正式Φ = β (K+Y求得相當(dāng)于發(fā)光量子收率的真值的解析值Φ，從而能夠可靠地降低包含于測定結(jié)果中的分光器內(nèi)的雜散光的影響。


圖1是示意性地表示分光測定裝置的一個(gè)實(shí)施方式的構(gòu)成的圖。
圖2是示意性地表示分光測定裝置的其它的實(shí)施方式的構(gòu)成的圖。
圖3是表示積分球的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的截面圖。
圖4是表示積分球的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的截面圖。
圖5是表示數(shù)據(jù)解析裝置的構(gòu)成的一個(gè)例子的方塊圖。
圖6是表示由參照測定以及樣品測定所取得的波長光譜的一個(gè)例子的圖表。
圖7是表示有關(guān)在多通道分光器中的雜散光的產(chǎn)生的圖。
圖8是表示由參照測定所取得的波長光譜的圖表。
圖9是表示由參照測定所取得的波長光譜的圖表。
圖10是表示由參照測定所取得的波長光譜的圖表。
圖11是表示測定模式中的分光測定裝置的動(dòng)作例的流程圖。
圖12是表示調(diào)整模式中的分光測定裝置的動(dòng)作例的流程圖。
符號(hào)的說明 IA…分光測定裝置、10…激勵(lì)光供給部、11···激勵(lì)光源、12…波長選擇部、13…
導(dǎo)、14…光濾波器、20…積分球、200…積分球主體、21…入射開口部、210…光導(dǎo)支撐體、 22…出射開口部、220…光導(dǎo)支撐體、23J4…試料導(dǎo)入開口部、230…試料支撐體固定構(gòu)件、 240…試料支撐體、25···光導(dǎo)、30…分光分析裝置、31···分光部、32…分光數(shù)據(jù)生成部、4(l··· 試料支撐體、400…試料容器、401…容器支承部、405…遮光蓋、50···數(shù)據(jù)解析裝置、51···分光數(shù)據(jù)輸入部、52···試料信息解析部、53…對(duì)象區(qū)域設(shè)定部、56···解析數(shù)據(jù)輸出部、61···輸入裝置、62···顯示裝置、63···外部裝置。
具體實(shí)施例方式以下，與附圖一起對(duì)本發(fā)明的分光測定裝置、分光測定方法以及分光測定程序的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。還有，在附圖的說明中，將相同的符號(hào)標(biāo)注于相同的要素上，從而省略重復(fù)的說明。另外，圖面的尺寸比例并不一定與所說明的相一致。
圖1是示意性地表示分光測定裝置的一個(gè)實(shí)施方式的構(gòu)成的圖。本實(shí)施方式的分光測定裝置IA具備激勵(lì)光供給部10、積分球20、分光分析裝置30、以及數(shù)據(jù)解析裝置50，以對(duì)發(fā)光材料等的試料S照射規(guī)定波長的激勵(lì)光，并可以由光致發(fā)光法 (photoluminescence =PL法)測定、評(píng)價(jià)試料S的熒光特性等的發(fā)光特性的方式構(gòu)成。
激勵(lì)光供給部10是一種對(duì)被容納于積分球20的測定對(duì)象的試料S供給用于測定試料S的發(fā)光特性的激勵(lì)光的激勵(lì)光供給單元。在由圖1所表示的構(gòu)成例中，激勵(lì)光供給部10由激勵(lì)光源11、將來自光源11的光向積分球20引導(dǎo)的光導(dǎo)13所構(gòu)成。另外，在激勵(lì)光源11與光導(dǎo)13之間設(shè)置有用于選擇作為激勵(lì)光而使用的光的波長成分的波長選擇部 12。作為這樣的波長選擇部12，例如可以使用分光器。還有，關(guān)于波長選擇部12，沒有必要時(shí)也可以為不設(shè)置的構(gòu)成。另外，在波長選擇部12中也可以為使激勵(lì)光的波長可變地切換的構(gòu)成。
積分球20是被用于被配置于內(nèi)部的試料S的發(fā)光特性的測定中的裝置，并被構(gòu)成為具有用于將被照射到試料S的激勵(lì)光入射到積分球20內(nèi)的入射開口部21、用于使來自試料S的被測定光向外部出射的出射開口部22、以及將試料S導(dǎo)入到積分球20的內(nèi)部的試料導(dǎo)入用的開口部23。在試料導(dǎo)入開口部23上固定有試料支撐體40。另外，在該試料支撐體40的前端部設(shè)置有在積分球20內(nèi)將試料S保持于規(guī)定位置的試料容器(試料池)400。
在積分球20的入射開口部21上固定有激勵(lì)光入射用的光導(dǎo)13的出射端部。作為該光導(dǎo)13，例如可以使用光纖。另外，在積分球20的出射開口部22上固定有將來自試料 S的被測定光向后段的分光分析裝置30進(jìn)行導(dǎo)光的光導(dǎo)25的入射端部。作為該光導(dǎo)25， 例如可以使用單光纖(single fiber)或者束光纖(bundle fiber)。
分光分析裝置30是用于對(duì)從積分球20的出射開口部22經(jīng)由光導(dǎo)25而出射的來自試料S的被測定光進(jìn)行分光，并取得其波長光譜的分光單元。在本構(gòu)成例中，分光分析裝置30被構(gòu)成為具有分光部31和分光數(shù)據(jù)生成部32。
分光部31由將被測定光分解成波長成分的分光器以及具有用于檢測由分光器而被波長分解了的被測定光的各個(gè)波長成分的多通道(例如IOM通道)的檢測部的光檢測器，從而作為多通道分光器而被構(gòu)成。作為光檢測器，具體來說，例如可以使用多通道的像素被一維排列的CCD線性傳感器。另外，由分光部31取得波長光譜的測定全波長區(qū)域可以對(duì)應(yīng)于具體的構(gòu)成等而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，例如為200nm 950nm。另外，分光數(shù)據(jù)生成部32是對(duì)從分光部31的光檢測器的各個(gè)通道輸出的檢測信號(hào)進(jìn)行必要的信號(hào)處理從而生成被分光的被測定光的波長光譜的數(shù)據(jù)的分光數(shù)據(jù)生成單元。在分光數(shù)據(jù)生成部32中生成并取得的波長光譜的數(shù)據(jù)向后段的數(shù)據(jù)解析裝置50輸出。
數(shù)據(jù)解析裝置50是對(duì)由分光分析裝置30取得的波長光譜進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)解析從而取得關(guān)于試料S的信息的數(shù)據(jù)解析單元。關(guān)于解析裝置50中的具體的數(shù)據(jù)解析的內(nèi)容， 會(huì)在后面敘述。另外，在該數(shù)據(jù)解析裝置50上連接有被用于關(guān)于數(shù)據(jù)解析等的指示的輸入、解析條件的輸入等的輸入裝置61、以及被用于數(shù)據(jù)解析結(jié)果的顯示等的顯示裝置62。
還有，關(guān)于激勵(lì)光供給部10以及積分球20等的構(gòu)成，具體來說，除了由圖1所表示的構(gòu)成之外，可以使用各種各樣的構(gòu)成。圖2是表示分光測定裝置的其他的實(shí)施方式的構(gòu)成的圖。在由圖2所表示的變形例中，激勵(lì)光供給部10由激勵(lì)光源11、光導(dǎo)13、在來自激勵(lì)光源11的光中選擇規(guī)定的波長成分并作為向試料S進(jìn)行照射的激勵(lì)光的干涉濾波器等的光濾波器14所構(gòu)成。另外，積分球20由入射開口部21、出射開口部22以及試料導(dǎo)入用的開口部M所構(gòu)成。另外，在該構(gòu)成例中，在試料導(dǎo)入開口部M上固定有試料支撐體M0， 在該試料支撐體240上載置有試料S。
圖3是表示被用于由圖1所表示的分光測定裝置IA的積分球20的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的截面圖，并表示沿著激勵(lì)光的照射光軸L的積分球20的截面結(jié)構(gòu)。本構(gòu)成例中的積分球20具備由安裝螺釘285而被安裝于臺(tái)架觀0的積分球主體200。另外，臺(tái)架280被形成為具有互相正交的2個(gè)接地面281、282的L字形狀。另外，照射光軸L通過積分球主體200 的中心位置，并在平行于接地面281且正交于接地面觀2的方向上進(jìn)行延伸。
在積分球主體200上設(shè)置有由圖1所表示的入射開口部21、出射開口部22以及試料導(dǎo)入開口部23。入射開口部21被設(shè)置于光軸L的一方側(cè)的積分球主體200的規(guī)定位置。另外，出射開口部22被設(shè)置于通過積分球主體200的中心位置并正交于光軸L的面上的規(guī)定位置。另外，試料導(dǎo)入開口部23被設(shè)置于在通過積分球主體200的中心位置并正交于光軸L的面上從中心位置看時(shí)與出射開口部22相差90°的位置上。另外，在由圖3所表示的構(gòu)成例中，除了開口部23之外，設(shè)置有第2試料導(dǎo)入開口部對(duì)。該試料導(dǎo)入開口部24 被設(shè)置于光軸L的另一方側(cè)并與入射開口部21相對(duì)的位置上。
在入射開口部21上插入安裝有用于連接激勵(lì)光入射用的光導(dǎo)13的光導(dǎo)支撐體 210。在出射開口部22上插入安裝有用于連接被測定光出射用的光導(dǎo)25的光導(dǎo)支撐體220。 還有，在圖3中省略了光導(dǎo)13、25的圖示。
在第1試料導(dǎo)入開口部23上安裝有固定試料支撐體40的試料支撐體固定構(gòu)件 230(參照圖1)。試料支撐體40由容納試料S的中空(例如四角柱形狀)的試料容器400、 以及從試料容器400延伸的容器支承部401所構(gòu)成。容器400在被配置于積分球主體200 的中心的狀態(tài)下經(jīng)由支承部401以及固定構(gòu)件230而被固定于主體200。試料容器400優(yōu)選為由透過包括激勵(lì)光以及被測定光的光的材質(zhì)形成，例如適宜使用合成石英玻璃制的光學(xué)池。容器支承部401例如由以管狀延伸的棒狀的支管等構(gòu)成。另外，在第2試料導(dǎo)入開口部M上安裝有用于載置試料S的第2試料支撐體MO (參照圖2)。
開口部23以及試料支撐體40例如在溶解有發(fā)光材料的溶液為試料S的情況下可以被優(yōu)選使用。另外，在試料S為固體試料、粉末試料等的情況下，也能夠使用這樣的試料支撐體40。另外，開口部M以及試料支撐體240例如在試料S為固體試料、粉末試料的情況下可以被優(yōu)選使用。在此情況下，作為試料容器，例如可以使用試料保持基板或者淺底盤寸。
這些試料支撐體對(duì)應(yīng)于試料S的種類、分光測定的內(nèi)容等而被分開使用。在使用試料支撐體40的情況下，在以光軸L沿著水平線的方式使臺(tái)架觀0的接地面向下的狀態(tài)下安裝積分球20。另外，在使用試料支撐體240的情況下，在以光軸L沿著鉛垂線的方式使臺(tái)架觀0的接地面觀2向下的狀態(tài)下安裝積分球20。另外，在沒有試料容器400的狀態(tài)下的測定成為必要的情況下，例如如圖4所示在蓋上遮光蓋405的狀態(tài)下實(shí)施測定。
激勵(lì)光入射用的光導(dǎo)13在由光導(dǎo)支撐體210的光導(dǎo)保持部211進(jìn)行定位的狀態(tài)下被保持。來自激勵(lì)光源11 (參照圖1)的光由光導(dǎo)13而向積分球20被導(dǎo)光，并由被設(shè)置于光導(dǎo)支撐體210內(nèi)的聚光透鏡212而被聚光并被照射于保持在積分球20內(nèi)的試料S。另外，被測定光出射用的光導(dǎo)25在由光導(dǎo)支撐體220進(jìn)行定位的狀態(tài)下被保持。
來自被照射了激勵(lì)光的試料S的光由被涂布于積分球主體200的內(nèi)壁的高擴(kuò)散反射粉末而被多重?cái)U(kuò)散反射。該被擴(kuò)散反射的光被入射到連接于光導(dǎo)支撐體220的光導(dǎo)25， 并通過光導(dǎo)25而作為被測定光被引導(dǎo)到分光分析裝置30。由此，對(duì)來自試料S的被測定光進(jìn)行分光測定。作為成為被測定光的來自試料S的光，具有由激勵(lì)光的照射而在試料S上產(chǎn)生的熒光等的發(fā)光、以及在激勵(lì)光中不被試料S吸收而在積分球20內(nèi)被散射、反射等的光成分。
圖5是表示被用于由圖1所表示的分光測定裝置IA的數(shù)據(jù)解析裝置50的構(gòu)成的一個(gè)例子的方塊圖。本構(gòu)成例中的數(shù)據(jù)解析裝置50被構(gòu)成為具有分光數(shù)據(jù)輸入部51、試料信息解析部52、對(duì)象區(qū)域設(shè)定部53以及解析數(shù)據(jù)輸出部56。
分光數(shù)據(jù)輸入部51是一種輸入作為由分光分析裝置30所取得的有關(guān)試料S的分光數(shù)據(jù)的波長光譜的數(shù)據(jù)的輸入單元。從分光數(shù)據(jù)輸入部51輸入的波長光譜的數(shù)據(jù)被送至試料信息解析部52。試料信息解析部52是一種解析被輸入的波長光譜從而取得有關(guān)試料S的信息的試料信息解析單元。
對(duì)象區(qū)域設(shè)定部53是一種對(duì)所取得的波長光譜設(shè)定作為用于數(shù)據(jù)解析的波長區(qū)域的對(duì)象區(qū)域的對(duì)象區(qū)域設(shè)定單元。具體來說，對(duì)象區(qū)域設(shè)定部53對(duì)應(yīng)于激勵(lì)光和來自試料S的發(fā)光被包含于被測定光中，在波長光譜的測定全波長區(qū)域中設(shè)定對(duì)應(yīng)于激勵(lì)光的短波長側(cè)的第1對(duì)象區(qū)域、以及對(duì)應(yīng)于來自試料S的發(fā)光并與第1對(duì)象區(qū)域不同的長波長側(cè)的第2對(duì)象區(qū)域。這樣的對(duì)象區(qū)域的設(shè)定由規(guī)定的設(shè)定計(jì)算程序(algorithm)自動(dòng)地進(jìn)行， 或者基于由操作者進(jìn)行的來自輸入裝置61的輸入內(nèi)容而手動(dòng)地進(jìn)行。另外，解析部52通過對(duì)設(shè)定了對(duì)象區(qū)域的波長光譜，解析在包含第1對(duì)象區(qū)域以及第2對(duì)象區(qū)域的波長區(qū)域中的波長光譜，從而求得試料S的發(fā)光量子收率。
解析數(shù)據(jù)輸出部56是一種輸出表示在試料信息解析部52中的解析結(jié)果的數(shù)據(jù)的輸出單元。在由解析部52得到的解析結(jié)果的數(shù)據(jù)通過輸出部56而被輸出到顯示裝置62 時(shí)，顯示裝置62對(duì)操作者以規(guī)定的顯示畫面顯示該解析結(jié)果。另外，關(guān)于由輸出部56進(jìn)行的數(shù)據(jù)的輸出對(duì)象，并不限于顯示裝置62，也可以將數(shù)據(jù)輸出至其它的裝置。在圖5中，表示對(duì)于解析數(shù)據(jù)輸出部56除了顯示裝置62之外還連接有外部裝置63的構(gòu)成。作為這樣的外部裝置63，例如可以列舉印刷裝置、外部存儲(chǔ)裝置、其它的終端裝置等。
對(duì)應(yīng)于在由圖1以及圖5所表示的數(shù)據(jù)解析裝置50中所進(jìn)行的分光測定方法的處理，可以由用于在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行相對(duì)于由分光單元的分光分析裝置30所取得的波長光譜的數(shù)據(jù)解析的分光測定程序?qū)崿F(xiàn)。例如，數(shù)據(jù)解析裝置50可以由使對(duì)于分光測定的處理來說所必要的各個(gè)軟件程序動(dòng)作的CPU、存儲(chǔ)上述軟件程序等的ROM、以及在程序進(jìn)行中暫時(shí)地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的RAM構(gòu)成。在這樣的構(gòu)成中，通過由CPU進(jìn)行規(guī)定的分光測定程序，從而能夠?qū)崿F(xiàn)上述的數(shù)據(jù)解析裝置50以及分光測定裝置1A。
另外，用于由CPU進(jìn)行分光測定用的各個(gè)處理的上述程序能夠被記錄并發(fā)布于可計(jì)算機(jī)讀取的記錄介質(zhì)中。對(duì)于這樣的記錄介質(zhì)，例如包含硬盤以及軟盤等的磁介質(zhì)、
11⑶-ROM以及DVD-ROM等的光學(xué)介質(zhì)、光磁軟盤(floptical disk)等的磁光學(xué)介質(zhì)、或者以進(jìn)行或容納程序命令的方式特別配置的例如RAM、ROM以及半導(dǎo)體非揮發(fā)性存儲(chǔ)器等的硬件設(shè)備等。
對(duì)于由激勵(lì)光供給部10、積分球20以及分光分析裝置30進(jìn)行的分光測定、以及對(duì)由分光分析裝置30所取得的波長光譜在數(shù)據(jù)解析裝置50中進(jìn)行的數(shù)據(jù)解析，進(jìn)一步進(jìn)行具體的說明。
在由PL法求取試料S的發(fā)光量子收率的情況下，一般來說，使用如下方法進(jìn)行在積分球20的內(nèi)部沒有試料S的狀態(tài)下供給激勵(lì)光并進(jìn)行測定的參照測定、以及在積分球20 的內(nèi)部具有試料S的狀態(tài)下供給激勵(lì)光并進(jìn)行測定的樣品測定，并由該兩次的測定結(jié)果求得發(fā)光量子收率。具體來說，參照測定例如在將沒有容納試料S的狀態(tài)的試料容器(試料池、試料保持基板等)配置于積分球20內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行。另外，樣品測定在將容納了試料 S的試料容器配置于積分球20內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行。
圖6是表示在參照測定以及樣品測定中所取得的波長光譜的一個(gè)例子的圖表。在圖6中，圖表(a)表示在線性刻度上的波長光譜，圖表(b)表示在對(duì)數(shù)刻度上的波長光譜。 另外，在圖6的圖表(a)、(b)中，曲線GR表示在沒有試料S的參照測定中對(duì)于激勵(lì)光所取得的波長光譜。另外，曲線GS表示在具有試料S的樣品測定中所取得的激勵(lì)光+發(fā)光的波長光譜。
數(shù)據(jù)解析裝置50的對(duì)象區(qū)域設(shè)定部53對(duì)于這樣的波長光譜，設(shè)定對(duì)應(yīng)于激勵(lì)光的短波長側(cè)的第1對(duì)象區(qū)域Rl以及對(duì)應(yīng)于來自試料S的發(fā)光的長波長側(cè)的第2對(duì)象區(qū)域 R2。在圖6的圖表中，有關(guān)第1對(duì)象區(qū)域R1，將其短波長側(cè)區(qū)域端作為Cl表示，將長波長側(cè)區(qū)域端作為C2表示。另外，有關(guān)第2對(duì)象區(qū)域R2，將其短波長側(cè)區(qū)域端作為C3表示，將長波長側(cè)區(qū)域端作為C4表示。
另外，試料信息解析部52解析在包含對(duì)象區(qū)域Rl、R2的波長區(qū)域中的波長光譜， 從而求得試料S的發(fā)光量子收率Φ。具體來說，將在沒有試料S下的參照測定中所取得的第1對(duì)象區(qū)域Rl中的測定強(qiáng)度(激勵(lì)光強(qiáng)度)作為Iki、將第2對(duì)象區(qū)域R2中的測定強(qiáng)度 (發(fā)光強(qiáng)度、激勵(lì)光的雜散光等的強(qiáng)度)作為Ik2、將分光分析裝置30的測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為‘。另外，將在具有試料S下的樣品測定中所取得的第1對(duì)象區(qū)域Rl中的測定強(qiáng)度(激勵(lì)光強(qiáng)度、在由試料引起的吸收后的強(qiáng)度)作為Isi、將第2對(duì)象區(qū)域R2中的測定強(qiáng)度(發(fā)光強(qiáng)度)作為Is2、將測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為IS(I。此時(shí)，由來自試料S的發(fā)光的光子數(shù)相對(duì)于試料S所吸收的激勵(lì)光的光子數(shù)的比例定義的發(fā)光量子收率的測定值由下述式求取。
[數(shù)1]
權(quán)利要求
1. 一種分光測定裝置，其特征在于，積分球，在內(nèi)部配置測定對(duì)象的試料，并具有用于入射被照射于所述試料的激勵(lì)光的入射開口部以及用于出射來自所述試料的被測定光的出射開口部；分光單元，對(duì)從所述積分球的所述出射開口部出射的所述被測定光進(jìn)行分光并取得其波長光譜；以及數(shù)據(jù)解析單元，對(duì)由所述分光單元取得的所述波長光譜進(jìn)行數(shù)據(jù)解析， 所述數(shù)據(jù)解析單元具有對(duì)象區(qū)域設(shè)定單元，在所述波長光譜的測定全波長區(qū)域中設(shè)定對(duì)應(yīng)于所述激勵(lì)光的第 1對(duì)象區(qū)域以及作為對(duì)應(yīng)于來自所述試料的發(fā)光并與所述第1對(duì)象區(qū)域不同的波長區(qū)域的第2對(duì)象區(qū)域；以及試料信息解析單元，通過解析在包含所述第1對(duì)象區(qū)域以及所述第2對(duì)象區(qū)域的波長區(qū)域中的所述波長光譜，從而求得所述試料的發(fā)光量子收率，所述試料信息解析單元將在所述積分球的內(nèi)部沒有所述試料的狀態(tài)下供給所述激勵(lì)光并進(jìn)行測定的參照測定中所取得的所述第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki、將所述第2 對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Ik2、將所述測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki，將在所述積分球的內(nèi)部具有所述試料的狀態(tài)下供給所述激勵(lì)光并進(jìn)行測定的樣品測定中所取得的所述第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Isi、將所述第2對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Is2、將所述測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Istl，此時(shí)，由Φο= (IS2-IR2)/(IRI-Isi)求得發(fā)光量子收率的測定值Φ ο，并且將與所述參照測定中的雜散光相關(guān)的系數(shù)β、Y定義為 β — Iri/IROY = IR2/IRQ，并由φ = β Φο+y求得發(fā)光量子收率的解析值φ。
2.如權(quán)利要求1所述的分光測定裝置，其特征在于，所述分光單元具有將所述被測定光分解成波長成分的分光器、以及具有用于檢測由所述分光器分解的所述被測定光的各個(gè)波長成分的多通道的檢測部的光檢測器，從而被構(gòu)成為多通道分光器。
3.一種分光測定方法，其特征在于，是使用分光測定裝置，對(duì)由分光單元取得的波長光譜進(jìn)行數(shù)據(jù)解析的分光測定方法， 所述分光測定裝置具備積分球，在內(nèi)部配置測定對(duì)象的試料，并具有用于入射被照射于所述試料的激勵(lì)光的入射開口部以及用于出射來自所述試料的被測定光的出射開口部；以及所述分光單元，對(duì)從所述積分球的所述出射開口部出射的所述被測定光進(jìn)行分光并取得其所述波長光譜，所述分光測定方法具備對(duì)象區(qū)域設(shè)定步驟，在所述波長光譜的測定全波長區(qū)域中設(shè)定對(duì)應(yīng)于所述激勵(lì)光的第 1對(duì)象區(qū)域以及作為對(duì)應(yīng)于來自所述試料的發(fā)光并與所述第1對(duì)象區(qū)域不同的波長區(qū)域的第2對(duì)象區(qū)域；以及試料信息解析步驟，通過解析在包含所述第1對(duì)象區(qū)域以及所述第2對(duì)象區(qū)域的波長區(qū)域中的所述波長光譜，從而求得所述試料的發(fā)光量子收率，所述試料信息解析步驟將在所述積分球的內(nèi)部沒有所述試料的狀態(tài)下供給所述激勵(lì)光并進(jìn)行測定的參照測定中所取得的所述第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki、將所述第2 對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Ik2、將所述測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki，將在所述積分球的內(nèi)部具有所述試料的狀態(tài)下供給所述激勵(lì)光并進(jìn)行測定的樣品測定中所取得的所述第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Isi、將所述第2對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Is2、將所述測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Istl，此時(shí)，由Φο= (IS2-IR2)/(IRI-ISI)求得發(fā)光量子收率的測定值Φ ο，并且將與所述參照測定中的雜散光相關(guān)的系數(shù)β、Y定義為 β — Iri/IROY = IR2/IRQ，并由φ = β Φο+y求得發(fā)光量子收率的解析值φ。
4.如權(quán)利要求3所述的分光測定方法，其特征在于，所述分光單元具有將所述被測定光分解成波長成分的分光器、以及具有用于檢測由所述分光器分解的所述被測定光的各個(gè)波長成分的多通道的檢測部的光檢測器，從而被構(gòu)成為多通道分光器。
5.一種分光測定程序，其特征在于，是適用于分光測定裝置中，且用于在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行相對(duì)于由分光單元取得的波長光譜的數(shù)據(jù)解析的程序，所述分光測定裝置具備積分球，在內(nèi)部配置測定對(duì)象的試料，并具有用于入射被照射于所述試料的激勵(lì)光的入射開口部以及用于出射來自所述試料的被測定光的出射開口部；以及所述分光單元，對(duì)從所述積分球的所述出射開口部出射的所述被測定光進(jìn)行分光并取得其所述波長光譜，所述分光測定程序在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行下述處理對(duì)象區(qū)域設(shè)定處理，在所述波長光譜的測定全波長區(qū)域中設(shè)定對(duì)應(yīng)于所述激勵(lì)光的第 1對(duì)象區(qū)域以及作為對(duì)應(yīng)于來自所述試料的發(fā)光并與所述第1對(duì)象區(qū)域不同的波長區(qū)域的第2對(duì)象區(qū)域；以及試料信息解析處理，通過解析在包含所述第1對(duì)象區(qū)域以及所述第2對(duì)象區(qū)域的波長區(qū)域中的所述波長光譜，從而求得所述試料的發(fā)光量子收率，所述試料信息解析處理將在所述積分球的內(nèi)部沒有所述試料的狀態(tài)下供給所述激勵(lì)光并進(jìn)行測定的參照測定中所取得的所述第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki、將所述第2 對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Ik2、將所述測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Iki，將在所述積分球的內(nèi)部具有所述試料的狀態(tài)下供給所述激勵(lì)光并進(jìn)行測定的樣品測定中所取得的所述第1對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Isi、將所述第2對(duì)象區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Is2、將所述測定全波長區(qū)域中的測定強(qiáng)度作為Istl，此時(shí)，由Φο= (Is2-Ir2)/(Iri-Isi)求得發(fā)光量子收率的測定值Φ ο，并且將與所述參照測定中的雜散光相關(guān)的系數(shù)β、Y定義為β — Iri/IROY = IR2/IRQ，并由φ = β Φο+y求得發(fā)光量子收率的解析值φ。
6.如權(quán)利要求5所述的分光測定程序，其特征在于，所述分光單元具有將所述被測定光分解成波長成分的分光器、以及具有用于檢測由所述分光器分解的所述被測定光的各個(gè)波長成分的多通道的檢測部的光檢測器，從而被構(gòu)成為多通道分光器。
全文摘要
本發(fā)明涉及分光測定裝置、分光測定方法以及分光測定程序。具備在內(nèi)部配置試料(S)的積分球(20)、對(duì)來自試料(S)的被測定光進(jìn)行分光從而取得波長光譜的分光分析裝置(30)以及數(shù)據(jù)解析裝置(50)從而構(gòu)成分光測定裝置(1A)。解析裝置(50)具有在波長光譜中設(shè)定對(duì)應(yīng)于激勵(lì)光的第1對(duì)象區(qū)域以及對(duì)應(yīng)于來自試料(S)的發(fā)光的第2對(duì)象區(qū)域的對(duì)象區(qū)域設(shè)定部、以及求得試料(S)的發(fā)光量子收率的試料信息解析部，根據(jù)參照測定以及樣品測定的結(jié)果求得發(fā)光量子收率的測定值φ0，并且使用與參照測定中的雜散光相關(guān)的系數(shù)β、γ，并由φ＝βφ0+γ求得降低了雜散光的影響的發(fā)光量子收率的解析值φ。由此，實(shí)現(xiàn)了可以降低在分光器內(nèi)所發(fā)生的雜散光的影響的分光測定裝置、測定方法以及測定程序。
文檔編號(hào)G01J3/443GK102187203SQ20098014089
公開日2011年9月14日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者渡邊元之, 井口和也, 鈴木健吾 申請人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社