专利名称:用于测量发光持续时间的装置的制作方法
本发明涉及用于测量某种样品的发光持续时间的装置，而这种测量是基于对由一种脉冲光激发的样品上幅射出的瞬时光的波形的测量，尤其涉及用于测量一种样品的发光持续时间的装置，该样品的发光持续时间短于激发光的一个脉冲宽度。
就先有技术而言，当被测样品的发光持续时间短于激发光的一个脉冲宽度时，由于发光波形有赖于激发光，为了确定发光持续时间必须对一个荧光波形I(t)和一个激发光波形P(t)都进行测量，并通过重叠合法运算(deconvolntion operation)以获得真正的荧光波形G(t)。这里，重叠合法运算是运用下列卷积方程(1)，计算G(t)的一种运算I(t)＝｛t0P(t′)G(t-t′)dt′……(1)其中，I(t)和P(t)是在不同的时间测得，该激发光波形P(t)与测量I(t)时的P(t)不同，由此产生发光持续时间的分析误差。因此，最好在同一时间对P(t)和I(t)进行测量。
在同一时间测量P(t)和I(t)的这种装置，已由本发明的申请人在日本专利公开公报59-72049/1984(USP申请号为539，680)中作了揭示。该装置备有一种时间-幅度变换器(以下称作TAC)，其中一个用于测量激发光波形另一个用于测量瞬时波形，这两个TAC同时由起始脉冲操纵，在同一时间，一个TAC利用由于激发光而发出的光电脉冲作为终止脉冲，另一个TAC则利用由于来自样品幅射光而发出的光电脉冲作为终止脉冲。两个TAC装置的输出电压均与开始触发至接收到终止脉冲这段时间成比例，从而根据两个TAC的输出，同时测得激发光波形P(t)和瞬时发光波形I(t)。然而，由于用于测量P(t)的光路长度与用于测量I(t)的光路长度不等，尽管用上述方法可能实现在同一时间测量P(t)和I(t)，但已断定上述方法不能精确地测得发光持续时间，原因如下用于测量激发光波形的TAC的终止脉冲是通过一个光探测器产生的，该探测器接收来自光源的光，用于测量瞬时光波形的TAC的终止脉冲，是通过接收来自该样品幅射光的光探测器产生的。但是一般说来，由光源到前者的光探测器的光通道长度并不等于由样品到后者光探测器的光通道的长度。现假设两种光通道的长度之差为10cm，这一长度导致时间差为0.3ns。这种时间差又导致两个终止脉冲加至TAC上的时间之间不同的偏差。结果，激发光波形的时间轴相对发荧光波形的时间轴偏移0.3ns，因此，不可能精确地测得发光持续时间。
虽然可考虑在任一个TAC的输入配备一个可变延迟元件并调整该元件的延迟时间，作为消除时间轴之间的这种偏移的一般措施。然而可用于通过诸如终止脉冲这样高速脉冲的可变延迟元件存在如下缺点一是价格极其昂贵，二是由于通过高速脉冲的通道，操作位置受限，使其难以调整。
本发明的一个目的是提供一种能够完全消除由激发光波形的光通道长度与瞬时发生波形的光通道长度之差所引起的时间轴的偏移，并且结构简单的新颖装置。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于测量发光持续时间的装置，在该装置中，利用一个起始脉冲同时触发两个TAC，在其中一个TAC利用由于激发光引起的光电脉冲作为终止脉冲的同时，另一个TAC利用由于样品幅射光引起的光电脉冲作为终止脉冲，两个TAC均使其电压比例于自触发到接收终止脉冲之间的时间，从而根据每个TAC的输出电压，同时测得激发光波形和瞬时发光波形，该装置的特征在于在所述两台TAC的至少一台的输出边上，加上一个具备量程对应关系的可变偏压，并同时在双迹(two-picture)同步显示器上，显示激发光波形和瞬时发光波形。
根据本发明按上述方式构成的用于测量发光持续时间的装置，具有下列效果(1)即使由于分光仪、安装、搬迁等变化引起光通道的长度变化，也能容易地进行校正。
(2)由于所用偏(置电)压是个直流电压，无需昂贵的延迟元件就足以达到两时间轴的一致)因此造价便宜，而且它比昂贵的延迟元件所能达到的可变宽度要大得多。特别是，如果采用可变范围扩展到负压时，则其进行调节的范围是延迟元件所不能达到的。
(3)由于所加偏压具有的量程对应关系，故即使测量量程改变，也无需重新调整偏压。
(4)由于所加偏压只需直流电压，这就不象延迟元件那样受电气的影响，甚至通过延长线环绕引出也无影响，因此安装位置不受限制，这就使本发明可容易地加到事先已安装好的装置上。
附图表明本发明的一个最佳实施例其中，图1为总框图;
图2表示产生具有某种量程关系的偏压的结构;
图3(a)，3(b)和3(c)表示在双迹同步显示器显示的两种波形。
现参照图1说明根据本发明的一个用于测量发光持续时间的装置的最佳实施例。图中(1)表示用来发射一种脉冲激发光的光源，(2)(3)表示光束分离设备-为将脉冲激发光分为两部分，(4)表示产生起始脉冲-作为脉冲激发光的标准时间的装置，该装置由光电倍增管(4a)和脉冲整形电路(4b)组成。(5)表示一个光探测器，例如一个光电倍增管，用来接收由光束分离设备(3)分成的两部分激发光中的一部分，以便发射一种光电脉冲，(6)表示一个样品-受光束分离设备(3)分出的其余部分的激发光照射，(7)表示一个光探测器，例如一个光电倍增管，用于接收来自所述样品(6)发出的荧光，以便发射一个光电脉冲，(8)表示用于测量激发光的TAC，(9)表示用于测量荧光的TAC。(8)(9)两个TAC同时由上述用于产生起始脉冲的装置(4)所发出的起始脉冲所触发，于是TAC(8)处理光探测器(5)发出的作为终止脉冲的光电脉冲，另一个TAC(9)处理光探测器(7)发出的作为终止脉冲的光电脉冲。此两个TAC的输出电压幅度均与自触发到接收终止脉冲之间的时间成比例。
在此情况下，由于一个TAC只能计入一个光电脉冲，故对TAC(8)，(9)分别提供了多通道结构，以便计入多个光电脉冲-这些脉冲是由于每次幅射，从光探测器依次发出，它们可由每个通道的TAC，一个个地计数。这样一种多通道结构的技术在日本已公开，专利申请第137843/1982号中，也作了揭示，并因此而为公众所知。
(10)表示一个为在TAC(8)的输出电压上，叠加一个可变偏置电压Voff的求和线路。例如国家半导体公司制造的LF411ACH型加法器。可变偏压Voff是利用同时间-量程开关(11)连动的直流电压发生器(12)和一校正量(13)产生的。在一个时间轴上的两个波长之间的偏移，可通过在一个TAC的一个输出边，叠加可变偏置电压Voff而消除，因为在TAC一个输入边的时间轴上的偏移，表现为TAC输出边电压轴上的偏移。所述时间-量程开关(11)是以与测量量程相配的方式，改变偏置电压，而且如图2所示，具有下述结构TAC中量程转换开关SW1，SW2切换时直流(DC)电压ES1，ES2和电容C1C2联动切换。
在这种情况下，例如，如果电容C1，C2符合C2＝10C1的关系，而且设定ES1，ES2使维持ES2＝(1/10)ES1的关系，若是这样，则对确定的某个量程，即使该量程由于校正时间轴上的偏移而被转换，也不要求再调整，因而使用起来很方便，此外，虽然该偏置电压Voff被加至用于测量激发光的TAC(8)的输出边，它也可加到另一个TAC的一个输出边或两个TAC的输出边。
标记(14)(15)表示多路脉冲幅度分析器，它们分别由一块AD-578型A-D转换器(由模拟设备公司制造)，一块HM6116-4光谱存储器(由日立公司制造)和一块74LS161型可预置计数器(由得克萨斯仪器公司制造)构成。其中(14)接收为产生激发光波形的TAC(8)的输出电压，另一台(15)，接收为产生瞬时发光波形的TAC(9)的输出电压。标记(16)表示双迹(twoplcture)同步显示器，例如一台由日本电子有限公司(NippoN ELectric CO，Ltd)制造的LD-20592型CRT。以便同时地显示由所述多路脉冲幅度分析器(14)产生的激发光波形和由所述多路脉冲幅度分析器(15)产生的瞬时发光波形。由于双迹同步显示器同时显示两种波形，故作为双迹同步显示器(16)，必须能识别这两个波形。例如可用彩色CRT等类显示器。标记(17)，(18)表示光谱装置(例如，一个泸光镜或分光计)，(19)表示一种脉冲整形电路，例如由国家半导体公司(National Semiconductor Corp)制造的LM361N型比较器。
下面说明，为消除两个波形在时间轴上的偏移步骤首先，以一个光散射体代替样品(6)，对其进行测量。这时，由于通过多路脉冲幅度分析器(14)，(15)得到的波形是相似的激发光波形，正如图3(a)中所示和实线和虚线，它们在双迹同步显示器(16)上呈现对时间轴偏移的相同形状的波形。这里，若操作校正量(13)，即改变偏置电压Voff，以使所述显示器(16)上的波形之一沿着时间轴向右或向左移动，注视显示器(16)，操作校正量(13)，以使两个波形彼此重合，如图3(b)中所示。这样，时间轴的偏移校正就完成了。接着，以样品(6)取代散射体进行测量，以获得不受光路长度差别影响的激发光波形P(t)和瞬时发光波形It的大小。此外，图3(C)表示在两个波形(如图3(b)所示)彼此重合之后，转换时间-量程情况下，两个波形的相对位置关系。
权利要求
1.一种用于测量发光持续时间的装置，其中，两个时间-电压变换器，同时由一个起始脉冲触发，于是一台时间-电压变换器，处理由于激发光所造成的作为终止脉冲的光电脉冲，而另一台时间--电压变换器，则处理由于样品发出的荧光所造成的作为终止脉冲的光电脉冲，两台时间--电压变换器的输出电压均与开始触发到接收终止脉冲的时间成比例，而且，在同一时刻，根据两个时间--电压变换器的输出电压，测量激发光波形与瞬时发光波形，其特征在于一个具有量程对应关系的可变偏置电压，加在所述两个时间--电压变换器中至少一个上，并在双迹(two-Picture)同步显示器上，同时显示激发光波形和瞬时发光波形。
2.如权项1所述的用于测量发光持续时间的装置，特征在于，所述可变偏置电压，由一直流电压发生器产生，而该电压发生器同时间-量程开关连动并具有一个校正量。
专利摘要
用于测量发光持续时间的装置，其中两台时间——幅度变换器(TAC)，同时由一个起始脉冲触发，并分别处理由于样品的激发光和样品发出的荧光所产生的作为终止脉冲的光电脉冲。每台TAC发出的电压与从触发到接收终止脉冲的时间成比例，并根据两台TAC的输出电压同时测量激发光波形和瞬时发光波形。在至少一台TAC的输出端加上一可变偏压，并在一台双迹同步显示器上，同时显示激发光和瞬时发光波形。
文档编号G04F10/10GK85105686SQ85105686
公开日1987年3月11日 申请日期1985年7月26日
发明者田中优, 原清明, 横山一成 申请人:株式会社堀场制作所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan