CN117783065A - 量子产率测试装置以及测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种量子产率测试装置以及测试方法，量子产率测试装置包括：发射单元，发射单元用于发射入射光线；积分球，积分球具有入射口以及出射口，入射口用于接收入射光线，出射口用于射出出射光线；采集单元，采集单元用于同时采集预设波长范围内的出射光线的第一光谱，以缩短量子产率测试时间。本申请通过发射单元发射入射光线，入射光线在照射积分球内的检测样品后从出射口射出，由于采集单元同时采集预设波长范围内的出射光线的第一光谱，无需多次分别采集不同波段光线强度，进而避免了检测样品被长时间照射，最终造成量子点在较长激发态下发生破坏进而影响测量准确性的现象。

Description

量子产率测试装置以及测试方法

技术领域

本申请涉及量子点技术领域，具体涉及一种量子产率测试装置以及测试方法。

背景技术

目前，量子点(Quantum Dot，QD)因其波长可调、色域宽、色纯度高等优势有望被应用于下一代新型显示上。由于量子点的量子限域效应，量子点表现出极佳的荧光特性，而反映荧光特性的参数通常采用荧光量子产率(Quantum Yield Of Fluorescence，PLQY)。荧光量子产率定义为发射光子数与激发光子数的比值，其从侧面反映了激子辐射复合的效率。因此荧光量子产率是量子点性能好坏的一个重要参数，尤其是在制备成薄膜，用做量子点发光二极管中的发光层时。

现有测量荧光量子产率的原理是采用氙灯作为连续光源，将样品放置在积分球中，选择特定激发波长光线照射样品，收集包括激发光波段和荧光发射光波段在内的不同波段的光强，然后将采集到的曲线与空白参比的荧光曲线做差值积分，激光波长被吸收的积分面积为激发光子数，荧光发射峰积分面积减去参比在荧光发射峰波段的积分面积为发射光子数，通过计算发射光子数与激发光子数的比值获得荧光量子产率。

然而，这种测量方式需要收集不同波段单色光的光线强度，测量时间较长(一般为2-3min)，而在此过程中，激发光一直照射样品表面，量子点在长时间的激发光照射下处于激发态，荧光会处于不稳定状态。因此通过当前的测量方式测量的荧光量子产率，会造成量子点在较长激发态下发生破坏而影响测量准确性的现象。

发明内容

本申请提供一种量子产率测试装置以及测试方法，旨在解决目前量子产率测试方式时间较长而导致测量不准确的技术问题。

第一方面，本申请提供一种量子产率测试装置，包括：

发射单元，发射单元用于发射入射光线；

积分球，积分球具有入射口以及出射口，入射口用于接收入射光线以照射积分球内的检测样品，出射口用于射出出射光线，出射光线包括检测样品经入射光线照射后激发的光线；

采集单元，采集单元用于采集预设波长范围内的出射光线的第一光谱；

其中，预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围。

在一些实施例中，采集单元包括光栅以及多个光电探测器，每个光电探测器分别对应不同波长范围的出射光线。

在一些实施例中，多个光电探测器相对于光栅间隔排列布置，且多个光电探测器的排列方向与光栅的多个平行狭缝的排列方向不垂直，

在一些实施例中，多个光电探测器的排列方向与光栅的多个平行狭缝的排列方向平行。

在一些实施例中，发射单元包括光源、单色仪以及调制快门；

单色仪位于光源与调制快门之间，单色仪用于将光源的光线转换为窄波段单色激光，调制快门用于控制窄波段单色激光的持续发射时间。

在一些实施例中，入射光线的传播方向与出射光线的传播方向互相垂直。

在一些实施例中，积分球内设置有反射镜；

反射镜用于反射入射光线形成反射光线，反射光线的传播方向与出射光线的传播方向相反。

在一些实施例中，光栅的刻线密度为300线/mm至1800线/mm。

在一些实施例中，采集单元还包括聚焦透镜，聚焦透镜设置于出射口与光栅之间。

在一些实施例中，预设波长范围为200nm至1100nm。

第二方面，本申请提供一种量子产率测试方法，包括：

控制发射单元发射入射光线，入射光线经入射口射入积分球内并照射检测样品；

通过采集单元采集出射口射出的预设波长范围内的出射光线的第一光谱，预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围，出射光线包括检测样品经入射光线照射后激发的光线；

根据第一光谱以及预设空白光谱，计算检测样品的量子产率。

在一些实施例中，采集单元包括光栅以及多个光电探测器；

通过采集单元同时采集出射口射出的预设波长范围内的出射光线的第一光谱的步骤包括：

通过多个光电探测器测量出射光线经光栅分光后预设波长范围内的第一光谱，每个光电探测器分别对应不同波长范围的出射光线。

在一些实施例中，发射单元包括光源、单色仪以及调制快门，单色仪位于光源与调制快门之间；

控制发射单元发射入射光线的步骤包括：

控制光源发射光线；

控制单色仪工作，以将光源的光线转换为窄波段单色激光；

控制调制快门工作，以控制窄波段单色激光的持续发射时间。

在一些实施例中，入射光线的激发波长与检测样品的吸收波长满足如下关系式：

λ₂>λ₁+50nm

其中，λ₁为入射光线的激发波长，λ₂为检测样品的吸收波长。

本申请通过发射单元发射入射光线，入射光线在照射积分球内的检测样品后从出射口射出，由于采集单元同时采集预设波长范围内的出射光线的第一光谱，且预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围，即通过采集单元可以同时采集至少两种单色光的光线强度，无需多次分别采集不同波段单色光的光线强度，进而避免了检测样品被长时间照射，最终造成量子点在较长激发态下发生破坏进而影响测量准确性的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中提供的量子产率测试装置的一个实施例结构示意图；

图2是本申请实施例中提供的多个光电探测器与单色光的一个实施例关联示意图；

图3是本申请实施例中提供的多个光电探测器与光栅的一个实施例排布示意图；

图4是本申请实施例中提供的量子产率测试方法的一个实施例流程示意图；

图5是本申请实施例中提供的预设空白光谱和第一光谱的光强度与光线波长的一个实施例曲线示意图；

图6是本申请实施例中提供的预设空白光谱和第一光谱的光强度与光线波长的另一个实施例曲线示意图；

图7是本申请实施例中提供的预设空白光谱和第一光谱的光强度与光线波长的另一个实施例曲线示意图；

图8是本申请实施例中提供的量子产率测试系统的一个实施例结构示意图。

其中，1检测样品，10发射单元，11光源，12单色仪，13调制快门，20积分球，21入射口，22出射口，23反射镜，30采集单元，31光栅，311平行狭缝，32光电探测器，33聚焦透镜，40计算机；

201入射光线，202出射光线，反射光线203。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本申请实施例提供一种量子产率测试装置以及测试方法，以下分别进行详细说明。

首先，参阅图1，图1示出了本申请实施例中量子产率测试装置的一个实施例结构示意图，其中，量子产率测试装置包括：

发射单元10，发射单元10用于发射入射光线201；

积分球20，积分球20具有入射口21以及出射口22，入射口21用于接收入射光线201以照射积分球20内的检测样品1，出射口22用于射出出射光线202，出射光线202包括检测样品1经入射光线201照射后激发的光线；

采集单元30，采集单元30用于同时采集预设波长范围内的出射光线202的第一光谱；

其中，预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围。

具体的，发射单元10用于发出入射光线201，以便于为积分球20内的检测样品1提供激发光线，使检测样品1被照射后发射荧光。其中，检测样品1可以为量子点发光二极管、有机发光二极管、有机光伏等光电器件的发光层材料，例如量子点薄膜。

在本申请的一些实施例中，发射单元10发出的入射光线201为窄波段单色光，例如半峰宽为10-30nm的窄波段单色光。在本申请的一些实施例中，发射单元10可以发射脉冲的入射光线201，进而控制入射光线201的照射样品的持续时间，以避免入射光线201长时间照射检测样品1。

示例性地，参阅图1，发射单元10包括光源11、单色仪12以及调制快门13。单色仪12位于光源11与调制快门13之间。单色仪12用于将光源11的光线转换为窄波段单色激光。调制快门13用于控制窄波段单色激光的持续发射时间。其中，光源11可以为氙灯、LED灯等提供光线的器件。单色仪12可以为棱镜单色仪或光栅单色仪等从宽波段的光线中分离出一系列狭窄波段光线的设备。调制快门13可以为机械快门或电磁快门。

需要说明的是，光源11发出光线后，光线经单色仪12转换为窄波段单色激光。窄波段单色激光再经过调制快门13成为调制脉冲激光。在对检测样品1进行测试时，通过控制调制快门13发出调制脉冲激光可以在短时间内对检测样品1进行多次重复照射并完成多次测试，确保多次测量的可重复性，同时利用短时间内的多次测量结果可以提高量子点产率检测的准确性。此外，利用调制快门13结合采集单元30可以将量子点产率检测时间控制在毫秒级别。一方面大大提高了测试的效率，另外一方面降低了激发光去样品产生的潜在破坏而对测试结果准确性的影响。

可以理解，发射单元10还可以为其他发射多种单色光线的发光器件，例如红光LED、绿光LED以及蓝光LED等组合。

积分球20为内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，在入射光线201(例如调制脉冲激光)从入射口21射入积分球20内部后，入射光线201经过多次反射后从出射口22射出形成出射光线202。在本申请的一些实施例中，当积分球20内没有检测样品1时，出射光线202全部为入射光线201经积分球20内壁的漫反射层反射并在出射口22汇集的光线，以便于通过采集单元30获取预设空白光谱。在本申请的一些实施例中，当积分球20内设有检测样品1时，出射光线202包括检测样品1被照射后发射的荧光以及被吸收后剩余的入射光线201，以便于通过采集单元30获取出射光线202对应的第一光谱。

在本申请的一些实施例中，继续参阅图1，入射光线201的传播方向与出射光线202的传播方向互相垂直，一般地，入射光线201的传播方向为入射口21指向积分球20球心的方向，出射光线202的传播方向为积分球20球心指向出射口22的方向，由于入射光线201的传播方向与出射光线202的传播方向互相垂直，因此可以使得入射光线201在积分球20内经过多次反射后再从出射口22射出，避免入射光线201从入射口21进入积分球20后直接射出出射口22的现象。

在本申请的一些实施例中，继续参阅图1，其中，积分球20内设置有反射镜23。反射镜23用于反射入射光线201形成反射光线203。反射光线203的传播方向与出射光线202的传播方向相反。一般地，检测样品1设置在该反射光线203经过处，从而使得反射光线203可以充分照射检测样品1，并在积分球20内经过多次反射后再从出射口22射出，从而保证检测样品1被照射的充分性。可以理解，积分球20还可以为其他形状，例如方形、椭圆形等。

采集单元30用于同时采集预设波长范围内的出射光线202多种单色光的第一光谱，进而达到缩短量子产率测试时间。其中，预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围。在本申请的一些实施例中，预设波长范围涵盖检测样品1被照射后发射的荧光以及被吸收后剩余的入射光线201所对应的波长范围。

示例性地，预设波长范围为200nm至1100nm，即同时涵盖了红光(波长625nm～740nm)、橙光(波长590nm～610nm)、黄光(波长570nm～585nm)、绿光(波长492nm～577nm)、靛光(波长420nm～440nm)、蓝光(波长440nm～475nm)以及紫光(波长380nm～420nm)所对应的波长范围。

可以理解，预设波长范围还可以为上述不同单色光所对应波长范围的组合，例如预设波长范围为590～740nm，即同时包含了红光和橙光；或者，预设波长范围还可以为上述不同单色光所对应部分波长范围的组合，例如预设波长范围为600nm～700nm，即包含了红光的部分波长范围，也包含了橙光的部分波长范围。

在本申请的一些实施例中，参阅图1，采集单元30包括光栅31以及多个光电探测器32。每个光电探测器32分别对应不同波长范围的出射光线202。当出射光线202经过光栅31后，通过光栅31的衍射作用将入射光线201按波长进行色散并形成光谱。每个光电探测器32分别对光谱的单色光强度进行测量并最终得到第一光谱。也就是说，通过光栅31的衍射分光原理以及多个光电探测器32，可以一次性测量不同单色光的强度信息，从而达到缩短量子产率测试时间的目的。

示例性地，参阅图2，图2示出了本申请实施例中多个光电探测器32与单色光的一个实施例关联示意图，其中，七个光电探测器32分别对应红光(波长625nm～740nm)、橙光(波长590nm～610nm)、黄光(波长570nm～585nm)、绿光(波长492nm～577nm)、靛光(波长420nm～440nm)、蓝光(波长440nm～475nm)、紫光(波长380nm～420nm)。

可以理解，还可以设置更多数量的光电探测器32，以测量单色光部分波长的光线，例如对于红光设置四个光电探测器32，分别测量波长为625～650nm、651～680nm、681～710nm以及711～740nm的红色光线。

在本申请的一些实施例中，参阅图3，图3示出了本申请实施例中多个光电探测器32与光栅31的一个实施例排布示意图。多个光电探测器32相对于光栅31间隔排列布置，且多个光电探测器32的排列方向与光栅31的多个平行狭缝311的排列方向不垂直，使得出射光线202在经过光栅31的多个平行狭缝311后，可以照射在多个光电探测器32上，从而通过多个光电探测器32采集预设波长范围内的出射光线202的第一光谱。优选地，多个光电探测器32的排列方向与光栅31的多个平行狭缝311的排列方向平行。

需要说明的是，排列方向是指多个物体排成队列后，由其队列首个物体指向队列尾部物体的方向，以图3为例，光电探测器32的排列方向为从上至下的方向，多个平行狭缝311的排列方向为从上至下的方向。

在本申请的一些实施例中，光电探测器32为2048位阵列像素的一维线性硅基探测器。在本申请的一些实施例中，光栅31的刻线密度为300线/mm至1800线/mm。示例性地，光栅31的刻线密度为600线/mm，光栅31的宽度为60mm。可以理解地，多个光电探测器32还可以为紫外光探测器、可见光探测器以及红外光探测器的组合。

在本申请的一些实施例中，参阅图1，采集单元30还包括聚焦透镜33，聚焦透镜33设置于出射口22与光栅31之间，聚焦透镜33将出射光线202的平行光或散射光聚集到同一处，以便于光栅31对所有出射光线202进行衍射分光。示例性地，聚焦透镜33可以为双面凸透镜或单面凸透镜等。

可以理解，采集单元30还可以通过其他方式进行分光并采集光谱信息，例如采集单元30包括棱镜以及多个光电探测器32，通过棱镜的分光原理以及多个光电探测器32，实现一次性测量不同单色光的强度信息并达到缩短量子产率测试时间的目的。

本申请通过发射单元10发射入射光线201，入射光线201在照射积分球20内的检测样品1后从出射口22射出，由于采集单元30同时采集预设波长范围内的出射光线202的第一光谱，且预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围，即通过采集单元30可以同时采集至少两种单色光的光线强度，无需多次分别采集不同波段单色光的光线强度，进而避免了检测样品1被长时间照射，而造成量子点在较长激发态下发生破坏进而影响测量准确性的现象。

进一步的，为了更好实施本申请实施例中的量子产率测试装置，在量子产率测试装置的基础上，本申请继续提供一种量子产率测试方法，参阅图4，图4示出了本申请实施例中量子产率测试方法的一个实施例流程示意图，其中，量子产率测试方法包括：

步骤S401，控制发射单元10发射入射光线201，入射光线201经入射口21射入积分球20内并照射检测样品1；

在发射单元10发出入射光线201后，入射光线201经入射口21射入积分球20内并照射检测样品1，检测样品1在被照射后发射的荧光，荧光与被检测样品1吸收后剩余的入射光线201组成出射光线202从积分球20的出射口22射出。其中，检测样品1可以为量子点发光二极管、有机发光二极管、有机光伏等光电器件的发光层材料，例如量子点薄膜。

在本申请的一些实施例中，例如对于发射单元10包括光源11、单色仪12以及调制快门13的实施例，控制发射单元10发射入射光线201的步骤包括：

控制光源11发射光线；

控制单色仪12工作，以将光源11的光线转换为窄波段单色激光；

控制调制快门13工作，以控制窄波段单色激光的持续发射时间。

具体的，控制光源11发射光线可以为打开光源11开关，进而使得光源11发射光线，控制单色仪12工作可以包括打开单色仪12，以便于将光源11的光线转换为窄波段单色激光，控制调制快门13工作可以包括控制调制快门13的工作时间，进而控制窄波段单色激光的持续发射时间。

可以理解，对于本申请的其他实施例，例如对于发射单元10为包括多种单色光线的发光器件的实施例，控制发射单元10发射入射光线201还可以为控制不同颜色单色光线的发光器件发光以及其发光时间。

在本申请的一些实施例中，控制单色仪12工作还可以包括控制窄波段单色激光的波长，即通过单色仪12控制窄波段单色激光的颜色，以适配检测样品1，例如，对于发射蓝色荧光的检测样品1，可以通过控制单色仪12将光源11的光线转换为紫外波段的光线，以满足检测样品1的吸收带隙能量的要求。

在本申请的一些实施例中，入射光线201的激发波长与检测样品1的吸收波长满足如下关系式：

λ₂>λ₁+50nm

其中，λ₁为入射光线201的激发波长，λ₂为检测样品的吸收波长。

需要说明的是，入射光线201激发检测样品1发出荧光，一般入射光线201的能量需要大于检测样品1禁带宽度所需的能量，也即入射光线201的波长需要短于检测样品1的吸收波长，通常情况下入射光线201的激发波长小于检测样品1的吸收波长10nm即可，但发明人发现在入射光线201的激发波长和检测样品1的吸收波长差值过小时会发生峰串扰现象，不利于准确计算量子点产率，因此本申请将入射光线201的激发波长小于检测样品1的吸收波长50nm，在保证入射光线201的能量满足检测样品1禁带宽度所需能量的同时，还可以提高量子点产率的测量准确性。

步骤S402，通过采集单元30采集出射口22射出的预设波长范围内的出射光线202的第一光谱，预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围，出射光线202包括检测样品1经入射光线201照射后激发的光线；

预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围。在本申请的一些实施例中，预设波长范围涵盖检测样品1被照射后发射的荧光以及被吸收后剩余的入射光线201所对应的波长范围。

示例性地，预设波长范围为200nm至1100nm，即同时涵盖了红光(波长625nm～740nm)、橙光(波长590nm～610nm)、黄光(波长570nm～585nm)、绿光(波长492nm～577nm)、靛光(波长420nm～440nm)、蓝光(波长440nm～475nm)以及紫光(波长380nm～420nm)所对应的波长范围。

可以理解，预设波长范围还可以为上述不同单色光所对应波长范围的组合，例如预设波长范围为590～740nm，即同时包含了红光和橙光；或者，预设波长范围还可以为上述不同单色光所对应部分波长范围的组合，例如预设波长范围为600nm～700nm，即包含了红光的部分波长范围，也包含了橙光的部分波长范围。

在本申请的一些实施例中，例如对于采集单元30包括光栅31以及多个光电探测器32，多个光电探测器32相对于光栅31间隔排列布置的实施例，通过采集单元30同时采集出射口22射出的预设波长范围内的出射光线202的第一光谱的步骤包括：通过多个光电探测器32测量出射光线202经光栅31分光后预设波长范围内的第一光谱，每个光电探测器32分别对应不同波长范围的出射光线202。

需要说明的是，当出射光线202经过光栅31后，通过光栅31的衍射作用将入射光线201按波长进行色散并形成光谱，每个光电探测器32分别对光谱的单色光强度进行测量并最终得到第一光谱，也就是说，通过光栅31的衍射分光原理以及多个光电探测器32，可以一次性测量出射光线202对应光谱不同单色光的强度信息，从而无需多次分别采集不同波段光线强度，并实现了缩短量子产率测试时间的目的。

可以理解地，对于本申请的一些实施例，例如对于采集单元30包括棱镜以及多个光电探测器32的实施例，具体第一光谱可以通过多个光电探测器32测量出射光线202经棱镜分光后光谱而获得。

步骤S403，根据第一光谱以及预设空白光谱，计算检测样品1的量子产率。

预设空白光谱与第一光谱通过相同的入射光线201(例如相同波长的紫外波段光线)获得，在获取预设空白光谱时，积分球20内无检测样品1，以便于在相同情况下比对有检测样品1、无检测样品1对应的第一光谱以及预设空白光谱，从而计算检测样品1的量子产率。

可以理解地，预设空白光谱可以在获取第一光谱之前测量得到；或者预设空白光谱还可以在获得第一光谱之后再进行测量，测量得到预设空白光谱后再根据第一光谱以及预设空白光谱，计算检测样品的量子产率。

在本申请的一些实施例中，在检测第一光谱后，可以将第一光谱与预设空调光谱的光强度信息与光线波长制作成为曲线图，然后将第一光谱的曲线与预设空调光谱的曲线做差值积分，最终通过计算发射光子数与激发光子数的比值获得荧光量子产率。

在本申请的一些实施例中，可以将第一光谱与预设空调光谱输入训练好的机器学习模型，通过讯号的机器学习模型确定荧光量子产率。示例性地，机器学习模型可以为监督学习模型、无监督学习模型或概率模型等。

作为一示例性实施例，在开始测量量子产率时，首先打开光源11开关，待仪器预热稳定20分钟后，打开单色仪12、调制快门13，根据红色检测样品1(例如红色量子点薄膜)的吸收波长625nm，设置入射光线201的波长为500nm，并设置调制快门13的时间为500ms；然后将空白玻璃片放置在积分球20内，根据待测样品采集入射光线201的预设空白光谱；然后将红色检测样品1放置在积分球20内，采集红色检测样品1发射的荧光和被吸收后剩余的入射光线201的第一光谱，并获得如图5所示红色检测样品1的预设空白光谱和第一光谱的光强度与光线波长的曲线示意图，并通过该曲线示意图计算激发波段吸收的光子数和荧光发射峰的荧光光子数，最终获得荧光量子产率。

作为另一示例性实施例，在开始测量量子产率时，首先打开光源11开关，待仪器预热稳定20分钟后，打开单色仪12、调制快门13，根据绿色检测样品1(例如绿色量子点薄膜)的吸收波长540nm，设置入射光线201的波长为430nm，并设置调制快门13的时间为500ms；然后将空白玻璃片放置在积分球20内，根据待测样品采集入射光线201的预设空白光谱；然后将绿色检测样品1放置在积分球20内，采集绿色检测样品1发射的荧光和被吸收后剩余的入射光线201的第一光谱，并获得如图6所示绿色检测样品1的预设空白光谱和第一光谱的光强度与光线波长的曲线示意图，并通过该曲线示意图计算激发波段吸收的光子数和荧光发射峰的荧光光子数，最终获得荧光量子产率。

作为又一示例性实施例，在开始测量量子产率时，首先打开光源11开关，待仪器预热稳定20分钟后，打开单色仪12、调制快门13，根据蓝色检测样品1(例如蓝色量子点薄膜)的吸收波长473nm，设置入射光线201的波长为400nm，并设置调制快门13的时间为500ms；然后将空白玻璃片放置在积分球20内，根据待测样品采集入射光线201的预设空白光谱；然后将蓝色检测样品1放置在积分球20内，采集蓝色检测样品1发射的荧光和被吸收后剩余的入射光线201的第一光谱，并获得如图7所示蓝色检测样品1的预设空白光谱和第一光谱的光强度与光线波长的曲线示意图，并通过该曲线示意图计算激发波段吸收的光子数和荧光发射峰的荧光光子数，最终获得荧光量子产率。

在上述红色检测样品1、绿色检测样品1以及蓝色检测样品1的检测过程中，每种样品测量三次且几乎可以完全重复，说明本申请量子点产率测量过程具有较好的重复性，同时测试过程是在500ms内完成的，工作效率相比于常规测试具有巨大的提升。

本申请通过发射单元10发射入射光线201，入射光线201在照射积分球20内的检测样品1后从出射口22射出，由于采集单元30同时采集预设波长范围内的出射光线202的第一光谱，无需多次分别采集不同波段光线强度，进而避免了检测样品1被长时间照射，而造成量子点在较长激发态下发生破坏进而影响测量准确性的现象。

为了更好实施本申请实施例中的量子产率测试方法，在量子产率测试方法基础之上，本申请实施例中还提供一种量子产率测试系统，其集成了本申请实施例所提供的任一种量子产率测试装置，系统包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储于存储器中，并配置为由处理器执行上述量子产率测试方法实施例中任一项实施例的量子产率测试方法中的步骤。

如图8所示，其示出了本申请实施例所涉及的量子产率测试系统的结构示意图，具体来讲：

该量子产率测试系统可以包括一个或者一个以上处理核心的处理器801、一个或一个以上计算机40可读存储介质的存储器802。本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构并不构成对量子产率测试系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

处理器801是该系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个系统的各个部分，通过运行或执行存储在存储器802内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器802内的数据，执行系统的各种功能和处理数据，从而对系统进行整体监控。可选的，处理器801可包括一个或多个处理核心；处理器801可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，优选的，处理器801可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器801中。

存储器802可用于存储软件程序以及模块，处理器801通过运行存储在存储器802的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器802可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据量子产率测试系统的使用所创建的数据等。此外，存储器802可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器802还可以包括存储器控制器，以提供处理器801对存储器802的访问。

尽管未示出，量子产率测试系统还可以包括显示单元等，在此不再赘述，同时处理器801、存储器802以及显示单元可以共同集成在如图1所示的计算机40中。具体在本实施例中，量子产率测试系统中的处理器801会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器802中，并由处理器801来运行存储在存储器802中的应用程序，从而实现各种功能，如下：

控制发射单元10发射入射光线201，入射光线201经入射口21射入积分球20内并照射检测样品1；

通过采集单元30采集出射口22射出的预设波长范围内的出射光线202的第一光谱；

根据第一光谱以及预设空白光谱，计算检测样品1的量子产率。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

以上对本申请实施例所提供的一种量子产率测试装置以及测试方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种量子产率测试装置，其特征在于，包括：

发射单元，所述发射单元用于发射入射光线；

积分球，所述积分球具有入射口以及出射口，所述入射口用于接收所述入射光线以照射所述积分球内的检测样品，所述出射口用于射出出射光线，所述出射光线包括所述检测样品经所述入射光线照射后激发的光线；

采集单元，所述采集单元用于采集预设波长范围内的所述出射光线的第一光谱；

其中，所述预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围。

2.如权利要求1所述的量子产率测试装置，其特征在于，所述采集单元包括光栅以及多个光电探测器，每个所述光电探测器分别对应不同波长范围的出射光线。

3.如权利要求2所述的量子产率测试装置，其特征在于，所述多个光电探测器相对于所述光栅间隔排列布置，且所述多个光电探测器的排列方向与所述光栅的多个平行狭缝的排列方向不垂直。

4.如权利要求3所述的量子产率测试装置，其特征在于，所述多个光电探测器的排列方向与所述光栅的多个平行狭缝的排列方向平行。

5.如权利要求2所述的量子产率测试装置，其特征在于，所述光栅的刻线密度为300线/mm至1800线/mm。

6.如权利要求2所述的量子产率测试装置，其特征在于，所述采集单元还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜设置于所述出射口与所述光栅之间。

7.如权利要求1所述的量子产率测试装置，其特征在于，所述发射单元包括光源、单色仪以及调制快门；

所述单色仪位于所述光源与所述调制快门之间，所述单色仪用于将所述光源的光线转换为窄波段单色激光，所述调制快门用于控制所述窄波段单色激光的持续发射时间。

8.如权利要求1所述的量子产率测试装置，其特征在于，所述入射光线的传播方向与所述出射光线的传播方向互相垂直。

9.如权利要求1所述的量子产率测试装置，其特征在于，所述积分球内设置有反射镜；

所述反射镜用于反射所述入射光线形成反射光线，所述反射光线的传播方向与所述出射光线的传播方向相反。

10.如权利要求1所述的量子产率测试装置，其特征在于，所述预设波长范围为200nm至1100nm。

11.一种量子产率测试方法，其特征在于，包括：

控制发射单元发射入射光线，所述入射光线经入射口射入积分球内并照射检测样品；

通过采集单元采集出射口射出的预设波长范围内的出射光线的第一光谱，所述预设波长范围内至少包括两种单色光所对应的波长范围，所述出射光线包括所述检测样品经所述入射光线照射后激发的光线；

根据所述第一光谱以及预设空白光谱，计算所述检测样品的量子产率。

12.如权利要求11所述的量子产率测试方法，其特征在于，所述采集单元包括光栅以及多个光电探测器；

所述通过所述采集单元同时采集出射口射出的预设波长范围内的出射光线的第一光谱的步骤包括：

通过所述多个光电探测器测量所述出射光线经所述光栅分光后预设波长范围内的第一光谱，每个所述光电探测器分别对应不同波长范围的出射光线。

13.如权利要求11所述的量子产率测试方法，其特征在于，所述发射单元包括光源、单色仪以及调制快门，所述单色仪位于所述光源与所述调制快门之间；

所述控制发射单元发射入射光线的步骤包括：

控制所述光源发射光线；

控制所述单色仪工作，以将所述光源的光线转换为窄波段单色激光；

控制所述调制快门工作，以控制所述窄波段单色激光的持续发射时间。

14.如权利要求11所述的量子产率测试方法，其特征在于，所述入射光线的激发波长与所述检测样品的吸收波长满足如下关系式：

λ₂>λ₁+50nm

其中，λ₁为所述入射光线的激发波长，λ₂为所述检测样品的吸收波长。