JP2023005419A - Method and program for analyzing emission intensity attenuation measurement data, and emission intensity measurement device - Google Patents

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Yoichi Tsuchiya
千波矢 安達
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Abstract

To provide an emission intensity attenuation measurement data analysis method which allows for accurately deriving quantum yields, emission ratios, etc. of multiple emission components such as an immediate fluorescence component and delayed fluorescence component of a delayed fluorescence material through simple steps.SOLUTION: A method of analyzing emission intensity attenuation measurement data involving multiple emission components is provided, the method comprising a fitting step using an exponentially modified Gaussian function.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、遅延蛍光材料の即時蛍光成分と遅延蛍光成分のような、複数の発光成分を含む発光強度減衰の測定データを解析する方法、発光強度減衰の測定データ解析プログラム、および発光強度測定装置に関する。 The present invention provides a method for analyzing measurement data of luminescence intensity decay containing a plurality of luminescence components, such as an immediate fluorescence component and a delayed fluorescence component of a delayed fluorescence material, a measurement data analysis program for luminescence intensity decay, and a luminescence intensity measurement device. Regarding.

高い発光効率を示す発光材料として遅延蛍光材料が知られている。遅延蛍光材料は、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こす発光材料であり、直接励起により生成した励起一重項状態の失活に伴って放射される光と、逆項間交差で生成した励起一重項状態の失活に伴って放射される光の両方を発光するため、高い発光効率が得られるとされている。そして、これらの光のうち、逆項間交差を経て放射される光は、直接励起による光よりも遅れて観測されることから「遅延蛍光」と称されており、これに対して直接励起による光は「即時蛍光」と称されている。
ここで、遅延蛍光材料の即時蛍光と遅延蛍光の量子収率や発光割合等を計算する際には、通常、遅延蛍光材料の発光強度減衰曲線の解析を行う。具体的には、遅延蛍光材料の発光強度の時間変化を測定して発光強度減衰曲線を取得し、その減衰曲線に当てはまるフィッティング関数に基づいて即時蛍光成分の発光量子収率ΦPFと遅延蛍光成分の量子収率ΦDFを算出する。これらの量子収率ΦPF、ΦDFを求める具体的な手法については、幾つか提案がなされている(非特許文献1および2参照)。
A delayed fluorescence material is known as a luminescent material exhibiting high luminous efficiency. A delayed fluorescence material is a luminescent material that causes reverse intersystem crossing from an excited triplet state to an excited singlet state. It is said that high luminous efficiency can be obtained because both of the light emitted with the deactivation of the excited singlet state generated by the intercrossing is emitted. Among these lights, the light emitted through reverse intersystem crossing is called "delayed fluorescence" because it is observed later than the light due to direct excitation. The light is called "immediate fluorescence".
Here, when calculating the quantum yield, the luminescence ratio, etc. of the immediate fluorescence and the delayed fluorescence of the delayed fluorescence material, the emission intensity decay curve of the delayed fluorescence material is usually analyzed. Specifically, the time change of the emission intensity of the delayed fluorescence material is measured to obtain an emission intensity decay curve, and the emission quantum yield Φ PF of the immediate fluorescence component and the delayed fluorescence component are calculated based on the fitting function applied to the decay curve. Calculate the quantum yield Φ DF of Several proposals have been made for specific techniques for obtaining these quantum yields Φ PF and Φ DF (see Non-Patent Documents 1 and 2).

J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 18070.J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 18070. ChemRxiv, 14178113, 2021.ChemRxiv, 14178113, 2021.

上記のように、量子収率ΦDF、ΦPF等を計算する際には、まず、遅延蛍光材料の発光強度減衰曲線の解析を行う。ここで、発光強度減衰曲線は、初期の発光強度の立ち上がり部分(即時蛍光の増加領域)と、発光強度が減衰していく部分とを有しているが、従来の解析では、減衰部分のみが解析の対象とされ、発光強度の立ち上がり部分については考慮されていなかった。
しかし、本発明者らが各種測定装置を用いて発光強度減衰曲線を測定したところ、発光強度の立ち上がり部分のパターンが測定装置によって異なっており、こうした立ち上がりパターンの差異が、量子収率や発光割合などの計算結果に影響することが判明した。ここで、立ち上がりパターンの影響については、立ち上がり部分の装置依存関数(IRF)を測定して、そのIRFと発光強度減衰の逆畳み込みにより得た指数関数減衰を解析に用いることにより回避できるようにも思われる。しかし、測定サンプルに対するIRFを正しく測定することは容易でなく、また、測定したIRFと発光強度減衰の逆畳み込み計算も極めて複雑で実用性に欠ける。
As described above, when calculating the quantum yields Φ DF , Φ PF , etc., first, the emission intensity decay curve of the delayed fluorescence material is analyzed. Here, the luminescence intensity decay curve has an initial luminescence intensity rising portion (immediate fluorescence increase region) and a luminescence intensity decaying portion. It was an object of analysis, and the rising portion of the luminescence intensity was not taken into consideration.
However, when the present inventors measured the luminescence intensity decay curve using various measuring devices, the pattern of the rising portion of the luminescence intensity differed depending on the measuring device. It was found that it affects the calculation results such as Here, the influence of the rising pattern can be avoided by measuring the device-dependent function (IRF) of the rising portion and using the exponential decay obtained by deconvolving the IRF and the emission intensity decay for analysis. Seem. However, it is not easy to correctly measure the IRF for the measurement sample, and the deconvolution calculation of the measured IRF and the emission intensity attenuation is extremely complicated and lacks practicality.

そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、即時蛍光成分と遅延蛍光成分の量子収率や発光割合等を、簡単な工程でより正確に算出できる発光強度減衰の測定データの解析方法を提供することを目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve such problems of the prior art, the present inventors have developed an emission intensity attenuation method that can more accurately calculate the quantum yield, emission ratio, etc. of the immediate fluorescence component and the delayed fluorescence component in a simple process. The purpose of this study was to provide a method for analyzing measurement data.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、測定された発光強度減衰を「指数関数的に修正されたガウス関数」を用いてフィッティングすることにより、IRFに影響されることなく、即時蛍光成分と遅延蛍光成分の量子収率や発光割合等を、簡単な工程でより正確に算出できることを見いだした。また、これにより、測定装置によって算出される量子収率や発光割合が異なるという問題も小さくできることも見出した。本発明はこれらの知見に基づいて提案されたものであり、具体的に以下の構成を有する。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that by fitting the measured luminescence intensity attenuation using an "exponentially modified Gaussian function", the IRF is affected. It has been found that the quantum yield, emission ratio, etc. of the immediate fluorescence component and the delayed fluorescence component can be calculated more accurately by a simple process, without the need for quantification. In addition, the inventors have also found that this can reduce the problem of different quantum yields and luminescence ratios calculated depending on the measurement device. The present invention has been proposed based on these findings, and specifically has the following configurations.

[1] 複数の発光成分を含む発光強度減衰の測定データを解析する方法であって、指数関数的に修正されたガウス関数を用いてフィッティングする工程を含むことを特徴とする方法。
[2] 前記指数関数的に修正されたガウス関数が下記式(1)で表される、[1]に記載の方法。

Figure 2023005419000001
[3] 各発光成分の発光割合を導出する、[1]または[2]に記載の方法。
[4] 発光に関する速度定数を導出する、[1]~[3]のいずれか1項に記載の方法。
[5] 前記複数の発光成分として、遅延蛍光材料からの即時蛍光成分と遅延蛍光成分を含む、[1]~[4]のいずれか1項に記載の方法。
[6] 発光強度減衰の測定データを下記式(11)でフィッティングする、[5]に記載の方法。
Figure 2023005419000002
[7] 前記即時蛍光成分の発光全体に対する発光割合(SPF)を下記式(20)で算出し、前記遅延蛍光成分の発光全体に対する発光割合(SDF)を下記式(21)で算出する、[6]に記載の方法。
Figure 2023005419000003
[式(20)および(21)において、Aおよびkは即時蛍光成分の傾きとピーク高さを制御している定数であり、Aおよびkは遅延蛍光成分の傾きとピーク高さを制御している定数である。]
[8] 前記複数の発光成分が3種以上の発光成分である、[1]~[5]のいずれか1項に記載の方法。
[9] [1]~[8]のいずれか1項に記載の方法を実行する、発光強度減衰の測定データ解析プログラム。
[10] 複数の発光成分を含む発光強度減衰を測定することができる測定部と、測定部にて得られた測定データを[1]~[8]のいずれか1項に記載の方法により解析する解析部を有する発光強度測定装置。 [1] A method of analyzing measured data of luminescence intensity decay containing a plurality of luminescence components, comprising the step of fitting with an exponentially modified Gaussian function.
[2] The method according to [1], wherein the exponentially modified Gaussian function is represented by the following formula (1).
Figure 2023005419000001
[3] The method according to [1] or [2], wherein the emission ratio of each emission component is derived.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein a rate constant for luminescence is derived.
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the plurality of luminescent components include an immediate fluorescence component and a delayed fluorescence component from a delayed fluorescence material.
[6] The method according to [5], wherein the measured data of luminescence intensity attenuation is fitted by the following formula (11).
Figure 2023005419000002
[7] Calculate the luminescence ratio (S PF ) of the immediate fluorescence component to the total luminescence by the following formula (20), and calculate the luminescence ratio (S DF ) of the delayed fluorescence component to the total luminescence by the following formula (21). , [6].
Figure 2023005419000003
[In equations (20) and (21), A 1 and k p are constants controlling the slope and peak height of the immediate fluorescence component, and A 2 and k d are the slope and peak height of the delayed fluorescence component. is a constant that controls ]
[8] The method according to any one of [1] to [5], wherein the plurality of light-emitting components are three or more kinds of light-emitting components.
[9] A program for analyzing measurement data of luminescence intensity attenuation, which executes the method according to any one of [1] to [8].
[10] A measurement unit capable of measuring luminescence intensity attenuation containing a plurality of luminescence components, and analyzing the measurement data obtained by the measurement unit by the method according to any one of [1] to [8]. A luminescence intensity measurement device having an analysis unit that

本発明の解析方法によれば、発光強度減衰の測定データに基づいて、複数の発光成分の量子収率や発光割合等を、簡単な工程でより正確に算出することができる。また、本発明の解析方法によれば、測定装置によって算出される量子収率や発光割合が異なるという問題も小さくすることができる。 According to the analysis method of the present invention, it is possible to more accurately calculate the quantum yields, luminescence ratios, and the like of a plurality of luminescence components in a simple process based on measurement data of luminescence intensity attenuation. Moreover, according to the analysis method of the present invention, it is possible to reduce the problem of different quantum yields and luminescence ratios calculated by measuring devices.

装置依存関数としてのガウス関数を説明するためのグラフである。4 is a graph for explaining a Gaussian function as a device dependent function; 即時蛍光成分PFと遅延蛍光成分DFを含む発光強度減衰モデルを示すグラフである。4 is a graph showing a luminescence intensity decay model including an immediate fluorescence component PF and a delayed fluorescence component DF. 図2の時間スケールを拡大して示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an enlarged time scale of FIG. 2; FIG. 指数関数的修正ガウス関数を用いてフィッティングした発光強度減衰データを示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing luminescence intensity decay data fitted with an exponential modified Gaussian function; FIG. 2種の発光成分を含む発光強度減衰データの解析例を示すグラフである。4 is a graph showing an analysis example of luminescence intensity decay data containing two types of luminescence components; 3種の発光成分を含む発光強度減衰データの解析例を示すグラフである。4 is a graph showing an analysis example of luminescence intensity decay data containing three types of luminescence components; 3種の発光成分を含む発光強度減衰データの他の解析例を示すグラフである。7 is a graph showing another analysis example of luminescence intensity decay data containing three types of luminescence components; 2種の発光成分を含む発光強度減衰データの従来の解析例を示すグラフである。1 is a graph showing a conventional analysis example of luminescence intensity decay data containing two types of luminescence components;

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。 The present invention will be described in detail below. Although the constituent elements described below may be described based on representative embodiments and specific examples, the present invention is not limited to such embodiments. In this specification, the numerical range represented by "-" means a range including the numerical values described before and after "-" as lower and upper limits.

<発光強度減衰の測定データの解析方法>
本発明の方法(解析方法)は、複数の発光成分を含む発光強度減衰の測定データを解析する方法であって、指数関数的に修正されたガウス関数を用いてフィッティングする工程を含むことを特徴とする。
本発明における「複数の発光成分を含む発光強度減衰」とは、減衰パターンが異なる複数の発光成分を含む発光強度減衰、言い換えれば、減衰パターンが異なる複数の発光成分に分解できる発光強度減衰のことを意味する。こうした発光強度減衰は、複数の発光成分の総和として表すことができる。発光強度の減衰パターンが異なる例として、減衰パターンを指数関数的減衰に当てはめたときの減衰定数kが発光成分同士で異なる場合や、減衰パターンに当てはまる関数式が発光成分同士で異なる場合を挙げることができる。発光強度減衰が含む複数の発光成分は2種であってもよいし、3種以上であってもよい。2種の発光成分として、遅延蛍光材料が放射する即時蛍光成分と遅延蛍光成分を挙げることができる。ここで、「遅延蛍光材料」とは、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こす発光材料である。また、「即時蛍光成分」は直接励起により生成した励起一重項状態の失活に伴って放射される蛍光であり、「遅延蛍光成分」は、励起三重項状態からの逆項間交差により生成した励起一重項状態の失活に伴って放射される蛍光である。
本発明において、複数の発光成分を含む「発光強度減衰の測定データ」には、パルス励起光照射後に測定対象試料から検出される光の強度を、時間を横軸、発光強度を縦軸としてプロットした時間分解スペクトルを用いることができる。以下の説明では、「発光強度減衰の測定データ」を単に「発光強度減衰データ」と言うことがある。時間分解スペクトルの測定装置は特に限定されない。具体例として、ストリークカメラや発光寿命測定装置(例えば、浜松ホトニクス社製:Quantauras Tau)を挙げることができる。
本発明で用いる「指数関数的に修正されたガウス関数」は、下記式(3)で表される指数関数と下記式(4)で表されるガウス関数の畳み込み積分を用いて得られる関数である。以下の説明では、本発明における「指数関数的に修正されたガウス関数」を「指数関数的修正ガウス関数」と言うことがある。「指数関数的に修正されたガウス関数」として、例えば下記式(1)で表される関数を用いることができる。

Figure 2023005419000004
<Method for analyzing measurement data of luminescence intensity attenuation>
A method (analysis method) of the present invention is a method of analyzing measurement data of luminescence intensity attenuation containing a plurality of luminescence components, characterized by including a step of fitting using an exponentially modified Gaussian function. and
In the present invention, “luminescence intensity attenuation including multiple luminescence components” means luminescence intensity attenuation including a plurality of luminescence components with different attenuation patterns, in other words, luminescence intensity attenuation that can be decomposed into a plurality of luminescence components with different attenuation patterns. means Such luminescence intensity attenuation can be expressed as the sum of multiple luminescence components. Examples of different attenuation patterns of luminescence intensity include the case where the attenuation constant k when the attenuation pattern is applied to the exponential decay is different between the luminous components, and the case where the functional expressions that apply the attenuation patterns are different between the luminous components. can be done. The plurality of luminescence components included in the luminescence intensity attenuation may be of two types, or may be of three or more types. The two types of luminescence components include an immediate fluorescence component and a delayed fluorescence component emitted by the delayed fluorescence material. Here, the “delayed fluorescence material” is a light-emitting material that causes reverse intersystem crossing from an excited triplet state to an excited singlet state. In addition, the "immediate fluorescence component" is the fluorescence emitted upon deactivation of the excited singlet state generated by direct excitation, and the "delayed fluorescence component" is generated by reverse intersystem crossing from the excited triplet state. It is the fluorescence emitted with the deactivation of the excited singlet state.
In the present invention, in the "measurement data of luminescence intensity attenuation" containing a plurality of luminescence components, the intensity of light detected from the sample to be measured after being irradiated with pulsed excitation light is plotted with time on the horizontal axis and luminescence intensity on the vertical axis. time-resolved spectra can be used. In the following description, "measured data of luminescence intensity attenuation" may be simply referred to as "luminescence intensity attenuation data". The time-resolved spectrum measurement device is not particularly limited. Specific examples include a streak camera and a luminescence lifetime measuring device (for example, Hamamatsu Photonics: Quantauras Tau).
The “exponentially modified Gaussian function” used in the present invention is a function obtained by using the convolution integral of the exponential function represented by the following formula (3) and the Gaussian function represented by the following formula (4). be. In the following description, the "exponentially modified Gaussian function" in the present invention may be referred to as "exponentially modified Gaussian function". As the "exponentially modified Gaussian function", for example, a function represented by the following formula (1) can be used.
Figure 2023005419000004

ここで、式(3)で表される指数関数は、発光強度の指数関数的減衰を表す関数であり、式(4)で表されるガウス関数は、装置依存関数(IRF)を近似的に表す関数である。このように、本発明で用いる「指数関数的に修正されたガウス関数」は、いわば指数関数的減衰に装置依存関数の近似式が重畳されたものである。そのため、この関数を用いて発光強度減衰の測定データをフィッティングすることにより、測定装置毎の立ち上がりパターン(即時蛍光強度の増加領域)の差異が補正されて正確なフィッティングパラメータを導出することができる。また、ガウス関数を表す式(4)は比較的単純な式であり、また、これを装置依存関数として用いることにより、別途、装置依存関数を測定する工程を不要にできる。そのため、本発明の解析方法によれば、複数の発光成分の量子収率や発光割合等を、簡単な工程でより正確に算出することができる。また、測定装置によって算出される量子収率や発光割合が異なるという問題も小さくすることが可能である。 Here, the exponential function represented by Equation (3) is a function representing the exponential decay of the luminescence intensity, and the Gaussian function represented by Equation (4) approximates the device dependent function (IRF) as is a function that represents In this way, the "exponentially modified Gaussian function" used in the present invention is, so to speak, a device-dependent function approximation formula superimposed on the exponential decay. Therefore, by fitting the measurement data of the luminescence intensity decay using this function, the difference in the rise pattern (immediate fluorescence intensity increase area) for each measuring device is corrected, and accurate fitting parameters can be derived. Also, the Gaussian function is expressed by Equation (4), which is a relatively simple equation, and by using this as the device-dependent function, a separate step of measuring the device-dependent function can be eliminated. Therefore, according to the analysis method of the present invention, the quantum yields, luminescence ratios, and the like of a plurality of luminescence components can be calculated more accurately through simple steps. In addition, it is possible to reduce the problem of different quantum yields and luminescence ratios calculated by measuring devices.

以下において、「指数関数的に修正されたガウス関数」の導出例として、式(1)の導出方法について説明する。
上記のように、式(1)は、式(3)で表される指数関数と式(4)で表されるガウス関数の畳み込みによって得られる関数である。これらの式の畳み込みは、下記式(5)で表される。
As an example of deriving the "exponentially modified Gaussian function", the method of deriving Equation (1) will be described below.
As described above, Equation (1) is a function obtained by convolving the exponential function represented by Equation (3) and the Gaussian function represented by Equation (4). The convolution of these equations is represented by Equation (5) below.

Figure 2023005419000005
Figure 2023005419000005

式(5)を、下記の各式に示すように順に変形することにより、下記式(6)が導出される。 The following formula (6) is derived by sequentially transforming the formula (5) as shown in the following formulas.

Figure 2023005419000006
Figure 2023005419000006

次に、下記式(7)に示す変数変換を行う。 Next, variable conversion shown in the following formula (7) is performed.

Figure 2023005419000007
Figure 2023005419000007

上記の式(6)を下記式(8)に示すように変形して、式(7)で示すZを代入すると、下記式(9)が導出される。 By modifying the above equation (6) as shown in the following equation (8) and substituting Z shown in the equation (7), the following equation (9) is derived.

Figure 2023005419000008
Figure 2023005419000008

また、ガウスの相補誤差関数erfc(x)は、下記式(10)で定義される。 Also, the Gaussian complementary error function erfc(x) is defined by the following equation (10).

Figure 2023005419000009
Figure 2023005419000009

式(9)に式(10)で定義するerfc(x)を代入することにより、「指数関数的に修正されたガウス関数」としての式(1)で表される関数が導出される。 Substituting erfc(x) defined in equation (10) into equation (9) yields the function expressed in equation (1) as the “exponentially modified Gaussian function”.

Figure 2023005419000010
Figure 2023005419000010

式(1)の各記号の定義については、上記の記載を参照することができる。
本発明の解析方法では、発光強度減衰の測定データを、式(1)を用いたフィッティングにより解析することが好ましい。ここで、式(1)を用いたフィッティングは、例えば式(1)で表される関数を含むフィッティング関数で発光強度減衰の測定データをフィッティングすることにより行うことができる。式(1)で表される関数を含むフィッティング関数として、例えば式(11)で表される関数や、変形例における各フィッティング関数を挙げることができる。こうしたフィッティングにより求めたフィッティングパラメータA、kを用いることにより、複数の発光成分の量子収率や発光割合を導出することができる。また、kは、指数関数的減衰の減衰定数に相当するため、kを導出することで、測定対象試料について発光に関する速度定数や発光寿命等の特性を評価することができる。図1に、式(4)のσを3.0×10-9、μを-3.0×10-9とした場合のガウス関数(IRF)のグラフを示す。なお、図1には、参考例として、σを3.0×10、μを-3.0×10、Aおよびkをともに9.0×10とした場合の式(1)および式(3)の関数グラフも示す。
For the definition of each symbol in Formula (1), the above description can be referred to.
In the analysis method of the present invention, it is preferable to analyze the measurement data of luminescence intensity attenuation by fitting using equation (1). Here, the fitting using the formula (1) can be performed by fitting the measurement data of the luminescence intensity attenuation with a fitting function including the function represented by the formula (1), for example. Fitting functions including the function represented by Equation (1) include, for example, the function represented by Equation (11) and fitting functions in modified examples. By using the fitting parameters A and k determined by such fitting, it is possible to derive the quantum yields and luminescence ratios of a plurality of luminescence components. In addition, since k corresponds to the decay constant of exponential decay, by deriving k, it is possible to evaluate the characteristics of the sample to be measured, such as the rate constant related to luminescence and the luminescence lifetime. FIG. 1 shows a graph of the Gaussian function (IRF) when σ in Equation (4) is 3.0×10 −9 and μ is −3.0×10 −9 . As a reference example, FIG. 1 shows formula ( 1 ) and A functional graph of equation (3) is also shown.

[解析方法の実施態様]
次に、本発明の解析方法の具体的な手順について、2種の発光成分を含む発光強度減衰データを解析して各発光成分の発光割合と発光量子収率を算出する場合を例にして説明する。
[Embodiment of analysis method]
Next, a specific procedure of the analysis method of the present invention will be described by taking as an example a case of analyzing luminescence intensity attenuation data containing two types of luminescence components and calculating the luminescence ratio and luminescence quantum yield of each luminescence component. do.

[1]パラメータσ、μの決定工程
この工程では、散乱体などを標準試料として励起光の発光強度減衰データ(IRF)を測定し、その発光強度の立ち上がり部分について式(4)でフィッティングを行い、パラメータσ、μの参考値を決定する。このとき、複数のガウス関数を用いて複数のパラメータσ、μの参考値を決定することができる。nはフィッティングに用いたガウス関数毎に割り振られた識別値である。この工程を行うことで、指数関数的に修正されたガウス関数を複数用いてフィッティングする際に、その関数をいくつ用いるかを判断するための指標とすることができる。なお、この工程は必要に応じて行う工程であり、行っても良いし、行わなくても良い。
この実施態様の解析方法では、この工程で決定したσおよびμの値を測定対象試料の発光強度減衰データを解析するための式(1)のフィッティングパラメータの初期値として用いることができる。
[1] Determination process of parameters σ and μ In this process, the luminous intensity decay data (IRF) of the excitation light is measured using a scattering medium as a standard sample, and the rising portion of the luminous intensity is fitted using equation (4). , parameters σ and μ. At this time, a plurality of Gaussian functions can be used to determine reference values of a plurality of parameters σ n and μ n . n is an identification value assigned to each Gaussian function used for fitting. By performing this step, it is possible to use an index for determining how many Gaussian functions to be used when performing fitting using a plurality of exponentially modified Gaussian functions. Note that this step is performed as necessary, and may or may not be performed.
In the analysis method of this embodiment, the values of σ and μ determined in this step can be used as the initial values of the fitting parameters of Equation (1) for analyzing the luminescence intensity attenuation data of the sample to be measured.

[2]発光強度減衰データのフィッティング工程
この工程では、測定対象試料について測定した発光の時間分解スペクトル(発光強度減衰データ)を、式(1)のような指数関数的修正ガウス関数を用いてフィッティングすることにより、フィッティングパラメータを決定する。ここで、式(1)のフィッティングパラメータの初期値として、工程[1]で決定したσおよびμの値を用いることができる。
指数関数的修正ガウス関数を用いたフィッティングは、指数関数的修正ガウス関数で記述した複数の発光成分の総和としてのフィッティング関数で、発光強度減衰データをフィッティングすることにより行うことができる。以下において、このフィッティングを、図2、3に示す発光強度減衰モデルを参照しながら説明する。
図2、3に、解析対象としての遅延蛍光材料の発光強度減衰モデルの一例を示す。ここで、図3は、図2の時間スケールを拡大したものである。図2、3に示す発光強度減衰モデルでは、「発光強度減衰(SUM)」のプロット図が、解析対象としての発光強度減衰データに対応する。各図に示すように、この発光強度減衰は、減衰速度が大きい発光成分(即時蛍光成分PF)と減衰速度が小さい発光成分(遅延蛍光成分DF)に分解される。こうした2種の発光成分を含む発光強度減衰データでは、下記式(11)をフィッティング関数に用いてフィッティングを行うことができる。
[2] Fitting step of luminescence intensity decay data In this step, the time-resolved luminescence spectrum (luminescence intensity decay data) measured for the sample to be measured is fitted using an exponentially modified Gaussian function such as Equation (1). to determine the fitting parameters. Here, the values of σ and μ determined in step [1] can be used as the initial values of the fitting parameters in equation (1).
The fitting using the exponentially modified Gaussian function can be performed by fitting the luminescence intensity attenuation data with a fitting function that is the sum of a plurality of luminescence components described by the exponentially modified Gaussian function. This fitting will be described below with reference to the emission intensity attenuation model shown in FIGS.
2 and 3 show an example of an emission intensity decay model of a delayed fluorescence material to be analyzed. Here, FIG. 3 is an enlarged view of the time scale of FIG. In the luminescence intensity decay model shown in FIGS. 2 and 3, the plot of "luminescence intensity decay (SUM)" corresponds to the luminescence intensity decay data to be analyzed. As shown in each figure, this luminescence intensity attenuation is decomposed into a luminescence component with a high decay rate (immediate fluorescence component PF) and a luminescence component with a low decay rate (delayed fluorescence component DF). For luminescence intensity attenuation data containing such two types of luminescence components, fitting can be performed using the following equation (11) as a fitting function.

Figure 2023005419000011
Figure 2023005419000011

2種の発光成分を含む発光強度減衰データを式(11)でフィッティングすると、フィッティングパラメータとしてのA、k、A、kの値が決定する。例えば、図2、3に示す発光強度減衰モデルでは、その発光強度減衰のプロット図を式(11)でフィッティングすることにより、A、k、A、kが下記の値に決まる。
μ:-3×10-9
σ:3×10-9
:10000
:9×10
:200
:4×10
When the luminescence intensity decay data containing two luminescence components is fitted by Equation (11), the values of A 1 , k p , A 2 , and k d as fitting parameters are determined. For example, in the emission intensity attenuation model shown in FIGS. 2 and 3, A 1 , k p , A 2 , and k d are determined to the following values by fitting plots of emission intensity attenuation using equation (11).
μ: -3 × 10 -9
σ: 3×10 −9
A1: 10000
k p : 9×10 7
A2 : 200
kd : 4×10 6

[3]複数の発光成分の発光割合と量子収率の算出工程
この工程では、上記の工程[2]で決定したフィッティングパラメータA、k、A、kの値を用いて、即時蛍光成分PFと遅延蛍光成分DFの発光割合を算出し、その発光割合と測定対象試料の発光量子収率ΦPLQYの積を計算することにより、即時蛍光成分PFの量子収率ΦPFと遅延蛍光成分DFの量子収率ΦDFを算出する。
以下に、A、k、A、kを用いて発光割合を算出するための計算式と、量子収率ΦPF、ΦDFを算出するための計算式について説明する。
[3] Step of calculating the emission ratio and quantum yield of a plurality of luminescent components In this step, using the values of the fitting parameters A 1 , k p , A 2 , k d determined in the above step [2], By calculating the emission ratio of the fluorescence component PF and the delayed fluorescence component DF and calculating the product of the emission ratio and the emission quantum yield Φ PLQY of the sample to be measured, the quantum yield Φ PF of the immediate fluorescence component PF and the delayed fluorescence Calculate the quantum yield Φ DF of the component DF.
A calculation formula for calculating the emission ratio using A 1 , k p , A 2 and k d and a calculation formula for calculating the quantum yields Φ PF and Φ DF will be described below.

遅延蛍光材料では、即時蛍光成分PFの減衰に伴って遅延蛍光成分DFが生成する。こうした発光強度減衰を指数関数的修正ガウス関数で表すと、即時蛍光成分PFは下記式(12)に示すように記述され、遅延蛍光成分DFは下記式(13)に示すように記述される。 In the delayed fluorescence material, a delayed fluorescence component DF is generated as the immediate fluorescence component PF decays. When such luminescence intensity decay is represented by an exponentially modified Gaussian function, the immediate fluorescence component PF is described as shown in Equation (12) below, and the delayed fluorescence component DF is described as shown in Equation (13) below.

Figure 2023005419000012
Figure 2023005419000012

したがって、即時蛍光成分PFと遅延蛍光成分DFの総和(SUM)としての発光強度減衰は、式(12)と式(13)を足し合わせた下記式(14)で表される。 Therefore, the luminescence intensity attenuation as the sum (SUM) of the immediate fluorescence component PF and the delayed fluorescence component DF is expressed by the following formula (14), which is the sum of the formulas (12) and (13).

Figure 2023005419000013
Figure 2023005419000013

累積分布関数による量子収率
以上のことを前提に、まず参考のため、ガウス関数の累積分布関数を用いる量子収率ΦPF、ΦDFの計算について説明する。
一般的な指数関数的修正ガウス関数は、下記式(S1)で表される。
On the premise of the quantum yield by the cumulative distribution function , first, for reference, the calculation of the quantum yields Φ PF and Φ DF using the cumulative distribution function of the Gaussian function will be described.
A general exponential modified Gaussian function is represented by the following formula (S1).

Figure 2023005419000014
Figure 2023005419000014

この指数関数的修正ガウス関数に対する累積分布関数CDFは、下記式(S2)で表される。 A cumulative distribution function CDF for this exponentially modified Gaussian function is represented by the following equation (S2).

Figure 2023005419000015
Figure 2023005419000015

式(S2)で表されるCDF(x,λ)を、式(14)における即時蛍光成分PF(式(12)の対応項)および遅延蛍光成分DF(式(13)の対応項)に当てはめると、即時蛍光成分PFの累積分布関数φPFを表す下記式(S3)と遅延蛍光成分DFの累積分布関数φDFを表す下記式(S4)が得られる。 Apply the CDF (x, λ) represented by formula (S2) to the immediate fluorescence component PF (corresponding term in formula (12)) and the delayed fluorescence component DF (corresponding term in formula (13)) in formula (14) , the following equation (S3) representing the cumulative distribution function φ PF of the immediate fluorescence component PF and the following equation (S4) representing the cumulative distribution function φ DF of the delayed fluorescence component DF are obtained.

Figure 2023005419000016
Figure 2023005419000016

ここで、各累積分布関数φPF、φDFを累積分布関数の合計(φPF+φDF)に対する比で表したものが各発光成分PF、DFの発光割合に相当する。したがって、それらの発光割合と測定対象物の発光量子収率ΦPLQYの積を計算することにより、即時蛍光成分PFの量子収率ΦPFと遅延蛍光成分DFの量子収率ΦDFがそれぞれ算出される。以下に、計算の参考例として、図4に示す遅延蛍光材料の発光強度減衰データ(実測値)について、累積分布関数φPF、φDFを用いた計算により量子収率ΦPF、ΦDFを算出した結果を示す。 Here, the ratio of the cumulative distribution functions φ PF and φ DF to the sum of the cumulative distribution functions (φ PFDF ) corresponds to the light emission ratio of each light emission component PF and DF. Therefore, by calculating the product of their emission ratio and the emission quantum yield Φ PLQY of the measurement target, the quantum yield Φ PF of the immediate fluorescence component PF and the quantum yield Φ DF of the delayed fluorescence component DF are calculated. be. Below, as a reference example of calculation, the quantum yields Φ PF and Φ DF are calculated by calculation using the cumulative distribution functions Φ PF and Φ DF for the emission intensity decay data (measured values) of the delayed fluorescence material shown in FIG. The results are shown.

Figure 2023005419000017
Figure 2023005419000017

フィッティングパラメータA 、k 、A 、k を用いる量子収率Φ PF 、Φ DF の計算
次に、フィッティングパラメータA、k、A、kを用いる量子収率ΦPF、ΦDFの計算について説明する。
まず、説明を簡単にするため、上記の式(14)を下記式(15)に書き換えて簡略化する。
Calculation of quantum yields Φ PF , Φ DF using fitting parameters A 1 , k p , A 2 , k d Next, quantum yields Φ PF , Φ using fitting parameters A 1 , k p , A 2 , k d Calculation of DF will be described.
First, in order to simplify the explanation, the above equation (14) is rewritten as the following equation (15) for simplification.

Figure 2023005419000018
Figure 2023005419000018

式(15)において、第1項は即時蛍光成分PFを表す式(12)に対応し、第2項は遅延蛍光成分DFを表す式(13)に対応するため、それぞれの項の面積積分を合計面積に対する比で表したものが、各発光成分PF、DFの発光割合SPF、SDFに相当する。第1項の面積積分を合計面積に対する比で表すと式(16)に示すようになり、第2項の面積積分を合計面積に対する比で表すと式(18)に示すようになる。各式を変形することにより、下記式(17)、(19)が導出される。 In Equation (15), the first term corresponds to Equation (12) representing the immediate fluorescence component PF, and the second term corresponds to Equation (13) representing the delayed fluorescence component DF. The ratios to the total area correspond to the emission ratios S PF and S DF of the respective emission components PF and DF. If the area integral of the first term is expressed as a ratio to the total area, the formula (16) is obtained, and if the area integral of the second term is expressed as a ratio to the total area, the formula (18) is obtained. By transforming each formula, the following formulas (17) and (19) are derived.

Figure 2023005419000019
Figure 2023005419000019

Figure 2023005419000020
Figure 2023005419000020

式(17)、(19)のM、Nはガウス関数由来であるため、これらを式から取り除き、指数関数減衰の成分のみとすることにより、下記式(20)、(21)が得られる。ここで、式(20)で表されるSPFは即時蛍光成分PFの発光割合、式(21)で表されるSDFは遅延蛍光成分DFの発光割合にそれぞれ相当する。したがって、工程[2]で決定したA、k、A、kの値を各式に代入して計算することにより、各発光成分PFおよびDFの発光割合SPF、SDFが算出される。 Since M and N in equations (17) and (19) are derived from Gaussian functions, the following equations (20) and (21) are obtained by removing them from the equations and using only exponential decay components. Here, SPF represented by Equation (20) corresponds to the emission ratio of the immediate fluorescence component PF , and SDF represented by Equation (21) corresponds to the emission ratio of the delayed fluorescence component DF . Therefore, by substituting the values of A 1 , k p , A 2 , and k d determined in step [2] into each formula and calculating, the emission ratios S PF and S DF of each of the emission components PF and DF are calculated. be done.

Figure 2023005419000021
Figure 2023005419000021

また、下記式(22)、(23)に示すように、量子収率ΦPFは、発光割合SPFを表す式(20)と発光量子収率ΦPLQYの積として表され、量子収率ΦDFは、発光割合SPFを表す式(21)と量子収率ΦPLQYの積として表される。したがって、式(20)の計算で得た発光割合SPFの値と、測定対象物の発光量子収率ΦPLQYの測定値の積を計算することにより量子収率ΦPFが算出され、式(21)の計算で得た発光割合SDFの値と、測定対象物の発光量子収率ΦPLQYの測定値の積を計算することにより量子収率ΦDFが算出される。 Further, as shown in the following formulas (22) and (23), the quantum yield Φ PF is expressed as the product of the formula (20) representing the emission rate S PF and the emission quantum yield Φ PLQY , and the quantum yield Φ DF is expressed as the product of Eq. (21) representing the emission fraction S PF and the quantum yield Φ PLQY . Therefore, the quantum yield Φ PF is calculated by calculating the product of the value of the emission ratio S PF obtained by the calculation of formula (20) and the measured value of the emission quantum yield Φ PLQY of the measurement object, and the formula ( Quantum yield Φ DF is calculated by multiplying the value of luminescence ratio S DF obtained in the calculation of 21) and the measured value of luminescence quantum yield Φ PLQY of the object to be measured.

Figure 2023005419000022
Figure 2023005419000022

例えば、図2、3に示す発光強度減衰モデルについて、ΦPLQY=1として式(22)、(23)の計算を行うと、量子収率ΦPF、ΦDFが下記の値で算出される。
量子収率ΦPF:0.645
量子収率ΦDF:0.355
For example, if the equations (22) and (23) are calculated with Φ PLQY =1 for the emission intensity attenuation model shown in FIGS. 2 and 3, the quantum yields Φ PF and Φ DF are calculated as follows.
Quantum yield Φ PF : 0.645
Quantum yield Φ DF : 0.355

また、図4に示す遅延発光材料の発光強度減衰の測定データ(実測値)について、式(22)、(23)を計算して量子収率ΦPF、ΦDFを求めた結果を下記に示す。 Further, the results of calculating the quantum yields Φ PF and Φ DF by calculating the equations (22) and (23) for the measurement data (actually measured values) of the emission intensity attenuation of the delayed luminescent material shown in FIG. 4 are shown below. .

Figure 2023005419000023
Figure 2023005419000023

このように、式(22)、(23)で算出された量子収率ΦPF、ΦDFは、ガウス関数の累積分布関数から求めた量子収率ΦPF、ΦDFと完全に一致している。このことから、指数関数的修正ガウス関数のフィッティングパラメータA、k、A、kの値を用いることにより、発光割合や量子収率を算出できることが確認された。
また、このことから、式(15)からガウス関数を脱畳み込みしたあとの指数関数Iexpfit(t)が下記式(24)で表されること、また、式(24)の共通項を計算して得た下記式(25)で表されることが確認された。
Thus, the quantum yields Φ PF and Φ DF calculated by the equations (22) and (23) completely match the quantum yields Φ PF and Φ DF obtained from the cumulative distribution function of the Gaussian function. . From this, it was confirmed that the emission ratio and the quantum yield can be calculated by using the values of the fitting parameters A 1 , k p , A 2 , and k d of the exponentially modified Gaussian function.
Also, from this, the exponential function Iexpfit(t) after deconvoluting the Gaussian function from Equation (15) is represented by the following Equation (24), and the common term of Equation (24) is calculated. It was confirmed to be represented by the following formula (25) obtained.

Figure 2023005419000024
Figure 2023005419000024

[変形例]
以上の実施態様では、装置依存関数を1種のガウス関数で表して、そのガウス関数と指数関数との畳み込みにより得た指数関数的修正ガウス関数をフィッティング関数に用いて解析を行っているが、本発明の解析方法で用いるフィッティング関数は、2種以上の指数関数的修正ガウス関数を含んでいてもよい。ここで、「2種以上の指数関数的修正ガウス関数」とは、装置依存関数(IRF)が2種以上のガウス関数で表される場合において、その2種以上のガウス関数をそれぞれ指数関数と畳み込み積分して変換した2種以上の指数関数的修正ガウス関数のことを意味する。
以下において、2種以上の指数関数的修正ガウス関数を用いる発光強度減衰の解析方法について説明する。なお、以下の説明では、装置依存関数を表すガウス関数を、「ガウス関数(IRF)」と表記することがある。
[Modification]
In the above embodiment, the device-dependent function is represented by one type of Gaussian function, and the exponential modified Gaussian function obtained by convolving the Gaussian function and the exponential function is used as the fitting function for analysis. The fitting function used in the analysis method of the present invention may include two or more exponential modified Gaussian functions. Here, "two or more exponentially modified Gaussian functions" means that when the device dependent function (IRF) is represented by two or more Gaussian functions, each of the two or more Gaussian functions is an exponential function. It means two or more exponential modified Gaussian functions transformed by convolution.
A method of analyzing emission intensity decay using two or more exponentially modified Gaussian functions is described below. In the following description, the Gaussian function representing the device-dependent function may be referred to as "Gaussian function (IRF)".

(2成分減衰系の解析)
IRFを表す3種のガウス関数から変換した指数関数的修正ガウス関数を含み、2種の発光成分を含む発光減衰測定データを解析するためのフィッティング関数の例を以下に示す。
(Analysis of two-component damping system)
An example of a fitting function for analyzing luminescence decay measurement data containing two luminescence components, including an exponentially modified Gaussian function transformed from three Gaussian functions representing the IRF, is shown below.

Figure 2023005419000025
式において、Rはガウス関数の相対強度であり、μはガウス曲線のピーク位置であり、σはガウス曲線の幅である。Aおよびkは指数関数的減衰の傾きとピーク高さを制御している定数である。各記号の下付き添え字(例えば1、2、3、n、m)は、ガウス関数毎または指数関数毎に割り振られた識別値である。これらの記号の定義は、以下の各式においても同じである。
Figure 2023005419000025
where R is the relative strength of the Gaussian function, μ is the peak position of the Gaussian curve, and σ is the width of the Gaussian curve. A and k are constants controlling the slope and peak height of the exponential decay. The subscripts of each symbol (eg, 1, 2, 3, n, m) are identifying values assigned to each Gaussian or exponential function. The definitions of these symbols are the same in each of the following formulas.

このフィッティング関数からガウス関数を脱畳み込みすることで得られる減衰曲線の指数関数Iexpfit(t)の式を以下に示す。 The exponential function Iexpfit(t) of the attenuation curve obtained by deconvolving the Gaussian function from this fitting function is shown below.

Figure 2023005419000026
Figure 2023005419000026

この例では、上記のフィッティング関数のフィッティングで求めたA、k、A、kの値を上記の式(22)、(23)に代入することにより、2種の発光成分の量子収率ΦPF、ΦDFを算出することができる。 In this example , the quanta Yields Φ PF , Φ DF can be calculated.

図4に示す発光強度減衰の測定データ(実測値)について、上記の3種のガウス関数(IRF)から変換した指数関数的修正ガウス関数によるフィッティングでA、k、A、kを求め、その値を式(22)、(23)に代入して量子収率ΦPF、ΦDFを算出した結果を以下に示す。 For the measurement data (actually measured values) of the luminescence intensity attenuation shown in FIG . The results of calculating the quantum yields Φ PF and Φ DF by substituting the values into the equations (22) and (23) are shown below.

量子収率ΦPF:0.726512793
量子収率ΦDF:0.073487207
Quantum yield Φ PF : 0.726512793
Quantum yield Φ DF : 0.073487207

この計算結果から、3種のガウス関数(IRF)から変換した指数関数的修正ガウス関数をフィッティングに用いる場合、より正確な計算結果を得ることができるが、装置依存関数がガウス分布に近い場合は1種のガウス関数を装置依存関数とする指数関数的修正ガウス関数を用いた場合と比べて計算結果に大きな差が出ないことがわかる。一方、図5に示すようにより多くのガウス関数で表されるような複雑な装置依存関数を示す場合に、この方法は効果的に機能し、より正しくフィッティングを行うことができることがわかった。 From this calculation result, when using the exponentially modified Gaussian function converted from three types of Gaussian functions (IRF) for fitting, more accurate calculation results can be obtained. It can be seen that there is no significant difference in the calculation results compared to the case of using an exponentially modified Gaussian function with one type of Gaussian function as the device-dependent function. On the other hand, it has been found that the method works effectively and can provide a more correct fit when exhibiting complex device dependent functions, such as those represented by more Gaussian functions as shown in FIG.

(多成分減衰系の解析)
また、本発明の解析方法で解析する発光強度減衰の測定データは、2種の発光成分を含むものに限らず、3種以上の発光成分を含むもの(多成分減衰系)であってもよい。IRFを表す3種のガウス関数から変換した指数関数的修正ガウス関数を含み、3種以上の発光成分を含む発光減衰測定データを解析するためのフィッティング関数の例を以下に示す。
(Analysis of multi-component damping system)
Further, the measurement data of luminescence intensity attenuation analyzed by the analysis method of the present invention is not limited to data containing two types of luminescence components, and may contain three or more types of luminescence components (multi-component decay system). . An example of a fitting function for analyzing luminescence decay measurement data containing three or more luminescence components, including an exponentially modified Gaussian function transformed from three Gaussian functions representing the IRF, is shown below.

Figure 2023005419000027
Figure 2023005419000027

このフィッティング関数の一般式は、下記のように表される。

Figure 2023005419000028
A general formula for this fitting function is expressed as follows.
Figure 2023005419000028

ここで、Rは各ガウス関数の相対強度を表すため、少なくとも1つを1とすると計算が容易になる。特に、R=1とし、n=1を選択すると計算が煩雑ではなくなる。
このフィッティング関数からガウス関数を逆畳み込みすることで得られる減衰曲線の指数関数の一般式を以下に示す。
Here, since Rn represents the relative strength of each Gaussian function, setting at least one to 1 facilitates calculation. In particular, when R 1 =1 and n=1 is selected, the calculation becomes less complicated.
The general expression of the exponential function of the attenuation curve obtained by deconvolving the Gaussian function from this fitting function is shown below.

Figure 2023005419000029
Figure 2023005419000029

多成分減衰系の発光割合と量子収率の計算
次に、多成分減衰系の発光割合と量子収率の計算について説明する。
多成分系の指数関数的修正ガウス関数のフィッティング関数から、ガウス関数を脱畳み込みすることで得られる減衰曲線の指数関数式の一例を以下に示す。この指数関数式は、各発光成分が、他の発光成分の減衰の影響を受けずに、それぞれ独立に減衰する場合を示す。
Calculation of Emission Rate and Quantum Yield of Multi-Component Attenuation System Next, the calculation of the emission rate and quantum yield of a multi-component attenuation system will be described.
An example of the exponential expression of the decay curve obtained by deconvolving the Gaussian function from the fitting function of the exponentially modified Gaussian function of the multi-component system is shown below. This exponential formula shows the case where each luminescence component attenuates independently without being affected by the attenuation of other luminescence components.

Figure 2023005419000030
Figure 2023005419000030

ここで、各発光成分の発光割合は下記式(26)で表される。 Here, the emission ratio of each emission component is represented by the following formula (26).

Figure 2023005419000031
Figure 2023005419000031

式(26)のA、k、A、kに対応するフィッティングパラメータの値を代入して各発光成分の発光割合を算出し、その発光割合と測定対象試料の発光量子収率ΦPLQYの積を計算することにより、各発光成分の量子収率Φmを算出することができる。 The fitting parameter values corresponding to A m , km , A z , and k z in Equation (26) are substituted to calculate the emission ratio of each emission component, and the emission ratio and the emission quantum yield Φ of the sample to be measured are calculated. By calculating the product of PLQY, the quantum yield Φm of each emission component can be calculated.

また、多成分系の指数関数的修正ガウス関数のフィッティング関数から、ガウス関数を脱畳み込みすることで得られる減衰曲線の指数関数式の他の例を以下に示す。この指数関数式は、1つ目の発光成分の減衰により2つ目の発光成分が生成し、2つ目の発光成分の減衰により3つ目の発光成分が生成するというように、減衰定数が大きい発光成分の減衰に起因して減衰定数が小さい発光成分が生成する場合を表す。 Further, another example of the exponential expression of the attenuation curve obtained by deconvolving the Gaussian function from the fitting function of the exponentially modified Gaussian function of the multicomponent system is shown below. This exponential formula has decay constants such that decay of the first emission component produces a second emission component, decay of the second emission component produces a third emission component, and so on. It represents the case where a luminescence component with a small attenuation constant is generated due to the attenuation of a large luminescence component.

Figure 2023005419000032
Figure 2023005419000032

各発光成分の発光割合をSとすると、Sは下記式で表される。 Sm is represented by the following formula, where Sm is the light emission ratio of each light emission component.

Figure 2023005419000033
Figure 2023005419000033

各発光成分の発光割合を一般式で表すと、下記式(27)に示すようになる。 When the ratio of light emission of each light emitting component is represented by a general formula, the following formula (27) is obtained.

Figure 2023005419000034
Figure 2023005419000034

式(27)のA、k、km-1、kに対応するフィッティングパラメータの値を代入して各発光成分の発光割合を算出し、その発光割合と測定対象試料の発光量子収率ΦPLQYの積を計算することにより、各発光成分の量子収率Φmを算出することができる。 By substituting the fitting parameter values corresponding to A z , km , km −1 , and k z in Equation (27), the emission ratio of each emission component is calculated, and the emission ratio and the emission quantum yield of the sample to be measured are calculated. By calculating the product of the rates Φ PLQY, the quantum yield Φm of each emission component can be calculated.

<発光強度減衰の測定データ解析プログラム>
次に、本発明のプログラムについて説明する。
本発明のプログラムは、本発明の解析方法を実行する、発光強度減衰の測定データ解析プログラムである。
本発明の解析方法の詳細については、上記の<発光強度減衰の測定データの解析方法>の欄の記載を参照することができる。プログラムを構成する工程例については、上記の[解析方法の実施態様]の欄の記載を参照することができる。
<Measurement data analysis program for luminescence intensity attenuation>
Next, the program of the present invention will be explained.
The program of the present invention is a measurement data analysis program of luminescence intensity attenuation that executes the analysis method of the present invention.
For details of the analysis method of the present invention, the description in the above section <Method for analyzing measurement data of luminescence intensity attenuation> can be referred to. For an example of the steps constituting the program, the description in the above [Embodiment of analysis method] column can be referred to.

<発光強度測定装置>
本発明の発光強度測定装置は、複数の発光成分を含む発光強度減衰を測定することができる測定部と、測定部にて得られた測定データを本発明の解析方法により解析する解析部を有するものである。
本発明の解析方法の詳細については、上記の<発光強度減衰の測定データの解析方法>の欄の記載を参照することができる。
測定部は、発光の時間分解スペクトルを測定できるものであればよく、例えば市販の発光寿命測定装置(例えば、浜松ホトニクス社製:Quantauras Tau)やストリークカメラを適宜選択して用いることができる。
<Luminescence intensity measuring device>
The luminescence intensity measuring device of the present invention has a measurement unit capable of measuring luminescence intensity attenuation including a plurality of luminescence components, and an analysis unit that analyzes the measurement data obtained by the measurement unit by the analysis method of the present invention. It is.
For details of the analysis method of the present invention, the description in the above section <Method for analyzing measurement data of luminescence intensity attenuation> can be referred to.
The measurement unit may be any device that can measure the time-resolved spectrum of luminescence, and for example, a commercially available luminescence lifetime measurement device (eg, Hamamatsu Photonics: Quantauras Tau) or a streak camera can be appropriately selected and used.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す解析対象としての測定データ、解析に用いる計算式および手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 EXAMPLES The characteristics of the present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples. Measurement data to be analyzed, calculation formulas and procedures used for analysis, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed to be limited by the specific examples shown below.

2種の発光成分を含む発光強度減衰の測定データを、指数関数的修正ガウス関数を用いて解析した結果を図5に示し、3種の発光成分を含む発光強度減衰の測定データを、指数関数的修正ガウス関数を用いて解析した結果を図6、7に示す。
従来法にしたがってストリークカメラの測定データから得た量子収率ΦPFは、Quantaurus Tauの測定データを解析して得た量子収率ΦPFと大きな差があったが(図8)、本発明にしたがってストリークカメラ測定データを解析して得た量子収率ΦPFは、Quantaurus Tau測定データを解析して得た量子収率ΦPFと近い値となった。また、フィッティング方法においても、従来法では2つの指数関数によって確からしくフィッティングできてしまうのに対し、本発明に従ってフィッティングを行った場合、明確に3つの指数関数減衰が含まれることがわかる。また、減衰速度定数kについて詳細に解析すると、真空中で測定したストリークカメラデータの解析結果kd1と不活性ガス気流下で測定したQuantaurus Tauデータの解析結果kd2が同様の値を示しており、Quantaurus Tauデータの解析結果kd2に相当する減衰成分が見られないことから、実際にはQuantaurus Tauデータは残留酸素の影響を受けていることがわかった。このように、本発明の解析方法によれば、異なる装置から得られた発光減衰測定のデータを用いて、詳細な解析を行うことができる。
FIG. 5 shows the results of analyzing the measured data of luminescence intensity attenuation containing two kinds of luminescence components using an exponentially modified Gaussian function. 6 and 7 show the results of analysis using the modified Gaussian function.
The quantum yield Φ PF obtained from the measurement data of the streak camera according to the conventional method was significantly different from the quantum yield Φ PF obtained by analyzing the measurement data of Quantaurus Tau (Fig. 8). Therefore, the quantum yield Φ PF obtained by analyzing the streak camera measurement data was close to the quantum yield Φ PF obtained by analyzing the Quantaurus Tau measurement data. Also, in the fitting method, the conventional method can be fitted with two exponential functions with certainty, whereas the fitting according to the present invention clearly includes three exponential function decays. In addition, when the decay rate constant k is analyzed in detail, the analysis result kd1 of the streak camera data measured in a vacuum and the analysis result kd2 of the Quantaurus Tau data measured under an inert gas stream show similar values. Since the attenuation component corresponding to kd2 was not found in the analysis results of the Tau data, it was found that the Quantaurus Tau data were actually affected by residual oxygen. As described above, according to the analysis method of the present invention, detailed analysis can be performed using data of luminescence attenuation measurement obtained from different devices.

本発明の解析方法によれば、遅延蛍光材料の即時蛍光成分と遅延蛍光成分のような、複数の発光成分の量子収率や発光割合等を、簡単な工程でより正確に算出することができる。このため、本発明の解析方法は、複数の発光成分を放射する発光材料の研究開発に効果的に利用することができ、産業上の利用可能性が高い。 According to the analysis method of the present invention, the quantum yield, emission ratio, etc. of a plurality of luminescence components, such as the immediate fluorescence component and the delayed fluorescence component of the delayed fluorescence material, can be more accurately calculated in a simple process. . Therefore, the analysis method of the present invention can be effectively used for research and development of luminescent materials that emit a plurality of luminescent components, and has high industrial applicability.

Claims (10)

複数の発光成分を含む発光強度減衰の測定データを解析する方法であって、
指数関数的に修正されたガウス関数を用いてフィッティングする工程を含むことを特徴とする方法。
A method for analyzing measured data of luminescence intensity decay containing a plurality of luminescence components, comprising:
A method comprising fitting with an exponentially modified Gaussian function.
前記指数関数的に修正されたガウス関数が下記式(1)で表される、請求項1に記載の方法。
Figure 2023005419000035
2. The method of claim 1, wherein the exponentially modified Gaussian function is represented by equation (1) below.
Figure 2023005419000035
各発光成分の発光割合を導出する、請求項1または2に記載の方法。 3. A method according to claim 1 or 2, wherein the luminescence fraction of each luminescence component is derived. 発光に関する速度定数を導出する、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。 A method according to any one of claims 1 to 3, wherein a rate constant for luminescence is derived. 前記複数の発光成分として、遅延蛍光材料からの即時蛍光成分と遅延蛍光成分を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of luminescent components include an immediate fluorescence component and a delayed fluorescence component from a delayed fluorescence material. 発光強度減衰の測定データを下記式(11)でフィッティングする、請求項5に記載の方法。
Figure 2023005419000036
6. The method according to claim 5, wherein the measured data of luminescence intensity attenuation is fitted by the following formula (11).
Figure 2023005419000036
遅延発光材料の前記即時蛍光成分の発光全体に対する発光割合(SPF)を下記式(20)で算出し、前記遅延蛍光成分の発光全体に対する発光割合(SDF)を下記式(21)で算出する、請求項6に記載の方法。
Figure 2023005419000037
[式(20)および(21)において、Aおよびkは即時蛍光成分の傾きとピーク高さを制御している定数であり、Aおよびkは遅延蛍光成分の傾きとピーク高さを制御している定数である。]
The emission ratio (S PF ) of the delayed fluorescence component to the total emission of the immediate fluorescence component of the delayed luminescence material is calculated by the following formula (20), and the emission ratio (S DF ) of the delayed fluorescence component to the total emission is calculated by the following formula (21). 7. The method of claim 6, wherein
Figure 2023005419000037
[In equations (20) and (21), A 1 and k p are constants controlling the slope and peak height of the immediate fluorescence component, and A 2 and k d are the slope and peak height of the delayed fluorescence component. is a constant that controls ]
前記複数の発光成分が3種以上の発光成分である、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。 6. The method of any one of claims 1-5, wherein the plurality of luminescent moieties is three or more luminescent moieties. 請求項1~8のいずれか1項に記載の方法を実行する、発光強度減衰の測定データ解析プログラム。 A measurement data analysis program for luminescence intensity attenuation, which executes the method according to any one of claims 1 to 8. 複数の発光成分を含む発光強度減衰を測定することができる測定部と、測定部にて得られた測定データを請求項1~8のいずれか1項に記載の方法により解析する解析部を有する発光強度測定装置。 It has a measurement unit capable of measuring luminescence intensity attenuation including a plurality of luminescence components, and an analysis unit that analyzes the measurement data obtained by the measurement unit by the method according to any one of claims 1 to 8. Luminescence intensity measurement device.
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