SU1695189A1

SU1695189A1 - Способ определени абсолютного квантового выхода люминесценции

Info

Publication number: SU1695189A1
Application number: SU884648825A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Кондратенко; Марина Юрьевна Першина; Владимир Владимирович Сытько; Николай Иванович Алешкевич
Original assignee: Гомельский Государственный Университет
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1991-11-30

Abstract

Изобретение относитс к оптическим измерени м. Цель - повышение правильности . Образец облучают излучением с известным распределением мощности вдоль пространственных координат и измер ют ркость свечени вдоль тех же координат.

Description

Изобретение относитс к оптическим измерени м, а именно к измерению квантового выхода люминесценции, и может быть использовано в светотехнике дл определени эффективности люминофоров, а также в научных исследовани х.

Известен способ измерени абсолютного квантового выхода люминесценции, заключающейс в том, что образец и эталонный экран с высоким коэффициентом отражени поочередно помещают внутрь интегрирующей сферы в облучающий поток монохроматического излучени , а об абсолютном квантовом выходе суд т по соотношению между суммируемыми сферой полными потоками излучени люминесценции исследуемого образца и возбуждающего излучени , рассе нного эталонным экраном.

Дл реализации этого способа известно устройство дл определени квантового выхода люминесценции, содержащее источник излучени , монохроматор, интегрирующую сферу, эталонный экран с высоким коэффициентом диффузного отражени , наход щийс внутри сф- ры, и фотоприемник . Измерение абсолютного квантового выхода проводитс путем непосредственного сравнени суммируемых сферой полных потоков излучени люминесценции (ii) от исследуемого образца, помещенного вовнутрь сферы, и возбуждающего излучени (|0). рассе нного эталонным экраном.

Величина абсолютного квантового выхода люминесценции определ етс по формуле

PER a-TE-REl Pi 1 - ТЕ - RE

/

(Л

С

Os О СЛ

00 Ю

где РЕ, PI,,ТЕ, RE - спектральные чувствительности (Р)коэффициенты пропускани и отражени на длинах волн люминесценции (L) и возбуждающего света (Е) соответственно .

а - измер емое отношение дл суммы потоков света люминисценции i tj (1-Te

&E)IO и возбуждающего света, непоглощен- його образцом, loU-TE-RE), к 10.

Недостатками данного способа вл ютс , во-первых, невозможность учета перепоглощени излучени люминесценции, что дает значительно заниженные значени квантового выхода люминесценции, во-вто- эых, дл веществ с высоким квантовым зыходом перепоглощение люминесцен- дии сопровождаетс вторичным излучением , которое обладает равномерной направленностью, нто повышает квантовый ьыход, в-третьих, коэффициент диффузного отражени эталонного экрана зависит or способа нанесени экрана, длины ЕОЛИЫ возбуждающего света (особенно в Уф-дмапазоне), что апосит дополнительную ошибку -10%,

Известен, также способ измерени квантового выхода люминесценции, заключающийс в том, что исследуемый образец и рассеивающий экран поочередно облучают монохроматическим излучением, а о ве- личине квантового выхода суд т по соотношению между полным потоком рассе нного на окиси магни возбуждающего света и полным потоком излучени люми- несцснцчи.

Дл реапмзации данного способа известно устройство дл измерени квантового выхода люминесценции, содержащее источник излучени , монохроматор (набор светофильтров дл выделени определенной длины волны), рассеиватель, фотопри- емник, узел креплени образца. Квантовый выход измер етс путем пр мого сравнени потока излучени люминесценции и рассе нного на слое Мд возбуждающего света. Квантовый выход вычисл етс по формуле

У

SEAE

a R,

гдеоМ/О-ПЕОО-КО:

RE, RL коэффициенты отражени возбуждающего (Е) света и в люминесценции (L) на выходном окне кюветы и на границе раствор-входное окно:

R - коэффициент рассе ни МдО; . AL, АЕ - средние длины волн люминес- цениии возбуждени ;

4ir -- учет различи диаграмм направленности люминесценции и рассе ни .

Существенным недостатком этого устройства (как и предыдущего) вл етс неучет влени перепоглощени на длине волны люминесценции, а дл веществ с высоким квантовым выходом- перепоглощений и последующего резонансного возбуждени

люминесценции, Кроме того, необходим учет диаграммы направленности излучени люминесценции и рассе нного света,

Цель изобретени - повышение точности определени абсолютного квантового выхода люминесценции путем учета поглощени на длине волны люминесценции.

Поставленна цель достигаетс тем, что предлагаемый способ дл измерени величины квантового выхода люминесценции заключаетс в том, что исследуемый образец облучают пучком монохроматического излучени с заданными энергетическими характеристиками, измер ют

энергетические характеристики излучени люминесценции и по соотношению между характеристиками возбуждающего излучени и характеристиками излучени люминесценции суд т о величине абсолютного

квантового выхода люминесценции, и отличаетс тем, что измер ют распределение ркости свечени поверхности образца на длине волны люминесценции и о величине абсолютного квантового выхода люминесценции суд т по отношению между распределением мощности в поперечном сечении пучка возбуждающего излучени и распределением ркости свечени поверхности образца на длине волны дюминесценции .

Дл реализации данного способа используют устройство, содержащее источник возбуждени люминесценции, формирующую оптическую систему, узел креплени

образца и сканируемый селективный фотоприемник , в котором с целью повышени точности определени величины кьантово- го выхода люминесценции за счет учета поглощени излучени люминесценции

дополнительно размещен на оптической оси фотоприемника пространственный оптический фильтр, выдел ющий излучение поверхности образца в окрестности точки, определ емой положением фотоприемника .

При этом значение квантового в.ыхода .определ етс численным решением интегрального уравнени , описывающего распределение ркости образца на длине

волны люминесценции.

s х„, ус) - / 2fa.§ Caisafca S±E Uic d ItWl. (1)

4 лг Г + (х-Хо)Г + (у-УоГГ

где /ср, /о - поглощение на длине волны поглощени и люминесценции;

tj - квантовый выход люминесценции. На чертеже представлен вариант исполнени предложенного устройства.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучени (лазер ЛГИ-21 или ЛЖИ-402), коллиматор, выполненный в виде соосно-конфокально расположенных линз 2, 3 с диафрагмой 4, размещенной в фокальной плоскости обеих линз; светоде- лительную пластинку 5, устройство б креплени образца, фильтр пространственных частот, образованный линзами 7-9 и диафрагмой 10, два фотоприемника 11, 12 и уст- ройство 13 регистрации и обработки сигналов. С целью упрощени процесса измерени излучени возбуждени представл ет собой равномерный в поперечном сечении пучок аксиальной симметрии, а фотоприемник с пространственным фильтром фиксируетс на выделение излучени окрестности точки пересечени поверхности образца и оси симметрии пучка возбуждающего излучени . В качестве фотоприемников 11, 2 примен ют ФЭУ с максимальной чувс гвительностью в области люминесценции образца и возбуждающего излучени соогзетствекно

При эгом определение квантового вы- хода производитс по Формуле, вл ющейс частным случаем формулы (1), т.е.

Ч ° tr- - { tlPz - к# ) fZ. . , ,„. f r, (i/- I - -Е- - , --r-f-с л drdz, (2)

4-l(z2.,, „l

где т, (вантоиый выход люминесценции;

RP - отрах ечме на длине волчы возбуждени ,

Кр - ;ю-мо. де1 и.е на длине волны возбуждени ;

Sc(r) - интенсивное, гь возбуждающего излучени ;

/Сд- поглощение на длине волны люминесценции;

Z - толщина образца;

г дузметр nv iKa возбуждающего света , падающего нч образец.

Решение данного интеграла при условии 1 / Кр « Z

чоч. +

Ьг - 2-л U-h/c/ ., «i - ОЧП(1 %)J+d.

Р(КР+«Я) 4

где -3 -- функции гроизведени r0 /fp при уьел нгнии «pVMo , т.е.

( Ул)

S°(r)RP(4 + «-о к - Р «;) Ш (1 + &))

Кл

Предложенные способ и устройство дн измерени квантового выхода основывают с на произведенном теоретическом расчета и экспериментальном измерении ркости свечени поверхности люминесцирующего образца при учете поглощени на длине волны люминесценции.

Введение в устройство дл измерени квантового выхода дополнительно фильтра пространственных частот, позвол ющего проводить измерение ркости свечени поверхности образца в выбранной точке позвол ет существенно повысить точность определени квантового выхода люминесценции , особенно в случае большого значени показателей поглощени .

Claims

Формула изобретени Способ определени абсолютного квантового выхода люминесценции, включающий облучение исследуемого образца пучком монохроматического излучени с заданными энергетическими характеристиками , измерение энергетических харак- теоисжк излучени люминесценции и опреце 1вние абсолютного квантового выхода по соотношению между характеристиками возбуждающего излучени и аоактористикчми излучени люминесценции , отличающийс тем, ч го, с целью повышени правильности результатов оп- рбцсл --ы за учета поглощени нэ длине волны .оминзсцаиции, образец облу-окк излучением с известным распределением мощности вдоль поостранст- венных координат X. Y, измер ют распределение ркости свечени образца на длине волны люминесценции вдоль координат X, Y и с учетом ве/ччин поглощени и ч,1 hje волны поглощени /ср и длине вол- и л люминесценции к рассчитывают абсолютный квантовый выход люминесценции по формуле

s (х,. j - И aasZfeflSP (-у - F+fe tJbataad.dydI.

4 {г2(с-х,)2+()2Г2

где - зыход люминесценции; 50 S(x, у),- интенсивность возбуждающего излучени ;

S(x0, у о) - ркость образца на длине вол- нь люминесценции;

I - толщина образца, э оси X, Y, 2 обра- 55 зуют декзртсву систему координат.

S3