Способ определения абсолютного квантового выхода люминесценции

(1 ) и возбуждано.о - измерпотоков света ис ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ(56) Авторское свидетельство ССС И. 1126847, кл. О 01 й 21/63, 198Галанин М. Д, и др. Измерен вого выхода фотолюминесценции красителей методом Вавилова и м тегрирую.цей сферы, - Оптика и с пия. Т. 53,1982, аып, 4, с. 684 - 685 Изобретение относится к оптическим измерениям, а именно к измерению квантового выхода люминесценции, и может быть использовано в ссетотехнике для определе-. ния эффективности люминофоров, а также в научных исследованиях.Известен способ измерения абсолютного квантового выхода люминесценции, заключающийся в том, что образец и эталонный экран с высоким коэффициентом отражения поочередно помещают внутрь интегрирующей сферы в облучающий поток монохроматического излучения, а об абсолютном квантовом выходе судят по соотношению между суммируемыми сферой полными потоками излучения люминесценции исследуемого образца и возбуждающего излучения, рассеянного эталонным экраном.Для реализации этого способа известно устройство для определения квантового выхода люминесценции, содержащееточник излучения, монохроматор, интег(54) СПОСОБ ОПР НИ НОГО КВАНТОВОГ ОД ЦЕНЦИИ(57) Изобретение относится измерениям, Цель - повыш ности. Образец облучают известным распределени вдоль пространственных ко меряют яркость свечения координат рирующую сферу, эталонныи экран с высоким коэффициентом диффузного отражения, находящийся внутри сф .ры, и фотоприемник. Измерение абсолютного квантового выхода проводится путем непосредственного сравнения суммируемых сферой полных потоков излучения люминесценции (11) от исследуемого образца, помещенного вовнутрь сферы, и возбуждающего излучения . рассеянного эталонным экраном.Величина абсолютного квантового выхода люминесценции определяется по форВе . - спектральные чувствиоэффициенты пропускания илинах волн люминесценции щего света (Е) соответственое отношение для суммы минисценции =- у (1-Те --е)о и возбуждающего света, непоглощенНого образцом, 341 - Ге-Ве), к 4,Н едоста гками дан ного способа я вля ютСя, во-первых. чевозможность учета перепоглощения излучения люминесценции, чтодаст значительно заниженные значенияквантового выхода люминесценции, во-вторых, для веществ с высоким квантовьмыходом перепоглощение люминесцении сопровождается вторичным излученим, которое обладает равномерной;аправленностью, что повышает квантоый выход, в-третьих., коэффициент диффузного отражения эталонного экраназависит от способа нанесения экрана, длинь волны возбуждающего света особенно вуф-диапазоне), что вносит дополнительнуюошибку ОИзвестен также способ измерения,квантового выхода люминесценции, заклюЧающийся в том, что исследуемый образеци рассеивающий экран поочередно облучают монохроматическим излучением, а о величине квантового выхода судят посоотношению между полным потоком рассеянного на окиси магния возбуждающегосвета и голным потоком излучения люминесцснции,Для реализации данного способа известчо устройс.гво для измерения квантовоговыхода ломинесценции, содержащее источник излучения, монохроматор (наборсветофильтров для выделения определенной длины волны), рассеиватель, фотоприемник, узел креплечия образца. Квантовыйвыход измеряется путем прямого сравнения потока излучения люминесценции ирассеянного на слое Мц возбужда,оц.:,егосвета, Квантовый выход вычисляется поформуле4 п Я.Й- а В,Яей где а -о 11-В е)(1-В 3;Ве, Ве - коэффициенты отражения возбукдающего (Е) света и в люминесценции ) на выходном окне кюветы и на границе раствор-входное окноВ - коэффициент рассеяния М 90;.ц., Ъ - средние длины волн люминесцении и возбуждения;4 п" в . учет различия диаграмм направленности лкминесценции и рассеяния.Существеннь 4 м недостатком этого устролства (как и предыдущего) является неучет явления перепоглощения на длине вслнь ломинесценции, а для веществ с высоким квантовым выходом- перепоглощения и последую;его резонансного возбуждениялюминесценции, Кроме того, необходим учет диаграммы направленности излучениялюминесценции и рассеянного света,Цель изобретения - повышение точности определения абсолютного квантового выхода люминесценции путем учета поглощения на длине волны люминесценции.Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый способ для измерения величины квантового выхода люминесцен 5 10 ции заключается в том, что исследуемый образец облучают пучком монохроматического излучения с заданными энергетическими характеристиками, измеряют энергетические характеристики излучения ломинесценции и по соотношению между характеристиками возбуждающего излучения и характеристикамл излучения люминесценции судят о величине абсолютного квантового выхода люминесценции, и отличается тем, что измеряют распределение яркости свечения поверхности образца на длине волны люминесценции и о величине абсолютного квантового выхода люминесценции судят по отношению между распределением мощности в поперечном сечении пучка возбукдающего излучения и распределением яркости свечения поверхности образца на длине волны люминесценции.Для реализации данного способа используют устройство, содержащее источник возбуждения люминесценции, формирующую оптическую систему, узел крепления образца и сканируемый селективный фото- приемник, в котором с целью повышения точности определения величины квантового выхода люминесценции за счет учета поглощения излучения люминесценции дополнительно размешен на оптической оси фотоприемника пространственный оптический фильтр, выделяющий излучение поверхности образца в окрестности точки, определяемой положением фотоприемни,определяется численным решением интегрального уравнения, описывающего распределение яркости образца на длиневолны люминесценции,уЯ Лр 5(Х. ЮЯ (-К - 4 л Е + (-о о+-уоЕ 1 4 ЛК +(Х-Хо) +(У-Уо/. где кр, к - поглощение на длине волны поглощения и люминесценции;- квантовый выход люминесценции.На чертеже представлен вариант исполнения предложенного устройства,45 ка. Пои этом значение квантового выходаУстройство содержит источник 1 когерентного излучения (лазер ЛГИилиЛЖИ), коллиматор, выполненный в виде соосно-конфокально расположенныхлинз 2, 3 с диафрагмой 4, размещенной вфокальной плоскости обеих линз; светоделительную пластинку 5, устройство б креп-.ления образца, фильтр пространственныхчастот, образованный линзами 7-9 и диафрагмой 10, два фотоприемника 11, 1" и устройство 13 регйстрации и обоаботкисигналов. С целью упрощения процесса измерения излучения возбуждения представляет собой равномеоный в г 1 оперечномсечении пучок аксиальной симметрии, афотоприемник с пространственным фильтром фиксируется на выделение излучения окрестности точки пересеченияповерхности образца и оси симметрии пучка возбуждающего излучения. В качествефотоприемников 11, 12 применяют ФЭУ смаксимальной чувствительностью в областилюминесценции образца и возбуждающегоизлучения соответственно,При этом определение квантового выхода производится по формуле, являющейся частным случаем формулы (1), т,е,в(б=,- " " ,-д а, (гт к 5(г ехг (-:.р - кФ 7+2 ) гл ., 2 2,/11Мгде 4 " квантовый выход люминесценции;Бр - отражение на длине волны возбуждения;Кр - ПОГЛО.ЦСНИЕ На длинЕ ВОЛНЫ ВОЭбуждения3"(г) - интенсивность возбуждающегоизлучения;К - ПОГЛОЩЕНИЕ На ДЛИНЕ ВОЛНЫ ЛОМИнесценции;Ж - толщина ОбразЦаг - диаметр пучка возбуждающего свеТЯ, падающего на ОбразеЦ,Решение ланного интеграла при условии 1/кр "-2.-, Кр+К,1; - " - Й(1 ь - ,Ц + д,Кр(Кр+С кК,Лр где д - функция произведения го кр приУвеличении кр и го д 0, т,е.2 Ь;,(Г)Кр(Кр -( Кя);(;)р г, +к,к -ккр+к)Ь (1 + -Предложенные способ и устройство дляизмерения квантового выхода основывается на произведенном теоретическом расчете и экспериментальном измерении яркости5 свечения поверхности люминесцирующегоооразца при учете поглощения на длинеВОЛЧЫ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ,Введение в устройство для измеренияквантового выхода дополнительно фильтра10 пространственных частот, позволяющегопроводить измерение яркости свечения поверхности образца в выбранной точке позволяет существенно повысить точностьопределения квантового выхода люминес 15 ценции, особенно в случае большого значения показателей поглощения,Формула изобретения 20 Способ определения абсолютного квантового выхода люминесценции, включаюший облучение исследуемого образца пучком монохроматического излучения с заданными энергетическими характери стиками, измерение энергетических характерисгик излучения люминесценции и определение абсолютного квантового выхода по соотношение между характеристиками возбуждающего излучения и 30 характеристиками излучения люминесценции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чго, с целью г;с вь.щения правильности результатов оп " цл ен 1 1 а сет уиета поглощения на длине волны люминесценции, образец 35 облучаю; излчением с известным распределением мощности ьдоль пространственных координат Х, У, измеряют распределение яркости свечения образца на длине волнь 1 люминесценции вдоль коор динат Х, У и с учетом вег ччин поглощенияна длине волны поглощения кр и длине волны люминесценции к рассчитывают абсо.лютньй квантовый восход люминесценциипо формуле45" - толщина образца, а оси Х, У, 2 обра эуют декартсву систему координат,1695189 Составитель О. Бадти Техред М.Моргентэл Корректор Н. Корол Редактор М, Келемеи аз 4157 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101