2023/12/18 16:10
阅读:55
分享:方案摘要:
产品配置单:
量子效率测量系统 C9920-02G/03G
型号: C9920-02G/03G
产地: 日本
品牌: 滨松
¥50万
参考报价
联系电话
方案详情:
# 应用背景——上转换材料与关键参数 |
上转换发光是指材料分子吸收两个或两个以上低能光子而辐射一个高能光子的发光现象。目前研究的重点是能够将近红外光(波长较长,低能)转换成可见光(波长较短,高能)的上转换材料——例如稀土上转换材料。事实上,稀土离子的上转换发光几乎覆盖了可见光的各个波段,其在近红外量子计数器、激光器、三维立体显示、荧光粉、医学成像及生物传感器等方面己经获得了广泛的应用。 |
图1. 上转换发光原理示意 |
以生物医学成像应用为例,传统的荧光探针需要较短波长的激发光——由于波长越短,光在组织中的穿透能力越低——从而限制了成像的深度。而稀土上转换发光纳米材料(upconversion nanoparticles,UCNPs)作为荧光探针,通常可以采用近红外连续激光器(典型的是980 nm,808nm)作为激发光源,其特点如下:(1)获得较深的成像深度,(2)波长较长的近红外光对生物组织的损伤较小,(3)能够完全避免荧光成像中常见的生物组织背景荧光,从而获得更高的图像质量。 在上转换材料的研究中,量子产率、吸收光谱、发射光谱、寿命等都是经常需要测量的参数。滨松针对上转换材料研究中的具体需求(详细见下)设计开发了绝对量子产率测试系统、可见近红外荧光寿命测试系统和对应的配件。 |
# 量子产率 |
材料发出光子的数目与所吸收光子数目的比值称为量子产率。由于量子产率很大程度上反应了材料对激发光的利用效率,所以为了获得更广阔的应用前景,量子产率的提升是上转换发光材料研究中一个绕不过去的话题。 |
# 发射光谱 |
除了量子产率,上转换材料的发射光谱也非常关键。大多数“上转换材料”不仅会发出基于上转换原理、波长较短的光谱,还会同时发出基于下转换原理波长更长的光谱;两者很有可能一个在可见光波段,一个在近红外波段。在不同的应用中,对两者的关注有可能各有侧重;但同时得到两者的数据在材料研究中非常重要。 |
# 宽广而精准的光谱测量 |
由于常见的上转换材料都是将近红外光转换成可见光,所以横跨可见光到近红外波段的吸收光谱/发射光谱也是上转换材料的研究和研发中所关注的重要参数。而且对光谱的准确测量也是绝对量子产率测量的基础。 为了契合这样的需要,滨松Quantaurus-QY plus中不仅配备了高灵敏度高信噪比背照式CCD探测器(探测范围从紫外至约1100nm的近红外,如图2上左),而且配备了专门用于近红外波段的InGaAs探测器(从850nm至1650nm,如图2上右)。作为在光电行业深耕细作几十年,光探测器产品线非常宽广的技术型公司,滨松在Quantaurus系列产品中均选用了自产的探测器。并基于对探测器的深刻理解与定制,开发出了特有的“光谱无缝缝合”技术,使得通过可见光探测器和近红外探测器所得到的光谱能够完美地衔接在一起(如图2),从而使用户可以在300-1650nm的范围内,横跨可见及近红外区域得到完整且精准的光谱和真实的量子产率数值(例如图3)。 |
图2. 从可见到近红外连续光谱测量的双探测器方案 |
图3. 光谱测量实例。左图为文献中用滨松Quantaurus-QY plus的测量结果(C. Cao, et al. ACS Appl. Mater. Interfaces 9 (2017), 18540) ;右图为客户样品的测量结果。 |
# 低至万分之一的量子产率检测 |
上转换发光所吸收的光子能量低于所发射的光子能量(称为反Stokes发光);其发光机理是基于双光子或多光子过程——这要求材料分子需要在很短的时间内吸收到2个或者更多光子,否则被一个低能光子激发的材料分子,是无法辐射出一个高能光子的。上转换发光的这个要求其实并不容易达到,至少大大难于只需要材料分子吸收一个光子的普通荧光(或者下转换发光)。这导致目前常见的上转换量子产率多为0.01%~5%,比常见的荧光(或下转换发光)材料的绝对量子产率要低了一个数量级。 针对上转换材料普遍较低的量子产率,滨松在内置光源之外,还提供选配的高功率氙灯光源以及激光器。图4所示的文献中,作者就采用了980nm的近红外激光器作为光源,利用滨松Quantaurus-QY plus测得了低至0.22%的量子产率。 |
图4. 上转换发光材料绝对量子产率测量结果实例(P. Lei, et al, J. Mater. Chem. C, 5(2017), 9659) |
# 灵活而专业的光源及探测器配置方案 |
无论是宽广光谱的探测,极低量子产率的测量,还是需要采用多种不同波长的激光器作为激发光源,上转换材料的研究给仪器不断提出新的要求,不同研究者对仪器的预期也不尽相同。这使得仪器的配置灵活性和可扩展性变得越来越重要。 在探测器方面,滨松可以根据实际需求配置单探测器(350-1100nm),而后可以再升级成双探测器配置(350-1650nm)。 而在光源方面,滨松不仅提供内置光源以及选配的高功率氙灯光源和激光器,仪器上的FC和SMA外置接口更是允许用户接入已有激光光源,以节省成本。 |
图5. 光源与探测器的可选配置示意 |
# 相关产品 |
Quantaurus-QY plus(C13534) | C9920-02G/03G | C12132 | Quantaurus-Tau(C11367) |
# 相关论文 |
文献 | 关键词 | 测量项目 | 所用滨松产品 |
| 稀土荧光探针,PLQY | 量子产率 | C13534 |
| 稀土荧光探针,PLQY | 量子产率 | C13534 |
| LED荧光粉,PLQY | 量子产率 | C13534 |
| 温度传感器,PLQY | 量子产率 | C13534 |
| 上转换纳米颗粒, | 量子产率 | C9920 |
| 掺铒玻璃,PLQY | 量子产率 | C13534 |
| TTA,PLQY | 荧光寿命 | C11367 |
| PLQY | 量子产率 | C13534 |
| 氟氧化物,PLQY | 量子产率 | C13534 |
下载本篇解决方案:
更多
低频拉曼光谱学在材料化学成分分析中的应用
拉曼光谱学是一种有利的分析工具,可以根据分子的旋转和振动模式来测量分子结构和确定材料的化学成分。B&W Tek 的 BAC102 系列 E 级探头可以实现低至 65cm-1的低频,为更宽的测量范围提供了一个经济的解决方案。图 1显示了 L-天冬酰胺的指纹区以及经过转换得到的低频斯托克斯位移;注意 200cm-1以下的三个主峰。通过低频区域的显示为蛋白质表征[1]、多态性检测和鉴定[2]以及材料相位和结构测定等应用提供了关键信息。
材料
2024/07/17
拉曼光谱对碳材料进行分析的应用
拉曼光谱是表征碳纳米材料的有效手段之一,因为它在测试时具有快速、选择性和非破坏性等特性。通常而言,碳材料的拉曼光谱相对简单,但也可以根据峰的位置、形状和相对强度揭示大量有关内部微晶结构的信息。基于石墨烯材料的拉曼光谱可以通过三个主要峰来表征:G 带、D带和 2D 带。
材料
2024/07/17
拉曼光谱在法医学中的应用(爆炸残留物和易燃液体)
受到电视连续剧和电影的影响,法医和法医学如今已成为非常流行的术语。受到这些电视剧的启发,大多数人通常会将这些术语与犯罪现场调查(CSI)、目视检查和证据恢复联系起来。然而,法医学所涉及的内容远不止犯罪现场调查,还包括大量的科学技术、学科和研究,如法医遗传学、化学、信息学、人类学、昆虫学、弹道学、指纹学、文件鉴别、声学和语言学。每个法医的学科只能对限定的证据进行处理,并进行高度特定的研究,提供的特定信息也只是关于犯罪调查某些方面,因此会出现某个学科可能在某些犯罪调查中起到决定性的作用,但在另一些犯罪调查中却是可有可无的[1]。
公安/司法
2024/07/17
为法医学(保护、执行与调查)提供的解决方案
在法医调查中,执法人员、实验室技术人员、犯罪现场调查人员和许多其他人员都面临着材料鉴定的巨大挑战。在调查过程中,技术人员需对火药的残留物、滥用药物、毛发样品、化学前驱动体等材料进行例行检查。传统上,技术人员需使用不同的鉴定方法从各种法证样本中收集结果。虽然某些技术是实验室准确鉴定的理想选择,但也有许多技术,如拉曼光谱法,可直接在现场或实验室对多种法证样本的类型进行成功鉴定。拉曼光谱法已被缉获毒品分析科学工作组(SWGDRUG;2016 年 7.1 版)列为 A 类分析方法。
公安/司法
2024/07/17