荧光量子产率是发射的光子数与吸收光子数之比,如下图所示。
图1 量子产率示意图
量子产率的大小可以表示物质的发光能力,量子产率越大,说明荧光材料的质量越好。依据量子产率可以对生物领域中的荧光探针进行开发和评估,同时助力于照明领域中有机EL材料和荧光物质的开发。
量子产率的类型,按照测定的样品来分,有两种,固体量子产率和液体量子产率。按照量子产率测定方式,可以分为绝 对量子产率和相对量子产率。
固体量子产率的测定需要使用积分球附件,通过积分球的光收集效应,样品向各个方向发射的荧光都可以被检测到,保证荧光的准确测量。
图2 量子产率附件
日立荧光量子产率附件具有以下特点:
i. 6阶动态范围的高精确度、高灵敏度测量,即使是量子产率较低的样品,也可以得到高精度测量。
ii. 有效的光谱校正功能,由于样品需要放置在积分球上进行测量,因此需要对积分球的波长特性进行校正才可以测定到准确的荧光量。积分球的校正比较困难,日立开发了一种简易有效的方法,利用扩散子和积分球的比例,进行校正。从而可以在200~800nm的宽波长范围内测定校正光谱。
iii. 高速扫描,对于有光敏性的物质,超高的扫描速度提高通量,有效测量其量子产率。
iv. 专用量子产率计算软件,易于选择计算范围,操作更便利。
对于量子产率较大的样品,一般指量子产率大于0.5的样品,需要考虑间接激发产生的量子产率。间接激发指的是没有被样品吸收的激发光反射到积分球内壁上,被积分球内壁反射再次激发样品产生荧光。
图3 直接激发示意图
通过将样品放置在积分球不同位置,以校正间接激发产生的量子产率,如图4所示。 通过对样品进行不同放置,获得直接激发的量子产率Φd和间接激发的量子产率Φi,利用公式(1)得到校正之后的样品实际量子产率Φ。
图4直接激发样品位置(左)和间接激发样品位置(右)
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总结:
日立荧光量子产率测量附件具有高灵敏度和六位数的动态范围,即使样品量子产率比较低,也可以准确测定;高扫描速度,减少激发光对避免光敏性物质的影响;校正积分球的波长特性,确保结果准确;吸收池支架,实现液体量子产率的测定。
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