發(fā)光材料激發(fā)光譜和發(fā)射光譜

1、東南大學材料科學與工程實驗報告學生姓名 徐佳樂 班級學號12011421實驗日期 2014/9/11 批改教師課程名稱 電子信息材料大型實驗 批改日期實驗名稱 發(fā)光材料激發(fā)光譜和發(fā)射光譜測試 報告成績、實驗目的1、掌握光致發(fā)光的基本過程，掌握激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的基本含義；2、掌握發(fā)光材料發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的測試方法。二、實驗原理發(fā)光是指材料吸收外來能量后發(fā)出總輻射中超過熱輻射的部分。發(fā)光 材料的發(fā)光需要外界能量的激發(fā)，根據激發(fā)方式不同發(fā)光方式可以分為光 致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、電致發(fā)光、X射線及高能粒子發(fā)光等。以光致發(fā) 光為例，當用激發(fā)光照射某些物質時，處于基態(tài)的分子吸收激發(fā)光發(fā)生躍 遷，達到激

2、發(fā)態(tài)，這些激發(fā)態(tài)經過弛豫過程損失一部分能量后，以無輻射 躍遷回到激發(fā)態(tài)的低振動能級，再從此能級返回基態(tài)，此過程中多余的能 量以光子的形式釋放。激發(fā)光譜和發(fā)射光譜是表征發(fā)光材料兩個重要的性能指標。激發(fā)光譜 是指發(fā)光材料在不同的波長激發(fā)下，該材料的某一波長的發(fā)光譜線的強度 與激發(fā)波長的關系。激發(fā)光譜反映了不同波長的光激發(fā)材料的效果。根據 激發(fā)光譜可以確定使該材料發(fā)光所需的激發(fā)光的波長范圍，并可以確定某 發(fā)射譜線強度最大時的最佳激發(fā)波長。激發(fā)光譜對分析材料的發(fā)光過程也 具有重要意義。發(fā)射光譜是指在某一特定波長激發(fā)下，所發(fā)射的不同波長 的光的強度和能量分布。激發(fā)光譜和發(fā)射光譜通常采用熒光分光光度計進

3、行測量。其基本結構包括光源，單色器，試樣室和探測器。常用光源為氙 燈，單色器為光柵，探測器主要用光電倍增管。熒光分光光度計工作原理：由光源氙燈發(fā)出的光通過切光器使其變成 斷續(xù)之光以及激發(fā)光單色器變成單色光，此光即為熒光物質的激發(fā)光，被 測的熒光物質在激發(fā)光照射下所發(fā)出的熒光，經過單色器變成單色熒光后 照射在測樣品用的光電倍增管上，有其所發(fā)生的光電流經過放大器放大輸 至記錄儀，激發(fā)光單色器和熒光單色器的光柵均由電動機帶動的凸輪所控 制，當測繪熒光發(fā)光光譜時，將激發(fā)光單色器的光柵，固定在最合適的激 發(fā)光波長處，而讓熒光單色器凸輪轉動，將各波長的熒光強度信號輸出至 記錄儀上，所記錄的光譜即發(fā)射光譜，

4、簡稱熒光光譜。當測繪熒光激發(fā)光 譜時，將熒光單色器的光柵固定在最合適的熒光波長處，只讓激發(fā)光單色 器的凸輪轉動，將各波長的激發(fā)光的強度信號輸出至記錄儀，所記錄的光 譜即激發(fā)光譜。三、實驗設備及材料日立F-7000熒光分光光度計、計算機、樣品臺、藥匙、樣品若干。四、實驗內容及步驟打開電腦，打開光度計電源，間隔1-2min后方能打開儀器控制軟 件 “FLSolution 2.1 for F-7000”。儀器預熱30min，待燈源穩(wěn)定。在所提供樣品中隨機選擇一樣品，小心裝入樣品盤，稍旋緊樣品蓋 之后，置于樣品室內。選取合適的濾光片置于發(fā)射接收端的卡槽內，用于除去光柵的次級 或n級衍射峰。按下樣品室頂

5、蓋。軟件參數(shù)設置：點擊軟件工具欄中的“Method”按鈕進入參數(shù)設置； 在彈出的“Analysis Method”對話框中“General”選項的“Measure -ment ”欄中選擇 “Wavelength Scan”；在 “Instrument ”選項的 “Scan mode”中選擇“Emission”/Excitation”，并在相應的對話框中輸入 相應的波長：“Em/Ex WL”，“Em/Ex Start WL” 和 “Em/Ex End WL” 測U 試需要的波長范圍。在“Date mode”欄中選擇“Fluorescence”項，“Scan Speed”， “Chopping S

6、peed”， “PMT Voltage” 分布為 1200nm/min，40Hz，400V；其余選項均采用默認設置。先點擊工具欄選項“Pre-scan”進行掃描，如果譜峰強度過高或者 過低，調整掃描范圍、濾光片、狹縫寬度等設置；點擊“Measure”進行 測試；測試后保存數(shù)據并轉化文件為txt格式。測試后將樣品盤去除，清理后重復上述步驟換樣測試。關機：先關閉軟件，待儀器冷卻15min后關閉儀器電源。光譜測試時激發(fā)波長或發(fā)射監(jiān)控波長的確定：由于所測樣品的激發(fā) 與發(fā)射波長未知，因此需要經過多次反復測試來確定最終的激發(fā)波長與發(fā) 射波長。具體步驟：a)首先選定紫外波段(250nm-300nm)作為激發(fā)

7、波長， 測試其發(fā)射譜，獲得發(fā)射譜峰值波長Pem； b)以上面獲得的發(fā)射峰值波 長為激發(fā)譜的監(jiān)控波長，合理設定激發(fā)光譜的測試范圍一般為200nm到(Pem-20nm)，測試樣品激發(fā)譜，保存數(shù)據；c)確定激發(fā)光譜峰值波長Pex,以Pex為激發(fā)波長測試發(fā)射譜，掃描范圍一般設定為（Pex+20nm） 到800nm，保存發(fā)射譜數(shù)據。濾光片的選擇：測試發(fā)射譜時，設激發(fā)波長為入ex，如果入ex的n 倍落于發(fā)射譜測試范圍，則選擇截止波長大于入ex的濾光片，但濾光片 的截止波長要小魚發(fā)射譜的起始波長；測試激發(fā)譜時，設監(jiān)控波長為入em， 如果入em/2落于激發(fā)光譜測試范圍，則選擇截止波長大于入em/2的濾光 片。

8、五、實驗結果及分析測試發(fā)射譜，峰值波長Pem=557nm4網 5QQ 550 的。 &義苓0知D 加nm激發(fā)譜，峰值波長Pex分別為228nm，340nm， 454nm 激發(fā)波長范圍 209nm-254nm， 310nm-365nm， 394nm-531nm波長吊m最佳發(fā)射譜，峰值波長Pem=554nm六、思考題你所測試的熒光粉，激發(fā)波長范圍是多少，屬于什么波段？最佳激發(fā) 波長是多少，屬于什么波段。發(fā)射峰值波長是多少，是什么顏色的光？ 答：我所測熒光粉的激發(fā)波長范圍209nm-254nm，310nm-365nm， 394nm-531nm，屬于紫外線和藍光至綠光波段。最佳激發(fā)波長Pex= 454nm， 屬于藍光波段。發(fā)射峰值波長Pem=554nm，是黃綠色的光。有激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，你可以得到關于熒光粉的什么信息？你所測試 的熒光粉可以應用在什么領域，為什么？答：此熒光粉吸收228nm、340nm的紫外光和453nm的藍光，發(fā)射554nm 的