荧光上转换性能测试

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2026-03-13  

本检测系统阐述了荧光上转换性能测试的核心内容,涵盖关键检测项目、应用材料范围、主流测试方法与专用仪器设备。文章旨在为研究人员和工程师提供一份全面的技术指南,以准确评估上转换纳米材料的发光效率、稳定性及实际应用潜力,推动其在生物成像、防伪、太阳能电池等领域的优化与发展。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

上转换发光光谱:测量材料在特定波长(通常是近红外)激发下产生的发射光谱,用于确定发射峰位置和强度。

绝对量子产率:量化材料吸收一个光子后所能发射的上转换光子数,是评价发光效率的核心指标。

激发功率密度依赖性:分析发光强度随激发光功率变化的函数关系,用于判断上转换过程涉及的光子数(双光子或三光子过程)。

发光动力学(寿命测试):测量激发态能级的衰减寿命,反映能量传递和驰豫过程,对理解发光机理至关重要。

热稳定性测试:评估材料在不同温度下的发光性能变化,关系到其在高温环境或生物热疗中的应用。

光稳定性测试:考察材料在长时间激光照射下发光强度的衰减情况,评价其抗光漂白能力。

浓度猝灭效应:研究发光强度随掺杂离子浓度变化的规律,以确定最优掺杂浓度。

表面修饰效果评估:检测经过表面包覆或功能化改性后,材料发光性能及分散性的变化。

荧光各向异性:测量发射光的偏振特性,可用于研究材料在生物体系中的取向或运动信息。

单颗粒发光测试:在单颗粒水平上检测其发光强度、闪烁行为及寿命,揭示个体差异性。

检测范围

稀土掺杂氟化物纳米晶:如NaYF4:Yb,Er/Tm,是目前效率最高、应用最广的上转换材料体系。

稀土掺杂氧化物材料:如Y2O3:Yb,Er,具有较好的化学稳定性和机械强度。

钙钛矿型上转换材料:新兴的卤化物钙钛矿材料,具有可调谐的发光和较高的吸收系数。

有机-无机杂化上转换材料:结合有机染料敏化与无机基质,旨在提高对低功率激发光的响应。

核壳结构纳米材料:通过构建核壳结构以抑制表面猝灭,显著提升发光效率。

上转换纳米复合材料:将上转换纳米颗粒与贵金属、碳点或其他功能材料复合,实现性能增强或多功能化。

上转换发光薄膜:将材料制成薄膜形态,用于防伪标签、波导器件或太阳能电池中。

生物功能化上转换探针:表面连接抗体、多肽等生物分子的探针,用于特异性生物检测与成像。

上转换发光玻璃与陶瓷:块体形态的上转换材料,常用于固态激光器或显示器件。

染料敏化上转换体系:利用有机染料作为天线吸收光能并传递给稀土离子,拓宽激发波长范围。

检测方法

稳态荧光光谱法:使用荧光光谱仪在连续波激光激发下采集发射光谱,是最基础的定性定量方法。

时间分辨荧光光谱法:采用脉冲激光激发和快速探测器,记录荧光衰减曲线,用于寿命测量。

积分球绝对量子产率测试法:将样品置于积分球内,精确测量所有发射光和吸收光通量,计算绝对量子产率。

共聚焦显微成像法

功率依赖性的对数坐标拟合法:在双对数坐标下绘制发光强度-激发功率曲线,其斜率用于判断参与的光子数。

变温荧光光谱法:在可控温样品室中测量不同温度下的光谱和寿命,研究热猝灭效应和能量传递机制。

单光子计数法:一种高灵敏度的时间分辨检测技术,常用于微弱发光信号和单颗粒的寿命分析。

荧光相关光谱法:通过分析纳米颗粒在共聚焦体积内扩散引起的荧光涨落,获取粒径、浓度等信息。

扫描近场光学显微术:突破光学衍射极限,在纳米尺度上表征材料的发光分布和局域特性。

荧光寿命成像显微术:将寿命信息与空间成像结合,绘制样品不同区域的寿命分布图,用于生物组织成像分析。

检测仪器设备

荧光分光光度计:配备近红外激发光源(如980nm激光器)和可见光探测器,用于常规稳态光谱测量。

时间分辨荧光光谱系统:由脉冲激光器(如可调谐OPO)、单色仪、光电倍增管及时间相关单光子计数模块构成。

积分球附件:与光谱仪耦合,用于测量材料的绝对量子产率和吸收光谱

共聚焦激光扫描显微镜

飞秒/纳秒脉冲激光器:作为时间分辨测量的激发源,脉宽短至飞秒或纳秒量级。

低温恒温器:提供从液氦温度到室温的可控环境,用于变温光谱学研究。

单光子雪崩二极管探测器:一种具有极高灵敏度和极快响应速度的单光子探测器,适用于微弱信号检测。

近场光学显微镜

紫外-可见-近红外分光光度计

动态光散射仪与Zeta电位仪

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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