发光量子效率分析

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2026-03-27  

本检测系统性地阐述了发光量子效率分析的核心技术体系。文章首先明确了发光量子效率作为衡量光致发光材料性能关键指标的定义与重要性。随后,文章以结构化方式详细介绍了该分析领域涉及的四大核心模块:涵盖从绝对效率到寿命评估的十项关键检测项目;列举了包括有机发光材料、量子点等在内的十大应用材料范围;深入解析了积分球法、时间分辨光谱法等十种主流检测方法的原理与适用场景;最后,具体说明了进行精确测量所必需的十类高精度仪器设备。本检测旨在为相关领域的研究人员与工程师提供一份全面、实用的技术参考。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

绝对量子产率:指发光材料吸收一个光子后所发射出的光子数,是衡量材料发光效率最核心的绝对指标。

相对量子产率:通过与已知量子产率的标准样品进行比较,间接获得待测样品的量子效率,是常用的快速评估方法。

荧光量子效率:特指从单重激发态通过辐射跃迁回到基态所产生的荧光过程的效率。

磷光量子效率:特指从三重激发态通过辐射跃迁回到基态所产生的磷光过程的效率,对于长余辉材料至关重要。

内量子效率:指材料内部产生的光子数与吸收的光子数之比,排除了界面反射、散射等外部因素。

外量子效率:指从材料表面实际发射出的光子数与入射到材料上的光子数之比,是评估实际器件性能的关键。

激发态寿命:测量发光衰减动力学,间接反映辐射与非辐射跃迁速率的竞争关系,与量子效率紧密相关。

激发光谱依赖性:分析量子效率随激发光波长变化的特性,用于研究不同激发通道的效率差异。

浓度猝灭效应分析:研究材料量子效率随其浓度或聚集状态的变化,为优化材料使用浓度提供依据。

温度依赖性分析:测量量子效率随温度的变化曲线,用于研究热激活的非辐射跃迁通道。

检测范围

有机发光二极管材料:包括小分子荧光/磷光材料、聚合物发光材料等,是OLED显示与照明的核心。

无机荧光粉:如稀土掺杂的铝酸盐、硅酸盐等,广泛应用于LED照明、显示背光领域。

胶体量子点:如CdSe、CsPbBr3等,因其色纯度高、波长可调,是新一代显示与发光技术的重要候选材料。

钙钛矿发光材料:包括三维、二维及纳米晶钙钛矿,以其高色纯度和可溶液加工性成为研究热点。

碳纳米点:一类新兴的碳基荧光纳米材料,具有低毒性、生物相容性好等优点。

金属配合物发光材料:如铱、铂、钌的配合物,常用于制备高效磷光OLED器件。

生物荧光蛋白与染料:如GFP、罗丹明、Cy系列染料等,在生物成像与传感中需要精确评估其发光效率。

上转换发光纳米材料:如稀土离子掺杂的纳米颗粒,能够将长波激发光转换为短波发射光。

应力发光与摩擦发光材料:在机械力作用下发光的材料,其量子效率评估对机理研究和应用开发很重要。

半导体纳米线/片:低维半导体结构,其量子效率分析有助于理解维度限制下的光电特性。

检测方法

积分球绝对测量法:将样品置于积分球内,通过测量所有发射光和透射/反射光,直接计算绝对量子产率,是最准确的方法之一。

比较法(相对测量法):在相同条件下,分别测量待测样品和已知量子产率标准样品的发射光谱强度,通过比例计算得到结果。

时间分辨荧光光谱法:通过测量荧光衰减曲线,结合辐射寿命数据,可以间接推算荧光量子效率。

光热法:通过测量样品吸收光能后产生的热量变化,结合入射光功率,间接推算出非辐射跃迁部分,从而得到量子效率。

电致发光效率法:对于器件,直接测量其电致发光光谱和电流-电压特性,计算外量子效率。

量子效率扫描成像系统:结合显微镜、光谱仪和扫描平台,能够实现微区或单颗粒的量子效率空间分布测量。

低温高真空测量法:在低温和高真空环境下进行测量,极大抑制了氧气淬灭和热效应,可获得材料本征的量子效率。

双光束热透镜技术:一种高灵敏度的光热技术,特别适用于测量弱吸收或低量子效率样品的非辐射弛豫。

瞬态吸收光谱:通过探测激发态粒子数的变化动力学,可以同时获得辐射与非辐射速率常数,进而计算量子效率。

单光子计数法:结合时间相关单光子计数技术和绝对光子数标定,可用于极微弱发光信号的绝对量子效率测量。

检测仪器设备

荧光光谱仪:配备积分球附件的荧光光谱仪是进行绝对和相对量子产率测量的基础设备。

积分球:内壁涂有高反射漫反射涂料的球体,是收集全部发射光并进行绝对测量的核心组件。

时间相关单光子计数系统:用于精确测量发光寿命,是间接法评估量子效率和区分多重发射组分的关键设备。

绝对量子产率测量系统:集成了校准光源、积分球、光谱仪和专用软件的一体化商用系统,操作标准化。

低温恒温器:提供从液氦温度到室温的可控低温环境,用于研究量子效率的温度依赖性及获取本征效率。

单光子探测器:如光电倍增管、雪崩光电二极管,用于检测极微弱的光致发光信号。

标准光源与标准样品:经过严格标定的卤钨灯、LED等光源,以及已知量子产率的荧光标准物质,用于系统校准和相对测量。

激光器与单色仪:提供单色性好、强度可调的激发光,单色仪则用于选择特定波长的激发或发射光。

电致发光测试系统:包含精密源表、光谱仪和积分球,专门用于测量发光器件的外量子效率。

显微荧光光谱系统:结合共聚焦显微镜和光谱仪,可实现微米甚至纳米尺度下单颗粒或特定区域的量子效率分析。

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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