荧光量子产率检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-09-30  

荧光量子产率检测是量化荧光材料光致发光效率的关键参数,定义为发射光子数与吸收光子数的比值。该检测采用绝对法或相对法,需精确控制激发光源波长、单色器带宽和探测器灵敏度。专业检测要点包括样品制备的均匀性、参比标准的选择、光谱校正的准确性以及环境温度稳定性的控制,以确保测量数据的可靠性和重复性。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

样品纯度验证:通过色谱或光谱分析确认荧光样品的化学纯度和无杂质干扰,避免杂质吸收或发射影响量子产率测量准确性,确保检测结果仅反映目标材料的本征性能。

激发波长优化:系统测试不同激发波长对样品荧光强度的响应,选择最大吸收峰对应的波长进行测量,以减少激发效率波动导致的量子产率计算误差。

发射光谱采集:使用单色器或阵列探测器记录样品在特定激发下的全波段发射光谱,积分计算总荧光光子通量,为量子产率计算提供原始数据基础。

吸收光谱测量:通过紫外-可见分光光度法测定样品在激发波长处的吸光度,精确计算吸收光子数,是相对法量子产率计算的关键输入参数。

参比标准校准:采用已知量子产率的标准物质(如硫酸奎宁)进行仪器响应校正,消除光学系统效率差异,确保不同实验室间测量结果的可比性。

积分球使用验证:评估积分球内壁反射均匀性和样品放置位置对光收集效率的影响,优化几何配置以最小化再吸收和散射误差。

背景信号扣除:测量空白溶剂或基底的发射光谱并从事样数据中减去,消除瑞利散射和拉曼散射等非特异性信号对量子产率计算的干扰。

量子产率计算:根据绝对法(直接测量光子数)或相对法(与参比比较)公式处理光谱数据,计算发射效率并评估不确定度。

温度控制测试:在恒温条件下进行测量,监控温度波动对荧光寿命和强度的潜在影响,确保量子产率结果反映材料在稳定环境下的性能。

仪器响应函数校正:表征探测系统在不同波长的灵敏度差异,应用校正因子使原始光谱数据转换为真实光子通量分布,提高量子产率计算精度。

检测范围

有机荧光染料:包括罗丹明、荧光素等小分子化合物,广泛应用于生物标记和传感领域,其量子产率直接影响检测灵敏度和信噪比。

无机磷光体材料:如稀土掺杂的氧化物或硫化物,用于LED和显示技术,量子产率评估有助于优化材料组成和制备工艺。

量子点纳米材料:半导体纳米晶如CdSe或钙钛矿量子点,具有尺寸可调发光特性,量子产率检测用于筛选高性能光电应用材料。

生物荧光蛋白:绿色荧光蛋白及其变体,作为分子生物学工具,量子产率测量验证其标记效率和光稳定性。

聚合物荧光材料:共轭聚合物或掺杂聚合物体系,用于光学器件,量子产率检测评估其能量转移效率和潜在应用价值。

稀土配合物:铕或铽等稀土离子的有机配合物,用于荧光探针,量子产率测试指导分子设计以增强发光性能。

荧光传感器材料:化学响应型荧光化合物,其量子产率变化用于检测分析物浓度,需高精度测量确保传感器可靠性。

显示器件发光层:OLED或QLED中的发光材料,量子产率直接影响器件效率和寿命,是产品质量控制的关键指标。

太阳能电池材料:荧光增感剂或下转换材料,量子产率检测优化光捕获效率,提升光伏器件性能。

医学成像对比剂:近红外荧光染料或纳米探针,用于活体成像,高量子产率确保深层组织检测的信号强度。

检测标准

ASTM E2719-09《荧光量子产率测量的标准指南》:提供了绝对法和相对法测量荧光量子产率的通用流程,包括仪器校准、样品处理和数据处理要求,确保测量结果的一致性。

ISO 18557:2017《荧光材料量子产率测定的标准方法》:国际标准规定了积分球法和比较法的具体操作步骤,适用于固体和液体样品的量子产率评估。

GB/T 26175-2010《荧光量子效率的测定方法》:中国国家标准详细描述了相对测量法的实验条件、参比物质选择和计算公式,适用于各类荧光材料的检测。

JIS K 0115:2000《荧光分光分析法通则》:日本工业标准涵盖荧光量子产率测量的一般原则,强调光谱校正和误差控制措施。

DIN 5032-5:1985《光学辐射测量第5部分:荧光量子产率》:德国标准规定了绝对测量中的光子计数技术和环境控制要求。

BS EN ISO 11341:2004《色漆和清漆荧光性能测试》:欧洲标准涉及荧光涂料的量子产率测试,包括样品制备和仪器参数设置指南。

IEC 62607-3-1:2014《纳米制造荧光纳米材料量子产率测量》:国际电工委员会标准针对纳米材料的特殊要求,如分散性和聚集效应控制。

GB/T 3978-2008《标准照明体和几何条件》:中国标准提供荧光测量中的照明和观测条件规范,确保量子产率计算的光学一致性。

ASTM E1247-2012《荧光光谱仪性能验证》:标准规定了荧光仪器波长准确度和灵敏度校验方法,为量子产率检测提供设备基础。

ISO 14707:2015《表面化学分析荧光检测方法》:国际标准扩展至表面荧光材料的量子产率测量,包括真空和大气环境下的测试要求。

检测仪器

荧光分光光度计:集成氙灯光源、单色器和光电倍增管,用于测量样品的激发和发射光谱,通过扫描波长获取荧光强度数据,是量子产率计算的核心设备。

积分球系统:内壁涂覆高反射材料的球体,收集样品发射的全部光子通量,结合探测器测量总荧光功率,用于绝对法量子产率测定。

单光子计数模块:基于雪崩光电二极管的高灵敏度探测器,能够检测极弱荧光信号,适用于低量子产率样品或时间分辨测量,提高信噪比。

时间相关单光子计数系统:结合脉冲激光和快速探测器,测量荧光寿命和衰减曲线,通过寿命数据辅助量子产率计算,消除再吸收误差。

紫外-可见分光光度计:测量样品在激发波长的吸光度,提供吸收光子数输入,是相对法量子产率检测的必要辅助仪器。

低温恒温器:提供液氮或液氦冷却环境,控制样品温度至低温范围,用于研究温度依赖的量子产率变化,评估材料热稳定性

光学斩波器:调制激发光频率,同步检测信号以分离荧光和杂散光,减少背景干扰,提高量子产率测量精度。

光谱校正软件:专用数据处理程序,应用仪器响应函数校正原始光谱,将计数转换为真实光子通量,确保量子产率计算准确无误。

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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