Абсолютный квантовый выход Измерение порошковых проб

Summary

В этом видео мы покажем, измерения и вычисления абсолютного квантового выхода и координат цветности непосредственно в порошок образцов с использованием Hitachi F-7000 квантового выхода измерительной системы.

Abstract

Measurement of fluorescence quantum yield has become an important tool in the search for new solutions in the development, evaluation, quality control and research of illumination, AV equipment, organic EL material, films, filters and fluorescent probes for bio-industry.

Quantum yield is calculated as the ratio of the number of photons absorbed, to the number of photons emitted by a material. The higher the quantum yield, the better the efficiency of the fluorescent material.

For the measurements featured in this video, we will use the Hitachi F-7000 fluorescence spectrophotometer equipped with the Quantum Yield measuring accessory and Report Generator program. All the information provided applies to this system.

Measurement of quantum yield in powder samples is performed following these steps:

1. Generation of instrument correction factors for the excitation and emission monochromators. This is an important requirement for the correct measurement of quantum yield. It has been performed in advance for the full measurement range of the instrument and will not be shown in this video due to time limitations.
2. Measurement of integrating sphere correction factors. The purpose of this step is to take into consideration reflectivity characteristics of the integrating sphere used for the measurements.
3. Reference and Sample measurement using direct excitation and indirect excitation.
4. Quantum Yield calculation using Direct and Indirect excitation. Direct excitation is when the sample is facing directly the excitation beam, which would be the normal measurement setup. However, because we use an integrating sphere, a portion of the emitted photons resulting from the sample fluorescence are reflected by the integrating sphere and will re-excite the sample, so we need to take into consideration indirect excitation. This is accomplished by measuring the sample placed in the port facing the emission monochromator, calculating indirect quantum yield and correcting the direct quantum yield calculation.
5. Corrected quantum yield calculation.
6. Chromaticity coordinates calculation using Report Generator program.

The Hitachi F-7000 Quantum Yield Measurement System offer advantages for this application, as follows:

• High sensitivity (S/N ratio 800 or better RMS). Signal is the Raman band of water measured under the following conditions: Ex wavelength 350 nm, band pass Ex and Em 5 nm, response 2 sec), noise is measured at the maximum of the Raman peak. High sensitivity allows measurement of samples even with low quantum yield. Using this system we have measured quantum yields as low as 0.1 for a sample of salicylic acid and as high as 0.8 for a sample of magnesium tungstate.
• Highly accurate measurement with a dynamic range of 6 orders of magnitude allows for measurements of both sharp scattering peaks with high intensity, as well as broad fluorescence peaks of low intensity under the same conditions.
• High measuring throughput and reduced light exposure to the sample, due to a high scanning speed of up to 60,000 nm/minute and automatic shutter function.
• Measurement of quantum yield over a wide wavelength range from 240 to 800 nm.
• Accurate quantum yield measurements are the result of collecting instrument spectral response and integrating sphere correction factors before measuring the sample.
• Large selection of calculated parameters provided by dedicated and easy to use software.

During this video we will measure sodium salicylate in powder form which is known to have a quantum yield value of 0.4 to 0.5.

Protocol

1. Конфигурация системы F-7000 флуоресценции Спектрофотометр оснащен Высокая чувствительность ФЭУ расширенном диапазоне R-928F детектора. F-7000 Аксессуары: родамина B, свет диффузор, красный фильтр и нестандартных источников света были использованы для создания спектральных поправочных коэффициентов для инструмента. Квантового выхода измерения аксессуар, который включает в себя: 60 мм Интеграция сферы, оксида алюминия белого цветов, Spectralon белый стандартный, порошок клеток (2 шт), порошок оксида алюминия и квантового выхода программного обеспечения. Отчет о реализации программы генератора и соответствующий шаблон будет использоваться для расчета координат цветности. 2. Настройка системы Включите Hitachi F-7000 спектрофотометра флуоресценции и позволяют ксеноновой лампой, чтобы разогреть в течение одного часа. Начните использовать стандартный отсек образца (кюветы держатель), установленные в приборе. 3. Знuisition интеграции Факторы сферы коррекция При измерении Интеграция факторов сфере коррекции, программное обеспечение автоматически выбирает параметры измерительных тестов приведены в таблице 1. Аналитические условия Измерение Длина волны сканирования Режим сканирования Синхронный Режим передачи данных Флуоресценция EM WL 200 нм EX начала WL 200 нм EX WL End 900 нм Скорость сканирования 240 нм / мин Задерживать 5,0 с EX щелевой 5,0 нм М. Разрез 20 нм ФЭУ напряжения 250 Исправленные спектры О Ответ Автоматический Таблица 1. 3.1. Сбор данных диффузор Разместите диффузор в стандартном отсеке образца и образца закрыть отсек. Нажмите на доходность окна квантового измерения Factor Correction, а затем, по измерению диффузор. Введите имя файла: "IS_factor_F70_diffuser" для диффузора данные и нажмите кнопку ОК (видео 1). После измерения, файл будет сохранен в "правильном" папку FL Solutions. На рисунке 1 приведен пример данных диффузор измерения. 3.2. Приобретение поправочный коэффициент на нет образца (ссылка) <ол> Удалите стандартный отсек образца из инструментов, магазин диффузор, а затем установите интегрирующей сферы. Заполните клетки порошок с порошком оксида алюминия до высоты не менее 25 мм, чтобы убедиться, что порошок полностью покрывает порт интегрирующей сферы. Нажмите на дне ячейки тщательно уплотнить порошок. Поместите оксида алюминия белый кафель в ссылке порт (P2) интегрирующей сферы (один перед выбросов монохроматор) и порошок клетки с оксидом алюминия в образце портов (P1) в сфере интеграции (тот, перед возбуждением монохроматора ). Нажмите на коррекции квантового выхода окно Измерение фактора, то по интеграции сфере измерений (без выборки) (видео 2). Программное обеспечение будет напоминать о необходимости установки образцов. Введите имя ", не образец" и нажмите кнопку OK. После измерения, файл будет сохранен в папке "коррекции т "решений FL. На рисунке 2 приведен пример интегрирующей сферы, без выборки данных измерений. 3.3. Приобретение поправочный коэффициент при наличии образца: Удалить ячейки с алюминиевым порошком оксида и заменить его на стандартный Spectralon белый. (Стандартный Spectralon должна быть перед возбуждением монохроматора (P1)). Нажмите на коррекции квантового выхода окно Измерение фактора, а затем по интеграции сфере измерения (с примерами). Программное обеспечение будет напоминать вам установить стандартный материал для отражения измерения. Введите имя: "IS с образцом" для интеграции с сфере образец файла данных и нажмите кнопку OK (видео 3). После измерения, файл будет сохранен в "правильном" папку FL Solutions. На рисунке 3 показан пример интеграции сферы с данным измерением. "> Примечание: В случае, если вам нужно использовать отсечки фильтров для блокирования второго света рассеяния порядка на выбросы сторона, которая влияет на пик флуоресценции, вы должны измерить базовый использованием диффузора только, а также диффузор и соответствующий фильтр Эти. Файлы данных будет использоваться программное обеспечение для расчета квантового выхода. На практике мы рекомендуем измерения всех среза фильтров, как часть первоначального настройка системы. 4. Пример измерений (порошок натрия салицилат) Квантовый выход измерение предполагает приобретение спектр излучения для не-образец (ссылка) и в присутствии образца. Выберите аналитические измерения параметров следующим образом: Нажмите на кнопку "Метод" и на вкладке Общие выберите волны сканирования, режим измерения и ввести соответствующую информацию от оператора и аксессуары(Видео 4). Нажмите на кнопку "Инструмент" и введите измерения параметров для инструмента, как показано в таблице 2 (видео 5). Аналитические условия Измерение Длина волны сканирования Режим сканирования Эмиссия Режим передачи данных Флуоресценция EX WL 350 нм EM Начать WL 330 нм EM конец WL 600 нм Скорость сканирования 1200 нм / мин Задерживать 0 с EX щелевой 5,0 нм М. Разрез 5,0 нм ФЭУ напряжения 350 В Исправленные спектры О Ответ Автоматический Исправленные спектры О Таблица 2. Никаких дополнительных настроек не требуется в данный момент с настройками монитора, обработки и закладке Отчет может быть сделано после того, как данные были измерены. Мы просто собираемся, чтобы рассмотреть их, а затем нажмите кнопку ОК, чтобы установить выбранные параметры измерения в приборе (видео 6). В качестве опции настройки, выбранные может быть сохранен для дальнейшего использования. Мы переходим измерения ссылкой оксида алюминия стандарт с использованием прямого возбуждения. Положите порошок ячейки с порошком Al2O3 в порту образец измерительного (P1) (перед возбуждением пучка). Нажмите на кнопку "Sample" кнопкии введите образец название: "P1_Baseline_Al2O3", затем нажмите на флажок "Auto файл". Выберите папку и имя файла данных: "P1_Baseline_Al2O3", затем нажмите кнопку "Сохранить" и "OK" (Видео 7). Нажмите на кнопку "Мера" кнопка для измерения Al2O3 образца. (Видео 8), за окном открывается обработки данных, нажмите на кнопку "Авто масштаб оси" кнопка настройки масштаба, визуализировать пика рассеяния с прямым возбуждением (рис. 4). Теперь мы переходим измерения образца салицилата натрия с использованием прямого возбуждения. Нажмите на кнопку "Sample" значок и введите "P1_Sodium салицилат" на имя образца и файл, а затем нажмите кнопку ОК (Video 9). Поместите образец салицилата натрия в клетку и порошок в порт P1 интегрирующей сферы (порт перед пучка возбуждающего света) и нажмите на кнопку "Мера" кнопку. (Видео 10) Когда данные процессаING открывшемся окне нажмите на кнопку "Авто масштаб оси", чтобы настроить масштаб и визуализировать рассеяния и флюоресценции пика. На этот раз мы повторим измерения оксида алюминия и натрия салицилат с образцами помещают в порт P2 интегрирующей сферы, для того, чтобы читать их с помощью косвенного возбуждения. Сначала нажмите на "образец" и тип образца и имя файла: "P2_Baseline_Al2O3" для них обоих (Видео 11). Перемещение оксида алюминия белой плиткой от P2 к P1 интегрирующей сферы и поместить кювету с порошком оксида алюминия в P2. Нажмите на кнопку "Мера", чтобы прочитать образца (видео 12). Для завершения измерения пробы мы должны измерять образец салицилат натрия с использованием косвенных облучения. Сначала введите образец и имена файлов, как в предыдущих шагах. Имя будет P2_Sodium салицилат (Видео 13). Поместите образец натрия салицилат в P2 порт интегрирующей сферы и нажмите кнопку Мера (Видео 14). 5. Расчет квантового выхода Сначала будет происходить загрузка интеграции факторов сфере коррекции. Нажмите на кнопку Расчет квантового выхода для открытия квантовой программа расчета доходности (Видео 15). Нажмите на коррекции квантового выхода фактор Установка кнопки (Видео 16). Нажмите на вкладку Интеграция коррекции сфере и установите флажок перед «Интеграция сферы коррекция", затем нажмите на вкладку Фильтр коррекции и убедитесь, что "Фильтр коррекции" поле снят, снова нажмите на вкладку Интеграция коррекции сферы (Видео 17 ). Нажмите на кнопку Загрузить диффузной раздел данных измерений, а затем выберите файл "IS_factor_F70 не образец" ( <stronг> Видео 18). Выберите "IS_factor_F70_diffuser" файл, а затем нажмите на кнопку Загрузить (Видео 19). Нажмите на кнопку Загрузить в сфере интеграции данных измерений (без образца) раздел (Видео 20). Выберите "IS_factor_F70 не образец" файл, а затем нажмите на кнопку Загрузить (Видео 21). Нажмите на кнопку Загрузить в сфере интеграции данных измерений (с примерами), раздел (Видео 22). Выберите "IS_factor_F70 с образцом" файл, а затем на кнопку загрузки (видео 23). Нормализованная длина волны может быть оставлена ​​на 600 нм и регулируется с длиной волны, где стоимость интегрирующей сферы коррекция равна 1. Чтобы сделать это, убедитесь, что окна в передней части "Display квантовый расчет окна", и нажмите кнопку ОК, кнопку "квантового выхода фактор Setting" WindoW, которая будет закрыть это окно (Видео 24). Теперь нажмите на кнопку "Интеграция сферы коррекция" на вкладке "Расчет квантового выхода" окно и установить курсор до Интеграция чтения сфере коррекции "1", указав длину волны (Видео 25). Нажмите на кнопку "квантового выхода поправочный коэффициент Настройка" и, если требуется изменение нормализованных длин волн на показания, полученные в предыдущем шаге, и нажмите кнопку ОК (Видео 26). Следующим шагом является загрузка базового образца и файлы данных Нажмите на кнопку "Расчет квантового выхода" на вкладке (Видео 27). Загрузить "Данные без образца" (файл P1_Baseline_ Al2O3) для прямого облучения, нажав на кнопку нагрузки и "Data с образцом" (салицилат файл P1_Sodium) для прямого облучения (Видео 28). <li> Далее мы будем исходить, чтобы выбрать «рассеяния» и «флуоресценция» регионов (Видео 29). Теперь мы будем рассчитывать квантовый выход для прямого облучения образца. Нажмите на кнопку "Расчет" и ознакомиться с результатами (Видео 30). Нам нужно эти данные для окончательного расчета квантового выхода для образцов с учетом косвенного возбуждения. Нажмите на текстовый файл и сохранить данные в файле с названием "QY прямого облучения» (Видео 31). Использование данных файлов P2_Baseline_Al2O3 и P2_Sodium салицилат, мы рассчитаем квантовый выход для косвенного возбуждения (Видео 32) Теперь мы будем сохранять эти данные для окончательного расчета квантового выхода. Нажмите на текстовый файл и сохраните файл текстовых данных под названием "QY косвенные облучения» (Видео 33) Теперь мы откроем два текстовых файлов в Excel с данными квантовой Выход для направленият и косвенного возбуждения. Наконец, мы рассчитаем квантового выхода для образцов, включая эффект косвенного возбуждения, используя следующую формулу: Φ = Ф ^-(1-Ad) Фг Где: Φ является исправленной квантового выхода с учетом косвенного возбуждения Ф ^ является внутренний квантовый выход использованием прямого возбуждения. (Внутренний квантовый выход = количество флуоресценции / Количество поглощенного возбуждающего света.) Объявление поглощения прямого возбуждения. (Это отношение количества возбуждения луч поглощается образца). (Поглощение = (Arex – CsEx) / Arex, где Arex это количество света возбуждения и CsEx это количество отраженного света) Фг является внутренний квантовый выход использованием Индипрямоугольник возбуждения Φ = 0,536 – (1 – 0,848) 0,420 Расчетные Φ = 0,47216 6. Расчет Цветность Мы будем использовать дополнительный генератор отчетов программного обеспечения, а также шаблон подготовлен для расчета цветности. Откройте файл данных P1_Sodium салицилат (Видео 34). Нажмите кнопку "Свойства", затем "Отчет вкладку". В "Output" выберите "Использовать генератор печатных листов" из выпадающего меню. В "Печать пунктов" выберите шаблон "FL70Std01_Color-chart.xls" и нажмите кнопку "Открыть". Существует нет необходимости, чтобы выбрать диапазон длин волн и интервала, так как это будет сделано автоматически Генератор отчетов (Видео 35). Следующим шагом является создание отчета. Щелкните на вкладке "Отчет" и макросов для создания отчета будет выполнено и сохранено в "Отчеты" папки в формате Excel под названием образца (Видео 36). < / LI> На данный момент мы можем открыть отчет, чтобы увидеть данные о цвете (видео 37). 7. Секреты успеха Используйте свежие образцы. Помните, что материал от разных производителей может дать разные результаты. Нажмите на нижнюю часть порошка клетки для сжатия образца и представляют однородную поверхность для измерения. Защита образцы от света месте. Они ухудшаются освещенности. Попробуйте использовать более быструю скорость сканирования, чтобы минимизировать пример воздействия света. 8. Представитель Результаты 8.1. Натрия салицилат, как известно, квантовый выход 0,4 до 0,5 Рисунок 1. Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок . iles/ftp_upload/3066/3066fig2.jpg "ALT =" Рисунок 1 "/> Рисунок 2. Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок . Рисунок 3. Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок .

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue number	Comments
Sodium salicylate powder	Wako	191-03142	Mol. weight 160.10