מדידה אבסולוטית קוונטית תשואה של דוגמאות אבקת

Summary

בסרטון זה נדגים מדידה וחישוב תשואה אבסולוטית הקוונטים chromaticity מרכזת ישירות דגימות באמצעות אבקת Hitachi F-7000 מערכת קוונטית תשואה מדידה.

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. תצורת מערכת F-7000 ספקטרופוטומטר Fluorescence מצויד גבוהה מכפיל רגישות המורחבת טווח R-928F גלאי. F-7000 אביזרים: Rhodamine B, מפזר אור, אדום מסנן משנה רגילה מקור אור שימשו כדי ליצור את הגורמים תיקון ספקטרליים עבור המכשיר. אביזר קוונטית תשואה מדידה, הכולל: 60 מ"מ שילוב כדור, אריחים אלומיניום אוקסיד לבן, Spectralon לבן רגיל, תאים (אבקת 2ea), אבקת אלומיניום אוקסיד ותוכנה קוונטית תשואה. מחולל דוחות התוכנית תבנית מתאימה ישמש לחישוב קואורדינטות chromaticity. 2. מערכת ההתקנה הפעל ספקטרופוטומטר F-7000 Hitachi הקרינה ולאפשר מנורת קסנון להתחמם במשך שעה אחת. להתחיל להשתמש בתא מדגם רגיל (בעל קובט) מותקן במכשיר. 3. ACQuisition של שילוב גורמים תיקון כדור כאשר מודדים תיקון הגורמים שילוב כדור, התוכנה בוחרת אוטומטית את הפרמטרים של הבדיקה מדידה הרשומים בטבלה 1. אנליטיים תנאי מדידה אורך הגל סריקה סריקה במצב סינכרוני מצב נתונים פלואורסצנציה EM WL 200 ננומטר EX התחל WL 200 ננומטר סוף EX WL 900 ננומטר מהירות סריקה 240 ננומטר / דקה לעכב 5.0 של EX סדק 5.0 ננומטר EM ושיסף 20 ננומטר PMT מתח 250 V תיקון ספקטרה על תגובה אוטומטי טבלה 1. 3.1. רכישת נתונים מפזר מניחים מפזר בתא מדגם רגיל לסגור את תא הדגימה. לחץ על חלון מדידה קוונטית תשואה תיקון פקטור ולאחר מכן, מדידה מפזר. הזן את שם הקובץ: "IS_factor_F70_diffuser" עבור הנתונים מפזר ולחץ על אישור (Video 1). לאחר המדידה, הקובץ יישמר בתיקייה "נכון" של פתרונות פלורידה. איור 1 הוא דוגמה של נתוני מדידה מפזר. 3.2. רכישת גורם התיקון למדגם לא (הפניה) <ol> הסר את תא מדגם רגיל של המכשיר, חנות מפזר, ולאחר מכן להתקין את הכדור שילוב. למלא את התא עם אבקת אבקת אלומיניום אוקסיד עד לגובה של 25 מ"מ לפחות, כדי לוודא אבקת מכסה באופן מלא את נמל בתחום שילוב. לחץ על החלק התחתון של התא בזהירות כדי לדחוס את האבקה. מניחים את תחמוצת אלומיניום אריחים לבנים בנמל הפניה (P2) של כדור שילוב (1 מול monochromator פליטה) לבין תאים עם אבקת תחמוצת אלומיניום בנמל המדגם (P1) של כדור שילוב (1 מול monochromator עירור ). לחצו על החלון תיקון קוונטית תשואה פקטור מדידה, אז על שילוב מדידה כדור (ללא מדגם) (וידאו 2). תוכנות יזכיר לך להגדיר את הדגימות. הזן את השם "הוא עם מדגם לא" ולחץ על אישור. לאחר המדידה, הקובץ יישמר בתיקייה "Correc T "של פתרונות פלורידה. איור 2 הוא דוגמה של כדור שילוב ללא נתוני המדידה לדוגמה. 3.3. רכישת גורם התיקון בנוכחות מדגם: הסר את התא עם אבקת תחמוצת אלומיניום ולהחליף אותו תקן Spectralon לבן. (תקן Spectralon צריך להיות מול monochromator עירור (P1)). לחצו על החלון תיקון קוונטית תשואה פקטור מדידה ולאחר מכן על שילוב מדידה כדור (עם מדגם). תוכנות יזכיר לך להגדיר חומר ההחזרה רגיל למדידה. הזן את השם: "הוא עם מדגם" על התחום שילוב עם קובץ מדגם נתונים ולחץ על אישור (Video 3). לאחר המדידה, הקובץ יישמר בתיקייה "נכון" של פתרונות פלורידה. איור 3 הוא דוגמה כדור שילוב עם נתוני המדידה לדוגמה. "> הערה: במקרה אתה צריך להשתמש במסננים גזורים כדי לחסום את האור 2 פיזור כדי בצד הפליטה אשר מפריעים שיא הקרינה, תצטרך למדוד את המחקר באמצעות מפזר בלבד גם מפזר את המסנן המתאים אלו. קבצי הנתונים ישמש את התוכנה בעת חישוב התשואה הקוונטים. בפועל מומלץ למדוד את כל המסננים גזורים כחלק ראשוני להגדיר את המערכת. 4. לדוגמא מדידה (סליצילט אבקת נתרן) מדידה קוונטית תשואה כוללת רכישת ספקטרום פליטת למדגם, הן לא (הפניה), ובנוכחות של המדגם. בחר את הפרמטרים מדידה אנליטיים כדלקמן: לחץ על כפתור "שיטה" וגם את הסריקה כללי גל בחר בכרטיסייה כמצב מדידה להזין את המידע המתאים על מפעיל ואביזרים(סרטון 4). לחץ על הכרטיסייה "כלי" ולהזין את הפרמטרים עבור מכשיר מדידה כפי שמוצג בטבלה 2 (וידאו 5). אנליטיים תנאי מדידה אורך הגל סריקה סריקה במצב פליטה מצב נתונים פלואורסצנציה EX WL 350 ננומטר EM התחל WL 330 ננומטר EM סוף WL 600 ננומטר מהירות סריקה 1200 ננומטר / דקה לעכב 0 s EX סדק 5.0 ננומטר EM ושיסף 5.0 ננומטר PMT מתח 350 V תיקון ספקטרה על תגובה אוטומטי תיקון ספקטרה על טבלה 2. הגדרות ללא תוספת נדרשים בשלב זה מאז צג, עיבוד דווח על הכרטיסייה 'הגדרות' ניתן לאחר הנתונים כבר נמדד. אנחנו רק הולכים לבחון אותם ולאחר מכן לחץ על OK, כדי להגדיר את הפרמטרים שנבחרו מדידה במכשיר (וידאו 6). כאופציה, הגדרות שנבחרו ניתן לשמור לשימוש עתידי. נמשיך כעת למדידת תחמוצת אלומיניום התייחסות בתקן באמצעות עירור ישיר. הנח את תא אבקת אבקת Al2O3 בנמל מדגם המדידה (P1) (מול קרן עירור). לחץ על כפתור "דוגמה"והקלד את שם המדגם: "P1_Baseline_Al2O3", ואז ללחוץ על התיבה ליד "קובץ אוטומטי". בחר את שם התיקייה ואת קובץ הנתונים: "P1_Baseline_Al2O3", ואז ללחוץ "שמור" או "אישור" (וידאו 7). לחץ על כפתור "מידה" למדידת מדגם Al2O3. (סרטון 8), לאחר עיבוד הנתונים בחלון שנפתח, לחץ על "סולם אוטומטי ציר" כפתור להתאים את קנה המידה, כדי להמחיש את השיא פיזור עם עירור ישיר (איור 4). עכשיו נמשיך למדוד דוגמה של salicylate נתרן באמצעות עירור ישיר. לחצו על סמל "דוגמה" והזן "סליצילט P1_Sodium" שם לדוגמה קובץ, ואז ללחוץ על כפתור OK (סרטון 9). מניחים את המדגם salicylate נתרן בתא אבקת בנמל P1 של כדור שילוב (יציאת מול קרן אור עירור) ולחץ על כפתור "מדוד". (וידאו 10) לאחר עיבוד הנתוניםing בחלון שנפתח, לחץ על "סולם אוטומטי ציר" על מנת להתאים את קנה המידה ואת לדמיין את פיזור הקרינה פסגות. בשלב זה נוכל לחזור על המדידות עבור תחמוצת אלומיניום salicylate נתרן עם דגימות להציב בנמל P2 של כדור שילוב, על מנת לקרוא אותם באמצעות עירור עקיפה. תחילה לחצו על הכפתור "דוגמה" והקלד את שם הקובץ לדוגמה: "P2_Baseline_Al2O3" בשביל שניהם (וידאו 11). העבר את תחמוצת אלומיניום אריח לבן P2 ל P1 של כדור שילוב ומניחים התא מלא אבקת אלומיניום אוקסיד ב P2. לחץ על כפתור "מידה" לקרוא את המדגם (וידאו 12). כדי להשלים את המדידה מדגם אנחנו צריכים למדוד את המדגם salicylate נתרן באמצעות הקרנה ישירה. ראשית אנחנו הקלד את המדגם שמות קבצים כמו בשלבים הקודמים. שם יהיה סליצילט P2_Sodium (וידאו 13). מניחים את המדגם salicylate נתרן בנמל P2 של כדור שילוב, ולחץ על הלחצן מדידה (וידאו 14). 5. Quantum חישוב תשואה ראשון נמשיך טוען תיקון הגורמים שילוב כדור. לחץ על כפתור חישוב תשואה קוונטית כדי לפתוח את התשואה חישוב קוונטי התוכנית (וידאו 15). לחץ על כפתור תיקון קוונטית תשואה הגדרת פקטור (וידאו 16). לחץ על הכרטיסייה שילוב תיקון כדור ולחץ על התיבה מול "תיקון בתחום שילוב", ואז ללחוץ על לשונית תיקון מסנן ולוודא את תיבת "מסנן תיקון" הוא שלא נבחרו, לחץ שוב על לשונית שילוב תיקון כדור (וידאו 17 ). לחץ על הכפתור Load של הסעיף מדידה נתונים מפוזר, ולאחר מכן בחר קובץ "IS_factor_F70 לא מדגם" ( <strong> וידאו 18). בחר "IS_factor_F70_diffuser" קובץ ולאחר מכן לחץ על כפתור הטעינה (וידאו 19). לחץ על הכפתור Load של נתוני המדידה שילוב כדור (ללא מדגם) סעיף (וידאו 20). בחר "IS_factor_F70 לא מדגם" קובץ ולאחר מכן לחץ על כפתור הטעינה (וידאו 21). לחץ על הכפתור Load של נתוני המדידה שילוב כדור (עם מדגם) סעיף (וידאו 22). בחר "IS_factor_F70 עם מדגם" קובץ ולאחר מכן על כפתור הטעינה (וידאו 23). אורך הגל מנורמלת ניתן להשאיר בבית 600nm או התאמה לערך אורך הגל שבו תיקון בתחום שילוב שווה ל 1. לשם כך, ודא שתיבת מול "חלון תצוגה הקוונטים חישוב התשואה" מסומנת ולחץ על אישור של "הגדרת תשואה קוונטית פקטור" windoל, אשר לסגור את החלון (וידאו 24). כעת לחץ על "שילוב תיקון כדור" הלשונית של חלון "Quantum חישוב תשואה" ולהתאים את הסמן עד תיקון שילוב קריאה בתחום הוא "1", תוך שמירת אורך הגל (וידאו 25). לחץ על "הגדרות קוונטית תיקון פקטור תשואה", ואם נדרש שינוי אורך גל מנורמל לקריאה שהושג בשלב הקודם, ולחץ על כפתור OK (וידאו 26). השלב הבא הוא לטעון את המחקר ולאחר קבצי הנתונים לדוגמה לחץ על הכרטיסייה "Quantum חישוב תשואה" (וידאו 27). טען "נתונים ללא מדגם" (קובץ P1_Baseline_ Al2O3) עבור הקרנה ישירה על ידי לחיצה על כפתור עומס עומס "נתונים עם מדגם" (סליצילט P1_Sodium קובץ) עבור הקרנה ישירה (וידאו 28). <li> הבא אנו ממשיכים לבחור את "פיזור" ו – "הקרינה" אזורים (וידאו 29). כעת נוכל לחשב את התשואה הקוונטים עבור הקרנה ישירה של המדגם. לחץ על כפתור "חישוב" ולקרוא את התוצאות (וידאו 30). אנו צריכים את הנתונים לצורך חישוב סופי של התשואה הקוונטים למדגם תוך עירור שיקול עקיפה. לחץ על קובץ טקסט ולשמור את הנתונים תחת שם הקובץ "הקרנה ישירה QY" (וידאו 31). שימוש בנתונים קבצים P2_Baseline_Al2O3 ו סליצילט P2_Sodium, נחשב התשואה על עירור קוונטי עקיף (וידאו 32) עכשיו נציל את הנתונים לצורך חישוב קוונטי האחרון תשואה. לחץ על קובץ טקסט ולשמור את הקובץ נתוני טקסט תחת השם "הקרנה עקיף QY" (וידאו 33) עכשיו נפתח את שני קבצי טקסט ב-Excel עם הנתונים התשואות הקוונטים עבור direct ו עירור עקיפה. סוף סוף נוכל לחשב תשואה קוונטית למדגם כולל ההשפעה של עירור עקיפה, תוך שימוש בנוסחה הבאה: Φ = Φd-(1-Ad) ΦI איפה: Φ הוא התשואה תיקן הקוונטים תוך עירור שיקול עקיף Φd היא תשואה פנימית קוונטית באמצעות עירור ישיר. (תשואה פנימית הקוונטים = סכום של הקרינה / כמות האור עירור נספג.) מודעות היא absorptance עבור עירור ישיר. (זה היחס בין כמות של קרן עירור נספג על ידי המדגם). (ספיגת = (ArEx – CsEx) / ArEx, שם ArEx היא כמות האור עירור ו CsEx היא כמות האור המוחזר) ΦI היא תשואה פנימית באמצעות Quantum Indirect עירור Φ = 0.536 – (1-0.848) 0.420 מחושב Φ = 0.47216 6. חישוב Chromaticity נשתמש מחולל אופציונלי דווח על תוכנה יחד עם תבנית מוכנה לחישוב chromaticity. פתח את קובץ הנתונים P1_Sodium סליצילט (וידאו 34). לחץ על "נכס" כפתור, ואז "הכרטיסייה דו"ח". ב "פלט" "גיליון שימוש במחולל הדפסה" בחר מתוך התפריט הנפתח. ב "פריטים הדפסה" בחר תבנית "FL70Std01_Color-chart.xls" ולאחר מכן לחץ על כפתור "פתח". אין צורך לבחור את טווח אורך הגל מרווח, שכן זה נעשה באופן אוטומטי על ידי מחולל דוחות (וידאו 35). השלב הבא הוא ליצור את הדוח. לחץ על הכרטיסייה "דווח" ו מאקרו ליצירת הדו"ח יבוצע ונשמר בתיקיה "דוחות" בפורמט Excel תחת השם מדגם (וידאו 36). < / Li> בשלב זה אנו יכולים לפתוח את הדוח כדי לראות את נתוני צבע (וידאו 37). 7. סודות ההצלחה השתמש דוגמאות טריות. שימו לב כי החומר של יצרנים שונים יכול לתת תוצאות שונות. לחץ על החלק התחתון של התא אבקת לדחוס מדגם ולהציג משטח אחיד למדידה. הגן על דגימות מן האור. הם להתדרדר עם חשיפה לאור. נסה להשתמש סריקה מהירות גבוהה יותר כדי לצמצם את החשיפה מדגם לאור. 8. נציג תוצאות 8.1. Salicylate נתרן הוא ידוע כבעל תשואה הקוונטי של 0.4-0.5 באיור 1. לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה . iles/ftp_upload/3066/3066fig2.jpg "alt =" איור 1 "/> איור 2. לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה . איור 3. לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה .

Materials

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