Name: 정확한 극저온 발광 측정을위한 알려진 온도에서 열적으로 평형화 샘플에 대한 간단한 듀어 /의 저온 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 6 s
Description: 학습하세요 극저온 발광 분광법을 이용한 금속 착물의 여기 상태 에너지 이동 측정 방법을. 액체 질소 듀어 장치로 77-300K에서 정확하고 안정적인 온도 제어가 가능합니다.

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이 연구의 지원을 예술과 과학 및 콩 코디 아 대학의 학장의 사무실의 학교의 학장의 사무실을 인정하는 기쁨입니다. 저자는이 조사에 그의 많은 공헌 GA 크로스비에게 감사하고 싶습니다.

극저온 분광학 1. 샘플 준비 및로드 <ol><li> 적당한 용매 형광 발색단의 10-3 ~ -10 -4 M 용액 ~ 3 ㎖를 준비한다. 주 : 많은 용매가 사용될 수 있지만, 물, 각종 알코올 용매 (예 : 에탄올, 에탄올 / 메탄올의 혼합물, 에틸렌 글리콜, 및 글리세롤)이 저온 작동에 대한 용해성, 표면 장력 특성의 우수한 조합을 제공한다. </li><li> 네일 주위 ~ 직경 0.4 mm 베어 구리 와이어의 길이를 꼬아 샘플 루프를 준비하거나 ~ 30mm 편조 구리 와이어의 직선 길이는 다음의 직경 단일 루프 2 ~ 3 mm을 수득 스크류. </li><li> 손가락 오일 및 기타 오염 물질을 제거하고 건조 할 수 있도록 95 % 에탄올로 샘플 루프를 씻어. 루프의 청결을 위해 증류수와 함께 초, 질산 제 린스하고, 마지막으로 에탄올. </li><li> 일 침지하여 시료 루프에 샘플 용액로드검액으로 E 루프 (단계 1.1) 용액의 표면 장력시키는 루프 내의 용액의 박막을 잡아. </li><li> 즉시 동결과 눈 보호 (안전 고글)와 손을 보호 (장갑)을 사용하기를 돌보는 루프의 박막 시료 용액을 안정화하기 위해 액체 질소에로드 된 샘플 루프를 찍어. </li></ol> 2. 열전대 준비, 정렬 및 설정 <ol><li> 이 구리 - 콘스 탄탄 접합을 형성하여 비 절연 0.4 mm 직경의 구리 와이어의 두 길이와 0.4 mm 직경의 비 절연 콘스 탄탄 (구리 - 니켈 합금) 와이어의 하나의 길이에서 구리 - 콘스 탄탄 (타입 T) 열전대를 준비 : 샘플 접합 및 표준을 기준 접점 (0 ° C 얼음 / 물 혼합물). 주 : 접합은 실버 함께 납땜 할 수 있지만,이 접합부를 형성하기 위해 함께 구리 콘스 탄탄 와이어를 꼬아 완전히 만족 스럽다. <ol><li> togeth 구리와 콘스 탄탄 와이어 클램프~ 90 ° 각도로 바늘 코를 펜 치와 어. 두 전선에 단단히 당기면서, 꼭 5-6 턴 동안 그들을 함께 묶어 줘. </li></ol></li><li> 그들은 두 개의 접합에서 이외의 지점에 접촉하지 않도록 모든 열전대 와이어를 정렬합니다. 열전대 와이어가 얇은 절연 코팅으로 덮여있는 경우, 그들은 터치 접합 이외의 지점 수 있습니다. <ol><li> 열전대 절연 전선을 사용하는 경우, 전압계 단자와 접합 및 전기 접점을 형성하는 와이어의 단부에서 절연 거리 긁어. 와이어에 절연 물질을 발하는하지 않는 것을 확인주의하십시오. 선택된 파장의 광이 시료 루프의 절연 전선의 작은 조각 흥분 시료를 배치하고, 어떤 샘플이 존재하지 않을 때, 발광 신호를 찾아 스퓨리어스 발광의 전위 소스와 열전쌍 절연 테스트. </li></ol></li><li> 샘에서 두 개의 구리 열전쌍 와이어를 연결합니다하이 임피던스 5½ 디지트 디지털 전압계의 입력 단자 및 기준 PLE 접합부. </li><li> 0 ° C를 물 / 얼음 욕조에서 샘플 및 참조 접합을 모두 놓고 전압계를 제로. </li><li> 적절한 높이 및 상기 여기 광 빔의 방향과 일치하도록 적재 된 시료 루프 및 액체 질소 충전 광 듀어의 열전대 샘플 접합 정렬. 열전쌍 접합 가능한 한 가깝게하고 듀어에서 정확히 같은 높이에서 시료 루프를 유지합니다. </li></ol> 광학 듀어 3. 일반 기계 지원 및 샘플 루프의 정렬 및 열전대 접합 <ol><li> 정렬 및 광학 듀어에서 원하는 높이에서 시료 루프를 유지하기 위해 5 mm 직경 X 30mm 길이 나무 앵커에 작은 전기 악어 클립을 부착하여 조절 높이 들고 클램프를 준비합니다. <ol><li> snugl 맞는 코르크보다 약간 작은 직경 5mm의 구멍을 지루광 듀어의 상부에 Y. 악어 클립의 샘플 루프의 꼰 와이어 부분을 클램프, 다음 듀어에서 원하는 샘플 높이를 달성하기 위해 코르크에 위 또는 아래로 앵커를 밀어 넣습니다. </li></ol></li><li> 광학 듀어에서 원하는 높이에 열전대 접합을 정렬하고 유지하려면 다른 5-mm 직경의 나무 앵커를 사용합니다. 는 앵커의 바닥 아래 10-20mm을 돌출되도록 열전대 접합을 맞 춥니 다. 다웰의 반대편에 구리와 콘스 탄탄 와이어를 맞추고 단단히 자리에이 와이어를 잡아 12.5 mm 폭 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) 배관공의 테이프로 단단히 포장. </li><li> 이러한 제 다웰을 수용하고 샘플 루프 근처 열전대 접합의 수직 높이를 조정할 수 있도록 듀어 상단의 코르크 직경 5mm보다 약간 작은 구멍이 다른 보어. </li><li> 질소 가스를 통기 구멍을 끓여 역할을 듀어 상단의 코르크 제 작은 구멍을 낳았다. </li></ol><p클래스 = &quot;jove_title&quot;&gt; 4. 광학 듀어의 온도에 따라 저온 분광학 <ol><li> 전자는 따뜻하게 할 수 있도록 사전에 CCD 분광기 적어도 1 시간에 모든 전자 제품의 전원을 켜고 펠티어 냉각 CCD 카메라는 안정적인 작동 온도에 도달 할 수 있습니다. </li><li> 워밍업 기간이 끝난 후, 파장은 원자 방출 라인이나 밴드 알려진 시리즈에 대한 CCD 분광기를 교정. 공지 파장 및 공지 밴드 파장 대역 활성화 상관물 CCD 화소 번호 대역을 방출하는 저압 원자 발광 램프의 스펙트럼을 측정한다. 참고 : 본 연구에서 사용 된 CCD Andor의 분광기를 포함한 대부분의 현대의 CCD의 분광에서, 상기 파장 교정 처리를 소프트웨어 자동화된다. <ol><li> 강도는 밀접 3200 K BLA 근사 램프의 알려진 스펙트럼 프로파일 3200 K에서 동작하는 석영 할로겐 램프의 스펙트럼을 측정 비교하여 분광기 보정CK 몸. </li></ol></li><li> 여기 광 루프 시료로부터 방출되는 빛의 샘플을 타격 수집하고 CCD-분광기의 입구 슬릿에 충돌된다되는지 확인하기 위해 여기 및 발광 광학 사전 정렬. 참고 :이 두 단계의 기계적인 과정이다. 첫 번째 단계는 발광 신호가 CCD에 의해 검출되도록 상기 분광기의 입구 슬릿에 발광을 얻을 수있는 광학 초기 거친 정렬된다. 두 번째 단계는 여기 광 빔 듀어 루프에서 샘플 자체 및 방출 컬렉션 광학 소자의 위치를​​ 체계적으로 조절하여 샘플의 발광 신호 강도의 신중한 최적화 구성된다. </li><li> 광학 정렬은 최적화되면 4.3에 기재된 바와 같이, 샘플 (77)의 K 액체 질소 기준 발광 스펙트럼을 측정한다. 이 스펙트럼은 해당 구리 와이어 루프 냉동 박막 샘플의 제 있도록루프에 인접 ermocouple, 듀어, 상기 여기 광과 발광 컬렉션 광학 모든 최종 최적화 된 위치에 시료가 완전히 액체 질소에 덮여있다. </li><li> 샘플 접합 그대로 PTFE 테이프에 싸여 와이어와 나무 앵커에 열전대의 기준 접점을 설정합니다. 이 기준 접점을 보호하고 바람직하지 않은 전선의 접촉을 방지 할 수 있습니다. </li><li> 0 ° C 기준 열전대 접합 물 - 얼음 비자금에 몰입되어 있는지 확인합니다. 자주 기준 접점에있는 얼음의 수준을 확인합니다. 얼음이 용해되는 속도를 감소시키기 위해 작은 넓은 입구 실험실 듀어의 기준 교차점을 설정한다. </li><li> A 형 T 구리 - 콘스 탄탄 열전대에 대해 나열된 77 K에서 문학 전압에 대해 77 K에서 측정 된 열전대 전압을 확인합니다. 두 열전대 전압은 매우 가까운 일치해야합니다. 의 Clausius-으로 Clapeyron 등식을 사용하여, 예를 들어 (압력에 대한 적절한 수정을대기압 미만 1 기압이면 기). </li><li> 액체 질소가 천천히 끓여야 할 수 있습니다. 주의 : 샘플의 온도는 시료와 액체 질소 레벨 천천히 액체 질소 비등의 결과로 증가 사이의 거리 (h)로 (여러 시간에 걸쳐)을 서서히 상승한다. 디지털 전압계 샘플 열전대 접합이 완전히 찬 질소 증기에 침지되어 있기 때문에 정확한 온도 측정을 제공하고,이 온도 상승에 응답한다. </li><li> 잠시 켜거나 여기 광 차단을 해제하고 제조 업체의 프로토콜을 사용하여 발광 스펙트럼을 획득하기 위해 CCD 분광기를 사용합니다. 그것은 단지 몇 초 밖에 걸리지 않도록 스펙트럼 데이터 획득 과정이 최적화되어야한다. <ol><li> 해제하거나 즉시 데이터 취득 처리가 완료로 여기 광을 다시 블록 불필요한 여기 광 유도 샘플 광화학 및 / 또는 여기 광에서 발생하는 오류를 최소화 할유도 된 샘플을 가열. </li><li> 스펙트럼 데이터 획득주기의 시작과 끝에서의 열전쌍 전압을 기록한다. 열전대 전압은 상기 스펙트럼 데이터가 소정의 온도를 취득하는 동안 매우 짧은 시간 간격 (~ 1-10 초) 동안 (K 0.0-0.1 이내 즉, 연관된 온도 변화 Δ T)을 상당히 변화해서는 안된다. 전압 표 대 타입의 T 구리 - 콘스 탄탄 온도를 참조하여 온도 전압 측정 값을 변환합니다. </li></ol></li><li> 샘플 온도가이 온도에 따라 스펙트럼 측정의 과정에서 광학, 전자 또는 여기 광 강도 변경하지 ~ 5 K. 증가했다 때 액체 질소가 다른 스펙트럼을 계속 떨어져 비등하고 측정 할 수 있습니다. 참고 : 광학 듀어의 품질에 따라,이 워밍업 과정은 5에서 ~ 5 K 간격 당 15 분에 걸립니다. </li><li> 오프 빼서 강도를 정정 CCD 스펙트럼 데이터 세트다크 프레임 강도 (즉, 스펙트럼의 입구 슬릿이 차단 된 CCD에 의해 기록 강도) 및 파장 의존성 스펙트럼 응답 차지. 각 샘플 스펙트럼과 기준 다크 카운트 강도 카운트 레벨을 뺀다. <ol><li> 각각의 샘플의 측정 된 강도를 보정하는 등 3200 K 텅스텐 할로겐 표준 램프와 같은 공지 된 강도의 표준의 강도를 측정하고, 측정 한 강도에 공지 된 강도의 비율을 사용하여 파장 의존성 스펙트럼 응답의 올바른 파장. </li></ol></li></ol>

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저온 발광 스펙트럼이 장치의 개발 필요성에서 일어났다. 이 솔루션은 모든 샘플의 온도를 잘 정의 안정, 천천히 변화하고있는 듀어 / 저온 유지 장치 설계에 순식간에로드 냉동 및 분광법을 위해 배치 될 수있는 산소 과포화 또한 관심의 발색단과를 포함하는 것이 중요했다. 거의 모든 상업 저온 유지 장치는이 실험 제약이 허용하는 것보다 샘플을로드하는 데 더 많은 시간이 걸립니다. 분광 실험실로 아래층 전송 다음에 위층 화학 실험실에서 동결 / 손쉬운 샘플 로딩을 할 수 있도록 작은, 휴대용 듀어 / 저온 유지 장치를하는 것도 중요했다. 이 기술은 가변 저온 발광 측정을 필요로하는 거의 모든 시스템에 적용될 수있다. 기술 한 바와 같이 실온에서 액체이다 샘플 해결책이지만, 또한 고체있는 샘플로 확장 될 수있다RT에서. 고체 시료는 접착제 또는 기계적 수단에 의해 하나에 의해 시료 루프에 부착 될 수있다. 듀어 액체 질소 오프 천연 비등 시켜서 얻을 수 세 이점이있다 / 저온 유지 천...

극저온 영역 내에서, 발광 분자의 전자 발광 스펙트럼과 발광 수명의 온도에 따라 조사는 이러한 상태에서 발생하는 이러한 분자의 흥분 전자 상태와 광화학 및 광 물리 현상에 대한 풍부한 정보를 제공합니다. 루테늄의 선구 온도 의존성 크로스비의 광 물리 조사 및 동료 (II), 로듐 (I), 및 로듐 (III), 1,10- 페난 트롤 착물, 2,2&#39;- 비 피리딘 및 기타 리간드는 잘 도시 발광 흥분 전자 상태의 매니 폴드의 구조, 대칭, 에너지 분야, 화학 행동을 규명하기 위해 온도에 따라 분광법의 고유 한 힘. 1-6 그러나, 잘 온도에 따라 저온 분광법을 사소한 문제가 아니다합니다. 분광 심문에서 샘플을 열 수없는 것은 EQU 너무 쉽다<html> ilibrated 때문에 열 구배에 걸쳐 광범위한 온도 범위를 명시하기. 얻어진 측정 스펙트럼은 사실상 온도 범위에 걸쳐 방출의 중첩이다. 또한, 온도가이 범위도 평균 온도는 샘플 또는 근처에 배치 된 온도 프로브 (예를 들어, 열전대 또는 저항 온도 장치)의 판독 상당히 다를 수 있습니다. 때가되면 이에 따라, 온도에 따라 저온 분광법 할 올바르게 조정, 샘플의 온도가 공지되고있는 실험 조건에 안정하고 균일의 확립을 필요로하고. 이러한 조건은 간단하고 직접적인 실험 프로토콜 (도 1 참조)에 따라 운영이 매우 크지는 CCD 분광기로 구성된 장치에있어서, 여진 원 광 듀어 및 열전쌍이 달성 될 수있다. &quot;SRC =&quot;/ 파일 / ftp_upload / 54267 / 54267fig1.jpg &quot;/&gt; . 낮은 온도 분광학 그림 1. 발광 분광기 설정이 평면도에 도시 된 바와 같이 시스템은, (.가) CCD 검출기 (. b)는 분광기 (. C) 입구 슬릿 및 필터, (. d)에 발광 수집 광학 (E). 레이저 또는 아크 램프 여진 원 (F.)를 여기 빔은, (g). XYZ 환산 용융 실리카 광학 듀어가 (H한다.) 실장 열전대 샘플 접합, (ⅰ.) 샘플 (j .) 열전대의 기준 접점 :. 0 ° C = 273.15 K 얼음 / 물 조 (k)는 디지털 전압계. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54267/54267fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 샘플의 한쪽면이 샘플의 반대편 동안 극저온 &quot;콜드 핑거&quot;표면과 물리적으로 접촉 배치되는 경우 시료와 시료 에러 평균 온도에서 바람직 열 구배가 발생할 거의 확실진공이다. 가장 실제적인 방법은 (예를 들어, 액체 질소, 액체 헬륨), 온도 T에서 액화 기체로 완전한 샘플 측정 온도 T 완전히 샘플 및 온도 T에서의 극저온 액체의 온도 프로브 젖어 균일 한있을 것을 보장 할 (예를 들어, 찬 질소 또는 차가운 헬륨 증기). 가변 온도 저온 유지 원하는 극저온 시료 온도를 달성하기 위해 전기 저항 가열 한제의 흐름의 균형을 일정 온도 샘플 환경을 달성한다. 7-9 열 교환 가스 샘플 온도가 균일하게되도록 이용 될 수있다. 아이디어는 차례로 저온 유지 장치와 열적 평형에 교환 가스 열 평형의 샘플을 가지고있다. 저온 유지 장치 설계는 단순히의 액면 위의 샘플의 높이 (h)를 조정함으로써, 즉 다양한 온도에서 샘플의 열 평형을 달성 등장기억에 한제 듀어. 10 샘플 흥분 및 발광은 광섬유 케이블, 렌즈 시스템을 통해 검출된다. 주어진 샘플 / 프로브의 높이 (h)에서, 냉각제 증기 온도 T (H)와 시간이 증가함에 따라 온도 상승 (즉, 듀어는 증기의 원활한 열 구배 DT / DH&gt; 0)을 부여 상술. 냉각제 기체 효과 액체 교환 가스가된다. 시간에 작은 샘플과 온도 프로브를 배치하면 T (시간)에서 시료의 열 평형을 보장합니다. 샘플의 온도를 증가시키기 위해, 시간이 증가된다. 시료 온도를 줄이기 위해 시간이 감소된다. 이러한 저온 유지 저온 제한이 저온 한계 압력을 감소시킴으로써 더 감소 될 수있다 H = 0에서 액체 냉각제의 온도이다. 큰 저장 듀어에서 (예를 들어, 100-L 액체 헬륨 듀어 또는 10-L 액체 질소 듀어), 한제 증발의 라TE 따라서 시료 온도에서 알려진 조절되고 액체 냉각제 상기 샘플 높이 (h)의 조정을 가능하게 분광 측정하는 일련의 시간 프레임 동안 무시할 수있다. 전이 금속 착물로부터 발광의 산소 - 유도 담금질의 온도 의존성이 실험실 분광 조사는 77-300 K 범위에서 액체 질소와 가변 온도 분광 조사를위한 작은 용융 실리카의 적응 광학 듀어되었다 (참조 : 그림 2). <img alt="그림 2" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267fig2.jpg" /> 변수 온도에 대한 그림 2. 용융 실리카 광학 듀어의 설치 (77-300 K) 극저온 발광 분광법은. 광학 듀어의이 그림은 완전한 변수 온도 시스템을 보여줍니다. (a). 액체 질소 (b.) TRansparent (4.0 cm) 듀어 병 듀어의의 (c). 구리 시료 루프, (D.) 열전대 접합, (예.)의 실버 영역의 unsilvered 광 액세스 영역의 (f.) 악어 클립 (g.) 나무 앵커, 액체 질소 레벨과 시료 사이 (H). 거리 (I). 내외 듀어 벽 사이의 진공 영역 (J). 코르크 마개 (K.) 질소 가스 통기 구멍 (L.) 열전대 와이어 (m .) 열전쌍 와이어 분리 PTFE 테이프로 나무 앵커에 고정. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54267/54267fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 용융 실리카는 비 발광 형이고 가시 통해 근 자외선에서 높은 광 전송을 제공하고, 근적외선 밖으로 (~ 200-2,000 ㎚). 대형 저장 듀어 시스템에서 동작하는 기본 개념이 이전에 (10), 상기 액상 한제 샘플 높이 샘플 온도를 판단한다 바와 성공적에 이월이 작은 광학 듀어를 사용하여 작은 규모. 그러나, 대신에 기계적 시료 온도 T, 듀어 자체에 대한 상기 샘플의 위치를 조정하는 고정 액체 냉각제 레벨 위의 샘플 높이 H를 조정하는 고정 (도 2)이다. 여러 시간에 걸쳐 상기 광 듀어에서 액체 질소의 느린 오프 종기 서서히 하강 액체 질소 레벨 (도 3) 상기 시료의 거리 (h)를 증가시킨다. <img alt="그림 3" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267fig3.jpg" /> 그림 3. 닫기 광학 듀어의 샘플 지역입니다. 온도 : H 레벨 0, 액체 질소에 침지 샘플은 T = 0을 K (77)를 제공하는 단계; 샘플 수준의 시간에 차가운 질소 증기에 침지 한 &lt;시간이 &lt;시간 3 &lt;액체 질소 수준의 위 / 서브&gt; 샘플의 온도를 제공하는 T 1 &lt;T 2 &lt;T 3. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54267/54267fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 샘플과 찬 질소 증기와의 열 평형 온도 프로브, 구리 - 콘스 탄탄 열전대 접합 모두를 유지하면서 시간 경과 (몇 시간) 샘플 온도의 느린 제어 증가를 허용한다. 가시 광선 및 근적외선 영역에 걸치는 발광 스펙트럼은 각 스펙트럼 등의 시료 온도는 거의 일정 기간 동안 몇 스펙트럼 당 밀리 초 (또는 초당 스펙트럼 수백)는 CCD를 갖추고 발광 분광기로 (ΔT &lt;0.1 K)에서 취득 데이터 세트가 얻어진다. 온도 ~ 5 K의 스펙트럼 사이의 일반적인 대기 시간 떨어져 ~ 5 ~ 15 분이다. Moreo여기 광에만 스펙트럼 샘플 당 몇 초를 찍는 것이 허용되기 때문에 버전 샘플 가열 또는 여기 광에 의한 시료의 광 화학적 분해의 효과는 최소화된다. 단순성, 이동성 및 샘플로드의 민첩의 관심에서, 광섬유 케이블은 사용되지 않습니다. 샘플은 수은 아크 램프로부터의 365 nm의 대역 또는 다이오드 레이저의 405 nm의 라인 중 하나와 직접 여기된다. 시료로부터 방출되는 빛은 초점 렌즈에 의해 수집 렌즈에 의해 듀어에서 방출 샘플에서 직접 픽업 및 분광기의 입구 슬릿에 충돌된다됩니다. 조사에서 루테늄 및 로듐 단지의 샘플은 산소 포화 용액에 10 -3 -10 -4 M 용질 ~의 분광 연구 얇은 필름에 대 한 준비가되어 있습니다. 솔루션은 작은 구리 와이어 루프의 표면 장력에 의해 개최 (~ 3mm 루프 직경의 0.0150에서 형성. 디아. 구리 와이어). 열전대 접합 높이는 다음 adjuste되고(D)도 2 및도 3에 도시 된 바와 같이 샘플의 높이 (H = H 열전대 샘플)과 시료 루프에 근접 같다 그래서. 온도는 열전대 샘플 접합 하이 임피던스 디지털 전압계를 사용하여 A 형 T 구리 / 콘스 탄탄 열전대위한 전압 테이블 대 온도에 비해 0 ° C의 물 / 얼음 열전대 기준 접점 사이의 전압 차이를 측정함으로써 결정된다. 와이어 루프의 캡쳐 된 박막 시료 용액은 광 듀어 액체 질소에서 빠르게 동결 플래시 침지한다. 이어서 냉동 솔루션들은 발광 스펙트럼은 온도의 함수로서 측정되는 동안 동결 남은 시간 동안 매우 서서히 가온된다. 온도 데이터에 비해 발광 강도는 다음의 모델에 따라 분석된다. 온도에서 샘플의 전체 발광 강도 &lt;EM&gt; T는 산소 및 unoxygenated 착체 인한 강도의 합으로 주어진다 : <img alt="식 (2)" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267eq2.jpg" /> . (1) 산소없이 착물로부터 발광 강도는 온도에 독립적 인 것으로 가정된다. 그러나, 산소 복합체의 발광 강도로 인해 산소 담금질 온도가 증가함에 따라 지수 적으로 감소한다. 이는 폼의 아 레니 우스 식에 의해 설명 될 수 있습니다 <img alt="식 (3)" fo:vertical-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267eq3.jpg" /> . (2) 수학 식 (2), E (A)는 급냉 활성화 에너지이고, k는 볼츠만 상수이다. 최대 발광 강도가 낮은 온도 영역에서 관찰되며, 여기서, t (도 5 참조)<html> 여기 소광 활성화 장벽을 극복하기위한 충분한 열 에너지 (즉, 산소 복합체에서의 에너지 전달). (2) 식을 수학 식에 대입하면 (1) 식 <img alt="식 (5)" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267eq5.jpg" /> (삼) 수득된다. 수학 식 (3) <img alt="식 (6)" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267eq6.jpg" /> 저온 영역에서의 산소 복합체에서 발생하는 강도를 나타낸다. 식의 재 배열 (3) 수율 <img alt="식 (7)" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267eq7.jpg" /> . (4) 방정식의 양쪽의 자연 대수를 촬영 (4) 식을 준다 7eq8.jpg &quot;/&gt;. (5) 식 (5)는 분명하다의 플롯 <img alt="식 (9)" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267eq9.jpg" /> 대 <img alt="식 (10)" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267eq10.jpg" /> 함께 직선을 줄 것이다 <img alt="식 (11)" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267eq11.jpg" /> , 이로부터 발광 소광 활성화 에너지는 다음과 같이 얻어진다 <img alt="식 (12)" fo:display-align="middle" src="/files/ftp_upload/54267/54267eq12.jpg" /> . (6)

<table><tbody><tr><td>다이오드 레이저 405 nm</td><td>발</td>광 여기를위한 일반 <td></td><td>일반 연필 형 레이저 포인터 : 405&nbsp에서 5mW; nm</td></tr><tr><td>석영 광학 듀어</td><td>맞춤형 제작</td><td></td><td>3.5cm id. x 25.0cm 길이, 광학 액세스를 위한 4.5cm 비은색 영역</td></tr><tr><td>프로그래밍 가능한 5 1/2 자리 DMM</td><td>Keithley</td><td>모델 192</td><td>열전대 전압 판독을 위한 높은 임피던스 DMM</td></tr><tr><td>구리 열전대 와이어</td><td>Omega Engineering</td><td>SPCP-010</td><td>0.010인치 직경 베어 구리 열전대 와이어</td></tr><tr><td>콘스탄탄 열전대 와이어</td><td>Omega Engineering</td><td>SPCC-010</td><td>0.010 in. 직경 베어 콘스탄탄(구리/니켈) 열전대 와이어</td></tr><tr><td>폴리크로메이터/분광기</td><td>Jarrell-Ash</td><td>82-415</td><td>0.25m Ebert 모노크로메이터, 폴리크로메이터로 작동 가능하도록 백 슬릿 어셈블리가 제거</td></tr>됨 <tr><td>CCD 카메라</td><td>Andor</td><td>DV-401-UV</td><td>열전기 냉각(-35 &#176; C) 방출 광 감지를 위한 CCD 카메라</td></tr><tr><td>, 샘플 루프용 구리선</td>, <td>일반</td><td></td><td>0.0150인치 직경의 샘플 루프용 구리선</td></tr></tbody></table>

정확한 극저온 발광 측정을위한 알려진 온도에서 열적으로 평형화 샘플에 대한 간단한 듀어 /의 저온

A Simple Dewar/Cryostat for Thermally Equilibrating Samples at Known Temperatures for Accurate Cryogenic Luminescence Measurements

작은 용융 실리카 광학 듀어, 열전쌍 조립체에 기초하여 간단한 액체 질소 듀어 병 / 저온 유지 장치와, CCD 분광기의 설계 및 동작을 설명한다. 이 듀어 / 저온 유지 장치를 설계하는 실험은 빠른 샘플 로딩, 빠른 샘플 동결, 샘플의 빠른 정렬, 정확하고 안정적​​인 샘플의 온도, 작은 크기와 듀어 / 저온 유지 장치 극저온 기기의 휴대 성을 필요로한다. 이 CCD 분광기의 빠른 데이터 수집 속도와 결합 할 때,이 듀어 / 저온 유지 장치는 77-300 K 범위에서 공지 안정된 온도의 시리즈에서 발광 샘플들에 극저온 발광 분광 측정을 지원할 수있다. 로듐 (III) 천이 금속 착체의 발광 산소 급냉 온도 - 의존성 연구이 듀어 / 저온 유지 장치로 조사 가능한 유형의 예로서 제시된다. 이 장치의 문맥, 극저온 spectros 안정적인 온도에서복사 열적 CCD에 의한 분광 측정의 짧은 시간 척도 (~ 1-10 초) 동안 (ΔT &lt;0.1 K)를 변화하지 않는 공지 측정 가능한 온도에서 액체 질소 또는 질소 가스 중 평형화 된 형광 샘플을 의미 . 듀어 / 저온 유지 장치는 H가 액체 질소 수준 상기 샘플의 높이 듀어 액체 질소 레벨 이상 개발 양극 열 구배 DT / DH을 이용하여 작동한다. 몇 시간 이상의 시간에서 천천히 증가하고,이 기간 동안 시료의 온도 T에서의 결과적인 증가 느린 액체 질소 결과의 느린 증발. 빠르게 취득한 발광 스펙트럼을 효과적으로 일정한 열적 평형 온도에서 샘플을 잡는다.

발광 화합물이 트리스 (4,7- 디메틸 -1,10- 페난 트롤 린) 로듐의 77-200 K 영역의 온도 의존성, 발광 소광 연구에 대한 상술 한 장치에서 얻어진 대표적인 결과 (III), Rh를 (4 7- 저이 -1,10- - 페닐) 3] 3+, 산소 포화 글리세린에 용해하기 표 1에 나열되고,도 4,도 5, 및도 7에 플롯된다. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> 온도 (K) </td><td> 상호 온도 (1 / K) </td><td><img alt="식 (15)" src="/files...

소형 용융 실리카 광학 듀어, 열전대 및 전하 결합 장치(CCD) 분광기로 구성된 간단한 액체 질소 듀어/저온 유지 장치 장치에 대해 설명합니다. 이 듀어/저온 유지 장치가 설계된 실험에는 빠른 시료 로딩, 동결 및 정렬, 정확하고 안정적인 시료 온도, 작은 크기/휴대성이 필요합니다.

The design and operation of a simple liquid nitrogen Dewar/cryostat apparatus based upon a small fused silica optical Dewar, a thermocouple assembly, and ...

본 실험의 전반적인 목표는 온도에 따른 발광 스펙트럼 강도를 측정하는 것입니다. 이 방법은 루테늄 디아민 복합체와 같은 금속 복합체의 들뜬 상태 에너지 이동이라는 주제에 대한 핵심적인 질문들에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.이 기술의 주요 장점은 간단한 장치와 절차를 통해 온도 의존적 스펙트럼 강도를 정확하게 측정할 수 있다는 점입니다. 실험 절차는 저희 실험실의 기술자인 Cameron Portune이 시연하겠습니다. 먼저, 표면 장력과 용해도의 최적 조합을 위해 물 또는 알코올에 저몰 농도의 발광 크로모포어 용액을 약 3mm 준비하십시오.다음으로 샘플 루프를 준비합니다. 나사나 못에 노출된 구리선을 감아 하나의 루프를 만들고, 이어서 약 30 millimeters 길이의 꼬인 선을 만듭니다. 그다음 루프를 질산으로 헹구고, 이어서 증류수로, 마지막으로 95% ethanol로 헹굽니다.다음 단계를 위해 반드시 보호 장구를 착용하십시오. 건조된 루프를 시료 용액에 담급니다. 용액의 표면 장력으로 인해 루프에 얇은 용액 막이 형성되어야 합니다.그런 다음, 적재된 샘플 루프를 즉시 액체 질소에 담가 박막 샘플 용액을 동결 및 안정화합니다. 먼저 두 개의 구리선과 구리-니켈 합금인 컨스탄탄선 한 개를 사용하여 구리-컨스탄탄(Type T) 열전대를 준비합니다. 그다음, 구리선과 컨스탄탄선을 90도 각도로 함께 고정합니다.두 개의 구리-콘스탄탄 접점을 납땜하거나 꼬아서 연결합니다. 하나는 시료용이며, 다른 하나는 표준 참조용입니다. 이 단계는 두 사람이 함께 수행하는 것이 매우 효율적입니다.그 다음, 두 와이어를 단단히 당겨 5~6회 함께 꼬아줍니다. 절연체를 통해 열전대 접합부에서만 접촉이 이루어지도록 합니다. 이어서, 시료 및 기준 접합부의 두 구리 열전대 와이어를 전압계의 입력 단자에 연결합니다.그다음 샘플과 기준 접점을 0°C의 얼음물 배스에 넣고 전압계의 영점을 조절합니다. 이어서, 샘플이 적재된 루프와 열전대 접점을 액체 질소가 채워진 광학 듀어(optical dewar) 내에 정렬합니다. 이를 위해서는 광학 듀어 상단에 꼭 맞는 코르크 마개가 필요합니다.클립, 다우엘 및 플러머 테이프를 사용하여 루프를 고정할 표준 그립을 준비합니다. 그런 다음, 열전대 접점의 샘플 루프를 여기 광선 빔의 경로에 맞춥니다. 최소 한 시간 전에 CCD 분광기의 모든 전자 장치를 켭니다.또한, 안정적인 작동 온도에 도달하도록 냉각 CCD 카메라를 켭니다. 테스트를 수행하는 동안 질소가 천천히 기화하는 동안 전압계의 온도를 모니터링하십시오. 시료가 액체 질소 또는 냉각 증기에 완전히 잠겨 있기 때문에 전압계가 온도를 정확하게 표시합니다.5 Kelvin 간격으로 스펙트럼을 측정합니다. 이를 위해 흥분 광원을 잠시 켜거나 차단막을 제거한 후, CCD 분광기를 사용하여 발광 스펙트럼을 획득합니다. 이 과정은 단 몇 초 정도 소요됩니다.그런 다음, 광화학적 분해 또는 시료 가열 오차를 최소화하기 위해 들뜸 광원을 끄거나 다시 차단합니다. 열전대 전압은 데이터 수집 구간의 시작부터 끝까지 눈에 띄게 변하지 않아야 합니다. 분석을 위해 보고된 전압을 온도로 변환합니다.이러한 측정값을 얻을 때 광학계, 전자 장치 또는 여기광 강도를 변경하지 마십시오. 이후 CCD 스펙트럼 데이터 세트에 대해 강도 보정을 수행합니다. 복합체 tris(4,7-dimethyl-1,10-phenanthroline)rhodium(III)을 산소가 포화된 글리세롤에 녹인 후, 앞서 설명한 방법을 사용하여 77에서 200 Kelvin 사이의 온도에서 조사하였습니다.발광 강도는 77 Kelvin에서 175 Kelvin까지 기본적으로 일정하게 유지되었으며, 온도가 175 Kelvin에서 240 Kelvin으로 증가함에 따라 점진적으로 감소했습니다. 소광 정도를 나타내는 파라미터와 Kelvin 온도의 역수 사이의 관계를 도식화했습니다. 이를 통해 31.5 kilojoules per mole의 산소 발광 소광 활성화 에너지를 산출했습니다.이 방법을 통해 다른 여러 관련 복합체의 소광 활성화 에너지 또한 얻었습니다. 이러한 결과의 내부 일관성은 스펙트럼을 획득하는 동안 시료 온도가 정확히 알려져 있으며 일정하게 유지되었음을 시사합니다. 이 기술은 적절하게 수행될 경우 1~2시간 내에 완료할 수 있습니다.이 절차를 수행할 때, 실험이 시작된 후에는 샘플과 열전대를 이동해서는 안 된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 강도 측정값이 일정하지 않게 됩니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

여기에서 우리는 액체 질소로 가득 Dewar 탱크에서 샘플 검색을 위해 저렴한 비용, 내구성 cryotolerant 장치를 제시. 건설 장비의 모듈식 설계의 용이성은 극저온 탱크에서 시료를 쓰는 과정이 안전하고 쉽습니다.

Cryopreserved 샘플 복구를 위해 손수 함 장치 실수로 극저온 저장 탱크 떨어졌고

극저온 전자 현미경은 스캐닝 (SEM) 또는 전송 (TEM) 중 하나는, 널리 높은 수분 함량 1 생체 시료 또는 기타 자료의 특성에 사용됩니다. SEM / 집중 이온 빔 (FIB)는 샘플에 대한 관심의 기능을 식별하고 극저온 TEM에 전송을위한 얇은 전자 투명한 얇은 판을 추출하는 데 사용됩니다.

집중 이온 빔의 극저온 전자 현미경 표본 준비하여 의미

용해 동적 핵 분극(DNP)이 제공하는 감도 향상으로 NMR 및 MRI에 의해 실시간으로 대사 과정을 수행할 수 있습니다. 효소 반응 연구를 위해 설계된 전용 용출 DNP 설정의 특성과 성능에 대해 설명합니다.

NMR에 의해 실시간 효소 반응 속도 측정을위한 해산 동적 핵 편광 계측

유로퓸 thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC)가 활성화 온도 효율 강하게 감소 612 nm의 광에서 발광 라인을 갖는다. 이 재료의 박막으로 코팅 된 샘플은 마이크로 이미징 경우 612 nm의 발광 강도 응답 샘플 표면 온도를 직접 맵으로 변환 될 수있다.

유로퓸 킬레이트 발광 코팅을 사용하여 고해상도 열 마이크로 이미징

극저온에서 수성 혼합물의 마이크로 - 피코 리터 크기의 액 적의 유리 상 밀도를 결정하기위한 프로토콜이 기술되어있다.

극저온에서 수성 유리의 밀도 측정

이 프로토콜은 미크론 규모의 원통형 및 평면 극저온 액체 제트의 작동과 원리를 제시합니다. 지금까지 이 시스템은 레이저 플라즈마 실험에서 높은 반복률 표적으로 사용되어 왔습니다. 예상되는 학제 간 응용 분야는 실험실 천체 물리학에서 재료 과학, 그리고 궁극적으로 차세대 입자 가속기에 이르기까지 다양합니다.

높은 반복률을 위한 극저온 액체 제트 디스커버리 사이언스

여기에 제시된 것은 동결된 시료를 동적 핵 편광(DNP) 매직 앵글 방적(MAS) 핵자기 공명(NMR) 프로브로 전송하기 위한 프로토콜이다. 이 프로토콜에는 실험 전의 로터 저장 방향과 실험 전후의 생존 가능성 측정을 위한 방향이 포함됩니다.

셀룰러 생존력을 보존하는 마법의 각도 회전 핵 자기 공명 분광기에 극저온 샘플 로딩

이 프로토콜은 극저온 구조조명 현미경을 사용하여 생물학적 냉동 보존 샘플을 이미지화하는 방법을 보여줍니다. 우리는 U2OS 세포의 세포 골격을 화상 진찰하여 방법론을 보여줍니다.

극저온 보존 된 세포에서 극저온 구조 조명 현미경 데이터 수집

본 연구는 두 가지 지속성 발광 세라믹인 SAO-B(파란색)와 SAO-G(녹색)의 표준 광학 측정, 예를 들어 열발광(TL)과 지속 발광(PersL)을 조사합니다. 전자 트랩 깊이를 제어함으로써 이 연구는 '온도 분해' 및 '시간 분해' 동적 위조 방지 방법을 혁신합니다.

스트론튬 알루미네이트 형광체에서의 트랩 깊이와 지속적인 발광의 위상 의존적 제어

이 방법의 전반적인 목표는 싱크로트론 방사와 각도 - 해결 Photoemission 분광법을 사용하여 매우 낮은 온도에서 고체의 낮은 에너지 전자 구조를 결정하는 것입니다.

울트라 낮은 온도에서 각도 - 해결 Photoemission 분광법

학습하세요 극저온 발광 분광법을 이용한 금속 착물의 여기 상태 에너지 이동 측정 방법을. 액체 질소 듀어 장치로 77-300K에서 정확하고 안정적인 온도 제어가 가능합니다.

정확한 극저온 발광 측정을위한 알려진 온도에서 열적으로 평형화 샘플에 대한 간단한 듀어 /의 저온

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