파우더 샘플의 절대 양자 수율 측정

Biology
 

Summary

이 동영상에서 우리는 절대 양자 수율 및 색도 히타치 F-7000 양자 수율 측정 시스템을 이용한 분말 시료에 직접 좌표를 측정하고 계산 보여줄 것입니다.

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Moreno, L. A. Absolute Quantum Yield Measurement of Powder Samples. J. Vis. Exp. (63), e3066, doi:10.3791/3066 (2012).

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Abstract

형광 양자 수율의 측정은 조명의 개발, 평가, 품질 관리 및 연구에 새로운 솔루션에 대한 검색에서 중요한 도구가되었습니다, AV 장비, 유기 EL 재료, 필​​름, 필터와 바이오 산업을위한 형광 프로브.

양자 수율은 물질에 의해 방출되는 광자의 개수로 흡수 광자의 개수의 비율로 계산됩니다. 높은 양자 수율, 형광 재료의 효율성수록 좋습니다.

이 동영상에 등장하는 측정을 위해서는 양자 수율은 액세서리 및 보고서 생성기 프로그램을 측정 장착된 히타치 F-7000 형광 분광 광도계를 사용합니다. 제공되는 모든 정보는이 시스템에 적용됩니다.

분말 시료의 양자 수율의 측정은 다음 단계에 따라 수행됩니다 :

  1. 여진과 emiss위한 계기 보정 요소의 생성이온 monochromators. 이것은 양자 수율의 정확한 측정을위한 중요한 요구 사항입니다. 이것은 악기의 전체 측정 범위에 대한 사전에 수행되었으며 시간 제한으로 인해이 동영상에 표시되지 않습니다.
  2. 체 보정 요인을 통합 측정. 이 단계의 목적은 측정에 사용되는 통합 영역의 배려 반사율 특성을 고려하는 것입니다.
  3. 참조 및 직접 및 간접 여기 여기를 사용하여 샘​​플 측정.
  4. 직접 및 간접 자극을 사용하여 양자 수율 계산. 예제에서는 정상적인 측정 셋업 될 바로 여기 빔을 직면 때 직접 여기입니다. 그러나 우리가 통합 영역을 사용하기 때문에, 샘플 형광으로 인한 방출되는 광자의 일부가 통합 영역으로 반영하고 샘플을 다시 재밌게하고, 우리는 고려 간접 여기에 복용해야하므로. 이것은 acco입니다, 방출 단색 직면하고 포트에 배치 샘플을 측정하는 간접 양자 수율을 계산하고 직접적인 양자 수율 계산을 교정하여 mplished.
  5. 양자 수율 계산을 수정.
  6. 색도는 보고​​서 생성기 프로그램을 사용하여 계산을 맡고있다.

이 응용 프로그램을위한 히타치 F-7000 양자 수율 측정 시스템 제공 장점으로는 다음과 같습니다

  • 높은 감도 (S / N 비율이 800 이상 RMS). 신호는 다음과 같은 조건에서 측정한 물의 라만 밴드입니다 : 예 파장 350 nm의, 밴드 패스 예와 엠 5 nm의, 응답 2 초), 소음은 라만 피크의 최대값으로 측정됩니다. 높은 감도도 낮은 양자 수율과 샘플 측정이 가능합니다. 이 시스템을 사용하여 우리는 같은 살리실산의 샘플을위한 0.1와 같은 낮은 마그네슘 tungstate의 샘플을위한 0.8만큼 높은 양자 수율을 측정했습니다.
  • 6 주문 동적 범위와 높은 정확하게 측정진도는 높은 강도뿐만 아니라, 낮은 강도의 광범위한 형광 봉우리 동일한 조건하에있는 두 날카로운 산란 피크의 측정 있습니다.
  • 높은 측정 처리량과 샘플로 축소 빛의 노출, 최대 60,000 nm의 / 분 및 자동 셔터 기능으로 높은 스캐닝 속도로 인해.
  • 240-800 nm의에서 넓은 파장 범위에서 양자 수율의 측정.
  • 정확한 양자 수율 측정 계측기 스펙트럼 응답을 수집하고 샘플을 측정하기 전에 구체 보정 요소를 통합의 결과입니다.
  • 전담하고 사용하기 쉬운 소프트웨어에 의해 제공되는 계산 매개 변수의 큰 선택.

이 동영상을하는 동안 우리는 0.4-0.5의 양자 수율 값을 것으로 알려져 있습니다 파우더 형태의 나트륨 살리실산을 측정합니다.

Protocol

1. 시스템 구성

  1. 고감도 확장된 범위 photomultiplier R-928F 검출기를 갖춘 F-7000 형광 분광.
  2. F-7000 액세서리 : Rhodamine B, 라이트 디퓨저, 적색 필터와 하위 표준 광원은 악기에 대한 스펙트럼 보정 요소를 생성하는 데 사용되었습니다.
  3. 포함 양자 수율 측정 액세서리, : 60mm 영역을 통합, 산화 알루미늄 백색 타일, Spectralon 하얀 표준 분말 세포 (개), 알루미늄 산화물 분말 및 양자 수율 소프트웨어.
  4. 보고서 생성기 프로그램과 해당 템플릿 색도 좌표의 계산을 위해 사용됩니다.

2. 시스템 설치

  1. 히타치 F-7000 형광 분광 광도계의 전원을 켜고 크세논 램프가 한 시간 동안 워밍업 수 있습니다. 악기에 설치된 표준 샘플 격실을 (cuvette 홀더)를 사용하여 시작합니다.

3. Acq스퓌어와 보정 요소를 통합 uisition

통합 스퓌어와 보정 요인을 측정하면 소프트웨어가 자동으로 표 1에 나열된 측정 테스트 매개 변수를 선택합니다.

분석 조건
측량 파장 스캔
스캔 모드 동시의
데이터 모드 형광
EM WL 200 nm의
EX 시작 WL 200 nm의
EX 최종 WL 900 nm의
속도를 스캔 240 nm의 / 분
지연 5.0의
EX 슬릿 5.0 nm의
그들이 그어 20 nm의
PMT 전압 250 V
수정 스펙트럼 ON
응답 자동

표 1.

3.1. 기관총 데이터의 취득

  1. 표준 샘플 격실에 디퓨저를 삽입하고 샘플 격실을 닫습니다.
  2. 기관총 측정에 다음 창 양자 항복 보정 계수 측정을 클릭합니다.
  3. 파일 이름 입력 : 디퓨저 데이터에 대해 "IS_factor_F70_diffuser"을 확인 (비디오 1)를 클릭하십시오.
  4. 측정 후 파일 플로리다 솔루션의 "올바른"폴더에 저장됩니다. 그림 1은 기관총 측정 데이터의 예입니다.

3.2. 노 샘플에 대한 보정 계수의 취득 (참조)

<마셨다>
  • 악기 가게에 디퓨저에서 표준 샘플 구획​​을 제거 후 통합 영역을 설치합니다.
  • 최대 가루가 완전히 통합 영역의 포트를 다루고 있는지 확인하기 위해 최소 25 mm의 높이 알루미늄 산화물 분말과 분말 셀을 채웁니다. 분말을 압축하기 위해 조심스럽게 세포의 아래쪽을 누릅니다.
  • 통합 영역의 레퍼런스 포트 (P2) (방출 단색 직면 하나)과 통합 영역의 샘플 포트에서 알루미늄 산화물 (P1) (와 분말 세포에서 산화 알루미늄 흰색 타일을 배치 여기 단색을 향하게 한 ).
  • 스퓌어와 측정 (샘플 제외) (비디오 2) 통합에서 다음, 양자 항복 보정 계수 측정 창을 클릭합니다.
  • 소프트웨어는 샘플을 설정하는 메시지가 표시됩니다. "아니오 샘플 그대로"이름을 입력하고 확인을 누릅니다.
  • 측정 후 파일 폴더 "Correc에 저장됩니다 플로리다 솔루션의 T ". 그림 2는없고 샘플 측정 데이터와 통합 스퓌어와의 예입니다.
  • 3.3. 샘플의 존재의 보정 계수의 취득 :

    1. 알루미늄 산화물 분말과 함께 세포를 제거하고 Spectralon 흰색 표준으로 바꿉니다. (Spectralon 표준 여기 단색 (P1)를 마주보고 있어야합니다.)
    2. 스퓌어와 측정합니다 (샘플 포함) 통합 후 양자 항복 보정 계수 측정 창을 클릭합니다. 소프트웨어는 측정을위한 표준 반사율 재료를 설정하는 메시지가 표시됩니다.
    3. 이름 입력 : 예제 데이터 파일에 통합 스퓌어와은 "샘플로입니다"와 (비디오 3) 확인을 누릅니다.
    4. 측정 후 파일 플로리다 솔루션의 "올바른"폴더에 저장됩니다. 그림 3은 샘플 측정 데이터와 통합 스퓌어와의 예입니다.
    "> 참고 : 형광 정상에 방해가 방출쪽에 두번째 주문 산란 빛을 차단하기 위해 차단 필터를 사용해야 할 경우, 당신은 디퓨저에만 또한 디퓨저와 적절한 필터를 사용하여 기준을 측정해야합니다 이들에게. 데이터 파일은 양자 수율을 계산하는 소프트웨어에 의해 사용됩니다. 실제로 우리는 시스템의 설정 초기의 일부로 모든 컷오프 필터를 측정하는 것이 좋습니다.

    4. 샘플 측정 (나트륨 살리실산 분말)

    양자 수율 측정은 모두 노 샘플 (참고)과 샘플의 존재의 방출 스펙트럼의 획득을 포함한다. 다음과 같이 분석 측정 파라미터를 선택 :

    1. "방법"버튼과 측정 모드와 일반 탭을 선택 파장 스캔에서 클릭하고 연산자와 액세서리에 적절한 정보를 입력(비디오 4).
    2. "악기"탭을 클릭하고 표 2 (비디오 5)와 같이 악기에 대한 측정 매개 변수를 입력합니다.
    분석 조건
    측량 파장 스캔
    스캔 모드 방사
    데이터 모드 형광
    EX WL 350 nm의
    EM은 WL 시작 330 nm의
    EM은 WL 최종 600 nm의
    속도를 스캔 1,200 NM / 분
    지연 0의
    EX 슬릿 5.0 nm의
    그들이 그어 5.0 nm의
    PMT 전압 350 V
    수정 스펙트럼 ON
    응답 자동
    수정 스펙트럼 ON

    표 2.

    1. 데이터가 측정된 이후 모니터, 처리 및 보고서 탭 설정을 만들 수 있기 때문에 추가적인 설정은이 시점에서는 필요하지 않습니다. 우리는 악기 (비디오 6)에서 선택한 측정 매개 변수를 설정하기 위해, 그들을 검토하고 확인 버튼을 클릭겠다.
    2. 옵션으로 선택한 설정은 나중에 사용하기 위해 저장할 수 있습니다. 지금 바로 여기를 사용하여 알루미늄 산화물 참조 표준을 측정 진행됩니다.
    3. 샘플 측정 포트 (P1) (여기 빔 앞)에서 Al2O3 분말과 분말 세포를 놓습니다.
    4. '샘플'버튼을 클릭그리고 샘플 이름 입력 : "P1_Baseline_Al2O3를"다음 "자동 파일 '옆의 확인란을 클릭합니다. 데이터 폴더와 파일 이름을 선택하십시오 : "P1_Baseline_Al2O3"을 다음 (비디오 7) '확인'을 "저장"을 클릭합니다.
    5. Al2O3 샘플을 측정하는 "법안"버튼을 클릭합니다. 데이터 처리 창이 열립니다 후 (비디오 8), 직접 여기 (그림 4)와 산란 피크를 시각화하기 위해 규모를 조정하는 "자동 스케일 축 '버튼을 클릭하십시오.
    6. 이제 우리는 직접적인 자극을 사용하여 나트륨 살리실산의 시료를 측정 진행됩니다. "샘플"아이콘을 클릭하고 예제와 파일 이름에 "P1_Sodium의 살리실산"를 입력 후 확인 버튼 (비디오 9)을 누릅니다.
    7. 분말 세포와 통합 영역 (여기 광 빔 직면 포트)의 P1 포트에있는 나트륨 살리실산 예제를 삽입하고 "법안"버튼을 클릭하십시오. (비디오 10) 때 데이터 처리ING 창이 열리고 규모를 조정하고 산란과 형광 봉우리를 시각화하기 위해 "자동 스케일 축 '버튼을 클릭하십시오.
    8. 현재 우리는 간접 여기를 사용하여 읽을 수 있도록, 통합 영역의 P2 포트에 배치 샘플 산화 알루미늄과 나트륨 살리실산에 대한 측정을 반복합니다.
    9. 그들 (비디오 11) 모두에게 "P2_Baseline_Al2O3": "견본"버튼을 입력 샘플 및 파일 이름을 먼저 클릭합니다.
    10. P2에서 통합 영역의 P1에 산화 알루미늄 흰색 타일을 이동하고 P2의 산화 알루미늄 분말로 채워진 셀에 넣으십시오.
    11. (비디오 12) 시료를 읽을 수있는 "법안"버튼을 클릭합니다.
    12. 샘플 측정을 완료하려면 우리는 간접 조사를 사용하여 나트륨 살리실산 샘플을 측정해야합니다. 처음에 우리는 이전 단계에서와 같이 샘플과 파일 이름을 입력합니다. 이름은 P2_Sodium의 살리실산 (비디오 13 될 것입니다).
    13. 통합 영역의 P2 포트에 나트륨 살리실산 예제를 삽입하고 측정 버튼 (비디오 14)를 누릅니다.

    5. 양자 수율 계산

    처음에 우리는 통합 영역 보정 요소를로드 진행됩니다.

    1. 양자 수율 계산 프로그램 (비디오 15) 열려면 양자 수율 계산 버튼을 클릭합니다.
    2. 양자 항복 보정 계수 설정 ​​버튼 (비디오 16)을 클릭합니다.
    3. 통합 스퓌어와 보정 탭을 클릭하고 "통합 영역 보정"앞에있는 상자를 클릭한 다음 필터 보정 탭을 클릭하고 '필터 보정 "확인란이 선택하지 않은 있는지 확인, 통합 스퓌어와 보정 탭을 다시 클릭 (비디오 17 ).
    4. 확산 측정 데이터 섹션의로드 버튼을 클릭한 다음 파일 "IS_factor_F70 아무런 샘플"을 선택합니다 (
    5. "IS_factor_F70_diffuser"파일을 선택한 다음로드 버튼 (비디오 19)를 클릭하십시오.
    6. 통합 영역 측정 데이터의 Load 버튼 (샘플 제외) 섹션 (비디오 20)을 클릭합니다.
    7. "IS_factor_F70 샘플에는"파일을 선택한 다음로드 버튼 (비디오 21)를 클릭하십시오.
    8. 통합 영역 측정 데이터의 Load 버튼 (샘플 포함) 섹션 (비디오 22)을 클릭합니다.
    9. 로드 버튼 (비디오 23)에 다음 파일 및 "샘플 IS_factor_F70"를 선택합니다.
    10. 표준 파장은 600nm에서 왼쪽으로 또는 통합 영역 보정 1와 같다 파장 값으로 조정할 수 있습니다. 이렇게하려면 "디스플레이 양자 수율 계산 윈도우"앞에있는 확인란이 선택되어 있는지 확인하고 "양자 수율 계수 설정"windo의 확인 버튼을 클릭이 창 (비디오 24) 종료됩니다 W,.
    11. 이제 "양자 수율 계산"창 "통합 스퓌어와 보정"탭을 클릭하고 통합 영역 보정 독서가 "1"까지 파장 (비디오 25)의 메모 만들기, 커서를 조정합니다.
    12. 이전 단계에서 얻은 독서에 대한 표준화 파장 "양자 항복 보정 계수 설정"을하고 필요한 경우 변경을 클릭하고 확인 버튼 (비디오 26)를 누릅니다.

    다음 단계는베이스 라인 및 샘플 데이터 파일을로드하는 것입니다

    1. "양자 수율 계산"탭 (비디오 27)을 클릭합니다.
    2. 직접 조사 (비디오 28)에 대해로드 버튼로드 "샘플로 데이터"(파일 P1_Sodium의 살리실산)을 클릭하여 직접 조사를 위해 (파일 P1_Baseline_ Al2O3) "샘플없이 데이터"를로드합니다.
    3. (비디오 29) 선택 진행됩니다.
    4. 이제 우리는 시료의 직접 조사에 대한 양자 수율을 계산합니다. '계산'버튼을 클릭하고 결과를 (비디오 30) 읽어보십시오. 우리는 예제는 고려 간접 여기에 복용에 대한 양자 수율의 최종 계산을 위해이 데이터가 필요합니다.
    5. 텍스트 파일을 클릭하고 파일 이름 "QY 직접 조사"(비디오 31) 아래 데이터를 저장합니다.
    6. 데이터 파일 P2_Baseline_Al2O3 및 P2_Sodium의 살리실산 사용하여, 우리는 간접 여기 (비디오 32)에 대한 양자 수율을 계산하는 것은 이제 우리는 최종 양자 수율 계산이 데이터를 저장합니다.
    7. 텍스트 파일을 클릭하고 지금 우리가 direc위한 양자 항복 데이터와 Excel에서 두 개의 텍스트 파일을 열 이름 "QY 간접 조사"(비디오 33) 아래의 데이터를 텍스트 파일을 저장합니다t 및 간접 여기. 마지막으로 우리는 다음 수식을 사용하여 간접 여기의 효과를 포함한 시료에 대한 양자 수율 계산합니다 :

    Φ = Φd-(1-AD) ΦI

    장소 :

    Φ는 수정된 양자 수율은 고려 간접 여기에 걸립니다

    Φd 직접적인 자극을 사용하여 내부 양자 수율입니다. (형광 / 흡수 여기 빛의 금액의 내부 양자 수율은 = 금액입니다.)

    광고가 직접 여기에 대한 흡수율입니다. (이것은 샘플에 흡수 여기 빔의 금액의 비율입니다.) (흡광도 = (ArEx - ArEx는 여기 빛과 CsEx의 금액입니다 CsEx) / ArEx는 반사 빛의 양을입니다)

    ΦI는 Indi를 사용하여 내부 양자 수율입니다rect의 여진

    Φ = 0.536 - (1-0.848) 0.420가 계산
    Φ = 0.47216

    6. 색도의 계산

    1. 우리는 색도의 계산에 대한 대비를 템플릿과 함께 선택적 소프트웨어 보고서 생성기를 사용합니다.
    2. 데이터 파일 P1_Sodium의 살리실산 (비디오 34)을 엽니다.
    3. "속성"버튼 후 "보고서 탭"을 클릭하십시오. 드롭 다운 메뉴에서 "출력"선택 "사용 인쇄 발전기 시트"합니다. "인쇄 항목"에서 선택한 다음 템플릿 "FL70Std01_Color-chart.xls"하고 "열기"버튼을 클릭하십시오. 이것은 보고서 생성기 (비디오 35)에 의해 자동으로 이루어지기 때문에, 파장 범위 및 간격을 선택할 필요는 없습니다.
    4. 다음 단계는 보고서를 생성하는 것입니다. '보고서'탭을 클릭하고 보고서를 만드는 매크로 (비디오 36) 샘플 이름으로 Excel 형식의 "리포트"폴더에 실행하고 저장됩니다. <이 / 리>
    5. 이때 우리는 색상 데이터 (비디오 37)를 참조하기 위해 보고서를 열 수 있습니다.

    7. 성공의 비밀

    1. 신선한 샘플을 사용합니다.
    2. 다른 제조 업체의 자료가 다른 결과를 줄 수 유의하십시오.
    3. 샘플을 압축 및 측정을위한 균일한 표면을 제시 분말 세포의 아래쪽을 누릅니다.
    4. 빛으로부터 샘플을 보호합니다. 그들은 가벼운 노출로 저하.
    5. 빛을 샘플 노출을 최소화하기 위해 빠른 스캔 속도를 사용해보십시오.

    8. 대표 결과

    8.1. 나트륨 살리실산은 0.4-0.5의 양자 수율을 가지고하는 것으로 알려져

    그림 1
    그림 1. 큰 그림을 보려면 여기를 누르십시오 .

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    그림 2. 큰 그림을 보려면 여기를 누르십시오 .

    그림 1
    그림 3. 큰 그림을 보려면 여기를 누르십시오 .

    Disclosures

    루이스 A. 모레노는이 문서에서 사용되는 악기를 생산하는 히타치 하이 테크놀로지 미국에 의해 고용된다.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Sodium salicylate powder Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 191-03142 Mol. weight 160.10

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Quantum Yield Measurement of Sodium Salicylate. FL080002, Hitachi High Technologies Corporation. 1 (2008).
    2. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. Science and Business Media, LLC. 60, Springer. New York, N.Y. (2006).
    3. Horigome, J., Wakui, T., Shirasaki, T. A Simple Correction Method for Determination of Absolute Fluorescence Quantum Yields of Solid Samples with a conventional Fluorescence Spectrophotometer. Bunseki Kagako. 58, (6), 553-559 (2009).

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