粉末样品的绝对量子产量测量

Biology
 

Summary

在这段视频中,我们将演示绝对量子产率和色度坐标直接粉末样品,用日立F-7000量子效率测量系统的测量和计算。

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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

荧光量子产率的测量在寻找新的解决方案的开发,评估,质量控制和照明的研究已成为重要的工具,视听设备,有机EL材料,薄膜,过滤器和生物产业的荧光探针。

量子产率的计算公式为吸收光子的数目比,材料发出的光子的数量。量子产率更高,更好的荧光物质的效率。

对于在本视频的测量,我们将使用日立F-7000荧光光谱仪配备的量子产量测量附件和报告生成程序。所有提供的信息适用于该系统。

粉末样品中的量子产量测量执行以下步骤:

  1. 生成激励和emiss的仪器校正因子离子单色。这是一个正确的测量量子产量的重要要求。它已在仪器的测量范围提前进行,并不会由于时间的限制,在这个视频显示。
  2. 积分球校正因子的测量。这一步的目的是要考虑到用于测量积分球反射特性。
  3. 参考和样品的测量,使用直接激励和间接激励。
  4. 量子产率的计算使用的直接和间接激励。直接激发样品时,面临着直接的激发光束,这将是正常的测量设置。然而,因为我们使用积分球,从样品的荧光发射的光子的一部分由积分球反射,将重新激发样品,所以我们需要考虑到间接激励。这是ACCOmplished通过测量样品放置在港口面临的发射单色,计算间接量子产率和纠正直接的量子产率计算。
  5. 纠正量子计算产量。
  6. 色度坐标计算使用报告生成程序。

日立F-7000量子效率测量系统提供此应用程序的优势,如下:

  • 高灵敏度(S / N比800或更好的有效值)。信号是在下列条件下测量:EX波长为350纳米,带通EX和EM为5 nm,响应2秒)水的拉曼光谱,拉曼峰的最大噪声测量。高灵敏度允许测量样品甚至低量子产率。使用这个系统,我们已经测量低至0.1水杨酸的样本和高镁钨样品0.8量子产率。
  • 高度精确的测量动态范围的6个订单大小允许双方尖锐的散射峰强度高,以及广泛的荧光峰强度低,在相同条件下进行测量。
  • 高测量吞吐量和减少光线照射到样品,由于到高扫描速度可达60,000海里/分钟,自动快门功能。
  • 测量量子产量超过宽的波长范围从240至800 nm。
  • 精确的量子产率的测量采集仪的光谱响应和整合球体校正因子测量样品的结果。
  • 大型专用和易于使用的软件所提供的计算参数的选择。

在这部影片中,我们将测量粉状水杨酸钠,这是众所周知的量子产值的0.4至0.5。

Protocol

1。系统配置

  1. 架F-7000荧光光谱仪配备高感光度扩展范围的R-928F探测器的光电倍增管。
  2. 使用的F-7000附件:罗丹明B,光扩散,红色过滤器和不合标准的光源产生的光谱仪器的校正因子。
  3. 量子产量测量附件,其中包括:60毫米,积分球,三氧化二铝白色的瓷砖,白色标准Spectralon粉细胞(2EA),氧化铝粉和量子产率的软件。
  4. 报告生成程序和相应的模板将用于色度坐标计算。

2。系统设置

  1. 打开日立F-7000荧光光谱仪,使氙灯预热一小时。开始使用安装在仪器的标准样品室(试管架)。

3。 ACQuisition的积分球校正因子

测量积分球的校正因子时,软件会自动选择表1中列出的参数测量试验。

分析条件
测量波长扫描
扫描模式同步
数据模式荧光
电磁轮候册 200纳米
EX开始轮候册 200纳米
EX完轮候册 900毫微米
扫描速度 240纳米/分钟
延迟 5.0小号
EX狭缝 5.0纳米
电磁缝 20纳米
PMT电压 250伏
纠正谱作者:
响应汽车

表1。

3.1。收购漫射数据

  1. 放置在标准的样品室的扩散,并关闭样品室。
  2. 点击窗口上的量子产率修正系数的测量,然后在扩压测量。
  3. 输入文件名 ​​:“IS_factor_F70_diffuser”扩散数据,并单击“确定”( 视频1)。
  4. 经过测量,该文件将被保存在“正确”的佛罗里达州解决方案的文件夹, 图1是一个扩散器测量数据的例子。

3.2。没有样品采集校正系数(参考)

<OL>
  • 从仪器上取下,商店扩散标准​​的样品室,然后安装在积分球。
  • 充满了高度至少25毫米,以确保粉末充分涵盖了积分球端口的氧化铝粉粉末细胞。点击底部的细胞仔细压缩粉末。
  • 参考端口(P2)的积分球(一个面临排放单色)和氧化铝采样口(P1)的积分球(粉细胞放置在白色瓷砖的三氧化二铝面临的激励单色)。
  • 量子产率修正系数的测量窗口上点击,然后在积分球测量(不含样品)( 视频2)。
  • 该软件会提​​醒你设置的样本。输入“ 是没有样本 ”的名称,并单击“确定”。
  • 经过测量,该文件将被保存在文件夹“校正 T“FL的解决方案。 图2是一个没有样品的测量数据的积分球的例子。
  • 3.3。采集样品存在校正因子:

    1. 与三氧化二铝粉末的细胞取出,并更换它与Spectralon白色标准。 (Spectralon标准应该是面对激发单色器(P1))。
    2. 量子产率修正系数的测量窗口上点击,然后在积分球测量(样品)。该软件会提​​醒你设定的标准测量反射材料。
    3. 输入名称:“与样本 ”积分球与样本数据文件,并单击OK( 视频3)。
    4. 经过测量,该文件将被保存在“正确”的佛罗里达州解决方案的文件夹。 图3是一个与测量数据样本的积分球的例子。
    “> 注:如果您需要使用截止过滤器来阻止二阶散射光的干扰荧光峰的发射端,您将需要使用的扩散和扩散,并适当的过滤器测量基准这些。数据文件将被使用的软件时,量子产率计算,在实践中,我们建议所有的系统设置的初始部分的截止过滤器测量。

    4。样品测​​量(水杨酸钠粉)

    量子产率的测量涉及收购都没有样本(参考),并在样品存在的发射光谱。选择分析测量参数如下:

    1. 点击“方法”按钮,在常规选项卡选择波长扫描测量模式,并输入适当的信息运营商及配件( 视频4)。
    2. 点击“工具”选项卡,并输入仪器的测量参数,如表2(视频5)所示。
    分析条件
    测量波长扫描
    扫描模式排放
    数据模式荧光
    EX轮候册 350纳米
    新兴市场开始轮候册 330 nm处
    电磁结束轮候册 600纳米
    扫描速度 1200纳米/分钟
    延迟 0秒
    EX狭缝 5.0纳米
    电磁缝 5.0纳米
    PMT电压为350 V
    纠正谱作者:
    响应汽车
    纠正谱作者:

    表2。

    1. 不需要额外的设置都需要在这个时候,因为已测数据后,可监控,处理和报告“选项卡设置。我们只是对其进行审查,然后点击“确定”按钮,以设置在仪器( 视频6)选定的测量参数。
    2. 作为一个选项,选择设置可以保存供将来使用。我们现在将着手测量氧化铝的参考标准,采用直接激发。
    3. 将粉细胞样本中测量端口(P1)(在前面的激发光束)与氧化铝粉。
    4. 点击“示例”按钮键入样品名称:“P1_Baseline_Al2O3”,然后点击“自动文件”旁边的框。选择的数据文件夹和文件的名称:“P1_Baseline_Al2O3”,然后单击“保存”和“确定”( 视频)。
    5. “办法”按钮上点击Al2O3样品的测量。 ( 视频8),数据处理窗口打开后,点击“自动刻度轴”按钮,调整规模,以可视化的直接激发( 图4)散射峰。
    6. 现在,我们将继续使用直接激发水杨酸钠测量样品。点击“样品”图标,进入“ 水杨酸P1_Sodium”的样品和文件名 ​​,然后单击OK按钮( 视频9)。
    7. 放置在粉细胞,并在积分球(港口面临的激发光束)的P1口水杨酸钠样品,并点击“测量”按钮。 ( 视频10)当数据的过程ING窗口打开后,点击“自动刻度轴”按钮,调整规模和可视化的散射和荧光峰。
    8. 在这个时候,我们将重复使用的样品放置在积分球的P2口为三氧化二铝和水杨酸钠的测量,为了阅读使用间接激励。
    9. 首先点击“样本”按钮和类型的样品和文件名​​:“P2_Baseline_Al2O3”(视频11)。
    10. 将氧化铝白色瓷砖从P2 P1的积分球,放在一个细胞充满P2中铝氧化物粉末。
    11. “办法”按钮,点击读取样本( 视频12)。
    12. 完成样品的测量,我们需要衡量水杨酸钠样品使用间接照射。首先,我们在前面的步骤中键入样品和文件名。该名称将成为P2_Sodium水杨酸视频13)。
    13. 水杨酸钠样品放置在积分球的P2口,然后按一下测量按钮( 视频14)。

    5。量子产率计算

    首先,我们将继续装载积分球的校正因子。

    1. 量子产率计算按钮,点击打开的量子产率的计算程序( 视频15)。
    2. 点击量子产率修正系数的设置按钮( 视频16)。
    3. 点击积分球校正选项卡,点击“积分球校正”前的复选框,然后在过滤器校正“选项卡,确保未选中”过滤器校正“框中,单击”再次在积分球更正“选项卡( 视频17 )。
    4. 漫反射测量数据部分点击Load按钮,然后选择“文件”IS_factor_F70样本 “(
    5. 选择“IS_factor_F70_diffuser”的文件,然后点击Load按钮( 视频19)。
    6. 点击的积分球测量数据的Load按钮(样本)一节( 视频20)。
    7. 选择“IS_factor_F70没有样品 ”文件,然后点击Load按钮( 视频21)。
    8. 点击Load按钮的积分球测量数据(样本)一节( 视频22)。
    9. 选择“ 样IS_factor_F70”的文件,然后负载按钮( 视频23)。
    10. 归波长可以留在600nm的波长值等于1积分球校正或调整。要做到这一点,确保在“显示量子产率计算窗口”前面的复选框被选中,并单击“确定”按钮的“量子产量因子设置”windoW,这将关闭此窗口( 视频24)。
    11. 现在的“量子产量计算”窗口“积分球更正”选项卡上单击调整光标,直到积分球校正读为“1”,使波长( 视频25)。
    12. 点击“ 量子产率修正系数的设定 ”,如果需要改变波长归在上一步得到的读数,然后单击“确定”按钮( 视频26)。

    下一步是要加载的基线和样本数据文件

    1. 点击“量子产率的计算”选项卡( 视频27)。
    2. 加载“数据无样品直接照射( 文件P1_Baseline_氧化铝 ),点击直接照射( 视频28)负载按钮和负载”样本数据“( 文件P1_Sodium水杨酸 )。
    3. 视频29)。
    4. 现在,我们将计算出样品直接照射的量子产率。点击“计算”按钮,并宣读结果( 视频30)。最后考虑到间接激发样品的量子产率计算,我们需要这些数据。
    5. 点击文本文件,文件名 ​​“QY型直接照射”( 视频31)下保存数据。
    6. 使用数据文件P2_Baseline_Al2O3和P2_Sodium水杨酸 ,我们将计算间接激发的量子产率(32视频 ),现在我们将这个数据保存最终的量子产率计算。
    7. 点击文本文件和保存的名义下“QY型间接辐射”(33)视频数据的文本文件,现在我们将两个文本文件在Excel中打开方向量子产量数据t和间接激励。最后,我们将计算出样品的量子产率,包括间接激励效果,请使用下列公式计算:

    Φ=ΦD(1-AD)φI

    其中:

    Φ是更正后的量子产率,考虑到间接激发

    ΦD是使 ​​用直接激发内部量子产量。 (内部量子产率,荧光/吸收激发光量的金额。)

    广告是直接激发吸收。 (这是样品所吸收的激发光量的比例)。 (吸光度=(AREX - CsEx)/ AREX,其中AREX是激发光量和CsEx是反射光量)

    φI是使用乐悠内部量子产量矩形励磁

    Φ= 0.536 - (1 - 0.848)0.420计算
    Φ= 0.47216

    6。色度计算

    1. 随着色度计算准备了一个模板,我们将使用可选软件报表生成。
    2. 打开数据文件P1_Sodium水杨酸( 视频34)。
    3. 单击“属性”按钮,然后在“报告”标签“。在“输出”选择“使用的打印发生器表”,从下拉菜单。在“打印项目”选择模板“FL70Std01_Color-chart.xls”,然后单击“打开”按钮。有没有必要选择的波长范围和间隔,因为这样做自动报告生成器( 视频35)。
    4. 下一步是创建报告。点击“报告”标签,将执行宏创建报告和样品名称下保存在“报告”在Excel格式的文件夹( 视频36)。 / LI>
    5. 这时我们可以打开看到的颜色数据( 视频37)的报告。

    7。成功的秘诀

    1. 使用新鲜的样本。
    2. 要知道,来自不同制造商的材料可以得出不同的结果。
    3. 点选粉细胞底部压缩样品,并提出了一种用于测量表面均匀。
    4. 由轻保护样品。他们与光线照射恶化。
    5. 尝试使用一个更快的扫描速度,以尽量减少样品暴露在光线下。

    8。代表结果

    8.1。水杨酸钠是已知的有0.4至0.5的量子产率

    图1
    图1。 点击这里查看大图

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    图2。 点击这里查看大图

    图1
    图3。 点击这里查看大图

    Disclosures

    答:路易斯·莫雷诺日立高新技术的美国生产在这篇文章中所使用的仪器是受雇于。

    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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