Absolut kvantumudbytte Måling af pulverprøver

Biology
 

Summary

I denne video vil vi vise, måling og beregning af absolut kvanteudbytte og kromatiske direkte i pulver prøver ved hjælp af Hitachi F-7000 kvanteudbytte Målesystem.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Måling af fluorescenskvantumudbytte er blevet et vigtigt redskab i søgen efter nye løsninger inden for udvikling, evaluering, kvalitetskontrol og forskning af belysning, AV-udstyr, organisk EL materiale, film, filtre og fluorescerende prober til bio-industri.

Kvantumudbyttet beregnes som forholdet mellem antallet af absorberede fotoner, antallet af fotoner, der udsendes af et materiale. Jo højere kvantumudbytte, jo bedre effektiviteten af ​​det fluorescerende materiale.

For de målinger, fremhævede i denne video, vil vi bruge Hitachi F-7000 fluorescens spektrofotometer udstyret med kvanteudbytte måling tilbehør og Rapport Generator program. Alle oplysninger gælder for dette system.

Måling af kvantumudbytte i pulver prøver udføres efter disse trin:

  1. Generering af instrumentets korrektionsfaktorer for excitation og emission monochromatorer. Dette er en vigtig forudsætning for korrekt måling af kvanteudbytte. Det er blevet udført på forhånd for hele måleområdet af instrumentet og vil ikke blive vist i denne video på grund af tidsbegrænsninger.
  2. Måling af at integrere kugle korrektionsfaktorer. Formålet med dette trin er at tage hensyn reflektivitet egenskaber integrerende sfære anvendt til målingerne.
  3. Reference-og Sample måling med direkte excitation og indirekte excitation.
  4. Quantum Udbytte beregning ved hjælp af direkte og indirekte excitation. Direkte excitation er, når prøven vender direkte excitation strålen, hvilket ville være den normale måleopstilling. Men fordi vi bruger en Ulbrichtkugle, er en del af de udsendte fotoner, der følger af prøven fluorescens reflekteres af at integrere sfære og vil igen ophidse prøven, så vi er nødt til at tage hensyn til indirekte excitation. Dette er ACCOmplished ved at måle prøven er placeret i havnen mod emission monochromator, beregning af indirekte kvanteudbytte og korrigere direkte kvanteudbytte beregning.
  5. Korrigeret kvantumudbytte beregning.
  6. Farvekoordinater beregning med Report Generator program.

De Hitachi F-7000 kvanteudbytte Measurement System tilbyder fordele for denne anvendelse, som følger:

  • Høj følsomhed (S / støjforhold 800 eller bedre RMS). Signal er Raman-bånd af vand målt under følgende betingelser: Ex bølgelængde 350 nm, band pass Ex og Em 5 nm svar 2 sek), er støjen måles ved højeste af Raman peak. Høj følsomhed tillader måling af prøver, selv med lave kvantumudbytte. Ved hjælp af dette system har vi målt kvantumudbytter så lave som 0,1 for en prøve af salicylsyre og så høj som 0,8 for en prøve af magnesium wolframat.
  • Meget nøjagtig måling med en dynamisk vifte af 6 ordrerStørrelsen tillader målinger af begge skarpe lysspredende toppe med høj intensitet, såvel som bredt fluorescensbånd toppe med lav intensitet under de samme betingelser.
  • Høj måling gennemløb og reduceret lyseksponering til prøven, på grund af en høj scanningshastighed på op til 60.000 nm / minut og automatisk lukker funktion.
  • Måling af kvantumudbytte over et bredt bølgelængdeområde fra 240 til 800 nm.
  • Nøjagtige kvantumudbytte målinger er resultatet af at indsamle instrument spektrale respons og en integrerende kugle korrektionsfaktorer før måling af prøven.
  • Stort udvalg af beregnede parametre, engageret og let at bruge software.

Under denne video vil vi måle natriumsalicylat i pulverform, som vides at have en kvanteudbytte værdi på 0,4 til 0,5.

Protocol

1. System Configuration

  1. F-7000 Fluorescens Spektrofotometer udstyret med høj følsomhed forlænget rækkevidde fotomultiplikator R-928F detektor.
  2. F-7000 Tilbehør: rhodamin B, lysspreder, rødt filter og sub-standard lyskilde blev anvendt til at generere de spektrale korrektionsfaktorer for instrumentet.
  3. Quantum Udbytte måling tilbehør, som omfatter: 60 mm Ulbrichtkugle, aluminiumoxid hvide fliser, Spectralon hvid standard, Pulver celler (2ea), aluminiumoxid pulver og kvanteudbytte software.
  4. Rapporten Generator programmet og en passende skabelon vil blive anvendt til beregning af farvekoordinater.

2. Systemopsætning

  1. Tænde Hitachi F-7000 fluorescens-spektrofotometer og tillade xenonlampe at varme op til en time. Begynd at bruge standard prøve rum (kuvetteholderen) installeret i instrumentet.

3. Acquisition integrere Sphere Korrektionsfaktorer

Ved måling af de Ulbrichtkugle korrektionsfaktorer, softwaren automatisk vælger målingen test parametre, der er anført i tabel 1.

Analytiske betingelser
Måling Bølgelængde scanning
Scan-tilstand Synkron
Datatilstand Fluorescens
EM WL 200 nm
EX Start WL 200 nm
EX Slut WL 900 nm
Scanningshastighed 240 nm / min
Forsinkelse 5,0 s
EX Slit 5,0 nm
EM Skar 20 nm
PMT Spænding 250 V
Korrigeret spektre ON
Svar Auto

Tabel 1.

3,1. Køb af Diffuser data

  1. Anbring diffuser i standardprøven rum og lukke prøverummet.
  2. Klik på vinduet kvanteudbyttet Korrektionsfaktor Måling og derefter på diffuser måling.
  3. Indtast filnavnet: "IS_factor_F70_diffuser" for diffusoren data og klik på OK (Video 1).
  4. Efter målingen, vil filen blive gemt i den "rigtige" mappen FL Solutions. Figur 1 er et eksempel på de Diffuser måledata.

3,2. Erhvervelse af korrektionsfaktor for ingen prøve (reference)

<ol>
  • Fjern standard prøve rummet fra instrumentet, butikken diffuser, derefter installere integrerende sfære.
  • Fyld pulver cellen med aluminiumoxidpulver op til en højde på mindst 25 mm for at sikre, at pulveret er helt dækker port integrerende kugle. Trykke på bunden af ​​cellen omhyggeligt for at komprimere pulver.
  • Anbring aluminiumoxid hvide flise i referenceport (P2) af den integrerende sfære (den vender emission monokromator), og pulveret cellen med aluminiumoxid i prøveporten (P1) af den integrerende sfære (den vender mod excitation monokromator ).
  • Klik på kvanteudbyttet Korrektionsfaktor Måling vinduet, derefter på Ulbrichtkugle måling (uden prøve) (Video 2).
  • Softwaren vil minde dig om at indstille prøverne. Indtast navnet "IS med ingen prøve" og klik OK.
  • Efter målingen, vil filen blive gemt i mappen "korrektioner t "af FL Solutions. Figur 2 er et eksempel på den integrerende sfære med ingen prøve måledata.
  • 3,3. Erhvervelse af korrektionsfaktor i nærvær af en prøve:

    1. Fjern cellen med aluminiumoxid pulver og erstatte den med Spectralon hvide standard. (Den Spectralon standard skal være mod excitation monochromator (P1)).
    2. Klik på kvanteudbyttet Korrektionsfaktor Måling vinduet og derefter på integrerende sfære måling (med prøve). Softwaren vil minde dig om at sætte standarden Reflektans Materiale til måling.
    3. Indtast navnet: "ER med prøve" for Integration Sphere med prøve datafil, og klik på OK (Video 3).
    4. Efter målingen, vil filen blive gemt i den "rigtige" mappen FL Solutions. Figur 3 er et eksempel på den integrerende sfære med eksempler på måledata.
    "> BEMÆRK: Hvis du skal bruge cutoff filtre til at blokere anden orden spredning lys på emission side, som interfererer med fluorescens peak, skal du måle en baseline ved hjælp af diffusor alene og også diffusor og den rette filtrere disse. datafiler vil blive brugt af softwaren ved beregning kvanteudbytte. I praksis anbefaler vi at måle alle de cutoff filtre som en del af den oprindelige opsætning af systemet.

    4. Eksempel Måling (natriumsalicylat Powder)

    Kvantumudbytte måling involverer opnåelse af et emissionsspektrum for både ikke-prøve (reference) og i nærvær af en prøve. Vælg de analytiske måleparametre som følger:

    1. Klik på "Method" knappen og i fanen Generelt skal du vælge bølgelængde scanning som målemetode og indtaste de nødvendige oplysninger om operatøren og tilbehør(Video 4).
    2. Klik på "Instrument"-fanen og indtast måleparametre for instrumentet som vist i tabel 2 (Video 5).
    Analytiske betingelser
    Måling Bølgelængde scanning
    Scan-tilstand Emission
    Datatilstand Fluorescens
    EX WL 350 nm
    EM Start WL 330 nm
    EM Afslut WL 600 nm
    Scanningshastighed 1200 nm / min
    Forsinkelse 0 s
    EX Slit 5,0 nm
    EM Skar 5,0 nm
    PMT Spænding 350 V
    Korrigeret spektre ON
    Svar Auto
    Korrigeret spektre ON

    Tabel 2 nedenfor.

    1. Ingen yderligere indstillinger kræves på dette tidspunkt, da Monitor, forarbejdnings-og fanen Rapport indstillinger kan foretages, efter at data er blevet målt. Vi er lige til at gennemgå dem, og klik derefter på OK-knappen for at indstille den valgte måleparametre i instrumentet (Video 6).
    2. Som en option, kan valgte indstillinger gemmes til fremtidig brug. Vi vil fortsætte nu måle Aluminum Oxide henvisningen standard ved hjælp af direkte excitation.
    3. Anbring pulveret cellen med Al2O3-pulveret i prøven måling port (P1) (foran exciteringsstrålen).
    4. Klik på "Sample" knappenog skriv prøven navn: "P1_Baseline_Al2O3", og klik derefter på feltet ud for "Auto fil". Vælg den mappe og filnavnet for data: "P1_Baseline_Al2O3", og klik derefter på "Gem" og "OK" (Video 7).
    5. Klik på "Measure"-knappen for at måle Al2O3 prøven. (Video 8), efter databehandling åbnes, skal du klikke på "Auto Scale akse"-knappen for at justere skalaen, for at visualisere den spredende toppen med direkte excitation (Figur 4).
    6. Nu vil vi gå videre måle prøven af ​​natriumsalicylat med direkte excitation. Klik på "prøve" ikonet, og indtast "P1_Sodium Salicylat" for prøven og filnavnet, og klik derefter på OK-knappen (Video 9).
    7. Placer natriumsalicylat prøven i pulveret cellen og i P1-porten på at integrere kugle (havnen vender excitationslysstrålen) og klik på "Measure"-knappen. (Video 10) Når dataene processenING åbnes, skal du klikke på "Auto Scale akse"-knappen for at justere skalaen og visualisere spredning og fluorescens toppe.
    8. På dette tidspunkt vil vi gentage målinger for Aluminiumoxid og natriumsalicylat med prøverne placeret i P2 port Ulbrichtkugle, for at læse dem ved hjælp af indirekte excitation.
    9. Klik først på "prøve" knappen og typen prøven og filnavnet: "P2_Baseline_Al2O3" for dem begge (Video 11).
    10. Flyt Aluminum Oxide hvid flise fra P2 til P1 for at integrere kugle og læg en celle fyldt med aluminiumoxidpulver i P2.
    11. Klik på "Mål" for at læse prøve (video 12).
    12. For at fuldføre prøven måling vi nødt til at måle natriumsalicylat prøven ved hjælp af indirekte bestråling. Først skal vi skrive prøve og filnavne som i tidligere trin. Navnet vil blive P2_Sodium salicylat (Video 13).
    13. Placer natriumsalicylat prøven i P2 port integrerende kugle og klik på måleknappen (Video 14).

    5. Kvantumudbytte Beregning

    Først vil vi fortsætte lastning Integrationskuglens korrektionsfaktorerne.

    1. Klik på kvanteudbyttet Beregning knappen for at åbne kvanteudbyttet beregning program (video 15).
    2. Klik på kvanteudbyttet Korrektionsfaktor Setting knappen (Video 16).
    3. Klik på Integration Sphere Rettelse fanen og klik på boksen foran "Integration sfære korrektion", og klik derefter på Filter Rettelse fanen og sørg for, at "Filter korrektion" boks er fravalgt, klik igen på Ulbrichtkugle Correction fane (Video 17 ).
    4. Klik på knappen Indlæs af Diffuse måledata sektionen, og vælg derefter filen "IS_factor_F70 ingen prøve" (
    5. Vælg "IS_factor_F70_diffuser"-filen, og klik derefter på knappen Indlæs (Video 19).
    6. Klik på knappen Indlæs af Ulbrichtkugle måledata (uden prøve) sektion (video 20).
    7. Vælg "IS_factor_F70 ingen prøve"-filen, og klik derefter på knappen Indlæs (Video 21).
    8. Klik på knappen Indlæs af Ulbrichtkugle måledata (med prøve) sektion (video 22).
    9. Vælg "IS_factor_F70 med prøve" fil og derefter på knappen Indlæs (Video 23).
    10. Normaliseret bølgelængde kan efterlades ved 600 nm eller justeres til bølgelængden værdi, hvor den integrerende sfære korrektion er lig med en. For at gøre dette, skal du sørge feltet foran "Display kvanteudbytte beregning vindue" er markeret, og klik på OK-knappen for "Quantum Udbytte Factor Setting" window, som vil lukke dette vindue (Video 24).
    11. Klik nu på "Integration Sphere Korrektion"-fanen i "Quantum Udbytte Beregning" vinduet og justere markøren indtil den integrerende sfære korrektion læsning er "1", gør opmærksom på bølgelængde (Video 25).
    12. Klik på "Quantum Udbytte Korrektionsfaktor Setting" og om nødvendigt ændre det normaliserede bølgelængde til læsningen opnået i det foregående trin, og klik på OK-knappen (Video 26).

    Det næste skridt er at indlæse Baseline og Sample datafiler

    1. Klik på "Quantum Udbytte Beregning"-fanen (Video 27).
    2. Load "Data uden prøve" (file P1_Baseline_ Al2O3) til direkte bestråling ved at klikke på knappen Indlæs og belastning "Data med prøve" (file P1_Sodium salicylat) for direkte bestråling (Video 28).
    3. (Video 29).
    4. Nu vil vi beregner kvanteudbytte for direkte bestråling af prøven. Klik på "Calculation" knappen og læse resultaterne (Video 30). Vi får brug for disse data for den endelige beregning af kvanteudbytte for prøven under hensyntagen til indirekte excitation.
    5. Klik på Tekstfil og gemme dataene under filnavnet "QY Direct Irradiation" (Video 31).
    6. Ved hjælp af data filer P2_Baseline_Al2O3 og P2_Sodium salicylat, beregner vi kvanteudbytte for indirekte excitation (Video 32) Nu vil vi gemme disse data til den endelige kvanteudbytte beregning.
    7. Klik på Tekstfil og gemme data tekstfil under navnet "QY Indirekte Irradiation" (Video 33) Nu vil vi åbne de to tekstfiler i Excel med de kvanteudbytte data til direktivt og indirekte excitation. Endelig vil vi beregner kvanteudbytte for prøven, herunder virkningen af ​​indirekte Excitation, efter følgende formel:

    Φ = Φd-(1-Ad) ΦI

    Hvor:

    Φ er den korrigerede kvantumudbyttet under hensyntagen indirekte excitation

    Φd er det indre kvantumudbyttet hjælp af direkte excitation. (Intern kvantumudbytte = mængden af ​​fluorescens / mængden af ​​absorberet excitationslys.)

    Ad er absorptansen direkte excitation. (Dette er forholdet mellem mængden af ​​exciteringsstrålen absorberet af prøven). (Absorbans = (arex - CsEx) / arex, hvor arex er mængden af ​​excitationslyset, og CsEx er mængden af ​​reflekteret lys)

    ΦI er det indre kvantumudbyttet hjælp Indirekte Excitation

    Φ = 0,536 - (1-0,848) 0,420 Beregnet
    Φ = 0,47216

    6. Beregning af farvekvalitet

    1. Vi vil bruge den valgfri software Report Generator sammen med en skabelon forberedt til beregning af kromaticitet.
    2. Åbn datafilen P1_Sodium salicylat (Video 34).
    3. Klik på "Property" knappen, derefter på "fanen Rapport". I "Output" Vælg "Brug print generator ark" fra rullemenuen. I "Print poster" Vælg skabelon "FL70Std01_Color-chart.xls", og klik derefter på "Åbn" knappen. Der er ingen grund til at vælge bølgelængdeområde og interval, da dette sker automatisk ved Report Generator (Video 35).
    4. Det næste skridt er at oprette rapporten. Klik på "Rapport" fanen og makro for at skabe rapporten vil blive gennemført, og gemmes i "Rapporter" mappe i Excel-format under prøven navn (Video 36). < / Li>
    5. På dette tidspunkt kan vi åbne rapporten for at se farven data (video 37).

    7. Secrets til succes

    1. Anvendes friske prøver.
    2. Vær opmærksom på, at materiale fra forskellige producenter kunne give forskellige resultater.
    3. Trykke på bunden af ​​pulveret cellen at komprimere prøven og udgør en ensartet overflade til måling.
    4. Beskytte prøver fra lys. De forværres med udsættelse for lys.
    5. Prøv at bruge en hurtigere scanning hastighed for at minimere prøve udsættelse for lys.

    8. Repræsentative resultater

    8,1. Natriumsalicylat vides at have et kvanteudbytte på 0,4-0,5

    Figur 1
    Figur 1. Klik her for at se større figur .

    iles/ftp_upload/3066/3066fig2.jpg "alt =" Figur 1 "/>
    Figur 2. Klik her for at se større figur .

    Figur 1
    Figur 3. Klik her for at se større figur .

    Disclosures

    Luis A. Moreno er ansat ved Hitachi High Technologies Amerika, der producerer det instrument, der anvendes i denne artikel.

    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).

    Comments

    0 Comments


      Post a Question / Comment / Request

      You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

      Usage Statistics