Absolute kvanteutbytte Måling av Powder Samples

Biology
 

Summary

I denne videoen vil vi demonstrere måling og beregning absolutt kvanteutbytte og chromaticity koordinatene direkte i pulver prøver ved hjelp av Hitachi F-7000 kvanteutbytte 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 av fluorescens kvanteutbytte er blitt et viktig redskap i jakten på nye løsninger i utvikling, evaluering, kvalitetssikring og forskning av belysning, AV-utstyr, organisk EL materiale, filmer, filtre og fluorescerende prober for bio-industrien.

Kvanteutbytte beregnes som forholdet mellom antall fotoner absorberes, til antallet fotoner som slippes ut av et materiale. Jo høyere kvanteutbytte, jo bedre effektiviteten av fluorescerende materiale.

For målingene omtalt i denne videoen, vil vi bruke Hitachi F-7000 fluorescens spektrofotometer utstyrt med kvanteutbytte måling tilbehør og Report Generator program. All informasjonen gjelder for dette systemet.

Måling av kvanteutbytte i pulverform prøvene er utført følge disse trinnene:

  1. Generering av instrument korreksjonsfaktorer for magnetisering og emission monochromators. Dette er en viktig forutsetning for korrekt måling av kvanteutbytte. Det har blitt utført på forhånd for hele måleområdet for instrumentet, og vil ikke bli vist i denne videoen på grunn av tidsbegrensning.
  2. Måling av å integrere sphere korreksjonsfaktorer. Hensikten med dette trinnet er å ta hensyn til refleksjon egenskaper integrere sfære som brukes for målingene.
  3. Referanse og Sample måling med direkte magnetisering og indirekte eksitasjon.
  4. Kvanteutbytte beregning ved hjelp av direkte og indirekte eksitasjon. Direkte magnetisering er når prøven er vendt direkte magnetisering bjelken, noe som ville være det normale måleoppsettet. Men fordi vi bruker en integrert sfære, er en del av de slippes ut fotoner som følge av fluorescens reflekteres av å integrere sfære og vil re-opphisse prøven, så vi må ta hensyn indirekte eksitasjon. Dette er ACCOmplished ved å måle prøven plasseres i havnen mot utslipp monokromator, beregning indirekte kvanteutbytte og korrigere direkte kvanteutbytte beregning.
  5. Korrigert kvanteutbytte beregning.
  6. Farge koordinerer beregning ved hjelp Report Generator program.

De Hitachi F-7000 kvanteutbytte Measurement System tilbyr fordeler for dette programmet, som følger:

  • Høy følsomhet (S / N ratio 800 eller bedre RMS). Signal er Raman band av vann målt under følgende vilkår: Ex bølgelengde 350 nm, band pass Ex og Em 5 nm respons 2 sek), er støy målt ved maksimal av Raman topp. Høy følsomhet gjør at måling av prøver, selv med lav kvanteutbytte. Ved hjelp av dette systemet har vi målt quantum rentene så lave som 0,1 for et utvalg av salisylsyre og så høyt som 0,8 for et utvalg av magnesium tungstate.
  • Svært nøyaktig måling med en dynamisk spekter av 6 bestillinger avstørrelsesorden tillater målinger av både skarpe spredning topper med høy intensitet, samt brede fluorescens topper med lav intensitet under samme vilkår.
  • Høy målenøyaktighet gjennomstrømming og redusert lys eksponering for prøven, på grunn av en høy skannehastighet på opptil 60.000 nm / minutt og automatisk lukker funksjon.
  • Måling av kvanteutbytte over et bredt bølgelengdeområde fra 240 til 800 nm.
  • Nøyaktig kvanteutbytte målinger er et resultat av å samle instrument spektral respons og integrere sphere korrigeringsfaktorer før måling prøven.
  • Stort utvalg av kalkulerte parametere gitt av dedikerte og brukervennlig programvare.

I denne videoen vil vi måle natrium salicylate i pulverform som er kjent for å ha en kvanteutbytte verdi på 0,4 til 0,5.

Protocol

1. System Configuration

  1. F-7000 Fluorescence spektrofotometer utstyrt med høy følsomhet utvidet rekkevidde photomultiplier R-928F detektor.
  2. F-7000 Tilbehør: Rhodamine B, lys diffuser, rødt filter og sub-standard lyskilde ble brukt til å generere de spektrale korreksjonsfaktorer for instrumentet.
  3. Quantum Yield måling tilbehør, som inkluderer: 60 mm Integrering sfære, aluminiumoksid hvite fliser, Spectralon hvit standard, Powder celler (2EA), aluminiumoksid pulver og kvanteutbytte programvare.
  4. Rapport Generator programmet og den aktuelle malen skal brukes til beregning av Farge koordinater.

2. System Setup

  1. Slå på Hitachi F-7000 fluorescens spektrofotometer og la xenon lampe å varme opp til en time. Begynn å bruke standard sample rom (kyvetteholderen) installert i instrumentet.

3. ACQuisition av Integrering Sphere Korreksjonsfaktorene

Ved måling av Integrering Sphere korrigeringsfaktorer, velger programvaren automatisk måling testparametrene oppført i Tabell 1.

Analytiske VILKÅR
Måling Bølgelengde skanning
Skannemodus Synkron
Data-modus Fluorescens
EM WL 200 nm
EX Start-WL 200 nm
EX End WL 900 nm
Skannehastighet 240 nm / min
Forsinkelse 5,0 s
EX Slit 5,0 nm
EM Splitt 20 nm
PMT Spenning 250 V
Korrigert spektra
Response Auto

Tabell 1.

3.1. Oppkjøp av diffuser data

  1. Plasser diffusor i standard prøven og lukk prøven kupé.
  2. Klikk på vinduet kvanteutbytte korreksjonsfaktor Måling og deretter på Diffuser måling.
  3. Angi filnavnet: "IS_factor_F70_diffuser" for diffusoren data og klikk OK (Video 1).
  4. Etter måling, vil filen bli lagret i "riktig" mappe FL Solutions. Figur 1 er et eksempel på diffusoren Måledata.

3.2. Oppkjøp av korreksjonsfaktor for no prøve (referanse)

<ol>
  • Fjern standard sample kupé fra instrumentet, butikken diffuser, deretter installere integrere sfære.
  • Fyll pulver celle med aluminiumoksid pulver opp til en høyde på minst 25 mm for å sikre at pulveret fullt ut dekker porten for å integrere sfære. Trykk på bunnen av cellen nøye for å komprimere pulveret.
  • Plasser aluminiumoksid hvite fliser i referanse-porten (P2) av å integrere sfære (den mot utslipp monokromator) og pulveret celle med aluminiumoksid i utvalget port (P1) av Integrering sfære (den mot eksitasjon monokromator ).
  • Klikk på kvanteutbytte korreksjonsfaktor Måling vinduet, deretter på Integrering Sphere Measurement (uten sample) (Video 2).
  • Programvaren vil minne deg på å sette prøvene. Skriv inn navnet "IS uten sample" og klikk OK.
  • Etter måling, vil filen bli lagret i mappen "korrigering t "av FL Solutions. Figur 2 er et eksempel på Integrering Sphere uten eksempeldata måledata.
  • 3.3. Oppkjøp av korreksjonsfaktor i nærvær av en prøve:

    1. Fjern celle med aluminiumoksid pulver og erstatte den med Spectralon hvite standard. (The Spectralon standarden bør være vendt eksitasjon monokromator (P1)).
    2. Klikk på kvanteutbytte korreksjonsfaktor Måling vinduet og deretter på Integrering Sphere Måling (med prøve). Programvaren vil minne deg på å sette standarden Reflektans Materiale for måling.
    3. Skriv inn navnet: "IS med sample" for Integrating Sphere med prøven data filen og klikk OK (bilde 3).
    4. Etter måling, vil filen bli lagret i "riktig" mappe FL Solutions. Figur 3 er et eksempel på Integrering Sphere med eksempeldata måledata.
    "> MERK: I tilfelle du trenger å bruke avkuttede filtrene til å blokkere andre for spredning lys på utslipp side som forstyrrer fluorescens topp, må du måle en grunnlinje med diffuser bare og også diffuser og riktig filter disse. datafiler vil bli brukt av programvaren ved beregning kvanteutbytte. I praksis anbefaler vi å måle alle de avkuttede filtrene som en del av den første satt opp av systemet.

    4. Eksempel Måling (Sodium salicylate Powder)

    Kvanteutbytte måling innebærer overtakelse av en emisjon spektrum for både no-sample (referanse) og i nærvær av en prøve. Velg analytiske måleparametere som følger:

    1. Klikk på "Method"-knappen, og i kategorien Generelt velger bølgelengde skanning som måling modus og angi riktig informasjon om operatøren og tilbehør(Video 4).
    2. Klikk på "Instrument"-fanen og angi måleparametre for instrumentet som vist i Tabell 2 (Video 5).
    Analytiske VILKÅR
    Måling Bølgelengde skanning
    Skannemodus Utslipp
    Data-modus Fluorescens
    EX WL 350 nm
    EM Begynn WL 330 nm
    EM Avslutt WL 600 nm
    Skannehastighet 1200 nm / min
    Forsinkelse 0 sek
    EX Slit 5,0 nm
    EM Splitt 5,0 nm
    PMT Spenning 350 V
    Korrigert spektra
    Response Auto
    Korrigert spektra

    Tabell 2.

    1. Ingen flere innstillinger er nødvendig på dette tidspunktet siden Monitor, Processing and Report tabulatorinnstillinger kan gjøres etter at dataene er blitt målt. Vi bare kommer til å vurdere dem, og klikk på OK-knappen for å sette de utvalgte måleparametre i instrumentet (Video 6).
    2. Som et alternativ, kan innstillinger valgt lagres for fremtidig bruk. Vi vil fortsette nå måle aluminiumoksid referansestandard med direkte eksitasjon.
    3. Plasser pulver celle med Al2O3 pulver i utvalget måling port (P1) (foran eksitasjon stråle).
    4. Klikk på "Sample"-knappenog skriv prøven navn: "P1_Baseline_Al2O3", klikk deretter på boksen ved siden av "Auto fil". Velg mappen og filnavnet for data: "P1_Baseline_Al2O3", deretter "Lagre" og "OK" (bilde 7).
    5. Klikk på "Mål"-knappen for å måle Al2O3 prøven. (Video 8), etter at databehandlingen åpnes, klikk på "Auto Scale Axis"-knappen justere skalaen, for å visualisere spredning topp med direkte eksitasjon (figur 4).
    6. Nå vil vi fortsette å måle utvalget av Sodium salicylate bruke direkte eksitasjon. Klikk på "Sample"-ikonet og skrive "P1_Sodium salicylate" for prøven og filnavn, og klikk på OK-knappen (Video 9).
    7. Plasser Sodium salicylate prøven i pulveret celle og i P1-porten på å integrere sfære (porten mot magnetisering lysstråle) og klikk på "Mål"-knappen. (Video 10) Når dataene prosessening åpnes, klikk på "Auto Scale Axis"-knappen for å justere skalaen og visualisere spredning og fluorescens topper.
    8. På dette tidspunktet vil vi gjenta målinger for aluminiumoksid og Sodium salicylate med prøvene plassert i P2-porten på å integrere sfære, for å lese dem med indirekte eksitasjon.
    9. Klikk først på "Sample"-knappen og skriv prøven og filnavnet: "P2_Baseline_Al2O3" for dem begge (Video 11).
    10. Flytt aluminiumoksid hvite flis fra P2 til P1 for å integrere sfære og plassere en celle fylt med aluminiumoksid pulver i P2.
    11. Klikk på "måle" knappen for å lese prøven (Video 12).
    12. For å fullføre prøven målingen vi trenger for å måle natrium salicylate prøven ved hjelp av indirekte bestråling. Først skal vi skrive prøven og filnavnene som i forrige trinn. Navnet vil være P2_Sodium salicylate (Video 13).
    13. Plasser natrium salicylate prøven i P2-porten på å integrere sfære og klikk Measure knappen (Video 14).

    5. Kvanteutbytte Beregning

    Først vil vi fortsette å laste integrerende sphere korreksjonsfaktorer.

    1. Klikk på kvanteutbytte Beregning knappen for å åpne kvanteutbytte beregningsprogram (Video 15).
    2. Klikk på kvanteutbytte korreksjonsfaktor Innstilling knappen (Video 16).
    3. Klikk på Integrering Sphere Correction fanen og klikk i boksen foran "Integrering sfære korreksjon", klikk deretter på Filter Correction fanen og kontroller at "Filter korreksjon" boksen ikke er valgt, klikk igjen på Integrering Sphere Correction kategorien (Video 17 ).
    4. Klikk på Load knappen i Diffuse Measurement Data-seksjonen, velg fil "IS_factor_F70 no sample" (
    5. Velg "IS_factor_F70_diffuser"-filen og klikk deretter på lasten knappen (Video 19).
    6. Klikk på Load knappen for Integrering sphere måledata (uten sample) seksjonen (Video 20).
    7. Velg "IS_factor_F70 no sample" filen og klikk deretter på lasten knappen (Video 21).
    8. Klikk på Load knappen for Integrering sphere måledata (med mal) seksjonen (Video 22).
    9. Velg "IS_factor_F70 med sample" filen og deretter på lasten knappen (Video 23).
    10. Normalisert bølgelengde kan stå på 600nm eller justeres mot bølgelengde verdien der integrere sfæren korreksjon er lik en. For å gjøre dette, pass på at boksen foran "Display kvanteutbytte beregning vindu" er valgt og klikk på OK knappen for "Quantum Yield Factor Setting" window, som vil stenge dette vinduet (Video 24).
    11. Klikk nå på "Integrering Sphere Correction" kategorien i "Quantum Yield Beregning" vinduet og juster markøren inntil Integrering sfæren korreksjon lesing er "1", noe som gjør oppmerksom på bølgelengde (Video 25).
    12. Klikk på "Quantum Yield korreksjonsfaktor Setting" og hvis det kreves endring normalisert bølgelengde til lesingen innhentet i forrige trinn, og klikk på OK-knappen (Video 26).

    Det neste trinnet er å laste Baseline og prøve datafiler

    1. Klikk på "Quantum Yield Beregning"-kategorien (Video 27).
    2. Load "Data uten sample" (fil P1_Baseline_ Al2O3) for direkte bestråling ved å klikke på lasten knappen og laste "Data med sample" (fil P1_Sodium salicylate) for direkte bestråling (Video 28).
    3. (Video 29).
    4. Nå vil vi beregne kvanteutbytte for direkte bestråling av prøven. Klikk på "Beregning"-knappen og lese resultatene (Video 30). Vi trenger disse opplysningene for den endelige beregningen av kvanteutbytte for prøven tatt i betraktning indirekte eksitasjon.
    5. Klikk på Tekst-fil og lagre dataene under filnavnet "QY direkte bestråling" (Video 31).
    6. Ved hjelp av data filer P2_Baseline_Al2O3 og P2_Sodium salicylate, vil vi beregne kvanteutbytte for indirekte eksitasjon (Video 32) Nå skal vi lagre disse dataene for den endelige kvanteutbytte beregning.
    7. Klikk på Tekst-fil og lagre data tekstfilen under navnet "QY Indirekte Bestråling" (Video 33) Nå skal vi åpne to tekstfiler i Excel med de kvanteutbytte data for retningt og indirekte eksitasjon. Til slutt vil vi beregne Quantum Yield for prøven inkludert effekten av indirekte Eksitasjon, ved hjelp av følgende formel:

    Φ = Φd-(1-Ad) ΦI

    Hvor:

    Φ er den korrigerte kvanteutbytte hensyntatt indirekte eksitasjon

    Φd er den interne kvanteutbytte bruke Direct eksitasjon. (Intern kvanteutbytte = Mengde fluorescens / Mengde absorbert eksitasjon lys.)

    Ad er absorptance for direkte magnetisering. (Dette er forholdet mellom mengden av eksitasjon bjelke absorberes av prøven). (Absorbance = (AREX - CsEx) / AREX, hvor AREX er mengden av eksitasjon lys og CsEx er mengden av reflektert lys)

    ΦI er den interne kvanteutbytte hjelp Indirect Eksitasjon

    Φ = 0,536 - (1 til 0.848) 0.420 Beregnet
    Φ = 0,47216

    6. Beregning av Farge

    1. Vi vil bruke den valgfrie programvaren Report Generator sammen med en mal utarbeidet for beregning av chromaticity.
    2. Åpne datafilen P1_Sodium salicylate (Video 34).
    3. Klikk på "Property"-knappen, deretter "Rapport fanen". I "Output" velg "Bruk print generator ark" fra rullegardinmenyen. I "Print eks" velg mal "FL70Std01_Color-chart.xls" og klikk "Åpne" knappen. Det er ikke nødvendig å velge bølgelengdeområdet og intervall, da dette gjøres automatisk ved Report Generator (Video 35).
    4. Det neste trinnet er å lage rapporten. Klikk på "Rapport"-fanen og makro for å opprette rapporten vil bli utført og lagret i "Rapporter"-mappen i Excel-format under prøven navn (Video 36). < / Li>
    5. På dette tidspunktet kan vi åpne rapporten for å se fargen data (Video 37).

    7. Secrets til suksess

    1. Bruk ferske prøver.
    2. Vær oppmerksom på at materiale fra forskjellige produsenter kunne gi ulike resultater.
    3. Trykk bunnen av pulveret cellen å komprimere prøven og presentere en ensartet overflate for måling.
    4. Beskytt prøver fra lys. De svekkes med lyseksponering.
    5. Prøv å bruke en raskere skanning hastighet for å minimere prøve eksponering for lys.

    8. Representative Resultater

    8.1. Natrium salicylate er kjent for å ha en kvanteutbytte av 0,4 til 0,5

    Figur 1
    Figur 1. Klikk her for å se større figur .

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

    Figur 1
    Figur 3. Klikk her for å se større figur .

    Disclosures

    Luis A. Moreno er ansatt ved Hitachi High Technologies Amerika som produserer instrumentet som brukes i denne artikkelen.

    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