Absolute Quantum meten van de opbrengst van Powder Monsters

Biology
 

Summary

In deze video laten we zien het meten en berekenen van absolute kwantumopbrengst en chromatische coördinaten direct in poeder monsters met behulp van de Hitachi F-7000 Quantum Yield meetsysteem.

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

Het meten van fluorescentie quantum opbrengst is uitgegroeid tot een belangrijk instrument in de zoektocht naar nieuwe oplossingen in de ontwikkeling, evaluatie, kwaliteitscontrole en het onderzoek van verlichting, AV-apparatuur, organisch EL materiaal, films, filters en fluorescerende probes voor de bio-industrie.

Quantumrendement wordt berekend als de verhouding tussen het aantal fotonen geabsorbeerd, het aantal fotonen die door een materiaal. Hoe hoger de kwantumopbrengst, hoe beter de efficiëntie van de fluorescerende stof.

Voor de metingen te zien in deze video, zullen we gebruik maken van de Hitachi F-7000 fluorescentie spectrofotometer uitgerust met de Quantum Yield het meten van accessoire-en Report Generator programma. Alle verstrekte informatie is van toepassing op dit systeem.

Meting van quantum opbrengst in poedervorm monsters wordt uitgevoerd de volgende stappen:

  1. Genereren van instrument correctiefactoren voor de excitatie en emission monochromatoren. Dit is een belangrijke voorwaarde voor de juiste meting van kwantumopbrengst. Het is uitgevoerd bij voorbaat voor het volledige meetbereik van het instrument en zal niet worden getoond in deze video te wijten aan de tijd beperkingen.
  2. Meting van bolfotometer correctiefactoren. Het doel van deze stap is om rekening te houden reflectie karakteristieken van de bolfotometer voor de metingen.
  3. Referentie-en Sample metingen met behulp van directe excitatie en indirecte excitatie.
  4. Quantum Yield berekening met directe en indirecte excitatie. Direct excitatie wanneer het monster gericht rechtstreeks de exitatie stralenbundel, hetgeen de normale meetopstelling is. Omdat we een bolfotometer gebruik een gedeelte van de geëmitteerde fotonen gevolg van het monster fluorescentie wordt weergegeven door de bolfotometer en opnieuw opwekken monster, dus moet rekening houden indirect excitatie. Dit accomplished door het meten van het monster geplaatst in de haven met uitzicht op de emissie-monochromator, berekening van de indirecte quantumrendement en het corrigeren van de directe quantum opbrengst berekening.
  5. Gecorrigeerd quantum opbrengst berekening.
  6. Kleurcoördinaten berekening met Report Generator programma.

De Hitachi F-7000 Quantum Yield Measurement System biedt voordelen voor deze toepassing, als volgt:

  • Hoge gevoeligheid (S / R-verhouding 800 of beter RMS). Signaal is de Raman-band van het water gemeten onder de volgende voorwaarden: Ex golflengte 350 nm, band pass Ex en Em 5 nm, antwoord 2 sec), wordt geluid gemeten bij het maximum van de Raman piek. Hoge gevoeligheid kunnen de metingen van monsters zelfs bij lage kwantumopbrengst. Met behulp van dit systeem dat we hebben gemeten quantum opbrengst zo laag als 0,1 voor een steekproef van salicylzuur en zo hoog als 0,8 voor een steekproef van magnesium wolframaat.
  • Zeer nauwkeurige meting met een dynamisch bereik van 6 bestellingen vangrootte kunnen metingen van de scherpe verstrooiing pieken met hoge intensiteit, en brede pieken fluorescentie geringe intensiteit onder dezelfde voorwaarden.
  • Hoge meten van doorvoer en minder blootstelling aan licht aan het monster, als gevolg van een hoge scansnelheid tot 60.000 nm / minuut en automatische sluiter functie.
  • Meting van kwantumopbrengst over een breed golflengtegebied 240-800 nm.
  • Nauwkeurige quantumrendement metingen gevolg verzamelen instrument spectrale respons bolfotometer correctiefactoren voor de meting van het monster.
  • Grote selectie van de berekende parameters die door toegewijde en makkelijk te gebruiken software.

Tijdens deze video meet natriumsalicylaat in poedervorm waarvan bekend is dat een quantumrendement waarde van 0,4 tot 0,5 hebben.

Protocol

1. Systeemconfiguratie

  1. F-7000 Fluorescentie Spectrofotometer uitgerust met een hoge gevoeligheid groter bereik fotomultiplier R-928F detector.
  2. F-7000 Accessoires: Rhodamine B, licht diffuser, rode filter en sub-standaard lichtbron werden gebruikt om de spectrale correctiefactoren voor het instrument te genereren.
  3. Quantum Yield meten accessoire, dat bestaat uit: 60 mm bolfotometer, aluminiumoxide witte tegels, Spectralon witte standaard, Powder cellen (2EA), aluminiumoxide poeder en Quantum Yield software.
  4. Report Generator programma en de juiste sjabloon wordt gebruikt voor de berekening van chromatische coördinaten.

2. System Setup

  1. Zet de Hitachi F-7000 fluorescentie spectrofotometer en laat de xenon lamp om op te warmen voor een uur. Start met de standaard monster compartiment (cuvettehouder) geïnstalleerd in het instrument.

3. ACQuisition van bolfotometer Correctiefactoren

Bij het ​​meten van bolfotometer correctiefactoren de software automatisch het meten parameters in tabel 1.

ANALYTISCHE VOORWAARDEN
Meting Golflengte scan
Scan-modus Synchrone
Gegevens mode Fluorescentie
EM WL 200 nm
EX Start WL 200 nm
EX Einde WL 900 nm
Scansnelheid 240 nm / min
Vertraging 5,0 s
EX Slit 5,0 nm
EM Slit 20 nm
PMT Voltage 250 V
Gecorrigeerd spectra OP
Antwoord Auto

Tabel 1.

3.1. Overname van Diffuser gegevens

  1. Plaats diffuser in de standaard monster compartiment en sluit het monster compartiment.
  2. Klik op het venster Quantum Yield correctiefactor Meet-en vervolgens op Diffuser meting.
  3. Voer de bestandsnaam in: "IS_factor_F70_diffuser" voor de diffuser gegevens in en klik op OK (Video 1).
  4. Na de meting, wordt het bestand opgeslagen in de "juiste" map van FL Solutions. Figuur 1 is een voorbeeld van de Diffuser meetgegevens.

3.2. Verwerving van de correctiefactor voor geen monster (referentie)

<ol>
  • Verwijder de standaard monster compartiment van het instrument, op te slaan diffuser, installeer dan de bolfotometer.
  • Vul het poeder cel met aluminiumoxide poeder tot een hoogte van ten minste 25 mm om te controleren of het poeder volledig aan de poort van de bolfotometer bedekt. Raak de bodem van de cel zorgvuldig het poeder verdichten.
  • Plaats de aluminium-oxide witte tegel in de referentie-poort (P2) van de integrerende bol (de ene naar de emissie-monochromator) en het poeder cel met Aluminium Oxide in de steekproef-poort (P1) van de integrerende bol (de een tegenover de excitatie monochromator ).
  • Klik op de Quantum Yield correctiefactor Meting venster en over de integratie van Sphere meting (zonder sample) (Video 2).
  • De software zal u eraan herinneren om de monsters in te stellen. Voer de naam in "IS met geen monster" en klik op OK.
  • Na de meting, wordt het bestand opgeslagen in de map "Correc t "van FL oplossingen. Figuur 2 is een voorbeeld van de bolfotometer zonder voorbeeld meetgegevens.
  • 3.3. Verwerving van correctiefactor in aanwezigheid van een monster:

    1. Verwijder de cel met aluminiumoxide poeder en vervang deze door de Spectralon witte standaard. (De Spectralon standaard zou moeten zijn tegenover de excitatie monochromator (P1)).
    2. Klik op de Quantum Yield correctiefactor Meet-venster en dan op bolfotometer meting (met voorbeeld). De software zal u eraan herinneren om de standaard reflectie materiaal voor de meting in te stellen.
    3. Voer de naam: "IS met het monster" voor de bolfotometer met voorbeeld data bestand en klik op OK (Video 3).
    4. Na de meting, wordt het bestand opgeslagen in de "juiste" map van FL Solutions. Figuur 3 is een voorbeeld van de bolfotometer met voorbeeld meetgegevens.
    "> NB: In het geval dat je nodig hebt om cutoff filters te gebruiken om de tweede orde verstrooiing licht te blokkeren op de uitstoot kant die interfereren met de fluorescentie piek, moet u een basis met behulp van de diffuser alleen en ook de diffuser en de juiste filter te meten deze. data bestanden worden gebruikt door de software bij de berekening van quantum opbrengst. In de praktijk raden wij aan alle cutoff filters als onderdeel van de initiële opzet van het systeem te meten.

    4. Sample Measurement (natriumsalicylaat Poeder)

    Quantumrendement meting betreft het verkrijgen van een emissiespectrum voor niet-monster (referentie) en de aanwezigheid van een monster. Selecteer de analytische metingen parameters als volgt:

    1. Klik op de "Methode" knop en in het tabblad Algemeen Kies een golflengte van scan als de meting modus en voer de juiste informatie over de gebruiker en accessoires(Video 4).
    2. Op de "Instrument" tab en voer de verschillende parameters voor het instrument als weergegeven in tabel 2 (Video 5).
    ANALYTISCHE VOORWAARDEN
    Meting Golflengte scan
    Scan-modus Emissie
    Gegevens mode Fluorescentie
    EX WL 350 nm
    EM Start WL 330 nm
    EM End WL 600 nm
    Scansnelheid 1200 nm / min
    Vertraging 0 s
    EX Slit 5,0 nm
    EM Slit 5,0 nm
    PMT Voltage 350 V
    Gecorrigeerd spectra OP
    Antwoord Auto
    Gecorrigeerd spectra OP

    Tabel 2.

    1. Er zijn geen extra instellingen nodig zijn op dit moment sinds de Monitor, Verwerking en tabblad Rapport instellingen kunnen worden gemaakt nadat de gegevens zijn gemeten. We zijn gewoon om ze te beoordelen en vervolgens op de knop OK klikt, om de geselecteerde meet-parameters in te stellen in het instrument (Video 6).
    2. Als optie kan gekozen instellingen worden opgeslagen voor toekomstig gebruik. Wij gaan nu het meten van de Aluminium Oxide referentiestandaard met behulp van directe excitatie.
    3. Plaats het poeder cel Al2O3 poeder in het monster gemeten poort (P1) (voor de excitatiebundel).
    4. Klik op de "Voorbeeld" knopen typ het monster naam: "P1_Baseline_Al2O3", klik dan op het vakje naast "Auto bestand". Selecteer de map en de bestandsnaam voor de gegevens: "P1_Baseline_Al2O3" en klik vervolgens op "Save" en "OK" (Video 7).
    5. Klik op de "Measure"-toets voor het meten van de Al2O3 monster. (Video 8), na de verwerking van gegevens wordt geopend, klikt u op de "Auto Schaal As" knop het aanpassen van de schaal, de verstrooiing piek met directe excitatie (Figuur 4) te visualiseren.
    6. Nu gaan we verder het meten van de steekproef van natriumsalicylaat met behulp van directe excitatie. Klik op de "Sample" icoon en voer "P1_Sodium Salicylate" voor de steekproef en de bestandsnaam en klik op de knop OK (Video 9).
    7. Plaats de natriumsalicylaat monster in het poeder cel en in de P1-poort van de integrerende bol (de haven met uitzicht op de excitatie lichtstraal) en klik op de "Measure" knop. (Video 10) Wanneer de gegevens procesING venster wordt geopend, klikt u op de "Auto Schaal As" knop om de schaal aan te passen en te visualiseren de verstrooiing en fluorescentie pieken.
    8. Toen werd herhaalt metingen voor aluminiumoxide en natriumsalicylaat de monsters die in de P2 poort van de bolfotometer, om te lezen met indirecte excitatie.
    9. Klik eerst op de "Sample" knop en het type van het monster en de bestandsnaam: "P2_Baseline_Al2O3" voor beiden (Video 11).
    10. Verplaats de Aluminium Oxide witte tegel van P2 naar P1 van de bolfotometer en plaats een cel gevuld met aluminiumoxide poeder in P2.
    11. Klik op de "Measure" knop om het monster te lezen (Video 12).
    12. Om een ​​voorbeeld meting te voltooien moeten we de natriumsalicylaat monster te meten met behulp van indirecte bestraling. Eerst typt u het monster en bestandsnamen als in de vorige stappen. De naam zal P2_Sodium salicylaat (Video 13 zijn).
    13. Plaats de natriumsalicylaat monster in de P2 poort van de bolfotometer en klik op de knop Measure (Video 14).

    5. Quantum Yield Berekening

    Eerst zullen we gaan het laden van de bolfotometer correctiefactoren.

    1. Klik op de Quantum Yield Berekening knop om de quantum opbrengst rekenprogramma (Video 15) te openen.
    2. Klik op de Quantum Yield Correctie Factor knop Instelling (Video 16).
    3. Klik op de bolfotometer Correctie tab en klik op de box in de voorkant van "Integratie bol correctie", klik dan op het filter tabblad Correctie en zorg ervoor dat de "Filter correctie" vakje niet is geselecteerd, klikt u nogmaals op de bolfotometer tabblad Correctie (Video 17 ).
    4. Klik op de knop Laden van de diffuse meetgegevens sectie en selecteer bestand "IS_factor_F70 geen monster '(
    5. Selecteer de "IS_factor_F70_diffuser" bestand en klik op de knop Laden (Video 19).
    6. Klik op de knop Laden van de bolfotometer meetgegevens (zonder voorbeeld) sectie (Video 20).
    7. Selecteer de "IS_factor_F70 geen monster" bestand en klik op de knop Laden (Video 21).
    8. Klik op de knop Laden van de bolfotometer meetgegevens (met voorbeeld) sectie (Video 22).
    9. Selecteer de "IS_factor_F70 met het monster" bestand en vervolgens op de knop Laden (Video 23).
    10. Genormaliseerd golflengte kan worden links 600 nm of aangepast aan de golflengte waarde indien de bolfotometer correctie gelijk aan 1. Om dit te doen, zorg ervoor dat het vakje voor "Display quantum opbrengst calculatievenster" is geselecteerd en klik op de OK-toets van de "Quantum Yield Factor Setting" Window, die dit venster (Video 24) sluit.
    11. Klik nu op de "Integratie Sphere Correctie" tabblad van de "Quantum Yield Berekening" venster en stel de cursor tot het bolfotometer correctie lezen is "1", met vermelding van de golflengte (Video 25).
    12. Klik op de "Quantum Yield Correctie Factor Setting" en indien nodig wijzigen de genormaliseerde golflengte om de lezing verkregen in de vorige stap en klik op de knop OK (Video 26).

    De volgende stap is het laden van de Baseline en Sample gegevensbestanden

    1. Klik op de "Quantum Yield Berekening" tab (Video 27).
    2. Load "Data zonder sample" (file P1_Baseline_ Al2O3) voor directe bestraling door te klikken op de knop Laden en load "Data met de sample" (file P1_Sodium salicylaat) voor directe bestraling (Video 28).
    3. (Video 29) te selecteren.
    4. Nu gaan we berekenen de quantum opbrengst voor directe bestraling van het monster. Klik op de "Calculation" knop en lees de resultaten (Video 30). We zullen deze gegevens voor de definitieve berekening van de quantum opbrengst voor de steekproef rekening houdend met indirecte excitatie.
    5. Klik op Tekst-bestand en sla de gegevens onder de bestandsnaam "QY directe bestraling" (Video 31).
    6. Met behulp van gegevensbestanden P2_Baseline_Al2O3 en P2_Sodium salicylaat, zullen we quantum opbrengst te berekenen voor indirecte excitatie (Video 32) Nu gaan we slaan deze gegevens voor de laatste Quantum Yield berekening.
    7. Klik op het tekstbestand en sla de gegevens tekstbestand onder de naam "QY Indirecte bestraling" (Video 33) Nu gaan we de twee tekstbestanden openen in Excel met de Quantum Yield gegevens voor richtingt en indirecte excitatie. Tot slot zullen we berekenen de Quantum Yield voor het monster inclusief het effect van de indirecte excitatie, met de volgende formule:

    Φ = Φd-(1-Ad) ΦI

    Waar:

    Φ wordt de gecorrigeerde quantumopbrengst rekening houdend indirect excitatie

    Φd is de interne Quantum Yield met behulp van Direct excitatie. (Interne quantum opbrengst = hoeveelheid fluorescentie / Bedrag van de geabsorbeerde excitatie licht.)

    Ad is de absorptiefactor voor directe excitatie. (Dit is de verhouding van de hoeveelheid excitatiebundel geabsorbeerd door het monster). (Extinctie = (Arex - CsEx) / Arex, waar Arex is de hoeveelheid excitatie licht en CsEx is de hoeveelheid gereflecteerd licht)

    ΦI is de interne Quantum Yield met behulp van Indirect Excitatie

    Φ = 0.536 - (1-0.848) 0.420 Berekend
    Φ = 0,47216

    6. Berekening van Kleursoort

    1. We zullen gebruik maken van de optionele software Report Generator, samen met een sjabloon voorbereid voor de berekening van de kleurkwaliteit.
    2. Open het bestand P1_Sodium salicylaat (Video 34).
    3. Klik op de "Property" knop, dan is de "tabblad Rapport". In "Output" selecteer "Use druk generator vel" uit het dropdown menu. In "Print items" kies template "FL70Std01_Color-chart.xls" en klik vervolgens op de knop "Openen". Er is geen noodzaak om de golflengtegebieden en interval te selecteren, omdat dit wordt automatisch gedaan door Report Generator (Video 35).
    4. De volgende stap is het maken van het rapport. Klik op de "Report" tab en de macro voor het maken van het rapport zal worden uitgevoerd en opgeslagen in de "Berichten" map in Excel-formaat onder de steekproef naam (Video 36). < / Li>
    5. Op dit moment kunnen we het rapport openen om de kleur van gegevens (Video 37) te zien.

    7. Secrets to Success

    1. Gebruik verse monsters.
    2. Wees ervan bewust dat materiaal van verschillende fabrikanten kunnen verschillende resultaten geven.
    3. Raak de cel van het poeder het monster comprimeren en een uniform oppervlak voor het meten presenteren.
    4. Bescherm monsters van licht. Ze verslechteren met de blootstelling aan licht.
    5. Probeer een snellere scansnelheid te proeven blootstelling aan licht te minimaliseren.

    8. Representatieve resultaten

    8.1. Natriumsalicylaat bekend een quantumrendement van 0,4 tot 0,5 heeft

    Figuur 1
    Figuur 1. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

    iles/ftp_upload/3066/3066fig2.jpg "alt =" Figuur 1 "/>
    Figuur 2. Klik hier voor een grotere afbeelding te bekijken .

    Figuur 1
    Figuur 3. Klik hier voor een grotere afbeelding te bekijken .

    Disclosures

    Luis A. Moreno is in dienst van Hitachi High Technologies-Amerika die het instrument gebruikt in dit artikel produceert.

    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