Medição Rendimento Absoluto Quantum of amostras de pó

Biology
 

Summary

Neste vídeo vamos demonstrar medir e calcular o rendimento quântico absoluto e cromaticidade coordenadas diretamente em amostras de pó que utilizam o Hitachi F-7000 Quantum Sistema de Medição de Rendimento.

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

Medição do rendimento quântico de fluorescência se tornou uma ferramenta importante na busca de novas soluções no controle de desenvolvimento, qualidade, avaliação e pesquisa da iluminação, AV equipamentos, material orgânico EL, filmes, filtros e sondas fluorescentes para a indústria de bio-.

Rendimento quântico é calculado como a razão entre o número de fotões absorvidos, para o número de fotões emitidos por um material. O rendimento mais elevado do quantum, melhor a eficiência do material fluorescente.

Para que as medidas apresentadas neste vídeo, iremos usar o Hitachi F-7000 espectrofotômetro de fluorescência equipado com o rendimento quântico de medição acessório e Relatório programa gerador. Toda a informação fornecida aplica-se a este sistema.

Medição do rendimento quântico em amostras de pó é realizada seguindo estes passos:

  1. Geração de fatores de correção de instrumentos para a excitação e emissmonocromadores de íons. Este é um requisito importante para a medição correta do rendimento quântico. Tem sido realizado em avanço para o intervalo de medição total do instrumento e não será mostrado neste vídeo devido a limitações de tempo.
  2. Medição de integrar fatores de correção esfera. O propósito deste passo é de levar em consideração características de reflectividade da esfera de integração utilizado para as medições.
  3. Referência e medição da amostra usando excitação direta e indireta de excitação.
  4. Quantum cálculo de rendimento utilizando excitação direta e indireta. Excitação directa é quando a amostra é de frente para directamente feixe de excitação, o que seria a configuração normal de medição. No entanto, porque usamos uma esfera de integração, uma parte dos fótons emitidos resultantes da fluorescência da amostra são refletidos pela esfera de integração e re-excitar a amostra, por isso precisamos levar em consideração a excitação indireta. Esta é a acomodaçãomplished através da medição da amostra colocada no porto de frente para o monocromador de emissão, calculando rendimento quântico indirecta e corrigindo o cálculo directo rendimento quântico.
  5. Corrigido cálculo de rendimento quântico.
  6. Cromaticidade coordena o cálculo usando o programa Gerador de Relatórios.

Os Hitachi F-7000 rendimento quântico de medição oferecem vantagens do sistema para esta aplicação, como segue:

  • Alta sensibilidade (S / N 800 ou RMS melhores). Sinal é a banda de Raman de água medido nas condições seguintes: comprimento de onda Ex 350 nm, Ex passa-banda e EM 5 nm, resposta 2 seg), o ruído é medido no máximo do pico Raman. Alta sensibilidade permite a medição de amostras, mesmo com baixo rendimento quântico. Usando este sistema, medimos rendimentos quânticos tão baixas como 0,1 para uma amostra de ácido salicílico e tão elevada como 0,8 para uma amostra de tungstato de magnésio.
  • Medição de alta precisão com uma gama dinâmica de 6 ordens demagnitude permite medições de ambos os picos de espalhamento afiadas de intensidade elevada, bem como grandes picos de fluorescência de baixa intensidade, nas mesmas condições.
  • Rendimento de medição de alta e exposição à luz reduzida para a amostra, devido a uma alta velocidade de digitalização de até 60.000 nm / minuto e função de obturador automático.
  • Medição do rendimento quântico em uma faixa de comprimento de onda larga de 240 para 800 nm.
  • Medições precisas de rendimento quântico são o resultado de recolha de resposta do instrumento espectral e integrando factores de correcção esfera antes da medição da amostra.
  • Grande selecção de parâmetros calculados fornecidos pelo software dedicado e fácil de usar.

Durante este vídeo mediremos salicilato de sódio na forma de pó, que é conhecido por ter um valor de rendimento quântico de 0,4 a 0,5.

Protocol

1. Configuração do Sistema

  1. F-7000 Espectrofotômetro de fluorescência equipado com alta fotomultiplicador faixa de sensibilidade ampliada R-928F detector.
  2. F-7000 Acessórios: rodamina B, a luz do difusor, vermelho de filtro e sub-padrão fonte de luz foram utilizados para gerar os factores de correcção espectrais para o instrumento.
  3. Quantum acessório Rendimento de medição, que inclui: 60 mm Integração esfera, telhas de óxido de alumínio branco, Spectralon branco padrão, células em pó (2ea), pó de alumínio Óxido de software e Quantum Rendimento.
  4. Programa de relatório gerador eo modelo apropriado será utilizada para o cálculo das coordenadas de cromaticidade.

2. Configuração do Sistema

  1. Ligue o F-7000 Hitachi espectrofotómetro de fluorescência e permitir que a lâmpada de xénon de aquecer durante uma hora. Começar a usar o compartimento da amostra padrão (titular cuvete) instalado no instrumento.

3. Acquisition de Integração de Fatores de Correção Sphere

Ao medir os fatores de correção Integração esfera, o software seleciona automaticamente os parâmetros de teste de medição listadas na Tabela 1.

Condições analíticas
Medição Comprimento de onda de digitalização
O modo de digitalização Síncrono
Modo de dados Fluorescência
EM WL 200 nm
EX Iniciar WL 200 nm
WL End EX 900 nm
Velocidade de digitalização 240 nm / min
Atrasar 5,0 s
Fenda EX 5,0 nm
EM Slit 20 nm
Tensão PMT 250 V
Espectros corrigidos ON
Resposta Automático

Tabela 1.

3,1. Aquisição de dados do difusor

  1. Coloque difusor no compartimento da amostra padrão e fechar o compartimento da amostra.
  2. Clique sobre o Rendimento janela Quantum de Medição Fator de Correção e, em seguida, na medição do difusor.
  3. Digite o nome do arquivo: "IS_factor_F70_diffuser" para os dados do difusor e clique em OK (vídeo 1).
  4. Após a medição, o arquivo será salvo na pasta "correta" de Soluções FL. Figura 1 é um exemplo dos dados de medição do difusor.

3,2. Aquisição de fator de correção para nenhuma amostra (de referência)

<ol>
  • Remova o compartimento da amostra padrão do instrumento, loja difusor, em seguida, instalar a esfera de integração.
  • Encher a célula em pó com o pó de óxido de alumínio até uma altura de pelo menos 25 mm a certificar-se o pó a cobrir completamente a porta da esfera de integração. Toque na parte inferior da célula cuidadosamente para compactar o pó.
  • Coloque o azulejo óxido de alumínio branco no porto de referência (P2) da esfera de integração (a um monocromador de frente para o emissão) e da célula em pó de óxido de alumínio no porto de amostra (P1) da esfera de integração (a um monocromador de frente para o excitação ).
  • Clique sobre o Rendimento janela Correção Medição Quantum Factor, em seguida, sobre a Integração Medição Sphere (sem amostra) (Vídeo 2).
  • O software irá lembrá-lo para definir as amostras. Digite o nome de "É com nenhuma amostra" e clique em OK.
  • Após a medição, o arquivo será salvo na pasta "Correção t "das Soluções FL. A Figura 2 é um exemplo da esfera de integração sem dados de medição da amostra.
  • 3,3. Aquisição de factor de correcção na presença de uma amostra:

    1. Remover a célula com pó de óxido de alumínio e substituí-la com o padrão branco Spectralon. (O padrão deve ser Spectralon de frente para o monocromador de excitação (P1)).
    2. Clique sobre o Rendimento janela Correção Medição Quantum Factor e, em seguida, sobre a Integração Medição Sphere (com amostra). O software irá lembrá-lo para definir o material de Reflectância padrão para a medição.
    3. Digite o nome: "É com a amostra" para a esfera de integração com arquivo de dados de exemplo e clique OK (Vídeo 3).
    4. Após a medição, o arquivo será salvo na pasta "correta" de Soluções FL. Figura 3 é um exemplo da esfera de integração com dados de medição da amostra.
    "> NOTA: Em caso de necessidade de usar filtros de corte para bloquear a luz de dispersão de segunda ordem no lado de emissão que interferem com o pico de fluorescência, você terá que medir uma linha de base usando apenas o difusor e também o difusor eo filtro apropriado Estes. arquivos de dados serão utilizados pelo software para o cálculo de rendimento quântico. Na prática, nós recomendamos medir todos os filtros de corte, como parte da configuração inicial do sistema.

    4. Medição da amostra (Pó O salicilato de sódio)

    Quantum a medição do rendimento envolve a aquisição de um espectro de emissão para ambos nenhuma amostra-(de referência) e na presença de uma amostra. Selecione os parâmetros analíticos de medida, como segue:

    1. Clique sobre o "Método" botão e, em geral varredura de comprimento de onda guia de seleção como o modo de medição e digite as informações apropriadas sobre o operador e acessórios(Vídeo 4).
    2. Clique no botão "Instrumento" tab e digite os parâmetros de medição para o instrumento como mostrado na Tabela 2 (vídeo 5).
    Condições analíticas
    Medição Comprimento de onda de digitalização
    O modo de digitalização Emissão
    Modo de dados Fluorescência
    EX WL 350 nm
    EM Iniciar WL 330 nm
    EM Fim WL 600 nm
    Velocidade de digitalização 1200 nm / min
    Atrasar 0 s
    Fenda EX 5,0 nm
    EM Slit 5,0 nm
    Tensão PMT 350 V
    Espectros corrigidos ON
    Resposta Automático
    Espectros corrigidos ON

    Tabela 2.

    1. Não há configurações adicionais são necessárias neste momento já que as configurações da guia do Monitor de Processamento e Relatório pode ser feita após os dados terem sido medidos. Estamos indo só para revê-las e, em seguida, clique no botão OK, a fim de definir os parâmetros de medição selecionados no instrumento (Vídeo 6).
    2. Como opção, as configurações selecionadas poderiam ser salvos para uso futuro. Vamos proceder agora medir o padrão de referência de alumínio Óxido usando excitação direta.
    3. Coloque a célula em pó com Al2O3 pó no porto de medição da amostra (P1) (em frente do feixe de excitação).
    4. Clique no botão "Amostra" botãoe digite o nome da amostra: "P1_Baseline_Al2O3", em seguida, clique na caixa ao lado de "arquivo Auto". Selecione a pasta eo nome do arquivo para os dados: "P1_Baseline_Al2O3", em seguida, clique em "Salvar" e "OK" (vídeo 7).
    5. Clique em "Measure" botão para medir a amostra Al2O3. (Video 8), depois que a janela de processamento de dados se abre, clique no "Auto escala do eixo" botão de ajuste da escala, para visualizar o pico de espalhamento com excitação direta (Figura 4).
    6. Agora vamos proceder a medição da amostra de salicilato de sódio usando excitação direta. Clique no botão "Amostra" ícone e digite "Salicilato P1_Sodium" para o nome da amostra e arquivo, clique no botão OK (Video 9).
    7. Coloque a amostra salicilato de sódio na célula em pó e na porta P1 da esfera de integração (a porta de frente para o feixe de luz de excitação) e clique em "Measure" botão. (Video 10) Quando o processo de dadosing janela se abre, clique no "Auto escala do eixo" para ajustar a escala e visualizar a dispersão e picos de fluorescência.
    8. Neste momento, vamos repetir as medições para o óxido de alumínio e salicilato de sódio com as amostras colocadas no porto P2 da esfera de integração, a fim de ler os usando excitação indirecta.
    9. Primeiro clique no "Amostra" botão e digite o nome da amostra e arquivo: "P2_Baseline_Al2O3" para ambos (Video 11).
    10. Mova o azulejo óxido de alumínio branco a partir de P2 para P1 da esfera de integração e coloque um celular cheio de pó de óxido de alumínio no P2.
    11. Clique em "Measure" botão para ler a amostra (Video 12).
    12. Para completar a medição da amostra é preciso medir a amostra de salicilato de sódio utilizando irradiação indireta. Primeiro, digite o exemplo e nomes de arquivo como nas etapas anteriores. O nome será P2_Sodium salicilato (Vídeo 13).
    13. Coloque a amostra de salicilato de sódio no porto P2 da esfera de integração e clique no botão Measure (Video 14).

    5. Quantum Cálculo Rendimento

    Primeiro vamos continuar carregando os fatores de correção que integram esfera.

    1. Clique no botão Cálculo rendimento quântico para abrir o programa de cálculo de rendimento quântico (Video 15).
    2. Clique no botão Correção Rendimento Ambiente Quantum Factor (vídeo 16).
    3. Clique na guia Integração Sphere Correção e clique na caixa na frente de "correção esfera Integração", em seguida, clique na guia filtros de correção e certifique-se o "filtro de correção de" caixa não estiver selecionada, clique novamente na guia Integração Sphere Correção (Video 17 ).
    4. Clique no botão Load do Diffuse seção Dados de Medição, em seguida, selecione o arquivo "IS_factor_F70 amostra não" (
    5. Selecione a opção "IS_factor_F70_diffuser" arquivo e clique no botão de carga (Video 19).
    6. Clique no botão Load dos dados da medição Integração esfera (sem amostra) seção (Video 20).
    7. Selecione a opção "IS_factor_F70 nenhuma amostra" do arquivo e clique no botão de carga (Video 21).
    8. Clique no botão Load dos dados da medição Integração esfera (com amostra) seção (Video 22).
    9. Selecione a opção "IS_factor_F70 com a amostra de arquivo" e em seguida, no botão de carga (Video 23).
    10. Comprimento de onda normalizado pode ser deixada a 600 nm ou ajustada para o valor de comprimento de onda em que a correcção esfera de integração é igual a 1. Para fazer isso, verifique se a caixa na frente de "Display janela cálculo rendimento quântico" está selecionado e clique no botão OK do "ajuste do fator de rendimento quântico" window, que vai fechar esta janela (Video 24).
    11. Agora clique em "Integrar Sphere Correção de" guia do "rendimento quântico de Cálculo" janela e ajustar o cursor até que a leitura correção Integração esfera é "1", fazendo notar o comprimento de onda (Video 25).
    12. Clique no "rendimento quântico ajuste do fator de correção" e, se necessária mudança no comprimento de onda normalizada para a leitura obtida na etapa anterior e clique no botão OK (Video 26).

    O próximo passo é carregar a linha de base e arquivos de dados de exemplo

    1. Clique no "rendimento quântico de Cálculo" guia (Video 27).
    2. Carregar "dados sem amostra" (arquivo P1_Baseline_ Al2O3) para irradiação direta, clicando no botão de carga e de carga "de dados com a amostra" (salicilato de arquivo P1_Sodium) para irradiação direta (Video 28).
    3. (Vídeo 29).
    4. Agora vamos calcular o rendimento quântico de irradiação direta da amostra. Clique no botão "Cálculo" botão e ler os resultados (Vídeo 30). Vamos precisar destes dados para o cálculo final do rendimento quântico para a amostra, tendo em consideração a excitação indireta.
    5. Clique no arquivo de texto e salvar os dados sob o nome de arquivo "Irradiação QY Direct" (Vídeo 31).
    6. Usando arquivos de dados P2_Baseline_Al2O3 e salicilato P2_Sodium, vamos calcular o rendimento quântico para excitação indireta (Video 32) Agora vamos salvar esses dados para o cálculo final rendimento quântico.
    7. Clique no arquivo texto e salve o arquivo de texto de dados com o nome de "irradiação QY indireta" (Vídeo 33) Agora vamos abrir os dois arquivos de texto em Excel com os dados de rendimento quântico para a direçãot e excitação indireta. Finalmente, vai calcular o rendimento quântico para a amostra, incluindo o efeito de Excitação indirecta, utilizando a seguinte fórmula:

    Φ = Φd-(1-Ad) ΦI

    Onde:

    Φ é o rendimento quântico corrigida levando em consideração a excitação indireta

    Φd é o rendimento quântico Interna usando excitação direta. (Internal rendimento quântico = Quantidade de Fluorescência / Quantidade de luz de excitação absorvida.)

    Anúncio é a absortância para excitação direta. (Esta é a razão entre a quantidade de feixe de excitação absorvida pela amostra). (Absorvância = (Arex - CsEx) / Arex, onde Arex é a quantidade de luz de excitação e CsEx é a quantidade de luz reflectida)

    ΦI é o rendimento quântico Interna usando IndiExcitação rect

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

    6. Cálculo da cromaticidade

    1. Nós usaremos o gerador de relatório opcional software, juntamente com um modelo de preparado para o cálculo da cromaticidade.
    2. Abra o arquivo de dados salicilato P1_Sodium (Video 34).
    3. Clique no botão "Propriedades", então o "guia" Relatório. Em "Output" "folha de usar gerador de impressão", selecione no menu suspenso. Em "itens de impressão" template select "FL70Std01_Color-chart.xls" e clique no botão "Abrir". Não há necessidade de selecionar a faixa de comprimento de onda e intervalo, uma vez que este é feito automaticamente pelo Report Generator (Video 35).
    4. O passo seguinte é o de criar o relatório. Clique no botão "Report" guia ea macro para criar o relatório será executado e salvo em "Relatórios" pasta em formato Excel com o nome de amostra (Video 36). < / Li>
    5. Neste momento, podemos abrir o relatório para ver os dados de cor (Vídeo 37).

    7. Segredos para o Sucesso

    1. Use amostras frescas.
    2. Esteja ciente de que o material de diferentes fabricantes podem dar resultados diferentes.
    3. Toque na parte inferior da célula em pó para compactar a amostra e apresentar uma superfície uniforme para a medição.
    4. Proteger as amostras da luz. Eles se deterioram com a exposição à luz.
    5. Tente usar uma velocidade mais rápida varredura para minimizar a exposição da amostra à luz.

    8. Os resultados representativos

    8,1. O salicilato de sódio é conhecido por ter um rendimento quântico de 0,4 a 0,5

    A Figura 1
    Figura 1. Clique aqui para ver maior figura .

    iles/ftp_upload/3066/3066fig2.jpg "alt =" Figura 1 "/>
    Figura 2. Clique aqui para ver maior figura .

    A Figura 1
    Figura 3. Clique aqui para ver maior figura .

    Disclosures

    Luis A. Moreno é empregado por Hitachi High Technologies America, que produz o instrumento utilizado neste artigo.

    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