發(fā)光原理實驗指導書

電子科技大學光電信息學院本科教學試驗指導書〔試驗〕課程名稱：發(fā)光原理根底電子科技大學教務處制表試驗一、材料的光致發(fā)光爭論一、 試驗目的：1、了解發(fā)光材料的激發(fā)和放射過程2、把握用熒光分光光度計測量發(fā)光材料激發(fā)光譜和放射光譜的測量方法二、 試驗原理：電磁輻射時，僅伴隨極少量的熱輻射，因此與熱輻射發(fā)光具有本質的區(qū)分。發(fā)光材料由基質和激活劑〔發(fā)光中心〕Al2O3：C3+23E3+A2O3Y

。發(fā)光物質可以被多種形式的能為發(fā)光材料爭論的重要手段。發(fā)光物質的發(fā)光過程中的光吸取、輻射躍錢、無輻射躍遷、能量傳輸?shù)戎饕^程可以用位形坐標模心的位形坐標模型，下部那條拋物g表示系統(tǒng)處于最低能態(tài)即基態(tài)時的能量與位形的關系。拋物線的

2 31：位形坐標最低點表示離子處于平衡位置時的能量。假設將金屬離子與配位體當作一個諧振子，其振動總能量為Evv

1) ，其中，v是諧振量子數(shù)，v=0，1，2，…正2整數(shù)；ν是諧振子的振動頻率。在確定零度時，在最低振動能級v 0時系統(tǒng)最00

點。發(fā)光中心占據(jù)基態(tài)最低振動能級，中心離子四周的配位體在00

的位置上作平衡振動。在較高圖2圖2：位形坐標圖中在兩個發(fā)生相對位移的拋物線間的光吸取躍遷所引起的寬帶吸取示意1中上部那條拋物線e就表示系統(tǒng)處于激發(fā)態(tài)時的狀況，它的拋物線位移了ΔR。光吸取的躍遷從最低振動能級開頭，因此，00

處，此處的振動波0能性較小，躍遷還有可能從比RR開00R>R時000

時，則相反。0〔激發(fā)態(tài)離等于激發(fā)態(tài)的平衡距離。位形坐標的變0化為ΔR，該過程稱為弛豫作用。通常在弛豫過程中沒有放射。從激發(fā)態(tài)的最低振動能級系統(tǒng)可以自躍遷表現(xiàn)為寬帶放射。通過放射，中心回到基態(tài)的高振動能級然后再次弛豫回到基態(tài)的低振動能級。由于存在弛豫過程，放射譜峰要比吸取譜峰處于更低的能量區(qū)域。激發(fā)帶的最大值和放射帶的最大值之STOKES位移。明顯，ΔR越大，STOKES位移越大，吸取、放射帶越寬。紫外光激發(fā)熒光粉發(fā)光是爭論發(fā)光材料發(fā)光性能和發(fā)光中心在基質晶格中能級970CRT熒光分光光度計來爭論發(fā)光材料的激發(fā)光譜和放射光譜。970CRT熒光分光光度計的光學系統(tǒng)從功能上劃分可分為兩大局部〔4所示，即激發(fā)光路和放射光強度呈正比。

4、970CRT工作原理簡圖信號輸出發(fā)射檢測光路部分光電倍增管光柵單2樣品光柵單色儀信號輸出發(fā)射檢測光路部分光電倍增管光柵單2樣品光柵單色儀1氙燈激發(fā)光路局部也可以測量發(fā)光材料的放射光譜。三、 試驗儀器與材料：1、970CRT熒光分光光度計；2、熒光粉；3、硝棉溶液；4、玻片；5、退火爐。四、 試驗步驟A、試驗預備1、取少量熒光粉與硝棉溶液混合制成熒光粉漿；2、將熒光粉漿涂敷在玻璃基片上3、將涂敷了熒光粉漿的玻片放入退火爐，升溫至450℃，保溫30min，使硝棉分解4、從退火爐中取出玻片，冷卻后放入970CRT熒光分光光度計樣品室5、按操作規(guī)程依次翻開氙燈電源、主機電源、打印機電源、監(jiān)視器電源和計算機電源6、初始化完成后點擊圖譜掃描快捷鍵進入圖譜掃描B、預掃描1、點擊參數(shù)設置按鈕設置掃描參數(shù)如下：掃描方式：EMEX200~400nm范圍內(nèi)設定；EM掃描范圍：400~800nm靈敏度：6；EX縫寬：2；EM縫寬：5；2、按掃描鍵按鈕開頭掃描，此時，紅燈亮、綠燈滅，掃描完成后保存圖譜。3、依據(jù)掃描狀況，調(diào)整靈敏度和狹縫寬度使輸出圖譜強度適宜。4EXEM掃描。5、掃描完成后翻開圖譜，找動身射峰的位置，打印輸出。C、激發(fā)光譜掃描1EX掃描，EM波長設置為放射峰的波長值，EX200~400nm2、掃描完成激發(fā)光譜測量，打印輸出D、放射光譜掃描1EM掃描，EX設定為激發(fā)光譜峰值波長，EM波長范圍400~800nm2、掃描完成激發(fā)光譜掃描，打印輸出。E、激發(fā)光譜內(nèi)不同波長激發(fā)光的放射光譜1EXEM掃描2、翻開圖譜，打印輸出F、放射光譜內(nèi)不同波長放射光的激發(fā)光譜1EMEX掃描2、翻開圖譜，打印輸出GSTOKES位移計算為峰值波長和放射光譜為峰值波長線，打印輸出Ｈ、完畢試驗1、按開機相反挨次關閉儀器電源。2、取出樣品。五、 試驗報告：、記錄發(fā)光材料的涂敷過程，尤其留意焙燒過程中熒光粉薄膜的變化，并分析其緣由；2、比較不同激發(fā)光波長激發(fā)下熒光粉的放射光譜以及不同放射光波長時激發(fā)光譜的狀況；取最大峰值波長計算stokes位移。六、 留意事項1、熒光分光光度計屬于周密光學儀器，使用中嚴禁拍打和猛烈震驚2、氙燈點燃和關閉時會產(chǎn)生高壓脈沖，在系統(tǒng)工作過程中制止關閉氙燈電源。3、樣品室請勿長時間翻開，以免灰塵玷污光學元件。試驗二、發(fā)光材料的溫度猝滅特性一、 試驗目的：1、把握固體發(fā)光材料的溫度猝滅特性；的時間掃描功能的使用。二、 試驗原理：4eg的無輻射躍遷過程，它對中心的發(fā)光有猝滅作用，降低材料的發(fā)光效率。B點處不是失去振動能而是得到更多的振動能ΔE到達e上的FFDA曲線無輻射馳豫到基態(tài)的ABF點高，猝滅就更簡潔發(fā)生了。較高的溫度才能使發(fā)光中心獲得能點躍遷概率與exp(1eE/kT)成正IT系可由下式表達：II0

eE/kT)該模型解釋了發(fā)光的溫度猝滅粉的溫度猝滅特性。三、 試驗儀器與材料：1、970CRT熒光分光光度計；2、熒光粉；3、硝棉溶液；4、玻片；5、退火爐；6、PID溫度把握儀。四、 試驗步驟1、依據(jù)試驗一步驟測量熒光粉薄膜的激發(fā)光譜與放射光譜，確定激發(fā)光譜與放射光譜的峰值波長。2、用軟件的“toλ”功能，設定激發(fā)光與放射光的波長。3、翻開圖譜掃描，進展參數(shù)設置，修改掃描設置為時間掃描以及激發(fā)與發(fā)射光的波長4PID5度/分鐘5、記錄顯示溫度，同時開頭圖譜掃描6、掃描完畢后記錄顯示的溫度，關閉加熱電源及溫控電源。7、保存圖譜后翻開圖譜，移動鼠標，讀出不同時間的相對發(fā)光強度。8、打印輸出后按關機步驟關閉分光光光度計。五、 試驗報告：11分鐘記錄加熱溫度，以圖表與曲線形式給出；2、給動身光強度隨時間變化的曲線3、依據(jù)記錄的溫度時間關系以及發(fā)光強度-時間關系變換動身光強度-溫度關系，以圖表與曲線形式給出4、分析發(fā)光強度-溫度關系六、 留意事項1、熒光分光光度計屬于周密光學儀器，使用中嚴禁拍打和猛烈震驚2、氙燈點燃和關閉時會產(chǎn)生高壓脈沖，在系統(tǒng)工作過程中制止關閉氙燈電源。3、樣品室請勿長時間翻開，以免灰塵玷污光學元件。4、接通加熱電源時檢查有無短路狀況。附錄：970CRT熒光分光光度計使用說明書970CRT儀器構成圖1 儀器組成圖123：打印機，通過電纜連接成整機系統(tǒng)。2主機與計算機及打印機的連接圖。操作使用連接好全部電纜和電源線。開機步驟〔1開氙燈電源〔2開主機電源〔3開打印機電源——開計算機電源。〔1〕〔2〕〔3〕關主機電源——〔4〕關氙燈電源。開氙燈電源后氙燈點亮指示應有紅光，反之未點亮。3氙燈點亮指示開計算機后儀器自動進入初始化，初始化大約需要5分鐘時間。4初始化界面儀器初始化后工作參數(shù)已經(jīng)設置為：EX當前波長：350nm。EM當前波長：397nm。EX掃描范圍：200nm-800nm。EM掃描范圍：200nm-800nm。EX縫寬：10nm。EM縫寬：10nm。掃描速度：高速。靈敏度：第一位〔最低擋。掃描方式：EM掃描。初始化完畢后儀器進入操作界面。上行為開工菜單，下行為快捷操作鍵。5操作界面設置〔出廠時已設置好，假設要更改打印機，用戶可重設置PDQFL工作狀態(tài)〔關機前退出〕的操作。分析；圖譜運算功能。測定樣品濃度等功能。S/N比測定等功能。在進展定量或定性分析前首先須選〈設置及測試〉中的參數(shù)設置，在EXEM波長范圍或時間掃描的時間，同時設置好靈敏度掃描速度及EX和EM縫寬利用圖譜掃描快捷鍵進入圖譜或時間掃描。按鍵開頭掃描，