超清版 GB/T 44454-2024 荧光材料光致发光量子效率绝对测量通用检测方法
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资料介绍
ICS17.180.99
CCS A 42
中华人民共和国国家标准
GB/T44454—2024
荧光材料光致发光量子效率
绝对测量通用检测方法
Generaltestmethodofabsolutelymeasuringthequantumefficiencyof
phosphorforphotoluminescence
2024-09-29发布2025-01-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会发布
前 言
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请 注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国光学和光子学标准化技术委员会(SAC/TC103)和全国纳米技术标准化技术委员会
(SAC/TC279)共同归口。
本文件起草单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、长春理工大学、天美仪拓实验室设
备(上海)有限公司、中国计量大学、中国兵器工业标准化研究所。
本文件主要起草人:张立功、骆永石、卢岩、麻越佳、赵海峰、刘全生、张海蓉、张军杰、朱懿。
1 范围
本文件描述了荧光材料光致发光内/外量子效率绝对测量的通用方法。
本文件适用于荧光光谱范围在紫外、可见与近红外波段(200nm~1100nm),激发光波长范围在
紫外和可见波段(200nm~780nm)的固体和液体荧光材料的测试。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T5838.1—2015 荧光粉 第1部分:术语
GB/T6379.2—2004 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第2部分:确定标准测量方
法重复性与再现性的基本方法
3 术语和定义
GB/T5838.1—2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
内量子效率 internalquantumefficiency
荧光材料受到激发时,向空间各方向发出的荧光总光子数与激发光被发光材料吸收总光子数的
比值。
[来源:GB/T39492—2020,3.2,有修改]
3.2
外量子效率 externalquantumefficiency
荧光材料受到激发时,向空间各方向发出的荧光总光子数与激发光入射总光子数的比值。
[来源:GB/T39492—2020,3.1,有修改]
3.3
样品舱 cell
用于承载待测样品、参比样等且适合光谱测试,并与积分球匹配的容器总称。
3.4
参比样 reference
用于激发光的光谱测定的具有高反射率的白色标准粉末或无色溶剂。
注:白色标准粉末通常选用硫酸钡或氧化铝粉体,对于溶液,选择无荧光的溶剂,该溶剂适合荧光材料分散。
3.5
白色漫反射板 whitediffusionreflectingplate
用于测定激发光光谱的高反射率白板。
注:如氧化铝、聚四氟乙烯等标准白板。
[来源:GB/T39492—2020,3.5,有修改]
1
GB/T44454—2024
3.6
自吸收 self-absorption
样品发出的光部分会被自身吸收的现象。
3.7
绝对测量 absolutemeasurement
直接通过激发光谱的强度变化来获得荧光材料吸收总光子量或由激发光的光谱强度分布确定总入
射光子量和发射光谱获得荧光总光子量来确定量子转换效率的方法。
3.8
积分球 integratingsphere
内壁涂白色高反漫反射层的中空的球体壳结构,完整几何球面内壁的各点反射率均匀相同,球壁开
多个窗口适用于光的导入、导出和被测样本舱受光,光导出口处有防光直接泄漏的高漫反射挡板。
3.9
激发光 excitationlight
由光源发出的窄线宽或经分光系统选择的窄线宽的特定波长的导入积分球中用于激发发光材料的
光束。
4 测试原理
荧光材料量子效率的绝对测量是基于荧光材料的吸收激发光的光子数与同时发射荧光光子数来直
接计算得到的。
用特定波长的光束作激发光,激发标准参比样/白色漫反射板或待测样品,参比样/白色漫反射板产
生高于99%激发光的散射光,待测样品由于自身对激发光的吸收而产生衰减的激发光散射和荧光,上
述产生的光的强度和光谱具有方向分布不一致性,积分球将上述光束形成强度均匀一致的光场,然后由
单色仪分光、检测器探测到光场的光谱,即光场的随波长的功率分布密度I(λ),如图1。按光子能量关
系,光谱可转换成光子数分布密度n(λ),见公式(1)。
标引序号说明:
1———参比样/白色漫反射板的光谱;
2———待测荧光样品的光谱
注:点划竖线划分光谱区域。
图1 参比样/白色漫反射板和待测荧光样品的光谱(光功率密度-波长)
2
GB/T44454—2024
n(λ)=I(λ)
hν =I(λ)×λ/hc …………………………(1)
式中:
n(λ)———光子数分布密度;
h ———普朗克常数;
λ ———波长;
ν ———频率;
c ———真空光速。
考虑到h、c 是常量,对随波长的分布函数没有影响,而荧光量子效率是两个波段范围的光子数的
比值,在计算某一波段的光子数N 时,可用光子数当量Neq来表达光子数N ,见公式(2)和公式(3),即
在计算过程中忽略h、c。
N =∫λmax
λmin
n(λ)dλ …………………………(2)
Neq =∫λmax
λmin
I(λ)·λdλ …………………………(3)
式中:
N ———光子数;
Neq ———光子数当量;
λmax ———计算波段波长范围的上限值;
λmin ———计算波段波长范围的下限值。
按公式(3)计算得到激发光波段激发光的光子
CCS A 42
中华人民共和国国家标准
GB/T44454—2024
荧光材料光致发光量子效率
绝对测量通用检测方法
Generaltestmethodofabsolutelymeasuringthequantumefficiencyof
phosphorforphotoluminescence
2024-09-29发布2025-01-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会发布
前 言
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请 注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国光学和光子学标准化技术委员会(SAC/TC103)和全国纳米技术标准化技术委员会
(SAC/TC279)共同归口。
本文件起草单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、长春理工大学、天美仪拓实验室设
备(上海)有限公司、中国计量大学、中国兵器工业标准化研究所。
本文件主要起草人:张立功、骆永石、卢岩、麻越佳、赵海峰、刘全生、张海蓉、张军杰、朱懿。
1 范围
本文件描述了荧光材料光致发光内/外量子效率绝对测量的通用方法。
本文件适用于荧光光谱范围在紫外、可见与近红外波段(200nm~1100nm),激发光波长范围在
紫外和可见波段(200nm~780nm)的固体和液体荧光材料的测试。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T5838.1—2015 荧光粉 第1部分:术语
GB/T6379.2—2004 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第2部分:确定标准测量方
法重复性与再现性的基本方法
3 术语和定义
GB/T5838.1—2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
内量子效率 internalquantumefficiency
荧光材料受到激发时,向空间各方向发出的荧光总光子数与激发光被发光材料吸收总光子数的
比值。
[来源:GB/T39492—2020,3.2,有修改]
3.2
外量子效率 externalquantumefficiency
荧光材料受到激发时,向空间各方向发出的荧光总光子数与激发光入射总光子数的比值。
[来源:GB/T39492—2020,3.1,有修改]
3.3
样品舱 cell
用于承载待测样品、参比样等且适合光谱测试,并与积分球匹配的容器总称。
3.4
参比样 reference
用于激发光的光谱测定的具有高反射率的白色标准粉末或无色溶剂。
注:白色标准粉末通常选用硫酸钡或氧化铝粉体,对于溶液,选择无荧光的溶剂,该溶剂适合荧光材料分散。
3.5
白色漫反射板 whitediffusionreflectingplate
用于测定激发光光谱的高反射率白板。
注:如氧化铝、聚四氟乙烯等标准白板。
[来源:GB/T39492—2020,3.5,有修改]
1
GB/T44454—2024
3.6
自吸收 self-absorption
样品发出的光部分会被自身吸收的现象。
3.7
绝对测量 absolutemeasurement
直接通过激发光谱的强度变化来获得荧光材料吸收总光子量或由激发光的光谱强度分布确定总入
射光子量和发射光谱获得荧光总光子量来确定量子转换效率的方法。
3.8
积分球 integratingsphere
内壁涂白色高反漫反射层的中空的球体壳结构,完整几何球面内壁的各点反射率均匀相同,球壁开
多个窗口适用于光的导入、导出和被测样本舱受光,光导出口处有防光直接泄漏的高漫反射挡板。
3.9
激发光 excitationlight
由光源发出的窄线宽或经分光系统选择的窄线宽的特定波长的导入积分球中用于激发发光材料的
光束。
4 测试原理
荧光材料量子效率的绝对测量是基于荧光材料的吸收激发光的光子数与同时发射荧光光子数来直
接计算得到的。
用特定波长的光束作激发光,激发标准参比样/白色漫反射板或待测样品,参比样/白色漫反射板产
生高于99%激发光的散射光,待测样品由于自身对激发光的吸收而产生衰减的激发光散射和荧光,上
述产生的光的强度和光谱具有方向分布不一致性,积分球将上述光束形成强度均匀一致的光场,然后由
单色仪分光、检测器探测到光场的光谱,即光场的随波长的功率分布密度I(λ),如图1。按光子能量关
系,光谱可转换成光子数分布密度n(λ),见公式(1)。
标引序号说明:
1———参比样/白色漫反射板的光谱;
2———待测荧光样品的光谱
注:点划竖线划分光谱区域。
图1 参比样/白色漫反射板和待测荧光样品的光谱(光功率密度-波长)
2
GB/T44454—2024
n(λ)=I(λ)
hν =I(λ)×λ/hc …………………………(1)
式中:
n(λ)———光子数分布密度;
h ———普朗克常数;
λ ———波长;
ν ———频率;
c ———真空光速。
考虑到h、c 是常量,对随波长的分布函数没有影响,而荧光量子效率是两个波段范围的光子数的
比值,在计算某一波段的光子数N 时,可用光子数当量Neq来表达光子数N ,见公式(2)和公式(3),即
在计算过程中忽略h、c。
N =∫λmax
λmin
n(λ)dλ …………………………(2)
Neq =∫λmax
λmin
I(λ)·λdλ …………………………(3)
式中:
N ———光子数;
Neq ———光子数当量;
λmax ———计算波段波长范围的上限值;
λmin ———计算波段波长范围的下限值。
按公式(3)计算得到激发光波段激发光的光子