- 2022-07-18 15:28:12 来源:北京卓立汉光仪器有限公司 浏览量:521次
- 【导读】本文使用Zolix的OmniFluo990 稳态瞬态荧光光谱仪表征了NaYF4:YbEr材料基于双光子吸收的上转换发光性质。
-
热点应用第五期
应用方向
上转换发光材料、显微光学、微加工,3D数据存储、光动力疗法
所用产品
OmniFluo900系列稳态/瞬态荧光光谱仪
本文作者
光谱应用科学家——覃冰
对于光的吸收过程,绝大部分的物质都是以一个光子为单位进行吸收的,即每次只吸收一个光子。而在一些具有特殊能级跃迁模式的分子中,会出现两个及以上的多光子吸收现象。对于特殊的物质而言,激发光要达到极高的能量密度才能开启多光子吸收效应,因此需要使用激光器作为激发光源。双光子吸收(Two-Photon Absorption,TPA)是多光子吸收效应的一种,也属于三阶非线性效应,其理论于1930年首次被德国物理学家Maria Goppert-Mayer提出,并在1961成功进行了实验验证。在双光子吸收中,一个分子同时吸收两个光子,分子由基态跃迁至激发态,中间经过一个虚能级完成,其吸收强度与激发光强的平方成正比,而对于单光子吸收过程,吸收的强度与激发光强呈线性关系。双光子吸收的优势在于其具有较宽的吸光范围和较强的吸光效率,可以应用在上转换发光材料、显微光学、微加工,3D数据存储、光动力疗法等领域。
图1. Maria Goppert-Mayer和她的TPA理论
本文使用Zolix的OmniFluo990 稳态瞬态荧光光谱仪表征了NaYF4:YbEr材料基于双光子吸收的上转换发光性质。
稀土离子中Er3+具有众多的能级,其激发态到基态4I15/2 之间的跃迁可带来紫外可见到近红外区十分丰富的光谱信息,而且在红外区的几个特定波长处有强烈的吸收,是实现红外到可见上转换荧光的重要材料。
NaYF4:YbEr中的Yb3+在980nm处有相对更大的红外吸收截面,而且所吸收的能量可以高效传递至Er3+中,因此在NaYF4:YbEr中,Er3+的上转换发光主要通过能量传递来实现。下图为在改变980nm激光功率下得到的NaYF4:YbEr的上转换发光光谱图(发射光谱范围位于510nm~570nm之间)。图2可见,随着激光功率从100mW增大到500mW,上转换发光的强度也随之增加。由于稀土材料的发光峰一般都比较尖锐,进行光谱采集的时候,激发和发射的狭缝需要调小才能得到较好的分辨率。在本次测试中,激发和发射狭缝分别设置为0.15nm和0.1nm,样品位于521.5nm,539.5nm,541nm,546.5nm 的特征发光峰清晰可见。
图2. NaYF4:YbEr的变功率上转换光谱测试
接下来对上转换发光过程参与吸收的光子数进行进一步考察。上转换发光通常涉及到多个光子参与的过程,其吸收光强和激发光功率之间存在指数关系,因此所发射的可见光强与激发光功率之间也同样存在如下关系:Iuc∝(Ilaser)n, Iuc表示上转换发光(Up Conversion)的强度,Ilaser表示用于激发的激光功率,n表示样品每发射出一个光子所需要吸收的光子数。当对公式两边取对数的时候,可以得到log(Iuc)∝nlog(Ilaser),即在多光子过程中,上转换发光的强度和激光功率的双对数图是直线关系,通过求得直线斜率n,即可得到多光子过程中吸收的的光子数n。
图3. NaYF4:YbEr 特征峰强度VS 激发光功率的双对数曲线
为了分析NaYF4:YbEr的上转换发光中的多光子吸收过程,提取NaYF4:YbEr的上转换荧光光谱中位于521.5nm,539.5nm,541nm,546.5nm处的特征峰(图2),作图得到发光强度和激发功率的双对数曲线。四条曲线的斜率约等于2,表征此样品在这些波长为双光子吸收过程。具体的过程为:Yb3+吸收一个980nm的光子后,从基态跃迁到激发态,并将能量传递(ET)给Er3+,使之跃迁到激发态,与此同时Yb3+回到基态并继续吸收能量,处于激发态的Er3+继续吸收Yb3+传递过来的能量发生更高能级的跃迁,最 后以辐射跃迁的方式回到基态,并释放出特征绿光(图4)。
图4. Yb3+和Er3+之间的能量传递及双光子吸收发光过程
上转换发光材料稀土离子能级之间的f-f跃迁属于禁阻跃迁,存在较长寿命的中间能级或亚稳态,瞬态光谱的测试也可以提供佐证。下图为使用980nm的脉冲调制激光器对样品进行寿命测试的结果,经过解卷积拟合得到此上转换发光的寿命为146μs。
图5. 寿命测试光谱图,Ex=980nm脉冲激光器,Em=539.5nm
小结
在NaYF4:YbEr 材料中,Yb3+和Er3+之间的能量传递产生了上转换发光现象,其位于可见区的一系列窄带发射光谱可在配置980nm激光器的OmniFluo990荧光光谱仪上测试得到。通过分析发光强度和激发光功率之间的关系,证实了NaYF4:YbEr的三阶非线性双光子吸收行为,寿命测试结果也对此上转换发光材料存在较长寿命的中间态能级进行了佐证。
实验设备及参数设置
Zolix OmniFluo990 稳态瞬态荧光光谱仪激发光源,功率可调的连续输出激光器通过样品仓侧面接入光谱仪中。因为激光的功率密度较大,使用的时候要加以注意。OmniFluo990样品仓的开盖自锁功能,可在样品仓盖打开的情况下关闭快门,保护检测器不会受到有可能误入的强光照射而损坏。
图6. OmniFluo990稳态瞬态荧光光谱仪及测试参数设置
OmniFluo900系列稳态/瞬态荧光光谱仪
产品咨询电话:13810664973
产品链接:https://www.zolix.com.cn/prodcon_370_373_1410.html
具体技术疑问请联系:应用专家 覃冰 15810239876
产品销售经理:杨泽鑫 13590182774
steven-yang@zolix.com.cn
丨关于我们About Us
卓立汉光自1999年成立,在近二十年的不断努力下,已成为光电领域知名厂商。自主研发生产:荧光/拉曼光谱系统、光谱仪、太阳能电池检测仪器、光源及探测器、电控/手动精密位移台、调整架、光学平台、光学元件等系列产品。
更多产品详情:www.zolix.com.cn
欢迎咨询:010-56370168-696 邮箱:marketing@zolix.com.cn - 标签:Zolix的OmniFluo990 稳态瞬态荧光光谱仪 , 上转换发光材料 , 光动力疗法
- 收藏(0) 赞(0) 踩(0)
- 随时了解更多仪器资讯,求购、招标、中标信息实时更新,厂商招商信息随时看。大量、齐全、专业的仪器信息尽在仪器网(yiqi.com)。扫一扫关注仪器网官方微信,随时随地查看仪器用户采购、招标需求!
-
为你精选
-
江苏跨境电商进出口额实现快速增长 哪些仪器有望受益跨境电商?
今年以来,江苏大力推动跨境电子商务高质量发展。 持续提升货运专线服务能力和覆盖范围,打造特色跨境电商产业带。 跨境电商进出口额实现快速增长。
2024-04-16 11:20:44 业内交流
-
华为助力金融行业加速拥抱AI 仪器行拥抱AI有哪些机遇和发展?
据华为数据存储微信ID显示,4月11日,以“数字创造未来,智慧金融”为主题的2024华为金融创新数据基础设施峰会在重庆举行。 在本次峰会上,华为数据存储产品线总裁周跃峰正式发布了金融行业四大解决方案。
2024-04-15 10:45:52 业内交流
-
国家发改委确立煤炭产能储备制度 有序建设储备煤矿项目哪些仪器将受益?
我们需要了解什么是煤炭产能储备制度。这是一种政府为了应对可能出现的能源供应短缺或其他突发情况,而提前储备一定数量的煤炭生产能力的制度。这需要在正常生产之外,再额外建设一些煤矿,以备不时之需。
2024-04-12 16:58:33 业内交流
-
央行加大对住房保障体系经融支持力度 地产重构经营模式带来哪些仪器行业机遇?
住房保障体系的完善和房地产市场的稳定发展,将促进相关产业链的拓展和完善。其中,检测和认证服务将成为重要的一环。从建材的质量检测到室内空气环境的评估,都需要专业的仪器设备来完成。
2024-04-07 13:30:11 业内交流
-
中国成功研发双向脑机接口芯片 对新型医疗器械研发有何指导作用?
到目前为止,国外脑机接口芯片只能实现3000多个通道,而且是单向的。 黄立此前接受采访时表示,马斯克的脑机接口需要将传感器逐个植入脑组织,操作时间较长。 但中国脑机的65000个通道是一次性植入的。
2024-03-27 10:39:57 业内交流
-
江苏跨境电商进出口额实现快速增长 哪些仪器有望受益跨境电商?
今年以来,江苏大力推动跨境电子商务高质量发展。 持续提升货运专线服务能力和覆盖范围,打造特色跨境电商产业带。 跨境电商进出口额实现快速增长。
不同寻常的能级跃迁——双光子吸收&上转换发光
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布,观点仅代表作者本人,不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们立即通知作者,并马上删除。
②凡本网注明"来源:仪器网"的所有作品,版权均属于仪器网,转载时须经本网同意,并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱:hezou_yiqi
- ACCSI2024,上海仪电科学仪器蝉联科学仪器行业多项奖项
- 【飞纳三点半】第 91 期直播通知:VSParticle 干法打印技术在电解水制氢催化剂中的应用
- 【内含福利】小鼠造模不用慌,MP饲料来帮忙!
- 新品上市 | 风传花信,SPINeasy血液核酸提取试剂盒已上市!
- 锂电行业 | 快速水份测定仪在锂电生产企业中的应用
- 新质检测和分析方案助力锂电新质生产力
- 天美公司-仪器信息网深度合作参与第十七届中国科学仪器发展年会ACCSI2024并斩获多项大奖
- 聚焦血管健康:深度探索与前沿对话——“血管稳态与疾病研究前沿会议”回顾
- 热点应用丨“小”花粉“大”奥秘—RMS1000带你解密花粉热(上)
- 农业新质生产力从生物育种开始
- 机械接触式测厚仪:一款精准测量厚度的神奇工具
- 电能质量监测装置在某单晶硅棒光伏产业基地的应用
- Q-6紫外分光光度计 | 环境监测的利器,助力绿色发展