光电子转换 - 产品信息 - 相关知识

2025-01-21 09:35:14光电子转换: 光电子转换是指将光能转化为电能或电子信号的过程。在光电效应中，光子撞击物质表面，使得物质中的电子获得足够能量而逸出，形成电流或电子信号。这一过程广泛应用于太阳能电池、光电探测器、光电传感器等领域，实现光信号的采集、转换与传输，对现代通信、能源转换及信息技术发展具有重要意义。

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客户访谈丨让光电子转换被看见-佛罗里达州立大学光物理学研究员Kenneth Hanson 教授

三重态-三重态湮灭在太阳能转换中的应用一直是您工作中的一贯主题，如何使用它来提高太阳能电池效率并实现更加碳中和的未来？

天美仪拓实验室设备（上海）有限公司 568
2022-02-28
光电子转换光致发光光谱仪瞬态吸收光谱仪

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2022-12-27 15:23:37热点应用丨耦合热冷台附件实现上转换发光材料温度传感的研究: 前言许多发光材料的发光特性随温度、压力或化学物质的存在而变化。这种特性在发光传感器的开发中得到了长期的应用。除了化学传感外，发光测温法也是最常用的传感方法之一。与其他方法不同，它不需要宏观的探针与探测区域进行物理接触。这是发光测温法无可比拟的优势。例如，可以功能化的发光纳米颗粒进入生物靶，荧光显微镜可以准确探测不同区域的温度。这种纳米测温法在医学领域有很大的潜力，如：对温度高于平均值的癌细胞进行成像[1]。发光测温可以根据强度、线宽、光致发光寿命或光谱位移的变化来进行。由于镧系离子的稳定性和窄光谱特性，很容易识别到这些变化，因此在温度传感的应用中经常使用镧系离子[2]。此外，镧系掺杂材料呈现上转换发光性质: 可被近红外(NIR)光激发，在光谱可见光区发射。近红外光谱激发减少了生物组织的自吸收和散射，因此远程激励变得更加容易。由于这一性质，越来越多的温度生物成像研究使用无机纳米掺杂镧离子制备上转换纳米颗粒 (UCNPs)[3]。图1. NaY0.77Yb0.20Er0.03F4上转换发光机理的结构示意图，其中红色和绿色的线代表发射跃迁。灰色的线代表非辐射跃迁。图1是上转换荧光粉NaY0.77Yb0.20Er0.03F4发光机理的示意图。至少需要两个980nm的光子去激发样品来产生可见区的发射。除了直接激发Er3+离子外，还存在从激发态Yb3+与Er3+激发态的能量转移，该材料在可见光光谱的蓝色、绿色和红色区域发光。取决于跃迁过程中Er3+能级的高低。上转换的测温法通常集中使用525nm和540nm两个波长的发射峰，分别对应2H11/2 →4I15/2和4S3/2 → 4I15/2能级跃迁。2H11/2和2H11/2两个能级在能量上紧密间隔，他们实际处于热平衡状态。因此，它们的粒子数比例可以用玻尔兹曼分布来表示:式中，Ni是能级i上的粒子数，Δe是两个能级间的能量差，k是玻尔兹曼常数，C是简并常数。基于此，525nm与540nm处荧光强度的比值RHS可用来推出2H11/2与4S3/2的比值，从而能够计算出样品的温度。爱丁堡(Edinburgh Instruments）荧光光谱仪FLS1000通过光纤耦合变温台能够完成该测试项目。此变温台不仅能够保证在FLS1000和显微镜下研究的为同一样品，并且没有任何中间样品转移步骤。本文通过FLS1000荧光光谱仪耦合变温台对上转换样品NaY0.77Yb0.20Er0.03F4进行不同温度下上转换发光的测试。测试方法与样品测试样品为NaY0.77Yb0.20Er0.03F4上转换发光粉末，购置于Sigma Aldrich。将样品放置于Linkam HFS350EV-PB4冷热台里的石英样品池中。通过光纤将冷热台与FLS1000样品仓相连接。使用稳态光源Xe2 980nm进行激发，激光能量要低，以防止样品变热。使用980nm的激光器往往会造成样品受激光照射而变热[4]。FLS1000配置：双单色器，标准检测器PMT-900。时间分辨的寿命测试使用脉冲氙灯(μF2)作为激发光源，采用MCS模式测试发光寿命。测试结果与讨论使用FLS1000的Fluoracle中温度mapping的测试功能，分别测试从-100℃到80℃每间隔20℃温度范围内，样品上转换发射的红光及绿光随温度的变化情况。结果如图2（上转化绿光）和3（上转换红光）所示。图2 中上转换绿光发射峰是由于Er3+的2H11/2 →4I15/2和4S3/2 → 4I15/2两个能级跃迁产生的。4S3/2 → 4I15/2和4F9/2 → 4I15/2对应发射峰的强度随着温度升高而降低。但是2H11/2 → 4I15/2对应的谱待变化的稍有不同：在273K以下，随着温度的增加其发光强度降低。但当温度继续升高时，增长缓慢。图2. NaY0.77Yb0.20Er0.03F4温度相关的发射图谱（绿光部分）。使用耦合Linkam冷热台的FLS1000光谱仪进行测试。测试条件：λex=980 nm, Δλex=10 nm, Δλem=10 nm, 步进step=0.10nm, 积分时间=1s/step。内插图为对应2H11/2→ 4I15/2跃迁的发射范围的放大图。图3. NaY0.77Yb0.20Er0.03F4温度相关的发射图谱（红光部分）。使用耦合Linkam冷热台的FLS1000光谱仪进行测试。测试条件：λex=980nm, Δλex=10nm, Δλem=10nm, 步进step=0.10nm, 积分时间=1s/step。图4. NaY0.77Yb0.20Er0.03F4温度相关的寿命三维谱图。使用耦合Linkam冷热台的FLS1000光谱仪进行测试。测试2H11/2→ 4I15/2对应的发射。测试条件：λex=980nm, Δλex=15nm, λem=541nm ，Δλem=10nm, 灯源频率=100Hz, 采集时间：每条衰退曲线采集5分钟。红色和蓝色曲线分别代表-100℃和40℃下的测试结果。随着温度的增加，非辐射弛豫过程降低了整体的上转换发光过程。有关温度的猝灭的动力学可以通过图4所示的温度相关的三维寿命谱图来进行研究，当温度增加时，该样品的发光寿命从640μs降低至530μs，有明显下降。回到图2和图3，从4S3/2 ，2H11/2 到4F9/2的弛豫过程相对增加了红色光的发射强度。这可以从图5（a）的温度Rrg函数看出。2H11/2 →4I15/2和4S3/2 → 4I15/2的比值，RHS是优异的温度指数参数(前言已介绍过)，图5（b）是RHS随温度的变化图，图5（c）是相同数据的对数值。有趣的是，RHS并没有遵循玻尔兹曼曲线：在高温下，额外的弛豫过程发生并引发4S3/2 → 4I15/2跃迁的“缓慢增加”。这与之前的报告一致[5,6]，证明了上转换的复杂动力学过程: 4H11/2到 4S3/2的非辐射过程在高温下变得更为重要，所以粒子数与RHS不相等。应该指出不同温度下的RHS 很大程度上取决于样品颗粒的大小[4,6]。为了说明上转换测温的概念，将曲线的低温区域拟合到图5 (c)所示的直线玻尔兹曼图中，可以得到荧光测温系统S的相对灵敏度。这是评价发光温度计系统的一个有用参数，计算方法如下:图5的斜率为-ΔE/k, 在20℃的灵敏度为1.0%K-1。这一结果与类似的上转换测温系统是一致的。图5. 上转换发射带强度的比值随温度变化的函数图：（a）红光和绿光的比值（b）2H11/2 →4I15/2和4S3/2 → 4I15/2的比值 (c) 图(b)的对数数据图。与玻尔兹曼图第一部分的线性拟合如(c)所示。结论NaY0.77Yb0.20Er0.03F4温度相关上转换发光强度及寿命均可使用爱丁堡荧光光谱仪FLS1000 耦合Linkam冷热台进行测试。2H11/2 →4I15/2和4S3/2 → 4I15/2的比值可作为发光测温系统中的温度探针，其灵敏度为1.0%K-1。通过光纤耦合的Linkam冷热台附件能够使用户在发光测试和显微镜下灵活轻松切换，中途不需要样品转移步骤。参考文献[1] C. D. S. Brites, et al., Nanoscale 4, 4799-4829 (2012)[2] M. D. Dramianin, Methods Appl. Fluoresc. 4, 042001 (2016)[3] M. González-Béjar and J. Pérez-Prieto, Methods Appl. Fluoresc. 3, 042002 (2015)[4] S. Zhou, et al., Optics Communications 291, 138-142 (2013)[5] X. Bai, et al., J. Phys. Chem. C 111, 13611-13617 (2007)[6] W. Yu, et al., Dalton Trans. 43, 6139-6147 (2014)

2021-06-25 14:44:43泰克示波器在开关转换电源纹波测试的应用: 近期，某客户需要测试电磁检测设备上的开关电源电路纹波测试情况，开关电源模块输入端是220V，输出转换成直流12V，需要判断纹波大小情况，以此去排除掉是否是电源模块供应的问题，但是之前测试，用普通电压探头检测效果并不理想，市面上以及通用标配的探头测试噪声引入过大，对于纹波的测试真实度不是很乐观。客户找到安泰测试，希望我们有详细的方案能够有效减少噪声同时对测试的实际纹波能够观测出来。开关模式电源开关模式电源（Switch Mode Power Supply，简称SMPS），又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源（例如市电）或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备。因此开关电源产

2020-12-28 09:49:04Nature Materials: 低温共聚焦显微镜助力设计光电子器件的范德瓦尔斯界面: 基于二维材料的范德瓦尔斯界面在光电子器件领域具有广泛的发展前景，不同材料组成的界面可以在很大程度上调控器件的发光光谱范围。然而，层间堆叠方式不同带来的晶格失配以及错位都会YZ电子与声子耦合作用，影响光电器件的工作效率。近期，瑞士日内瓦大学的的Alberto F. Morpurgo 教授课题组在《自然-材料》杂志上发表了低温光致发光光谱研究设计范德瓦尔斯界面的工作。通过组合导带底部与价带顶部都在Γ点（倒格矢空间）的二维晶体材料，形成范德瓦尔斯界面，避免了动量失配。这样的范德瓦尔斯界面将不受光学跃迁与晶格常数、两层材料之间旋转角或者晶格错位的影响，为基于二维原子晶体的光电子器件的发展打下了重要的基础。双层或者多层过渡金属硫化物（例如WS2，MoS2, MoSe2 ）的价带顶部在Γ点，可以与导带底部在Γ点的多层InSe材料形成范德瓦尔斯界面，该界面允许直接跃迁。通过分析光致发光光谱（PL光谱）对双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的测量结果（见图1），可以判定双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的直接跃迁存在且能量为1.55eV。图1. (a)双层InSe与双层WS2的结构示意图。 (b)双层InSe与双层WS2的能带图。(c）温度5K时双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的光致发光光谱，内置图：2L-InSe/2L-WS2光学照片。比例尺：10微米。通过分析发光光谱随温度变化的数据（图2a-b），研究者发现双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的直接跃迁发光光谱随温度降低强度增加。该界面发光光谱随激光强度增加的变化（图2c）也表明其发光机制是直接跃迁。图2d为6层InSe与双层WS2界面切面SEM电镜图。通过分析该6层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的切面发光光谱的旋光数据（图2e）可直接证实该界面是直接跃迁的机制。图2. (a-b): 双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱随温度变化数据图。(c):光谱随激发激光强度的变化。(d):6层InSe与双层WS2界面切面的SEM电镜图。（e）6层InSe与双层WS2界面切面处发光光谱的旋光数据图。研究者也分析了多层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱（图3a-b）以及四层InSe与多层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱。综合分析以上不同层数二维材料组成的范德瓦尔斯界面PL光谱的能带图以及实验数据，表明该不同层数二维材料组成的范德瓦尔斯界面未受到两层材料之间旋转角或者晶格错位的影响而存在层间发光光谱。图3. (a) 多层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱数据，温度为5K。(b): InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱能量与InSe层数关系图。(c): 四层InSe与多层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱能量与WS2层数关系图。文章中，作者使用了德国attocube公司的attoDRY系列低温恒温器来实现器件在极低温条件下使用荧光光谱分析二维材料中的范德瓦尔斯界面。文章实验结果表明通过合理的选择二维材料组合成范德瓦尔斯界面，可以设计出具有很宽广发光范围的光电器件。图4：低振动无液氦磁体与恒温器—attoDRY系列，超低振动是提供高分辨率与长时间稳定光谱的关键因素。attoDRY2100+CFM I主要技术特点：+ 应用范围广泛: PL/EL/ Raman等光谱测量+ 变温范围：1.8K - 300K+ 空间分辨率：< 1 mm+ 无液氦闭环恒温器+ 工作磁场范围：0...9T (12T, 9T-3T，9T-1T-1T矢量磁体可选)+ 低温消色差物镜NA=0.82+ 精细定位范围： 5mm X 5mm X 5mm @ 4K+ 精细扫描范围：30 mm X 30 mm@4K+ 可进行电学测量，配备标准chip carrier+ 可升级到AFM/MFM、PFM、ct-AFM、KPFM、SHPM等功能参考文献：[1]. Nicolas Ubrig et al, Design of van der Waals interfaces for broad spectrum optoelectronics, Nature Materials,19,299–304 (2020)

2020-02-24 10:17:49上转换材料的荧光光谱分析法: 序言上转换发光材料 (Upconversion phosphors material,UPM) 是一类在长波长激发下发射短波长光的材料，其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量。由于使用红外光作为激发光源，此类材料在防伪标记、激光探测和立体显示上的用途已经广为人知。 Z近几年来 , 科学家们又发现上转换发光材料有不易发生光漂白和发光强度高等优点 , 用在生物标记中可以大大提高检测灵敏度和线性范围，因此上转换发光材料的荧光发射光谱是表征其性能的一个重要指标，具有非常重要意义。与传统典型的荧光发光过程（只涉及一个基态和一个激发态）不同，上转换过程需要许多中间态来累积低频的激发光子的能量。其中主要有三种发光机制：激发态吸收、能量转换过程、光子雪崩。这些过程均是通过掺杂在晶体颗粒中的激活离子能级连续吸收一个或多个光子来实现的，而那些具有 f 电子和 d 电子的激活离子因具有大量的亚稳能级而被用来上转换发光。然而GX率的上转换过程，只能靠掺杂三价稀土离子实现，因其有较长的亚稳能级寿命。稀土离子的吸收和发射光谱主要来自内层 4f 电子的跃迁。在外围 5s 和 5p 的电子的屏蔽下，其 4f 电子几乎不与基质发生相互作用，因此掺杂的稀土离子的吸收和发射光谱与其自由离子相似，显示出极尖锐的峰（半峰宽约 10-20nm）。而这同时就对外部激发光源的波长有了很大的限制。激光荧光光谱技术用于化学检测领域具有信噪比高、灵敏度好、检测快速等优点，特别是对于上转换材料的发光检测。商业化的 980nm 激光光源系统恰巧与它的吸收相匹配，为上转换纳米材料提供了理想的激光激发光源。PerkinElmer 是世界上Z主要的荧光分光光度计生产商，也是技术上Zling先的高端仪器供应商。PerkinElmer 公司是SJ采用脉冲氙灯做光源，具有荧光、磷光和化学发光三种测量模式，在磷光和化学发光模式下，仪器内部激发光源自动关闭，这样就为 980nm 激光光源的使用提供了便利的条件，也为上转换纳米材料的荧光发光测试提供了硬件基础，而其它厂家大多数使用传统的连续氙灯，不能通过软件将其关闭，在使用激光光源时，只能通过遮挡的方式将出光孔堵住； PerkinElmer 公司采用脉冲氙灯光源，就可以很好的在内部光源与外部激光光源之间进行切换，当需要使用外部激光光源系统时，只需要通过软件选择激光测定模式即可，不需要通过其它物理遮挡方式，来遮挡仪器原有的激发光源，这是PerkinElmer 公司优于其它公司的重要技术之一。这种操作不仅延长了原有氙灯的使用寿命，而且也很好的限制了由于物理遮挡导致的杂散光影响；另外，由于采用了灵活的可拆卸的样品架套筒设计，如图 1 所示，不仅固定了激光光源的输出端，使之与样品池垂直，保证激光光源能够准确的照射到待测样品上而且，在进行常规荧光测定时，容易取下，大大简化了操作的繁琐性。硬件配置主机： LS-55 型荧光分光光度计 ( 图 2)附件：激光光源及可拆卸样品池套筒（图 1）图 1. 激光光源及可拆卸样品池架套筒图 2. PerkinElmerLS-55 荧光光谱仪样品测试测试条件测试模式：激光测定模式延迟时间： 0ms扫描范围： 300-700nm扫描速度： 1000nm/min测试结果改变不同条件测试 UCNP 上转换材料得到的荧光发射谱图，如下图 3 所示。从图可以看出样品在357nm、473nm、 645nm 有荧光发射峰，这三个发射峰是 UCNP三个能级的光子发射，其中在 473nm 处Z强，且荧光发射峰窄且尖锐，半峰宽大约 10nm，测试结果令人满意。图 3. 样品荧光发射谱图结论PerkinElmer 公司的 LS-55 荧光光谱仪连接激光做光源的荧光分析方法能够准确的测试上转换材料的荧光发射峰，测试结果良好，为上转换材料的发光表征提供了wan美的解决方案。该方法操作简单，使用方便，成本低廉，能够满足绝大多数样品的测试，并且易于拆卸，也能满足常规样品的测试，是一个非常实用的解决方案。

2020-05-21 10:20:40大家都在使用的波长转换？原来是它！: 周期性极化铌酸锂晶体（PPLN）模块可用于可见光、近红外以及中红外波段的波长转换应用，波长范围400-1100nm，可用于激光波长倍频（SHG）、和频（SFG）以及差频（DFG）的波长转换应用，具体输出波长可接受定制。模块包含PPLN波导、TEC冷却模块，输出方式可选择空间光输出或者光纤耦合输出，具有转换效率高、功率损耗小、产品质量稳定等特点。产品原理准相位匹配技术倍频(SHG), 和频(SFG), 差频(DFG) 效应都是二阶非线性的光学过程，输入的激光产生电场会导致二阶偶极子的极化效应，根据量子光学的理论，在输入两束特定的光束后由于以上效应会产生一个新的输出光束。倍频SHG (532 nm)和频SFG (578 nm)差频DFG如图所示，准相位匹配是通过改变光路传播方向上每半个相干长度上的偏振方向来实现的，不同的结构以及改变方式产生了不同的波长转换效果。脊型波导—高达两倍的转换效率提升在平面块状（Bulk）PPLN晶体内进行波长转换时，光束的发散角会对波长转换的转换效率产生比较大的影响。然而，使用波导型（Waveguide）PPLN进行波长转换时，由于波导的特殊形状，光束在波导内传播时会得到增强，这也就使得在脊型波导内进行波长转换的效率可以达到平面块状PPLN内效率的2倍左右，大大降低了能量的损耗。主要应用· 波长转换、SHG倍频、SFG和频、DFG差频· 原子冷却、原子捕获、量子光学产品参数和选型· 输出形式：空间光输出或光纤耦合输出（FC/APC SM光纤及Panda光纤可选）· 波长范围：400-1100nm，特殊波长请单独询问转换效率：空间光输出>=；光纤耦合输出>=50%（输入光功率小于100mW，大功率输出请单独咨询）· 温控器：可选· 外形尺寸：54mm*30mm*11.2mm

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