一種無(wú)光學(xué)擋板的半積分球熒光量子效率測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種量子效率測(cè)量裝置，尤其涉及一種以透明熒光材料作為測(cè)量對(duì)象的基于半積分球的量子效率測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著LED照明設(shè)備的迅速發(fā)展，對(duì)熒光材料的研宄越來(lái)越受到人們的重視，量子效率作為評(píng)價(jià)熒光材料發(fā)光性能的重要指標(biāo)備受人們的關(guān)注。通常，熒光材料的量子效率定義為材料發(fā)射出的光子數(shù)與材料所吸收的光子數(shù)的比值。
[0003]待測(cè)熒光樣品常由于其內(nèi)部化學(xué)成分以及外形尺寸等因素導(dǎo)致其發(fā)光強(qiáng)度呈現(xiàn)空間分布不均勻的特點(diǎn)，為此現(xiàn)有技術(shù)以及所涉及的測(cè)量裝置都采用積分球來(lái)收集從測(cè)量對(duì)象發(fā)出的熒光。現(xiàn)有技術(shù)，通常使用激光作為激發(fā)光源，且通過(guò)在積分球壁開(kāi)設(shè)的小孔來(lái)導(dǎo)入激發(fā)光，此種方式有如下缺點(diǎn):第一，光源與樣品的相對(duì)距離較遠(yuǎn)，要調(diào)整激發(fā)光能夠照射到樣品上的過(guò)程比較繁瑣；第二，在積分球壁開(kāi)設(shè)通光孔容易使內(nèi)部光從通光孔處逃逸也容易受到外部光的干擾。另一種技術(shù)為使用光纖將單色激發(fā)光導(dǎo)入積分球內(nèi)，照射熒光樣品發(fā)出熒光。此種方法的缺點(diǎn)在于，通過(guò)光纖耦合進(jìn)積分球的激發(fā)光能量比較弱。
[0004]另外，在現(xiàn)有積分球測(cè)量技術(shù)中，為了避免一次直射光進(jìn)入探測(cè)器對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響，大都在探測(cè)器前設(shè)置有擋板，然而擋板自身也會(huì)參與積分球內(nèi)光的吸收、散射，打破了積分球的理想特性使積分球效果降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在入光孔、擋板對(duì)測(cè)量精度的影響，本實(shí)用新型提供了一種無(wú)須開(kāi)設(shè)入光孔、無(wú)需擋板的半積分球熒光量子效率測(cè)量裝置。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:
[0007]一種無(wú)光學(xué)擋板的半積分球熒光量子效率測(cè)量裝置，包括恒流恒壓源、半積分球光學(xué)腔、光纖光譜儀、計(jì)算機(jī)和貼片式LED光源；所述半積分球光學(xué)腔由內(nèi)壁涂有高反射率的漫反射涂層的半積分球殼體和水平設(shè)置且通過(guò)半積分球殼體的曲率中心的平面反射鏡圍成；所述貼片式LED光源位于半積分球光學(xué)腔的球心位置并與平面反射鏡的中心重合，所述光纖光譜儀的光纖探頭位于半積分球殼體的內(nèi)壁上，放置在貼片式LED光源上的待測(cè)樣品位于光纖探頭的數(shù)值孔徑區(qū)域之外；所述恒流恒壓源為貼片式LED光源提供穩(wěn)定電流；所述光纖光譜儀的信息輸出端與計(jì)算機(jī)連接。
[0008]本實(shí)用新型采用貼片式LED光源作為激發(fā)光源，體積小，直接置于半積分球光學(xué)腔空間內(nèi)，可短距離作用于待測(cè)樣品，保證了激發(fā)的強(qiáng)度，也無(wú)需繁瑣的入射光耦合過(guò)程。同時(shí)，利用貼片式LED光源作為激發(fā)光源所測(cè)得量子效率對(duì)用于LED封裝的熒光材料更加有研宄價(jià)值。將待測(cè)樣品配置于光纖數(shù)值孔徑區(qū)域外，可以保證待測(cè)樣品發(fā)出的熒光無(wú)法直接進(jìn)入光譜儀從而省去了擋板的使用。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的一種無(wú)光學(xué)擋板的半積分球熒光量子效率測(cè)量裝置具有如下有益效果:
[0010]1、采用光纖探頭作為探測(cè)設(shè)備，將待測(cè)樣品配置于光纖的數(shù)值孔徑區(qū)域之外，有效地抑制了一次直射光進(jìn)入探測(cè)器對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的影響，從而避免擋板的使用。
[0011 ] 2、該量子效率測(cè)量裝置采用貼片式LED光源作為激發(fā)光源，置于平面反射鏡中心位置處，可以近距離作用于待測(cè)樣品保證了激發(fā)強(qiáng)度，同時(shí)由于貼片式LED光源體積很小可以置于半積分球光學(xué)腔空間內(nèi)部，因此不必在球壁上開(kāi)設(shè)通光孔。通過(guò)選擇不同中心波長(zhǎng)的LED單色光源，實(shí)現(xiàn)對(duì)相同熒光材料在不同激發(fā)波長(zhǎng)下、以及不同熒光材料在不同激發(fā)波長(zhǎng)下的量子效率測(cè)量。
[0012]3、設(shè)計(jì)透射式測(cè)量光路，針對(duì)透明熒光材料進(jìn)行量子效率測(cè)量，如熒光玻璃、透明熒光陶瓷、可以分散在液體中的熒光粉等。
[0013]4、該量子效率測(cè)量裝置解決現(xiàn)有熒光效率積分球測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)因使用樣品夾具、光學(xué)擋板等配件造成積分球均勻性差、樣品難以固定的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為一種無(wú)光學(xué)擋板的半積分球熒光量子效率測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為不放樣品時(shí)激發(fā)光譜測(cè)量示意圖一；
[0016]圖3為不放樣品時(shí)激發(fā)光譜測(cè)量示意圖二 ；
[0017]圖4為焚光玻璃或載玻片放置在半積分球光學(xué)腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖5為焚光液體放置在半積分球光學(xué)腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖6為未放置待測(cè)樣品的量子效率測(cè)量的示意圖；
[0020]圖7為放置待測(cè)樣品的量子效率測(cè)量的示意圖。
[0021]附圖中:1-恒流恒壓源；2_半積分球光學(xué)腔；3_光纖光譜儀；4_計(jì)算機(jī)；5_貼片式LED光源；6_電極夾具；7_待測(cè)樣品；8_平面反射鏡；9_光纖探頭；10_半積分球殼體；11-比色皿；12-載玻片；13_光纖；14-光源。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0023]如圖1所示，一種無(wú)光學(xué)擋板的半積分球熒光量子效率測(cè)量裝置，包括恒流恒壓源1、半積分球光學(xué)腔2、光纖光譜儀3、計(jì)算機(jī)4和貼片式LED光源5。半積分球光學(xué)腔2由內(nèi)壁涂有高反射率的漫反射涂層的半積分球殼體10和水平設(shè)置且通過(guò)半積分球曲率中心的平面反射鏡8圍成。在平面反射鏡8上設(shè)有圓形孔，在圓形孔內(nèi)安裝有用于固定LED的電極夾具6，貼片式LED光源安裝在伸向半積分球殼體10內(nèi)的端面上。貼片式LED光源5位于半積分球光學(xué)腔2的球心位置并與平面反射鏡8的中心重合，光纖光譜儀3的光纖探頭9位于半積分球殼體10的內(nèi)壁上，放置在貼片式LED光源5上的待測(cè)樣品位于光纖探頭9的數(shù)值孔徑區(qū)域之外。恒流恒壓源I用于驅(qū)動(dòng)貼片式LED光源5發(fā)光，并能通過(guò)調(diào)節(jié)電流來(lái)調(diào)節(jié)LED發(fā)光強(qiáng)度，以適應(yīng)具有不同熒光強(qiáng)度的樣品，避免輸出信號(hào)飽和。通過(guò)光纖探頭9對(duì)半積分球光學(xué)腔2內(nèi)的積分空間的光譜進(jìn)行測(cè)量，光纖光譜儀3測(cè)得的信息輸入計(jì)算機(jī)4。貼片式LED光源5位于半積分球光學(xué)腔2的球心位置，與平面反射鏡8的中心重合。光纖探頭位于半積分球光學(xué)腔2的球壁，通過(guò)光纖探頭的角度配置，使處于球心位置的樣品處于光纖數(shù)值孔徑區(qū)域之外。此種探測(cè)方式能夠有效抑制一次直射光進(jìn)入探測(cè)器。光纖探頭位置可以通過(guò)探頭位置或探頭傾斜等方式實(shí)現(xiàn)，如圖2、3所示。
[0024]本測(cè)量裝置的半積分球使用一面平面反射鏡8和半積分球殼體10進(jìn)行成像，然后實(shí)物半積分球殼體與虛像半積分球殼體在空間中組合成一個(gè)完成的球體。該裝置保證了積分球效果的同時(shí)，克服了因重力因素需要專(zhuān)用夾具對(duì)樣品進(jìn)行支撐的缺點(diǎn)?？墒褂煤?jiǎn)單夾具即可實(shí)現(xiàn)對(duì)固體、液體、粉末等狀態(tài)下的樣品進(jìn)行測(cè)量。熒光玻璃或載玻片12放置如圖4所示，熒光玻璃可以直接放置在貼片式LED光源上方，或者將熒光粉均勻涂抹在載玻片上進(jìn)行測(cè)試。熒光液體的放置示意圖如圖5所示，熒光液體處于比色皿11中，LED光從比色皿11的底部入射。
[0025]本測(cè)量裝置的特點(diǎn)為:①采用單色貼片式LED光源作為激發(fā)光源，通過(guò)透射式測(cè)量光路對(duì)透明熒光樣品進(jìn)行量子效率測(cè)量。所采用的透射光路是指:LED單色光從樣品一側(cè)入射，經(jīng)過(guò)樣品吸收之后，剩余光能量從樣品另一側(cè)出射。通過(guò)選擇不同中心波長(zhǎng)的LED單色光源，實(shí)現(xiàn)對(duì)相同熒光材料在不同激發(fā)波長(zhǎng)下、以及不同熒光材料在不同激發(fā)波長(zhǎng)下的量子效率測(cè)量。②采用光纖光譜儀探測(cè)光譜信號(hào)，把待測(cè)樣品配置在光纖數(shù)值孔徑角區(qū)域外來(lái)抑制一次直射光進(jìn)入探測(cè)器，避免擋板的使用，從而提高積分球內(nèi)光分布的均勻性。③貼片式LED光源位于半積分球光學(xué)腔的球心位置，與平面反射鏡的中心重合；探測(cè)器位于半積分球光學(xué)腔2的球壁，通過(guò)光纖探頭的角度配置，使處于球心位置的樣品處于光纖數(shù)值孔徑區(qū)域之外。
[0026]使用該裝置時(shí)，首先，將貼片式LED光源5安裝在電極夾具6上，如圖6所示，開(kāi)啟恒流恒壓源設(shè)定好預(yù)定的電流電壓值驅(qū)動(dòng)貼片式LED光源5發(fā)光，在未安放待測(cè)樣品7的情況下，等貼片式LED光源5發(fā)光穩(wěn)定后，光纖光譜儀3通過(guò)光纖探頭9探測(cè)得到的激發(fā)光譜。然后打開(kāi)半積分球光學(xué)腔2，將待測(cè)樣品7置于貼片式LED光源5之上，如圖7所示，使其可以被激發(fā)光所照射并發(fā)出熒光，然后關(guān)閉半積分球光學(xué)腔2，此時(shí)光纖光譜儀3探測(cè)到的半積分球光學(xué)腔2空間內(nèi)未被吸收的激發(fā)光譜。
[0027]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)光學(xué)擋板的半積分球熒光量子效率測(cè)量裝置，其特征在于:包括恒流恒壓源(I)、半積分球光學(xué)腔(2)、光纖光譜儀(3)、計(jì)算機(jī)(4)和貼片式LED光源(5);所述半積分球光學(xué)腔(2)由內(nèi)壁涂有高反射率的漫反射涂層的半積分球殼體(10)和水平設(shè)置且通過(guò)半積分球殼體(10)的曲率中心的平面反射鏡⑶圍成；所述貼片式LED光源(5)位于半積分球光學(xué)腔(2)的球心位置并與平面反射鏡(8)的中心重合，所述光纖光譜儀(3)的光纖探頭(9)位于半積分球殼體(10)的內(nèi)壁上，放置在貼片式LED光源(5)上的待測(cè)樣品位于光纖探頭(9)的數(shù)值孔徑區(qū)域之外；所述恒流恒壓源(I)為貼片式LED光源(5)提供穩(wěn)定電流；所述光纖光譜儀⑶的信息輸出端與計(jì)算機(jī)⑷連接。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)光學(xué)擋板的半積分球熒光量子效率測(cè)量裝置，包括半積分球光學(xué)腔、恒流恒壓源、貼片式LED光源、光纖光譜儀和計(jì)算機(jī)；半積分球光學(xué)腔由內(nèi)壁涂有高反射率的漫反射涂層的半積分球殼體和一面高反射率且過(guò)球心的平面反射鏡圍成；平面反射鏡上設(shè)有圓形孔用于固定貼片式LED光源和待測(cè)樣品，待測(cè)樣品位于貼片式LED光源之上；半積分球殼體上設(shè)有探測(cè)口，用于光纖光譜儀光纖探頭的耦合連接。該裝置采用光纖光譜儀探測(cè)光譜信號(hào)，把待測(cè)樣品配置在光纖數(shù)值孔徑角區(qū)域外來(lái)抑制一次直射光進(jìn)入探測(cè)器，避免擋板的使用，從而提高積分球內(nèi)光分布的均勻性。
【IPC分類(lèi)】G01N21-64
【公開(kāi)號(hào)】CN204287045
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420836348
【發(fā)明人】杜曉晴, 陳宏 , 雷小華, 陳偉民, 劉顯明
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日