电致发光量子效率测量系统

光致发光和荧光量子效率计算

原理

所谓光致发光（Photoluminescence简称PL），是指物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导致发光的现象。也指物质吸收光子（或电磁波）后重新辐射出光子(或电磁波)的过程。光致发光过程包括荧光发光和磷光发光。

从量子力学理论上，这一过程可以描述为物质吸收光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态，同时放出光子的过程。光致荧光发光是多种形式的荧光（Fluorescence）中的一种。原理图如下图：

图1. 荧光产生的过程

而在现阶段光致发光材料的研究中，对荧光量子效率的计算非常重要，因为这是反映光致发光材料发光能力的重要特征指标。

荧光量子效率又称荧光量子产额(quantum yield of fluorescence)和荧光效率。一般情况下，荧光量子效率、荧光量子产额与荧光效率描述等价。他们是指单位时间(秒)内，发射二次辐射荧光的光子数与吸收激发光初级辐射光子数之比值，用来描述荧光材料发光能力，可以使用下列公式表达：

另外，

其中外量子效率是直接测量对象，内量子效率很难测，一般通过出光率推算得到。

二．测试方法

现有的测定荧光外量子效率的方法有比较测量法、量热式测量法、直接光学测量法［1－3］。比较测量法需要一个与待测粉体光学特性相近且量子效率已知的弱吸收标准粉体作参考；量热式测量法需要知道粉体的吸收曲线，并且对光源性能、热敏探头灵敏度、仪器隔热性能要求都很高，而荧光粉是高吸收粉体，且吸收曲线不易测定；国外通用的直接光学测量法是对激发前后光谱进行直接测量的方法，可以采用分布光度计或带积分球的光谱仪测量。分布光度计需要大的暗室、高精度位移控设备，价格昂贵，全空间测量耗时太长[4], 而基于积分球和光谱仪的直接光学测量系统测试原理简单，设备简易，测试方便、快捷，下面我们就以积分球测量的方法做一个简单介绍。