2022-02-17 16:21:05 天美仪拓实验室设备(上海)有限公司
随着光致发光(PL)研究的发展,对测量微弱的光致发光信号的高灵敏度仪器的需求日益增长。除了具有良好杂散光抑制能力的光子计数探测器和单色器外,激发样品的光源也是测试时需要考虑的关键因素。皮秒脉冲二极管激光器和亚纳秒LED是时间相关单光子计数(TCSPC)的传统脉冲光源,该技术用于测量ps-μs范围内的PL衰减光谱。爱丁堡仪器公司的时间分辨PL光谱仪可以配备各种类型的脉冲激光器和LED,能够在TCSPC和多通道扫描(MCS)模式下工作,如EPL/EPLED, VPL/VPLED和HPL系列。
Fig. 1 EPL-375, VPL-635, and HPL-785 sources from Edinburgh Instruments.
EPL&EPLED -皮秒脉冲激光器&LEDs
EPL及被广泛应用于时间分辨PL光谱,可提供高达20 MHz的重复频率和典型的脉冲宽度~100 ps,波长从375 nm到980nm。EPLED系列脉冲二极管相比于EPL具有较长的脉冲宽度(典型<1000 ps),但EPLED系列能够覆盖的紫外波长低至250 nm。EPLs和EPLEDs可以在TCSPC及MCS双模式下进行工作。在TCSPC模式下工作,可测试发光寿命的范围为10 ps-50 us,在MCS模式下工作,发光寿命为10ns-400 ms。广泛通用于大多数时间分辨的光致发光实验测试,EPL和EPLED光源的组合可以满足大多数的研究需求。
HPL -高功率和高重复率皮秒脉冲激光器
HPL是高功率和高重复率皮秒脉冲激光器。可以在高达80MHz的重复频率下工作,并提供两种操作模式:标准及高功率模式。在高功率模式下,HPL激光器产生的脉冲强度能够提高50倍之多。这对于低光致发光量子产率(PLQY)和寿命长于几纳秒的样品十分重要。与EPL的EPLED源类似,HPL可以同时用于TCSPC和MCS模式。
VPL&VPLED – 脉宽可调激光器&LEDs
VPL和VPLED光源被设计成在MCS模式下工作,是PL衰变寿命从~100 ns到秒的理想选择。它们的输出是一个正方形脉冲,其长度由激光源上的脉宽刻度盘控制,范围从100 ns到1 ms,可选择连续(CW)出光模式。不仅可以作为磷光寿命测试的激发光源,还可以用于连续波模式下稳态光致发光光谱的激发光源。
测试实例
激发源的选择取决于样品的衰减特性。使用各种爱丁堡仪器脉冲源的热门研究领域的例子如下所示。
Fig.2 TCSPC decays of a perovskite sample acquired in an FLS1000 spectrometer with (a) EPL-405 laser or (b) HPL-405 laser for excitation: experimental decay (red), Instrument Response Function (blue), and fit result (black). All other measurement conditions were identical. Fitted average lifetime tave and acquisition time tacq indicated in the graph.
Fig.3 TCSPC decay (red) and exponential fit result (black) for Ag2S quantum dots in toluene, excited with an HPL-670 operating in high power mode at 1 kHz repetition rate in an FLS1000 spectrometer. The fitted average lifetime tacq is shown in the graph.
Fig.4 MCS decay (red) and 1270nm exponential Fit Result (black) for a solution of H2TTP in toluene excited with a VPL445 in an FLS1000spectrometer. The VPL source operated produced 50 us pulses at 5 kHz repetition rate. The fit tave lifetime is shown in the graph.
VPL和 VPLED源是为时间分辨光谱瞬态测试而设计。但它们同时也可以在连续波CW模式下获取样品的PL发射光谱。对于这类型的实验,最常见的配置是将氙灯耦合到激发单色器,但如果激发波长不需要调谐,也可以考虑直接使用VPL激光器。根据所使用的波长和带宽,VPL可以比Xe灯更强。如图5所示,分别使用150 W Xe灯、VPL-635(CW模式)和HPL-670作为激发光源的FS5荧光光谱仪中获得的Ag2S量子点的PL发射光谱。
Fig. 5 Photoluminescence emission spectra from Ag2S quantum dots in toluene acquired in FS5 Spectrofluorometer with Xe lamp, VPL-635 and HPL-670 for excitation. An excitation bandwidth of 10 nm was employed for the Xe lamp spectrum. The VPL-635 data were acquired with the laser operating in CW mode, and the HPL-670 data with the laser running at 80 MHz in high power mode. All other measurement conditions were identical between curves.
光致发光测试光源的选择取决于要研究的样品类型、可用的检测仪器和用户对采集速度的需求。爱丁堡仪器提供多种脉冲源,广泛的灵活性,以满足其特定的需求,能够实现优化脉冲宽度和能量,并减少采集时间,快速提高测试效率。
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