Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu makale, zamanla çözülen fotolüminesans üzerine deneysel bir nasıl yapılır sunmaktadır. Birçok tek foton sayma kurulumunda kullanılan donanım açıklanacak ve temel bir nasıl yapılır sunumu yapılacaktır. Bu, öğrencilerin ve deneycilerin temel sistem parametrelerini ve bunların zaman çözümlü fotolüminesans kurulumlarında nasıl doğru şekilde ayarlanacağını anlamalarına yardımcı olmayı amaçlamaktadır.
Zaman çözümlü fotolüminesans (TRPL), yarı iletken nanokristallerin ve genel olarak ışık yayan malzemelerin fotofiziğini anlamak için önemli bir tekniktir. Bu çalışma, tek foton sayma (SPC) sistemleri kullanarak nanokristaller ve ilgili malzemeler üzerinde TRPL'nin kurulması ve yürütülmesi için bir astardır. Ölçümdeki temel hata kaynakları, deney düzeneği ve kalibrasyon dikkate alınarak önlenebilir. Dedektör özellikleri, sayım hızı, spektral tepki, optik kurulumlardaki yansımalar ve tek foton sayımı için özel enstrümantasyon ayarları tartışılacaktır. Bu ayrıntılara dikkat etmek, tekrarlanabilirliğin sağlanmasına yardımcı olur ve bir SPC sisteminden mümkün olan en iyi verileri elde etmek için gereklidir. Protokolün temel amacı, bir TRPL öğrencisinin deney kurulumunu ve birçok yaygın tek foton sayma kurulumunda yararlı TRPL verileri elde etmek için genel olarak anlaması gereken temel donanım parametrelerini anlamasına yardımcı olmaktır. İkincil amaç, deneysel zaman çözümlü lüminesans spektroskopisi öğrencisi için yoğunlaştırılmış bir astar görevi görmektir.
Zamana bağlı fotolüminesans (TRPL), ışıldayan malzemelerin fotofiziğini incelemek için önemli ve standart bir yöntemdir. TRPL ölçüm sistemleri, deneyci tarafından oluşturulan açık kurulumlar olabilir veya doğrudan bir üreticiden satın alınan bağımsız birimler olabilir. Açık kurulumlar, daha deneysel kontrole ve yararlı veri toplamak için ek yollara izin verdikleri için "kapalı kutu" TRPL birimlerinden daha üstün kabul edilir; ancak, ölçümün daha eksiksiz bir şekilde anlaşılmasını talep ederler. TRPL, ışıldayan cihazların geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve her zaman yarı iletken nanokristallerin ve diğer ışık yayan malzemelerin temel emisyon spektrumu ile birlikte rapor edilmelidir. TRPL yapmak için birçok yöntem vardır; Bu astar, tek foton sayma sistemlerine odaklanmaktadır.
Başlamadan önce, önceki birkaç çalışmayı kabul etmek önemlidir. İlk olarak, Joseph Lakowicz1'in Floresan Spektroskopisinin İlkeleri, TRPL yöntemleri hakkında bir bölüm içeren geniş bir özettir. Ashutosh Sharma'nın Floresan Spektroskopisine Giriş, esas olarak kimyagerler ve biyologlar tarafından kullanılan zaman ve faz çözümlü florimetreler2 hakkında biraz tarihli bir bölüm içerir. Floresan Spektroskopisi: Yeni Yöntemler ve Uygulamalar3 20 yaşın üzerinde olmasına rağmen değerini korumaktadır. En son bilgiler ve gelişmeler el kitaplarında ve teknik notlardabulunabilir 4,5,6,7,8. TRPL yöntemlerine genel bir giriş için ayrılmış bazı mükemmel bölümler, incelemeler ve e-kitaplar da vardır 9,10,11,12,13,14,15.
Tek foton sayma (SPC) yöntemleri yaygındır ve yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak floresan spektroskopisi öğrencilerinin iyi veri almak için öğrenmesi gereken birkaç kavram vardır. Buradaki ilkeler geneldir ve çok çeşitli SPC deneylerine uygulanabilir. Tabii ki, veriler toplandıktan sonra, uydurma algoritmaları ve yöntemleri bir başka önemli sanattır. TRPL model montajı kritik derecede önemlidir ve önceki birçok çalışmanın özellikle bu özel konuya odaklanmış olmasına rağmen genellikle yanlış yapılır 16,17,18,19. Bununla birlikte, bu çalışma öncelikle TRPL'nin deneysel yönlerine odaklanmaktadır.
Bu çalışmanın mantığı, ortak tek foton sayma (SPC) modülleri ile TRPL gerçekleştirmeye yönelik kapsamlı bir rehber geliştirmektir. Bu sistemler teknik olarak karmaşık olduğundan, temel deneysel değişkenlerin iyi anlaşılması, veri toplamayı optimize etmek ve önlenebilir artefaktların görünümünü en aza indirmek için önemlidir. Optik Kerr geçitleme gibi teknikler ve çizgi kameraları gibi ekipmanlar ultra hızlı TRPL15 için özel fırsatlar sunarken, SPC alanındaki son teknik gelişmeler nanosaniye ve nanosaniye altı TRPL'yi hemen hemen her deneysel optik laboratuvarı için kolayca erişilebilir hale getirdi. SPC ayrıca fotodiyot-osiloskop kombinasyonları gibi eski yöntemlere göre hız ve çözünürlük iyileştirmeleri sunar.
1. Hazırlık
2. Kurulum ve ön hizalama
NOT: Bu adımların çoğu yalnızca yeni bir kurulum oluşturulduğunda gerekli olmalıdır.
DİKKAT: Hizalama yaparken uygun lazer koruyucu gözlükleri takın. Mücevher veya kol saati gibi yansıtıcı kişisel eşyaları çıkarın. Dedektör çok fazla ışığa maruz kalırsa veya uygun olmayan giriş hacimleri kullanırsanız ekipmanda hasar meydana gelebilir.tages özel ekipmanınız için.
3. TRPL spektroskopisi
Standart bir SPC bozunma eğrisi Şekil 3'te gösterilmiştir. İlk artış, tepe noktası sıfır zamana karşılık gelecek şekilde kaydırıldı (elektronik ve optik gecikmeler nedeniyle ham verilerde durum böyle değildir). Sinyal-arka plan oranı yaklaşık 100'dür çünkü bu numune uzun ömürlü ancak zayıf bir fosforesansa sahiptir. Ana TRPL zirvesinden yaklaşık 50 ns sonra meydana gelen log ölçeğinde zayıf bir yansıma açıkça gözlemle...
Herhangi bir SPC kurulumunda, kullanıcı tarafından anlaşılması gereken, kullanıcı tarafından kontrol edilen birkaç önemli parametre vardır. Bu parametreler, TRPL için SPC yönteminin sınırlamalarını açıklayacak, bir şeyler ters giderse kullanıcının kurulumda daha kolay sorun gidermesine olanak tanıyacak ve iyi veri toplama için etkili bir şekilde gerekli olan kritik adımların anlaşılmasına yardımcı olacaktır. Ayrıca, farklı numuneler genellikle farklı...
Yazar, rekabet eden hiçbir finansal çıkar beyan etmemektedir.
Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi bu araştırma için fon sağlamaktadır. Şekil 3'teki uyumu gerçekleştirdiği için Xiaoyuan Liu'ya ve nadir toprak katkılı perovskit örneğini sağladığı için Dundappa Mumbaraddi'ye teşekkür ederiz. Referans20'yi kullanıma sunduğu için Julius Heitz'e teşekkür ederiz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
AOM | Isomet | 1260C | |
Laser | Alphalas | Picopower | |
Laser | Coherent | Enterprise | |
MCS | Becker-Hickl | PMS-400 | |
PMT | Becker-Hickl | HPM100-50 | |
PMT | Hamamatsu | H-7422 | |
SPCM | Becker-Hickl | EMN130 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır