发光材料激发光谱和发射光谱测试.doc

东南大学材料科学与工程实验报告 共 页，第 页
东南大学材料科学与工程
实验报告
学生姓名 班级学号 实验日期 2014.9.3批改教师
课程名称 电子信息材料专业方向大型实验 批改日期
实验名称 发光材料激发光谱和发射光谱测试 报告成绩
一、 实验目的：
1、 掌握光致发光的基本过程，掌握激发光谱和发射光谱的基本含义
2、 掌握发光才来哦发射光谱和激发光谱的测试方法
二、 实验原理：
发光材料主要是指材料吸收外来能量后所发出的总辐射中超过热辐射的部分。发光材料的发光需要外界能量的激发，根据击发方式不同发光方式可以分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、X射线及高能粒子发光等。以光致发光为例，当用激发光照射某些物质时，处于基态的分子吸收激发光发生跃迁，达到激发态，这些激发态经过弛豫过程损失一部分能量后，以无辐射跃迁回到激发态的低振动能级，再从此能级返回基态，此过程中多余的能量以光子的形式释放。
激发光谱和发射光谱是表征发光材料两个重要的性能指标。激发光谱是指发光材料在不同波长激发下，该材料的某一波长的发光谱线的强度与激发波长的关系。激发光谱反映了不同波长的光激发材料的效果。根据激发光谱可以确定使该材料发光所需的激发光的波长范围，并可以确定某发射谱线强度最大时的最佳激发波长。激发光谱对分析材料的发光过程也具有重要意义。发射光谱是指在某一特定波长激发下，所发射的不同波长的光的强度或能量分布。激发光谱和发射光谱通常采用荧光分光光度计进行测量。其基本结构包括光源，单色器，试样室，单色器和探测器。常用光源为氙灯，单色器多为光栅，探测器多用光电倍增管。
荧光分光光度计工作原理：由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变为断续之光以及激发光单色器变成单色光，此光即为荧光物质的激发光，被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光，经过单色器变成单色荧光后照射于测试样品用的光电倍增管上，由其所发生的光电流经过放大器放大输出至记录仪，激发光单色器和荧光单色器的光栅均有电动机带动的凸轮所控制，当测绘荧光发射光谱时，将激发光单色器的光栅固定在最适当的激发光波长处，而让荧光单色器凸轮转动，将各波长的荧光强度讯号输出至记录仪上，所记录的光谱即为发射光谱，简称荧光光谱。当测绘荧光激发光谱时，将荧光单色器的光栅固定在最适当的荧光波长处，只让激发单色口的凸轮转动，将各波长的激发光的强度输出至记录仪，所记录的光谱即激光光谱。
三、 实验步骤
1、 打开电脑，打开光度计电源，间隔1-2分钟后方能打开仪器控制软件。
2、 仪器预热30分钟，待灯源稳定。
3、 在所提供的样品中随机选一样，小心装入样品盘，稍旋紧样品盖之后，置于样品室内。
4、 选取合适的滤光片置于发射接收端的卡槽内，用于出去光栅的次级或n级衍射峰。按下样品室顶盖。
5、 软件参数设置
6、 先点击Pre-scan进行扫描，如果谱峰强度过高或者过低，调整扫描范围、滤光片、狭缝宽度等设置；点击Measure进行测试；测试后保存数据并转化文件为txt格式。
7、 测试后将样品盘取出，清理后重复上述步骤换样测试。
8、 关机：先关软件，待仪器冷却15分钟后关闭仪器电源。
9、 光谱测试激发波长或发射监控波长的确定：由于所测样品的激发与发射波长未知，因此需要经过多次反复测试来确定最终的激发波长与发射监控波长。具体步骤：a：首先选定紫外波段某波长作为激发波长，测试其发射谱，获得发射谱峰波长Pem；b：以上面获得的发射峰值波长为激发谱的监控波长，合理设定激发谱的测试范围（一般为200nm到Pem-20nm),测试样品激发谱，保存数据；c：确定激发谱峰值波长Pex，以Pex为激发波长测试发射谱，扫描范围一般设定为Pex+20nm到800nm，保存发射谱数据。
10、 滤光片的选择：测试发射谱时，设激发波长为λex，如果λex的n倍落于发射谱的测试范围，则选择截止波长大于λex的滤光片，但滤光片的截止波长要小于发射谱的起始波长；测试激发谱时，设监控波长为λem，如果λem/2落于激发光谱测试范围，则选择截止波长大于λem/2的滤光片。
四、 实验结果与分析：
（1） 在460nm的激发光下，得到如上发射谱，由发射谱可以看出，最佳发射波长约为625nm左右（仪器显示为625.6nm）
（2） 以625nm为监控波长，得到如下荧光粉的激发光谱图：

由激发光谱可以看出，在446nm附近，激发光强度最高，因此为最佳激发波长，仪器精确示值为：446.6nm。
（3）由激发光谱得到最佳激发波长446.6nm后，以447nm为激发光得到如下荧光粉发射光谱图：

由图线得，该荧光粉的发射谱峰波长为625.6nm,激发谱峰为446.6nm
五、 思考题：
1、 你所测试的荧光粉，激发波长范围是多少，属于什么波段？最佳激发波长是多少，属于什么波段。发射峰值波长多少，是什么颜色的光？
（1）激发波长的范围是200nm到600nm，属于自然光波段。
（2）最佳激发波长为446.6nm，属于蓝靛色波段。发射峰值波长为625.6nm，颜色为红色。
2、 由激发光谱和发射光谱，你可以得到关于荧光粉的什么信息？你所测试的荧光粉用在什么领域，为什么？
激发光谱和发射光谱是表征发光材料的两个重要的性能指标。由激发光谱可以确定使该材料发光所需的激发光的波长范围，并可以确定某发射谱线强度最大时的最佳激发波长。激发光谱对分析材料的发光过程也具有重要意义。发射光谱可以分析发射的不同波长的光的强度或能量分布。
该荧光粉是橙红色，并且经可见光激发可发射红色的光，因此可以应用于警灯报警领域或者交通信号灯等。