Quanten-Effizienz Ulbricht-Kugeln

Die Labsphere QE-060-SF ist eine Ulbricht-Kugel mit einem Durchmesser von 150 mm, die mit einer hochreflektierenden Spectraflect-Beschichtung versehen ist und speziell für die Messung der Quantenausbeute (PLQY) oder Quanteneffizienz (QE) von phosphoreszierenden Materialien wie LED-Leuchtstoffen und Quantenpunkten entwickelt wurde. Die QE-Kugel verfügt über einen drehbaren, mittig angebrachten Probenhalter mit austauschbarem Clip, Klemmbacken, Küvette und Pulverprobenhalter-Zubehör.

Phosphoreszenz ist die Eigenschaft bestimmter Materialien, Licht bei kürzeren Wellenlängen zu absorbieren und bei längeren Wellenlängen wieder zu emittieren. Ein gängiges Beispiel dafür ist, dass fast alle modernen Beleuchtungen auf blauen LEDs mit Phosphorbeschichtung basieren. Das blaue Pumplicht der LED wird beim Durchgang durch den Leuchtstoff teilweise absorbiert, wobei sich die phosphoreszierende Emission mit dem restlichen blauen Licht verbindet, um die gewünschte breitbandige Weißlichtbeleuchtung zu erzeugen.

Unterschiedliche Phosphorformulierungen wirken sich auf die spektrale Leistungsverteilung der Phosphoreszenzemission aus, während die Dicke der Phosphorschicht die Menge des durchgelassenen blauen Restlichts beeinflusst. Durch Variation der Phosphorzusammensetzung und -dicke können die spektrale Leistung, die Farbtemperatur und die Farbwiedergabe der LED-Lampe auf die gewünschten Werte abgestimmt werden.

Ulbricht-Kugeln für die Messung der Quanteneffizienz

Eine wichtige Kennzahl zur Quantifizierung der optischen Leistung eines phosphoreszierenden Materials ist die Quanteneffizienz, die auch als Lumineszenzquanteneffizienz bezeichnet wird. Dabei handelt es sich einfach um das Verhältnis der emittierten Photonen zu den von der Probe absorbierten Photonen.

Da die Fluoreszenzemission diffus ist, bietet sich zur Erfassung der 4π-Fluoreszenzemission eine Ulbricht-Kugel an, die mit einem faseroptischen Spektrometer gekoppelt ist. Es ist jedoch zu beachten, dass die Ulbricht-Kugel einen Fehler aufgrund der Wiederbeleuchtungsanregung mit sich bringt. Jedes Licht, das nicht absorbiert wird, wenn die Probe zuerst vom Anregungsstrahl beleuchtet wird, wird entweder reflektiert oder durchgelassen. Dieses Licht kann wiederum von der Kugelwand reflektiert werden und die Probe diffus wieder beleuchten. Ein Teil dieses Lichts wird erneut absorbiert, was zu einer höheren Fluoreszenzemission führt, als dies ohne Kugel der Fall wäre. Glücklicherweise kann dieser Fehler der Wiederanregung korrigiert werden. Eine vollständige Erläuterung der fünf Messschritte – einschließlich der Korrektur der Reilluminationsanregung – finden Sie in der technischen Anmerkung, die Sie unter der Registerkarte Ressourcen finden.

Merkmale der QE-060-SF Ulbricht-Kugel

Die QE-060-SF ist standardmäßig mit der Spectraflect-Beschichtung von Labsphere beschichtet, einer Bariumsulfat-Formulierung, die einen Spitzenreflexionsgrad von 98 % und einen Reflexionsgrad von >95 % im Bereich von 300-1300 nm bietet.

Die Ulbricht-Kugel QE-060-SF verfügt über drei orthogonale Anschlüsse. Ein Probenanschluss mit einem Durchmesser von 50 mm befindet sich an der Nordpolposition der Kugel. Ein 25-mm-Detektoranschluss befindet sich in der 0°-Position auf dem horizontalen Äquator der Kugel, während sich ein zweiter 25-mm-Eingangsanschluss in der 90°-Position auf dem Äquator befindet. Alle Ports sind mit robusten Portrahmen ausgestattet, um die Montage von Portzubehör zu vereinfachen.

Die wichtige Ablenkplatte ist so positioniert, dass sie eine mittig montierte Probe von der Detektoröffnung abschirmt, um eine direkte Beleuchtung des Photodetektors oder Spektrometers durch die zu prüfende Probe zu verhindern. Die Kugel ist an ihrer Südpolposition mit einem ¼-20-Gewinde ausgestattet und wird mit einer höhenverstellbaren Halterung, einem Halter und einem stabilen Sockel geliefert.

Ein optionaler SMA-Anschlussadapter mit 25 mm Durchmesser ist für den Anschluss an den Detektoranschluss erhältlich, um das Licht in eine optische Faser zur Erfassung durch ein Spektrometer einzukoppeln.

Leistungsstarke QE-060-SL Spectralon-Kugel für verbesserte Signal-Rausch-Messungen

Als alternatives Modell steht das QE-060-SL zur Verfügung, das statt der Spectraflect-Beschichtung das diffuse Reflexionsmaterial Spectralon von Labsphere enthält. Spectralon weist eine Spitzenreflexion von 99 % auf und behält eine Reflexion von > 95 % im Bereich von 250 bis 2 500 nm bei. Ein Unterschied von 1 % im Reflexionsgrad erscheint vielleicht nicht sehr groß, entspricht jedoch der Hälfte des Verlusts pro Reflexion im Hohlraum der Integrationskugel. Folglich bietet die Spectralon-Kugel einen um mindestens 50 % höheren Durchsatz über den gesamten Wellenlängenbereich mit einem Gewinn von bis zu 400 % im nahen Infrarotbereich. Dieser verbesserte Durchsatz führt zu einem höheren Signal, das den Fotodetektor oder das Spektrometer erreicht. Das wirkt sich positiv auf das Signal-Rausch-Verhältnis und die Fähigkeit zur Auflösung schwacher Fluoreszenzsignale aus. Dies ist ein wichtiger Vorteil, wenn man bedenkt, dass Fluoreszenzemissionen im Vergleich zum Anregungssignal recht schwach sein können.

Ein weiterer Vorteil von Spectralon ist die thermische Stabilität, die Beständigkeit gegen UV-Schäden und die einfache Reinigung, obwohl eine versehentliche Verunreinigung der Spectraflect- oder Spectralon-Beschichtungen mit phosphoreszierenden Chemikalien unbedingt vermieden werden sollte.

Zentrumsmontierte Probenhalterung

Das zu prüfende Material wird mit Hilfe der mitgelieferten zentrumsmontierten Probenhalterung, die an der 50-mm-Öffnung am Nordpol an der Kugel befestigt wird, in der Mitte der Kugel gehalten. Die Quanteneffizienz des Materials wird einfach bestimmt, indem das Detektorsignal aufgezeichnet wird, wenn sich die Probe innerhalb der Kugel, aber nicht direkt im Strahl befindet, und mit dem Detektorsignal verglichen wird, wenn die Probe in den Sondenstrahl gedreht wird.

Der mittig montierte Probenhalter kann zwischen zwei deutlich markierten Positionen umgeschaltet werden, so dass die Probe zur Referenzierung der Basislinie in den Anregungsstrahl hinein- und herausgedreht werden kann. Der mittig montierte Probenhalter kann mit austauschbaren Probenhaltern geliefert werden. Zur Auswahl stehen ein Cliphalter für dünne, empfindliche Proben, ein Backenhalter für härtere Materialien, ein Küvettenhalter für flüssige Proben und ein Pulverprobenhalter.

Systemanforderungen

Ihr kompletter Versuchsaufbau für Quanteneffizienzmessungen sollte die QE-Integrationskugel, eine kollimierte externe monochromatische Lichtquelle oder einen Laser zur Probenanregung und einen Photodetektor oder ein Spektrometer umfassen. In der Regel wird als Detektor ein Array-Spektrometer verwendet, für das Sie einen SMA-Anschlussadapter für den Detektoranschluss an der Kugel kaufen müssen.

Für absolute Flussmessungen und zur Normalisierung der spektralen Empfindlichkeit ist eine Standardlampe für den spektralen Fluss auf Anfrage erhältlich. Um Selbstabsorptionsfehler zu vermeiden, wird die Kalibrierlampe am besten an einem optionalen vierten Anschluss an der Kugel montiert. Bitte fragen Sie uns an, wenn Sie Interesse am Kauf einer QE-Kugel für absolute Flussmessungen haben.

Bitte beachten Sie, dass wir Anfragen für modifizierte Standardprodukte oder maßgeschneiderte Ulbricht-Kugeln, die genau Ihren Anforderungen entsprechen, gerne entgegennehmen. Bitte nutzen Sie unser Anfrageformular, um uns Ihre Anforderungen mitzuteilen.