HiLight990是一款多功能光谱分析设备，集成了时间分辨光谱技术，能够测量材料或器件在光或电激发下的发光特性及其动态响应。通过脉冲光源（如激光或电脉冲）激发样品，检测其发出的荧光、磷光或电致发光信号。结合时间相关单光子计数（TCSPC）技术，实现纳秒到秒级的时间分辨测量。

1、荧光光谱（PL）

定义：指材料在光子激发下，吸收光能后从基态跃迁到激发态，随后以发光的形式释放能量回到基态的过程。

测试原理：使用特定波长的光源（如激光器或氙灯）照射样品，激发样品中的电子跃迁到高能级。当电子从高能级回到低能级或基态时，会以光子的形式释放能量，通过光谱仪收集并分析这些发光光子的波长和强度，得到光致发光光谱。

2、瞬态荧光光谱（TRPL）

定义：通过测量发光信号随时间的变化，研究材料或器件中光生载流子的生成、迁移、复合等动力学过程

测试原理：利用超快光源（如皮秒或飞秒激光器）产生超短光脉冲激发样品，在不同时间延迟下测量样品的发光信号。

3、磷光光谱

定义：磷光是一种光致发光现象，其特点是发光持续时间较长，通常在激发停止后仍能持续发光。

测试原理：通过长时间的激发和测量，记录样品在激发停止后的发光信号，分析其磷光光谱和磷光寿命。

4、瞬态磷光光谱

定义：瞬态磷光光谱是指在短时间内测量磷光信号随时间的变化，以研究磷光材料的发光动力学过程。

测试原理：使用超快光源激发样品，记录磷光信号在不同时间延迟下的变化，通过拟合磷光衰减曲线，得到磷光寿命和发光动力学参数。

5、稳态电致发光光谱（EL）

定义：稳态电致发光光谱是指在恒定电压或电流条件下，测量电致发光器件的发光光谱。

测试原理：将样品制备成器件结构（如有机发光二极管OLED），在器件两端施加恒定电压或电流，使载流子在电场作用下注入到发光层并复合发光。通过光谱仪测量器件的发光光谱和发光强度。

6、瞬态电致发光光谱（TREL）

定义：瞬态电致发光光谱是指在脉冲电压或电流条件下，测量电致发光器件的发光信号随时间的变化，以研究器件中载流子的生成、复合和传输等动力学过程。

测试原理：使用脉冲电源向电致发光器件施加脉冲电压或电流，记录器件在不同时间延迟下的发光信号。通过拟合发光衰减曲线，得到载流子的复合速率和寿命等参数。

7、显微荧光光谱（MicroPL）

定义：显微荧光光谱是将显微镜系统与光谱仪系统联用，实现微米级样品的荧光光谱分析。

测试原理：通过显微镜对样品进行高分辨率成像，同时利用光谱仪测量样品的荧光光谱。

8、色彩分析

定义：色彩分析是通过测量样品的光谱反射率或发射率，计算样品的颜色参数，如色坐标、色度值等。

测试原理：使用光谱仪测量样品在不同波长下的反射光或发射光强度，通过计算得到样品的色彩参数。

9、分光光度计（吸收/透射光谱）

定义：分光光度计是一种用于测量样品在不同波长下的吸光度或透射率的仪器。

测试原理：通过光源照射样品，测量样品在不同波长下的透射光或反射光强度，计算样品的吸光度或透射率。

在HiLight990的各项功能测试中，数据分析与关键参数的提取是核心环节。以下是每种功能的数据分析方法及其关键参数的详细说明：

1、荧光光谱（PL）

数据分析

光谱拟合：通过高斯或洛伦兹函数拟合荧光光谱，提取峰值波长（λ_peak）和半高宽（FWHM）。

量子效率计算：通过比较样品荧光强度与标准样品的强度，计算量子产率（QY）。

关键参数

峰值波长（λ_peak）：反映材料的发光颜色。

半高宽（FWHM）：反映发光的单色性（越小越纯）。

量子产率（QY）：反映材料的发光效率。

2、瞬态荧光光谱（TRPL）

数据分析

衰减曲线拟合：使用单指数、双指数或分布动力学模型拟合荧光衰减曲线，提取时间常数（τ）。

单指数模型：I（t）=I_0 e^((-t)⁄τ)

双指数模型：I（t）=I_0 e^((-t)⁄τ_1 )+I_2 e^((-t)⁄τ_2 )

平均寿命计算：τ_avg=(∑▒A_i  τ_i^2)/(∑▒A_i  τ_i )（A_i为各组分幅值）。

关键参数

荧光寿命（τ）：反映载流子复合速率。

衰减组分（τ_1，τ_2）：反映不同复合机制（如体相复合、界面复合）。

平均寿命（τ_avg）：综合反映材料的复合特性。

3、磷光光谱

数据分析

光谱拟合：与荧光光谱类似，提取峰值波长和半高宽。

磷光强度积分：计算磷光的总强度，评估材料的磷光效率。

关键参数

峰值波长（λ_peak）：反映磷光的颜色。

磷光强度：反映材料的磷光效率。

4、瞬态磷光光谱

数据分析

衰减曲线拟合：使用单指数或多指数模型拟合磷光衰减曲线，提取时间常数（τ）。

磷光寿命计算：与TRPL类似，但时间范围通常为微秒到秒级。

关键参数

磷光寿命（τ）：反映三重态电子的寿命。

衰减组分（τ_1，τ_2）：反映不同磷光机制。

5、稳态电致发光光谱（EL）

数据分析

光谱拟合：提取峰值波长和半高宽。

外量子效率（EQE）计算：通过积分EL光谱强度，结合输入电功率计算EQE。

EQE=发射光子数/注入光子数

关键参数

峰值波长（λ_peak）：反映器件的发光颜色。

外量子效率（EQE）：反映器件的发光效率。

6、瞬态电致发光光谱（TREL）

数据分析

动态响应拟合：分析发光信号的上升时间（t_rise）和衰减时间（t_decay）。

载流子寿命计算：通过衰减曲线提取时间常数（τ），反映载流子复合速率。

关键参数

上升时间（t_rise）：反映载流子注入和传输速度。

衰减时间（t_decay）：反映载流子复合速率。

载流子寿命（τ）：综合反映器件的电荷动力学。

7、显微荧光光谱（Micro-PL）

数据分析

光谱成像：生成荧光强度、峰值波长或寿命的空间分布图。

区域分析：对特定区域的光谱进行拟合，提取局部参数（如荧光寿命、量子效率）。

关键参数

荧光强度分布：反映材料的均匀性。

局部荧光寿命（τ）：反映局部缺陷或复合特性。

8、色彩分析

数据分析

色坐标计算：根据CIE标准色度系统，计算色坐标（x,y）。

色温计算：通过光谱分布计算相关色温（CCT）。

显色指数计算：通过光谱与标准光源的比较，计算显色指数（CRI）。

关键参数

色坐标（x,y）：反映发光颜色。

色温（CCT）：反映光的冷暖色调。

显色指数（CRI）：反映光的色彩还原能力。

9、分光光度计（吸收/透射光谱）

数据分析

吸收边计算：通过吸收光谱的拐点确定材料的带隙。

E_g=1240/λ_edge 

其中，λ_edge为吸收边波长（nm）。

薄膜厚度计算：通过透射光谱的干涉条纹计算薄膜厚度（d）

d=(λ_1 λ_2)/(2（λ_1-λ_2）)

其中，λ_1，λ_2为相邻干涉峰的波长。

关键参数

带隙：反映材料的光吸收特性。

薄膜厚度：反映薄膜的均匀性和制备质量。

太阳能电池：分析钙钛矿、有机太阳能电池的电荷复合机制。

LED/OLED：优化发光材料的效率和稳定性。

光催化材料：研究光生电荷分离效率。

生物荧光标记：检测生物分子或细胞的荧光特性。

量子点显示：表征量子点发光颜色和寿命。

区别：

1、磷光光谱和荧光光谱的区别

发光机制：

荧光光谱：荧光是由激发单重态最低振动能级至基态各振动能级间跃迁产生的。荧光过程是自旋许可的跃迁，因此其辐射寿命较短，通常在10⁻⁹~10⁻⁷秒之间。

磷光光谱：磷光是由激发三重态的最低振动能级至基态各振动能级间跃迁产生的。磷光过程是自旋禁阻的跃迁，其辐射寿命较长，通常在10⁻⁴~10秒之间。

光谱特性：

荧光光谱：荧光光谱的波长通常比激发光的波长要长，且荧光光谱的形状与激发波长无关。

磷光光谱：磷光光谱的波长比荧光光谱的波长要长，且磷光的寿命和辐射强度对于重原子和顺磁性离子敏感。

2、稳态PL和磷光光谱的区别

激发过程：

稳态PL：稳态光致发光（PL）是指在连续光激发下，材料产生的发光现象。稳态PL光谱用于测定样品的发光位置、相对荧光强度、缺陷态以及尺寸分布等信息。

磷光光谱：磷光光谱是指在激发停止后，受激发的粒子在高能级中弛豫振荡并逐渐跃迁到基态的过程中而自发辐射的光。磷光光谱的测量通常需要在激发停止后进行，以观察其延迟发光特性。

3、激发谱图和发射谱图的区别

定义：

激发谱图：激发光谱反映了某一固定的发射波长下所测量的荧光强度对激发波长的依赖关系。

发射谱图：发射光谱反映了某一固定激发波长下所测量的荧光的波长分布。

4、发射谱和吸收谱的区别

光谱呈现形式：

发射谱：发射光谱是物质释放电磁辐射形成的光谱。当原子从激发态变为稳定态，释放能量以进入较低的能量状态时，能量以光子的形式释放。这些光子的集合形成了光谱，表现为光谱中的彩色线带。

吸收谱：吸收光谱是物质吸收特定波长的光，其在光谱上显示为暗线。这表明当物质暴露于电磁辐射时，如果光子的能量与两个能级之间的能量相同，则能量被较低能级的电子吸收。

物理过程：

发射谱：发射光谱涉及的是物质从高能态跃迁到低能态，释放能量的过程。

吸收谱：吸收光谱涉及的是物质吸收能量，从低能态跃迁到高能态的过程。

5、荧光分光光度计与紫外可见分光光度计的区别

测量原理：

荧光分光光度计：荧光分光光度计是基于荧光光谱法原理，用于测定材料的荧光光谱，包括激发光谱和发射光谱。荧光分光光度计可以测量荧光强度、荧光寿命、量子产率等参数。

紫外可见分光光度计：紫外可见分光光度计是基于吸收光谱法原理，用于测定物质在紫外和可见光区域的吸收光谱。紫外可见分光光度计主要测量吸光度，用于分析物质的浓度和吸光特性。

联系：

荧光光谱与吸收光谱：荧光光谱中的激发光谱与吸收光谱极为相似，呈正相关。荧光发射光谱与吸收光谱呈镜像对称关系。

荧光分光光度计与紫外可见分光光度计：荧光分光光度计和紫外可见分光光度计都是用于研究物质的光学特性，但荧光分光光度计侧重于荧光光谱的测量，而紫外可见分光光度计侧重于吸收光谱的测量。

利用光电一体化时间分辨光谱仪HiLight990仪器对数据进行测量。

图 光电一体化时间分辨光谱仪HiLight990仪器

核黄素的瞬态荧光光谱测量

图 核黄素的瞬态荧光光谱图

材料碳点测量 

图 材料在不同温度的瞬态荧光光谱图

瞬态荧光光谱（TRPL）的应用 

图 钙钛矿薄膜的瞬态的瞬态荧光光谱图

镉系量子点溶液测量

图 镉系量子点溶液的瞬态荧光光谱图

图 镉系量子点溶液吸收光谱图

瞬态电致发光光谱（TREL）的应用

 图 不同材料的瞬态电致发光光谱图

光电一体：HiLight990同时适用光致和电致发光样品的稳态和瞬态测试分析，适用于材料和器件的研究。

波长范围：波长范围为200nm至5500nm，可拓展，适用于各种发光材料和器件的测试。

时间范围：时间范围为2.5ns至1200s，时间分辨精度为305fs，能够精确测量微弱发光信号的时间分辨光谱。

模块化设计：提供丰富且灵活的配置方案，适应多样化测试需求。用户可以根据具体需求选择不同的模块和配件，实现定制化的测试方案。