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光致发光量子效率测量系统 HiYield-PL

HiYield-PL光致发光特性测量系统是东谱科技HiOE综合发光特性测量平台中的重要成员，与东谱科技的绝对法电致发光特性测量系统 HiYield-EL（请垂询销售专员）共同为行业提供了完善的发光样品测量方案。HiYield-PL 系统由一系列相应的测量组件组成，包括激发光源、单色仪、光谱测量模块等。利用该系统组件的分布特性，可以灵活搭建适用于不同类型样品的测量系统，也可以适应丰富的测量场景，如手套箱测量等。

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产品简介

HiYield-PL是一款光致发光量子效率测量仪，用于测量发光粉体、薄膜和光功能材料的PLQY及吸收、发射特性。系统支持两步法和三步法，并集成积分测量与数据校正。HiYield-PL光致发光特性测量系统是东谱科技HiOE综合发光特性测量平台中的重要成员，与东谱科技的绝对法电致发光特性测量系统 HiYield-EL（请垂询销售专员）共同为行业提供了完善的发光样品测量方案。HiYield-PL 系统由一系列相应的测量组件组成，包括激发光源、单色仪、光谱测量模块等。

利用该系统组件的分布特性，可以灵活搭建适用于不同类型样品的测量系统，也可以适应丰富的测量场景，如手套箱测量等。

HiYield-PL测量系统具备以下主要功能:

1）采用PL法，结合积分球，准确测量发光样品的效率参数、辐射度参数、色度参数等；

2）高灵敏度、高动态范围、高信噪比的测量；

3）多种测量模式可供选择：单激发波长量子效率、激发波长依赖量子效率、量子效率稳定性测试；

4）全自动一键测试。

产品特点

□ 灵活的模块化设计，可以适合各种测量场景； 

□ 专业的研究级算法加持，精准得到PLQY数据，可根据样品吸收和散射特性选择测量流程；

□ 整机紧凑，可置于手套箱进行氮气氛围测试； 

□ 可选配自动进样系统，减少人为操作失误，提高测量重复性； 

□ 软件全自动流程化操作，一键测量所有参数；

□ 测试波长范围覆盖350-900 nm，适配常见可见发光材料及部分近红外体系；

□ 可同步输出吸收光谱、发射光谱、光谱功率分布、峰值波长和中心波长等参数；

□ 光学耦合部件、样品仓、积分测量主机与分析软件建立标准化量子效率测量流程。

功能参数

□ 发光量子效率（PLQY），内量子效率（IQE）； 

□ 效率参数：激发波长依赖量子效率、蓝光吸收比、衰减比率； 

□ 辐射度学：光谱功率分布、辐射通量、光子数、光通量、光视效能、峰值波长、中心波长等； 

□ 色度学：CIE色度坐标、相关色温（CCT）、显色指数（CRI）、RGB颜色值等； 

□ 衰减参数：PLQY-t、λ-t、Radiance-t、Lumen-t、K-t、CIE-t、CCT-t、CRI-t等。

功能模块

光致发光量子效率测量系统系统

型号

HiYield-PL

规格配置

参数

激发光模块（氙灯）

光源：150W 氙灯

激发波长范围：250-700nm

光学带宽：2nm-5 nm

稳定性：3%

激发波长电动控制

狭缝电动控制

快门电动控制

激发光模块（LED）

激发波长：365 nm、405 nm、450 nm、520 nm、635 nm等

功率调节范围：0-100%

激发功率：3.5 mW@365 nm, 5 mW@405 nm, 2.5 mW@450 nm

稳定性：≤0.5%

光谱测试模块

波长范围：350-1100 nm；900-1700nm可选


信噪比：1000：1


积分时间：3.8 ms–10 s


动态范围：3.4 x 106(system); 1300:1 for a single acquisition


杂散光：<0.05% @ 600 nm; <0.10% @ 435 nm


光学分辨率：~2.5 nm(FWHM)


测试功能及参数

测量模式

单激发波长量子效率

激发波长依赖量子效率

量子效率稳定性测试

功能参数类别

效率参数：发光量子效率（PLQY）、内量子效率（IQE）、激发波长依赖量子效率、蓝光吸收比、衰减比率。

辐射度学：光谱功率分布（λ）、辐射通量（Radiance）、光子数（Photons）、光通量（Lumen）、光视效能（K-value）、峰值波长（PeakWavelength）、中心波长（Central Wavelength）等。

色度学：CIE色度坐标、相关色温（CCT）、MK-1（mred）、显色指数（CRI）、RGB颜色值等。

衰减参数：PLQY-t、λ-t、Radiance-t、Lumen-t、K-t、CIE-t、CCT-t、CRI-t等。

其它参数

积分球尺寸

1.5，3.3，5，6inch等

积分球内涂层

BaSO4、PTFE、Spectraflect、Spectralon等

光纤芯径

200μm, 600μm, 1000 μm

夹具

根据客户样品尺寸定制：比色皿夹具、薄片夹具、粉末载体等专用夹具。

产品应用

□ 有机金属复合物、荧光探针、染料敏化型PV材料、OLED材料、LED荧光粉、薄膜、粉末、液体等类型的光致发光样品；

□ 可以将系统放置在手套箱中。

专业名词解析

绝对PLQY： 绝对PLQY通过直接测量样品吸收和发射光子数获得，不依赖已知量子效率的参考样品。积分球校准、散射和背景是主要误差来源；

积分球： 积分球通过多次漫反射收集不同方向的光，用于绝对量子效率和总光通量测量。球体背景、端口效应、样品位置和校准决定定量结果；

吸收率： 吸收率表示样品吸收的入射光比例，是绝对PLQY计算的关键输入。散射、反射和样品放置方式会影响吸收率测量；

低吸收样品误差： 低吸收样品的吸收光子数是两个接近数值之差，微小测量误差会被放大到PLQY结果中。重复测量、空白校正和样品几何控制会直接影响结果可信度；

重吸收： 重吸收是样品发出的光再次被样品吸收的过程，会改变测得的发射谱和量子效率。强吸收、厚样品和小斯托克斯位移体系尤其需要关注。

常见问题

HiYield-PL是一款绝对光致发光量子效率测量仪，用于测量发光粉体、薄膜和光功能材料的PLQY及吸收、发射特性。理解HiYield-PL时，重点关注绝对PLQY、积分球、吸收率、低吸收样品误差和重吸收。低吸收条件下，吸收光子数由两个接近的光信号相减得到，微小误差会被放大。需要加强空白校正、重复测量和样品几何控制。

1. 问：HiYield-PL是什么设备，核心测量或功能是什么？

答：HiYield-PL是一款绝对光致发光量子效率测量仪，用于测量发光粉体、薄膜和光功能材料的PLQY及吸收、发射特性。支持两步法和三步法PLQY测试，可根据样品吸收和散射特性选择测量流程。开展实验前，应先明确希望比较的指标、工作条件和数据输出，再据此设计HiYield-PL的测量流程。

2. 问：绝对PLQY是什么？

答：绝对PLQY通过直接测量样品吸收和发射光子数获得，不依赖已知量子效率的参考样品。积分球校准、散射和背景是主要误差来源。

3. 问：如何正确理解积分球，常见误区是什么？

答：积分球通过多次漫反射收集不同方向的光，用于绝对量子效率和总光通量测量。球体背景、端口效应、样品位置和校准决定定量结果。常见误区是只比较最终数值，却忽略测试条件、校准状态或样品差异。使用HiYield-PL进行跨样品比较时，应保证关键条件一致并报告不确定度。

4. 问：低吸收薄膜的绝对PLQY为什么容易出现较大误差？

答：低吸收条件下，吸收光子数由两个接近的光信号相减得到，微小误差会被放大。需要加强空白校正、重复测量和样品几何控制。

5. 问：HiYield-PL测试中，哪些实验条件最影响结果？

答：绝对 PLQY 测量需控制散射、重吸收、背景和样品位置。还应记录与积分球和低吸收样品误差相关的设置，因为这些条件可能改变信号幅值、时间尺度、空间分布或计算结果。缺少条件记录时，即使曲线外观相似，也不宜直接比较。

6. 问：如何提高HiYield-PL数据的重复性和跨样品可比性？

答：低吸收样品应重点核对吸收光子数的测量误差。建议设置空白、标准样品或重复样品，固定采集设置、校准方式和数据处理流程，并保留原始数据与完整元数据。批量测试还应监测系统随时间的漂移。

7. 问：针对吸收率，怎样设计一组更容易复核的实验？

答：先固定样品制备和HiYield-PL的基础采集条件，再只改变一个目标变量；随后进行重复测量、条件反转或对照实验，并检查原始数据是否支持同一趋势。若吸收率的解释依赖模型，应同时报告模型假设、拟合残差和参数不确定度。

8. 问：低吸收样品误差为什么容易造成误判？如何排查？

答：低吸收样品的吸收光子数是两个接近数值之差，微小测量误差会被放大到PLQY结果中。重复测量、空白校正和样品几何控制会直接影响结果可信度。排查时可从仪器校准、背景与空白、信号强度依赖、时间或空间重复性四个方面入手。只有误差来源被控制后，HiYield-PL结果才适合用于机理讨论。

9. 问：重吸收与当前研究热点有什么关系？

答：重吸收是样品发出的光再次被样品吸收的过程，会改变测得的发射谱和量子效率。强吸收、厚样品和小斯托克斯位移体系尤其需要关注。该问题连接HiYield-PL测量与当前科研中的性能比较、过程追踪或可靠性评价。报告结果时，应给出明确实验条件和判断边界，避免把相关性写成因果关系。

10. 问：研究人员解读HiYield-PL结果时，如何避免过度结论？

答：应先确认测试条件与方法假设，再结合吸收率、低吸收样品误差及独立表征交叉判断。单一数值、单张图谱或一次测试通常不足以支持完整机理结论；重复实验、对照组和原始数据质量比结论措辞更重要。

产品关键词：荧光量子产率PLQY检测系统，光致荧光量子产率测试系统，光致发光与发光量子产率，绝对量子产率测量仪，绝对 PL 量子产率光谱仪，光致发光量子产率测试方案，绝对荧光量子产率测试方案，发光量子效率测试系统

Keywords: Fluorescence quantum yield PLQY test system, photoluminescence quantum yield test system, photoluminescence and luminescence quantum yield, absolute quantum yield measuring instrument, absolute PL quantum yield spectrometer, photoluminescence quantum yield test scheme, absolute fluorescence quantum Yield test scheme, luminescence quantum efficiency test system


光致发光量子效率测量系统HiYield-PL


▎光致发光

  • 光致发光（Photoluminescence, PL）是指物质在受到光激发后所发生的发光现象：
  1. 当光子被物质吸收，电子从较低的能量状态（基态）跃迁至较高的能量状态（激发态）；
  2. 在激发态下，电子是不稳定的，它们会通过非辐射途径（例如晶格振动，即热化）或辐射途径返回到基态；
  3. 当电子通过辐射途径返回基态时，会发射出一个光子，这就是我们看到的荧光或磷光。 
  • 荧光通常指的是在激发停止后几乎立即消失的发光。
  • 磷光则是指激发停止后还能持续一段时间的发光，这是因为磷光涉及的是三重态到单重态的跃迁，这一过程比荧光中的单重态到单重态跃迁要慢得多。



▎发光量子效率

  • LQY（Photoluminescence Quantum Yield）：光致发光量子产率/荧光量子产率；
  • ELQY（Electroluminescence Quantum Yield）：电致发光量子产率；
  • EQE（External Quantum Efficiency）：外量子效率；
  • IQE（Internal Quantum Efficiency）：内量子效率。
  • 太阳能电池：EQE/IPCE、IQE



▎电致发光量子效率

  • 电致发光量子效率（Electroluminescence Quantum Efficiency, EQE）是衡量电致发光器件在电场作用下产生光子的效率的一个关键参数。它定义为器件在特定电流密度下发射出的光子数与注入到器件中的电子（或空穴）数之比。
  1. 外量子效率（External Quantum Efficiency，EQE）：指器件工作时出射光子数与外部电路中注入器件的载流子数目之比。
  2. 内量子效率（Internal Quantum Efficiency，IQE：指器件工作时内部辐射光子总数占注入电子数的比值。
  • 载流子注入与复合平衡且无辐射激子猝灭过程得到抑制的情况下量子效率最大极限值为100%。在现实中，由于各种非辐射过程（如热量损失、激子湮灭、界面缺陷等），实际的量子效率往往低于理论最大值。另外，器件内部产生的光辐射只有一小部分光子可离开器件逃逸到外部，往往EQE＜IQE。



▎光致发光量子效率

  • 光致发光量子效率（Photoluminescence Quantum Yield, PLQY）是衡量光致发光材料在受光激发后，转换成光子的效率。
  • 光致发光外量子效率PLQY（EQE）：出射的光子数与吸收的激发光子数之比。
  • 内量子效率IQE：内部辐射光子总数与激发光子数之比。

           PLQY=出射的光子数/吸收的激发光子数

           IQE=内部辐射光子数/激发光子数

  • 量子效率可以小于、等于或大于1（对于上转换发光材料），但是大多数情况下，由于各种非辐射衰变途径的存在，量子效率小于1。




▎光致发光量子效率测量系统

系统通常包含以下几个关键组件：

  • 光源：提供特定波长和强度的光用于激发样品。
  • 样品室：放置样品的地方，可能包含特殊的光学附件如积分球，以收集所有方向的发光。
  • 单色仪：分离样品发射的光谱成分，以便于测量不同波长下的发光强度。
  • 光谱仪：捕捉并量化从样品发出的光子数量。
  • 积分球：在绝对量子效率测量中使用，用于收集所有角度的光子，确保没有光子丢失。
  • 数据处理系统：包括计算机和软件，用于控制测量过程、收集数据以及计算量子效率。



光致发光量子效率测量系统 HiYield-PL
HiYield-PL光致发光特性测量系统是东谱科技HiOE综合发光特性测量平台中的重要成员，与东谱科技的绝对法电致发光特性测量系统 HiYield-EL（请垂询销售专员）共同为行业提供了完善的发光样品测量方案。HiYield-PL 系统由一系列相应的测量组件组成，包括激发光源、单色仪、光谱测量模块等。利用该系统组件的分布特性，可以灵活搭建适用于不同类型样品的测量系统，也可以适应丰富的测量场景，如手套箱测量等。
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