HiLight990是一款多功能光譜分析設備，集成了時間分辨光譜技術，能夠測量材料或器件在光或電激發下的發光特性及其動態響應。通過脈衝光源（如激光或電脈衝）激發樣品，檢測其發出的熒光、磷光或電緻發光信號。結合時間相關單光子計數（TCSPC）技術，實現納秒到秒級的時間分辨測量。

1、熒光光譜（PL）

定義：指材料在光子激發下，吸收光能後從基態躍遷到激發態，隨後以發光的形式釋放能量回到基態的過程。

測試原理：使用特定波長的光源（如激光器或氙燈）照射樣品，激發樣品中的電子躍遷到高能級。當電子從高能級回到低能級或基態時，會以光子的形式釋放能量，通過光譜儀收集並分析這些發光光子的波長和強度，得到光緻發光光譜。

2、瞬態熒光光譜（TRPL）

定義：通過測量發光信號隨時間的變化，研究材料或器件中光生載流子的生成、遷移、複合等動力學過程

測試原理：利用超快光源（如皮秒或飛秒激光器）產生超短光脈衝激發樣品，在不同時間延遲下測量樣品的發光信號。

3、磷光光譜

定義：磷光是一種光緻發光現象，其特點是發光持續時間較長，通常在激發停止後仍能持續發光。

測試原理：通過長時間的激發和測量，記錄樣品在激發停止後的發光信號，分析其磷光光譜和磷光壽命。

4、瞬態磷光光譜

定義：瞬態磷光光譜是指在短時間內測量磷光信號隨時間的變化，以研究磷光材料的發光動力學過程。

測試原理：使用超快光源激發樣品，記錄磷光信號在不同時間延遲下的變化，通過擬合磷光衰減曲線，得到磷光壽命和發光動力學參數。

5、穩態電緻發光光譜（EL）

定義：穩態電緻發光光譜是指在恒定電壓或電流條件下，測量電緻發光器件的發光光譜。

測試原理：將樣品製備成器件結構（如有機發光二極管OLED），在器件兩端施加恒定電壓或電流，使載流子在電場作用下注入到發光層並複合發光。通過光譜儀測量器件的發光光譜和發光強度。

6、瞬態電緻發光光譜（TREL）

定義：瞬態電緻發光光譜是指在脈衝電壓或電流條件下，測量電緻發光器件的發光信號隨時間的變化，以研究器件中載流子的生成、複合和傳輸等動力學過程。

測試原理：使用脈衝電源向電緻發光器件施加脈衝電壓或電流，記錄器件在不同時間延遲下的發光信號。通過擬合發光衰減曲線，得到載流子的複合速率和壽命等參數。

7、顯微熒光光譜（MicroPL）

定義：顯微熒光光譜是將顯微鏡系統與光譜儀系統聯用，實現微米級樣品的熒光光譜分析。

測試原理：通過顯微鏡對樣品進行高分辨率成像，同時利用光譜儀測量樣品的熒光光譜。

8、色彩分析

定義：色彩分析是通過測量樣品的光譜反射率或發射率，計算樣品的顏色參數，如色坐標、色度值等。

測試原理：使用光譜儀測量樣品在不同波長下的反射光或發射光強度，通過計算得到樣品的色彩參數。

9、分光光度計（吸收/透射光譜）

定義：分光光度計是一種用於測量樣品在不同波長下的吸光度或透射率的儀器。

測試原理：通過光源照射樣品，測量樣品在不同波長下的透射光或反射光強度，計算樣品的吸光度或透射率。

在HiLight990的各項功能測試中，數據分析與關鍵參數的提取是核心環節。以下是每種功能的數據分析方法及其關鍵參數的詳細說明：

1、熒光光譜（PL）

數據分析

光譜擬合：通過高斯或洛倫茲函數擬合熒光光譜，提取峰值波長（λ_peak）和半高寬（FWHM）。

量子效率計算：通過比較樣品熒光強度與標準樣品的強度，計算量子產率（QY）。

關鍵參數

峰值波長（λ_peak）：反映材料的發光顏色。

半高寬（FWHM）：反映發光的單色性（越小越純）。

量子產率（QY）：反映材料的發光效率。

2、瞬態熒光光譜（TRPL）

數據分析

衰減曲線擬合：使用單指數、雙指數或分布動力學模型擬合熒光衰減曲線，提取時間常數（τ）。

單指數模型：I（t）=I_0 e^((-t)⁄τ)

雙指數模型：I（t）=I_0 e^((-t)⁄τ_1 )+I_2 e^((-t)⁄τ_2 )

平均壽命計算：τ_avg=(∑▒A_i  τ_i^2)/(∑▒A_i  τ_i )（A_i為各組分幅值）。

關鍵參數

熒光壽命（τ）：反映載流子複合速率。

衰減組分（τ_1，τ_2）：反映不同複合機製（如體相複合、界面複合）。

平均壽命（τ_avg）：綜合反映材料的複合特性。

3、磷光光譜

數據分析

光譜擬合：與熒光光譜類似，提取峰值波長和半高寬。

磷光強度積分：計算磷光的總強度，評估材料的磷光效率。

關鍵參數

峰值波長（λ_peak）：反映磷光的顏色。

磷光強度：反映材料的磷光效率。

4、瞬態磷光光譜

數據分析

衰減曲線擬合：使用單指數或多指數模型擬合磷光衰減曲線，提取時間常數（τ）。

磷光壽命計算：與TRPL類似，但時間範圍通常為微秒到秒級。

關鍵參數

磷光壽命（τ）：反映三重態電子的壽命。

衰減組分（τ_1，τ_2）：反映不同磷光機製。

5、穩態電緻發光光譜（EL）

數據分析

光譜擬合：提取峰值波長和半高寬。

外量子效率（EQE）計算：通過積分EL光譜強度，結合輸入電功率計算EQE。

EQE=發射光子數/注入光子數

關鍵參數

峰值波長（λ_peak）：反映器件的發光顏色。

外量子效率（EQE）：反映器件的發光效率。

6、瞬態電緻發光光譜（TREL）

數據分析

動態響應擬合：分析發光信號的上升時間（t_rise）和衰減時間（t_decay）。

載流子壽命計算：通過衰減曲線提取時間常數（τ），反映載流子複合速率。

關鍵參數

上升時間（t_rise）：反映載流子注入和傳輸速度。

衰減時間（t_decay）：反映載流子複合速率。

載流子壽命（τ）：綜合反映器件的電荷動力學。

7、顯微熒光光譜（Micro-PL）

數據分析

光譜成像：生成熒光強度、峰值波長或壽命的空間分布圖。

區域分析：對特定區域的光譜進行擬合，提取局部參數（如熒光壽命、量子效率）。

關鍵參數

熒光強度分布：反映材料的均勻性。

局部熒光壽命（τ）：反映局部缺陷或複合特性。

8、色彩分析

數據分析

色坐標計算：根據CIE標準色度系統，計算色坐標（x,y）。

色溫計算：通過光譜分布計算相關色溫（CCT）。

顯色指數計算：通過光譜與標準光源的比較，計算顯色指數（CRI）。

關鍵參數

色坐標（x,y）：反映發光顏色。

色溫（CCT）：反映光的冷暖色調。

顯色指數（CRI）：反映光的色彩還原能力。

9、分光光度計（吸收/透射光譜）

數據分析

吸收邊計算：通過吸收光譜的拐點確定材料的帶隙。

E_g=1240/λ_edge 

其中，λ_edge為吸收邊波長（nm）。

薄膜厚度計算：通過透射光譜的幹涉條紋計算薄膜厚度（d）

d=(λ_1 λ_2)/(2（λ_1-λ_2）)

其中，λ_1，λ_2為相鄰幹涉峰的波長。

關鍵參數

帶隙：反映材料的光吸收特性。

薄膜厚度：反映薄膜的均勻性和製備質量。

太陽能電池：分析鈣鈦礦、有機太陽能電池的電荷複合機製。

LED/OLED：優化發光材料的效率和穩定性。

光催化材料：研究光生電荷分離效率。

生物熒光標記：檢測生物分子或細胞的熒光特性。

量子點顯示：表征量子點發光顏色和壽命。

區別：

1、磷光光譜和熒光光譜的區別

發光機製：

熒光光譜：熒光是由激發單重態最低振動能級至基態各振動能級間躍遷產生的。熒光過程是自旋許可的躍遷，因此其輻射壽命較短，通常在10⁻⁹~10⁻⁷秒之間。

磷光光譜：磷光是由激發三重態的最低振動能級至基態各振動能級間躍遷產生的。磷光過程是自旋禁阻的躍遷，其輻射壽命較長，通常在10⁻⁴~10秒之間。

光譜特性：

熒光光譜：熒光光譜的波長通常比激發光的波長要長，且熒光光譜的形狀與激發波長無關。

磷光光譜：磷光光譜的波長比熒光光譜的波長要長，且磷光的壽命和輻射強度對於重原子和順磁性離子敏感。

2、穩態PL和磷光光譜的區別

激發過程：

穩態PL：穩態光緻發光（PL）是指在連續光激發下，材料產生的發光現象。穩態PL光譜用於測定樣品的發光位置、相對熒光強度、缺陷態以及尺寸分布等信息。

磷光光譜：磷光光譜是指在激發停止後，受激發的粒子在高能級中弛豫振蕩並逐漸躍遷到基態的過程中而自發輻射的光。磷光光譜的測量通常需要在激發停止後進行，以觀察其延遲發光特性。

3、激發譜圖和發射譜圖的區別

定義：

激發譜圖：激發光譜反映了某一固定的發射波長下所測量的熒光強度對激發波長的依賴關系。

發射譜圖：發射光譜反映了某一固定激發波長下所測量的熒光的波長分布。

4、發射譜和吸收譜的區別

光譜呈現形式：

發射譜：發射光譜是物質釋放電磁輻射形成的光譜。當原子從激發態變為穩定態，釋放能量以進入較低的能量狀態時，能量以光子的形式釋放。這些光子的集合形成了光譜，表現為光譜中的彩色線帶。

吸收譜：吸收光譜是物質吸收特定波長的光，其在光譜上顯示為暗線。這表明當物質暴露於電磁輻射時，如果光子的能量與兩個能級之間的能量相同，則能量被較低能級的電子吸收。

物理過程：

發射譜：發射光譜涉及的是物質從高能態躍遷到低能態，釋放能量的過程。

吸收譜：吸收光譜涉及的是物質吸收能量，從低能態躍遷到高能態的過程。

5、熒光分光光度計與紫外可見分光光度計的區別

測量原理：

熒光分光光度計：熒光分光光度計是基於熒光光譜法原理，用於測定材料的熒光光譜，包括激發光譜和發射光譜。熒光分光光度計可以測量熒光強度、熒光壽命、量子產率等參數。

紫外可見分光光度計：紫外可見分光光度計是基於吸收光譜法原理，用於測定物質在紫外和可見光區域的吸收光譜。紫外可見分光光度計主要測量吸光度，用於分析物質的濃度和吸光特性。

聯系：

熒光光譜與吸收光譜：熒光光譜中的激發光譜與吸收光譜極為相似，呈正相關。熒光發射光譜與吸收光譜呈鏡像對稱關系。

熒光分光光度計與紫外可見分光光度計：熒光分光光度計和紫外可見分光光度計都是用於研究物質的光學特性，但熒光分光光度計側重於熒光光譜的測量，而紫外可見分光光度計側重於吸收光譜的測量。

利用光電一體化時間分辨光譜儀HiLight990儀器對數據進行測量。

圖 光電一體化時間分辨光譜儀HiLight990儀器

核黃素的瞬態熒光光譜測量

圖 核黃素的瞬態熒光光譜圖

材料碳點測量 

圖 材料在不同溫度的瞬態熒光光譜圖

瞬態熒光光譜（TRPL）的應用 

圖 鈣鈦礦薄膜的瞬態的瞬態熒光光譜圖

鎘系量子點溶液測量

圖 鎘系量子點溶液的瞬態熒光光譜圖

圖 鎘系量子點溶液吸收光譜圖

瞬態電緻發光光譜（TREL）的應用

 圖 不同材料的瞬態電緻發光光譜圖

光電一體：HiLight990同時適用光緻和電緻發光樣品的穩態和瞬態測試分析，適用於材料和器件的研究。

波長範圍：波長範圍為200nm至5500nm，可拓展，適用於各種發光材料和器件的測試。

時間範圍：時間範圍為2.5ns至1200s，時間分辨精度為305fs，能夠精確測量微弱發光信號的時間分辨光譜。

模塊化設計：提供豐富且靈活的配置方案，適應多樣化測試需求。用戶可以根據具體需求選擇不同的模塊和配件，實現定製化的測試方案。