Способ фотоакустического определения квантовых выходов люминесценции твердых порошкообразных соединений

 

Изобретение относится к области молекулярной спектроскопии. Целью является определение квантовых выходов люминесценции органических соединений , сорбированных на веществах, коэффициенты поглощения которых меньше коэффициентов поглощения анализируемых соединений. Оптическую плотность образца измеряют в иммерсионной жидкости, показатель преломления которой близок показателю преломления сорбента. Выбирают нелюминесцирующее стандартное вещество, у которого спектр поглощения при сорбции на том же сорбенте не изменяется. Готовят стандарт с одинаковым с образцом коэффициентом поглощения при длинах волн максимального поглощения. Измеряют нормированные относительно абсолютно черного тела амплитуды фотоакустического сигнала образца и стандарта при длинах волн максимального поглощения в частоте модуляции oJ , определяемой из условия uJ , где oL - козффициент теплопроводности; р - длина оптического поглощения. Измеряют длины волны максимума спектра люминесценции образца. Квантовый выход люминесценции вычисляют 17о формуле (О (Л TL, .Л fum пЪЪ 1и . 1/{ h ГиМП f«m Ih QbS где - длины волн максимумов спектров люминесценции и поглощения образца соответственно; Up.j,,, U,, g - амплитуды фотоакустического сигнала и стандарта соответственно при длинах волн их максимального поглощения . 2 табл. 1C СП со О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N 21/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ряют в иммерсионной жидкости, показатель преломления которой близок показателю преломления сорбента.

Выбирают нелюминесцирующее стандартное вещество, у которого спектр поглощения при сорбции на том же сорбенте не изменяется. Готовят стандарт с одинаковым с образцом коэффициентом поглощения при длинах волн максимального поглощения. Иэмеряют нормированные относительно абсолютно черного тела амплитуды фотоакустического сигнала образца и стандарта при длинах волн максимального поглощения в частоте модуляции M определяемой из условия

u3 > 2 о /р, где — коэффициент теплопроводности; р — длина оптического поглощения. Измеряют длины волны максимума спектра люминесценции образца. Квантовый выход люминесценции вычисляют по формуле и,Л вЂ” длины волн максимумов цнии AÜ 5 спектров люминесценции и поглощения образца соответственна;И „, 0 амплитуды фотоакустическаго сигнала и стандарта соответственна при длинах волн их максима тьного поглощения. 2 табл.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3886751/31-25 (22) 17 ° 04. 85 (46) 23.09.86. Бюл. Р 35 (71) МГУ им. М.В. Ломоносова (72). И.П. Алимарин, В.Ф. Дурнев и В.К. Рунов (53) 535.37(088.8) (56) Fregellas — Williams I. А review of the measurement of the

quantum efficiency of inorganic

phosphors. — I. Electrochem. Soc., 1958, ч. 105 N 3, р. 173-178.

Adams М. I., Highfield I.Ñ., Kirkbright С.F. Determination of

the absolute quantum efficiency

of luminescence of solid materials

employing photoacoustic spectrosco-

py. — Anal. СЬев., 1980, v. 52, N 8, р. 1250-1254. (54) СПОСОБ ФОТОАКУСТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КВАНТОВЫХ ВЫХОДОВ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ТВЕРДЫХ ПОРОШКООБРАЗНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к области молекулярной спектроскопии.

Целью является определение квантовых выходов люминесценции органических соединений, сорбированных на веществах, коэффициенты поглощения которых меньше коэффициентов поглощения анализируемых соединений.

Оптическую плотность образца измеÄÄSUÄÄ 1259160 A 1 0=(1-Uå /и„, lgе /Л-„где

Измеряют оптическую плотность образца .в иммерсионной жидкости (с показателем преломления, близким к показателю преломления сорбента), выбирают нелюминесцирующее стандартное вещество, у которого спектр поглощения при сорбции на том же сорбейте не изменяется, готовят стандарт с одинаковым с образцом коэффициентом поглощения при длинах волн максимального поглощения, измеряют амплитуду фотоакустического сигнала при длинах волн максимального поглощения и частоте модуляции, обеспечивающей зависимость амплитуды от ко35 эффициента поглощения. Квантовый выход люминесценции вычисляют по формуле

40 (urn

Ю= (1 аЬ где — (1) з нгп длины волн максимумов спектров люминесценции и поглощения образца соответ45 ственно; амплитуды фотоакустического сигнала образца и стандарта соответственно

U 0;

fu «.Рь при длинах волн их максимального поглощения.

При фотоакустическои определении квантовых выходов люминесценции необ-. ходимо оценить способность образца поглощать свет, что трудно сделать

11 12591 1зобретение относится к молеку" лярной спектроскопии и может быть использовано при оценке меры преобразования энергии возбуждения в излучение твердых порошкообразных органических люминофоров, неорганических люминофоров для светящихся красок, для оценки чувствительности определения сорбционно-люминесцентного анализа, в том числе в методах 1Î бумажной, тонкослойной и колоночной хроматографии.

Цель изобретения — определение квантовых выходов люминесценции органических соединений, сорбированных 1 на веществах, коэффициенты поглощения которых меньше коэффициентов поглощения анализируемых соединений.

Изобретение осуществляется следующим образом. 2О

60 а для твердых порошкообразных образцов из-за большого отражения и рассеяния света. Для исключения эффектов рассеяния и отражения измеряют оптическую плотность образца в иммерсионной жидкости, имеющей показатель преломления, близкий к показателю преломления сорбента и не взаимодействующей с сорбатом. Спектры поглощения сорбнрованных органических соединений зависят от характера взаимодействия сорбент-сорбат, поэтому выбирают стандартное вещество, не изменяющее спектра поглощения при сорбции на том же, что и

1 образец сорбенте, чтобы исключить трудности в приготовлении стандарта с заданным коэффициентом поглощения и в оценке различий тепловых свойств образца и стандарта. Для твердых порошкообразных образцов зависимость амплитуды фотоакустического сигнала от концентрации сорбированных органических соединений отличается от аналогичной зависимости оптической плотности в растворах. Поэтому, чтобы исключить выявление в каждом конкретном случае характера зависимости фотоакустического сигнала от коэффициента поглощения, готовят стандарт с одинаковым с образцом коэффициентом поглощения при длинах волн максимального поглощения и измеряют амплитуды фотоакустических сигналов при этих длинах волн.. Поскольку амплитуда фотоакустического сигнала зависит от коэффициента поглощения при условии: (2) где р — длина тепловой диффузии; — длина оптического погло) Р щения, а длина тепловой диффузии зависит в свою очередь от частоты модуляции р -/2ы М где Ы вЂ” коэффициент теплопроводности

" - частота модуляции то выбирают такую частоту, при которой выполняется соотношение (2).

В условиях зависимости амплитуды фотоакустического сигнала U от коэффициента поглощения б амплитуда связана с частотой модуляции за— 3/2 висимостью 0 см

О, 8- О, 1 / О, 8 О, 1

0,79 0,08/0,79+0,08

0,80+0,05/0,79+-0,05

0180+0 05/0 80 0 05

0,2

200

Незамещенный родамин

Родамин С

Родамин ЗС

Бутилродамин С

3 1259

Выбор частот модуляции, при которых U зависит от р, осуществляется следующим образом. По экспериментальным данным строи ся график зависимости U от и3 в координатах ,fg P-lq.u3 . Отрезок прямой на графике, ймеющий наклон 3/2, соответствует диапазону частот модуляции, при которых U P .

Измерение амплитуды фотоакустического сигнала проводят на фотоакустическои спектрометре„ оптической плотности — на спектрофотометре, интенсивности люминесценции — на спектрофлуориметре. 15

П р и и е р. Определение квантовых выходов люминесценции родаминовых красителей, сорбированных на силохроме С-80.

Образец — 0,1 г силохрома С-80 с сорбированным родимином 6Х помещают в агатовую ступку, пропитывают водой, добавляют 5 мл глицерина (иимерсионная жидкость, показатель преломления которой близок к пока- 25 зателю преломления Si0 ), тщательно растирают и измеряют оптическую плотнск.ть полученного раствора в максимуме его поглощения (522 мм). В качестве нелюминесцирующих стандартных веществ выбирают красители трифенилметанового ряда — малахитовый seлений и метнловый фиолетовый, к которых при сорбции на силохроме С-80 спектры поглощения не изменяются (максимумы спектров поглощения равны 612 и 579 нм соответственно).

Готовят раствор стандартного вещества с концентрацией, необходимой для полуумения сорбента (стандарта)

Родаминовый .краситель

Этиловый эфир неэамещенного родамина

Формула и э о б р е т е н и я

Способ фотоакустического определения квантовых выходов люминесценции твердых порошкообразных соединений, 160 4 с одинаковым с образцом коэффициентом поглощения, сорбируют стандартное вещество на силохроме С-80, сорбент высушивают до воздушно-сухого состояния. Измеряют нормированные относительно абсолютно черного тела амплитуды фотоакустического сигнала образцы при 522 нм и стандартов сорбированного малахитового зеленого и метилового фиолетового при 612 и 579 нм соответственно при частоте модуляции 64 Гц. Измеряют длину волны максимума спектра люминесценции образца и по формуле (1) вычисляют квантовый выход люминесценции.

Данные о величинах квантовых выходов люминесценции родамина 6Ж, сорбированного на силохроме С-80, при различных значениях коэффициентов поглощения В и нелюминесцирующих стандартных веществах — малахитовом зеленым и метиловом фиолетовым (и 10) приведены в табл, 1

Таблица! !

Данные о величинах квантовых выходов люминесценции (е ) некоторых родаминовых красителей, сорбированных на силохроме С-80 (коэффициент поглощения 20 см, стандартное вещество — малахитовый зеленый/метиловый фиолетовый, n = --10) приведены в табл. 2.

Таблица 2

0,58 + 0,05/0,57 0,05

0,87 — 0,04/0,87 + 0,04

0,64. + 0,05/0,63 +-0,05

0,72 + 0,05/0,71 + 0,05

О. 59 0,05/О, 58 +- О, 05 включающий облучение образца светом модулированной частоты, измерение нормированных относительно абсолютно черного тела амплитуд фотоакустического сигнала образца и нелюминесциL" ÷ {

" ья

2оС

)> / p

15 разца и стандарта соответственно при длинах волн максимального поглощения.

Составитель Н. Зоров

Техред М.Ходанич Корректор М. лароши

Редактор Н. Марголина

Заказ 5114/41 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

12591 ,рующего стандарта и измерение длин волй максимумов спектров поглощения и люминесценции образца, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью определения квантовых выходов люминесценции органических соединений, сорбированных на веществах, -коэффициенты поглощения которых меньше коэффициентов поглощения анализируемых соединений, модулируют свет частотой 6l,,определяемой из условия где - коэффициент теплопроводности; — длина оптического поглощения, измеряют оптическую плотность образца в иммерсионной жидкости, выбирают нелюминесцирующее стандартное вещество, у .которого спектр поглощения при сорбции на том же сорбенте не изменяется, готовят стандарт

60 с одинаковым с образцом коэффициентов поглощения при длинах волн максимального поглощения, измеряют амплитуды фотоакустического сигнала при длинах волн максимального поглощения н частоте модуляции, обеспечивающей зависимость амплитуды от коэффициента поглощения, и квантовый выход вычисляют по формуле где 4, Л вЂ” длины волн максимуе„ оьэ мов спектров люминесценции и поглощения образца соответственно1 — амплитуды фотоакусе. " а., тического сигнала об