[發(fā)明專(zhuān)利]一種熒光粉量子效率測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610192248.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105738339B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董巖;鮑青;潘文倩;宋冠洲;李政雄;邵起越;蔣建清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/64
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種熒光粉量子效率測(cè)量裝置，包括積分球、固定在所述積分球側(cè)面并深入至內(nèi)部球心的樣品桿、固定在所述樣品桿頂端且位于積分球球心處的樣品臺(tái)、放置于所述樣品臺(tái)上方且方向朝上的聚光罩、位于積分球上端的輸入端、位于積分球下端的輸出端、與所述輸入端連接的激發(fā)光源、與所述輸出端連接的光譜儀，積分球內(nèi)部設(shè)置有位于輸出端上方的擋光板。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可大幅度減少因熒光粉樣品的反射光和熒光的空間分布特性不同所導(dǎo)致的測(cè)量誤差，顯著提高熒光粉量子效率測(cè)量的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熒光粉量子效率測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

熒光粉是一種能將外部能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣獾奈镔|(zhì)，廣泛應(yīng)用于照明、顯示等領(lǐng)域。常見(jiàn)的熒光粉均為光致發(fā)光材料，如紫外光激發(fā)的燈用熒光粉、近紫外或藍(lán)光激發(fā)的LED熒光粉等。量子效率是評(píng)價(jià)熒光粉性能的基本指標(biāo)之一，其測(cè)量的準(zhǔn)確性備受研究者和使用者的關(guān)注。

積分球又稱(chēng)光度球或光通球，其作為漫射光源和勻光器，廣泛應(yīng)用于光輻射測(cè)量領(lǐng)域，也是測(cè)量熒光粉量子效率的重要光學(xué)設(shè)備。積分球是一個(gè)內(nèi)壁涂有白色漫反射材料的空腔球體，球壁上開(kāi)有一個(gè)或多個(gè)窗孔，用作進(jìn)光孔和光探測(cè)孔等。

在使用積分球進(jìn)行光測(cè)量時(shí)，樣品的出光角度對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響非常大，這與積分球內(nèi)表面涂層對(duì)光的多次衰減有密切關(guān)系。常用的硫酸鋇或氧化鎂涂層的反射率僅有90％左右，而較好的聚四氟涂層的反射率也不超過(guò)95％。光在積分球內(nèi)需要經(jīng)過(guò)多次反射，每次反射都會(huì)帶來(lái)一定的衰減。在輸出口直徑與積分球直徑之比為1∶20時(shí)，衰減率會(huì)超過(guò)99％。由于不同發(fā)光角度的光在輸出之前經(jīng)過(guò)的反射次數(shù)不一樣，因此測(cè)量出的光強(qiáng)差異很大。對(duì)同一光源，因不同發(fā)光角度時(shí)導(dǎo)致的測(cè)量偏差可高達(dá)50％。

熒光粉樣品在被照射后，只在一側(cè)出光，而不是在整個(gè)積分球空間均勻地發(fā)光，具有較強(qiáng)的方向性。而由于化學(xué)成分、粉體壓實(shí)程度等因素的存在，不同的熒光粉樣品之間出光特性也有很大差異。熒光粉樣品出光的空間不均勻分布，導(dǎo)致樣品相對(duì)探測(cè)口的光反射特性不同。由于探測(cè)口的位置及光擋板的設(shè)置是固定的，而不同的反射分布直接表現(xiàn)為光強(qiáng)測(cè)量信號(hào)的變化，因此會(huì)導(dǎo)致積分球法測(cè)量時(shí)的較大誤差。

除這些因素之外，我們研究發(fā)現(xiàn)，熒光粉樣品的反射光和熒光的空間分布也存在很大差異。熒光粉樣品的反射光和熒光均不遵循朗伯分布，不僅和標(biāo)準(zhǔn)白板的漫反射特性差異很大，而且同一樣品的反射光和熒光之間的出光特性也有明顯不同。與標(biāo)準(zhǔn)朗伯分布相比，熒光粉的反射光和熒光在出光角度小時(shí)強(qiáng)度較高，而在出光角度大時(shí)強(qiáng)度較弱。而且不同粒徑熒光粉樣品之間的這種差異更加明顯，細(xì)粒徑熒光粉的反射光更加集中在小角度方向。同一熒光粉樣品的反射光和熒光相比，反射光隨著出光角度變大強(qiáng)度下降較快，而熒光的下降較緩。

熒光粉樣品反射光與標(biāo)準(zhǔn)白板反射光、以及反射光和熒光的出光分布差異，對(duì)熒光粉量子效率測(cè)量影響極大。熒光粉的內(nèi)量子效率是熒光光子數(shù)與吸收光光子數(shù)的比值，而吸收光光子數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)白板樣品的反射光光子數(shù)與熒光粉樣品反射光光子數(shù)的差。熒光粉樣品存在的反射光和熒光的出光特性差異，將導(dǎo)致吸收光光子數(shù)和熒光光子數(shù)兩個(gè)數(shù)據(jù)的測(cè)量均不準(zhǔn)確，計(jì)算出的內(nèi)量子效率必然存在較大誤差。

在現(xiàn)有的熒光粉量子效率測(cè)量方法中，為提高測(cè)量準(zhǔn)確性，在改善積分球的空間均勻性方面做了一些設(shè)計(jì)，如中國(guó)專(zhuān)利CN201410819732.3、CN20098000111.X、CN201310277290.X等。但這些設(shè)計(jì)均不能解決熒光粉樣品反射光和熒光的出光特性差異所導(dǎo)致的測(cè)量誤差。

綜上所述，熒光粉樣品的出光非常不均勻，不僅不同熒光粉樣品之間的出光特性有很大差異，即使是同一熒光粉樣品，其反射光和熒光的出光特性差異也很大，導(dǎo)致量子效率測(cè)量存在很大誤差。現(xiàn)有的熒光粉量子效率測(cè)量技術(shù)均未能充分考慮這些因素。如若能解決該問(wèn)題，將能大幅度提高熒光粉量子效率測(cè)量的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容