穩態熒光譜儀一般由激發光源、單色器、試樣池、光檢測器及讀數(shù)裝置等(děng)部件組成。熒光(guāng)光譜儀的光源主要有弧光燈、固(gù)態發(fā)光二極管光源以(yǐ)及激光光源。弧光燈通常具有較寬的連續(xù)輸出波長範圍,在穩態熒光光譜儀上的應用最多,通常對於分子熒光檢測以及光(guāng)致發光材料的檢測都具有較好的信號。但是對於熒光信號較弱的半導體固體材料,由於弧光燈光源(yuán)經單色器分光後,其光強較弱相應發(fā)射(shè)譜信號也較弱,這時很難探測到微(wēi)弱的熒光信號。但是利用(yòng)激(jī)光(guāng)光源(yuán)強度大,單色(sè)性(xìng)好的特點,可以大大提高熒光(guāng)測(cè)定的(de)靈敏度和檢測(cè)限,以激光(guāng)為光源的熒光檢測技(jì)術被稱(chēng)為激光誘導熒光譜(Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy, LIF譜)。但是由於激光光源波長(zhǎng)單一,因此實際測試中需選取合(hé)適的激發波長進行相應的檢測。
在光催化及光伏材料研究中,對於光誘導(dǎo)電荷分離及其遷移過程的深入認識是一個非常關鍵的科學問題(tí)。通過研究半導體光催化材料的熒光衰減(jiǎn)動(dòng)力學信息,對於理解納米尺度電(diàn)荷及能量的傳輸過程都異常重要。通過時間分辨熒光光譜(Time-Resolved Fluorescence Spectroscopy)的測量(liàng)能夠直接獲得熒光(guāng)衰減曲線(熒(yíng)光強度-時間曲線),從而獲得瞬態相關的物理機(jī)製(zhì),如圖12-5所示。通過對於原始(shǐ)衰(shuāi)變數據的合理擬合,可以定性(xìng)判斷在光激發(fā)過程中特定的物理機製。
為了(le)獲得熒(yíng)光(guāng)壽(shòu)命(mìng),除了測量(liàng)熒光衰減曲線還必須測量儀器響應函數(shù)(即(jí)激(jī)發脈衝)。因為燈或激光脈衝的(de)時(shí)間寬度是(shì)有限的,這會(huì)使樣品本征的熒光反應產生畸變。在典型的實驗中,要測量(liàng)兩條曲線:儀器響(xiǎng)應函(hán)數和熒光衰減曲線(xiàn)。然後把儀器響應函數與模型函數(單指數函數或雙指數函數)的卷積與實(shí)驗衰減結果比較。通過這一迭代數值過(guò)程直到與實驗衰減(jiǎn)曲線一致。
圖12-5 實(shí)驗激光曲線,衰(shuāi)減曲線(點(diǎn)狀函(hán)數)和最佳數值擬合曲(qǔ)線。真正的(de)指數函數代表了衰減模(mó)型。