Способ фотоакустического определения квантовых выходов люминесценции твердых порошкообразных соединений Советский патент 1986 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к молеку- лярЕЮЙ 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-люминесцент- ного анализа, в том числе в методах бума5кной, тонкослойной и колоночной хроматографии.

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

Изобретение осуществляется следующим образом.

Измеряют оптическую плотность образца ,в и мepcиoннoй жидкости (с показателем преломлег-гая, близким к 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 амплитуду фотоакустического сигнала .при длирах волн максимального поглощения ,и частоте модуляции, обеспечивающей зависимость амплитуды от коэффициента поглощения. Квантовый выход люминесценции вычисляют по формуле

fur

и

Eufn

abs .abs

У

и ur

-, (1)

fum

- neuf

длины волн максимумов спектров люминесценции и поглощения образца соответственно;

амплитуды фотоакустического сигнала образца и стандарта соответственно при длинах волн их максимального поглощения .

При фотоакустическом определении квантовых выходов люминесценции необходимо оценить способность образца поглощать свет, что трудно сделать

2591601

для порошкообразных образцов из-за больщого отражения и рассеяния света. Для исключения эффектов рассеяния и отражения измеряют

5 оптическую плотность образца в иммерсионной жидкости, имеющей показатель преломления, близкий к показателю преломления сорбента и не взаимодействующей с сорбатом. Спект-

10 ры поглощения сорбированных органических соединений зависят от характера взаимодействия сорбент-сорбат, поэтому выбирает стандартное вещество, не изменяющее спектра поглоще15 кия при сорбции на том же, что и образец сорбенте, чтобы исключить трудности .в приготовлении стандарта с заданным коэффициентом поглощения и в оценке различий тепловых свойств

20 образца и стандарта. Для твердых порощкообразных образцов зависимость амплитуды фотоакустического сигнала от концентрации сорбированных органических соединений отличается от

25 аналогичной зависимости оптической плотности в растворах. Поэтому, чтобы исключить выявление в каждом конкретном случае характера зависимости фотоакустического сигнала от коэф30 фициента 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:

35

40

ГПР

р

(2)

где

Р

-длина тепловой диффузии;

-длина оптического поглощения,

а длина тепловой диффузии зависит в свою очередь от частоты модуляции

/2оГм

(3)

где

и)

d - коэффициент теплопроводности;

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

В условиях зависимости амплиту- ды фотоакустического сигнала U от коэффициента поглощения амплитуда связана с частотой модуляции зависимостью U tJ

-3/2

3

Выбор частот модуляции, при которых и зависит от , осуществляется следующим образом. По экспериментальным данным строится график зависимости и от tu) в координатах ,Q P-lo-uJ . Отрезок прямой на графике, 14 еющий наклон 3/2, соответствует диапазону частот модуляции, при которых и « р .

Измерение амплитуды фотоакустического сигнала проводят на фотоакустическом спектрометре, оптической плотности - на спектрофотометре, интенсивности л минесценции - на спектрофпуориметре.

Прим е р. Определение квантовых выходов люминесценции родамино- вых красителей, сорбированных на си- лохроме С-80.

Образец -0,1 г силохрома С-80 с сррбнрованнь родимином 6% помещают в агатовуК) ступку, пропитывают водой, добавляют 5 мл глицерина (иммерсионная жидкость, показатель преломления которой близок к показателю преломления SiOj,), тщательно растирают и измеряют оптическую плотность полученного раствора в максимуме его поглощения (522 мм). В качестве нелюминесЦирующих стандартных веществ выбирают красители трифенил- метанового ряда - малахитовый зеленый и метиловый фиолетовый, к ко торых 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 получения сорбента (стандарта)

Родаминовый .краситель

Незамещенный родамин

Этиловый эфир незамещенного родамина

Родамин С Родамин ЗС Бутилродамин С

Формула изоб ретени

Способ фотоакустического определения квантовых выходов люминесценции твердых порошкообразных соединений.

0

5

9

j

0

1604

с одинаковым с образцом коэффициентом поглощения, сорбируют стандартное вещество на силохроме С-80, сорбент высушивают до воздущно-сухо- го 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 соотв етственно при частоте модуляции 64 Гц. Измеряют длину волны максимума спектра люминесценции образца и по формуле (1) вычисляют

квантовый выход люминесценции.

Даннь1е о величинах квантовых выходов люминесценции родамина 6Ж, сорбированного на силохроме С-80, при различных значениях коэффициентов поглощения и и нелюминесцирую- щкк стандартных веществах - малахитовом зеленым и метиловом фиолетовым (п 10) приведены в табл. 1

Таблица1

Р, см

Ч

0,20,,1/0,,1

2О,,08/0,,08

200,,05/0,,05

2000,80tO,05/0,80iO,05

Данные о величинах квантовых выходов люминесценции ( f ) некоторых родаминовых красителей, сорбированных на силохроме С-80 (коэффициент поглощения 20 см , стандартное вещество - малахитовый зеленый/метиловый фиолетовый, п 10) приведены в табл. 2. I Таблица2

0,58 0,05/0,57 ± 0,05

0,87 -0,04/0,87 0,04 0,64± 0,05/0,63 ,05 0,72 ±0,05/0,7Г± 0,05 0,59 ±0,05/0,58 i0,05

включающий облучение образца светом модулированной частоты, измерение нормированных относительно абсолютно :черного тела амплитуд фотоакустического сигнала образца и нелюминесци.рующего стандарта и измерение длин волн максимумов спектров поглощения и люминесценции образца, о т л и - ч а ИЩИ и с я тем, что, с целью опредеяения квантовых выходов люминесценции органических соединений сорбированных на веществах, -коэффициенты поглощения которых меньше коэффициентов поглощения анализируе соединений, модулируют свет час тотой if) , определяемой из условия

где d - коэффициент теплопроводности;

а - 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

259160 6

с одинаковь1М с образцом коэффициентом поглощения при длинах волн максимального поглощения, измеряют амплитуды фотоакустического сигнала при г длинах волн максимального поглощения и частоте модуляции, обеспечи- вакяцей зависимость амплитуды от коэффициента поглощения, и квантовьй выход V вычисляют по формуле

«О , Я

Ч

А

.. 1 --fy. i.1

cibS

15

Я

fu«, .fu.,-,

25

hfum

ДЛИНЫ волн максимумов спектров люминесценции и поглощения образца соответственно;

амплитуды фотоакустического сигнала образца и стандарта соответственно при длинах волн максимального поглощения.

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)

Редактор Н. Марголина

Составитель Н. Зоров

Техред М.Ходанич Корректор М. Шароши

Заказ 5114/41Тираж 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