[发明专利]一种脉冲光激发的光致发光光谱测量系统

说明书

本发明提供一种脉冲光激发的光致发光光谱测量系统，包括：脉冲光源、聚光单元、样品架、微弱光收集部、光栅分光部、光电接收装置、电压脉冲峰值检测模块及数据采集及控制模块。从所述脉冲光源出射的光脉冲经过所述聚光单元聚焦至所述样品架上放置的被分析材料上；从被分析材料上出射的荧光经过所述微弱光收集部汇聚于所述光栅分光部的入射狭缝处，分光后的荧光被所述光电接收装置接收并转化为脉冲电压信号，再经过所述电压脉冲峰值检测模块进行采样及保持。数据采集及控制模块用于控制所述光栅分光部、数据采集、数据存储及光谱显示。本发明的一种脉冲光激发的光致发光光谱测量系统的灵敏度高、测量波长范围宽而且波长分辨率可调。

技术领域

本发明涉及光谱测量技术领域，尤其一种脉冲光激发的光致发光光谱测量系统。

背景技术

利用光致发光光谱测量技术可以分析发光材料(含有机和无机发光材料)内部的电子能级结构。采用光子能量较高(或波长较短)的激发光可以使得材料内部电子从低能级状态跃迁到高能级状态，处于高能级状态的电子跃迁回低能级状态时，多余的能量有可能转换为光子，该现象被称为光致发光。另外，如果样品出射的光的波长比激发光的波长短，样品被激发发光的现象被称为上转换光致发光。在这里，我们把两种情况统称为光致发光现象，把从样品出射的光致发光称为荧光。

光致发光光谱中的光强度随光子能量(或波长)的分布情况反映了材料内部的电子能级结构。采用高能量的脉冲光源光源激发发光材料，在不损伤发光材料的前提下，可以获得较强的光致发光信号，能够获得在稳态光源激发下无法获得光致发光光谱，有利于深入分析材料内部的电子能级结构。

现有的脉冲光激发的光致发光系统中采用了光学多通道分析仪作为分光装置和光电转换模块。光学多通道分析仪实际上一个采用光栅进行分光和采用CCD(电荷耦合器件)进行光电转换的分析装置，虽然有数据采集速度快的优点，但是存在着如下缺点：

1)由于CCD的响应波长范围有限，整个光致发光系统的波长测量范围受到CCD的限制；

2)CCD器件的灵敏度比通常的光电倍增管以及分立单元的半导体光电探测器低，这意味着系统测量极其微弱光信号的能力非常有限；

3)光谱的波长分辨率取决于CCD的像素分辨率和入射狭缝的大小，难以获得高波长分辨率的光谱；

4)所测得的光谱中常常包含着光栅的高级衍射光谱，这个光谱的解析造成了困难。另外，直接采用通常的稳态光激发的光致发光光谱测量系统，无法获得在脉冲光激发下的光致发光光谱。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种脉冲光激发的光致发光光谱测量系统，该系统具有灵敏度高、波长范围宽而且波长分辨率可调的优点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种脉冲光激发的光致发光光谱测量系统，包括：脉冲光源、聚光单元、样品架、微弱光收集部、光栅分光部、光电接收装置、电压脉冲峰值检测模块和数据采集及控制模块；

所述脉冲光源用于产生脉冲光以激发被分析材料中的荧光；

所述聚光单元用于将脉冲光聚焦于放置在样品架上的被分析材料的表面上；

所述样品架用于放置被分析材料；

所述微弱光收集部用于收集被分析材料的荧光，并将荧光汇聚至所述光栅分光部的入射狭缝处；

所述光栅分光部用于将所述微弱光收集部收集的荧光进行分光；

所述光电接收装置用于接收经所述光栅分光部分光后的荧光并转化为光电流信号，所述光电接收装置内部设有电流放大器，所述电流放大器用于将光电流脉冲信号转换为电压脉冲信号；