Абсолютные квантовые выходы с использованием спектрофлуориметра с интегрирующей сферой

Различные молекулярные условия и условия окружающей среды не только влияют на то, будет ли молекула флуоресцировать или нет, но также могут определять интенсивность испускаемого флуоресцентного излучения. Эффективность молекулы флуоресцировать описывается ее квантовым выходом и определяется как отношение количества поглощенных фотонов к количеству фотонов, испускаемых образцом. Существует два метода измерения квантового выхода флуоресценции: абсолютный метод и относительный метод. Абсолютный метод позволяет напрямую получить квантовый выход путем обнаружения всей флуоресценции образца с помощью интегрирующей сферы.  Относительный метод сравнивает интенсивность флуоресценции стандартного образца с интенсивностью флуоресценции неизвестного образца для расчета квантового выхода неизвестного образца. Поэтому полученные результаты зависят от точности определения значения квантового выхода стандартного образца.

В этом примечании по применению спектры флуоресценции для нескольких образцов будут получены с использованием интегрирующей сферы, а квантовые выходы будут рассчитаны с использованием абсолютного метода и сопоставлены с литературными значениями.

Экспериментальный

Родамин B использовали для коррекции спектра возбуждения перед получением расчетов абсолютного квантового выхода. Синхронный спектр стандартной белой рассеивающей пластины измеряли в диапазоне 250–450 нм, а спектр излучения калиброванного галогенного источника света измеряли в диапазоне 450–700 нм для корректировки спектра излучения.

Для измерения падающего света с помощью интегрирующей сферы измеряется спектр, когда в держателе ячейки для образца ничего нет, как показано слева на рис. 1. Затем образец помещается в интегрирующую сферу и измеряется спектр. Спектры как падающего света, так и образца показаны на рисунке 2. Пик падающего фотона ( S ₀ ) появляется в спектре возбуждения, показанном синим цветом, в то время как пики возбуждения и испускания указывают количество непоглощенных фотонов ( S ₁ ) и испущенных фотонов. ( S ₂ ) по образцу соответственно.

Рис. 1. (Слева) Установка для измерения падающего света и (справа) образец с использованием интегрирующей сферы. Рис. 2. Спектры возбуждения и излучения падающих (синий) и рассеянных (красный) фотонов.

Условия измерения

	Хинин сульфат	флуоресцин	Триптофан
Полоса пропускания возбуждения	5 нм	5 нм	5 нм
Полоса пропускания излучения	5 нм	5 нм	5 нм
Длина волны возбуждения	350 нм	475 нм	280 нм
Скорость сканирования	200 нм/мин	200 нм/мин	200 нм/мин
Интервал данных	0,5 нм	0,5 нм	0,5 нм
Время отклика	05. сек	05. сек	05. сек
Напряжение ФЭУ	350 В	250 В	400 В

Готовили 200 частей на миллион хинина сульфата в 1,0 NH ₂ SO ₄ , 15 частей на миллион флуоресцеина в 0,1 н водном растворе NaOH и 200 мг/мл триптофана в сверхчистой воде.

Ключевые слова

FP0008, FP-8500, ILF-835, FWQE-880, интегрирующая сфера, флуоресценция, квантовый выход, абсолютный метод,

Результаты

Спектры флуоресценции сульфата хинина, флуоресцеина и триптофана показаны на рисунках 3, 4 и 5 соответственно.

Рис. 3. Спектры излучения падающего света (синий) и сульфата хинина (красный). Рисунок 4. Спектры излучения падающего света (синий) и флуоресцеина (красный). Рисунок 5. Спектры излучения падающего света (синий) и триптофана (красный).

В таблице 1 приведены значения площади под максимумами в спектрах, показанных на рисунках 3-5.

Таблица 1. Площади пиков флуоресцентных спектров растворов трех образцов.

Образец имени	Площадь от падающего света [S 0	Площадь рассеяния от образца [S 1	Площадь излучения образца [S 2	Рассеянный диапазон WL (нм)	Излучаемый диапазон WL (нм)
Хинин сульфат	48267	22538	14304	320 - 365	365 - 750
флуоресцеин	19174	12515	6116	465 - 485	485 - 630
Триптофан	136135	35842	12101	270 - 290	290 - 550

Квантовые выходы для трех образцов рассчитывали по следующим уравнениям:

Результаты расчета квантового выхода с использованием значений в таблице 1 показаны в таблице 2.

Таблица 2. Расчетные результаты квантового выхода.

 

Образец имени	Абсорбция образца	Внутренний квантовый выход	Внешний квантовый выход	Внутренние литературные значения Quantum Yield
Хинин сульфат	53,3%	55,6%	29,6%	50 - 57% 1
флуоресцеин	34,7%	91,8%	31,9%	85 - 92% 1
Триптофан	73,7%	12,1%	8,9%	12 - 14% 2

Показано от 1 до 3 из 3 записей

 

Вывод

Квантовые выходы сульфата хинина, флуоресцеина и триптофана рассчитаны по спектрам флуоресценции образцов. Полученные результаты находятся в диапазоне значений, опубликованных в литературе.

Необходимые продукты и программное обеспечение

• Спектрофлуориметр FP-8300/8500/8600/8700
• ILF-835 диам. 100 мм. Интегрирующая сфера
• жидкостная ячейка 1 мм
• Программа расчета доходности FWQE-880 Quantum
• ESC-842 Калиброванный источник света WI