使用微型光譜儀量測稀土鹽的螢光
使用微型光譜儀量測稀土鹽的螢光
重點:
• 微型光譜儀
• 氯化銪
• 氯化鋱
技術:
• 螢光
應用:
• 電動車電池生產的品質控制
• 螢光粉可行性測試
• 溶液螢光
• DNA 分析
Ocean ST 微型光譜儀提供了應用的多變性，不須像同類光譜儀一樣做典型的權衡。在這篇應用筆記中，我們透過評估 Ocean ST 量測稀土鹽螢光的有效性來測試這種多功能性。
Ocean ST 是台很有用的微型光譜儀，能提供極佳的紫外光響應、高速光譜採集、以及高訊雜比 (SNR) 表現在超小的體積上。不像其他的同類光譜儀，Ocean ST 的多功能性能用在從 DNA/RNA 樣品的吸收度和顏色量測到化合物的螢光和電漿監測的應用範圍中。
關於稀土鹽
稀土鹽包含了氯化銪 (EuCl3)、氯化鋱 (TbCl3)、和氯化釤 (SmCl3) 等化合物，多用在研究和工業上，包含了生產電動車的電池、照明產品、攜帶型電子設備像是手機。
稀土金屬與鹽類通常是使用昂貴的技術像是質譜儀來量測，這可能對一些使用者來說很難懂或是太過複雜而難以輕鬆管理。在這些例子裡，一個好用但簡單的設備像是 Ocean ST 微型光譜儀提供了感興趣且能行的替代方式。
氯化銪 (EuCl3) 的螢光
氯化銪是個無機化合物，通常用在研究上，以及它的淡紅色受激螢光讓它很常使用在一些照明產品上。
為了量測濃度為 78 mM 的氯化銪水溶液的螢光響應，我們使用Ocean ST-VIS 微型光譜儀 (350~810nm) 以及 Ocean Optics LSM LED 燈源 (365 nm and 385 nm) 跟 LDC-1 控制器。水溶液裝在一個光程 1cm 的石英比色皿並放在固定架上，LED 光束與樣品成 90度。直徑 400μm 的光纖用在輸出激發光，200μm 的光纖用在收集螢光。當液體樣品在比色皿固定架上時，分岔光纖也能用在這。
一個模組化光譜儀設置的優勢是可以輕鬆更換部件來最佳化測量。比如說，在這些測量中，我們測試 365nm 和 385nm 的激發波長來比較兩者的發射響應，然後對結果使用不同數值的 Bocxar 平均。因為我們沒有在設置中使用阻擋濾片，有一些洩露出的激發帶在結果中，但是離分析峰足夠遠，不足以當成一個變數(圖一)。
Bocxar 平滑是一種對光譜資料中一組相鄰偵測器元件進行平均的技術。巴斯卡寬度的值越大，資料就越平滑且訊雜比越高。如果數值輸入過高，將導致光譜解析度損失以及峰變得平坦。訊雜比會以像素平均的數量的平方根提高。
圖一: Ocean ST 微型光譜儀量測氯化銪的螢光響應。系統的靈活性能讓我們最佳化激發波長和 Bocxar 平均。
氯化鋱的螢光 (TbCl3)
氯化鋱是化合物。它的明亮螢光(淺綠色光芒)讓氯化鋱成為了照明設備和 LCD 綠色螢光粉的理想成分。使用跟稍早前描述相似的設置，我們量測濃度為 78 mM 的氯化鋱水溶液的螢光在光程 1 公分的石英比色皿，搭配我們這次專注在 365nm 的激發 LED。Ocean ST-VIS 的積分時間設置為 1 秒 (積分時間能設置從 3.8 毫秒到 6 秒)以及設置 Bocxar 平滑為 1 跟 5 。結果顯示在圖二。
圖二: 當被 365nm 的 LED 激發時，氯化鋱水溶液發出了強烈的螢光峰在 550nm 附近。
仔細觀察氯化銪與氯化鋱的光譜後，你會注意到兩者都有個在 600nm 附近的峰，但是其他組成的峰不一樣。這就是為什麼它們的發光顏色不一樣的原因。氯化銪在 700nm 有著強烈的響應，這造成了它的淡紅色發光，而氯化鋱有兩個峰在光譜中的綠色區域中(圖三)。
圖三: 氯化銪和氯化鋱的螢光峰差異與他們的發射光顏色有關。
額外的 Ocean ST 應用
Ocean ST 微型光譜儀是一個對各種量測來說很萬用的選項。除了在這裡展示的螢光量測外，Ocean ST對於這些應用來說也是個特別好的選擇:
• 在紫外波長的吸收度與輻照度。Ocean ST-UV 有著極佳的紫外響應 (<300 nm)。
• 電漿監測。在使用氖氣放電發射源的模擬電漿監測裝置中，Ocean ST-VIS 表現出優於同類微型光譜儀的響應。
• 在短波紅外 (645-1085nm) 的反射率。Ocean ST-NIR 是個方便的選項用在量測塑膠和其他固體表面的反射率。