2 NH IM V ỆỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1 Nhi m v nghiên c u ệụứ
2.3.5.Phương pháp đo phổ quang phát quang (photoluminescence, PL)
Phát quang là sự tái bức xạ của ánh sáng hấp thụ trước đó của một loại vật liệu. Khi các nguyên tử, phân tử hấp thụ ánh sáng, chúng chuyển lên trạng thái có mức năng lượng cao hơn, và khi chuyển về trạng thái cơ bản, chúng giải phóng năng lượng dư và có thể phát quang. Với các chất phát quang khác nhau, khi kích thích cùng một bước sóng, phổ phát quang của chúng là khác nhau [17, 20, 26].
Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ đo phát quang
Phổ phát quang PL ghi nhận các chuyển dời của điện tử trong vật liệu có giải phóng năng lượng dưới dạng photon sau khi bị kích thích. Phổ PL sẽ
được ghi dưới dạng phân bố cường độ phát quang phát ra theo bước sóng hoặc số sóng của nguồn kích thích cho trước.
Nguồn kích thích có thể là một ánh sáng laser hoặc là một đèn thủy ngân, phát ra các photon đơn sắc trong vùng nhìn thấy.
Tín hiệu từ nguồn sáng kích thích được chiếu trực tiếp lên mẫu để kích
thích các điện tử từ trạng thái có mức năng lượng thấp lên trạng thái kích thích có mức năng lượng cao. Tín hiệu phát quang phát ra do quá trình hồi phục của điện tử được phân tích qua máy đơn sắc và thu nhận qua đầu thu (thường là CCD hoặc là ống nhân quang điện) để biến đổi thành tín hiệu đưa ra máy tính xử lý.
Nguồn sáng kích
thích
Buồng đặt
Hình 2.4: Sơ đồ hệ đo phát quang phân giải cao nguồn kích thích được dùng là laser He-Cd
Mẫu được gắn trên mặt kim loại của đầu đo mẫu và đưa vào bình làm lạnh bằng thủy tinh chứa heli lỏng, bình này lại được đặt trong một bình khác chứa nitơ lỏng. Cả hai bình này được cô lập với môi trường ngoài bằng chân không. Với cấu trúc như vậy, mẫu có thể được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ 4-7 K. Nguồn kích thích được dùng là laser He-Cd phát ở bước sóng 325 nm với công suất khoảng 4 W.
Sau khi đi qua các thấu kính hội tụ và suy giảm L1, kính phản xạ toàn phần L2, kính phản xạ một chiều L3, kính hội tụ L4, chùm laser được chiếu vào mẫu qua một cửa sổ buồng đo.
Trong lu n , ph ậ án ổ phát quang c a c m u ủ ác ẫ đượ đc o ở ướ b c sóng kích thích 325 nm trên h o quang ph c a ệ đ ổ ủ Viện Khoa h c V t u - ọ ậ liệ Viện Khoa h c và Công ngh ọ ệ Việt Nam. CCD Camera Laser He- Cd 325nm L 1 L 2 L 5 L 3 L 4 N 2 VACUUM He SAMPLE