6. Nội dung nghiên cứu
2.1.2. Phép đo phổ huỳnh quang
Hiện tượng huỳnh quang có nguồn gốc từ các chuyển dời bức xạ giữa các mức năng lượng của điện tử khi vật liệu bị kích thích. Nếu phân tử hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy hoặc vùng tử ngoại thì năng lượng hấp thụ sẽ ứng với các mức điện tử như vậy sẽ có chuyển dời điện tử trong phân tử từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác. Phổ huỳnh quang biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang vào bước sóng phát xạ dưới kích thích bằng ánh sáng dưới bước sóng nhất định nào đó. Từ trạng thái kích thích, điện tử trở về trạng thái cơ bản bằng các con đường khác nhau: hồi phục không bức xạ và hồi phục bức xạ.
Phổ huỳnh quang là hàm phân bố năng lượng bức xạ của chất huỳnh quang theo tần số hay bước sóng. Phổ huỳnh quang phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của các tâm bức xạ và các tác nhân bên ngoài và có một số đặc điểm sau:
(1) Tần số huỳnh quang luôn bé hơn tần số của ánh sáng kích thích. Nghĩa là năng lượng huỳnh quang nhỏ hơn năng lượng dùng để kích thích huỳnh quang.Tần số huỳnh quang trong trường hợp này gọi là tần số Stokes.
(2) Dạng phổ huỳnh quang không phụ thuộc vào năng lượng ánh sáng kích thích vì sau khi kích thích chỉ cần một thời gian rất ngắn, sự phân bố các phân tử trên các trạng thái kích thích sẽ tuân theo phân bố Boltzmann.
(3) Phổ huỳnh quang phụ thuộc vào các tạp chất nằm trong mẫu. Những tạp chất này ảnh hưởng lớn đến phổ huỳnh quang và trong nhiều trường hợp làm tắt ánh sáng huỳnh quang.
Sơ đồ khối hệ đo huỳnh quang:
Hình 2.2 mô tả sơ đồ khối của hệ đo huỳnh quang: Tín hiệu kích thích từ nguồn sáng được chiếu lên mẫu để kích thích các điện tử từ trạng thái cơ bản lên các trạng thái kích thích. Tín hiệu huỳnh quang được phân tích qua máy đơn sắc và thu nhận tín hiệu qua đầu thu để biến đổi thành tín hiệu đưa ra xử lý. Một photodiode được đặt trước mẫu để theo dõi sự thay đổi công suất nguồn sáng kích thích. Phổ huỳnh quang của các mẫu được đo trên phổ kế huỳnh quang Carry Eclipse, nguồn kích là đèn Xenon (hình 2.3) tại Trung tâm Điện tử lượng tử, Viện Vật lý, Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Hình 2.2. Sơ đồ khối của phép đo quang huỳnh quang
Hình 2.3. Cấu hình chi tiết của một máy phổ kế huỳnh quang Carry Eclipse