專利名稱：：發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種發(fā)光壽命的測量方法，適用于光致發(fā)光、各類電場誘導(dǎo)的發(fā)光的真實(shí)壽命和可用光激發(fā)的非發(fā)光系統(tǒng)的時間分辨。
背景技術(shù)：
：測衰減的技術(shù)已有七十年的歷史，發(fā)展了位相法，示波法，時間相關(guān)單光子計數(shù)法及條紋相機(jī)法等，可測到皮秒范圍的時段，主要的方法是追蹤不同時間的發(fā)光亮度。如問何時發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到零，不管是分立中心的發(fā)光，還是擴(kuò)展態(tài)的復(fù)合發(fā)光，答案都是t一oo，這就抹殺了每一衰減所獨(dú)有的特點(diǎn)，而且這一結(jié)論本身也是不符合客觀實(shí)際的。本來，發(fā)光的持續(xù)時間是十分重要的，它是原則性的參數(shù)。它在技術(shù)應(yīng)用中更是舉足輕重的，例如在矩陣顯示中從它就可選定出激發(fā)脈沖的脈寬，在照明中為避免閃爍，從它也可優(yōu)選發(fā)光材料。所以，測定發(fā)光的持續(xù)時間，即發(fā)光的真實(shí)壽命是充分理解發(fā)光規(guī)律及合理應(yīng)用發(fā)光技術(shù)，使它們更上一個臺階的刻不容緩的需要。測定光致發(fā)光及各類場誘導(dǎo)發(fā)光中真實(shí)壽命的難點(diǎn)在于當(dāng)發(fā)光結(jié)束時亮度已很弱，常用的測量亮度方法靈敏度都已經(jīng)不夠，必須另辟蹊徑。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法。(一)真實(shí)壽命的定義發(fā)光真實(shí)壽命是發(fā)光從初始強(qiáng)度A降至衰減末梢的時間，它提出了一個直觀、真實(shí)、符合壽命文字涵義的物理量，是新的概念。(1)本發(fā)明證明了真實(shí)壽命的存在，并用一種現(xiàn)有方法都無法得到它的特有方法，測出了它的數(shù)值。這個物理量的名稱符合壽命的文字涵義。(2)這個壽命涉及發(fā)光中的主要表征，照明、顯示及其它發(fā)光應(yīng)用中的重要技術(shù)要求。(3)真實(shí)壽命既可描述分立中心的發(fā)光衰減，又可描述擴(kuò)展態(tài)復(fù)合發(fā)光的衰減，還在一定條件下可以描述非發(fā)光系統(tǒng)的激發(fā)態(tài)的衰減。(4)真實(shí)壽命是對傳統(tǒng)觀念中"壽命"的一個尖銳的挑戰(zhàn)，認(rèn)為發(fā)光壽命是有限的，它符合客觀實(shí)際。而傳統(tǒng)觀念中的"壽命"則建基于"電子停留在激發(fā)態(tài)的時間隨機(jī)分散在O到oo區(qū)間"的假設(shè)，認(rèn)為發(fā)光的持續(xù)時間是無限的，這不符合事實(shí)。(5)在技術(shù)應(yīng)用中真實(shí)壽命可以明確顯示圖象的拖尾時間，光源亮度的閃爍范圍，化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，光合作用等重大問題中的時間特性。(二)適用范疇(1)光致發(fā)光。(2)各類電場誘導(dǎo)的發(fā)光固態(tài)陰極射線發(fā)光，P-n結(jié)發(fā)光，無機(jī)場致發(fā)光，有機(jī)場致發(fā)光，無機(jī)/有機(jī)場致發(fā)光。(3)可以用光激發(fā)的非發(fā)光系統(tǒng)的時間分辨。(三)本發(fā)明的技術(shù)方案這個技術(shù)提出了一種測量發(fā)光真實(shí)壽命的方法在保持發(fā)光器件驅(qū)動電壓不變的條件下，測量出不同頻率下發(fā)光強(qiáng)度，測量發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有其中r^真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，/。是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。本發(fā)明的有益效果以最簡單的指數(shù)衰減為例列表說明，本發(fā)明與常用的平均壽命及衰減時間相比較，真實(shí)壽命具有一定的優(yōu)越性，-<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>圖l發(fā)光亮度的對數(shù)值隨時間的衰減規(guī)律。圖中T、t、T是對應(yīng)不同亮度水平的衰減時間。具體實(shí)施方式在發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法中最關(guān)鍵的條件是要保持驅(qū)動電壓不隨頻率的增加而改變。核心技術(shù)使用了產(chǎn)生發(fā)光的能量轉(zhuǎn)換原理，使用一交變激發(fā)，維持當(dāng)頻率增加時激發(fā)功率不變的條件，當(dāng)激發(fā)單周的時間已經(jīng)小于衰減末梢時，部分中心還未衰減完，仍處于激發(fā)態(tài)，它們不能再被激發(fā)，從而吸收功率下降，發(fā)光隨之減弱，在丄"S—曲線上出現(xiàn)回折點(diǎn)，這時的衰減時間為T。一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法，該方法是在保持發(fā)光器件驅(qū)動電壓不變的條件下，測量出不同頻率下發(fā)光強(qiáng)度，測量發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有其中rf真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，/。是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。發(fā)光器件為光致發(fā)光器件時，以斬光器把150W的氙燈發(fā)射截成頻率在olOMHz的脈沖光；維持氙燈的發(fā)射功率不變，測量發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)頻率的變化規(guī)律，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有其中T;f真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，/。是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。發(fā)光器件為場致發(fā)光器件時，使用高頻電源50Hz10MHz激發(fā)場致發(fā)光，電源脈沖幅度50V100V，維持電源幅度不變，測量發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有r4[i-r]其中r;f真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，/。是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。發(fā)光器件為p-n結(jié)發(fā)光器件時，使用高頻電源50Hz15MHz激發(fā)p-n結(jié)發(fā)光，電源脈沖幅度5V30V，維持電源幅度不變，測量發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有2/0L其中rf真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，/。是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。所測材料是粉末、薄膜、單晶、多晶或非晶。所測材料可以是埋于介質(zhì)中的粉末、多晶薄膜。測材料可以是單晶、多晶薄膜。以斬光器將恒定功率的光源發(fā)出的光截成0至10MHz的光脈沖，使用可引起待測樣品效應(yīng)的濾光器，測量效應(yīng)隨頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有其中T;f真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，/。是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。所述的保持發(fā)光器件驅(qū)動功率不變的條件是指光源發(fā)光光強(qiáng)不變、場致發(fā)光、P-n結(jié)發(fā)光中驅(qū)動電壓不變，可在各自情況中取任意固定值。權(quán)利要求1.一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法，其特征在于在保持發(fā)光器件激發(fā)功率不變的條件下，測量出不同頻率下發(fā)光強(qiáng)度，測量發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>T</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>2</mn><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>&Gamma;</mi><mo>]</mo></mrow>]]></math></maths>其中T是真實(shí)壽命，Γ是激發(fā)脈沖的占空比，f0是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法，其特征在于發(fā)光器件為光致發(fā)光器件時，以斬光器把150W的氙燈發(fā)射截成頻率在010MHz的脈沖光；維持氙燈的發(fā)射功率不變，測量發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中r是真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，/。是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法，其特征在于發(fā)光器件為場致發(fā)光器件時，使用高頻電源50Hz10MHz激發(fā)場致發(fā)光，電源脈沖幅度50V100V，維持電源幅度不變，測量發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有其中r;晏真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，厶是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法，其特征在于發(fā)光器件為p-n結(jié)發(fā)光器件時，使用高頻電源50Hz15MHz激發(fā)p-n結(jié)發(fā)光，電源脈沖幅度5V30V，維持電源幅度不變，測量發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中r;晏真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，/。是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法，其特征在于所測材料是粉末、薄膜、單晶、多晶或非晶。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法，其特征在于所測材料可以是埋于介質(zhì)中的粉末、多晶薄膜。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法，其特征在于測材料可以是單晶、多晶薄膜。8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光真實(shí)壽命的測量方法，其特征在于以斬光器將恒定功率的光源發(fā)出的光截成010MHZ的光脈沖，使用可引起待測樣品效應(yīng)的濾光器，測量效應(yīng)隨頻率的變化曲線，在高頻端出現(xiàn)的回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有其中r^真實(shí)壽命，r是激發(fā)脈沖的占空比，/。是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。全文摘要本發(fā)明涉及一種發(fā)光壽命的測量方法，適用于光致發(fā)光、各類電場誘導(dǎo)的發(fā)光的真實(shí)壽命和可以光激發(fā)的非發(fā)光系統(tǒng)的時間分辨。該方法是在保持發(fā)光器件驅(qū)動電壓不變的條件下，測量出不同頻率下發(fā)光強(qiáng)度，畫出亮度-頻率曲線，從曲線上找出回折點(diǎn)，這個回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率和真實(shí)壽命之間有T＝(1/2f₀)[1-Γ]其中T是真實(shí)壽命，Γ是激發(fā)脈沖的占空比，f₀是回折點(diǎn)所對應(yīng)的頻率。所述的保持發(fā)光器件驅(qū)動功率不變的條件是指光源發(fā)光光強(qiáng)不變、場致發(fā)光、p-n結(jié)發(fā)光中驅(qū)動電壓不變，可在各自情況中取任意固定值。文檔編號G01N21/62GK101315331SQ20081011704公開日2008年12月3日申請日期2008年7月23日優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日發(fā)明者冀國蕊,張福俊,征徐,徐敘瑢,趙謖玲申請人:北京交通大學(xué)