测量荧光量子产率的方法及装置
阅读：571发布：2020-05-11
专利汇可以提供测量荧光量子产率的方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种测量 荧光 量子产率的方法及装置，该方法包括：获取第一发射荧光 光子 和剩余光子数，第二发射荧光光子和剩余光子数，第三发射荧光光子和剩余光子数，第四发射荧光光子和剩余光子数；根据第二发射荧光光子和剩余光子数，第四发射荧光光子和剩余光子数，确定匀化吸收率；根据匀化吸收率，第一发射荧光光子和剩余光子数，第三发射荧光光子和剩余光子数，确定直射吸收率；根据第一发射荧光光子和剩余光子数，直射吸收率，确定待测样品吸收激发光光子数；根据第三发射荧光光子和剩余光子数，第四发射荧光光子和剩余光子数，匀化吸收率，直射吸收率，确定样品所发射荧光光子数；确定 荧光量子产率 。上述方案提高了测量荧光量子产率的准确度。，下面是测量荧光量子产率的方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种测量荧光量子产率的方法，其特征在于，包括：
获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数；
其中，所述第一发射荧光光子数和第一剩余光子数为：使激发光打在参考样品上，根据从积分球出口采集的激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数为：使激发光不打在参考样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第三发射荧光光子数和第三剩余光子数为：使激发光打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第四发射荧光光子数和第四剩余光子数为：使激发光不打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；
根据所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，确定待测样品的匀化吸收率；
根据所述匀化吸收率，第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，确定待测样品的直射吸收率；
根据第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及所述直射吸收率，确定待测样品所吸收激发光的光子数；
根据第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，匀化吸收率以及直射吸收率，确定待测样品所发射荧光的光子数；
根据待测样品所吸收激发光的光子数，以及待测样品所发射荧光的光子数，确定荧光量子产率。
2.如权利要求1所述的测量荧光量子产率的方法，其特征在于，获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数的顺序为任意顺序。
3.一种测量荧光量子产率的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数；其中，所述第一发射荧光光子数和第一剩余光子数为：使激发光打在参考样品上，根据从积分球出口采集的激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数为：使激发光不打在参考样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第三发射荧光光子数和第三剩余光子数为：使激发光打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第四发射荧光光子数和第四剩余光子数为：使激发光不打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；
匀化吸收率确定单元，用于根据所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，确定待测样品的匀化吸收率；
直射吸收率确定单元，用于根据所述匀化吸收率，第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，确定待测样品的直射吸收率；
激发光光子数确定单元，用于根据第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及所述直射吸收率，确定待测样品所吸收激发光的光子数；
荧光光子数确定单元，用于根据第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，匀化吸收率以及直射吸收率，确定待测样品所发射荧光的光子数；
荧光量子产率确定单元，用于根据待测样品所吸收激发光的光子数，以及待测样品所发射荧光的光子数，确定荧光量子产率。
4.如权利要求3所述的测量荧光量子产率的装置，其特征在于，所述获取单元获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数的顺序为任意顺序。
5.如权利要求3所述的测量荧光量子产率的装置，其特征在于，所述激发光为激光或单色光源。
6.如权利要求3所述的测量荧光量子产率的装置，其特征在于，所述积分球为标准积分球、积分半球或异形积分球。
7.如权利要求3所述的测量荧光量子产率的装置，其特征在于，所述激发光导入到积分球通过空间传输或通过光纤传输。
8.如权利要求3所述的测量荧光量子产率的装置，其特征在于，待测样品和参考样品的荧光信号导入探测装置通过空间传输或光纤传输。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至2任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至2任一所述方法的计算机程序。
测量荧光量子产率的方法及装置
技术领域
背景技术
[0002] 荧光量子产率是指荧光物质吸光后所发射的荧光的光子数与所吸收的激发光的光子数的比值，因此，在测试荧光量子的时候，要准确测量出发射的荧光的光子数和吸收的激发光的光子数。目前，测量荧光量子产率的系统包括激发光源及其光路、积分球(内置样品架)及其他可以把光进行匀化的装置、信号收集光路、色散器、探测器和A/D转换器、软件和电脑等单元组成，测试前使用标准灯对系统进行响应度校正。然而，目前测量荧光量子产率的方案存在确定发射荧光的光子数和吸收激发光的光子数不准确的问题，从而导致最终测量的荧光量子产率不准确。
发明内容
[0003] 本发明实施例提供了一种测量荧光量子产率的方法，用以提高测量荧光量子产率的准确度，该方法包括：
[0004] 获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数；其中，所述第一发射荧光光子数和第一剩余光子数为：使激发光打在参考样品上，根据从积分球出口采集的激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数为：使激发光不打在参考样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第三发射荧光光子数和第三剩余光子数为：使激发光打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第四发射荧光光子数和第四剩余光子数为：使激发光不打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；
[0005] 根据所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，确定待测样品的匀化吸收率；
[0006] 根据所述匀化吸收率，第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，确定待测样品的直射吸收率；
[0007] 根据第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及所述直射吸收率，确定待测样品所吸收激发光的光子数；
[0008] 根据第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，匀化吸收率以及直射吸收率，确定待测样品所发射荧光的光子数；
[0009] 根据待测样品所吸收激发光的光子数，以及待测样品所发射荧光的光子数，确定荧光量子产率。
[0010] 本发明实施例还提供了一种测量荧光量子产率的装置，用以提高测量荧光量子产率的准确度，该装置包括：
[0011] 获取单元，用于获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数；其中，所述第一发射荧光光子数和第一剩余光子数为：使激发光打在参考样品上，根据从积分球出口采集的激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数为：使激发光不打在参考样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第三发射荧光光子数和第三剩余光子数为：使激发光打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第四发射荧光光子数和第四剩余光子数为：使激发光不打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；
[0012] 匀化吸收率确定单元，用于根据所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，确定待测样品的匀化吸收率；
[0013] 直射吸收率确定单元，用于根据所述匀化吸收率，第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，确定待测样品的直射吸收率；
[0014] 激发光光子数确定单元，用于根据第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及所述直射吸收率，确定待测样品所吸收激发光的光子数；
[0015] 荧光光子数确定单元，用于根据第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，匀化吸收率以及直射吸收率，确定待测样品所发射荧光的光子数；
[0016] 荧光量子产率确定单元，用于根据待测样品所吸收激发光的光子数，以及待测样品所发射荧光的光子数，确定荧光量子产率。
[0018] 本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行测量荧光量子产率的方法的计算机程序。
[0019] 本发明实施例提供的技术方案通过：
[0020] 首先，通过四步法依次获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数；其中，所述第一发射荧光光子数和第一剩余光子数为：使激发光打在参考样品上，根据从积分球出口采集的激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数为：使激发光不打在参考样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第三发射荧光光子数和第三剩余光子数为：使激发光打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第四发射荧光光子数和第四剩余光子数为：使激发光不打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；
[0021] 其次，根据所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，确定待测样品的匀化吸收率；再次，根据所述匀化吸收率，第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，确定待测样品的直射吸收率；接着，根据第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及所述直射吸收率，确定待测样品所吸收激发光的光子数；然后，根据第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，匀化吸收率以及直射吸收率，确定待测样品所发射荧光的光子数；最后，根据待测样品所吸收激发光的光子数，以及待测样品所发射荧光的光子数，确定荧光量子产率，避免了现有三步法测试中，由于第三步测试中其激发光未经样品吸收直接打在积分球内部的激发光强度大于第二步测试中激发光透过样品打在积分球内部的激发光强度，从而导致第三步测试得到的二次吸收和二次荧光的光子数不等于第二步测试得到的二次吸收和二次荧光的光子数，最终导致测试结果不准确的情况，实现了对激发光的二次吸收和二次荧光的有效校正，提高了测量荧光量子产率的准确度。附图说明
[0022] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
[0023] 图1是使用两步法测试罗丹明6G水溶液的荧光量子产率时得到的谱图；
[0024] 图2是使用三步法测试罗丹明6G水溶液的荧光量子产率时得到的谱图；
[0025] 图3是本发明实施例中测量荧光量子产率的方法的流程示意图；
[0026] 图4是本发明实施例中测量荧光量子产率的测试装置的结构示意图；
[0027] 图5是本发明实施例中使用四步法测试罗丹明6G水溶液的荧光量子产率时得到的谱图；
[0028] 图6是本发明实施例中测量荧光量子产率的装置的结构示意图。
具体实施方式
[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0030] 在介绍本发明实例提供技术方案之前，首先对本发明实例提供的方案中涉及的专业名称进行介绍。
[0031] 1、荧光量子产率：荧光物质吸光后所发射的荧光的光子数与所吸收的激发光的光子数的比值。
[0032] 2、待测样品：需要测试的样品，可以是固体样品、液体样品、粉末样品、气体样品等其他可以具有稳定存在状态的样品
[0033] 3、参考样品：待测样品存在的背景环境即为待测样品，如待测样品为罗丹明B的水溶液，则水即为参考样品。
[0034] 4、匀化吸收率：入射到积分球内部的光经过积分球匀化后打在积分球内部放置的样品上产生的吸收率。
[0035] 5、直射吸收率：入射到积分球内部的光直接打在积分球内部放置的样品上产生的吸收率。
[0036] 接着介绍发明人发现现有两步法、三步法测试荧光量子产率方案存在的技术问题，并提出本发明四步法测试荧光量子产率方案的详细过程。
[0037] 发明人发现：目前测量荧光量子产率的方案主要有两种：一种是两步法测试荧光量子产率，一种是三步法测试荧光量子产率，其中：
[0038] 第一种，两步法测量荧光量子产率：第一步使激发光打在参考样品(如测试的液体样品，则放入的是溶剂，该溶剂为参考样品，参考样品放在积分球内)上，从积分球出口采集激发光和荧光，并得到发射的荧光的光子和激发光经过积分球后剩余的光子数；第二步使激发光打在待测样品(该待测样品放在积分球内)上，从积分球出口采集激发光和荧光，并得到发射的荧光的光子和激发光经过积分球后剩余的光子数。根据以上测试结果，得到待测样品发射的荧光的光子和吸收的激发光的光子数，然后计算待测样品的荧光量子产率。
[0039] 下面举一例子，说明该两步法测量荧光量子产率的详细过程。
[0040] 如图1所示，使用两步法(测试装置可以如图4所示)测试罗丹明6G水溶液的荧光量子产率时得到的谱图，溶液的容器为石英比色皿，罗丹明6G的激发光波长为488nm。在图1中，纵坐标为光强度，任意单位(Intensity,a.u.)，横坐标为激发光和发射光波长，单位纳米(Wavelength,nm)。
[0041] 第一步：积分器内部放入装有纯水(此时纯水为参考样品，下面实施例相同，不再赘述)的比色皿，使激发光打在纯水上，从积分球出口采集激发光和荧光光谱(谱线1)，经过计算得到发射的荧光的光子(P1，由于纯水没有荧光，P1＝0)和激发光经过积分球后剩余的光子数(L1)；
[0042] 第二步：积分器内部放入装有罗丹明6G(克)水溶液的比色皿，使激发光打在罗丹明6G水溶液上，从积分球出口采集激发光和荧光光谱(谱线2)，经过计算得到发射的荧光的光子(P2)和激发光经过积分球后剩余的光子数(L2)。
[0043] 那么，两步法测得的罗丹明6G的荧光量子产率：
[0044] 上述两步法测量荧光量子产率的缺点是：在进行第二步测试时，激发光透过样品打在积分球内部，透过样品的激发光经过积分球内部的散射后，会重新打在样品上产生次吸收(待测样品对激发光进行二次吸收)和荧光(待测样品产生二次荧光)，该部分荧光对待测样品的荧光量子产率存在干扰，导致测试结果不准确。
[0045] 第二种，三步法测试荧光量子产率：第一步和第二步测试与上述两步法测试荧光量子产率相同。第三步在第二步的基础上，使得激发光不打在待测样品上(移动样品或者改变激发光在积分球内部的光路)，然后从积分球出口采集激发光和荧光，并得到发射的荧光的光子和激发光经过积分球后剩余的光子数。根据以上测试结果，得到样品发射的荧光的光子和吸收的激发光的光子数，然后计算待测样品的荧光量子产率。
[0046] 下面举一例子，说明该三步法测量荧光量子产率的详细过程。
[0047] 如图2所示，使用三步法(测试装置可以如图4所示)测试罗丹明6G水溶液的荧光量子产率时得到的谱图，溶液的容器为石英比色皿，罗丹明6G的激发光波长为488nm。在图2中，纵坐标为光强度，任意单位(Intensity,a.u.)，横坐标为激发光和荧光波长，单位纳米(Wavelength,nm)。
[0048] 第一步：积分器内部放入装有纯水的比色皿，使激发光打在纯水上，从积分球出口采集激发光和荧光光谱(谱线1)，经过计算得到发射的荧光的光子(P1，由于纯水没有荧光，P1＝0)和激发光经过积分球后剩余的光子数(L1)；
[0049] 第二步：积分器内部放入装有罗丹明6G水溶液的比色皿，使激发光打在罗丹明6G水溶液上，从积分球出口采集激发光和荧光光谱(谱线2)，经过计算得到发射的荧光的光子(P2)和激发光经过积分球后剩余的光子数(L2)。
[0050] 第三步：积分器内部放入装有罗丹明6G水溶液的比色皿，使激发光不打在罗丹明6G水溶液上，打在积分球内壁，从积分球出口采集激发光和荧光光谱(谱线3)，经过计算得到发射的荧光的光子(P3)和激发光经过积分球后剩余的光子数(L3)。
[0051] 计算过程如下：
[0052] (1)通过第二步激发光经过积分球后剩余的光子数(L2)和通过第三步激发光经过积分球后剩余的光子数(L3)求出样品的吸收率μ：
[0053]
[0054] 三步法测得的罗丹明6G的荧光量子产率：
[0055] 该三步法测试荧光量子产率的缺点是：在三步法测试荧光量子产率的过程中，虽然考虑到了第二步测试时产生的二次吸收和二次荧光(同二步法测量荧光量子产率)的干扰，增加了第三步测量，然而，在第三步测试中其激发光未经样品吸收直接打在积分球内部的激发光强度大于第二步测试中激发光透过样品打在积分球内部的激发光强度，因此，第三步测试得到的二次吸收和二次荧光的光子数不等于第二步测试得到的二次吸收和二次荧光的光子数，最终导致荧光量子产率的测试结果不准确。
[0056] 因此，由于考虑到上述技术问题，发明人提出了一种测量荧光量子产率的技术方案，该方案为四步法测量荧光量子产率的技术方案，通过对测试过程中产生的二次吸收和二次荧光进行了有效地校正，使得在荧光量子产率的测试过程不仅具有重复性且具有较高的准确度。下面对该四步法测量荧光量子产率的方案进行详细介绍如下。
[0057] 图3是本发明实施例中测量荧光量子产率的方法的流程示意图，如图3所示，该方法包括如下步骤：
[0058] 步骤101：获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数；其中，所述第一发射荧光光子数和第一剩余光子数为：使激发光打在参考样品上，根据从积分球出口采集的激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数为：使激发光不打在参考样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第三发射荧光光子数和第三剩余光子数为：使激发光打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第四发射荧光光子数和第四剩余光子数为：使激发光不打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；
[0059] 步骤102：根据所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，确定待测样品的匀化吸收率；
[0060] 步骤103：根据所述匀化吸收率，第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，确定待测样品的直射吸收率；
[0061] 步骤104：根据第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及所述直射吸收率，确定待测样品所吸收激发光的光子数；
[0062] 步骤105：根据第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，匀化吸收率以及直射吸收率，确定待测样品所发射荧光的光子数；
[0063] 步骤106：根据待测样品所吸收激发光的光子数，以及待测样品所发射荧光的光子数，确定荧光量子产率。
[0064] 首先，获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数；其中，所述第一发射荧光光子数和第一剩余光子数为：使激发光打在参考样品上，根据从积分球出口采集的激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数为：使激发光不打在参考样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第三发射荧光光子数和第三剩余光子数为：使激发光打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第四发射荧光光子数和第四剩余光子数为：使激发光不打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；
[0065] 其次，根据所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，确定待测样品的匀化吸收率；再次，根据所述匀化吸收率，第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，确定待测样品的直射吸收率；接着，根据第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及所述直射吸收率，确定待测样品所吸收激发光的光子数；然后，根据第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，匀化吸收率以及直射吸收率，确定待测样品所发射荧光的光子数；最后，根据待测样品所吸收激发光的光子数，以及待测样品所发射荧光的光子数，确定荧光量子产率，避免了现有三步法测试中，由于第三步测试中其激发光未经样品吸收直接打在积分球内部的激发光强度大于第二步测试中激发光透过样品打在积分球内部的激发光强度，从而导致第三步测试得到的二次吸收和二次荧光的光子数不等于第二步测试得到的二次吸收和二次荧光的光子数，最终导致测试结果不准确的情况，实现了对激发光的二次吸收和二次荧光的有效校正，提高了测量荧光量子产率的准确度。
[0066] 下面对上述各个步骤进行详细介绍。
[0067] 第一，在上述步骤101中，可以利用如图4所示的测试装置测试得到确定测量荧光量子产率的各数据，下面结合附图4，对该测试过程进行详细介绍如下。
[0068] 具体实施时，测试过程可以包括如下步骤：
[0069] 第一步：使激发光打在参考样品(如测试的液体样品，则放入的是溶剂，溶剂为参考样品，该参考样品放在积分球内)上，从积分球出口采集激发光和荧光，并得到发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的激发光光子数；
[0070] 第二步：在第一步的基础上，使得激发光不打在参考样品上(移动参考样品或者改变激发光在积分球内部的光路)，然后，从积分球出口采集激发光和荧光，并得到发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数。
[0071] 第三步：使激发光打在待测样品(该待测样品放在积分球内)上，从积分球出口采集激发光和荧光，并得到发射荧光的光子和激发光经过积分球后剩余的光子数。
[0072] 第四步：在第三步的基础上，使得激发光不打在待测样品上(移动待测样品或者改变激发光在积分球内部的光路，与第二步完全相同)，然后从积分球出口采集激发光和荧光，并得到发射荧光的光子和激发光经过积分球后剩余的光子数。
[0073] 在一个实施例中，获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数的顺序为任意顺序。
[0074] 具体实施时，在测试条件不变的前提下，以上四步的测试顺序可以任意。
[0075] 第二，介绍上述步骤102至步骤106。
[0076] 具体实施时，上述步骤102至步骤106为根据上述四步测试结果，确定荧光量子产率的过程。下面举一实例以说明本发明如何实施。
[0077] 下面举一例子，说明该三步法测量荧光量子产率的详细过程。
[0078] 如图5所示，使用三步法测试罗丹明6G水溶液的荧光量子产率是得到的谱图，溶液的容器为石英比色皿，罗丹明6G的激发光波长为488nm。在图5中，纵坐标为光强度，任意单位(Intensity,a.u.)，横坐标为激发光和荧光波长，单位纳米(Wavelength,nm)。
[0079] 第一步：积分器内部放入装有纯水的比色皿，使激发光打在纯水上，从积分球出口采集激发光和荧光光谱(如图5所示的谱线1)，经过计算得到发射的荧光的光子(P1，由于纯水没有荧光，P1＝0)和激发光经过积分球后剩余的光子数(L1)。
[0080] 第二步：积分器内部放入装有纯水的比色皿，使激发光不打在纯水上，打在积分球内壁上，从积分球出口采集激发光和荧光光谱(谱线2)，经过计算得到发射的荧光的光(P2，由于纯水没有荧光，P2＝0)和激发光经过积分球后剩余的光子数(L2)。
[0081] 第三步：积分器内部放入装有罗丹明6G水溶液的比色皿，使激发光打在罗丹明6G水溶液上，从积分球出口采集激发光和荧光光谱(谱线3)，经过计算得到发射的荧光的光子(P3)和激发光经过积分球后剩余的光子数(L3)。
[0082] 第四步：积分器内部放入装有罗丹明6G水溶液的比色皿，使激发光不打在罗丹明6G水溶液上，打在积分球内壁，从积分球出口采集激发光和荧光光谱(谱线4)，经过计算得到发射的荧光的光子(P4)和激发光经过积分球后剩余的光子数(L4)。
[0083] 计算过程如下：
[0084] (1)通过第二步和第四步得到待测样品的匀化吸收率μ匀：
[0085]
[0086] (2)通过匀化吸收率、第一步和第三步得到待测样品的直射吸收率μ直：
[0087] 由于L3＝L1×(1-μ匀)-L1×(1-μ匀)×μ直；
[0088] 可得：
[0089] (3)通过第一步和直射吸收率，得到待测样品所吸收的激发光的光子数n吸：
[0090] n吸＝L1×μ直。
[0091] (4)通过第三步、第四步、匀化吸收率和直射吸收率，得到待测样品所发射的荧光的光子数：
[0092] 因为待测样品发射的荧光的光子数与打在待测样品上的光子数成正比，第四步中经过积分球匀化后打在待测样品上的光子数为L4，发射的荧光光子数为P4；第三步中激发光穿过罗丹明6G溶液打到积分球内壁上，然后经过积分球匀化打在待测样品上的光子数为[L1×(1-ν直)]，故穿过罗丹明6G溶液后的激发光产生的发射荧光光子数为[0093] 在第三步中发射的荧光光子数n发为：
[0094]
[0095] (5)荧光量子产率＝发射的荧光的光子数/吸收的激发光的光子数，即四步法测得的荧光量子产率为：
[0096]
[0097] 具体实施时，本发明实施例适用于测试固体、液体、粉末等样品的的荧光量子产率测试，如：固体样品可使用标准反射白板作为参考样品；粉末样品可以进行压片测量，参考样品同样可使用标准反射白板，测试步骤与上述步骤101-步骤106一致。对于气体等样品也可以进行相关的测试计算。
[0098] 本发明可广泛应用于科研和工业领域，在荧光探针、染料敏华太阳能电池、OLED材料、量子点LED荧光粉检测等具有广泛的用途。如使用的LED灯光源的核心LED光源芯片就是发蓝光的PN结外面封装了一层发黄光(或者红光)的荧光粉，如果不能准确测定其使用荧光粉的荧光量子效率，那么在封装完成后，就可能存在LED光源不能打到设计的亮度，产生大量的残次品，影响企业的效益。
[0099] 基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种测量荧光量子产率的装置，如下面的实施例。由于测量荧光量子产率的装置解决问题的原理与测量荧光量子产率的方法相似，因此测量荧光量子产率的装置的实施可以参考上述测量荧光量子产率的方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“模块”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0100] 图6是本发明实施例中测量荧光量子产率的装置的结构示意图；如图6所示，该装置包括：
[0101] 获取单元01，用于获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数；其中，所述第一发射荧光光子数和第一剩余光子数为：使激发光打在参考样品上，根据从积分球出口采集的激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数为：使激发光不打在参考样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第三发射荧光光子数和第三剩余光子数为：使激发光打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；所述第四发射荧光光子数和第四剩余光子数为：使激发光不打在待测样品上，根据从积分球出口采集激发光和荧光得到的发射荧光的光子数和激发光经过积分球后剩余的光子数；
[0102] 匀化吸收率确定单元02，用于根据所述第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，确定待测样品的匀化吸收率；
[0103] 直射吸收率确定单元03，用于根据所述匀化吸收率，第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，确定待测样品的直射吸收率；
[0104] 激发光光子数确定单元04，用于根据第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，以及所述直射吸收率，确定待测样品所吸收激发光的光子数；
[0105] 荧光光子数确定单元05，用于根据第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，第四发射荧光光子数和第四剩余光子数，匀化吸收率以及直射吸收率，确定待测样品所发射荧光的光子数；
[0106] 荧光量子产率确定单元06，用于根据待测样品所吸收激发光的光子数，以及待测样品所发射荧光的光子数，确定荧光量子产率。
[0107] 在一实施例中，所述获取单元获取第一发射荧光光子数和第一剩余光子数，第二发射荧光光子数和第二剩余光子数，第三发射荧光光子数和第三剩余光子数，以及第四发射荧光光子数和第四剩余光子数的顺序可以为任意顺序。
[0108] 在一实施例中，所述激发光可以为激光或单色光源。
[0109] 在一实施例中，所述积分球可以为标准积分球、积分半球或异形积分球。当然，积分球还可以是其它可以对光起到匀化作用的装置。
[0110] 在一实施例中，所述激发光导入到积分球可以通过空间传输或通过光纤传输。
[0111] 在一实施例中，待测样品和参考样品的荧光信号导入探测装置可以通过空间传输或光纤传输。
[0112] 具体实施时，探测装置(如图4中的探测器)只能测试光信号的强度，即上面示例中的光谱图(例如图1、图2和图5)，经过响应度校正和计算后可以得到相应的光子数。
[0113] 本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述测量荧光量子产率的方法。
[0114] 本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行测量荧光量子产率的方法的计算机程序。
[0115] 本发明实施提供的技术方案的有益技术效果为：实现了使得杂荧光量子产率的测试过程中不仅具有重复性，且具有较高的准确度。
[0116] 显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0117] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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