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分光光度計を用いて半導体の光吸収スペクトルを測定しています。
それで入射光強度および透過光強度の光子エネルギーの関係を求めようとしているのですが、いま分かっているのが各光子エネルギーに対する入射光および透過光の信号電圧なんです。
これをそのまま強度として用いてよいのでしょうか?
ご回答お願いします。

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A 回答 (4件)

分光光度計の分光原理、ならびに検出器の種類がわからないと応えられません。


フォトンのエネルギーがわかってる単波長の光をフォトダイオードで受けた後I-V変換するタイプのものだと、その波長に限定すると信号強度は光の強度に比例します。
しかし、その比例係数は波長依存性があるため注意が必要です。
フォトダイオードは光の強度ではなく、単位時間当たりのフォトンの数に比例する出力を与える特性を持つためです。フォトンの数が同じでも波長が異なるとフォトン1個のもつエネルギーが異なるため、光の強度が異なります。
さらに、フォトダイオードの持つそのほかの要因、たとえば窓板の透過率やフォトダイオードの吸収効率等も波長依存性を持つためそれらの情報も必要です。

一度測定器のマニュアルを熟読することをお勧めします。

この回答への補足

おっしゃったように検出器はフォトダイオードで分光原理はモノクロメーターによるものです。教科書にはそのような情報が必要と書かれていなかったので参考になりました。
それでは縦軸にそのまま出力電圧の実行値を取って強度としてはダメなんですね?
求め方を考えてみます。

補足日時:2009/04/21 02:39
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
参考になりました。

お礼日時:2009/04/22 20:29

まったく、駄目とも言えません。


(1)サンプルなしで、透過光強度を各波長に対して測ります。xを波長、透過光強度をI(x)とすれば、Dataの組Set1{x、I1(x)}。

(2)再度、サンプルなしで、透過光強度を各波長に対して測ります。Dataの組Set2{x、I2(x)}。

(3)それぞれの波長に対して上記(1)と(2)の値を比較します。つまり、強度の比を求めます。Dataの比の組 {x、I2(x)/I1(x)}。これは、(1)と(2)の再現性を検査しています。もし、各強度の比  I2(x)/I1(x) が みな1にちかければ、再現性が各波長で保障されています。

(4)次にサンプルを入れて、透過光強度を各波長に対して測ります。Dataの組Set2{x、I3(x)}。

(5)それぞれの波長に対して上記(1)と(4)の値を比較します。つまり、強度の比を求めます。Dataの比の組 {x、I3(x)/I1(x)}。これは、(1)と(2)の再現性を検査しています。
各強度の比  I3(x)/I1(x) が 各波長に対する透過率ですから、
{x、I3(x)/I1(x)}は透過率のスペクトラムになっています。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
参考になりました。

お礼日時:2009/04/22 20:28

測定データには暗電流が含まれているはずです。


暗電流は検出器に光があたっていない状態で流れている電流です。
これを除外する必要があります。
また、入射光強度ど出力電圧の関係がリニアになっているか調べる必要があります。
これはないと思いますが、光の測定器の場合、出力は電流です。I-V変換を全く考えす変な回路をつくると出力電流と測定した電圧の関係がリニアでなくなります。
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この回答へのお礼

参考になりました。
ありがとうございます。

お礼日時:2009/04/22 20:30

そういった貴方の装置に固有のことはこんなところで質問しても答えは得られないと思いますし、もし得られても正しい保証はありません。


装置のマニュアルを読むか、装置に詳しい人(先生?)に聞くほうが早いし、確かだと思います。(先生に聞くよりもマニュアルを読む方が多くの場合、より確かです。)
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/04/22 20:30

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さて、蛍光の過程について述べますと、蛍光とは図にある青の矢印に対応する励起光を分子が吸収します。その後、図では黒色の矢印で示された光を発しない緩和過程(溶媒などに熱エネルギー等の形でエネルギーを渡し、エネルギーの低い状態へ移動する)を経て励起状態振動基底状態へ移動します。そして、図では緑の矢印で示されている蛍光が発光します。

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以上、「励起光が書いていない」ということから類推して、すべて溶液の蛍光測定と仮定してお答えしました。気体や分子線を使ったLIFではちょっと話がかわってきますので、その点はご留意ください。

参考URL:http://www.jp.jobinyvon.horiba.com/product_j/spex/principle/index.htm#01

#1さんの説明の通りですが、いくらか、図などがあった方がわかりやすいかもしれませんので、参考URLにgoogleで出て来たページを紹介します。ページ中程にあるJablonski Diagramの左側が蛍光について示した物です。以下、おそらく溶液の蛍光についての質問であると予想して、述べます。

さて、蛍光の過程について述べますと、蛍光とは図にある青の矢印に対応する励起光を分子が吸収します。その後、図では黒色の矢印で示された光を発しない緩和過程(溶媒などに熱エネルギー等の形でエネルギーを渡し、エネルギ...続きを読む

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