Medição da temperatura por

métodos de luminescência

Escola de Física 2010

Objectivos

• Calcular o tempo de vida dum composto de Ruténio utilizando o método da fluorometria de fase;

• Medir temperatura através de métodos de luminescência;

Sumário

• Objectivos• Teoria da luminescência• Fluorometria de fase• Montagem experimental• Medição de temperatura• Termómetro digital

Luminescência

Espectros de emissão

Laser (λ= 470 nm)

Espectros de emissão

Ruténio (λ= 615 nm)

Fluorescência vs Fosforescência

s0 s0

s1

s2

T1

T2

IC

ISCICISC

FLUORESCENCEABSORPTION PHOSPHORESCENCE

ABSORPTION FLUORESCENCE PHOSPHORESCENCE

s1s2s0 s0 s0s1 s0T1

(a)

(b)

Fluorescência t ~100 ns

Fosforescência t ~ 1μs

Tempo de Tempo de vidavida

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 500 1000

time, ps

I(t)

Decaimento exponencial

Moléculas excitadas com um flash instantâneo

Decaimento aleatório para o estado de equilíbrio:cada molécula emite 1 fotão

Fluorescência do Ruténio

Fluorometria de fase

dc

ac

DC

AC

Inte

nsity

Time

Excitation

Emission

M =AC/ DCac/ dc

m m0

=

Quando o material é estimulado por radiação de excitação, modulada sinusoidalmente, à resposta luminescente é também sinusoidal, possuindo a mesma frequência, mas uma modulação e uma fase relativa, que depende do tempo de vida do material.

tan 2 2

1

1m

Montagem Experimental

Peltier

Control de tem peratura

Fotodetector

P C

Lock-in (T)

R(T)

Gerador de funções

Driver21 C

termopar

Filme luminescente

Laser

espelho

Montagem Experimental

Diode Laser 473 nm

Emission filter (low pass, cut off 500 nm).)

Photodetector (PDA36A Thorlabs Inc.) 30 dB Ampl ,785 kHz BW

Spectrometro usb 4000

12

Tempo de vida do Ruténio (26.0 °C)

tan

Tempo de vida do Ruténio (26.0 ºC)

Tempo de vida do Ruténio: 1.68 μs

Calibração do Peltier

Tempo de vida do Ruténio a diferentes temperaturas

Tempo de Vida (26.0ºC): 1.68 μsTempo de Vida (35.0ºC): 1.42 μs Tempo de Vida (43.5ºC): 1.11 μs

tan

Tempo de vida do Ruténio a diferentes temperaturas

Sensibilidade: 0.54º de fase por 1ºCResolução: 1.54ºC

Fase em função da temperatura

Edição do programa

Temperatura em função do tempo

Aplicações

a

c

c

Guided rayLeaky ray

Acceptance cone

a

c

c

Guided rayLeaky ray

Acceptance cone

Fim

• Projecto realizado por:– Cátia Costa– Rui Azevedo– Vicky Cabirta– Wilson Silva

• Monitor: César Maule