本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种晶体上转换发光特性测量装置及测量方法。
背景技术：
随着科技的发展，光电子功能材料已经成为人们日常应用当中重要的组成部分，高效、稳定的光电子功能材料的探索研究渐渐成为了一个热门的领域。稀土发光材料在光电子功能材料中扮演了非常重要的角色，其中上转换发光材料则是一种重要的稀土发光材料，其具有能量上转换、荧光寿命长、发光稳定、低背景噪音、高组织穿透性等优点，因而在医疗检查、防伪技术、三维立体显示、通讯、探测等领域具有巨大应用潜力，近年来受到广泛关注。
上转换发光材料的上转换发光特性是其非常重要的参数，因此，研究上转换材料的上转换发光特性就显得特别重要。然而传统的上转换荧光特性测试装置的测量过程比较繁锁，且效率较低，这在很大程度上限制了上转换荧光测量的效率。
技术实现要素：
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术而提供一种结构简单且测量效率高的晶体上转换发光特性测量装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术而提供一种测量效率高且精确的晶体上转换发光特性测量方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种晶体上转换发光特性测量装置，其特征在于，包括用于激发样品发出上转换荧光信号的激发光路，用于放置上述样品的样品台，用于采集样品的上转换荧光信号并转化成荧光光谱数据的光谱仪，以及接收荧光光谱数据并进行分析对比的计算机；
所述样品台呈圆盘状并可在驱动装置驱动下绕其自身中心轴旋转，该样品台上设置有至少两个用于放置样品的样品位，且各样品位均布在样品台上并位于同一个以样品台的中心为圆心的圆上；
所述激发光路包括激光器、偏振片以及透镜，所述激光器的出射激光通过偏振片的正中心后垂直照射在透镜的正中心，从而聚焦在样品台的其中一个样品上。
作为优选，所述驱动装置为步进电机。通过步进电机可精确调节样品台的转动角度(精确度高于1°)，从而使激光照射在待测样品的正中心。
作为优选，所述样品台的底部支撑有可升降的载物台。测试过程中，可通过上下调节载物台的高度，以使激光更好地照射在待测样品上。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种利用上述装置的上转换发光特性测量方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)打开激光器，使激光器的出射激光通过偏振片的正中心后垂直照射在透镜的正中心；
(2)在样品台上放置至少一个上转换发光样品，并使出射激光垂直照射在其中一个样品的正中心；
(3)上述样品在激光照射下发生上转换反应，发出荧光，将光谱仪的光纤探头固定在待测样品前合适的位置，测量该样品的发光光谱；
(4)样品台旋转一定角度，使出射激光垂直照射在另一样品的正中心，按上述步骤(3)测量其发光光谱；按同样的步骤测量剩余样品的发光光谱；
(5)利用计算机对获得的发光光谱数据进行分析对比，从而获得同一条件下不同样品的上转换发光特性。
作为优选，所述样品台通过步进电机驱动，且样品台的底部支撑有可升降的载物台，所述步骤(2)中，通过步进电机驱动样品台旋转并调节上述载物台的高度，以使出射激光垂直照射在样品的正中心。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的装置可快速测量多个晶体样品的上转换发光特性，从而提高了测量效率，并且通过转动样品台，使激光器的出射激光精确地照射到其中一个样品的正中心，从而提高了测量过程中的准确度，使得测量结果可靠性好，稳定性高。
本发明通过在样品台上放置多个不同的样品，不仅可以在同一光强下测量不同样品的上转换发光特性，分析对比出不同样品之间发光特性的差异，还可以通过调节激光器的功率，分析出同一样品在不同光强下的上转换荧光特性。
附图说明
图1为本发明实施例中晶体上转换发光特性测量装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种晶体上转换发光特性测量装置，包括用于激发样品3发出上转换荧光信号的激发光路1，用于放置上述样品3的样品台2，用于采集样品3的上转换荧光信号并转化成荧光光谱数据的光谱仪5，以及接收荧光光谱数据并进行分析对比的计算机7。
上述样品台2呈圆盘状并可在步进电机4驱动下绕其自身中心轴旋转，该样品台2上设置有四个用于放置样品3的样品位(未示出)，且各样品位均布在样品台2上并位于同一个以样品台2的中心为圆心的圆上。为更好地对样品3的高度进行调整，样品台2的底部支撑有可升降的载物台6。
本实施例中，所用样品3的发光波长为490nm，激光器11的输出波长调节为980nm，所用的激光器11为飞秒激光器11，当然激光器11的选择不限于飞秒激光器11，可根据晶体所测上转换荧光特性激发波长的不同，选择不同类型、不同波长的激光器，本实施例中选用的为coherent公司生产的飞秒激光器Mari-f900。本实施例中的步进电机4可以控制样品台360°旋转，其转动精度高于1°，并且随着样品的数目不同，设置的转动角度也应该随之改变。选用的光谱仪5为Ocean Optics公司提供的型号为USB4000的光纤光谱仪，当然也可以采用其它公司精度更高，所测区间更宽的光谱仪，必须根据晶体的发光特性选择合适的光谱仪。选用的透镜13为凸透镜，可以汇聚光束，当然也可以采用其它具有聚光作用的透镜。
下面对本实施例中的晶体上转换发光特性测量装置的测量方法进行详述：
(1)将激光器11开机预热40min左右，并将出射波长调节为980nm，待其输出的激光功率稳定后再进行测试。
(2)将激光器11出射激光通过一个偏振片12，以调节其在测试过程中的光强。当缓慢地转动偏振片12时，激光的偏振方向和偏振片12的偏振方向之间的夹角会发生变化，从而可以改变激光的入射光强。由于本实施例中的飞秒激光器11发出的光为偏振光，因此只需要一个偏振片12即可调节照射到样品上的激光光强。当所用的激光器11出射的光为非偏振光时，也可使用一对材质和参数都相同的偏振片12，用来调节入射的激光光强。
(3)上下调节偏振片12和透镜13的高度，以使激光通过偏振片12的正中心后垂直照射在透镜13的正中心。通过透镜13的聚焦作用使光强更加集中，光斑更好，能量更高，有利于上转换过程的发生和后续荧光光谱的测量。
(4)将样品3依次固定在样品台2的样品位上，置于透镜13的焦点附近。本实施例中，四个样品3所对应的圆弧相等，测量过程中，样品台2每转动90°即可以测量到下一个样品3。当然，样品台2上也可以设置更多的样品位，以快速测量更多的样品3，只需保证在样品台2在转动的过程中，激光器11照射过来的光不会照射到相邻样品3，对测试结果形成干扰即可。
(5)上下调节载物台6的高度，使出射激光垂直照射在其中一个样品3的正中心。
(6)在激光的照射下晶体样品会发生上转换反应，发出荧光，将光谱仪5的光纤探头51置于样品3前合适位置固定。为了使测得的光谱峰值在光谱仪5的量程范围内，不会出现溢出的情况，应转动样品台2，先粗略地测试每一个待测样品的发光光谱，使光强最强的光谱都在量程范围内，若超出量程，则应适当调整光纤探头的位置。光纤光谱仪5和计算机7相连，通过光纤光谱仪5自带的软件，保存晶体的上转换荧光光谱。
(7)将所得的荧光光谱数据用Origin或其它软件分析对比。这样，当上述四个样品为不同的样品时，得到在同一条件下不同样品的上转换发光特性，可以分析对比出不同样品之间发光特性的差异；也可以通过调节激光器11的功率得到同一样品在不同功率下的上转换发光特性。
测试过程中，首先在偏振片12和透镜13之间放一个功率计(未示出)，记下功率计上的读数，即激光的实际入射功率，然后拿开功率计，保存样品的上转换荧光光谱，测量下一个样品时，启动步进电机4，使转盘转动90°，同时保存数据，当四个样品的数据全部测量结束后，转动偏振片12，调整激光的入射功率，并记录当时的功率值，进行下一次测量。