CN109632745A - 角度荧光测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种角度荧光测量装置和方法，角度荧光测量装置包括光源产生模块，用于发射激光；激发模块，设置在激光传输的光轴方向上，用于承载并旋转光源产生模块和荧光材料，当激光发射至荧光材料时，以激发荧光材料产生荧光；接收模块，设置在荧光传输的光轴方向上，用于当激发模块发生旋转时，接收任一角度的荧光；光谱仪，与接收模块连接，用于测试任一所述角度的所述荧光的荧光光谱。该装置仅需要通过光源产生模块、激发模块、接收模块和光谱仪就可以测量不同角度的荧光光谱，结构简单、集成度高且测量准确度高。

Description

角度荧光测量装置和方法

技术领域

本申请涉及光谱分析技术领域，特别是涉及一种角度荧光测量装置和方法。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)是一种全固态发光 器件，因为其具有结构轻薄、功耗低、效率高、制造工艺简单等优点，近年来 已经在手机和电视等显示领域得到广泛的应用，同时也被人们认为是21世纪最 有前途的产品之一。

OLED荧光材料的量子效率包括内量子效率(Internal Quantum Efficiency,IQE)和外量子效率(External Quantum Efficiency,EQE)，由于光波导效应和表 面等离子体基元效应使绝大部分光子产生非辐射耦合，最终导致外量子效率只 有20％左右，其它80％的光都限制在器件内部无法出射，这种无法出射的光将 转化为热，热量积累会影响有机材料的稳定性以及降低材料的阻水氧性能，从 而使得OLED的发光效率急剧下降，因此提高荧光材料的外量子效率是十分必 要的。由于直接获取分子的偶极取向很难，因此可以通过测量不同角度和不同 偏振方向上的荧光强度来确定分子的偶极取向通过跟踪、控制发光材料中的分 子偶极取向来提高外量子效率。

传统地，荧光测量装置存在结构复杂、体积较大且测量准确度较低的问题。

发明内容

本申请提供一种角度荧光测量装置和方法，该装置结构简单、集成度高且 测量准确度高。

一种角度荧光测量装置，用于激发荧光材料以获取所述荧光材料产生的不 同角度的荧光光谱，包括：

光源产生模块，用于发射激光；

激发模块，设置在所述激光传输的光轴上，用于承载并旋转所述光源产生 模块和所述荧光材料，当所述激光发射至所述荧光材料时，以激发所述荧光材 料产生荧光；

接收模块，设置在所述荧光传输的光轴上，用于接收所述荧光，当所述激 发模块发生旋转时，接收任一所述角度的所述荧光；

光谱仪，与所述接收模块连接，用于测试任一所述角度的所述荧光的荧光 光谱。

在一个实施例中，所述光源产生模块以+45°或-45°方向发射激光至所述激发 模块。

在一个实施例中，所述激发模块包括柱面镜、步进电机以及与所述步进电 机连接的旋转位移台；所述荧光材料固定设置在所述柱面镜上，所述光源产生 模块、所述柱面镜均固定设置在所述旋转位移台上；

所述步进电机用于带动所述旋转位移台旋转，以带动所述光源产生模块和 所述荧光材料同步旋转。

在一个实施例中，所述接收模块包括格兰汤普森偏振棱镜，所述格兰汤普 森偏振棱镜用于接收任一所述角度的所述荧光，并将所述荧光分解为P偏振光 和S偏振光。

在一个实施例中，所述接收模块还包括滤波片，所述滤波片沿所述荧光传 输的光轴方向设置在所述格兰汤普森偏振棱镜后，用于滤除所述P偏振光的杂 散光或所述S偏振光中的杂散光。

在一个实施例中，所述装置还包括：

准直透镜，所述准直透镜设置在所述光源产生模块与所述激发模块之间， 用于对所述光源产生模块发射的激光进行准直；

平凸透镜，所述平凸透镜设置在所述准直透镜与所述激发模块之间，用于 将所述准直透镜准直后的激光进行聚焦。

在一个实施例中，所述装置还包括准直镜筒，所述准直透镜和所述平凸透 镜沿所述激光传输的光轴方向依次安装在所述准直镜筒里。

在一个实施例中，所述装置还包括散热器，所述散热器安装在所述光源产 生模块上，用于散出所述光源的热量。

在一个实施例中，所述装置还包括光纤耦合器，分别连接所述光谱仪、所 述接收模块，用于将所述荧光传输至所述光谱仪。

一种角度荧光测量方法，用于激发荧光材料以获取所述荧光材料产生的不 同角度的荧光光谱，包括：

控制光源产生模块发射激光；

控制激发模块承载并旋转所述光源产生模块和荧光材料，当所述激光发射 至所述荧光材料时，以激发所述荧光材料产生荧光；

控制接收模块接收所述荧光，当所述激发模块发生旋转时，接收任一所述 角度的所述荧光；

控制光谱仪测试任一所述角度的所述荧光的荧光光谱。

上述角度荧光测量装置，包括：光源产生模块，用于发射激光；激发模块， 设置在所述激光传输的光轴方向上，用于承载并旋转所述光源产生模块和所述 荧光材料，当所述激光发射至所述荧光材料时，以激发所述荧光材料产生荧光； 接收模块，设置在所述荧光传输的光轴方向上，用于接收所述荧光，当所述激 发模块发生旋转时，接收任一所述角度的所述荧光；光谱仪，与所述接收模块 连接，用于测试任一所述角度的所述荧光的荧光光谱。该装置仅需要通过光源 产生模块、激发模块、接收模块和光谱仪就可以测量不同角度的荧光光谱，结 构简单、集成度高且测量准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例提供的角度荧光测量装置的结构示意图；

图2为又一实施例提供的角度荧光测量装置的结构示意图；

图3为一实施例提供的角度荧光测量方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显 易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中 阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，附图中给出了本申请的较佳实施 方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实 施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更 加透彻全面。本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技 术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公 开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体 的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一 个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为一实施例提供的角度荧光测量装置的结构示意图之一，用于激发荧 光材料以获取荧光材料产生的不同角度的荧光光谱。如图1所示，角度荧光测 量装置100，包括光源产生模块110、激发模块120、接收模块130和光谱仪140， 其中：

光源产生模块110，用于发射激光。在一实施例中，光源产生模块110可以 为激光二极管阵列、LED紫外光源、一个或多个激光器等，用于提供激发光， 以激发荧光材料产生荧光。其中，荧光材料可以为荧光粉、荧光薄膜材料等， 荧光材料的具体形式根据实际情况选择，本实施例不作限定。

激发模块120，设置在激光传输的光轴方向上，用于承载并旋转光源产生模 块110和荧光材料，当激光发射至荧光材料时，以激发荧光材料产生不同角度 的荧光。

激发模块120设置在光源产生模块110所发射的激光传输的光轴方向上， 激发模块120上承载了荧光材料，荧光材料接收到激光后被激发而产生荧光。 在激光发射至荧光材料的过程中，激发模块110进行旋转，从而带动光源产生 模块110和荧光材料同步旋转，以使荧光材料接收到激光激发后可以产生荧光。

在一个实施例中，光源产生模块110为LED紫外光源，LED紫外光源发射 的紫外光照射在荧光材料上，引起荧光材料中的原子核周围的电子发生能级跃 迁，即从基态跃迁到能量更高的激发态。由于激发态不稳定，会很快回到基态， 此过程能量会以光的形式释放，从而产生荧光。由于紫外光的更容易激光荧光， 因此采用LED紫外光源作为光源产生模块可以更快地产生荧光，从而提高测量 的效率。例如，光源产生模块110产生415nm的激光，激光发射至荧光材料124 以激发荧光材料124产生荧光，荧光材料124产生荧光的波长大于激光的波长， 例如荧光材料124产生荧光的波长最小为450nm。可以理解的是，对于不同荧 光材料，其产生荧光的波长范围是不同的。

接收模块130，设置在荧光传输的光轴方向上，用于当所述激发模块发生旋 转时，接收任一所述角度的所述荧光。具体地，激发模块120发射至接收模块 130的荧光为偏振光，当偏振光发射至接收模块130后，接收模块130可以将偏 振光分解为P偏振光和S偏振光。由于接收模块130只能使朝着特定方向偏振 的偏振光通过，因此当接收模块130固定放置时，只能通过一个方向的荧光。

光谱仪140，与接收模块130连接，用于测试荧光在不同角度的荧光光谱分 布。光谱仪140是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，可以由棱镜或衍 射光栅等构成。在光谱仪接收到荧光材料产生的不同角度的荧光后，针对同一 偏振态测量不同角度的荧光光谱。

上述角度荧光测量装置100，包括：光源产生模块110，用于发射激光；激 发模块120，设置在激光传输的光轴方向上，用于承载并旋转光源产生模块110 和荧光材料，当激光发射至荧光材料时，以激发荧光材料产生荧光；接收模块 130，设置在荧光传输的光轴方向上，用于当所述激发模块发生旋转时，接收任 一所述角度的所述荧光；光谱仪140，与接收模块130连接，用于测试任一所述 角度的所述荧光的荧光光谱。该装置仅需要通过光源产生模块、激发模块、接 收模块和光谱仪就可以测量不同角度的荧光光谱，结构简单、集成度高且测量 准确度高。

在一个实施例中，光源产生模块110、激发模块120和接收模块130可以放 置在同一平面上，且三者的中心点位于激光传输的光轴上。可以提高测量的准 确性。

在一实施例中，角度荧光测量装置100还包括准直透镜150和平凸透镜160。 其中：

准直透镜150，设置在光源产生模块110与激发模块120之间，用于对光源 产生模块110发射的激光进行准直；

平凸透镜160，设置在准直透镜150与激发模块120之间，用于将准直透镜 150准直后的激光进行聚焦。

光源产生模块110发射的激光为发散光，经准直透镜准150之后使其以平 行光发射至平凸透镜160，使平凸透镜160对该平行光进行聚焦至荧光材料上， 以激发荧光材料产生荧光，可以提高激光的利用率。

在一个实施例中，角度荧光测量装置100还包括准直镜筒170，、准直透镜 150和平凸透镜160可以沿激光传输的光轴方向依次安装在准直镜筒170里，可 以使装置集成度更高、稳定性更好，而且可以减少荧光在传输过程中的损失， 提高测量的准确性。

在一个实施例中，角度荧光测量装置100还包括散热器(图中未示出)，散 热器可以安装在光源产生模块110中，用于散出光源的热量。通过在荧光测量 装置100上安装散热器，可以及时散出在测量过程中产生的热量，防止热量过 高对装置造成的损害。

在一实施例中，激发模块120包括柱面镜121、步进电机122以及与步进电 机122连接的旋转位移台123。荧光材料124固定设置在柱面镜121上，光源产 生模块120、柱面镜121均固定设置在旋转位移台123上。步进电机122用于带 动旋转位移台123旋转，以带动光源产生模块110和荧光材料124同步旋转。

在一个实施例中，荧光材料124可以贴附在柱面镜121上，柱面镜121可 以通过支架固定在旋转位移台123上，柱面镜121、步进电机122和旋转位移台 123形成一个整体。光源产生模块110可以通过固定板固定放置在旋转位移台 123上。当步进电机122启动后，步进电机122带动旋转位移台123旋转，柱面 镜121上的荧光材料124和光源产生模块110跟随旋转位移台123同步旋转。

可以理解的是，同步旋转是指荧光材料124和光源产生模块110同时旋转， 且旋转的角度相同，以保证荧光材料124和光源产生模块110的相对位置不发 生变化。即在测试过程中，光源产生模块110发射的激光可以发射至荧光材料 124的同一位置。

图2为又一实施例提供的角度荧光测量装置的结构示意图。如图2所示， 接收模块130包括格兰汤普森偏振棱镜131，格兰汤普森偏振棱镜131用于接收 任一角度的荧光，并将荧光分解为P偏振光和S偏振光。

具体地，荧光材料发射出的荧光通过柱面镜均匀发散，产生的荧光经过格 兰汤普森偏振棱镜131后将其分为P偏振光与S偏振光。格兰汤普森偏振棱镜 131的透光原理如图2所示，当荧光入射至格兰汤普森偏振棱镜131后，格兰汤 普森偏振棱镜131会在两块晶体的交界面处将荧光分解成水平方向的S偏振光 和竖直方向的P偏振光，水平方向的S偏振光继续传输，而竖直方向的P偏振 光被荧光测量装置的外壳吸收。因此当格兰汤普森偏振棱镜131按照如图2水 平放置时，通过的是水平方向的S偏振光，当将格兰汤普森偏振棱镜131旋转 90°之后，通过的是竖直方向的P偏振光。由于格兰汤普森偏振棱镜131的偏 振纯度较高，通过使用格兰汤普森偏振棱镜131来改变荧光的偏振态，可以提 高测量的准确性。

在一个实施例中，光源产生模块110以+45°或-45°方向发射激光至激发模块 120。激光以45°或-45°入射到荧光材料表面时，产生荧光的反射光和折射光垂 直，相互间的干扰最小，测量准确度高。

在测试过程中，激光以+45°或-45°发射至荧光材料124表面，以激发荧光材 料124产生荧光。启动步进电机122，使步进电机122带动旋转位移台123旋转， 以带动光源产生模块110和荧光材料124同步旋转。具体地，当激发光以+45° 入射时，柱面镜121从0°转到+90°，当激发光以-45°入射时，柱面镜121从0° 转到-90°。可以理解的是，在旋转过程中，激光发射的角度保持不变，荧光材料 124在相同入射角度的激光激发下产生不同角度的荧光，接收模块可以接收任一 角度的荧光。

在一实施例中，激光产生模块110产生的激光以+45°发射至荧光材料124 表面，激发荧光材料124产生荧光。格兰汤普森偏振棱镜131接收到某一角度 的荧光后，将该荧光分解成S偏振光和P偏振光。若格兰汤普森偏振棱镜131 为水平放置状态，则该角度荧光的S偏振光通过。启动步进电机122，以使光源 产生模块110和荧光材料124同步旋转一定角度，例如可以是5°，激光产生模 块110产生的激光仍保持+45°发射至荧光材料124表面，激发荧光材料124产 生不同角度的荧光。格兰汤普森偏振棱镜131接收到另一角度的荧光后，将该角度的荧光分解成S偏振光和P偏振光，使旋转一定角度后接收到的荧光的S 偏振光通过。光源产生模块110和荧光材料124继续旋转，以产生不同角度的 荧光。格兰汤普森偏振棱镜131接收荧光材料124产生的任一角度的荧光，并 将每一角度的荧光分解为P偏振光和S偏振光。与接收模块130连接的光谱仪 140，接收任一角度的荧光，并通过光谱仪测试任一角度的荧光光谱。

需要说明的是，当格兰汤普森偏振棱镜131处于水平放置时，光谱仪测试 的为处于S偏振态时不同荧光的荧光光谱；当格兰汤普森偏振棱镜131处于竖 直放置时，光谱仪测试的为处于P偏振态时不同荧光的荧光光谱。在一个实施 例中，接收模块130还包括滤波片132，滤波片132沿荧光传输的光轴方向设置 在格兰汤普森偏振棱镜131后，用于滤除P偏振光的杂散光或S偏振光中的杂 散光。

例如，光源产生模块110产生415nm的激光，激光发射至荧光材料124以 激发荧光材料124产生荧光，荧光材料124产生荧光的波长大于激光的波长， 例如荧光材料124产生荧光的波长最小为450nm。可以理解的是，对于不同荧 光材料，其产生荧光的波长范围是不同的。通过在接收模块130中安装滤波片 132，其起始波长可以为450nm，用于将P偏振光或S偏振光中波长小于450nm 的荧光作为杂散光进行滤除，仅将波长不小于450nm的荧光通过。通过滤波片 132滤除P偏振光的杂散光或S偏振光中的杂散光，可以提高测量的准确性。

格兰汤普森偏振棱镜131可以安装在一个透镜套筒里，并和滤波片整体固 定在一个笼板上，以提高装置的稳定性。

在一个实施例中，角度荧光测量装置100还包括光纤耦合器180，分别连接 光谱仪140、接收模块130，用于将荧光传输至光谱仪140。

光纤耦合器180可以通过一个透镜将荧光聚焦在光纤端面上，然后通过光 纤传输至光谱仪140。通过光谱仪140可以分别测量在S偏振态时不同角度荧光 的荧光光谱和在P偏振态时不同角度荧光光谱，从而可以确定荧光材料中分子 的偶极取向，根据分子的偶极取向进一步获取分子的微观状态结构以及分子的 分布情况，进而通过控制荧光材料中分子的偶极取向提高荧光材料的外量子效 率。

上述角度荧光测量装置中各个模块的划分仅用于举例说明，在其他实施例 中，可将角度荧光测量装置按照需要划分为不同的模块，以完成上述角度荧光 测量装置的全部或部分功能。

图3为一实施例提供的角度荧光测量方法的流程图。如图3所示，一种荧 光强度测量方法，应用于荧光测量装置，用于激发荧光材料以获取荧光材料产 生不同角度的荧光光谱，包括步骤310至步骤340。

步骤310，控制光源产生模块发射激光；

步骤320，控制激发模块承载并旋转所述光源产生模块和荧光材料，当所述 激光发射至所述荧光材料时，以激发所述荧光材料产生荧光；

步骤330，控制接收模块接收所述荧光，当所述激发模块发生旋转时，接收 任一所述角度的所述荧光；

步骤340，控制光谱仪测试任一所述角度的所述荧光的荧光光谱。

在一实施例中，光源产生模块可以为激光二极管阵列、LED紫外光源、一 个或多个激光器等，用于提供激发光，以激发荧光材料产生荧光。其中，荧光 材料可以为荧光粉、荧光薄膜材料等，荧光材料的具体形式根据实际情况选择， 本实施例不作限定。

激发模块，设置在激光传输的光轴上，用于承载并旋转光源产生模块和荧 光材料，当激光发射至荧光材料时，以激发荧光材料产生荧光。

激发模块设置在光源产生模块所发射的激光传输的光轴上，激发模块上承 载了荧光材料，荧光材料接收到激光后被激发而产生荧光。在激光发射至荧光 材料的过程中，激发模块进行旋转，从而带动光源产生模块和荧光材料同步旋 转，以使荧光材料接收到激光后可以产生荧光。

在一个实施例中，光源产生模块为LED紫外光源，LED紫外光源发射的紫 外光照射在荧光材料上，引起荧光材料中的原子核周围的电子发生能级跃迁， 即从基态跃迁到能量更高的激发态。由于激发态不稳定，会很快回到基态，此 过程能量会以光的形式释放，从而产生荧光。由于紫外光的更容易激光荧光， 因此采用LED紫外光源作为光源产生模块可以更快地产生荧光，从而提高测量 的效率。例如，光源产生模块产生415nm的激光，激光发射至荧光材料以激发 荧光材料产生荧光，荧光材料产生荧光的波长大于激光的波长，例如荧光材料 产生荧光的波长最小为450nm。可以理解的是，对于不同荧光材料，其产生荧 光的波长范围是不同的。

接收模块，设置在荧光传输的光轴上，用于接收荧光，当所述激发模块发 生旋转时，接收任一所述角度的所述荧光。

具体地，激发模块发射至接收模块的荧光为偏振光，当偏振光发射至接收 模块后，接收模块可以将偏振光分解为S方向和P方向上的偏振光。由于接收 模块只能使朝着特定方向偏振的偏振光通过，因此当接收模块固定放置时，只 能通过一个偏振方向上的荧光。

光谱仪，与接收模块连接，用于测试荧光在不同角度的荧光光谱。光谱仪 是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，可以由棱镜或衍射光栅等构成。 在光谱仪接收到荧光材料产生的不同角度的荧光后，可以针对同一偏振态测量 不同角度的荧光光谱。

上述角度荧光测量方法，通过控制光源产生模块发射激光；控制激发模块 承载并旋转所述光源产生模块和荧光材料，当所述激光发射至所述荧光材料时， 以激发所述荧光材料产生荧光；控制接收模块接收所述荧光，当所述激发模块 发生旋转时，接收任一所述角度的所述荧光；控制光谱仪测试任一角度的荧光 光谱。该装置可以测量不同角度的荧光光谱，结构简单、集成度高且测量准确 度高。

在一个实施例中，光源产生模块、激发模块和接收模块可以放置在同一平 面上，且三者的中心点位于激光传输的光轴上。可以提高测量的准确性。

在一实施例中，还包括准直透镜和平凸透镜。其中：

准直透镜设置在光源产生模块与激发模块之间，用于对光源产生模块发射 的激光进行准直；

平凸透镜设置在准直透镜与激发模块之间，用于将准直透镜准直后的激光 进行聚焦。

光源产生模块发射的激光为发散光，经准直透镜准之后使其以平行光发射 至平凸透镜，使平凸透镜对该平行光进行聚焦至荧光材料上，以激发荧光材料 产生荧光，可以提高激光的利用率。

在一个实施例中，还包括准直镜筒，光源产生模块、准直透镜和平凸透镜 可以沿激光传输的光轴方向依次安装在准直镜筒里，可以使装置集成度更高、 稳定性更好，而且可以减少荧光在传输过程中的损失，提高测量的准确性。

在一个实施例中，还包括散热器(图中未示出)，散热器安装在光源产生模 块上，用于散出光源的热量。通过在角度荧光测量装置上安装散热器，可以及 时散出在测量过程中产生的热量，防止热量过高对装置造成的损害。

在一实施例中，激发模块包括柱面镜、步进电机以及与步进电机连接的旋 转位移台。荧光材料固定设置在柱面镜上，光源产生模块、柱面镜均固定设置 在旋转位移台上。步进电机用于带动旋转位移台旋转，以带动光源产生模块和 荧光材料同步旋转。

在一个实施例中，荧光材料可以贴附在柱面镜上，柱面镜可以通过支架固 定在旋转位移台上。柱面镜、步进电机和旋转位移台形成一个整体。光源产生 模块可以通过固定板固定放置在旋转位移台上。当步进电机启动后，步进电机 带动旋转位移台旋转，柱面镜上的荧光材料和光源产生模块跟随旋转位移台同 步旋转。

可以理解的是，同步旋转是指荧光材料和光源产生模块同时旋转，且旋转 的角度相同，以保证荧光材料和光源产生模块的相对位置不发生变化，即在测 试过程中，光源产生模块发射的激光可以发射至荧光材料的同一位置。

在一实施例中，接收模块包括格兰汤普森偏振棱镜，格兰汤普森偏振棱镜 用于接收任一角度的荧光，并将荧光分解为P偏振光和S偏振光。

具体地，荧光材料发射出的荧光通过柱面镜均匀发散，产生的荧光经过格 兰汤普森偏振棱镜后将其分为P偏振光与S偏振光。当荧光入射至格兰汤普森 偏振棱镜后，格兰汤普森偏振棱镜会在两块晶体的交界面处将荧光分解成水平 方向的S偏振光和竖直方向的P偏振光，水平方向的S偏振光继续传输，而竖 直方向的P偏振光被荧光测量装置的外壳吸收。因此当格兰汤普森偏振棱镜水 平放置时，通过的是水平方向的S偏振光，当将格兰汤普森偏振棱镜旋转90° 之后，通过的是竖直方向的P偏振光。由于格兰汤普森偏振棱镜的偏振纯度较 高，通过使用格兰汤普森偏振棱镜来改变荧光的偏振方向，可以提高测量的准 确性。

在一个实施例中，光源产生模块以+45°或-45°方向发射激光至激发模块。激 光以45°或-45°入射到荧光材料表面时，产生荧光的反射光和折射光垂直，相 互间的干扰最小，测量准确度高。

在测试过程中，激光以+45°或-45°发射至荧光材料表面，以激发荧光材料产 生荧光。启动步进电机，使步进电机带动旋转位移台旋转，以带动光源产生模 块和荧光材料同步旋转。具体地，当激发光以+45°入射时，柱面镜从0°转到 +90°，当激发光以-45°入射时，柱面镜从0°转到-90°。可以理解的是，在旋转 过程中，激光发射的角度保持不变，荧光材料在相同入射角度的激光激发下产 生不同角度的荧光，接收模块可以接收任一角度的荧光。

在一实施例中，激光产生模块产生的激光以+45°发射至荧光材料表面，激 发荧光材料产生荧光。格兰汤普森偏振棱镜接收到某一角度的荧光后，将该荧 光分解成S偏振光和P偏振光。若格兰汤普森偏振棱镜为水平放置状态，则该 角度荧光的S偏振光通过。启动步进电机，以使光源产生模块和荧光材料同步 旋转一定角度，例如可以是5°，激光产生模块产生的激光仍保持+45°发射至荧 光材料表面，激发荧光材料产生荧光。格兰汤普森偏振棱镜接收到另一角度的 荧光后，将该角度的荧光分解成S偏振光和P偏振光。光源产生模块和荧光材 料继续旋转，格兰汤普森偏振棱镜接收荧光材料产生的任一角度的荧光，并将每一角度的荧光分解为P偏振光和S偏振光。与接收模块连接的光谱仪，接收 任一角度的荧光，并测试任一角度荧光的荧光光谱。

需要说明的是，当格兰汤普森偏振棱镜131处于水平放置时，光谱仪测试 的为处于S偏振态时不同角度的荧光光谱；当格兰汤普森偏振棱镜131处于竖 直放置时，光谱仪测试的为处于P偏振态时不同角度的荧光光谱。

在一个实施例中，接收模块还包括滤波片，滤波片沿荧光传输的光轴方向 设置在格兰汤普森偏振棱镜后，用于滤除P偏振光的杂散光或S偏振光中的杂 散光。

例如，光源产生模块产生415nm的激光，激光发射至荧光材料以激发荧光 材料产生荧光，荧光材料产生荧光的波长大于激光的波长，例如荧光材料产生 荧光的波长最小为450nm。可以理解的是，对于不同荧光材料，其产生荧光的 波长范围是不同的。通过在接收模块中安装滤波片，其起始波长可以为450nm， 用于将P偏振光或S偏振光中波长小于450nm的荧光作为杂散光进行滤除，仅 将波长不小于450nm的荧光通过。通过滤波片滤除P偏振光的杂散光或S偏振 光中的杂散光，可以提高测量的准确性。

格兰汤普森偏振棱镜可以安装在一个透镜套筒里，并和滤波片整体固定在 一个笼板上，以提高装置的稳定性。

在一个实施例中，还包括光纤耦合器，分别连接光谱仪、接收模块，用于 将荧光传输至光谱仪。

光纤耦合器可以通过一个透镜将荧光聚焦在光纤端面上，然后通过光纤传 输至光谱仪。通过光谱仪可以分别测量在S偏振态时不同角度荧光的荧光光谱 和在P偏振态时不同角度荧光的荧光光谱，从而可以确定荧光材料中分子的偶 极取向，根据分子的偶极取向进一步获取分子的微观状态结构以及分子的分布 情况，进而通过控制荧光材料中分子的偶极取向提高荧光材料的外量子效率。

应该理解的是，虽然图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示， 但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的 说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执 行。而且，图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些 子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行， 这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或 者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本申请实施例中提供的荧光强度测量装置中的各个模块的实现可为计算机 程序的形式。该计算机程序可在终端或服务器上运行。该计算机程序构成的程 序模块可存储在终端或服务器的存储器上。该计算机程序被处理器执行时，实 现本申请实施例中所描述方法的步骤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对 上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技 术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权 利要求为准。

Claims (10)

1.一种角度荧光测量装置，用于激发荧光材料以获取所述荧光材料产生的不同角度的荧光光谱，其特征在于，包括：

光源产生模块，用于发射激光；

激发模块，设置在所述激光传输的光轴上，用于承载并旋转所述光源产生模块和所述荧光材料，当所述激光发射至所述荧光材料时，以激发所述荧光材料产生荧光；

接收模块，设置在所述荧光传输的光轴上，用于当所述激发模块发生旋转时，接收任一所述角度的所述荧光；

光谱仪，与所述接收模块连接，用于测试任一所述角度的所述荧光的荧光光谱。

2.根据权利要求1所述的角度荧光测量装置，其特征在于，所述光源产生模块以+45°或-45°方向发射激光至所述激发模块。

3.根据权利要求1所述的角度荧光测量装置，其特征在于，所述激发模块包括柱面镜、步进电机以及与所述步进电机连接的旋转位移台；所述荧光材料固定设置在所述柱面镜上，所述光源产生模块、所述柱面镜均固定设置在所述旋转位移台上；

所述步进电机用于带动所述旋转位移台旋转，以带动所述光源产生模块和所述荧光材料同步旋转。

4.根据权利要求1所述的角度荧光测量装置，其特性在于，所述接收模块包括格兰汤普森偏振棱镜，所述格兰汤普森偏振棱镜用于接收任一所述角度的所述荧光，并将所述荧光分解为P偏振光和S偏振光。

5.根据权利要求4所述的角度荧光测量装置，其特征在于，所述接收模块还包括滤波片，所述滤波片沿所述荧光传输的光轴方向设置在所述格兰汤普森偏振棱镜后，用于滤除所述P偏振光的杂散光或所述S偏振光中的杂散光。

6.根据权利要求1所述的角度荧光测量装置，其特征在于，所述装置还包括：

准直透镜，所述准直透镜设置在所述光源产生模块与所述激发模块之间，用于对所述光源产生模块发射的激光进行准直；

平凸透镜，所述平凸透镜设置在所述准直透镜与所述激发模块之间，用于将所述准直透镜准直后的激光进行聚焦。

7.根据权利要求6所述的角度荧光测量装置，其特征在于，所述装置还包括准直镜筒，所述准直透镜和所述平凸透镜沿所述激光传输的光轴方向依次安装在所述准直镜筒里。

8.根据权利要求1所述的角度荧光测量装置，其特征在于，所述装置还包括散热器，所述散热器安装在所述光源产生模块上，用于散出所述光源的热量。

9.根据权利要求1所述的角度荧光测量装置，其特征在于，所述装置还包括光纤耦合器，分别连接所述光谱仪、所述接收模块，用于将所述荧光传输至所述光谱仪。

10.一种角度荧光测量方法，用于激发荧光材料以获取所述荧光材料产生不同角度的荧光光谱，其特征在于，包括：

控制光源产生模块发射激光；

控制激发模块承载并旋转所述光源产生模块和荧光材料，当所述激光发射至所述荧光材料时，以激发所述荧光材料产生荧光；

控制接收模块接收所述荧光，当所述激发模块发生旋转时，接收任一所述角度的所述荧光；

控制光谱仪测试任一所述角度的所述荧光的荧光光谱。