激光显微荧光谱计量纳米药物晶体发光的不确定度

摘要

光学计量在生物医药研究中的应用驱动着生物光子学、纳米光子学向量子水平光学计量方向发展，因此，光学国际法定计量单位Candela正被列入纳米计量学研究计划并赋予新定义1-2。为了满足日益增长的生物光子晶体等纳米结构材料光电子耦合效应(光量子效应)或电子结构带隙能(band-gap)检测的广泛需求，纳米计量学重点研究目标旨在解决1)光学测量的不确定度;2)测量模型(数学方法);和3)光学计量溯源的原则三大核心科学问题.激光显微荧光谱是一种光致发光(photoluminescence，PL)谱，它是一种直接，简单、无损、非接触探测材料带隙能的方法，特别适用于光电子器件，半导体或发光物质特性的表征，激光显微PL谱是荧光波长和PL光强组成的2维波谱，原理上，PL谱峰高对应最大带隙能或最大光强，可用Planck常数相关的能量或波长作量值单位溯源比对3-4。本文报道激光显微荧光谱计量自组装纳米药物晶体发光PL谱的定量特征参数如中心峰位、渡宽、峰高和PL谱曲线下面积量值和标准不确定度，测量计算模型和激光显微PL谱计量溯源与校验的原则。研究结果显示激光显微PL谱两次测量自组装纳米药物晶体的中心峰位均数和标准差量值是546.0875±0.07283纳米(nanometer，nm，k=2);波宽均数和标准差量值是0.314±0.0 nm(k=2);峰高均数和标准差量值范围是5557.5±1653.9228绝对单位(arbitrary units，a.u.，k=2);PL谱曲线下面积均数和标准差量值是180115.7±73596.8 nm.a.u.(k=2);激光显微荧光谱计量自组装纳米药物晶体发光PL谱中心峰位相对不确定度量值是0.00013;激光显微荧光谱计量自组装纳米药物晶体发光PL谱的中心峰位±20nm附近的波长测量标准差值(不确定度)小于15皮米(Pico-meter,pm)或(0.015nm)。研究结论是上述激光显微荧光谱计量自组装纳米药物晶体发光PL谱的中心峰位附近覆盖波宽±20nm波长的测量相对标准不确定度与德国标准化研究院(PTB)波长校验相对不确定度小于或等于0.2%(http://www.ptb.de/en/publikationen/jahres)2可比对;上述波长测量标准差量值与EXFO推荐波长校验测量标准不确度小于或等于15pm(http：//documents.exfo.com/appnotes/anote072-ang.pdf)4一致，特此推荐用户根据试样PL谱的中心峰位和波宽量值选定激光源波长校验量值范围，以确保试样PL谱的中心峰位附近波长量值(覆盖波宽)的测量标准不确定度在15pm范围之内。