フォトルミネッセンスと蛍光

フォトルミネッセンス (PL) は、物質が光子を吸収することで励起されます。光子を吸収した物質は、励起された電子が基底状態に戻る際に発光します。PL には蛍光とリン光とがあり、PL の量とタイプは、調べる物質と使用するレーザー波長に依存します。

サンプルにレーザーを照射すると、ラマン散乱とフォトルミネセンス (PL) の両現象が発生します。不要な蛍光バックグラウンドが生じると、弱いラマン散乱光が阻害され、ラマン分析がうまくいかなくなる可能性があります。多くの場合、レーザー波長を調整することで、高い蛍光バックグラウンドを避けることができます。

ラマン分光とフォトルミネッセンス (PL) の比較

分光装置ではラマン散乱光とフォトルミネッセンスを同時に収集しますが、その違いは何でしょうか。

物質からは、波長が一定のフォトルミネッセンスバンドが発生し、これらは電子構造に依存します。励起波長を変えても物質の吸収帯と発光帯は変わりません。PL ピークにはナノメートル (nm) が使われるのが通例で、半導体分野では電子ボルト (eV) のほうが好んで使われています。

一方、ラマンバンドは励起波長に対して固定のエネルギー差を有しています。ラマン分光では、光が分子の振動エネルギーと相互作用する際のエネルギーの変化を測定します。ラマンスペクトルの X 軸では、励起ソースが基準になるため、X 軸は波数単位 (cm–1) のラマンシフトとしてラベル付けされます。

ラマンスペクトルでの蛍光バックグラウンドの回避方法

サンプルにレーザーを照射すると、ラマン散乱とフォトルミネセンス (PL) の両現象が発生します。蛍光発光はラマン散乱よりもはるかに強いことがあるため、ラマン分析が阻害される可能性があります。レーザー波長を変えることが対処方法のひとつです。最も強いフォトルミネッセンスからラマンバンドを離すことができるため、フォトルミネッセンスの発生を完全に防ぐことができます。

優れたラマンシステムはレーザー波長を切り替える機能を備えており、目的に合わせて波長を使い分けることができます。