專利名稱：：固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于一種發(fā)光器件壽命的測量方法，特別涉及固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命的測量方法。
背景技術(shù)：
：固態(tài)電化學(xué)池發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能的過程，其主要特點是器件對使用電極的逸出功不敏感。近十年左右，離子型過渡金屬配合物(iTMCs)應(yīng)用于發(fā)光電化學(xué)池形成高效能發(fā)光器件受到關(guān)注，其機理是在外加電壓下重新分配電子和空穴從而得到高效能發(fā)光器件。離子型過渡金屬配合物，如[Ru(bpy)3]2+，其中bpy是指2，2'-聯(lián)吡啶，離子特性使得使用了空氣穩(wěn)定性電極的高效能設(shè)備的制作簡易化。除了能夠高效能運作以外，iTMCs的離子電導(dǎo)率使得設(shè)備能夠被層疊式裝配，再加上大面積發(fā)光板構(gòu)造日益簡單所體現(xiàn)出來的容錯性和能夠在標(biāo)準(zhǔn)電源下直接運作的便利性，其優(yōu)勢是很明顯的。與此同時，固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池材料和器件的研究領(lǐng)域存在的問題仍然很多，無論是理論上還是實驗上均存在一些關(guān)鍵問題需要突破。調(diào)整離子型過渡金屬配合物膜厚度、使用大體積配體的配合物、改變平衡離子濃度等措施會對設(shè)備啟動時間、壽命、發(fā)光效率、工作電壓、發(fā)射光譜同時產(chǎn)生正面或負(fù)面影響。設(shè)備啟動時間指在直流電壓下要達到最大發(fā)射值所需要的時間。在固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的測試中，作為一個重要指標(biāo)，壽命并非指固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池由供電到淬滅持續(xù)的時間，而是指在一定持續(xù)時間內(nèi)的一系列采樣時刻的電流強度和亮度等數(shù)據(jù)。因此，壽命需要設(shè)定固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的電壓、持續(xù)時間、采樣時間間隔，同時測定固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的電流強度和亮度變化，而同時獲得固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的這幾項指標(biāo)是描述固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池性能的關(guān)鍵問題。在發(fā)光檢測技術(shù)方面，橫山一成等在1987年提出用于測量發(fā)光持續(xù)時間的裝置；張仲倫等在1998年提出微弱發(fā)光測量儀，楊貴福等在2006年提出有機電致發(fā)光器件發(fā)光效率測量方法。這些技術(shù)方案均不具備設(shè)定器件的電壓、持續(xù)時間、采樣時間間隔，同時測定器件的電流強度和亮度變化的功能，無法測得固態(tài)電化學(xué)池的壽命。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)定固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的電壓、持續(xù)時間、采樣時間間隔，同時根據(jù)所采集的電流強度和亮度變化測量固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的壽命的方法。本方法由硬件和軟件兩部分協(xié)同完成，通過硬件來完成數(shù)據(jù)采集，通過軟件部分來完成硬件設(shè)備的同步、數(shù)據(jù)處理、分析和對硬件設(shè)備的控制。軟件部分主要由同步模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成。接收到用戶的測量命令后，同步模塊驅(qū)動控制模塊通過RS232接口向硬件部分發(fā)送設(shè)定和測量命令，包括設(shè)定的電壓和電壓持續(xù)時間、測量電流強度和亮度的命令。硬件部分主要由光譜設(shè)備、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源組成，兩設(shè)備均采用串行口與運行軟件部分的計算機相連接。穩(wěn)壓穩(wěn)流電源接收到軟件部分的指令，通過電源線為固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池供電，驅(qū)動固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池發(fā)光；按指定的時間間隔，光譜設(shè)備收到軟件部分的指令，采集固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的發(fā)光亮度，同一時刻，穩(wěn)壓穩(wěn)流電源接收到軟件部分的指令，采集固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的電流強度。硬件部分把測得的一組電流強度、亮度數(shù)據(jù)傳回軟件部分，由數(shù)據(jù)處理模塊進行處理。本發(fā)明的有益效果是1.可方便快捷地對固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的壽命進行采集、分析、處理；2.RS232接口，工作規(guī)范通用；3.設(shè)定電壓、電壓持續(xù)時間、采樣時間間隔等參數(shù)可選；4.界面友好的控制軟件可以十分方便地面向初級用戶；5.測量數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出為標(biāo)準(zhǔn)ASCII格式，供進一步的數(shù)據(jù)分析處理使用；附圖1為固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命測量方法結(jié)構(gòu)圖1.同步模塊，2.控制模塊，3.數(shù)據(jù)處理模塊，4.RS232接口，5.光譜設(shè)備，6.穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，7.電源線，8.電源線，9.固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池；附圖2為固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命測量方法流程附圖3為固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命的曲線。具體實施例方式下面結(jié)合附圖1和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。上述固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命測量方法如下在軟件部分的同步模塊1控制下，控制模塊2同時通過RS232接口向硬件部分發(fā)送測量命令，驅(qū)動穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6經(jīng)由電源線7和電源線8向固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池9提供指定的電壓，使固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池9發(fā)光，并測得此時的電流強度，把電流強度送給數(shù)據(jù)處理模塊3。在固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池9發(fā)光時，軟件部分的同步模塊1也同時令控制模塊2驅(qū)動光譜設(shè)備5開始光強測量動作，并把光強數(shù)據(jù)送給數(shù)據(jù)處理模塊3。在設(shè)定電壓下，按設(shè)定時間間隔，在指定的持續(xù)時間內(nèi)測得采樣時刻、亮度、電流密度數(shù)據(jù)，可以得到固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池9的壽命曲線，作為測試固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池研究中的一個重要指標(biāo)。光譜設(shè)備5和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6的動作同步性，由同步模塊1保證。光譜設(shè)備5和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6都通過RS232串口4由控制模塊2驅(qū)動工作。根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)，得到設(shè)定電壓下，按設(shè)定的測量時間間隔，在指定的持續(xù)時間內(nèi)測量得到一系列的采樣時刻、亮度、根據(jù)電流強度和固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池的面積求得的電流密度值，如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>該表繪制為壽命曲線圖，如附圖3所示。本實例中采用的光譜設(shè)備5是PhotoResearch公司的PR-650SpectraScanSpectraColorimeter，采用的禾急壓禾急、流電源6是Keithley公司的Model2400SeriesSourcemeter。軟件部分中的數(shù)據(jù)處理模塊3負(fù)責(zé)硬件部分傳來的數(shù)據(jù)，導(dǎo)出為標(biāo)準(zhǔn)ASCII文本文件，供Excel或Origin進行后續(xù)處理。上述固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命測量方法，如附圖2所示具體步驟如下步驟1.由計算機程序圖形界面接收用戶的參數(shù)設(shè)定，包括電壓、測量的持續(xù)時間、測量時間間隔；步驟2.控制模塊2按用戶參數(shù)設(shè)定生成用于發(fā)送給光譜設(shè)備5和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6的通信協(xié)議數(shù)據(jù)包；步驟3.控制模塊2通過RS232接口4向穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6發(fā)送通信協(xié)議包，要求穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6通過電源線7和電源線8供電，使固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池9發(fā)光。供電電壓在整個測量的持續(xù)時間中保持不變。步驟4.同步模塊1根據(jù)用戶設(shè)定的測量時間間隔判定向光譜設(shè)備5和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6發(fā)送通信協(xié)議數(shù)據(jù)包的時機，并在應(yīng)測量時驅(qū)動控制模塊2發(fā)送通信協(xié)議數(shù)據(jù)包；步驟5.控制模塊2在同步模塊1驅(qū)動下，向RS232接口4同時發(fā)送要送往光譜設(shè)備5和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6的通信協(xié)議數(shù)據(jù)包；步驟6.RS232接口4把通信協(xié)議數(shù)據(jù)包傳送給光譜設(shè)備5和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6;步驟7.穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6接收到含有測量指令的通信協(xié)議數(shù)據(jù)包，測量此時的電流強度；同時，光譜設(shè)備5接收到含有測量指令的通信協(xié)議數(shù)據(jù)包，測量固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池9的光強；步驟8.穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6通過RS232接口4把電流值送給數(shù)據(jù)處理模塊3;光譜設(shè)備5通過RS232接口4把同一時刻的光強值送給數(shù)據(jù)處理模塊3;步驟9.如果已完成用戶設(shè)定的持續(xù)時間的測量，那么執(zhí)行步驟10;如果尚未完成用戶設(shè)定持續(xù)時間的測量，那么轉(zhuǎn)到步驟4繼續(xù)執(zhí)行；步驟10.由控制模塊2通過RS232接口4向穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6發(fā)送通信協(xié)議包，要求穩(wěn)壓穩(wěn)流電源6停止通過電源線7和電源線8向固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池9供電。步驟11.數(shù)據(jù)處理模塊3把采樣時刻、電流強度值、光強值輸出為ASCII格式的文件。權(quán)利要求固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命的測量方法，其特征是由硬件和軟件兩部分協(xié)同完成，通過硬件來完成數(shù)據(jù)采集，通過軟件部分來完成硬件設(shè)備的同步、數(shù)據(jù)處理、分析和對硬件設(shè)備的控制；軟件部分主要由同步模塊(1)、控制模塊(2)、數(shù)據(jù)處理模塊(3)構(gòu)成，接收到用戶的測量命令后，同步模塊(1)驅(qū)動控制模塊(2)通過RS232接口(4)向硬件部分發(fā)送設(shè)定和測量命令，包括設(shè)定的電壓和電壓持續(xù)時間、測量電流強度和亮度的命令；硬件部分主要由光譜設(shè)備(5)、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)組成，兩設(shè)備均采用串行口與運行軟件部分的計算機相連接，穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)接收到軟件部分的指令，通過電源線(7)和電源線(8)為固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池(9)供電，驅(qū)動固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池(9)發(fā)光；按指定的時間間隔，光譜設(shè)備(5)收到軟件部分的指令，采集固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池(9)的發(fā)光亮度，同一時刻，穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)接收到軟件部分的指令，采集固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池(9)的電流強度；硬件部分把測得的一組電流強度、亮度數(shù)據(jù)傳回軟件部分，由數(shù)據(jù)處理模塊(3)進行處理。2.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命的測量方法，其特征是具體步驟如下步驟1.由計算機程序圖形界面接收用戶的參數(shù)設(shè)定，包括電壓、測量的持續(xù)時間、測量時間間隔；步驟2.控制模塊(2)按用戶參數(shù)設(shè)定生成用于發(fā)送給光譜設(shè)備(5)和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)的通信協(xié)議數(shù)據(jù)包；步驟3.控制模塊(2)通過RS232接口(4)向穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)發(fā)送通信協(xié)議包，要求穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)通過電源線(7)和電源線(8)供電，使固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池(9)發(fā)光，供電電壓在整個測量的持續(xù)時間中保持不變；步驟4.同步模塊(1)根據(jù)用戶設(shè)定的測量時間間隔判定向光譜設(shè)備(5)和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)發(fā)送通信協(xié)議數(shù)據(jù)包的時機，并在應(yīng)測量時驅(qū)動控制模塊(2)發(fā)送通信協(xié)議數(shù)據(jù)包；步驟5.控制模塊(2)在同步模塊(1)驅(qū)動下，向RS232接口(4)同時發(fā)送要送往光譜設(shè)備(5)和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)的通信協(xié)議數(shù)據(jù)包；步驟6.R5232接口(4)把通信協(xié)議數(shù)據(jù)包傳送給光譜設(shè)備(5)和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6);步驟7.穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)接收到含有測量指令的通信協(xié)議數(shù)據(jù)包，測量此時的電流強度；同時，光譜設(shè)備(5)接收到含有測量指令的通信協(xié)議數(shù)據(jù)包，測量固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池(9)的光強;步驟8.穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)通過RS232接口(4)把電流值送給數(shù)據(jù)處理模塊(3);光譜設(shè)備(5)通過RS232接口(4)把同一時刻的光強值送給數(shù)據(jù)處理模塊(3);步驟9.如果已完成用戶設(shè)定的持續(xù)時間的測量，那么執(zhí)行步驟IO;如果尚未完成用戶設(shè)定持續(xù)時間的測量，那么轉(zhuǎn)到步驟4繼續(xù)執(zhí)行；步驟IO.由控制模塊(2)通過RS232接口(4)向穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)發(fā)送通信協(xié)議包，要求穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(6)停止通過電源線(7)和電源線(8)向固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池(9)供電；步驟ll.數(shù)據(jù)處理模塊(3)把采樣時刻、電流強度值、光強值輸出為ASCII格式的文件。全文摘要本發(fā)明屬于一種發(fā)光器件壽命的測量方法，特別涉及固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池壽命的測量方法。本發(fā)明由硬件和軟件兩部分協(xié)同完成，通過硬件來完成數(shù)據(jù)采集，通過軟件部分來完成硬件設(shè)備的同步、數(shù)據(jù)處理、分析和對硬件設(shè)備的控制。軟件部分主要由同步模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成。接收到用戶的測量命令后，同步模塊驅(qū)動控制模塊通過RS232接口向硬件部分發(fā)送設(shè)定和測量命令，包括設(shè)定的電壓和電壓持續(xù)時間、測量電流強度和亮度的命令。硬件部分主要由光譜設(shè)備、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源組成，硬件部分把測得的一組電流強度、亮度數(shù)據(jù)傳回軟件部分，由數(shù)據(jù)處理模塊進行處理。本發(fā)明可方便快捷地對固態(tài)發(fā)光電化學(xué)池器件的壽命進行采集、分析、處理。文檔編號G01R31/36GK101718845SQ200910217920公開日2010年6月2日申請日期2009年11月26日優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日發(fā)明者龐明利,晁凱,朱東霞,李鵬,楊貴福,蘇忠民申請人:東北師范大學(xué)