一種熒光粉性能測試系統(tǒng)以及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種熒光粉性能測試系統(tǒng)及其測試方法，系統(tǒng)包括真空樣品室、測試平臺(tái)、抽真空裝置、高壓電源、激勵(lì)源、采集光纖、單色儀、單光子計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)處理器。測試平臺(tái)包括陰極支架和樣品支架，F(xiàn)ED陰極片設(shè)置于陰極支架上，樣品片設(shè)置于樣品支架上，且樣品片上的樣品測試區(qū)位于FED陰極片上的陰極測試區(qū)上方，高壓電源輸出端可分別向陰極片和樣品片輸出高低電位，以實(shí)現(xiàn)模擬FED激勵(lì)；激勵(lì)源可選擇真空紫外光源或者電子槍，作用于樣品測試區(qū)，使得樣品發(fā)光，從而使得采集光纖采集到發(fā)光信號，經(jīng)單色儀、單光子計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)處理器處理后得到與待測熒光粉相關(guān)的性能數(shù)據(jù)。本發(fā)明的測試系統(tǒng)可適用于采用多種激勵(lì)源的熒光粉性能測試方法，操作簡便，測試效率和精度較高。
【專利說明】一種熒光粉性能測試系統(tǒng)以及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熒光粉的性能測試技術(shù)，特別是一種熒光粉性能測試系統(tǒng)以及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光粉的光譜功率分布、相對亮度、色坐標(biāo)、顯色指數(shù)等發(fā)光性能是評價(jià)熒光粉性能的關(guān)鍵指標(biāo)，其中相對亮度、色坐標(biāo)、顯色指數(shù)的計(jì)算均以熒光粉的光譜功率分布為依據(jù)，因此，測量光譜功率分布是最重要的工作。
[0003]利用紫外線激發(fā)發(fā)光的這類普通的發(fā)光材料，如熒光燈用熒光粉，測試技術(shù)較為成熟。一般采用紫外光源(如帶濾光片的汞燈)，作為激發(fā)源照射熒光粉發(fā)光。熒光粉的發(fā)射光經(jīng)過單色儀分光、光電倍增管(或采用CCD)轉(zhuǎn)換為電信號，再由計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)并計(jì)算熒光粉光譜功率分布與其它相關(guān)參數(shù)。為了進(jìn)行校準(zhǔn)，通常采用一個(gè)已經(jīng)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)光源作為測試標(biāo)準(zhǔn)，在熒光粉測試之前先采集標(biāo)準(zhǔn)光源的發(fā)射光按波長變化的光信號數(shù)據(jù)。被測熒光粉的光信號除以標(biāo)準(zhǔn)光源的光信號，再乘以標(biāo)準(zhǔn)光源的功率分布即得熒光粉的光譜功率分布。
[0004]近年來，一些特種熒光粉的研究開發(fā)得到重視，如場發(fā)射顯示器(FED)的熒光粉、等離子顯示(PDP)用熒光粉等。在激發(fā)方式上，它們與普通熒光粉有本質(zhì)的區(qū)別。例如，F(xiàn)ED熒光粉需測試其在低壓電子流的照射下的發(fā)光性能，電子流需在高真空環(huán)境中產(chǎn)生與傳播，因而熒光粉的激發(fā)均需在高真空條件下進(jìn)行。對于FED熒光粉，現(xiàn)行測試技術(shù)主要采用兩種方法。第一種方法，是在高真空環(huán)境中，采用電子槍發(fā)射的電子束來激發(fā)熒光粉，這種測試方法簡單，但由于電子束產(chǎn)生方式與FED陰極不同，很難獲得與FED —致的熒光粉激發(fā)條件。第二種方法，是把涂覆待測熒光粉的玻璃板作為陽極與FED陰極對組后封裝成一個(gè)高真空器件，再測定器件的發(fā)光性能。這一方法雖可直接獲得熒光粉的應(yīng)用性能，但也有不足之處:測試中涉及了器件制作的大部分工序，操作復(fù)雜，成本較高；器件的材料與制作工藝不盡一致，難以保證熒光粉有相同的激發(fā)測試條件，影響測試重復(fù)性。不能同時(shí)對多個(gè)熒光粉樣進(jìn)行平行測試，影響規(guī)律性探尋，測試效率較低；極板之間的間距不能靈活可調(diào)，限制了測試功能；這類熒光粉的光效很低，其發(fā)射光經(jīng)單色儀等的分光后光信號很弱，僅采用光電倍增管作為轉(zhuǎn)換器件，背景信號高，常會(huì)帶來較大的測試誤差。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，采用電子槍測試FED熒光粉，及采用真空紫外光源測試PDP用熒光粉的測試系統(tǒng)，不具備一機(jī)多用功能，只能分別承擔(dān)各自的測試任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，提供一種熒光粉性能測試系統(tǒng)，以能夠采用多種測試方法，完成對多種熒光粉樣進(jìn)行測試，保證各種熒光粉樣的測試精度；同時(shí)本發(fā)明還提供基于這種測試系統(tǒng)的測試方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種熒光粉性能測試系統(tǒng)，包括:[0007]真空樣品室，真空樣品室中設(shè)有測試平臺(tái)，測試平臺(tái)包括樣品支架和陰極支架，樣品支架上設(shè)有可安裝樣品片的樣品托板，陰極支架上設(shè)有可安裝FED陰極片的陰極片托板；所述樣品片上設(shè)有樣品測試區(qū)，F(xiàn)ED陰極片上設(shè)有陰極測試區(qū)，樣品測試區(qū)位于陰極測試區(qū)的上方；
[0008]抽氣裝置，包括連接真空樣品室以將真空樣品室抽真空的抽氣管；
[0009]高壓電源，包括電源輸出端，電源輸出端包括可分別連通樣品測試區(qū)和陰極測試區(qū)的高電位端和低電位端；
[0010]激勵(lì)源，其輸出激勵(lì)信號作用于樣品測試區(qū)，使得樣品片上的待測熒光粉發(fā)光；
[0011]單色儀和采集光纖，采集光纖貫穿真空樣品室外壁，一端朝向樣品測試區(qū)，另一端連接單色儀的入光口 ；且采集光纖外壁與真空樣品室外壁為密封連接；
[0012]單光子計(jì)數(shù)器，包括信號輸出端和連接單色儀出光口的信號輸入端；
[0013]處理器，單光子計(jì)數(shù)器的信號輸出端連接處理器，以將信號數(shù)據(jù)傳輸至處理器。
[0014]本發(fā)明的單色儀為現(xiàn)有技術(shù)，其內(nèi)部的光學(xué)元件可對從進(jìn)光口輸入的光信號進(jìn)行光學(xué)選擇，進(jìn)而從出光口輸出某一波長間隔的單色光。通過旋轉(zhuǎn)單色儀光路中光學(xué)元件，可把從進(jìn)光口輸入的光信號，按照波長大小，依次從出光口輸出，進(jìn)入單光子計(jì)數(shù)器。單光子計(jì)數(shù)器亦采用現(xiàn)有產(chǎn)品，其可記錄額定時(shí)間內(nèi)某一波長間隔的單色光的光子數(shù)。按照下列公式獲得被測熒光粉的光譜功率分布，進(jìn)而獲得色坐標(biāo):
【權(quán)利要求】
1.一種熒光粉性能測試系統(tǒng)，其特征是，包括: 真空樣品室，真空樣品室中設(shè)有測試平臺(tái)，測試平臺(tái)包括樣品支架和陰極支架，樣品支架上設(shè)有可安裝樣品片的樣品托板，陰極支架上設(shè)有可安裝FED陰極片的陰極片托板；所述樣品片上設(shè)有樣品測試區(qū)，F(xiàn)ED陰極片上設(shè)有陰極測試區(qū)，樣品測試區(qū)位于陰極測試區(qū)的上方； 抽氣裝置，包括連接真空樣品室以將真空樣品室抽真空的抽氣管； 高壓電源，包括電源輸出端，電源輸出端包括可分別連通樣品測試區(qū)和陰極測試區(qū)的高電位端和低電位端； 激勵(lì)源，其輸出激勵(lì)信號作用于樣品測試區(qū)，使得樣品片上的待測熒光粉發(fā)光； 單色儀和采集光纖，采集光纖貫穿真空樣品室外壁，一端朝向樣品測試區(qū)，另一端連接單色儀的入光口 ；且采集光纖外壁與真空樣品室外壁為密封連接； 單光子計(jì)數(shù)器，包括信號輸出端和連接單色儀出光口的光信號輸入端； 數(shù)據(jù)處理器，單光子計(jì)數(shù)器的信號輸出端連接處理器，以將信號數(shù)據(jù)傳輸至處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光粉性能測試系統(tǒng)，其特征是，所述陰極支架還包括陰極支撐桿，陰極支撐桿動(dòng)密封貫穿入真空樣品室；陰極片托板通過直線導(dǎo)軌連接陰極支撐架，垂直于陰極支撐桿安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光粉性能測試系統(tǒng)，其特征是，所述激勵(lì)源為真空紫外光源，真空紫外光源的輸出光線投射至樣品測試區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光粉性能測試系統(tǒng)，其特征是，所述激勵(lì)源為電子槍，電子槍輸出的電子束投射至樣品測試區(qū)；電子槍包括激勵(lì)電源，激勵(lì)電源的高電位端連通樣品測試區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的熒光粉性能測試系統(tǒng)，其特征是，所述采集光纖由真空光纖和普通光纖組成，真空光纖法蘭密封連接于真空樣品室外壁上；且真空光纖的一端朝向樣品測試區(qū)，另一端連接普通光纖，普通光纖的另一端連接單色儀的入光口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的熒光粉性能測試系統(tǒng)，其特征是，所述測試平臺(tái)還包括主支架和設(shè)置于主支架上的電源靜觸點(diǎn)支架；樣品支架還包括支撐桿，樣品托板垂直安裝于支撐桿頂端； 電源靜觸點(diǎn)支架的頂端設(shè)有電源靜觸點(diǎn)，高壓電源的電源輸出端連接電源靜觸點(diǎn)；樣品托板上設(shè)有連通樣品測試區(qū)的電源動(dòng)觸點(diǎn)；支撐桿動(dòng)密封貫穿入真空樣品室，并轉(zhuǎn)動(dòng)連接主支架；支撐桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)樣品托板的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得電源動(dòng)觸點(diǎn)與電源靜觸點(diǎn)在接通和斷開狀態(tài)之間切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光粉性能測試系統(tǒng)，其特征是，樣品托板為圓形，樣品托板的中心連接支撐桿，樣品托板上設(shè)有2個(gè)以上繞樣品托板中心呈圓周排列的樣品測試區(qū)；各樣品測試區(qū)分別連通有一個(gè)電源動(dòng)觸點(diǎn)。
8.基于權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的熒光粉性能測試系統(tǒng)的測試方法，其特征是，包括以下步驟: (1)制備樣品片:選擇片狀透明的材料作為樣品載體，在樣品載體的一面沉積透明導(dǎo)電膜，將待測熒光粉的漿料固定涂覆在樣品載體上的透明導(dǎo)電膜之上；利用干燥或燒結(jié)方法除去漿料中的有機(jī)載體，得到樣品片；熒光粉覆蓋有透明導(dǎo)電膜的區(qū)域可作為樣品測試區(qū)； (2)安裝樣品片:將樣品片放置于樣品片托板上，調(diào)節(jié)樣品支架和陰極支架，使得樣品測試區(qū)與FED陰極片的陰極測試區(qū)上下相對；將高壓電源的低電位端連通陰極測試區(qū)，高電位端連通樣品測試區(qū)； (3)啟動(dòng)抽氣裝置對真空樣品室進(jìn)行抽真空； (4)啟動(dòng)單色儀、單光子計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)處理器，準(zhǔn)備接收待測熒光粉的發(fā)光信號； (5)啟動(dòng)高壓電源，使得樣品片上的待測熒光粉發(fā)光；調(diào)節(jié)樣品測試區(qū)與陰極測試區(qū)之間的間距進(jìn)行對應(yīng)待測熒光粉電流特性的測試；調(diào)節(jié)高壓電源的輸出電壓進(jìn)行對應(yīng)待測熒光分電壓特性的測試； (6)待測熒光粉發(fā)出的光信號經(jīng)采集光纖傳輸至單色儀，進(jìn)而經(jīng)單光子計(jì)數(shù)器處理后傳輸至數(shù)據(jù)處理器；利用數(shù)據(jù)處理器將待測熒光粉隨波長變化的光信號數(shù)據(jù)，與參考粉隨波長變化的的光信號數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得到待測熒光粉的光譜功率分布、相對亮度和色坐標(biāo)。
9.基于權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的熒光粉性能測試系統(tǒng)的測試方法，其特征是，包括以下步驟: (1)制備樣品片:選擇片狀可導(dǎo)電的材料作為樣品載體，將待測熒光粉的漿料固定涂覆在樣品載體上；利用干燥或燒結(jié)方法除去漿料中的有機(jī)載體，得到樣品片； (2)安裝樣品片:將樣品片放置于樣品片托板上，調(diào)節(jié)樣品支架，使得樣品測試區(qū)與采集光纖相對；選擇電子槍作為激勵(lì)源，電子槍的電子流輸出方向朝向樣品測試區(qū)；將電子槍電源的高電位端連通樣品測試區(qū)； (3)啟動(dòng)抽氣裝置對真空樣品室進(jìn)行抽真空； (4)啟動(dòng)單色儀、單光子計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)處理器，準(zhǔn)備接收待測熒光粉的發(fā)光信號； (5)啟動(dòng)電子槍及其電源，樣品片上的待測熒光粉受電子流輻照發(fā)光； (6)待測熒光粉發(fā)出的光信號經(jīng)采集光纖傳輸至單色儀，進(jìn)而經(jīng)單光子計(jì)數(shù)器處理后傳輸至數(shù)據(jù)處理器；利用數(shù)據(jù)處理器將待測熒光粉隨波長變化的光信號數(shù)據(jù)，與參考粉隨波長變化的的光信號數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得到待測熒光粉的光譜功率分布、相對亮度和色坐標(biāo)。
10.基于權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的熒光粉性能測試系統(tǒng)的測試方法，其特征是，包括以下步驟: (1)制備樣品片:選擇片狀材料作為樣品載體，將待測熒光粉的漿料固定涂覆在樣品載體上；利用干燥或燒結(jié)方法除去漿料中的有機(jī)載體，得到樣品片； (2)安裝樣品片:將樣品片放置于樣品片托板上，調(diào)節(jié)樣品支架，使得樣品測試區(qū)與采集光纖相對；選擇真空紫外光源作為激勵(lì)光源，真空紫外光源的光線出射方向朝向樣品測試區(qū)； (3)啟動(dòng)抽氣裝置對真空樣品室進(jìn)行抽真空； (4)啟動(dòng)單色儀、單光子計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)處理器，準(zhǔn)備接收待測熒光粉的發(fā)光信號； (5)采用紫外光源作為激勵(lì)源，啟動(dòng)激勵(lì)源，樣品片上的待測熒光粉受紫外線輻照發(fā)光; (6)待測熒光粉發(fā)出的光信號經(jīng)采集光纖傳輸至單色儀，進(jìn)而經(jīng)單光子計(jì)數(shù)器處理后傳輸至數(shù)據(jù)處理器；利用數(shù)據(jù)處理器將待測熒光粉隨波長變化的光信號數(shù)據(jù)，與參考粉隨波長變化的的光信號數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得到待測熒光粉的光譜功率分布、相對亮度和色坐標(biāo)。
【文檔編號】G01N21/64GK103604789SQ201310607861
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】朱憲忠, 孫士祥, 趙春寶, 張彥娜, 曾明敏, 郭萍, 趙瑋, 周志近 申請人:南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院