क्वांटम लब्धि

विकिरण-प्रेरित प्रक्रिया की क्वांटम उपज या क्वांटम लब्धि (Φ) प्रणाली द्वारा अवशोषित प्रति फोटॉन की एक विशिष्ट घटना होने की संख्या है:

$\Phi (\lambda )={\frac {\text{ number of events }}{\text{ number of photons absorbed }}}$

अनुप्रयोग

प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रम विज्ञान

प्रतिदीप्ति क्वांटम उपज मे अवशोषित फोटॉनों की संख्या के उत्सर्जित फोटॉनों की संख्या को अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है:

$\Phi ={\frac {\rm {N_{(}photons\ emitted)}}{\rm {N_{(}photons\ absorbed)}}}$

प्रतिदीप्ति क्वांटम उपज को 0 से 1.0 के पैमाने पर मापा जाता है लेकिन प्रायः इसे प्रतिशत के रूप में दर्शाया जाता है। 1.0 (100%) की एक क्वांटम उपज एक ऐसी प्रक्रिया का वर्णन करती है जहां प्रत्येक फोटॉन अवशोषित होने के परिणामस्वरूप 1 फोटॉन उत्सर्जित होता है। सबसे बड़ी क्वांटम उपज वाले पदार्थ, जैसे कि रोडामाइन सबसे प्रकाशीय उत्सर्जन प्रदर्शित करते हैं हालाँकि 0.10 की क्वांटम उपज वाले यौगिकों को अभी भी प्रतिदीप्त माना जाता है।

क्वांटम उपज उत्तेजित अवस्था प्रतिदीप्ति के एक भाग द्वारा परिभाषित की जाती है जो प्रतिदीप्ति के माध्यम से क्षय होती है:

$\Phi _{f}={\frac {k_{f}}{k_{f}+\sum k_{nr}}}$

जहाँ $\Phi _{f}$ प्रतिदीप्ति क्वांटम उपज है विकिरण प्रतिदीप्ति के लिए स्थिर दर $k_{f}$ है और सभी गैर-विकिरणात्मक प्रतिदीप्ति प्रक्रियाओं के लिए $k_{nr}$ स्थिर दर है। गैर-विकिरण प्रक्रियाएं फोटॉन उत्सर्जन के अतिरिक्त उत्साहित अवस्था क्षय तंत्र हैं, जिनमें फोर्स्टर अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण, आंतरिक रूपांतरण (रसायन विज्ञान), बाहरी रूपांतरण और अंतरांतत्र पारगमन सम्मिलित हैं इस प्रकार प्रतिदीप्ति क्वांटम उपज प्रभावित होती है यदि किसी गैर-विकिरण पथ की दर में परिवर्तन होता है तो वह क्वांटम उपज एकता के निकट हो सकती है यदि गैर-विकिरण संबंधी क्षय दर विकिरण क्षय की दर $k_{f}>k_{nr}$ अपेक्षाकृत बहुत कम है।

प्रतिदीप्ति क्वांटम उपज को ज्ञात क्वांटम उपज को मानक तुलना में मापा जाता है। सल्फ्यूरिक अम्ल के विलयन में कुनैन लवण कुनैन सल्फेट को सबसे सामान्य प्रतिदीप्ति मानक माना जाता था हालाँकि, एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि इस विलयन की प्रतिदीप्ति क्वांटम उपज तापमान से बहुत प्रभावित होती है और इसे अब मानक समाधान के रूप में उपयोग नहीं किया जाना जाता है 0.1M पर्क्लोरिक अम्ल में कुनैन ($\Phi$= 0.60) 45 डिग्री सेल्सियस तक कोई तापमान निर्भरता नहीं प्रदर्शित करता है इसलिए इसे एक विश्वसनीय मानक समाधान माना जा सकता है।

प्रतिदीप्ति क्वांटम उपज मानक

यौगिक	विलायक	$\lambda _{\mathrm {ex} }(\mathrm {nm} )$	$\Phi$
क्विनीन	0.1 M ${\ce {HClO4}}$	347.5	0.60 ± 0.02
फ्लोरेसिन	0.1 M ${\ce {NaOH}}$	496	0.95 ± 0.03
ट्रिप्टोफेन	पानी	280	0.13 ± 0.01
रोडैमीन 6 जी	इथेनॉल	488	0.94

सामान्यतः संबंधित पदार्थ के रूप में एक ही प्रायोगिक मापदंडों (उत्तेजना तरंग दैर्ध्य, चौड़ाई, प्रकाश गुणक वोल्टेज आदि) के साथ ज्ञात क्वांटम उपज के फ्लोरोफोर के प्रतिदीप्ति को मापकर सापेक्ष प्रतिदीप्ति क्वांटम उपज निर्धारित की जा सकती है। तब क्वांटम उपज की गणना की जाती है:

$\Phi =\Phi _{\mathrm {R} }\times {\frac {\mathit {Int}}{{\mathit {Int}}_{\mathrm {R} }}}{\frac {1-10^{-A_{\mathrm {R} }}}{1-10^{-A}}}{\frac {{n}^{2}}{{n_{\mathrm {R} }}^{2}}}$

जहाँ $\Phi$