稀土發(fā)光和激光材料(已修改)
2025-05-28 09:08 本頁面
【正文】 第四章 稀土發(fā)光和激光材料 Chapter 4 Rare earth luminescence and laser materials 第一節(jié) 發(fā)光材料及其發(fā)光性能 ? 稀土的發(fā)光和激光性能都是由于稀土的4f電子在不同能級之間的躍遷而產(chǎn)生的。在 f組態(tài)內(nèi)不同能級之間的躍遷稱為 f－ f躍遷；在 f和 d組態(tài)之間的躍遷稱為 f－ d躍遷。其光譜大概有 30000條。 ? 由于很多稀土離子具有豐富的能級和它們的 4f電子躍遷特性，使稀土成為一個巨大的發(fā)光寶庫。 一、發(fā)光材料的基本概念 ? ? 發(fā)光 是物質(zhì)將某種方式吸收的能量轉(zhuǎn)化為光輻射的過程，是熱輻射之外的另一種輻射。 ? 固體發(fā)光： 固體化合物受到光子、帶電粒子、電場或電離輻射點激發(fā)，會發(fā)生能量的吸收、存儲、傳遞和轉(zhuǎn)換過程。 ? 如果激發(fā)能量轉(zhuǎn)換為可見光區(qū)的電離輻射，這個過程稱為固體發(fā)光。 價帶（基態(tài)電子的能量水平） 導(dǎo)帶（被激發(fā)電子的能量水平） 禁帶 缺陷能級 輻射的光能取決于電子躍遷前后電子所在能級的能量差 電子輻射的光能 ≤激發(fā)時吸收的能量 無輻射馳豫 發(fā)光 敏化發(fā)光 ? 熒光： 激活劑吸收能量后，激發(fā)態(tài)的壽命極短，一般大約為 108s就會自動地回到基態(tài)而放出光子，這種發(fā)光現(xiàn)象成為熒光。 ? 撤去激發(fā)源后，熒光立即停止。 ? 磷光： 如果被激發(fā)的物質(zhì)在切斷激發(fā)源后仍然繼續(xù)發(fā)光，成為磷光。有時磷光體能持續(xù)長達(dá)幾分鐘甚至幾小時的發(fā)光，這種發(fā)光體則稱為 長余輝發(fā)光材料 。 固體材料 （多晶、單晶和薄膜） 無機(jī)化合物 有機(jī)化合物 組成 發(fā)光材料主要分類 激發(fā)方法 光致發(fā)光材料 電致發(fā)光材料 陰極射線致發(fā)光材料 X射線發(fā)光材料 放射線發(fā)光材料 ? ? 根據(jù)激發(fā)方法可將發(fā)光材料分為： （ 1）光致發(fā)光材料： 用紫外光、可見光或紅外激發(fā)發(fā)光材料而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象稱為光致發(fā)光。分為熒光燈用發(fā)光材料、長余輝發(fā)光材料和上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料等。 （ 2）電致發(fā)光材料： 在直流或交流電廠作用下，依靠電流和電廠的激發(fā)使無機(jī)材料發(fā)光的現(xiàn)象稱為電致發(fā)光。電致發(fā)光是將電能直接轉(zhuǎn)換成光。 （ 3）陰極射線致發(fā)光材料 : 這是一類在陰極射線激發(fā)下能發(fā)光的材料。用電子束激發(fā)時，其電子能量通常在幾千電子伏特以上甚至幾萬電子伏特，而光致發(fā)光時，紫外線光子能量僅 5～ 6eV甚至更低，因此光致發(fā)光材料在電子束激發(fā)下都能發(fā)光，甚至有些材料沒有光致發(fā)光，但卻有陰極射線發(fā)光。這類發(fā)光材料一般用于電子束管用熒光粉，其產(chǎn)量僅次于燈用熒光粉。 （ 4） X射線發(fā)光材料： 由 X射線來激發(fā)發(fā)光材料產(chǎn)生發(fā)光的現(xiàn)象。 X射線致發(fā)光材料主要分為直接觀察屏發(fā)光材料、 X射線增感屏發(fā)光材料和 X射線斷層掃描熒光粉。 （ 5）放射線發(fā)光材料： 由放射性物質(zhì)蛻變時放出的 α粒子、 β粒子和 γ射線激發(fā)而發(fā)光的物質(zhì)稱為放射線發(fā)光材料。
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