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稀土离子Eu和Tb激活无水芒硝的发光性质研究

作　者: 何久洋
导　师: 艾尔肯.斯地克
学　校: 新疆师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 无水芒硝 合成发光材料 光致发光 真空紫外光谱 稀土离子
分类号: O482.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


新疆矿产资源极为丰富,分布十分广泛。而且新疆有许多矿物有着独特的物理性质。产自新疆艾丁盐湖的无水芒硝在300nm的激发光下呈现乳白色发光,它的光致发光谱（PL）由一个峰值大约在509nm处的宽谱带组成。通过监测在530nm处的发光获得的激发光谱由一个峰值大约在235nm处的宽谱带和覆盖了UV和可见光区波长的平坦谱带组成。天然无水芒硝还具有余辉特性。它的PL衰减曲线由一个寿命小于0.1μs的快衰减成分和一个半衰时间大约0.4s的慢衰减成分组成。所以,本文以天然无水芒硝为研究基础,通过掺杂Eu和Tb合成两种新型荧光粉。通过粉晶X射线衍射光谱、激发光谱和发射光谱、同步辐射真空紫外光谱等研究手段,研究了它们的发光性质。通过热处理、辐照处理等手段提高它们的发光效率。为开发和研制新型发光材料提供理论依据和技术指导。鉴于此,本文的主要研究的内容如下:1.在空气中900℃温度下,对纯无水天然芒硝（Na2SO4）和EuF3的混合粉末加热20分钟,制备了Na2SO4:Eu发光材料。并测量了在室温下合成和γ射线辐照后荧光体的发射和激发光谱。在394 nm激发光下的发射光谱是由Eu3+中5D0→7FJ（J=0,1,2,…5）跃迁产生的强窄带组成。而在340 nm的激发下的PL发射光谱由Eu2+峰值在435 nm处的谱带组成。通过监测紫色发光得到的激发光谱包括峰值约在261 nm的弱谱带和峰值约在338 nm的Eu2+宽带。随着掺杂浓度增加,Eu2+的发光逐渐减弱而Eu3+的发光逐渐增强。在46KGy的γ射线辐照后荧光体的相对发光效率是非辐照荧光体的3倍。被γ射线辐照后紫色发光增强的原因是Na2SO4的Eu3+转化成为Eu2+。3.本文测量了在室温中Na2SO4:Tb在真空紫外-紫外光下的发射和激发光谱。发射光谱有一系列由于5D4→7FJ和5D3→7FJ跃迁生成的峰。通过监测542 nm处发光得到的激发光谱,分别由Tb3+离子4fn→4fn-15d跃迁（187、193和218 nm）,基质吸收（165、200、240 nm）引起的强激发谱,和禁戒的f-f跃迁产生的弱激发谱组成。在掺杂的TbF3浓度0.1-1.5 mol%范围内,随着掺杂Tb3+离子浓度的增加,真空紫外区的激发光谱相应的增强。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-20
  1.1 发光概述  8-14
    1.1.1 发光的含义和分类  8-9
    1.1.2 光致发光的主要特征及一般规律  9-13
    1.1.3 影响发光的几个主要因素  13-14
  1.2 稀土离子的发光原理  14-18
    1.2.1 稀土元素和离子的电子组态  14
    1.2.2 稀土离子的能级结构  14-16
    1.2.3 稀土离子的电子跃迁  16-18
    1.2.4 晶体场对稀土离子跃迁的影响  18
  1.3 发光材料的制备  18-20
2 新疆艾丁湖无水芒硝及其光致发光性质  20-32
  2.1 矿物发光  20-21
  2.2 无水芒硝的基本简介  21-24
    2.2.1 无水芒硝的物理化学性质  21-22
    2.2.2 新疆无水芒硝矿  22-24
  2.3 无水芒硝发光性质  24-29
    2.3.1 新疆艾丁湖无水芒硝XRD 和微量元素  24-25
    2.3.2 新疆艾丁湖无水芒硝发光性质  25-29
  2.4 无水芒硝的发光原因探究  29-31
  2.5 小结  31-32
3 稀土离子 Eu 激活无水芒硝的发光性质研究  32-45
  3.1 前言  32-33
  3.2 实验方法  33-34
  3.3 结果和讨论  34-44
    3.3.1 Na_2S0_4:Eu 的XRD  34
    3.3.2 Na_2S0_4:Eu 的光谱性质  34-40
    3.3.3 掺杂浓度和γ射线辐照对Na_2S0_4:Eu 的发光影响  40-44
  3.4 小结  44-45
4 Na_2S0_4:Tb 在紫外-真空紫外光下的发光性质  45-55
  4.1 前言  45
  4.2 实验方法  45-46
  4.3 结果和讨论  46-55
    4.3.1 Na_2S0_4:Tb 的X 射线衍射  46
    4.3.2 紫外光下Na_2S0_4:Tb 的发光性质  46-49
    4.3.3 Na_2S0_4:Tb 在真空紫外光下的光谱特性  49-55
结论与展望  55-56
参考文献  56-60
在读期间发表的论文  60-61
后记  61

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质 > 光学性质 > 发光学
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