固體發(fā)光期末復(fù)習(xí)題

1、固體發(fā)光材料與應(yīng)用概念、簡(jiǎn)答、論述、發(fā)揮1.發(fā)光的概念（包括簡(jiǎn)單、完整概念）發(fā)光：即Luminescence一詞，作為一個(gè)技術(shù)名詞，是專指一種特殊的光發(fā)射現(xiàn)象。發(fā)光：是物體內(nèi)部以某種方式吸收的能量轉(zhuǎn)化為光輻射的過(guò)程。發(fā)光概念/內(nèi)涵：當(dāng)物質(zhì)受到諸如光照、外加電場(chǎng)或電子束轟擊等的激發(fā)后，吸收了外界能量，其電子處于激發(fā)狀態(tài)，物質(zhì)只要不因此而發(fā)生化學(xué)變化，當(dāng)外界激發(fā)停止以后，處于激發(fā)狀態(tài)的電子總要躍遷回到基態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中，一部分多余能量通過(guò)光或熱的形式釋放出來(lái)。這部分能量以光的電磁波形式發(fā)射出來(lái)，即稱為發(fā)光現(xiàn)象。概括地說(shuō)，發(fā)光就是物質(zhì)內(nèi)部以某種方式吸收能量以后，以熱輻射以外的光輻射形式發(fā)射出多余的能

2、量的過(guò)程。2.平衡輻射：是熾熱物體的光輻射，又叫熱輻射。起因于物體的溫度。T,熱平衡(準(zhǔn)平衡),相應(yīng)熱輻射。熱輻射體的光譜只決定于輻射體的溫度及其發(fā)射本領(lǐng)。3.非平衡輻射：在某種外界作用激發(fā)下，物體偏離原來(lái)的熱平衡態(tài)所產(chǎn)生的輻射。發(fā)光是其一種。4.發(fā)光與熱輻射的區(qū)別：熱輻射：溫度在0K以上的任何物體都有熱輻射，但溫度不夠高時(shí)輻射波長(zhǎng)大多在紅外區(qū)，人眼看不見(jiàn)。物體的溫度達(dá)到5000以上時(shí)，輻射的可見(jiàn)部分就夠強(qiáng)了，例如燒紅了的鐵，電燈泡中的燈絲等等。開(kāi)始不發(fā)光暗紅橙色黃白色發(fā)光：疊加在熱輻射之上的一種光發(fā)射。發(fā)光材料能夠發(fā)出明亮的光，而它的溫度卻比室溫高不了多少。因此發(fā)光有時(shí)也被稱為“冷光”。5.

3、發(fā)光與其他非平衡輻射的區(qū)別（知道誰(shuí)是判據(jù)就行）非平衡輻射有許多種，除了發(fā)光以外，還有反射、散射等。光輻射的特征一般可用5個(gè)宏觀光學(xué)參量描述：亮度、光譜、相干性、偏振度和輻射期間。亮度：亮度高低不能區(qū)分各種類型的非平衡輻射；光譜改變及非相干性：不僅在發(fā)光中存在，在聯(lián)合散射和康普頓-吳有訓(xùn)效應(yīng)中也有。而且，作為在特定條件下的發(fā)光，如激光（受激發(fā)射）及超輻射（特殊條件下的自發(fā)發(fā)射），具有相干性。偏振度：在發(fā)光現(xiàn)象中并沒(méi)有帶普遍性的特點(diǎn)。輻射期間：是判據(jù)。發(fā)光有一個(gè)比較長(zhǎng)的延續(xù)時(shí)間(Duration)，這個(gè)延續(xù)時(shí)間有長(zhǎng)有短，總之都比反射、散射的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)很多。6.發(fā)光體受外界作用而發(fā)光,發(fā)光學(xué)中稱這種

4、作用為激發(fā)。7.發(fā)光與非發(fā)光材料有沒(méi)有明顯界限，為什么？（沒(méi)看懂）發(fā)光與非發(fā)光材料并沒(méi)有明顯界限！自然界中天然或合成的發(fā)光體數(shù)量很大。人體的牙齒、指甲，動(dòng)物的脂肪、卵、奶、皮膚，植物的漿液、油、果實(shí)，又如蠶絲、樹(shù)脂、葉綠體、紙張等無(wú)機(jī)固體發(fā)光材料，大致可分為：純材料、摻雜材料8.吸收光譜和激發(fā)光譜的區(qū)別聯(lián)系吸收光譜：吸收系數(shù)k隨波長(zhǎng)（或頻率）的變化。激發(fā)光譜：是指發(fā)光的某一譜線或譜帶的強(qiáng)度隨激發(fā)光波長(zhǎng)（或頻率）的變化。橫軸代表所用的激發(fā)光波長(zhǎng)，縱軸代表發(fā)光的強(qiáng)弱。激發(fā)光譜反映不同波長(zhǎng)的光激發(fā)材料的效果。表示對(duì)發(fā)光起作用的激發(fā)光的波長(zhǎng)范圍。吸收光譜只說(shuō)明材料的吸收，至于吸收后是否發(fā)光，則不一定。

5、把吸收光譜和激發(fā)光譜相互對(duì)比，就可判斷哪些吸收對(duì)發(fā)光是有貢獻(xiàn)的，哪些是不起作用的。9. 激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的區(qū)別聯(lián)系發(fā)光光譜（也稱發(fā)射光譜）：是指發(fā)光的能量按波長(zhǎng)或頻率的分布。通常實(shí)驗(yàn)測(cè)量的是發(fā)光的相對(duì)能量。發(fā)射光譜中,橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)(或頻率),縱坐標(biāo)為發(fā)光相對(duì)強(qiáng)度。激發(fā)光譜：是指發(fā)光的某一譜線或譜帶的強(qiáng)度隨激發(fā)光波長(zhǎng)（或頻率）的變化。橫軸代表所用的激發(fā)光波長(zhǎng)，縱軸代表發(fā)光的強(qiáng)弱。發(fā)射光譜是在某一光波激發(fā)下，材料發(fā)光的能量按波長(zhǎng)分布，激發(fā)光譜是不同光波激發(fā)下材料選定某一波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的能量隨激發(fā)光波長(zhǎng)的分布，兩者互相呼應(yīng)。10.發(fā)光與猝滅（掌握現(xiàn)象之間的關(guān)系）（一）離子被激發(fā)到較高能量狀態(tài) 情況激發(fā)的

6、離子處于高能態(tài)，它們就不是穩(wěn)定的，隨時(shí)有可能回到基態(tài)。在回到基態(tài)的過(guò)程中，如果發(fā)射出光子，這就是發(fā)光，這個(gè)過(guò)程就叫做發(fā)光躍遷或輻射躍遷。如果離子在回到基態(tài)時(shí)不發(fā)射光子，而將激發(fā)能散發(fā)為熱（晶格振動(dòng)），這就稱為無(wú)輻射躍遷或猝滅。激發(fā)的離子是發(fā)射光子，還是發(fā)生無(wú)輻射躍遷，或者是將激發(fā)能量傳遞給別的離子，這幾種過(guò)程都有一定的幾率，決定于離子周圍的情況（如近鄰離子的種類、位置等）。（二）產(chǎn)生電子和空穴 情況由激發(fā)而產(chǎn)生的電子和空穴，不穩(wěn)定，最終將會(huì)復(fù)合。在復(fù)合以前有可能經(jīng)歷復(fù)雜的過(guò)程。如，它們可能分別被雜質(zhì)離子或晶格缺陷所捕獲，由于熱振動(dòng)而又可能獲得自由，這樣可以反復(fù)多次，最后才復(fù)合而放出能量。一般而

7、言，電子和空穴總是通過(guò)某種特定的中心而實(shí)現(xiàn)復(fù)合的。若復(fù)合后發(fā)射出光子，這種中心就是發(fā)光中心（可以是組成基質(zhì)的離子、離子團(tuán)或有意摻入的激活劑）有些復(fù)合中心將電子和空穴復(fù)合的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊岫话l(fā)射光子，這樣的中心就叫做猝滅中心發(fā)光和猝滅在發(fā)光材料中互相獨(dú)立互相競(jìng)爭(zhēng)的兩種過(guò)程。猝滅占優(yōu)勢(shì)時(shí)發(fā)光就弱，效率也低。反之，發(fā)光就強(qiáng)，效率也高。11.斯托克斯定律和反斯托克斯發(fā)光Stokes定律：發(fā)光的光子能量小于激發(fā)光的光子能量吸收光子，躍遷；在E12馬上與周圍環(huán)境相互作用，交出部分能量，轉(zhuǎn)移到E11；損失了部分能量。一般，系統(tǒng)與周圍環(huán)境取得熱平衡后在振動(dòng)能級(jí)上的分布，大致和exp(-E/KT)成正比。E是較高

8、振動(dòng)能級(jí)與最低振動(dòng)能級(jí)間的距離。系統(tǒng)與周圍晶格的熱平衡所需的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于電子在激發(fā)態(tài)上的壽命。由此可見(jiàn)，系統(tǒng)一旦被激發(fā)到高的振動(dòng)能級(jí)，絕大多數(shù)要趨向低振動(dòng)能級(jí)。反斯托克斯發(fā)光: 中心從周圍環(huán)境獲得能量，從E12轉(zhuǎn)移到E13、14，然后躍遷到E01。則發(fā)光光子能量就大于激發(fā)光子能量。這種發(fā)光稱為反斯托克斯發(fā)光。這是從晶格振動(dòng)取得能量，產(chǎn)生反Stokes發(fā)光。12.發(fā)光效率（三種）通常有三種表示法：量子效率q ，功率效率（能量效率）p ，光度效率（流明效率）量子效率q ：是指發(fā)射的光子數(shù)Nf與激發(fā)時(shí)吸收的光子數(shù)（或電子數(shù)）Nx之比 。但一般總有能量損失，激發(fā)光光子能量常大于發(fā)射光光子能量。當(dāng)激發(fā)光

9、波長(zhǎng)比發(fā)光波長(zhǎng)短很多時(shí)，這種能量損失（斯托克斯損失）就很大。如日光燈中激發(fā)光波長(zhǎng)為254nm（汞線），發(fā)光的平均波長(zhǎng)可以算作是550nm。因此，即使量子效率為1（或100%），但斯托克斯能量損失卻有1/2以上。所以量子效率反映不出來(lái)，引入功率效率。功率效率（能量效率）p 13.怎樣換算？是指發(fā)射光的光功率Pf與被吸收的光功率Px（或激發(fā)時(shí)輸入的電功率）之比 。 流明效率l ：發(fā)射的光通量L（以流明為單位）與激發(fā)時(shí)輸入的電功率或被吸收的其他形式能量總功率Px之比 。 作業(yè)：對(duì)于光致發(fā)光來(lái)說(shuō)，如果激發(fā)光是單色或接近單色的，波長(zhǎng)為x,發(fā)射光也是單色或接近單色的, 波長(zhǎng)為f, 推導(dǎo)量子效率與功率效率的

10、關(guān)系。熱釋光，紅外釋光（明白定義內(nèi)涵，知道釋光不是發(fā)光）14.熱致釋光與紅外釋光雙曲線式衰減 ，溫度對(duì)之有很大影響，溫度降低到一定的程度，激發(fā)停止后的發(fā)光很快地完全停止。當(dāng)溫度升高時(shí)，發(fā)光又逐漸加強(qiáng)，這種現(xiàn)象稱為加熱發(fā)光或熱致釋光，有時(shí)簡(jiǎn)稱熱釋光。注意：加熱發(fā)光不是說(shuō)用熱來(lái)激發(fā)發(fā)光，而是用熱來(lái)釋放光能，意味著，發(fā)光材料能夠貯存激發(fā)能，當(dāng)溫度升高以后，將貯存的光能逐漸釋放出來(lái)。加熱發(fā)光現(xiàn)象與發(fā)光材料中的電子陷阱相聯(lián)系，因此，利用熱發(fā)光可以了解晶體中定域能級(jí)的情況。樣品激發(fā)后，溫度上升，在不同溫度出現(xiàn)熱釋光峰?？勺C明，余輝越長(zhǎng)材料，熱釋光峰溫度越高。有的甚至在室溫衰減完后,加熱到高溫還有熱釋光峰。

11、如：SrS:Ce、Sm150左右。SrS：Eu、Sm 370。這種材料存貯的激發(fā)能可通過(guò)紅外線釋放。紅外釋光材料，曾被用來(lái)探測(cè)紅外線。它們和上轉(zhuǎn)換材料的區(qū)別是，紅外線只能釋放它們本來(lái)儲(chǔ)存著的能量而不能直接激發(fā)這種發(fā)光體。SrS:Ce、Sm這類具有高溫?zé)後尮夥宓陌l(fā)光材料很多，LiF、Li2B4O7:Mn、CaF2:Mn、CaSO4:Mn等，可用作射線的劑量計(jì)。有些古代物體，深埋地下，受放射性射線照射，能將輻射能量保存起來(lái)，利用加熱發(fā)光，可推斷出埋藏的年代，這也是加熱發(fā)光的一個(gè)應(yīng)用。15.雜質(zhì)類型：激活劑、敏化劑、猝滅劑、惰性雜質(zhì)激活劑：對(duì)某種特定的化合物（即發(fā)光材料基質(zhì)）起激活作用，使原來(lái)不發(fā)光

12、或發(fā)光很微弱的材料產(chǎn)生發(fā)光。這類雜質(zhì)叫。 （是發(fā)光中心重要組成部分）共激活劑：是與激活劑協(xié)同激活基質(zhì)的雜質(zhì)，加強(qiáng)激活劑引起的發(fā)光。(如起電荷補(bǔ)償作用，使激活劑容易進(jìn)入基質(zhì)）敏 化 劑：有助于激活劑所引起的發(fā)光，使發(fā)光亮度增加的雜質(zhì)。 （比如吸收激發(fā)能，能量傳遞）惰性雜質(zhì)：對(duì)發(fā)光性能影響較小，對(duì)亮度和顏色不起直接作用的雜質(zhì)。(如堿金屬，堿土金屬，硅酸鹽，硫酸鹽和鹵素等)猝 滅 劑：損害發(fā)光性能能使發(fā)光亮度降低的雜質(zhì)，也叫毒化劑。16.激活劑在發(fā)光材料中的作用（掌握）絕大多數(shù)情況下，激活劑是材料的關(guān)鍵成分；激活劑不但決定材料的光譜，也決定發(fā)光效率和發(fā)光持續(xù)時(shí)間；作為激活劑的原子（離子）基本都是金屬

13、。如：過(guò)渡金屬、稀土金屬、及少數(shù)重金屬如Sb銻ti、Bi、Sn錫 、Tl等。（一）躍遷與譜線寬度 均勻線寬 和 非均勻?qū)捇せ顒┨幵诠腆w中，對(duì)于一個(gè)自由離子或原子，一個(gè)躍遷對(duì)應(yīng)一條譜線，即對(duì)應(yīng)某一特定波長(zhǎng)。但通常所見(jiàn)的光譜（包括稀土離子的線譜），是有一定寬度的。實(shí)際上，光譜線不可能無(wú)限狹窄，即使環(huán)境溫度為絕對(duì)零度。由于原子、離子或分子在非零溫度下的無(wú)規(guī)振動(dòng)，發(fā)射光受Doppler效應(yīng)影響而發(fā)生波長(zhǎng)微小變化不可避免。因此不論氣體、液體或固體，任何譜線都有一個(gè)隨溫度變化的均勻線寬；對(duì)于固體，需考慮一些其它原因產(chǎn)生的寬化。如激活劑離子所處格位的環(huán)境影響，同種激活劑所受到的晶格影響有細(xì)微差別，也會(huì)造成

14、譜線寬化，在發(fā)光術(shù)語(yǔ)中，這叫做非均勻?qū)捇?。（此外，還有晶格振動(dòng)、電子躍遷耦合等影響）晶格離子的電場(chǎng)對(duì)激活劑離子有作用，這種作用就是對(duì)發(fā)光離子產(chǎn)生微擾的來(lái)源之一。對(duì)s2電子組態(tài)（是指離子的最外層是兩個(gè)s電子）離子來(lái)說(shuō)，晶格對(duì)它們的影響是很大的，所以它們的發(fā)光光譜都是寬的譜帶。（二）絕緣體與半導(dǎo)體發(fā)光“主角”的習(xí)慣叫法 （知道就行了） 絕緣體發(fā)光 和 半導(dǎo)體發(fā)光 是無(wú)機(jī)材料光發(fā)射過(guò)程的兩大類。絕緣體發(fā)光材料照明、顯示顯像； 以肉眼為對(duì)象；禁帶寬度多在3ev以上，對(duì)可見(jiàn)光透明；利用的是發(fā)光中心的發(fā)光；發(fā)光與所摻雜質(zhì)離子本身的能級(jí)躍遷有直接聯(lián)系；習(xí)慣上叫“激活劑” 。半導(dǎo)體發(fā)光材料禁帶寬度多在1.5e

15、v以下；利用的是復(fù)合發(fā)光；發(fā)光與所摻雜質(zhì)離子本身的能級(jí)躍遷無(wú)直接聯(lián)系；不叫“激活劑”，而叫“雜質(zhì)(摻雜)”，施主或受主。但，半導(dǎo)體發(fā)光材料也有例外在含有稀土離子的發(fā)光二極管中，發(fā)射的光具有稀土離子的全部光譜特征。說(shuō)明它是由稀土離子發(fā)出的，半導(dǎo)體材料本身只有極小的干擾。因此這種“雜質(zhì)”完全可以叫做“激活劑”。（三）分立中心發(fā)光和復(fù)合發(fā)光 （難）絕緣體發(fā)光 和 半導(dǎo)體發(fā)光 是無(wú)機(jī)材料光發(fā)射過(guò)程的兩大類。蘇聯(lián)學(xué)者把它們分別叫做 分立中心發(fā)光 和 復(fù)合發(fā)光。分立中心發(fā)光 發(fā)射來(lái)自晶體中相對(duì)孤立的原子, 離子（包括離子團(tuán) 如WO42）。 基質(zhì)晶格雖然能影響發(fā)光中心的能級(jí)（如改變能級(jí)位置、降低能級(jí)簡(jiǎn)并度、

16、改變能級(jí)之間躍遷幾率等等），但這些影響基本屬于微擾，光發(fā)射的主體仍然是這些中心。 一般，分立中心發(fā)光遵循指數(shù)式衰減規(guī)律。 分立的發(fā)光中心可直接被激發(fā)也可通過(guò)基質(zhì)或敏化劑得到能量。當(dāng)中心被直接激發(fā)時(shí)，電子一般不離開(kāi)中心，因此發(fā)光不伴隨光電導(dǎo)。通過(guò)對(duì)晶格作用大小的理論估算，能夠把自由離子的能級(jí)和它們?cè)诰w中的發(fā)光光譜對(duì)應(yīng)起來(lái)。復(fù)合發(fā)光是指 導(dǎo)帶電子 和 價(jià)帶空穴 復(fù)合產(chǎn)生的光發(fā)射。基質(zhì)本身吸收光，激發(fā)必定產(chǎn)生載流子，因而伴隨著光電導(dǎo)。衰減規(guī)律復(fù)雜，可遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離指數(shù)式。固然也需要摻雜，但雜質(zhì)并不是發(fā)射主體；參與發(fā)光的是整個(gè)晶體，很難把自由雜質(zhì)離子的能級(jí)和固體發(fā)射的光譜對(duì)應(yīng)起來(lái)。即：決定材料發(fā)光光譜的是

17、整個(gè)晶體的能譜而不是離散的雜質(zhì)離子能級(jí)。17.高溫固相法 （全看） 以固態(tài)物質(zhì)為初始原料，固體顆粒直接參與化學(xué)反應(yīng)。固相反應(yīng)的原料和產(chǎn)物都是固體，原料是以微米級(jí)顆粒狀態(tài)相互接觸、混合。1. 反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)過(guò)程分為成核和生長(zhǎng)兩部分。通常，產(chǎn)物和原料的結(jié)構(gòu)有很大不同，成核很困難。因?yàn)樵诔珊诉^(guò)程中，原料的晶格結(jié)構(gòu)和原子排列必須作出很大調(diào)整，甚至重新排列。顯然，這種調(diào)整和重排要消耗很多能量。因而，固相反應(yīng)只能在高溫下發(fā)生，且一般反應(yīng)速度很慢。如果體系存在氣相和液相，往往能夠幫助物質(zhì)輸運(yùn)，在固相反應(yīng)中起到重要作用，因此在固相反應(yīng)法制備發(fā)光材料時(shí)往往加入適量助熔劑。助熔劑：起幫助熔化和熔媒作用的物質(zhì)，使激活

18、劑容量進(jìn)入基質(zhì)，并促進(jìn)基質(zhì)形成微小晶體。*為什么固相法中加入助熔劑利于反應(yīng)進(jìn)行？因?yàn)樵诠滔嘧茻^(guò)程中，蒸發(fā)-凝聚、擴(kuò)散和粘滯流動(dòng)是傳質(zhì)的主要機(jī)制，助熔劑的加入，可大大提高系統(tǒng)的高溫粘滯流動(dòng)性。*助熔劑是否越多越好？助熔劑過(guò)量時(shí)，由于樣品產(chǎn)生玻璃化現(xiàn)象，一定程度破壞了結(jié)晶和發(fā)光中心結(jié)構(gòu)，也會(huì)使樣品的發(fā)光亮度降低。常用助熔劑材料有鹵化物、堿金屬和堿土金屬的鹽類。用量為基質(zhì)的525%。2. 一般過(guò)程配料：分析純碳酸鹽和金屬氧化物及不同種類和配比的高純稀土氧化物，并加入適量助熔劑，按化學(xué)計(jì)量比精確配料。 配料方法一般分干法、濕法、半干濕法。灼燒：把配好的爐料在一定環(huán)境氣氛、一定溫度下加熱處理一定時(shí)間，

19、使原來(lái)不發(fā)光的爐料變成發(fā)光材料。灼燒過(guò)程的主要作用：基質(zhì)組份間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一定基質(zhì)晶格；激活劑進(jìn)入基質(zhì)，處于晶格間隙或原子格位。 灼燒是形成發(fā)光中心的關(guān)鍵步驟，灼燒條件（濕度、氣氛、時(shí)間等）就直接影響著發(fā)光性能的好壞。3. 影響因素（1）灼燒溫度主要依賴于基質(zhì)特性，取決于組份的熔點(diǎn)，擴(kuò)散速度和結(jié)晶能力。組份間的擴(kuò)散速度、結(jié)晶能力越小需要的溫度越高。一般以基質(zhì)組份中最高熔點(diǎn)的2/3為宜，但助熔劑的選擇也有影響，最后由實(shí)驗(yàn)確定最佳溫度。發(fā)光體基質(zhì)的晶型結(jié)構(gòu)主要取決于溫度。例如：NaYF4從六角晶體（a相）變成立方晶體（相）的相變溫度是691，灼燒溫度不同就具有兩種不同的晶相結(jié)構(gòu)，發(fā)光性能差別

20、很大。3. 影響因素（2）灼燒時(shí)間灼燒時(shí)間長(zhǎng)短取決于爐料反應(yīng)速度、爐料多少。影響反應(yīng)速度的主要因素是溫度（溫度的改變引起活化分子數(shù)改變）；其次是表面間的接觸面，要求爐料的顆粒細(xì)、混合均勻，并有適當(dāng)?shù)膲毫Α．?dāng)其他條件一定時(shí)，反應(yīng)速度與顆粒半徑的平方成反比。3. 影響因素（3）環(huán)境氣氛環(huán)境氣氛對(duì)發(fā)光性能的影響很大。 通常必須防止?fàn)t絲金屬蒸氣使發(fā)光體“中毒” 。 根據(jù)基質(zhì)和激活劑的性質(zhì)選定保護(hù)氣氛。有的用N2, He, Ar等惰性氣體； 有的用還原性氣氛H2，H2S，S等； 也有需要氧化性氣氛的。例如：Sb,Mn激活的鹵磷酸鈣鎘燈粉： 要想得到綠色材料就在氧化性氣氛中灼燒； 要想得到橙黃色光材料則在

21、氮?dú)庵凶茻?8.低溫燃燒合成法 ( LCS )：相對(duì)于SHS提出的低溫型燃燒合成技術(shù)。點(diǎn)火溫度低，燃燒火焰溫度也相對(duì)較低，因此，與燃燒溫度通常高于2000的SHS相比，這種方法被稱為“低溫燃燒合成”。3. 燃料理論用量的計(jì)算金屬硝酸鹽與燃料配比根據(jù)熱化學(xué)理論確定：計(jì)算原料的總還原價(jià)和總氧化價(jià) 注意：以完全燃燒產(chǎn)物化合價(jià)計(jì)算完全燃燒產(chǎn)物CO2，H2O，N2 C+4 ，H+1，O-2，N0；類推：目標(biāo)產(chǎn)物CaO、Al2O3、ZrO2中 Ca+2， Al+3， Zr+4例1：LCS法合成ZrO2，用熱化學(xué)理論計(jì)算燃料的理論需要量。 已知：所用的原料為 ZrO(NO3)2·2H2O 和 尿

22、素 CO(NH2)2 （結(jié)晶水不影響硝酸鹽總化學(xué)價(jià)的計(jì)算）ZrO(NO3)2·2H2O = -10， 氧化劑尿素CO(NH2)2 = +6， 還原劑nZrO(NO3)2·2H2O : nCO(NH2)2 = 610 （即 1：1.67） 例2（多組分配料）：LCS法合成CaAl2O4 ，用熱化學(xué)理論計(jì)算燃料的理論需要量。已知：原料為 Al(NO3)3·9H2O 、 Ca(NO3)2·4H2O 和 CO(NH2)2 Al(NO3)3·9H2O = -15， 氧化劑；Ca(NO3)2·4H2O = -10，氧化劑； 因此：總氧化價(jià)=(-1

23、5) ×2 + (-10) = -40 還原價(jià) = +6n Al(NO3)3·9H2On Ca(NO3)2·4H2On CO(NH2)2 = 6(2：1)40 =216.67 注意：由于燃燒反應(yīng)快速而劇烈，又釋放大量氣體，熱量損失較多，所以燃料應(yīng)適當(dāng)過(guò)量以提供足夠的熱量，這樣有利于發(fā)光材料產(chǎn)物晶相的生成和產(chǎn)物發(fā)光亮度的提高。4. 燃料用量的影響隨用量增多，有兩個(gè)互為相反作用共同影響性能，即“燃料放氣” 和 “燃料放熱” 特性。兩因素共同作用，互相競(jìng)爭(zhēng)。（1）對(duì)顆粒尺寸的影響“燃料放氣”特性：用量增多，燃燒所釋放氣體量增多，反應(yīng)物質(zhì)被氣流分散的程度提高，即液滴分散地

24、更小，液滴干燥后剩下的非揮發(fā)成分更少，因此產(chǎn)物的顆粒尺寸也就越小；“燃料放熱”特性：用量增多，燃燒所釋放熱量增多，溫度更高，晶粒團(tuán)聚生長(zhǎng)速度更快，因此產(chǎn)物的顆粒尺寸也就越大。（2）對(duì)發(fā)光性能的影響“燃料放氣”特性：燃料用量增多，氣流更猛烈，晶粒發(fā)育所需的物質(zhì)聚集程度降低，產(chǎn)物的表面缺陷增多，即晶粒發(fā)育不完善，因此產(chǎn)物的發(fā)光性能變差。“燃料放熱”特性：燃料用量增多，燃燒釋放熱量更多，溫度更高，晶粒發(fā)育得更為完善，因此產(chǎn)物的發(fā)光性能更好。19. Sol-Gel法基本特點(diǎn)較低的反應(yīng)溫度，一般為室溫或稍高溫度，大多數(shù)有機(jī)活性分子可以引入此體系中并保持其物理和化學(xué)性質(zhì)。由于反應(yīng)是從溶液開(kāi)始，各組分的比例

25、易得到控制，且達(dá)到分子水平上的均勻。 由于沒(méi)有了球磨工藝，能避免雜質(zhì)的引入，可保證終產(chǎn)品的純度。 可根據(jù)需要，在反應(yīng)不同階段，制取薄膜、纖維或塊狀等功能材料。20.Sol-Gel法制備發(fā)光材料的一般特點(diǎn)降低燒結(jié)溫度。既節(jié)省能源，又能避免由于高溫?zé)Y(jié)而從反應(yīng)器外部引入有害雜質(zhì)。(原因)反應(yīng)從溶液開(kāi)始，達(dá)分子水平均勻，且納米微粒尺寸小、表面能高，因此晶化溫度比高溫固相法低很多。 反應(yīng)從溶液體系開(kāi)始，因而激活離子能較均勻分布在基質(zhì)晶格中，利于找到發(fā)光體發(fā)光強(qiáng)度最大時(shí)的激活離子最低濃度。 納米粉或超微粉，粒度小、尺寸均勻、分散性好。21.水熱合成法優(yōu)點(diǎn)合成溫度低、條件溫和、含氧量小、缺陷不明顯、體系穩(wěn)

26、定等。22.微波合成法特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：受熱均勻、省時(shí)節(jié)能、熱慣性小。缺點(diǎn)：原料大多數(shù)極少吸收微波。必須采取一定措施才能有效利用微波。 合理選擇和利用是關(guān)鍵。23.什么是氣體放電？通常，氣體不導(dǎo)電。在特定條件下(強(qiáng)電場(chǎng)、光輻射、粒子束轟擊、高溫加熱等)，氣體分子電離，產(chǎn)生自由移動(dòng)的帶電粒子，在電場(chǎng)作用下形成電流。電流通過(guò)氣體的現(xiàn)象稱為氣體放電。24. 氣體放電為什么伴隨輻射效應(yīng)？在電離氣體中，存在各種中性粒子和帶電粒子，它們間存在著復(fù)雜的相互作用，帶電粒子不斷地從電場(chǎng)中獲得能量，并通過(guò)各種相互作用把能量傳遞給其他粒子。激發(fā)粒子自發(fā)返回基態(tài) 電離氣體中正、負(fù)粒子復(fù)合 發(fā)出電磁輻射帶電粒子在離子場(chǎng)中減

27、速25.低壓汞燈高壓汞燈特點(diǎn)應(yīng)用（一） 低壓汞燈 充氣特點(diǎn)：汞蒸氣壓極小。例：38mm 汞0.8Pa 400Pa惰氣（二） 低壓汞燈 放電特點(diǎn)：放電中汞被激發(fā)，返基態(tài)時(shí)發(fā)出紫外線。85 254nm 12185nm 3較大紫外光或可見(jiàn)光因而不涂熒光粉的汞燈的光效很低，只有25 1m/W，不能直接作為照明光源。（三） 低壓汞燈 應(yīng)用：加透紫外玻璃外殼 制成紫外光源內(nèi)壁涂熒光粉 制成低壓水銀熒光燈(熒光燈）熒光燈特點(diǎn)：發(fā)光效率高、亮度分布均勻、發(fā)光柔和、熱輻射小、壽命長(zhǎng)、可以調(diào)整光色。（一） 高壓汞燈 充氣特點(diǎn)：為低壓汞燈數(shù)千倍，通常 0.2 1 MPa。（二） 高壓汞燈 放電特點(diǎn)：低壓汞燈：85

28、254nm 12185nm 3較大紫外光或可見(jiàn)光365.6nm（近50%）407.9nm、435.8nm、546.1nm、577579nm差異原因原子密度高，原子間相互作用大 壓力加寬、碰撞加寬、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象，以致可見(jiàn)光區(qū)特征譜線明顯。也存在254nm和185nm紫外輻射，但輻射能量大，易被吸收而產(chǎn)生二次激發(fā)，也產(chǎn)生可見(jiàn)光。（三） 高壓汞燈 應(yīng)用：紫外光源照明光源：較高光效，發(fā)光體小，亮度高，適于室內(nèi)外照明、道路照明、建筑物照明等熒光燈 加熒光粉，以改善光色 紅光成分太少，占總可見(jiàn)輻射1，與日光中紅光比例（約12）相差甚遠(yuǎn)。 光色顯藍(lán)綠，顯色指數(shù)低，不能呈現(xiàn)原有顏色，明顯失真。 彌補(bǔ)：外殼

29、內(nèi)壁涂以365nm紫外激發(fā)下能產(chǎn)生紅光的熒光粉，改善光色、提高光效。熒光高壓汞燈。 26.三基色原理：只要熒光粉發(fā)出的可見(jiàn)輻射位于幾個(gè)特殊的窄發(fā)射帶，通過(guò)適當(dāng)選擇窄發(fā)射帶的波長(zhǎng)和調(diào)整這些發(fā)射帶強(qiáng)度的比例，選取適當(dāng)?shù)臒晒夥郏涂梢垣@得自然界所有可以想到的顏色，就可以獲得既有高光效（100lm/W）又有好顯色性（CRI值為8085）的熒光燈。26. 稀土金屬鹵化物燈用熒光粉產(chǎn)生：最初只是為了提高高壓汞燈的紅色輻射成分，改善燈的光色，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高壓汞燈中添加某些金屬鹵化物，能夠提高光效和改善光色。由于放電物質(zhì)是金屬鹵化物金屬鹵化物燈。特點(diǎn)：具有功率范圍大、光效高、顯色性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。27. 為什

30、么要充入金屬鹵化物(而非金屬?)作為發(fā)光物質(zhì)？ 金屬鹵化物的蒸氣壓高相同溫度下幾乎都比相應(yīng)的金屬高得多（鹵化鈉除外）。如果充金屬，金屬原子濃度太低，不能產(chǎn)生有效輻射。反應(yīng)惰性金屬鹵化物（除氟化物外）在高溫下不與石英玻璃發(fā)生反應(yīng)，可避免金屬單質(zhì)對(duì)石英玻璃的腐蝕作用。 28.金屬鹵化物燈的放電輻射過(guò)程 燈點(diǎn)燃后，放電開(kāi)始進(jìn)行，這時(shí)燈只發(fā)出暗淡的光。隨放電繼續(xù)進(jìn)行，所產(chǎn)生的熱量使玻璃外殼溫度逐漸升高，在管壁工作溫度達(dá)到1000K左右，金屬鹵化物迅速蒸發(fā)，因濃度梯度而向電弧中心擴(kuò)散。金屬鹵化物擴(kuò)散到電弧高溫中心（約40006000K）后，分解為金屬原子和鹵素原子，金屬原子在放電過(guò)程中受激而發(fā)射該金屬的

31、特征光譜。與此同時(shí)，由于在電弧中心的金屬原子和鹵素原子濃度較高，它們又會(huì)向管壁擴(kuò)散，管壁區(qū)域的溫度遠(yuǎn)低于放電中心，金屬原子和鹵素原子相遇，又重新化合成鹵化物。生成的鹵化物會(huì)再向放電中心擴(kuò)散。29金屬鹵化物燈中充汞的目的 （簡(jiǎn)寫）充入汞的目的是使燈容易啟燃，因?yàn)榻饘冫u化物比汞難于蒸發(fā)。剛啟動(dòng)時(shí)，猶如高壓汞燈；啟動(dòng)后，隨金屬鹵化物的蒸發(fā)，放電輻射主導(dǎo)地位才轉(zhuǎn)移到金屬原子。有些金屬鹵化物燈也可不充汞。30.應(yīng)用中，光色（色表）+ 顯色性 表征光源顏色 光色（色表）：光源的顏色簡(jiǎn)稱為光色。即人眼直接觀察光源時(shí)所看到的顏色。若所觀察到的顏色與日光相同，則認(rèn)為光源的色表好；若與日光差異很大，則色表不好。光

32、源的發(fā)光顏色 與 某溫度黑體的發(fā)光顏色 相同或接近時(shí)，或光源的發(fā)光光譜 與 某溫度黑體發(fā)光光譜 相同或接近時(shí)，這一黑體的溫度 就可定義為 該光源的色溫。相關(guān)色溫 ：當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色 與 黑體在某一溫度下輻射的顏色 接近時(shí)，黑體的溫度就稱為該光源的 相關(guān)色溫，單位為K。31顯色性：光源對(duì)物體真實(shí)顏色的呈現(xiàn)程度。顯色指數(shù)：物體由光源照明和由標(biāo)準(zhǔn)光源照明時(shí)，知覺(jué)色符合程度的度量就稱作該光源的顯色指數(shù)。用 Ra 表示。若光源顯色性和標(biāo)準(zhǔn)光源相同，Ra為100（最大）；若光源顯色性越差，顯色指數(shù)Ra 值越小。31.長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的應(yīng)用：主要用于隱蔽照明和緊急照明槍瞄、指示標(biāo)志等。例如戰(zhàn)時(shí)，可做成敵

33、向燈火管制時(shí)的指示標(biāo)志，基本不會(huì)被敵人飛機(jī)發(fā)現(xiàn)。越南抗擊美帝國(guó)主義侵略時(shí)，就應(yīng)用了這種材料。夜光涂料。用于飛機(jī)上，代替有放射性物質(zhì)的夜光涂料。起飛前紫外激發(fā)涂有長(zhǎng)余輝材料的儀表盤，能在幾十分鐘內(nèi)保持最低限度的亮度，可以滿足現(xiàn)代殲滅機(jī)飛行時(shí)的需要。發(fā)電廠應(yīng)急指示。重要場(chǎng)所，若機(jī)器夜間發(fā)生故障暫時(shí)不能運(yùn)轉(zhuǎn)，而涂有長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的重要部件還能被看見(jiàn)，對(duì)搶修工作是極其有利的。日常生活。高速公路、廣告牌、公共汽車站牌、地下通道、緊急出口、電燈開(kāi)關(guān)、插座、鐘表字盤等。32.長(zhǎng)余輝發(fā)光機(jī)理機(jī)理復(fù)雜，又缺乏直接實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行測(cè)量。目前被廣泛采用發(fā)光模型：空穴轉(zhuǎn)移發(fā)光模型 氧空位模型 位形坐標(biāo)模型等各模型只是在一定程度上幫助解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。普遍認(rèn)可的