稀土發(fā)光和激光材料課件

1、1 v3.1 3.1 發(fā)光材料及其發(fā)光性能發(fā)光材料及其發(fā)光性能v3.3 3.3 發(fā)光材料的主要類型發(fā)光材料的主要類型v3.4 3.4 陰極射線發(fā)光材料陰極射線發(fā)光材料v3.5 3.5 稀土光致發(fā)光材料稀土光致發(fā)光材料v3.63.6 稀土激光材料稀土激光材料2某一某一受到受到、或或的激發(fā)，會(huì)發(fā)生的激發(fā)，會(huì)發(fā)生能量的吸收能量的吸收、存儲(chǔ)存儲(chǔ)、傳遞傳遞和和轉(zhuǎn)換過(guò)程轉(zhuǎn)換過(guò)程。如果如果轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光區(qū)的轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光區(qū)的，這個(gè)物理過(guò)程稱為，這個(gè)物理過(guò)程稱為固體的發(fā)光固體的發(fā)光。3.1 發(fā)光材料及其發(fā)光性能發(fā)光材料及其發(fā)光性能3由由和和組成，在一些材組成，在一些材料中，還摻入其它料中，還摻入其它來(lái)來(lái)改善發(fā)光性

2、能改善發(fā)光性能。：作為：作為材料主體材料主體的化合物；的化合物；：作為：作為發(fā)光中心發(fā)光中心的少量慘雜離子。的少量慘雜離子。4是一種宏觀現(xiàn)象，但它和晶是一種宏觀現(xiàn)象，但它和晶體內(nèi)部的體內(nèi)部的、等等微觀性質(zhì)和過(guò)程微觀性質(zhì)和過(guò)程密切相關(guān)。密切相關(guān)。 5晶體中的能帶有晶體中的能帶有、。但是，但是，在實(shí)際晶體中在實(shí)際晶體中，可能存在，可能存在或或，局部地，局部地破壞了晶體內(nèi)部的規(guī)破壞了晶體內(nèi)部的規(guī)則排列則排列，從而產(chǎn)生一些，從而產(chǎn)生一些特殊的能級(jí)特殊的能級(jí)，稱為，稱為。價(jià)帶（基態(tài)電子的能量水價(jià)帶（基態(tài)電子的能量水平）平）導(dǎo)帶（被激發(fā)電子的能量水平）導(dǎo)帶（被激發(fā)電子的能量水平）禁帶禁帶缺陷能級(jí)缺陷能級(jí)輻

3、射的光能取決于電子躍遷前后電子所在能級(jí)的能量差輻射的光能取決于電子躍遷前后電子所在能級(jí)的能量差電子輻射的光能電子輻射的光能激發(fā)時(shí)吸收的能量激發(fā)時(shí)吸收的能量7作為作為，往往有目的，往往有目的地地其它雜質(zhì)離子其它雜質(zhì)離子以以，它們對(duì)它們對(duì)晶體的發(fā)光晶體的發(fā)光起著關(guān)鍵作用。起著關(guān)鍵作用。8是是的一種方式。的一種方式。晶體中電晶體中電子子的的和和。和和可能在可能在、和和中任意兩個(gè)之間進(jìn)行。中任意兩個(gè)之間進(jìn)行。9和和發(fā)生的過(guò)程如下：發(fā)生的過(guò)程如下：與與之間；之間；與與之間；之間；與與之間；之間； 兩個(gè)不同能量的兩個(gè)不同能量的之間。之間。10電子在電子在過(guò)程中，過(guò)程中，將所吸收將所吸收的能量釋放出來(lái)的能量

4、釋放出來(lái)，轉(zhuǎn)換成，轉(zhuǎn)換成。取決于取決于電子躍遷前后電子躍遷前后所在所在。11在在過(guò)程中，過(guò)程中，電子也可能將一電子也可能將一部分能量部分能量，這時(shí)，這時(shí)小于小于激發(fā)能量激發(fā)能量。 12固體固體示意圖如下：示意圖如下：其中，其中，M表示表示基質(zhì)晶格基質(zhì)晶格； A和和S為為摻雜離子摻雜離子；并假設(shè)并假設(shè)基質(zhì)晶格基質(zhì)晶格M的吸收的吸收不產(chǎn)生輻射不產(chǎn)生輻射。13這時(shí)，這時(shí)，吸收激發(fā)能吸收激發(fā)能，使其，使其上升到激發(fā)態(tài)上升到激發(fā)態(tài)，它，它返回返回基態(tài)時(shí)基態(tài)時(shí)可能有以下三種途徑：可能有以下三種途徑：14以熱的形式以熱的形式把激發(fā)能量把激發(fā)能量，稱為，稱為“”，也叫，也叫；以以釋放激發(fā)能量釋放激發(fā)能量，稱，

5、稱 “發(fā)光發(fā)光” ；15S將激發(fā)能傳遞給將激發(fā)能傳遞給A，即即S吸收的全部吸收的全部或部分激發(fā)能或部分激發(fā)能而釋放出來(lái)，這而釋放出來(lái)，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為“”，A稱為稱為，S通常被稱為通常被稱為。 16吸收能量后吸收能量后，激發(fā)態(tài)的壽命激發(fā)態(tài)的壽命極短極短，一般大約僅，一般大約僅10-8s就會(huì)自動(dòng)地就會(huì)自動(dòng)地回到基態(tài)回到基態(tài)而而，這種發(fā)光現(xiàn)象稱為，這種發(fā)光現(xiàn)象稱為。撤去激發(fā)源撤去激發(fā)源后，后，熒光立即停止熒光立即停止。17被激發(fā)的物質(zhì)被激發(fā)的物質(zhì)仍能繼續(xù)仍能繼續(xù)發(fā)光發(fā)光，這種發(fā)光現(xiàn)象稱為，這種發(fā)光現(xiàn)象稱為。有時(shí)有時(shí)磷光能持續(xù)幾十分鐘甚至數(shù)小時(shí)磷光能持續(xù)幾十分鐘甚至數(shù)小時(shí)，這種發(fā)光物質(zhì)就是通常

6、所說(shuō)的這種發(fā)光物質(zhì)就是通常所說(shuō)的。18即：即：“” 指的是指的是，而，而“”指的是指的是發(fā)光在激發(fā)停止后發(fā)光在激發(fā)停止后，可以，可以。19發(fā)光的本質(zhì)發(fā)光的本質(zhì)是是，稀土之所，稀土之所以具有優(yōu)異的發(fā)光性能，就在于它具有以具有優(yōu)異的發(fā)光性能，就在于它具有，而這又是由其，而這又是由其特殊的特殊的電子層結(jié)構(gòu)電子層結(jié)構(gòu)決定的。決定的。v稀土的發(fā)光和激光性能都是由于稀土的稀土的發(fā)光和激光性能都是由于稀土的4f4f電子在不同能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的。電子在不同能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的。v在在f f組態(tài)內(nèi)不同能級(jí)之間的躍遷稱為組態(tài)內(nèi)不同能級(jí)之間的躍遷稱為f ff f躍遷躍遷；在；在f f和和d d組態(tài)之間的躍遷稱

7、為組態(tài)之間的躍遷稱為f fd d躍躍遷遷。其光譜大概有。其光譜大概有3000030000條。條。21 具有具有的發(fā)光材料的的發(fā)光材料的，；由于由于4f軌道處于內(nèi)層軌道處于內(nèi)層，材料的，材料的基本基本；很少隨溫度而變很少隨溫度而變，溫度猝溫度猝滅小滅小，濃度猝滅小濃度猝滅小。22在在中，中，無(wú)無(wú)4f電電子，子，的的4f亞層為全充滿的，都亞層為全充滿的，都具有密具有密閉的殼層閉的殼層，因此它們屬于，因此它們屬于的，適的，適用于作用于作基基。23從從到到，電子依次填充在電子依次填充在4f軌軌道，從道，從，其電子層中都其電子層中都，其，其躍遷可產(chǎn)生發(fā)光躍遷可產(chǎn)生發(fā)光，這些離子適，這些離子適于于作為發(fā)光

8、材料的作為發(fā)光材料的。 24價(jià)態(tài)的變化價(jià)態(tài)的變化是是引發(fā)、調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換引發(fā)、調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換的重要因素，的重要因素，往往往可通過(guò)往可通過(guò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。 25 +2價(jià)態(tài)稀土離子價(jià)態(tài)稀土離子(RE2+)有有兩種電子層構(gòu)兩種電子層構(gòu)型型：和和。 4fn-15dl構(gòu)型的特點(diǎn)是構(gòu)型的特點(diǎn)是，受，受外部場(chǎng)的影響外部場(chǎng)的影響顯著。顯著。26 (即即) 的的，隨隨組成、結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生明顯變化。組成、結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生明顯變化。與與RE3+相比相比，能級(jí)間隔被能級(jí)間隔被壓縮壓縮，最終導(dǎo)致，最終導(dǎo)致，。27 和與其和與其具有相同的具有相同的4f電子數(shù)目電子數(shù)目。例如，。例如，Ce4+和和La3+，Pr4+和和Ce3+，

9、Tb4+和和Gd3+等。等。28+4價(jià)態(tài)稀土離子價(jià)態(tài)稀土離子的的較低較低，吸收峰往往，吸收峰往往。如如Ce4+與與Ce3+的混價(jià)的混價(jià)形成形成的的吸收峰吸收峰已延伸到已延伸到附近，附近，Tb4+的吸收的吸收峰在峰在附近。附近。29在基質(zhì)中，作為在基質(zhì)中，作為而而摻入的摻入的離子離子稱為稱為。30的的發(fā)光體發(fā)光體是稀土是稀土發(fā)光材料中的最主要的一類，根據(jù)發(fā)光材料中的最主要的一類，根據(jù)又可分為兩種情況：又可分為兩種情況： 材料基質(zhì)為材料基質(zhì)為；如如Y2O3 ：Eu3+； 材料基質(zhì)為材料基質(zhì)為；如如SrAl2O4：Eu2+。 31可以作為可以作為主要是主要是Gd3+兩側(cè)的兩側(cè)的Sm3+、Eu2+、D

10、y3+。其中應(yīng)用最多的是其中應(yīng)用最多的是。32Tb3+是常見(jiàn)的是常見(jiàn)的。另外，另外，Pr3+、Nd3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Y3+可作為可作為上轉(zhuǎn)換材料的上轉(zhuǎn)換材料的或或。 33可以通過(guò)選擇可以通過(guò)選擇，添加適，添加適當(dāng)?shù)漠?dāng)?shù)模瑢?duì)對(duì)Eu2+的影的影響，制備出響，制備出特定波長(zhǎng)的特定波長(zhǎng)的新型熒光體，提高熒新型熒光體，提高熒光體的發(fā)光效率，故這類光體的發(fā)光效率，故這類具有廣泛具有廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。 34常見(jiàn)的可常見(jiàn)的可作為基質(zhì)材料的稀土化合物作為基質(zhì)材料的稀土化合物有有、和和等，也可以等，也可以稀土稀土與過(guò)渡元素共同構(gòu)成的化合物與過(guò)渡元素共同構(gòu)成的化合物作為基質(zhì)材作為基質(zhì)材料料(如如

11、YVO4)。 35 將適當(dāng)選擇的將適當(dāng)選擇的(、)按不同比例合成，可引按不同比例合成，可引起不同的彩色感覺(jué)；起不同的彩色感覺(jué)；36 （1977年獲得美國(guó)重大技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)）年獲得美國(guó)重大技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)）發(fā)藍(lán)光發(fā)藍(lán)光 (峰值峰值450nm) 的銪激活的多鋁酸鋇的銪激活的多鋁酸鋇鎂鎂 (BaMg2Al16O27：Eu2+)發(fā)綠光發(fā)綠光 (峰值峰值543nm) 的鈰、鋱激活的多鋁的鈰、鋱激活的多鋁酸鎂酸鎂 (MgAl11O19：Ce3+, Tb3+)發(fā)紅光發(fā)紅光 (峰值峰值611nm) 的銪激活的氧化釔的銪激活的氧化釔 (Y2O3：Eu3+)37將將Y2O3和和Eu2O3按一定比例混合按一定比例混合后溶于后

12、溶于6mol/L鹽酸，鹽酸，濾去不溶物濾去不溶物，加，加熱近沸，以溫度約熱近沸，以溫度約95的的15草酸草酸進(jìn)進(jìn)行沉淀。行沉淀。383923h后過(guò)濾，后過(guò)濾，洗滌沉淀洗滌沉淀至近中性至近中性，烘干。，烘干。在在850900加熱，使之分解為加熱，使之分解為 (Y, Eu)2O3的混合物。的混合物。將混合物將混合物置于坩堝中置于坩堝中，在，在12501300下灼燒下灼燒35h，經(jīng)經(jīng)選粉選粉、過(guò)篩過(guò)篩，得成，得成品。品。 40三種成分按一定比例混合，可以制三種成分按一定比例混合，可以制成成為為25006500K的的任意光色的熒任意光色的熒光燈光燈，達(dá)達(dá)80lm/w以上，平均顯色指以上，平均顯色指數(shù)達(dá)

13、數(shù)達(dá)85。1931-CIE標(biāo)準(zhǔn)色度圖標(biāo)準(zhǔn)色度圖42合成的彩色合成的彩色決定于決定于，其，其決定于決定于；三種基色三種基色，任一種基，任一種基色不能由其他兩種基色配出。色不能由其他兩種基色配出。 v2.2.稀土發(fā)光材料的優(yōu)點(diǎn)：稀土發(fā)光材料的優(yōu)點(diǎn)：v吸收能量的能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高；可發(fā)射吸收能量的能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高；可發(fā)射從紫外光到紅外光的光譜，特別是在可見(jiàn)從紫外光到紅外光的光譜，特別是在可見(jiàn)光區(qū)有很強(qiáng)的發(fā)射能力；熒光壽命從納秒光區(qū)有很強(qiáng)的發(fā)射能力；熒光壽命從納秒到毫秒，跨越到毫秒，跨越6 6個(gè)數(shù)量級(jí)；它們的物理化學(xué)個(gè)數(shù)量級(jí)；它們的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，能承受大功率的電子束、高能性能穩(wěn)定，能承受大功率的

14、電子束、高能射線和強(qiáng)紫外光子的作用等。射線和強(qiáng)紫外光子的作用等。v3.3.稀土發(fā)光材料的發(fā)光性能參數(shù)稀土發(fā)光材料的發(fā)光性能參數(shù)v（1 1）發(fā)光效率（光效）發(fā)光效率（光效）v材料吸收激發(fā)能量后將其中百分之多少的材料吸收激發(fā)能量后將其中百分之多少的能量轉(zhuǎn)變成光，即發(fā)光能量與吸收能量之能量轉(zhuǎn)變成光，即發(fā)光能量與吸收能量之比稱為發(fā)光效率。分為能量效率和量子效比稱為發(fā)光效率。分為能量效率和量子效率。率。a.a.量子效率量子效率 發(fā)光材料發(fā)射的量子數(shù)發(fā)光材料發(fā)射的量子數(shù)N N發(fā)光發(fā)光與激發(fā)與激發(fā)時(shí)所吸收的量子數(shù)時(shí)所吸收的量子數(shù)N N吸收吸收的比值稱為量子效率的比值稱為量子效率量。量。 量量N N發(fā)光發(fā)光/

15、N/N吸收吸收vB.B.能量效率能量效率 發(fā)光材料的發(fā)光能量發(fā)光材料的發(fā)光能量E E發(fā)光發(fā)光與與吸收能量吸收能量E E吸收吸收之比稱為能量效率之比稱為能量效率能。能。v 能能E E發(fā)光發(fā)光/E/E吸收吸收v復(fù)合型發(fā)光材料是通過(guò)基質(zhì)吸收了激發(fā)能復(fù)合型發(fā)光材料是通過(guò)基質(zhì)吸收了激發(fā)能量，形成電子和空穴，它們沿晶格移動(dòng)時(shí)量，形成電子和空穴，它們沿晶格移動(dòng)時(shí)，可能被陷阱捕獲，以及空穴和電子的，可能被陷阱捕獲，以及空穴和電子的“無(wú)輻射復(fù)合無(wú)輻射復(fù)合”會(huì)消耗能量，使能量效率下會(huì)消耗能量，使能量效率下降。特征型發(fā)光材料是發(fā)光中心直接吸收降。特征型發(fā)光材料是發(fā)光中心直接吸收能量，發(fā)光效率最高。能量，發(fā)光效率最高

16、。v（2 2）發(fā)光強(qiáng)度）發(fā)光強(qiáng)度v一定面積的發(fā)光表面沿法線方向所產(chǎn)生的一定面積的發(fā)光表面沿法線方向所產(chǎn)生的光強(qiáng)叫發(fā)光強(qiáng)度。用光強(qiáng)叫發(fā)光強(qiáng)度。用I I表示表示v在實(shí)際生產(chǎn)或應(yīng)用中，通常用相對(duì)強(qiáng)度來(lái)在實(shí)際生產(chǎn)或應(yīng)用中，通常用相對(duì)強(qiáng)度來(lái)表示發(fā)光強(qiáng)度。待測(cè)發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度表示發(fā)光強(qiáng)度。待測(cè)發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度與同樣激發(fā)條件下測(cè)出的作為標(biāo)準(zhǔn)材料強(qiáng)與同樣激發(fā)條件下測(cè)出的作為標(biāo)準(zhǔn)材料強(qiáng)度的比值，就是待測(cè)發(fā)光材料的度的比值，就是待測(cè)發(fā)光材料的相對(duì)發(fā)光相對(duì)發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度。度。（3 3）吸收光譜）吸收光譜v反映了光照射到發(fā)光材料上，其激發(fā)光波反映了光照射到發(fā)光材料上，其激發(fā)光波長(zhǎng)和材料所吸收能量值的關(guān)系。長(zhǎng)和材料所吸

17、收能量值的關(guān)系。v激發(fā)光照射發(fā)光材料時(shí)，一部分光波被反激發(fā)光照射發(fā)光材料時(shí)，一部分光波被反射和散射，一部分光透射，余下的光才被射和散射，一部分光透射，余下的光才被材料所吸收。材料所吸收。v K K( (吸收吸收)=1-K)=1-K( (反射）反射）v分立中心的發(fā)光衰減比較簡(jiǎn)單，在激發(fā)停止分立中心的發(fā)光衰減比較簡(jiǎn)單，在激發(fā)停止后，發(fā)光的強(qiáng)度正比于激發(fā)的發(fā)光中心的數(shù)后，發(fā)光的強(qiáng)度正比于激發(fā)的發(fā)光中心的數(shù)目，目，I I（t t）I I0 0e e-at-atI I是是t t時(shí)刻的瞬態(tài)發(fā)光強(qiáng)度，時(shí)刻的瞬態(tài)發(fā)光強(qiáng)度，t t是時(shí)間，是時(shí)間，a a是常是常數(shù)數(shù)v（4 4）激發(fā)光譜）激發(fā)光譜 excitati

18、on spectraexcitation spectrav 在發(fā)光材料的發(fā)光光譜中，某一譜帶或在發(fā)光材料的發(fā)光光譜中，某一譜帶或譜線的發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)光波長(zhǎng)改變而變化的譜線的發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)光波長(zhǎng)改變而變化的曲線被稱為激發(fā)光譜。它反映了發(fā)光材料所曲線被稱為激發(fā)光譜。它反映了發(fā)光材料所吸收的激發(fā)光波長(zhǎng)中，哪些波長(zhǎng)的光對(duì)材料吸收的激發(fā)光波長(zhǎng)中，哪些波長(zhǎng)的光對(duì)材料的發(fā)光更有效。這為確定哪些波段范圍內(nèi)的的發(fā)光更有效。這為確定哪些波段范圍內(nèi)的激發(fā)光對(duì)材料的發(fā)光提供了更有效的直接依激發(fā)光對(duì)材料的發(fā)光提供了更有效的直接依據(jù)。據(jù)。v（5 5）發(fā)射光譜）發(fā)射光譜 emission spectraemission s

19、pectrav受到激發(fā)后，最外層的電子得到能量，可以受到激發(fā)后，最外層的電子得到能量，可以躍遷到一個(gè)更高的能量狀態(tài)，稱為躍遷到一個(gè)更高的能量狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)。這些能量狀態(tài)是分立的。激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的這些能量狀態(tài)是分立的。激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，被送到這個(gè)激發(fā)態(tài)的電子可以耗散部分能，被送到這個(gè)激發(fā)態(tài)的電子可以耗散部分能量，到達(dá)另一個(gè)激發(fā)態(tài)，但最終要躍遷回穩(wěn)量，到達(dá)另一個(gè)激發(fā)態(tài)，但最終要躍遷回穩(wěn)定的基態(tài)。定的基態(tài)。v發(fā)射光譜是指發(fā)光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)或能量的分布發(fā)射光譜是指發(fā)光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)或能量的分布曲線，它類似人的指紋，是發(fā)光材料獨(dú)具的曲線，它類似人的指紋，是發(fā)光材料獨(dú)具的特征。特征。v材料的發(fā)光光譜屬于哪

20、一類，這既與基質(zhì)有材料的發(fā)光光譜屬于哪一類，這既與基質(zhì)有關(guān)，又與雜質(zhì)有關(guān)。關(guān)，又與雜質(zhì)有關(guān)。v寬帶：半寬度約寬帶：半寬度約100nm100nm，CaWOCaWO4 4v窄帶：半寬度約窄帶：半寬度約50nm50nm， Sr(POSr(PO4 4)Cl:Eu)Cl:Eu3+3+v線譜：半寬度約線譜：半寬度約0.1nm0.1nm，GdVOGdVO4 4:Eu:Eu3+3+v隨著基質(zhì)的改變，發(fā)光的顏色也可改變。隨著基質(zhì)的改變，發(fā)光的顏色也可改變。推測(cè)推測(cè)發(fā)射發(fā)射光譜光譜圖形圖形結(jié)結(jié) 論論推測(cè)推測(cè)發(fā)射發(fā)射光譜光譜圖形圖形v（6 6）發(fā)光衰減）發(fā)光衰減v 發(fā)光材料在紫外光激發(fā)停止后，仍可持發(fā)光材料在紫外光

21、激發(fā)停止后，仍可持續(xù)發(fā)光，但發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱，直至完全消續(xù)發(fā)光，但發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱，直至完全消失，這一過(guò)程就是發(fā)光衰減。由于激發(fā)后，失，這一過(guò)程就是發(fā)光衰減。由于激發(fā)后，電子要在激發(fā)態(tài)中進(jìn)行調(diào)整，從到達(dá)激發(fā)態(tài)電子要在激發(fā)態(tài)中進(jìn)行調(diào)整，從到達(dá)激發(fā)態(tài)到躍遷回基態(tài)時(shí)的這段時(shí)間里，還有其他過(guò)到躍遷回基態(tài)時(shí)的這段時(shí)間里，還有其他過(guò)程參與競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)不同的發(fā)光材料，發(fā)光期間程參與競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)不同的發(fā)光材料，發(fā)光期間各不相同，它是發(fā)光的另一個(gè)重要特征。各不相同，它是發(fā)光的另一個(gè)重要特征。固體材料固體材料（多晶、單晶和薄膜）（多晶、單晶和薄膜）無(wú)機(jī)化合物無(wú)機(jī)化合物有機(jī)化合物有機(jī)化合物組成組成發(fā)發(fā)光光材材料料主主要要分

22、分類類激發(fā)方法激發(fā)方法光致發(fā)光材料光致發(fā)光材料電致發(fā)光材料電致發(fā)光材料陰極射線致發(fā)光材料陰極射線致發(fā)光材料X X射線發(fā)光材料射線發(fā)光材料放射線發(fā)光材料放射線發(fā)光材料3.3 3.3 發(fā)光材料的主要類型發(fā)光材料的主要類型v根據(jù)激發(fā)方法可將發(fā)光材料分為：根據(jù)激發(fā)方法可將發(fā)光材料分為：（1 1）光致發(fā)光材料：）光致發(fā)光材料： 用紫外光、可見(jiàn)光或用紫外光、可見(jiàn)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(zhǎng)余光致發(fā)光。分為熒光燈用發(fā)光材料、長(zhǎng)余輝發(fā)光材料和上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料等。輝發(fā)光材料和上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料等。（2 2）電致發(fā)光材料：）電致發(fā)光材料：

23、在直流或交流電場(chǎng)作用在直流或交流電場(chǎng)作用下，依靠電流和電場(chǎng)的激發(fā)使無(wú)機(jī)材料發(fā)下，依靠電流和電場(chǎng)的激發(fā)使無(wú)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。能直接轉(zhuǎn)換成光。（3 3）陰極射線致發(fā)光材料）陰極射線致發(fā)光材料: :v電子束能量：幾千幾萬(wàn)電子束能量：幾千幾萬(wàn)eVeVv紫外光能量紫外光能量: 5: 56eV6eV因此因此, ,有些材料沒(méi)有光致發(fā)光，但卻有陰極射線有些材料沒(méi)有光致發(fā)光，但卻有陰極射線發(fā)光。發(fā)光。這類發(fā)光材料一般用于電子束管用熒光粉，這類發(fā)光材料一般用于電子束管用熒光粉，其產(chǎn)量?jī)H次于燈用熒光粉。其產(chǎn)量?jī)H次于燈用熒光粉。陰極射線管背

24、光彩色電視機(jī)（4 4）X X射線發(fā)光材料：射線發(fā)光材料： 由由X X射線來(lái)激發(fā)發(fā)光射線來(lái)激發(fā)發(fā)光材料產(chǎn)生發(fā)光的現(xiàn)象。材料產(chǎn)生發(fā)光的現(xiàn)象。X X射線致發(fā)光材料主要射線致發(fā)光材料主要分為直接觀察屏發(fā)光材料、分為直接觀察屏發(fā)光材料、X X射線增感屏發(fā)光射線增感屏發(fā)光材料和材料和X X射線斷層掃描熒光粉。射線斷層掃描熒光粉。（5 5）放射線發(fā)光材料：）放射線發(fā)光材料：由放射性物質(zhì)蛻變時(shí)由放射性物質(zhì)蛻變時(shí)放出的放出的粒子、粒子、粒子和粒子和射線激發(fā)而發(fā)光射線激發(fā)而發(fā)光的物質(zhì)稱為放射線發(fā)光材料。的物質(zhì)稱為放射線發(fā)光材料。 激活發(fā)光材料的紫外線能量可以直接被發(fā)光中心吸收激活發(fā)光材料的紫外線能量可以直接被發(fā)光

25、中心吸收（激活劑或雜質(zhì)吸收），也可以被發(fā)光材料的基質(zhì)所吸收（激活劑或雜質(zhì)吸收），也可以被發(fā)光材料的基質(zhì)所吸收（本征吸收）。本征吸收）。 在第一種情況下，吸收或伴有激活劑的電子殼層內(nèi)的在第一種情況下，吸收或伴有激活劑的電子殼層內(nèi)的電子向較高能級(jí)躍遷，或電子與激活劑完全脫離及激活劑躍電子向較高能級(jí)躍遷，或電子與激活劑完全脫離及激活劑躍遷到離子態(tài)；遷到離子態(tài)； 在第二種情況下，基質(zhì)吸收能量時(shí)，在基質(zhì)中形成空在第二種情況下，基質(zhì)吸收能量時(shí)，在基質(zhì)中形成空穴和電子，空穴可能沿晶體移動(dòng)，并被束縛在各個(gè)發(fā)光中心穴和電子，空穴可能沿晶體移動(dòng)，并被束縛在各個(gè)發(fā)光中心上。輻射是由于電子返回到較低能級(jí)或電子和離子中心（空上。輻射是由于電子返回到較低能級(jí)或電子和離子中心（空穴）再結(jié)合（復(fù)合）所致。穴）再結(jié)合（復(fù)合）所致。 某些材料的發(fā)光（能量的吸收和能量的輻射）只和發(fā)光某些材料的發(fā)光（能量的吸收和能量的輻射）只和發(fā)光中心內(nèi)的電子躍遷有關(guān)，中心內(nèi)的電子躍遷有關(guān)，這種材料稱