光致發(fā)光和電致發(fā)光譜

光致發(fā)光和電致發(fā)光譜光致發(fā)光和電致發(fā)光譜光致發(fā)光和電致發(fā)光譜什么是發(fā)光？光輻射有平衡輻射和非平衡輻射兩大類，即熱輻射和發(fā)光。任何物體只要具有一定的溫度，則該物體必定具有與此溫度下處于熱平衡狀態(tài)的輻射(紅光、紅外輻射)。非平衡輻射是指在某種外界作用的激發(fā)下，體系偏離原來(lái)的平衡態(tài)，如果物體在回復(fù)到平衡態(tài)的過(guò)程中，其多余的能量以光輻射的形式釋放出來(lái)，則稱為發(fā)光。因此發(fā)光是一種疊加在熱輻射背景上的非平衡輻射，其持續(xù)時(shí)間要超過(guò)光的振動(dòng)周期。2由于本人工作能力和接觸項(xiàng)目有限，希望借此機(jī)會(huì)將自己的體會(huì)與大家分享，更希望大家能提出更多更為深刻的意見!謝謝光致發(fā)光和電致發(fā)光譜光致發(fā)光和電致發(fā)光譜光致發(fā)光和電致發(fā)光譜什么是發(fā)光？光輻射有平衡輻射和非平衡輻射兩大類，即熱輻射和發(fā)光。任何物體只要具有一定的溫度，則該物體必定具有與此溫度下處于熱平衡狀態(tài)的輻射(紅光、紅外輻射)。非平衡輻射是指在某種外界作用的激發(fā)下，體系偏離原來(lái)的平衡態(tài)，如果物體在回復(fù)到平衡態(tài)的過(guò)程中，其多余的能量以光輻射的形式釋放出來(lái)，則稱為發(fā)光。因此發(fā)光是一種疊加在熱輻射背景上的非平衡輻射，其持續(xù)時(shí)間要超過(guò)光的振動(dòng)周期。2什么是發(fā)光？光輻射有平衡輻射和非平衡輻射兩大類，即熱因此，物體發(fā)光有以下兩個(gè)基本特征。

1.任何物體在一定溫度下都具有平衡熱輻射，而發(fā)光是指吸收外來(lái)能量發(fā)出的總輻射中超出平衡熱輻射的部分。

2.當(dāng)外界激發(fā)源對(duì)材料的作用停止后，發(fā)光還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，稱為余這是固體發(fā)光與其他光發(fā)射現(xiàn)象的根本區(qū)別。一般以持續(xù)時(shí)間10-8s為分界，短于10-8

s的稱為熒光，長(zhǎng)于10-8s的稱為磷光。3因此，物體發(fā)光有以下兩個(gè)基本特征。1.一.光致發(fā)光譜1光致發(fā)光發(fā)光基本原理

光致發(fā)光光譜的實(shí)驗(yàn)裝置及方法23光致發(fā)光的應(yīng)用4一.光致發(fā)光譜1光致發(fā)光發(fā)光基本原理1.1光致發(fā)光的定義所謂光致發(fā)光（Photoluminescence簡(jiǎn)稱PL），是指物體依賴外界光源進(jìn)行照射，從而獲得能量，產(chǎn)生激發(fā)導(dǎo)至發(fā)光的現(xiàn)象。也指物質(zhì)吸收光子（或電磁波）后重新輻射出光子（或電磁波）的過(guò)程。

1.

從量子力學(xué)理論上，這一過(guò)程可以描述為物質(zhì)吸收光子躍遷到較高能級(jí)的激發(fā)態(tài)后返回低能態(tài)，同時(shí)放出光子的過(guò)程。光致發(fā)光是多種形式的熒光（Fluorescence）中的一種。光致發(fā)光的基本原理1.51.1光致發(fā)光的定義所謂光致發(fā)光（Photolum非輻射衰變過(guò)程1.2光致發(fā)光的基本原理

設(shè)一系統(tǒng)的能級(jí)結(jié)構(gòu)如圖，E0為基態(tài)能量，E1-E6為激發(fā)態(tài)，受到激發(fā)后，若系統(tǒng)從能級(jí)E0躍遷到E5，由于從E2-E5能級(jí)間相距很近，可通過(guò)非輻射性級(jí)聯(lián)過(guò)程發(fā)射聲子，由E5能級(jí)降到E2能級(jí)，從E2到E1或E0的能級(jí)間距較大，則可能通過(guò)發(fā)射光子的輻射性躍遷來(lái)完成，這時(shí)就可觀測(cè)到發(fā)光，在這種情況下發(fā)射的光子能量分別為E6E5E4E3E2E1E0激發(fā)過(guò)程輻射衰變過(guò)程6非輻射衰變過(guò)程1.2光致發(fā)光的基本原理設(shè)一（1）發(fā)光中心

進(jìn)行輻射躍遷過(guò)程的實(shí)體即是發(fā)光中心，它是發(fā)光體中被激發(fā)的電子躍遷回基態(tài)(或與空穴復(fù)合)發(fā)射出光子的特定中心。發(fā)光體吸收外界的能量以后，經(jīng)過(guò)傳輸、轉(zhuǎn)換等一系列過(guò)程，最后以光的形式發(fā)射出來(lái)。光的發(fā)射對(duì)應(yīng)著電子在某些能級(jí)之間的躍遷。如果所涉及的能級(jí)是屬于一定的離子、離子團(tuán)或分子時(shí)，這種離子、離子團(tuán)或分子就稱為發(fā)光中心。

分立發(fā)光中心被激發(fā)的電子沒有離開中心而回到基態(tài)產(chǎn)生發(fā)光。復(fù)合發(fā)光中心電子被激發(fā)后離化，與空穴通過(guò)特定中心復(fù)合產(chǎn)生發(fā)光。7（1）發(fā)光中心進(jìn)行輻射躍遷過(guò)程的實(shí)體即是發(fā)光中兩種不同形式的發(fā)光

光致發(fā)光大致經(jīng)歷吸收、能量傳遞和光發(fā)射三個(gè)主要階段。光的吸收和發(fā)射都是發(fā)生在能級(jí)之間的躍遷，都經(jīng)過(guò)激發(fā)態(tài)，而能量傳遞則是由于激發(fā)態(tài)的運(yùn)動(dòng)，激發(fā)光輻射的能量可直接被發(fā)光中心吸收，也可被發(fā)光材料的基質(zhì)吸收。在第一種情況下，發(fā)光中心吸收能量向較高能級(jí)躍遷，隨后躍遷回到較低能級(jí)或基態(tài)能級(jí)而產(chǎn)生發(fā)光。在第二種情況下，基質(zhì)吸收光能，在基質(zhì)中形成電子空穴對(duì)，他們可能在晶體中運(yùn)動(dòng)，或被束縛在各個(gè)發(fā)光中心上，電子與空穴復(fù)合而引起發(fā)光，這種發(fā)光叫做復(fù)合發(fā)光。8兩種不同形式的發(fā)光光致發(fā)光大致經(jīng)歷吸收、能量當(dāng)發(fā)光中心離子處于基質(zhì)的能帶中時(shí)，會(huì)形成一個(gè)局域能級(jí)，處在基質(zhì)導(dǎo)帶和價(jià)帶之間，即位于基質(zhì)的禁帶中。不同的基質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)光中心離子在禁帶中形成的局域能級(jí)的位置部同．從而在光激發(fā)下．會(huì)產(chǎn)生不同的躍遷、導(dǎo)致不同的發(fā)光色。9當(dāng)發(fā)光中心離子處于基質(zhì)的能帶中時(shí)，會(huì)形成一個(gè)局（2）位形坐標(biāo)圖位形坐標(biāo)曲線是解釋電子－聲子相互作用的一種物理模型，用一個(gè)坐標(biāo)來(lái)代表離子的位置，作為橫軸；縱軸表示電子-離子系統(tǒng)的能量，包括電子能量和離子勢(shì)能，這就是位形坐標(biāo)曲線。

如圖，曲線代表離子位置變化時(shí)系統(tǒng)的能量的改變情況，也可以看作是電子在某一狀態(tài)時(shí)離子的勢(shì)能曲線。橫軸是離子位置，縱軸是能量。下面一條曲線是在基態(tài)時(shí)系統(tǒng)的能量隨位形坐標(biāo)的變化，上面一條對(duì)應(yīng)電子在激發(fā)態(tài)時(shí)系統(tǒng)的能量隨位形坐標(biāo)的變化。A到B是吸收，C到D代表發(fā)光，E是電子基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能量差，水平短橫線代表離子的振動(dòng)能級(jí)。10（2）位形坐標(biāo)圖位形坐標(biāo)曲線是解釋電子－聲子相互作

吸收光譜是描述吸收系數(shù)隨入射光波長(zhǎng)變化的譜圖，發(fā)光材料對(duì)光的吸收遵循式中——波長(zhǎng)為A的人射光的初始強(qiáng)度；——入射光通過(guò)厚度為x的發(fā)光材料后的強(qiáng)度；——不隨光強(qiáng)但隨波長(zhǎng)變化的一個(gè)系數(shù)，稱為吸收系數(shù)。（3）吸收光譜（Absorptionspectrum）發(fā)光材料的吸收光譜主要決定于材料的基質(zhì)，而激活劑和其他雜質(zhì)對(duì)吸收光譜也有一定的影響。多數(shù)情況下，發(fā)光中心是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，發(fā)光材料基質(zhì)晶格周圍的離子對(duì)它的性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生影響。被吸收的光能一部分輻射發(fā)光，一部分能量以晶格振動(dòng)等非輻射方式消耗掉。大多數(shù)發(fā)光材料主吸收帶在紫外光譜區(qū)。發(fā)光材料的紫外吸收光譜可由紫外一可見分光光度計(jì)來(lái)測(cè)量。11吸收光譜是描述吸收系數(shù)隨入射光波長(zhǎng)變化的譜圖，發(fā)光激發(fā)光譜是指發(fā)光材料在不同波長(zhǎng)光的激發(fā)下，該材料的某一發(fā)光譜線和譜帶的強(qiáng)度或發(fā)射效率與激發(fā)波長(zhǎng)的關(guān)系。（4）激發(fā)光譜（Excitationspectrum）激發(fā)光譜反應(yīng)了不同波長(zhǎng)的光激發(fā)材料的效果。根據(jù)激發(fā)光譜可以確定激發(fā)該發(fā)光材料使其發(fā)光所需的激發(fā)光波長(zhǎng)范圍，并可以確定某發(fā)射譜線強(qiáng)度最大時(shí)的最佳激發(fā)光波長(zhǎng)。激發(fā)光譜對(duì)分析發(fā)光的激發(fā)過(guò)程具有重要意義。12激發(fā)光譜是指發(fā)光材料在不同波長(zhǎng)光的激發(fā)下，該材發(fā)射光譜是指發(fā)光材料在某一特定波長(zhǎng)光的激發(fā)下，所發(fā)射的不同波長(zhǎng)光的強(qiáng)度或能量分布。（5）發(fā)射光譜（光致發(fā)光譜/Emissionspectrum）許多發(fā)光材料的發(fā)射光譜是連續(xù)譜帶，由一個(gè)或幾個(gè)峰狀的曲線所組成，這類曲線可以用高斯函數(shù)表示。還有一些材料的發(fā)射光譜比較窄，甚至呈譜線狀。這種發(fā)射光譜如果以發(fā)射光的能量分布來(lái)做圖稱為光譜能量分布圖。對(duì)于發(fā)光材料，發(fā)射光譜及其對(duì)應(yīng)的激發(fā)光譜是非常重要的性質(zhì)，激發(fā)、發(fā)射光譜通常采用紫外—可見熒光分光光度計(jì)進(jìn)行掃描。13發(fā)射光譜是指發(fā)光材料在某一特定波長(zhǎng)光的激發(fā)下，所發(fā)射（6）激活和激活劑

晶體中對(duì)完整周期點(diǎn)陣或結(jié)構(gòu)的任何偏離都是缺陷。在發(fā)光材料的基質(zhì)晶體中加入某種雜質(zhì)，造成結(jié)構(gòu)上的缺陷，由于這種結(jié)構(gòu)缺陷，使原來(lái)不發(fā)光或發(fā)光很微弱的材料產(chǎn)生發(fā)光，這種作用叫做激活，所加入的雜質(zhì)稱為激活劑。敏化劑（促進(jìn)作用）猝滅劑（削弱作用）共激活劑自激活（不加激活劑，因基質(zhì)晶體中自身結(jié)構(gòu)缺陷而產(chǎn)生發(fā)光）14（6）激活和激活劑晶體中對(duì)完整周期點(diǎn)陣或結(jié)構(gòu)光致發(fā)光的過(guò)程

當(dāng)外部光源如紫外光、可見光甚至激光照射到光致發(fā)光材料時(shí)，發(fā)光材料就會(huì)發(fā)射出特征光如可見光、紫外光等，發(fā)光過(guò)程一般由以下幾個(gè)過(guò)程構(gòu)成

(1)基質(zhì)晶格或激活劑(或稱發(fā)光中心)吸收激發(fā)能。

(2)基質(zhì)晶格將吸收的激發(fā)能傳遞給激活劑。

(3)被激活的激活劑發(fā)出熒光而返回基態(tài)，同時(shí)伴隨有部分非發(fā)光躍遷，能量以熱的形式散發(fā)。整個(gè)發(fā)光過(guò)程示意圖如圖所示。熒光粉的光致發(fā)光過(guò)程A激活劑15光致發(fā)光的過(guò)程當(dāng)外部光源如紫外光、可見光甚至激光照射1.吸收過(guò)程Y2O3：Eu3+吸收光譜161.吸收過(guò)程Y2O3：Eu3+吸收光譜16設(shè)離子的平均位置用R表示，采用簡(jiǎn)諧近似則離子受到偏離中心R0的回復(fù)力為：

F=-K(R-R0)在某個(gè)電子狀態(tài)下離子的勢(shì)能（離子晶格振動(dòng)能）可以表示為按照量子力學(xué)簡(jiǎn)諧振子的能量表示為：為振子頻率基態(tài)和激發(fā)態(tài)的位形拋物線形狀有差別，最低點(diǎn)也不同。即k不同，R0不同。這種差別來(lái)源于基態(tài)與激發(fā)態(tài)與晶格的作用不同?！鱎=R0’—R017設(shè)離子的平均位置用R表示，采用簡(jiǎn)諧近似則離子受到偏離中心R0光學(xué)吸收躍遷是垂直的。原因是當(dāng)發(fā)光中心吸收了發(fā)光能時(shí)，系統(tǒng)的能量將由基態(tài)豎直的躍遷到激發(fā)態(tài)。從基態(tài)向激發(fā)態(tài)的躍遷是電子的，而水平位移是核的，距離只是核間距，電子的激發(fā)時(shí)間很短，電子的運(yùn)動(dòng)比核快很多，激發(fā)結(jié)束的瞬間系統(tǒng)的位形沒能來(lái)得及發(fā)生變化。所以電子躍遷可以很好地近似看作在靜態(tài)環(huán)境內(nèi)進(jìn)行。按照弗蘭克－康登原理：18光學(xué)吸收躍遷是垂直的。原因是當(dāng)發(fā)光中心吸收了光吸收的躍遷從最低振動(dòng)能級(jí)(也即v=0，v是振動(dòng)量子數(shù))處開始的，因此在振動(dòng)波函數(shù)有最大值的R0處最可能發(fā)生躍遷。躍遷結(jié)束在激發(fā)態(tài)拋物線的棱上，因?yàn)榇颂幖ぐl(fā)態(tài)的振動(dòng)能級(jí)取得最大值，此躍遷對(duì)應(yīng)于吸收帶的最大?；鶓B(tài)偏離R0處（v>0）也會(huì)產(chǎn)生吸收躍遷，但幾率降低。這樣導(dǎo)致吸收譜具有一定的寬度。R0處對(duì)應(yīng)的吸收能量為E0，則拋物線左側(cè)和右側(cè)對(duì)應(yīng)能量分別高于和低于E0。位形坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)的寬帶吸收示意吸收譜的寬度取決于基態(tài)和激發(fā)態(tài)拋物線最低值R的差值(△R)19光吸收的躍遷從最低振動(dòng)能級(jí)(也即v=0，v是位形坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)的吸收譜如果△R＝o，則一條拋物線位于另一條的正上方，吸收躍遷的帶寬消失，吸收寬帶變成窄線。這是因?yàn)楫?dāng)△

R＝0時(shí)，v＝o和v’＝o能級(jí)之間的振動(dòng)重疊最大，這是因?yàn)檎駝?dòng)波函數(shù)在R＝R0時(shí)有最大值。吸收譜由呈現(xiàn)一條線狀譜峰,對(duì)應(yīng)于v＝o向v’＝o的躍遷。由于此類躍遷不涉及振動(dòng)，所以此躍遷被稱為零振動(dòng)或無(wú)聲子躍遷。然而，如果△

R≠0，則v＝o與幾個(gè)v’＞o能級(jí)間有最大的振動(dòng)重疊，就可以觀察到寬帶吸收。吸收帶越寬，則△R值越大。吸收譜的寬度可以表征激發(fā)態(tài)和基態(tài)之間的△R值的大小。

20位形坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)的吸收譜如果△R＝o，則一條拋通常把△R＝o的情況叫作弱耦合方式，△R＞o的情況叫作中耦合方式，△R≥0的情況叫作強(qiáng)耦合方式，△R值用于量度相互作用的強(qiáng)度。位形坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)的吸收譜耦合：電子與晶格振動(dòng)相互作用。△R反映了這種耦合的強(qiáng)度。在較高溫度下，起始狀態(tài)也可能是v＞0的能級(jí)，這樣會(huì)使吸收帶更寬。21通常把△R＝o的情況叫作弱耦合方式，△R＞除了發(fā)光中心吸收外界能量，基質(zhì)晶格也會(huì)吸收能量，通過(guò)兩種方式：基質(zhì)晶格吸收1、產(chǎn)生自由電子和空穴；光躍遷屬于電荷躍遷類型。2、產(chǎn)生電子-空穴對(duì)（激子）。前者需要的能量超過(guò)材料的帶隙；后者可以略小于帶隙。ZnS型半導(dǎo)體基質(zhì)吸收22除了發(fā)光中心吸收外界能量，基質(zhì)晶格也會(huì)吸收能量發(fā)光材料吸收激發(fā)能將發(fā)光中心帶到激發(fā)態(tài)的高振動(dòng)能級(jí)。然后，中心首先回到激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，將多余能量傳給周圍離子，也可以說(shuō)原子核調(diào)整到新的激發(fā)態(tài)位置，這樣原子間距離等于激發(fā)態(tài)平衡距離，位形坐標(biāo)改變了△R，此過(guò)程稱為弛豫。2.始于激發(fā)態(tài)的光輻射返回基態(tài)：發(fā)光

體系從激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)發(fā)光而返回基態(tài)，此過(guò)程遵循與吸收過(guò)程同樣的定則。體系返回基態(tài)可能會(huì)將能量差以光的形式釋放出，這就是發(fā)光；也可能以其他能量而不是光子的形式釋放出，這就是非輻射返回。23發(fā)光材料吸收激發(fā)能將發(fā)光中心帶到激發(fā)態(tài)的高振動(dòng)從激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，系統(tǒng)可以自發(fā)的返回基態(tài)并發(fā)射輻射，通過(guò)發(fā)射，中心回到基態(tài)的高振動(dòng)能級(jí)，然后再次弛豫回到基態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，由于存在弛豫過(guò)程，發(fā)射峰要比吸收峰處于更低的能量區(qū)域。如圖。LaOCl中Bi3+發(fā)射光譜和激發(fā)（或吸收）光譜，激發(fā)帶的最大值和發(fā)射帶的最大值之間的差值稱為斯托克斯（stokes）位移，很顯然△R越大，斯托克斯位移越大，吸收帶越寬。24從激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，系統(tǒng)可以自發(fā)斯托克斯定律（Stoke’slaw）發(fā)光材料的發(fā)射光波長(zhǎng)一般總是大于激發(fā)光波長(zhǎng)，這稱為斯托克斯定律，激發(fā)光波長(zhǎng)（或能量）與發(fā)射光波長(zhǎng)（或能量）之差稱為斯托克斯位移，或者說(shuō)發(fā)光的光子能量通常要小于激發(fā)光子的能量。即材料吸收高能量的短波輻射，而發(fā)射出低能量的長(zhǎng)波輻射。反斯托克斯效應(yīng)（Anti-stoke’seffect）物質(zhì)的發(fā)射光波長(zhǎng)短于激發(fā)光波長(zhǎng)，稱為反斯托克斯效應(yīng)，它在實(shí)際上是存在的。但是它的強(qiáng)度很低，常常被看作是一種例外情況，沒有實(shí)用價(jià)值。25斯托克斯定律（Stoke’slaw）發(fā)光材料當(dāng)發(fā)光材料吸收光被激發(fā)后，體系會(huì)從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，然而從激發(fā)態(tài)向基態(tài)的發(fā)光躍遷返回不是唯一的過(guò)程，另一種可能是非輻射返回．也就是不發(fā)光的非輻射返回。非輻射過(guò)程總是與輻射過(guò)程競(jìng)爭(zhēng)．由于發(fā)光材料最重要的要求是更高的光輸出，所以要求此材料中輻射過(guò)程必須比非輻射過(guò)程有更高的概率。非輻射返回基態(tài)材料吸收的能量中不通過(guò)輻射(發(fā)光)放出的部分會(huì)消散于晶格中(非輻射過(guò)程)，所以必須抑制與發(fā)光過(guò)程競(jìng)爭(zhēng)的非輻射過(guò)程。然而，也有的非輻射過(guò)程促進(jìn)光的輸出，也就是保證更有效地激勵(lì)發(fā)光激活劑和促進(jìn)發(fā)光能級(jí)的占據(jù)。26當(dāng)發(fā)光材料吸收光被激發(fā)后，體系會(huì)從激發(fā)態(tài)回到下表給出了某些重要光致發(fā)光材料的量子效率，到目前為止，尚未得到量子效率為100%的材料。27下表給出了某些重要光致發(fā)光材料的量子效率，到目

之前我們?cè)僭O(shè)從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)完全是通過(guò)輻射這一途徑來(lái)完成的，實(shí)際并非如此，事實(shí)上有許多中心是根本不發(fā)光的，28之前我們?cè)僭O(shè)從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)完全是通過(guò)輻射這光致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)裝置和方法2.2.1.實(shí)驗(yàn)裝置1.光源

發(fā)光光譜測(cè)量需要單色性好的光源，而激發(fā)譜的測(cè)量則要求在所需能量范圍內(nèi)具有較平滑的連續(xù)光譜的光源。白熾燈可以產(chǎn)生較好的連續(xù)譜，但貧于紫外成分，所以很少用于波長(zhǎng)低于450nm的情形，汞燈和氙燈是常用的兩種具有線狀譜的光源，汞燈有高壓的和低壓的，低壓汞燈線狀譜較銳，高壓汞燈工作在高溫高壓下，原子譜線展的較寬。但作為紫外光源，二者共同的缺點(diǎn)是在可見光區(qū)和紅外光區(qū)有較大的輸出，另一種常見的紫外光源是氘燈，雖然它的光強(qiáng)度較低，但具有很好的紫外連續(xù)譜，且可見光成分很少。29光致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)裝置和方法2.2.1.實(shí)驗(yàn)裝

和經(jīng)典光源相比，激光具有強(qiáng)度大，會(huì)聚性，單色性好而噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，常用的連續(xù)工作氣體激光器有氦氖激光器，氬離子激光器和氮分子激光器，固體激光器則有紅寶石激光器，半導(dǎo)體激光器光源碘鎢燈汞燈疝燈氘燈GaAsLEDGaAs激光器氦氖激光器氬激光器氪激光器氮激光器染料激光器波長(zhǎng)范圍（nm）可見光區(qū)和紅外光區(qū)紫外區(qū)和可見光區(qū)可見光區(qū)紫外區(qū)930-940837.0-905.0632.8514.5，488.0和457.9之間的線647.1，520.8和476.2之間的線337.1和540.1430到660可調(diào)功率150W100-200W200W20W200mW1W100mW50-700mW30-200mW100，10kW為氬激光器的15-20%30和經(jīng)典光源相比，激光具有強(qiáng)度大，會(huì)聚性，單色2.單色儀和濾光片

單色儀是用來(lái)把激發(fā)光源的多色光變成單色光，或者將樣品所發(fā)出的寬譜帶分解為單色成分，以便獲得其發(fā)光光譜，常用的單色儀依其中的色散元件不同，有棱鏡單色儀和衍射光柵單色儀棱鏡單色儀及其原理312.單色儀和濾光片單色儀是用來(lái)把激發(fā)光源的多色平面光柵單色儀的工作原理是光源發(fā)出的光均勻地照亮在入射狹縫S1上，S1位于離軸拋物鏡M1的焦面上。光經(jīng)過(guò)M1平行照射到光柵上，通過(guò)光柵衍射的衍射作用色散為分開的波長(zhǎng)（顏色）。經(jīng)過(guò)衍射的光回到M1，經(jīng)M1反射的光經(jīng)過(guò)聚焦反射鏡M2，利用每個(gè)波長(zhǎng)離開光柵的角度不同會(huì)聚到S2出射狹縫上，最后照到光電接受元件上。由于光柵的衍射作用，從出射狹縫出來(lái)的光線為單色光。當(dāng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從出射狹縫里出來(lái)的光由短波到長(zhǎng)波依次出現(xiàn)，并且通過(guò)電腦控制可精確地改變出射波長(zhǎng)。32平面光柵單色儀的工作原理是光源發(fā)出的光均勻地照色散分辨率和光通量透過(guò)能力是單色儀性能的兩個(gè)重要指標(biāo)，前者決定了單色儀輸出光的單色性，而后者則表示光通過(guò)單色儀時(shí)的光強(qiáng)損失。一般來(lái)說(shuō)光柵單色儀與相同尺寸的棱鏡單色儀相比，有較高的光通量透過(guò)能力。但有時(shí)出現(xiàn)多級(jí)衍射譜線的問(wèn)題，棱鏡單色儀透過(guò)能力較弱，但有雜散光低的優(yōu)點(diǎn)，不出現(xiàn)多級(jí)譜線，33色散分辨率和光通量透過(guò)能力是單色儀性能的兩個(gè)重濾光片

濾光片是最簡(jiǎn)單而有效地產(chǎn)生單色光或一定寬度的輻射帶的光學(xué)元件，使用不同的濾光片可形成很窄（<1nm）的或很寬(-100nm)的帶通，好的濾光片峰值波長(zhǎng)透過(guò)率可達(dá)到80%以上，選擇合適的濾光片還可以消除光柵單色儀多級(jí)譜線對(duì)測(cè)量光譜的干擾。濾光片價(jià)格低廉，使用方便，但不如單色儀更便于波長(zhǎng)的選擇。34濾光片濾光片是最簡(jiǎn)單而有效地產(chǎn)生單色光或一定3.信號(hào)接收設(shè)備

信號(hào)接收設(shè)備包括光探測(cè)器，信號(hào)放大（或恢復(fù)）器和記錄儀。光探測(cè)器的作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，他常常是發(fā)光測(cè)量中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。因?yàn)樗臋z測(cè)波長(zhǎng)范圍，響應(yīng)時(shí)間或信噪比可能成為對(duì)測(cè)量精確性的限制因素。在可見光和近紅外波段，常用的光探測(cè)器是光電倍增管和硫化鉛紅外探測(cè)器。可根據(jù)具體需要選擇合適的種類和型號(hào)。由光探測(cè)器輸出的電信號(hào)一般很微弱。需要由信號(hào)放大器進(jìn)行放大，然后才能推動(dòng)記錄儀。常用的信號(hào)放大器有測(cè)量放大器（選頻放大器）。后者使用鎖相技術(shù)，從而大大提高了信噪比。353.信號(hào)接收設(shè)備信號(hào)接收設(shè)備包括光探測(cè)器，信號(hào)放大（或4.低溫恒溫箱低溫下進(jìn)行的發(fā)光測(cè)量，?？傻玫阶V線窄而強(qiáng)度大的光譜，從而給出更多的信息，這就需要將樣品放入一個(gè)光學(xué)測(cè)量用的低溫恒溫箱內(nèi)，下圖（a）為一簡(jiǎn)易的玻璃液氮杜瓦瓶，在瓶壁金屬鍍層上開有合適的窗口，以便激發(fā)光射入和樣品所發(fā)射光束的射出，（b）是與之配用的簡(jiǎn)易樣品架的示意圖，支撐桿A要用不銹鋼管等低熱導(dǎo)率材料制成，以減少冷耗，樣品臺(tái)B為六角架，以便一次裝入多個(gè)樣品，使用時(shí)將樣品用萬(wàn)能膠粘在臺(tái)上即可。低溫恒溫箱(a)ABS樣品架（b）364.低溫恒溫箱低溫下進(jìn)行的發(fā)光測(cè)量，常可得到譜線窄而2.2.實(shí)驗(yàn)方法1.光致發(fā)光譜（PL譜）光致發(fā)光譜測(cè)量用的基本實(shí)驗(yàn)裝置配置如圖。其中Ｅ為激發(fā)光源，視具體要求和現(xiàn)有條件可選用汞燈，氙燈或波長(zhǎng)合適的激光器，必要時(shí)可附加單色儀或?yàn)V光片以改善光源的單色性。低溫恒溫箱Ａr＋laserEM單色儀PMCH鎖相放大器記錄儀R試樣L1L2372.2.實(shí)驗(yàn)方法1.光致發(fā)光譜（PL譜）光致發(fā)光譜測(cè)量

R為光路系統(tǒng)中的反射鏡，L1L2為聚光透鏡，M為單色儀，C為低溫恒溫箱，CH為鎖相放大器配用的斬波器，為了盡可能的得到大的信號(hào)，要仔細(xì)調(diào)整光路系統(tǒng)，使試樣發(fā)射的光束聚焦于單色儀的入射光縫上，而使樣品反射的激發(fā)光束偏離光縫，在X-Y記錄儀上，Y軸記錄的是經(jīng)由光電倍增管檢測(cè)，鎖相放大器放大的光電信號(hào)，X軸上記錄的是單色儀進(jìn)行波長(zhǎng)掃描時(shí)的波長(zhǎng)讀數(shù)，將記錄的實(shí)測(cè)曲線，經(jīng)對(duì)系統(tǒng)的光譜響應(yīng)校正后，即得試樣的PL譜燃燒法CaS:Eu,Sm樣品的熒光發(fā)射光譜38R為光路系統(tǒng)中的反射鏡，L1L2為聚光透鏡，M3光致發(fā)光的應(yīng)用1.對(duì)輻射復(fù)合機(jī)制的判斷

基于不同復(fù)合機(jī)制的發(fā)光有它不同的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)上可根據(jù)實(shí)測(cè)光譜的特征來(lái)對(duì)引起發(fā)光的復(fù)合機(jī)制進(jìn)行分析，做出判斷。2.對(duì)未知雜質(zhì)的鑒定

在某些雜志中心參與的復(fù)合機(jī)制引起的發(fā)射光譜中，譜線所示能量與雜志原子核的質(zhì)量有關(guān)，在這種情況下，同種元素的不同同位素在同一晶格相同位置形成的雜志中心所引起的發(fā)光光譜，將發(fā)生能量移動(dòng)，稱為同位素移動(dòng)，利用不同同位素參雜，觀測(cè)它們PL譜的變化可以確認(rèn)PL譜中的某個(gè)（或某些）成分與該種雜質(zhì)中心是否相關(guān)。393光致發(fā)光的應(yīng)用1.對(duì)輻射復(fù)合機(jī)制的判斷基于不同3.對(duì)雜質(zhì)缺陷能級(jí)的測(cè)定

雜質(zhì)缺陷中心參與的各種發(fā)光過(guò)程對(duì)應(yīng)的光譜線（或譜帶）的能量位置與該雜質(zhì)中心的能級(jí)有確定的關(guān)系，由實(shí)測(cè)PL譜線（或譜帶）的能量位置推斷雜質(zhì)，缺陷中心的能級(jí)位置，這是常用的一種測(cè)定能級(jí)位置的方法403.對(duì)雜質(zhì)缺陷能級(jí)的測(cè)定雜質(zhì)缺陷中心參與的各種發(fā)光過(guò)

電致發(fā)光（Electro-luminescent簡(jiǎn)稱EL）是一種直接電能轉(zhuǎn)換成光能的過(guò)程。這種發(fā)光不存在尤如白熾燈那樣先將電能轉(zhuǎn)變成熱能，繼而使物體溫度升高而發(fā)光的現(xiàn)象，故將這種光稱之為冷光。電致發(fā)光一般可分為低場(chǎng)和高場(chǎng)下的發(fā)光，p—n結(jié)發(fā)光是注入式電致發(fā)光(InjectionEL)，主要是低場(chǎng)發(fā)光。那些不易做成兩種導(dǎo)電類型(P型和N型)而借助于M-S(金屬-半導(dǎo)體)或MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)得到的發(fā)光是一種本征式電致發(fā)光(IntrinsicEL)，主要是高場(chǎng)發(fā)光。前者是發(fā)光二極管（LED）和半導(dǎo)體激光器的基礎(chǔ)。二.電致發(fā)光譜除光輻射可以激發(fā)發(fā)光外，電場(chǎng)等也可激發(fā)發(fā)光，41二.電致發(fā)光譜除光輻射可以激發(fā)發(fā)光外，電場(chǎng)

電致發(fā)光譜基本原理實(shí)驗(yàn)裝置和方法應(yīng)用42電致發(fā)光譜基本原理實(shí)驗(yàn)裝置和方法應(yīng)用42通常有二種電致發(fā)光現(xiàn)象基本原理

EL屏是利用固體在電場(chǎng)作用下的發(fā)光現(xiàn)象所制成的光源，熒光材料在電場(chǎng)作用下，導(dǎo)帶中的電子被加速到足夠高的能量并撞擊發(fā)光中心，使發(fā)光中心激發(fā)或電離，激活的發(fā)光中心回到基態(tài)或與電子復(fù)合而發(fā)光，熒光材料（ZnS）中不同的激活劑決定了發(fā)光的顏色。43通常有二種電