（物理电子学专业论文）基于硅酸盐sr3mgsi2o8基质的发光和余辉特性研究.pdf

摘要 摘要 长余辉发光材料是一种在激发中能够把能量储存起来，并在激发停止后以发出可 见光的形式释放出能量，即使在黑暗的环境下也能持续数十小时。近年来，这种材料 成为人们研究的热点，因为其在日常生活中的得到了广泛的应用，诸如紧急标识、外 部装饰以及发光光源等。掺入稀土离子的碱土金属硅酸盐是一种典型的长余辉发光材 料，它有着很多优点，譬如抗潮性、颜色多样性、物理性质以及化学性质都比较稳定， 且其成本比较低廉。 在本文中，我们采用高温固相法在弱还原气氛下制得长余辉发光材料 s r 2 9 7 略b a x m g s i 2 0 s ：e u o 0 1 2 + ，d y o 0 2 3 + ( x ：0 ，0 5 ，1 ，1 5 ，2 ，2 5 ，2 9 7 ) 。借助x 射线衍射仪对 其晶相进行分析，随着x 值的增加，x r d 图谱中的峰位产生了轻微的移动，表明晶面 间距在一定程度上发生了变化。随着s r b a 比例的减小，晶面间距也变小。在紫外光的 激发下，样品的发射光谱范围为4 3 4 n m 到4 6 4 n m ，当x 1 5 时，随着x 值的增加，发射峰会发生红移。这主要是由 于e u 2 + 离子的5 d 周围的晶场强度发生了变化，使得5 d 态电子以及其配体间电子之间 的排斥力和e u 2 + 离子及其配体间的吸引力发生了变化引起的。o y + 离子的加入引入了 陷阱能级，从而产生余辉现象。我们通过热释光曲线，获得了陷阱深度信息。余辉衰 减曲线表明，随着b a 含量的增加，余辉时间变短。 我们采用相同的方法制备了共掺铕和镝的s r 2 9 7 x c a x m g s i 2 0 s ( x = 0 ，0 5 ，1 5 ，2 ，2 5 ， 2 9 7 ) ，e u d y 的比例为l 2 。随着x 值的增加，晶面间距逐渐变窄，发射峰也逐渐往长 波方向移动并且带宽变宽，发射光谱的峰位范围从4 6 3 n m 到4 9 0 h m 。d ) ，3 + 离子的加入 让其产生了余辉现象，随着c a 含量在增加，余辉时间逐渐缩短。结果表明，通过调节 s r b a 或者s r c a 的比例，可以调节s t 2 9 7 x r x m g s i 2 0 s ：e u o 0 1 2 + ，d y o 0 2 ”( r - - b 如c a ) ( x = 0 ， 0 5 ，l ，1 5 ，2 ，2 5 ，2 9 7 ) 的发光性能。 我们通过在s r 3 m g s i 2 0 8 中掺入不同含量的m n 2 + e u 2 + 制得一系列的样品，从而发 现单掺m n 2 + 在s r 3 m g s i 2 0 8 中是不发光的，m n 2 + 的3 d 电子组态中的4 t l ( 4 g ) 一6 a l ( 6 s ) 是自旋禁阻的，对紫外光吸收很弱，所以m n 2 + 的红光发射依赖于e u 2 + 的激活，存在e u 2 + 对m n 2 + 的能量传递作用，改变m n 2 + e u 2 + 的比例不会使发射峰位发生变化，但e u 2 + 的 广东工业大学硕士学位论文 4 6 0 n m 的发光强度会随着m n 2 + 含量的增加而降低，且余辉时间会缩短。 本文中，我们还通过改变制备条件，采用高温固相法探寻制备纯相的规律。结果 表明最优的纯相制备条件是以1 5 h 3 8 0 3 作为助熔剂，多添加8 s r c 0 3 和6 m g o ， 在1 4 0 0 ( 2 下烧结的样品。 关键词：长余辉；硅酸盐基质；稀土共掺；热释光 a b s t r a c t a b s t r a c t l o n ga f t e r g l o wp h o s p h o ri s a t y p eo fs p e c i a lg l o wm a t e r i a l st h a ts t o r ee n e r g yu n d e r p r o p e re x c i t a t i o na n da f t e rt h ee x c i t a t i o ns o u r o ei ss w i t c h e do f f , r e l e a s e st h ec o n s e r v e d e n e r g yb ym e a n so fv i s i b l el i g h t ，o b s e r v a b l ei nd a r k e ns u r r o u n d i n g sf o rs e v e r a lh o u r s t h e m a t e r i a lm e n t i o n e da b o v eh a sm e r i t e dm u c ha t t e n t i o ni nr e c e n ty e a r s ，f o ri t se x t e n s i v e a p p l i c a t i o n si nd a i l yf i f e ，s u c ha se m e r g e n c ys i g n i n g ，e x t e r i o rd e c o r a t i o n ，l u m i n e s c e n tl i g h t s o l i r c 2 ，e r e a sat y p i c a lo fl o n ga f t e r g l o wm a t e r i a l ，t h ea l k a l i n ee a r t hs i l i c a t ei sk n o w nf o r t h ep r e s e n c eo fr a r ee a r t hi o nd o p i n gi ni t sc o n t e n t t h es i l i c a t e b a s e dp h o s p h o r sh a v em a n y a d v a n t a g e s ，s u c ha sw a t e rr e s i s t a n c ea n dc o l o rv a r i e t i e s i na d d i t i o n ，t h e s ep h o s p h o r sa r e c h a r a c t e r i z e db yt h e i rp h y s i c a la n dc h e m i c a ls t a b i l i t y , a v a i l a b i l i t ya n dr e l a t i v el o wc o s t i nt h i sp a p e r , t h el o n ga f t e r g l o wp h o s p h o rm a t e r i a l ss r 2 9 7 x b a x m g s i 2 0 s ：e u o 0 1 2 + , d y 0 0 2 3 + ( x = o ，0 5 ，l ，1 5 ，2 ，2 5 ，2 9 7 ) w e r ep r e p a r e db yt h eh i g ht e m p e r a t u r es o l i d s t a t e r e a c t i o nm e t h o dw i t hw e a kr e d u c t i v ea t m o s p h e r e t h ec r y s t a lp h a s e so ft h e s ep h o s p h o r s w e r ee x a m i n e db yu s i n gx r a yp o w d e rd i f f r a c t i o n s l i g h ts h i f t so ft h ep e a k si nt h e s t r u c t u r e ，w h i c hi n d i c a t eas m a l lc h a n g eo ft h ei n t e r p l a n a rc r y s t a ls p a c i n g ，w e r eo b s e r v e df o r e a c hd i f f e r e n tx s a sar e s u l to fd e c r e a s i n gs r b ar a t i o ，t h ei n t e r p l a n a rs p a c i n gb e c o m e s w i d e n e d t h ee m i s s i o np e a k so ft h ep h o s p h o r si n d i c a t e do nt h ee m i s s i o ns p e c t r ar a n g ef r o m 4 3 4 n mt o4 6 4 n mu n d e rt h eu l t r a v i o l e te x c i t a t i o n b yg r a d u a l l yi n c r e a s i n gt h ev a l u eo fx ，t h e b l u es h i f to c c u r sw h e nx 1 5 i ti sp r o b a b l y d u et ot h ei n t e r f e r i n ge f f e c to f 5 de n e r g yl e v e lo fe u + a n dt h es t r e n g t ho ft h ec r y s t a lf i e l d w h i c hi ss u b j e c t e dt ot h er e p u l s i o nb e t w e e nt h e5 de l e c t r o n sa n de l e c t r o no ft h el i g a n da n d t h ea t t r a c t i o nt h a te x i s t sb e t w e e ne u 2 + a n dt h el i g a n d t h et h e r m o l u m i n e s c e n c ec u r v e sd e p i c t t h ed e p t ho ft h et r a p ，w h e r et h ed y + i o ng e n e r a t e s ，a n dt h i sl e a d sd i r e c t l yt ot h el o n g a f t e r g l o wo ft h ep h o s p h o r s a st h ep r o p o r t i o no fb ai nt h ec o m p o s i t i o ni n c r e a s e s ，t h e a t t e n u a t i o nt i m eo ft h el o n g l a s t i n gp h o s p h o r ss h o r t e n s d i v a l e n t e u r o p i u m a n dt r i v a l e n t d y s p r o s i u mc o - d o p i n g i nt h e c o m p o u n d s s r 2 9 7 - x c a x m g s i 2 0 s ( x = t 3 ，0 5 ，1 5 ，2 ，2 5 ，2 9 7 ) w e r ep r e p a r e db yt h es a m em e t h o d t h er a t i o o fe u d yi s1 2 t h ei n t e r p l a n a rs p a c i n gb e c o m e sn a r r o w 蹈i n c r e a s i n gt h ev a l u eo fx t h e p e a l 【o ft h ee m i s s i o nb a n do c c u r sa tp r o g r e s s i v e l yl o n g e rw a v e l e n g t ha n dw i d e n s 嬲t h e r a t i o o fa l k a l i n ee a r t hs r c ai o n si sd e c r e a s e d t h ee m i s s i o np e a k so ft h ep h o s p h o r si n d i c a t e do n t h ee m i s s i o ns p e c t r ar a n g ef r o m4 6 3 n mt o4 9 0 n m o y 十i o nd o p i n gi nt h ep h o s p h o r g e n e r a t e sd e e pt r a p s ，w h i c hr e s u l t si nl o n ga f t e r g l o wp h o s p h o r e s c e n c e a st h ep r o p o r t i o no f i i i 广东工业大学硕士学位论文 c ai nt h ec o m p o s i t i o ni n c r e a s e s ，t h ea t t e n u a t i o nt i m eo ft h ep h o s p h o r sb e c o m e ss h o r t t h e r e s u l to ft h ee x p e r i m e n tp r o v e st h a tt h el u m i n e s c e n tp r o p e r t i e so ft h ep h o s p h o r sc a nb e a d j u s t e d 诵md i f f e r e n ts r b ao rs r c ar a t i o t h e p h o s p h o r ss r 3 m g s i 2 0 8w i t hd i f f e r e n tm n 2 + e u 2 + r a t i ow e r eo b t a i n e db yt h es a m e m e t h o d s i n c em n 2 + 4 1 - l ( 4 g ) _ 6 a 1 ( 6 s ) s p i n f o r b i d d e nb e l o n g i n gt oi t s3 de l e c t r o n i c c o n f i g u r a t i o n ，s i n g l ed o p e dm n 2 + i n t h em a t r i xs r 3 m g s i 2 0 si sn o n l u m i n o u s b e c a u s eo fi t s w e a ku v a b s o r p t i o n ，t h er e de m i s s i o nb e l o n g i n gt om n 2 + d e p e n d so nt h ea c t i v a t i o no fe u 2 + , w h i c hr e s u l ti ne n e r g yt r a n s f e rp r o c e s s t h ec h a n g i n gr a t i oo fm n 2 + e u 2 + h a v en oi n f l u e n c e o nt h ee m i s s i o np e a k , b u tt h ee m i s s i o ni n t e n s i t yb e l o n g i n gt oe u 2 + d e c r e a s eg r a d u a l l ya s m n 2 + c o n t e n ti n c r e a s i n g ，a l s ot h ea t t e n u a t i o nt i m es h o r t e n i no u rp r o j e c t , t h el o n ga f t e r g l o wp h o s p h o rm a t e r i a l ss r 2 9 7 m g s i 2 0 8 ：e u 0 0 1 2 + ，d y 0 0 2 3 + w e l gp r e p a r e db yt h eh i g ht e m p e r a t u r es o l i d s t a t er e a c t i o nm e t h o d 、j l ，i md i f f e r e n tp r e p a r a t i o n c o n d i t i o n t h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo p t i m i z e dc o n d i t i o no fp u r ep h a s ep r e p a r e di s s y n t h e s i z e da t14 0 0 埘m 15 h 3 8 0 3 ，8 a d d i t i o n a ls r c 0 3a n d6 a d d i t i o n a lm g o k e y w o r d s ：l o n ga f e r g l o w ； s i l i c a t e - - b a s e d m a t r i x ；r a r e e a r t hi o n s c o d o p e d ； i v 广东工业大学硕士学位论文 j i 皇暑_ _ 量暑喜詈鲁置篁置毒毫霉詈詈詈詈置暑! 鼍! 暑暑昌昌詈暑量_ 墨雷搴量置墨量置昌暑昌皇昌鲁鼍暑皇篁喜喜喜詈皇皇皇鲁j 鲁宣詈暑暑暑量覃詈詈- _ _ _ _ 鼻皇- _ 置暑暑詈量宣 c o n t e n t s a b s t r a c t i i i c h a 胛e ro n ei n t r o d u t i o n l 】i 1 p r e f a c e 1 1 2 r h ec l a s s i f i c a t i o no f l u m i n e s c e n tm a t e r i a 1 1 2 1p h o t o l u m i n e s e e n c e 2 1 2 2e l e e t r o l u m i n e s e e n c e 4 1 2 3c a t h o d e r a yl u m i n e s c e n c e 5 1 2 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2 0 2 4f l u o r e s c e n c es p e c t r o s c o p ya n a l y s i s 21 2 5c h a r a t e r i z a t i o no f a f t e r g l o wd e c a yc u r v e s 2 1 2 6c h a r a t e r i z a t i o no f t h e r m o l u m i n e s e e n e e 2 2 c i i a _ p e rt h r e el u m i n e s c e n tp r o p e r t i e so ft h e s r x 9 7 x b a i m g s i 2 0 8 ：e u 2 + “l ，仍 舵w i t hd i f f e i 迎n ts 堋ar a f t o 2 3 3 1 i n t r o d u t i o n 2 3 v i i i c o n t e n t s 3 2e x p e r i m e n t a ld e t a i l s 2 4 3 2 1s y n t h e s i s 2 4 3 2 2x r d p h a s ea n a l y s i s 2 4 3 2 3e m i s s i o ns p e c t r aa n a l y s i s 2 6 3 2 4d e c a yc h a r a c t e r i s t i c s 2 9 3 2 5t h e r m o l u m i n e s c e n c e 3 0 3 3c o n c l u s i o n s ：；：； c h a p e rf o u rc o n t r o l l a b l el u m i n e s c e n tp r o p e r t i e so f p h o s p h o r s s r 2 朋i c a i m g s i 2 0 s ：e u 2 + o j d l ，i ) y 3 * o 0 2 b ya d j u s t i n gs r c a r a t l o n 3 4 4 1i n t r o d u t i o n ：i z i 4 2e x p e r i m e n t a l ( 1 e t a j l s 3 4 4 2 1s y n t h e s i s ：i z i 4 2 2x r d p h a s ea n a l y s i s 3 4 4 2 3e m i s s i o ns p e c t r aa n a l y s i s 3 6 4 2 4d e c a yc h a r a c t e r i s t i c s 3 9 4 2 5t h e r m o l u m i n e s c e n c e 4 0 4 3c o n c l u s i o n s 4 2 c h a p e rf i v el u m i n e s c e n tp r o p e r t i e so fp h o s p h o i t s l u m i n e s c e n tp r o p e r t i e so fp h o s p h o r ss r 3 m g s i 2 0 8 ：m n 2 + , e u 2 + w i t hd i f f e r e n tm n 2 + ，e u “4 2 5 1h t r o d u t i o n 4 3 5 2e x p e r i m e n t a ld e t a i l s 4 4 5 2 1s y n t h e s i s 4 4 5 2 2x r dp h a s ea n a l y s i s 4 4 5 2 3f l u o r e s c e n c es p e c t r o s c o p ya n a l y s i s 4 6 5 2 4d i a g r a mo fc h r o m a t i c i t y 5 0 5 3c o n c l u s i o n s 5 2 c i i a p e rs t h eo p t i m i z e dc o n d i t i o no fp u r ep h a s es r 3 m g s i 2 0 s ： e u 2 + ，d y p r e p a r a t i o na n dt h el u m i n e s c e n c ep r o p e r t i e s 玎噜f l u e n c e db yt h ed i f f e r e n tp r e p a r i n gc o n d i t i o n 5 4 6 1i n t r o d u t i o n 5 4 6 2e x p e r i m e n t a ld e t a i l s 5 4 i x 广东工业大学硕士学位论文 6 2 1e x p e r i m e n t a ld e t a i l s ! ；z i 6 2 2 dp h a s ea n a l y s i s 5 6 6 2 3e m i s s i o ns p e c t r aa n a l y s i s 6 0 6 2 4d e c a yc h a r a c t e r i s t i e s 6 ：2 6 3c o n c l u s i o n s 6 6 c o n c l u s i o n s 6 7 观f e r e n c e s 6 9 p a p e r sp u b l i s h e dd u r l n gm a s t e r ss t u s i e s 81 o i u g i n a ls t a t e m e n t 8 3 t h e s i ss t a t e m 置n tc o p y i u g h tl i c e n c e 8 3 a k n o 、m l e d g e m e n t s 一8 5 a p p e n d i x 8 7 x 第一章绪论 1 1序言 第一章绪论 当某种物质受到诸如光的照射、外加电场或电子束轰击等的激发后，只要该物质 不会因此而发生化学变化，它总要回复到原来的平衡状态。在这个过程中，一部分多 余的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以可见光或近可见光的电 磁波形式发射出来的，就称这种现象为发光。概括地说，发光就是物质在热辐射之外 以光的形式发射出多余的能量，而这种多余的能量的发射过程具有一定的持续时间。 发光现象的两个主要的特征是：任何物体在一定温度下都有热辐射，发光是物体 吸收外来能量后所发出的总辐射中超出热辐射的部分；当外界激发源对物体的作用停 止后，发光现象还会持续一定的时间，称为余辉。而长余辉现象俗称夜光现象，在古 代就已被人们发现，盛传的“夜明珠”、“夜光璧”就是由萤石类矿物组成，其能够存储日 光的能量，在夜晚以发光的形式缓慢释放这些能量。长余辉材料，就是能够存储外界 光辐照的能量，然后在某一温度下( 指室温) ，缓慢地以可见光的形式释放这些存储能 量的材料。 在古代发光物体就引起了人们的遐想和兴趣，而在现代发光物质更是成为了人们 日常生活中不可缺少的材料之一。长余辉材料，是一种吸收太阳光或人工光源所产生 的光能后发出可见光，而且在激发停止后仍可继续发光的光致发光材料的一种。它不 消耗电能，但能把所吸收的天然光( 日光或灯光) 储存起来，在较暗的环境中呈现出明亮 可辨的可见光，可以起到指示照明和装饰照明的作用，是一种绿色环保光源材料。目 前，长余辉发光材料在消防、交通、建筑、夜间应急指示、光电子器件或元件、仪表 显示、低度照明和家庭装饰等领域已经得到了推广和应用，近年来又逐渐拓展到信息 存储、高能射线探测等应用领域n ”。 1 2 发光材料的分类 对于各种发光现象，可按其被激发的方式进行分类：光致发光、电致发光、阴极 射线发光、x 射线及高能粒子发光、化学发光和生物发光等。 广东工业大学硕士学位论文 1 2 1 光致发光 光致发光是发光现象中研究最多也是应用最广泛的一个领域。它是指用紫外光、 可见光或红外光激发发光材料而产生的发光现象。实际上光致发光过程较复杂，一般 由以下几个过程构成：( 1 ) 基质晶格或者是激活剂( 或发光中心) 吸收激发能；( 2 ) 基质晶 格将吸收的激发能传递给激活剂；( 3 ) 被激活的激活剂发出荧光而返回基态，同时伴随 有部分非发光跃迁，能量以热的形式散发。图1 1 为光致发光示意图，。 图1 1 中的发光过程如下：激活剂a 吸收激发光的能量变为激发态，然后又回到 基态并发光。除此过程外，激活剂a 还可以通过非辐射驰豫途径回到基态。在该过程 中，激发态的能量用于激发基质的振动。 然而许多发光物质的发光过程较图1 1 所示的过程要复杂。我们把除激活剂a 以 外的其他的杂质离子s 掺杂到基质中，这样此离子也可以吸收激发辐射能，然后把能 量传递给激活剂a 引起发光现象。我们把吸收激发辐射能的离子s 称为敏化剂。如图 l - 2 所示，假设基质晶格不吸收激发辐射的条件下，敏化剂吸收激发辐射后上升到激发 激发发射 非发光跃迂 m 甚质a 撒活剂 图1 1 光致发光过程示意图h ， f i g 1 - ls c h e m a t i cd i a g r a mo fp h o t o l u m i n e s c e n c e 态，有三种可能的途径返回基态：( 1 ) 以光能的形式释放激发能，即“发光”或者是“发射”； ( 2 ) 以热量的形式把激发能释放给临近的晶格，加剧晶格振动，称为“无辐射驰豫”；( 3 ) 将能量传递给激活剂a ，也就是说敏化剂s 吸收的全部或者是部分的激发能用以激发 激活剂，再由a 产生发射以光能的形式释放出来，称为“敏化发光 。 2 第一章绪论 激发发射激发发射 m 一基质s 敏化剂a 撒活剂 图1 2 能量传递的光致发光过程示意图 f i g 1 - 2s c h e m a t i cd i a g r a mo fp h o t o l u m i n e s c e n c ec a u s e db ye n e r g yt r a n s m i s s i o n 概括地说以上步骤分别为能量吸收、能量转移和发射过程。图1 3 表示了能量传 递过程。敏化剂s 受光照被激发，即能量吸收过程，如图所示的s s 。敏化剂s 将能 量传递给激活剂a ，从而激活剂a 被激发至a 3 。然后经过非辐射跃迁到稍低的能态 a 2 ，再从a 2 跃迁到a l + 。该过程决定了从激活剂a 到敏化剂的逆向能量传递不可能 发生。a l 。以即为发光过程。发生非辐射能量传递的必要条件是：( 1 ) 敏化剂和激活 剂离子在激发态具有相近的能级；( 2 ) 敏化剂和激活剂离子与基质的晶体结构是相近 的。在发光过程中，激活源辐照使敏化离子跃迁到激发态，这些敏化离子又把能量传 递给邻近的激活离子。在传递过程中几乎没有能量损失，同时敏化离子返回它的基态， 最后激活离子发光返回基态。一般发光材料中的激活剂和敏化剂离子的含量是很少的， 一般为百分之几( 摩尔分数) ，且在基质中的分布是极为均匀的。有些情况下，也不必激 发低含量的激活剂或者敏化剂，而是直接激发基质。基质将能量传递给激活剂，这样 基质就充当了敏化剂的作用。 一般情况下，激发态的自然余辉时间极短，约为l o 秒，也就是说激活剂在吸收 激发能到激发态后，大约经过l o 秒就从激发态返回到基态而释放激发能发光，称这 种现象为“荧光”。当激发停止后，荧光立刻停止。对有些发光物质而言，激发停止后， 发光可以持续长达几十分钟、几个小时甚至是十几个小时，这种发光现象称为“磷光”， 这种物质称为磷光体，或者是长余辉发光材料t s ，。 广东工业大学硕士学位论文 p e 1 2 2 电致发光 敏化剂基态 激活剂基态 图1 - 3 能量传递过程示意图 f i g 1 - 3 s c h e m a t i cd i a g r a mo fe n e r g yt r a n s m i s s i o n 可将电能直接转换成光能的现象是电致发光。电致发光中的一种是被称作本征型 电致发光，是1 9 3 6 年由法国科学家德斯特里奥发现的，所以又称作德斯特里奥效应。 所用的发光材料电阻率很高，把它悬置在树脂等绝缘介质中，并夹在两块平板电极间 ( 其中一块常为透明电极) 。当这样的系统与交流电源链接后，发光就可以由透明电极 一侧透射出来。对这种现象的典型解释是：施主或陷阱中通过电场或热激发到达导带 的电子，或从电极通过隧穿效应进入材料中的电子受到电场加速获得足够高的能量， 碰撞电离或激发发光中心，最后导致复合发光。 电致发光的另一种类型是半导体p - n 结的注入式电致发光。当半导体p - n 结正向偏 置时，电子( 空穴) 会注入到p ( n ) 型材料区。这样注入的少数载流子会通过直接或间 接的途径与多数载流子复合。这种由载流子注入引起的复合发光被称为注入式电致发 光。 4 第一章绪论 1 2 3 阴极射线发光 阴极射线发光材料是用电子束激发而发光的物质。电子射入发光材料的晶格，由 于一系列的非弹性碰撞而形成二次电子，其中一部分由于二次发射而损失掉，而大部 分电子激发发光中心，以辐射或无辐射跃迁形式释放出所吸收的能量，这些跃迁间的 比例决定了发光的效率。阴极射线发光材料在电视机显像管等方面有着重要的应用。 1 2 4x 射线及高能粒子发光 在x 射线、y 射线、i f , 粒子和1 3 粒子等高能粒子激发下，发光物质所产生的发光被 称作x 射线及高能粒子发光。发光物质对x 射线和高能粒子能量的吸收包括三个过程： 带电粒子的减速、高能光子的吸收和电子正电子对的形成。高能光子( 如x 射线和丫 射线) 和粒子( 如位粒子、d 粒子、质子、中子) 辐照发光材料，与其中的原子、分子 碰撞，使之发生电离，电离出的电子有很大的动能，可继续引起其他原子的激发和电 离，产生二次电子，通过电子空穴复合或激子的迁移，把激发能传递给激活剂而发光。 其中x 射线激发作用在发光材料上的光子能量非常大，其激发概率随发光物质对x 射 线吸收系数的增大而提高，这个系数随原子序数的增大而增大，因此，x 射线发光材 料最宜采用含有重元素例如c d 、b a 、w 等的化合物盯，”。 1 2 5 化学发光 化学发光是物质在进行化学反应过程中伴随的一种光辐射现象，可以分为直接发 光和间接发光。直接发光是最简单的化学发光反应，有两个关键步骤组成：即激发和 辐射。如a 、b 两种物质发生化学反应生成c 物质，反应释放的能量被c 物质的分子 吸收并跃迁至激发态c ，处于激发的c 幸在回到基态的过程中产生光辐射。这里c 奎是 发光体，此过程中由于c 直接参与反应，故称直接化学发光。 问接发光又称能量转移化学发光，它主要由三个步骤组成：首先反应物a 和b 反 应生成激发态中间体c 牛( 能量给予体) ；当c 宰分解时释放出能量转移给f ( 能量接受体) ， 使f 被激发而跃迁至激发态f 宰；最后，当f 幸跃迁回基态时，产生发光。 1 2 6 生物发光 在生物体内，由于生命过程的变化，其相应的生化反应释放的能量激发发光物质 所产生的发光被称作生物发光。生物发光是指生物体发光或生物体提取物在实验室中 5 广东工业大学硕士学位论文 发光的现象。它不依赖于有机体对光的吸收，而是一种特殊类型的化学发光，化学能 转变为光能的效率几乎为1 0 0 ，也是氧化发光的一种。生物发光的一般机制是：由细 胞合成的化学物质，在一种特殊酶的作用下，使化学能转化为光能。 1 3 长余辉材料的历史以及研究进展 长余辉发光材料为人所知已经有上千年的历史，在h a r v e y , e n 的报导中，人们 发现，古老的中国画在晚上的时候仍然能够发出可见光，这是因为人们在其颜料里面 掺进去了一种特殊的珍珠贝壳。最早系统地描述长余辉发光现象追溯到1 6 0 2 年，鞋匠