稀土发光材料

1、n基本概念n材料的分类基本概念基本概念n一、发光是把物体吸收的能量转化为光辐射的过程。光辐射有平衡辐射和非平衡辐射两大类。n平衡辐射是炽热物体的光辐射，所以又较热辐射。n非平衡辐射是在某种外界作用的激发下，物体偏离原来的热平衡态，此时物体产生的热辐射称为非平衡辐射，发光就是其中的一种。基本概念基本概念n稀土元素：稀土元素是指镧系元素加上同属B族的钪Sc和钇Y，共17种元素。n稀土的电子层结构：基本概念基本概念n稀土发光的光谱学性质。n稀土发光是由稀土4f电子在不同能级间跃出而产生的，因激发方式不同，发光可区分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、放射性发光、X射线发光、摩擦发光、化学发光和生物发

2、光等。稀土发光具有吸收能力强，转换效率高，可发射从紫外线到红外光的光谱，特别在可见光区有很强的发射能力等优点。稀土发光材料已广泛应用在显示显像、新光源、X射线增光屏等各个方面。 基本概念基本概念n发光材料的性能：n1、光谱性能（吸收光谱、反射光谱、激发光谱、发光光谱)n2、能量传输及发光与淬灭n3、斯托克斯定律和反斯托克斯发光n4、发光效率和发光的衰减n5、热致释光与红外释光及光子倍增基本概念基本概念n发光材料的种类及用途n1、种类：在日常德工作中，人们常常按激发方式将材料进行分类，即光致发光、电致发光、阴极射线发光、放射线发光、摩擦发光、X射线发光、化学发光、生物发光。基本概念基本概念n2、

3、用途n光源：日光灯、高压汞灯、黑光灯、固体光源n显示：数字符号显示（发光二极管）、平板图像显示（电致发光模拟显示）、n显像：黑白电视、彩色电视、飞点扫描、夜视技术、X光转换器n辐照的探测记录：闪烁晶体发光材料的分类发光材料的分类n一、灯用稀土发光材料 n光源的性能参数：光通量、发光强度、光出射度、亮度、照度、发光效率、光源的颜色（色表、显色性）。n灯用荧光粉的技术要求：n1、荧光粉的一次特性（吸收光谱、激发光谱、发射光谱、量子效率、发光效率、余晖、温度特性、粒度） n2、荧光粉的二次特性（分散性、稳定性、光衰特性）n3、荧光灯管用水浆涂粉工艺灯用荧光粉的制备工艺灯用荧光粉的制备工艺n一、原料的

4、选择与分析n二、配料n三、混料n四、焙烧n五、后处理工艺n六、洗涤n七、灯粉的质量评价低压汞灯用稀土荧光粉低压汞灯用稀土荧光粉n基本性能要求：n（1）对254nm紫外光辐射具有强的吸收；n（2）照明用荧光灯的荧光粉在可见光区具有理想的光谱能量分布；n（3）耐185nm短波紫外辐射，耐离子和电子轰击，不吸附汞，在灯的整个寿命期间流明维持特性好；n（4）化学性质和稳定性良好；n（5）严格控制杂质含量；n（6）制备简便，高纯原料价廉、易得；n（7）荧光粉为在加工和工作条件下无毒、无公害的无机材料，粉体呈白色，晶型完整；粉体粒径的大小范围能加以控制，最好是制灯时无需再研磨，或经研磨其发光效率基本不受影

5、响；在含有机黏结剂的溶剂中分散性好，可形成非絮儗的悬浮液。卤磷酸盐荧光灯粉的制备卤磷酸盐荧光灯粉的制备n1、原料的选择与分析n2、配料n3、混料n4、焙烧n5、粒度分级n6、洗涤n7、卤粉性能改进的研究和进展三色荧光粉三色荧光粉n一、红粉n二、蓝粉n三、绿粉高压汞灯用荧光粉高压汞灯用荧光粉n基本性能要求：n(1)将高压汞蒸汽放电产生的313nm365nm的紫外线辐射转换为可见光，荧光粉发射光谱主要位于红光区域，同时，还需发射一定的蓝绿色光，以进一步改善灯的显色性和提高灯的光效。n(2)温度淬灭性良好，亮度淬灭温度不低于200n(3)光稳定性好n(4)化学稳定性好n(5)外观白色、无毒、无公害n

6、(6)制备工艺简单，原料易得，价格便宜稀土金属卤化物灯用荧光粉稀土金属卤化物灯用荧光粉n稀土金属卤化物灯的分类及发光特性：n钪钠系列n镝铊系列n钪铊铟系列n锡系列稀土金属卤化物灯的特殊性稀土金属卤化物灯的特殊性n一、电弧收缩现象n二、管壁负载n三、电源电压稀土电致发光材料稀土电致发光材料n无机电致发光材料：无机电致发光材料是指发光层以及介质均为无机材料的电致激励发光现象。n发光机理：电致发光包含激发、能量输运和复合发光三个主要过程；发光材料：粉末电致发光材料（硫化物系电致发光材料、金属氧化物系发光材料）、薄膜电致发光材料n有机电致发光材料：有机电致发光是一种主动发光型FPD。它是指发光层为有机

7、材料，而且属于在电场作用下（载流子注入）结型的激光所产生的发光现象。有机电致发光材料主要有金属螯合物、有机小分子染料和有机聚合物，他们各具特色，互为补充。稀土长余辉发光材料稀土长余辉发光材料n稀土长余辉发光材料是一种新型环保节能材料，它能在吸收太阳光或灯光的能量后，将部分能量储存起来，然后缓慢地把储存的能量以可见光的形式释放出来，在光源撤除后仍然可以长时间发出可见光。长余辉材料不消耗电能，但能把吸收的天长余辉材料不消耗电能，但能把吸收的天然光等储存起来，在较暗的环境中呈现然光等储存起来，在较暗的环境中呈现出明亮可辨的可见光，具有照明功能，出明亮可辨的可见光，具有照明功能，可起到指示照明和装饰照

8、明的作用，是可起到指示照明和装饰照明的作用，是一种一种“绿色绿色”光源材料。光源材料。 尤其是稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材尤其是稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料的余辉时间可达料的余辉时间可达12h以上，具有白昼蓄以上，具有白昼蓄光、夜间发射的长期循环蓄光、发光的光、夜间发射的长期循环蓄光、发光的特点，有着广泛的应用前景。特点，有着广泛的应用前景。稀土长余辉发光材料的应用稀土长余辉发光材料的应用 将长余辉材料制成发光涂料、发光油墨、发光将长余辉材料制成发光涂料、发光油墨、发光塑料、发光纤维、发光纸张、发光玻璃、发光塑料、发光纤维、发光纸张、发光玻璃、发光陶瓷、发光搪瓷和发光混凝土陶瓷、发光搪瓷和发

9、光混凝土可用于安全可用于安全应急、交通运输、建筑装潢、仪表、电气开关应急、交通运输、建筑装潢、仪表、电气开关显示以及日用消费品装饰等诸多方面。显示以及日用消费品装饰等诸多方面。n长余辉材料还可用于仪器仪表盘、钟表表盘的长余辉材料还可用于仪器仪表盘、钟表表盘的指示，日用消费品装饰，如发光工艺品、发光指示，日用消费品装饰，如发光工艺品、发光玩具、发光渔具等。玩具、发光渔具等。n德国利用发光油墨印刷夜光报纸，在无照德国利用发光油墨印刷夜光报纸，在无照明的情况下仍然可以阅读。明的情况下仍然可以阅读。 稀土光激励发光材料稀土光激励发光材料n材料收到X射线、阴极射线或高能紫外线等的辐射时，可将一部分辐射能

10、储存起来，当再用可见光、红外光、低能紫外光或热等激励时，材料又可将储存的能量以荧光的形式释放出来，这种现象称为光激励现象，具有这种发光行为的材料称为光激励发光材料。制备方法制备方法n一、高温固相法n碳粉气氛还原法n碳粉直接还原法nH2气氛还原法nH2S气氛还原n二、微波合成法光激励发光材料的应用光激励发光材料的应用n一、辐射剂量测定n二、IR成像及上转换n三、高密光储存n四、X射线影像成像稀土上转换发光材料稀土上转换发光材料n光致发光材料中，先吸收长波然后辐射出短波的材料称为上转换材料，这种材料的上转换现象是反Strokes效应的，即辐射的能量大于所吸收的能量。上转换材料的发展历史上转换材料的发展历史n第一阶段是从发现上转换现象到上转换产生机制的研究，建立了三种最基本的上转换机制，即基态吸收/激发态吸收、基态吸收/交叉弛像、雪崩交叉弛像机制。n第二阶段是各种上转换材料产生的阶段，对上转换