稀土发光材料教材

稀土发光材料材化11-2女生组目录一、稀土元素二、稀土发光材料的发光原理三、稀土发光材料的优点四、稀土发光材料的应用五、我国稀土发光材料生产现状六、结束语

一、稀土元素所谓的稀土元素,是指镧系元素加上同属IIIB族的钪Sc和钇Y，共17种元素。这些元素具有电子结构相同，而内层4f电子能级相近的电子层构型、电价高、半径大、极化力强、化学性质活泼及能水解等性质，故其应用十分广泛。其中，横坐标为原子序数，

纵坐标线的长短表示价态变化倾向的相对大小。目录一、稀土元素二、稀土发光材料的发光原理三、稀土发光材料的优点四、稀土发光材料的应用五、我国稀土发光材料生产现状六、结束语

因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之内跃迁，发出不同波长的光。稀土元素原子具有丰富的电子能级，为多种能级跃迁创造了条件，从而获得多种发光性能。二、稀土发光材料的发光原理

物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光；另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中，以光的形式放出能量。目录一、稀土元素二、稀土发光材料的发光原理三、稀土发光材料的优点四、稀土发光材料的应用五、我国稀土发光材料生产现状六、结束语

三、稀土发光材料的优点发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；吸收激发能量的能力强，转换效率高；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒6个数量级，磷光最长达十多个小时材料的物理化学性能稳定，能承受大功率的电子束，高能射线和强紫外光的作用等

激活剂吸收能量后，激发态的寿命极短，一般大约仅10-8s就会自动地回到基态而放出光子，这种发光现象称为荧光。

撤去激发源后，荧光立即停止。三、稀土发光材料的优点发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；吸收激发能量的能力强，转换效率高；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒6个数量级，磷光最长达十多个小时材料的物理化学性能稳定，能承受大功率的电子束，高能射线和强紫外光的作用等

被激发的物质在切断激发源后仍能继续发光，这种发光现象称为磷光。有时磷光能持续几十分钟甚至数小时，这种发光物质就是通常所说的长余辉材料。即：“荧光”指的是激发时的发光，而“磷光”指的是发光在激发停止后，可以持续一段时间。三、稀土发光材料的优点发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；吸收激发能量的能力强，转换效率高；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒6个数量级，磷光最长达十多个小时材料的物理化学性能稳定，能承受大功率的电子束，高能射线和强紫外光的作用等目录一、稀土元素二、稀土发光材料的发光原理三、稀土发光材料的优点四、稀土发光材料的重要应用五、我国稀土发光材料生产现状六、结束语

四、稀土发光材料的重要应用1

光致发光材料2阴极射线发光材料3电致发光材料4增感屏

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光致发光材料灯用发光材料自70年代末实用化以来，促使稀土节能荧光灯、金属卤化物灯向大功率、小型化、低光衰、高光效、高显色、无污染、无频闪、实用化、智能化等方面发展。这些发光灯主要被用于照明、复印机光源、光化学光源等由发射红、绿、蓝3种含稀土的荧光粉(即三基色荧光粉)按一定比例混合制成的节能灯。由于其光效高于白炽灯数倍，光色也好，被长期用于办公室、百货商店和工厂中的照明中。①汞灯稀土荧光粉用于高压汞灯中已有多年。此灯的原理是利用氩气在汞蒸气中的放电作用，它的光强度高于荧光灯。所有铕激活的钡酸钇荧光粉起改善光色作用。高压汞灯主要应用于街道和工厂照明。但是，近年来钠放电灯和金属卤化物HQT灯已代替了高压汞灯，它的市场已衰落。钠放电灯和金属卤化物HCrr灯比汞灯的颜色再现性好，发射出的光色与天然光相似的白光。将铈激活的钡酸钇荧光粉混人，制成40OW的暖色汞灯，光通量为25500lm，色温3350K，比普通汞灯的稳定性好、效率高。②碳弧灯稀土氟化物加人到棒芯中，使弧光强度提高到10倍，同时弧光颜色由浅黄色变为接近日光色。这种碳弧灯用作探照灯以及彩色电影摄像和放映。③高压钠灯高压钠灯中用半透明氧化铝作弧型管材料，氧化铝中添加少量氧化镁和氧化钇作烧结助剂来改善材料的光学性质，为了增强氧化铝的半透明度，氧化钇的粒径应在25tan左右。若粒径太大则会降低强度。目前高压钠灯中存在的问题是稀土杂质偏析导致钠的浸蚀氧化铝管。2阴极射线发光材料

彩电显像管和计算机显示器使用的稀土发光材料属阴极射线发光材料。

目前彩管中红粉普遍使用的是铕激活的硫氧化钇Y2O2S:Eu磷光体，粒度6-8μm，计算机显示器要求发光材料提供高亮度、高对比度和清晰度，其红粉也采用Y2O2S:Eu,但Eu含量要高一些，绿粉为TB3+激活的稀土硫氧化物Y2O2S:Tb，Dy及Gd2O2S:Tb，Dy高效绿色荧光体，粒度为4-6μm。大屏幕投影电影红粉也为Y2O2S:Eu，绿粉为Tb激活的稀土发光材料如：钇铝石榴石YAG:Tb和钇铝稼石榴石YAGG:Tb，大屏幕投影电视因需要高电流密度激发，外屏温度高，要求发光材料能量转换效率尽可能高，温度淬灭特性好，亮度与电流呈线性关系，电流饱和特性好，且性能稳定。投影电视用荧光粉每年可消费数吨稀土氧化物。3电致发光材料

实现彩色电致发光平板显示，目前大力研究开发掺杂稀土的电致发光的薄膜材料，一种等离子显示板(PlasmaDisplayPanel，PDP)已经开发成功，制成了壁挂式的彩色电视机。PDP发光原理是在两块玻璃基板之间的惰性气体在电压作用下发生气体放电而产生紫外线，进而激发三基色荧光粉而产生光。

PDP等离子显示屏中的稀土发光材料为电致发光材料，红色为ZnSiHoF3、Zn-SiSmTmF3和ZnSiEuF3薄膜，绿色为ZnSiTbF3、Zn-SiErF3和ZnSiHoF3薄膜，由于蓝色发光材料Zn-SiTmF3亮度很低，因而使用了不含稀土的ZnSiAg。一般节能灯用三基色发光材料的红粉量子效率为90％，而等离子显示(PDP)的稀土发光材料的红粉量子效率必须达到100％以上，才能达到实际应用。实践证明，一些稀土硼酸盐和氟化物具有高的发光效率和稳定性，因此可以选择以硼酸盐和氟化物作为基质的稀土发光材料。

三基色稀土荧光材料生产技术科技含量高、产品附加值高、投资少、见效快，且无三废、无污染，具有较好的经济效益和社会效益。等离子显示屏中大都采用稀土荧光粉。因此，在等离子显示屏取代了今天的电视后，对稀土荧光粉的需求将大大增加，其用量将是同尺寸阴极射线管的1．5倍。目前阴极射线管中只有红粉采用稀土荧光粉，而等离子显示屏中三色均有使用稀土的可能。待等离子显示屏普及后，屏幕尺寸也将增大。4增感屏

医用x射线照相时，为将x射线图像转换为可视图像，需使用增感屏。增感屏也有多种，其中高灵敏度增感屏使用Cd202S：Tb荧光粉。与其它荧光粉相比，Gd202S：Tb可通过x射线励磁发出高效率的白光或绿光。估计这种荧光粉在日本的年产量为20t左右。

目前稀土发光材料，在照明、显示、信息等方面已获得广泛的应用，成为人类生活中不可缺少的重要组成部分。日本稀土荧光材料的生产、消费和出口均居世界前列，年产各种稀土荧光粉530t，主要消费领域为三基色荧光灯(约占62％)、彩电和计算机用阴极射线管(CRT)(约占34％)、x射线增感屏(约占3．7％)。目录一、稀土元素二、稀土发光材料的发光原理三、稀土发光材料的优点四、稀土发光材料的应用五、我国稀土发光材料生产现状六、结束语

五、我国稀土发光材料生产现状我国拥有发展稀土应用的得天独厚的资源优势，在现已查明的世界稀土资源中，80%的稀土资源在我国，并且品种齐全。从1986年起，我国稀土产量已跃居世界第一位，使我国从稀土资源大国成为稀土生产大国。目前，无论是储存、产量，还是出口量，我国在世界稀土市场上占有举足轻重的地位。而我国在稀土深加工方面，在稀土功能材料的开发和应用技术方面并不站在世界前列，与世界先进水平还有相当的差距，需要我们奋起赶上。目录一、稀土元素二、稀土发光