仲鎢酸銨製備藍色氧化鎢的影響因素如下：

1.溫度對藍色氧化鎢結果的影響為：隨著溫度的升高，藍色氧化鎢的粒度無規律變化，但變化不大，證明藍色氧化鎢受溫度條件的影響不顯著。氧指數呈下降趨勢，殘氨呈下降趨勢。

2.給料速度主要控制還原時間，給料速度越快，還原時間越短。還原時間對藍色氧化鎢結果的影響為：隨著還原時間的延長，氧指數呈下降趨勢，殘氨呈下降趨勢。但是實驗溫度的影響遠大於還原時間的影響。這是因為仲鎢酸銨在高溫下裂解脫出結晶水和氨，變成黃色氧化鎢，黃鎢在較低溫度時，在氫氣氣氛下還原時，在很短的時間內，即可迅速變成藍色氧化鎢。

3.回轉爐轉速對氧化鎢結果的影響為：隨著回轉爐轉速的加快，藍色氧化鎢粒度分佈均勻。這是因為回轉爐轉速加快，物料與爐管接觸時間短，受熱均勻，排氣順暢，從而藍色氧化鎢之間的品質均勻，粒度分佈均勻性好。




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仲鎢酸銨晶體生長歷程可由非基元反應和相變反應組成。

1.非基元反應：


與仲鎢酸根B（H₂W₁₂O₄₂^10-）相比，形成仲鎢酸根A（HW₆O₂^15-）是一個快速的過程，但是始終受到氨揮發的影響。而仲鎢酸根A到仲鎢酸根B即使在較高溫度下長時間陳化也不能完全轉變。

2.相變反應

首先，結晶介質以（NH₄）10H₂W₁₂O₄₂.4H₂O和H₂O等分子或離子形式向生長介面擴散。再是聚結在生長介面的結晶介質進入晶格座位發生表面反應。然後放出結晶熱並向外輸送。

仲鎢酸銨晶體的粒度很小，晶液的粘度也很小，擴散對相變反應的影響不大。當達到某一較小的極限攪拌轉速時，晶體生長速率不再與轉速有關。由於擴散速率很高，結晶過程可轉由表面反應控制。結晶熱一般較小，對過程的影響可以忽略不計。


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結晶過程包括兩個階段：第一階段是微小晶核的形成，即晶核形成。第二階段是晶體的生成即晶核的長大階段。仲鎢酸銨晶體與一般的晶體生成過程一樣，需經歷晶核形成和晶核長大兩個階段的動力學過程。

晶核的形成速率公式如下：



其中，C為溶液過飽和濃度；C₀為溶液溶解度；ΔC為溶液濃度差過飽和度；n為晶核形成動力學反應級數；K為晶核形成速度常數。

晶核長大速率公式如下：

其中V_擴散為溶質擴散速度；d為擴散層厚度；S為晶體表面積；m為晶體長大動力學反應級數。

在仲鎢酸銨結晶的過程中，要控制鎢酸銨溶液濃度，以控制較低過飽和度，得到疏鬆，顆粒又很均勻的五個結晶水的仲鎢酸銨晶體。


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從溶液中生長晶體的最重要的平衡特徵是溶解度，與固相處與平衡狀態的溶液的濃度時飽和溶液濃度。飽和狀態是從溶液中生長晶體必須的先決條件，溶液的狀態如下圖所示，整個溫度-濃度圖可分為穩定區，介穩區和不穩定區三個區域，三個區域以介穩定區最為重要。因為從溶液中生長晶體都是在此區域中進行。介穩區雖然無法精確測量，但它是客觀存在的，其大小，趨向可以用過飽和度來估計。



晶體生長時一個複相化學反應，也是一個相變過程。當仲鎢酸銨固體物質在鎢酸銨溶液體系中達到飽和時，析出並處於平衡狀態。仲鎢酸銨是難溶物質，其溶解度僅為0.06-7.91%。實際濃度和飽和濃度績效，過飽和度比很大，即結晶驅動力很大。自發生產結晶的趨勢很強。且溫度對仲鎢酸銨溶解度影響不大。用蒸發排除一部分水使溶液得到過飽和狀態的蒸發法，或是用使溶質轉化為溶解度很小的物質而得到飽和的中和法，這兩種析出仲鎢酸銨晶體的方法都能實現。


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稀土摻雜鎢酸鈣多晶粉的製備及其上裝換性能研究的意義和背景：

上轉換發光強度與啟動離子和敏化離子的濃度有關，還與基質材料的種類有關。無機、有機和新型納米材料均可用作上轉換基質材料。玻璃、陶瓷、晶體等無機材料已經被廣泛應用于上轉換發光，現在發展迅速的納米晶材料也開始進行上轉換發光和鐳射研究。目前，隨著半導體二極體泵浦源和雷射技術的不斷發展，以及在藍綠鐳射在多個新型領域的驅動下，對上轉換材料的研究不斷深入，新型基質材料不斷出現。現在，上轉換鐳射已經覆蓋從中紫外到可見的各個波段，上轉換鐳射材料多數已經可以在室溫下進行操作，上轉換效率不斷提高。最重要的是現在上轉換鐳射已經在醫學等領域獲得了實際的應用。總之，上轉換鐳射領域的迅猛發展歸功於上轉換鐳射材料的不斷發展。在所有的上轉換基質材料中，應用最廣泛的是晶體材料。因此，獲得適合上轉換發光，有利於提高上轉換發光強度的晶體材料已經成為當今上轉換發光面臨的主要問題。

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稀土摻雜鎢酸鈣多晶粉的製備及其上裝換性能研究的意義和背景：

目前上轉換發光材料主要是以摻雜稀土元素為主，通過稀土離子的能級躍遷實現高能量光譜的發射。三價稀土離子很適合用來進行上轉換操作過程，常用于上轉換發光的稀土離子是Pr³⁺、Nd³⁺、Gd³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺等。這些稀土離子的價電子構型為4fⁿ，外層電子可以在不同軌道進行能級躍遷而產生波長範圍較寬的光。此外，這些稀土離子可以被激發到4fⁿ態，且在此激發態壽命較長。這些激發態可以通過能級躍遷回到基態，同時發射可見或紫外上轉換螢光。Yb³⁺離子是一種高效的敏化離子，具有非常簡單的電子態，僅有兩個能級， ²F_7/2基態能級和²F_5/2激發態能級。由於在²F_5/2能級是唯一的激發態能級，因此可以避免其他能級躍遷鐳射能量損耗。Yb³⁺離子由於只有兩個電子態，且吸收截面大，能量傳遞效率高，可以為啟動離子傳遞能量，敏化多種啟動離子。

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稀土摻雜鎢酸鈣多晶粉的製備及其上裝換性能研究的意義和背景1

自從進入21世紀以來，人們對光科技的認識不斷深入，而鐳射作為光電領域的先進技術，越來越受到人們的關注。鐳射是指分子或原子吸收光子能量發生電子躍遷而輻射出特定波長的光，其發光效率高，顏色單一，具有方向性，因此受到廣泛應用。隨著雷射技術的發展，鐳射晶體已經成為使用最廣泛的一類物質。小型雷射器基於光轉換效率高、功能多樣化等優點，成為現如今研究的熱點。鐳射晶體作為介質材料在雷射器發展過程中具有深遠影響。 

鐳射晶體最早出現在20世紀60年代，美國休斯頓實驗室的Malman利用摻鉻的紅寶石晶體做發射鐳射的材料，以發射強度很高的脈衝氙燈泵浦發光，使紅寶石晶體受到激發產生能級躍遷，發射出可見光，至此世界上第一台雷射器誕生，即紅寶石雷射器。隨著第一台雷射器的問世，人們對不同材料的雷射器不斷探索。20世紀70年代以稀土摻雜石榴石為代表的固態雷射器迅速發展；80年代研究出超快超強的鈦寶石晶體；90年代初，上轉換材料受到重視，LD泵浦源壽命長、效率高，為上轉換材料提供了可靠的激發光源。上轉換是利用光學啟動中心（一般為稀土離子或過渡金屬離子）的電子能級（如近紅外）激發到高能電子能級產生高能發射（如可見或者近紫外）的過程。這個過程至少吸收兩個光子來提供上轉換發射的能量。上轉換鐳射對上轉換材料物理性能的要求較小，而且對泵浦源的要求不是十分苛刻。特別是上轉換鐳射可以用半導體鐳射二極體進行泵浦，這就使得上轉換可以用來實現簡單、廉價和可靠性高的緊湊鐳射系統。因此，上轉換發光材料已經成為這一領域研究的熱點。

 

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結論

採用高溫固相法製備5組改變Yb³⁺濃度的Tm³⁺,Yb³⁺共摻CaWO₄多晶材料.得到如下結論:

1)在980nm二極體雷射器激發下,可見區域獲得了477nm(¹G₄→³H₆),649nm(¹G₄→³H₄),689nm(³F₂→³H₆)和705nm(³F₃→³H₆)的上轉換螢光;

2)隨著Yb³⁺濃度的增加樣品的上轉換螢光的強度增強,當Yb³⁺物質的量分數為3%時螢光強度最大,隨後出現濃度猝滅現象;

3)根據上轉換發光強度隨抽運功率的變化曲線得出樣品的上轉換藍光是基於3光子的吸收過程,上轉換紅光同時存在2光子和3光子的吸收過程,其中以2光子吸收過程為主;

4)研究了樣品的689nm和705nm紅色上轉換螢光在313—773K範圍內的溫度特性,溫度為458K時Tm³⁺,Yb³⁺共摻CaWO₄多晶材料測溫的最大靈敏度值為5.7×10⁻⁴K⁻¹.由此可見,基於螢光強度比的方法Tm³⁺,Yb³⁺共摻CaWO₄多晶材料在光學溫度感測器方面具有很大的應用前景.

 

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Tm3+,Yb3+共摻鎢酸鈣多晶材料的上轉換溫度特性分析：

圖7中的實驗資料利用上面公式進行擬合後得到了螢光強度比R與溫度T的關係曲線.從圖中可以觀察到,擬合曲線與實驗資料符合得很好,擬合得到的資料A=0.9,B=0.9,∆E/k_B=917.

對於光學測溫裝置,定義螢光強度比隨著溫度的變化為靈敏度,Sa=∆E/k_BT².在實際應用中知道靈敏度隨溫度變化是很重要的,出於這個目的,相對靈敏度定義為 Sr=R·∆E/k_BT²  (3)

利用(3)式得到樣品的Sr與溫度T的擬合曲線如圖8,從圖中可以看出隨著溫度的升高,Sr呈現先增大後減小的趨勢,在458K時得到S_r最大值為5.7×10⁻⁴K⁻¹.相對之前文獻中的資料可以得知,Tm³⁺,Yb³⁺共摻CaWO₄多晶材料可以在中高溫實現較為精確的溫度測量.

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Tm3+,Yb3+共摻鎢酸鈣多晶材料的上轉換溫度特性分析:

在准熱平衡下,稀土離子兩個能級上的粒子數服從玻爾茲曼分佈,粒子從某激發態躍遷發出的上轉換螢光強度與對應能級的粒子數成正比,兩個能級的螢光強度比可描述為

N_i為i能級上的粒子數,I_ij和W_ij分別為粒子從i能級躍遷到j能級的螢光強度和角頻率.g_i為簡並度,σ_ij為發射截面積,∆E為能級差,k_B為玻爾茲曼常數,T為熱力學溫度.但是螢光帶之間的交疊將使得螢光強度比偏離(1)式中玻爾茲曼分佈規律.針對該問題,Wade等將(1)式進行了優化,如(2)式所示:

其中A=(g₂σ_2jω_2j)/(g₁σ_1jω_1j)定義為指數前因數,B是一個常數定義為補償因數。

 

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