稀土掺杂钨酸钙多晶粉的制备及其上装换性能研究-稀土离子简介(2)

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年7月14日星期二 10:02; 作者：xinyi; 点击数：1296

稀土掺杂钨酸钙多晶粉的制备及其上装换性能研究-稀土离子简介

Ho³⁺离子的外层电子构型为⁴f₁₀，可用于上转换发光，但其首次发光是在Yb³⁺离子的敏化作用下。早在1971年， Johnson等人用960nm激光器对BaY₂F₈：Yb³⁺，Ho³⁺玻璃进行激发，在670nm和551.5nm处出现明显发射峰。研究发现Ho³⁺离子的⁵S₂、⁵F₄、⁵I₈和⁵I₇等能级跃迁能产生不同发射峰。Ho³⁺离子的外层有10个电子（⁴f₁₀），因此有多种不同的跃迁方式，其中波长为545nm的绿光发射源于⁵S₂,⁵F₄到⁵I₈能级跃迁，波长为659nm的红光发射源于⁵F₅至⁵I₈能级跃迁。Yb³⁺离子对Ho³⁺离子敏化效率高，使Ho³⁺离子吸收能量发生电子能级跃迁。在Ho³⁺离子掺杂的系统中，上转换发光强度一般与Ho³⁺离子浓度有关，而且在高浓度掺杂情况下一般会出现浓度猝灭效应。Ho³⁺离子浓度过高会将能量反向转移到Yb³⁺离子，这个过程对上转换十分不利。因此，本实验采用Ho³⁺离子进行上转换绿光和红光发射，通过改变Ho³⁺、Yb³⁺浓度比例调节上转换绿光和红光发光强度。

Tm³⁺离子的价电子构型⁴f₁₂，,也可用于上转换发光。Tm³⁺离子在不同基质材料中均能产生上转换效应，如玻璃、晶体等。Tm³⁺离子可以单独掺杂上转换基质材料，利用特定波长的激发光源，通过激发态吸收或者光子雪崩等上转换机理实现上转换发光。Tm3+离子同样可以和敏化剂Yb³⁺离子共同掺杂，通过Yb³⁺对Tm³⁺离子的能量转移，可以使Tm³⁺离子的上转换发光效率提高。如在LiYF₄ ：Yb³⁺/Tm³⁺晶体中，在780nm光源激发下，可以形成Yb³⁺和Tm³⁺离子两光子连续能量传递过程，自由电子最终跃迁到¹G₄能级，在475nm处产生上转换蓝光发射。因此，本实验采用Tm³⁺离子实现上转换蓝光发射。