以下为稀土掺杂钨酸钙Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺多晶的制备及发光性能研究背景。

目前，稀土离子上转换发光受到越来越多的关注，已经不仅仅局限于绿光、红光等激光输出。通过调整蓝光、绿光、红光三基色的强度，可以有效地实现上转换白光输出。上转换白光已经广泛应用于三维固态显示器、高密度光信息储存、生物标记和光通信等方面。本实验以Zn_0.1Ca_0.9WO₄多晶为基质，在稀土双掺得出绿、蓝、红三基色上转换发光现象的基础上，通过稀土三掺以实现上转换白光输出。

 

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制备了不同浓度比的稀土双掺钨酸钙Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Tm³⁺/Yb³⁺多晶，分别对其进行上转换稳态光谱，荧光寿命光谱及功率曲线测试，提出了上转换发光机理，得出以下结论： 

（1）Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶在546nm和658nm处有明显的绿光和红光发射峰，分别对应Ho³⁺离子的⁵S₂,⁵F₄→⁵I₈和⁵F₅→⁵I₈能级跃迁。固定Yb³⁺离子浓度为4mol%时，随着Ho³⁺离子浓度的增加上转换发光强度先增大后减小，当Ho³⁺离子浓度为0.4mol%时上转换发光强度最强。Ho³⁺离子浓度对红绿光比例影响显著，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：1.0mol% Ho³⁺/4mol%Yb³⁺多晶的红绿光比例接近1:1。通过荧光寿命分析，绿光和红光的衰减时间分别为67µs和106µs。功率曲线测试表明上转换绿光和红光均为两光子能量传递过程。 

（2）Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Tm³⁺/Yb³⁺多晶在475nm处有明显的蓝光发射峰，在650nm处有微弱的红光发射峰，分别对应Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆和¹G₄→³F₄能级跃迁。固定Tm³⁺离子浓度为2mol%时，随着Yb³⁺离子浓度的增加上转换发光强度先增大后减小，当Yb³⁺离子浓度为6mol%时上转换发光强度最强。Yb³⁺离子浓度对蓝红光比例影响显著，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：2mol% Tm³⁺/5mol% Yb³⁺多晶的蓝红光比例最大。通过荧光寿命分析，蓝光衰减时间为82µs。功率曲线测试表明上转换蓝光以三光子能量传递过程为主。

 

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由于钨聚合物有很高的密度，可达到11.34 g/cm3以上，相对于其他的辐射屏蔽材料例如铅，其具有更强的辐射屏蔽性能，且材料更加环保。由于钨聚合物材料的制造工艺与一般的金属材料不同，其是由注塑成型，相比于其他金属材料机加工性能更好，表面可做不同的弯曲且容易取孔，制造更具有灵活性。钨聚合物可以广泛应用于工业领域，如辐射屏蔽辐射探测器和核工业辐射防护中。钨聚合物可制造成屏蔽X射线及伽马射线的全身防护服，其作为辐射屏蔽材料能够很好的提高辐射屏蔽效率及屏蔽材料的各种性能。

钨聚合物屏蔽件工业应用：
核测井探测器屏蔽件
焊缝射线检测屏蔽件
集装箱射线检测屏蔽件
核潜艇动力系统防护罩
核反应堆防护
射线探测屏蔽件

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由于钨材料的高密度，高辐射屏蔽及环保无毒性质，钨常常被用于制造有源探测器的钨屏蔽装置。有源探测器的钨屏蔽装置具体涉及一种252Cf中子活化核燃料棒235U富集度及均匀性在线无损检测中测量探测器的屏蔽钨块。它包括钨屏蔽体，在钨屏蔽体内设有通孔，通孔内装有导向管，在钨屏蔽体内设有与通孔垂直的方形孔，方形孔的下部设有高度调节块，在钨屏蔽体上端设有圆柱孔。有源探测器的屏蔽装置的优点是，屏蔽钨块将探测器晶体部分完整的包围起来，既能够屏蔽252Cf中子源对探测器的影响，又能够屏蔽别的通道内的燃料棒的干扰，屏蔽钨块中心的方形孔又起到对检测信号的准直作用，大大提高了探测器的分辨率，屏蔽钨块上端的圆柱孔使探测器的光电倍增管接受信号的部分也被屏蔽，大大降低了外界对测量信号的干扰。

图为制造有源探测器的钨屏蔽块：

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硅钨酸的制取过程如下所示：
1.将1000g水合的钨酸钠溶解在2000mL水中。
2.向溶液中加入75g水玻璃溶液，用马达搅拌器猛烈地搅拌溶液并加热至沸腾。同时，用分液漏斗向溶液中逐滴地加入600mL浓盐酸。
3.将产生的少量硅酸沉淀滤出，并令混合物冷却。再加入另外 400mL浓盐酸，然后使溶液冷却。
4.用被稀氢氧化钠溶液洗涤过的略过量乙醚萃取。首先将乙醚复合物放入一只抽滤瓶中，在此复合物中抽入洗过的空气来迅速地将乙醚吹除，同时将它放在热水锅上加热。继续这个操作直到液面的边缘上有晶体出现。然后将溶液放置使之进行缓慢地结晶，或将溶液蒸发干。将复合物再溶解在水中并再蒸发干。继续重复这个操作直到产物不再有挥发酸的气味。
5.当已充分干燥时，在研缽中将酸磨细，并在70℃干燥至恒重。

 

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硅钨酸又名硅钨酸水合物，是一种白色或淡黄色的潮解结晶。它的物理性质如下所示：化学式：H₄O₄₀SiW₁₂，分子量：2878.17，溶解度：0.1g/ml（在水中），CAS登入号：12027-38-2。硅钨酸易溶于水和醇，溶解后溶液是澄清透明的，但是受热则溶于本身的结晶水，加热至600~650℃时分解。H₄O₄₀SiW₁₂主要用于生物化学试剂和碱性染料用媒染剂。在存储运输的时候要将其密封放置与干燥处。
硅钨酸及其盐的制取过程如下：以仲钨酸铵为原料，经过转化、配硅、交换蒸发浓缩等工序得到其产品，进而制取硅钨酸盐。这个制取方法工艺合理，产品质量好，且无污染，为非醚法生产硅钨酸及其盐开辟了一条新路。

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由于钨合金材料的高密度，高辐射屏蔽性及环保无毒性能，其常被用于制造碘131放射性同位素运输容器。碘131放射性同位素钨合金运输罐，包括罐体、中盖、小盖、磁铁组及手柄，所述罐体上设有内螺纹，中盖上设有倒锥孔、第一磁铁座、手柄座及外螺纹，小盖上设有拉手、第二磁铁座；所述中盖设于罐体上且外螺纹与罐体的内螺纹啮合，小盖的圆锥塞插接在中盖的倒锥孔内；所述磁铁组将小盖与中盖吸合。新型钨合金罐采用中盖及小盖的复合盖技术，药厂装药时用中盖，医护人员治疗时用小盖，限制了罐内残留的射线从中盖倒锥孔内流出的剂量，减少了对医护人员的辐射伤害，提高了用药环境的安全性。

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钨注射器屏蔽件在医疗中常用作同位素示踪药物功效的注射仪器。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等，稳定性同位素虽然不释放射线，但可以利用它与普通相应同位素的质量之差，通过质谱仪，气相层析仪，核磁共振等质量分析仪器来测定。如果放射性物质照射人体或者进入人体，会使细胞发生病变，严重的会危害人的生命。钨合金屏蔽针管在使用放射性物质时可以保护人体免受伤害。

钨注射器屏蔽件是由钨合金为原料制成用于医疗注射放射性药物时起保护作用的医疗器械。钨注射器屏蔽件是利用高致密钨合金对放射性粒子的屏蔽作用。钨合金密度可达16 .5-19.0g/cm3，对放射性粒子有很好的屏蔽效益。钨注射器屏蔽件常见规格型号：1ml、2.5ml、5ml、10ml。

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首先，从结构上看，弹头型的硬质合金球齿齿冠高度矮小，也容易钝化。在冲击功较小或岩石不坚硬的条件下，硬质合金球齿以齿冠高度磨损为主要的报废形式。由于弹头齿齿冠矮小，且锥度较大，当硬质合金柱切入岩层达到一定深度后，其与岩石的接触面积增长加快，合金面上的破岩比压降低。当齿冠高度被磨损了一小部分后，就出现较大的钝台直径，而钝台直径变大的速度比齿冠高度磨损要快，这样就极易钝化。此外，齿冠尖细而韧性硬度不足而破碎，据相关资料统计，用弹头齿做成的钎头有20%的硬质合金柱在工作中破碎。

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在日常的凿岩工作中不难发现，在腐蚀性较强的岩层中，平头型硬质合金球齿很容易钝化。据不完全统计，大多数的平头型球齿齿冠部有将近75%的高度在未产生磨损时就因钝化而浪费了，而平头型齿钝台因直径变大磨损比齿冠要快。再者，是由于钝台直径较大，降低了齿面与岩石接触面上的比压，尤其是当岩层坚硬或冲击载荷不足时，钻进速度就要相对减缓。当该应力波峰值降低时，平头型硬质合金球齿与岩石接触面上的比压也会降低，不能够有效地利用应力波，从而使得冲击能量的利用率降低。最后，由于平头型硬质合金球齿的底面是平面，在镶齿时，孔内的空气不能很好地排出，易形成气垫，从而使得硬质合金柱不能稳定地固定在孔底面上。在实际操作中有70%的重量被压入齿孔内，仅仅起到固齿作用，而用于破岩的磨耗量不到10%，大大浪费了原材料。

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