稀土发光材料的发光机理及其应用(1).doc

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1、稀土发光材料的发光机理及其应用（1）稀土发光材料的发光机理及其应用学好：09021126姓名：彭振华摘要：稀土是我国的重要战略资源，对稀土元素的基木物理和化学性质的了解，是深入研究稀土元素的结构与性能，开发稀土生产新的工艺流程、稀土元素新应用、稀土新材料，充分利用稀土资源的基础。稀土发光材料在一些方面已得到普遍应用并在新能源和生物医学等方面具有重要的应用前景。tl前稀土材料已广泛用于照明、显示、信息、显像、医学放射学图像和辐射场的探测等领域，并形成很大的工业生产和消费市场规模；同时也正在向着其他新型技术领域扩展，成为人类生活中不可缺少的重要组成部分。1、稀土发光材料的发光

2、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I可到基态的过程中，以光的形式放出能量。以稀土化合物为基质和以稀土元素为激活剂的发光材料多属于后一类，即稀土荧光粉。稀土元素原子具有丰富的电子能级，稀土化合物的发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。2、稀土发光材料的重要应用2.1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、智能化等方而发展。这些发光灯主要被用于照明、复印机光源、

3、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。稀土发光材料的质量提高和应用技术的发展，推动了新一代节能光源的科研、生产及应用，并带动了许多相关行业的发展。典型的荧光灯是在玻璃管内壁涂荧光粉，当灯通电时，封装在灯两端的电极间放电发出紫外光，荧光粉吸收紫外光受到激发，然后通过各种非辐射弛豫过程和能量传递过程，使稀土离子处于可发出可见光的能态上，从而进一步发出各种颜色的可见光。%1汞灯稀土荧光粉用于高压汞灯中2有多年。此灯的原理是利用氯气在汞蒸气中的放电

4、作用，它的光强度高于荧光灯。所有钮激活的彻酸钉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。将铀激活的刨酸钉荧光粉混人，制成400W的暖色汞灯，光通量为25500Im,色温3350K,比普通汞灯的稳定性好、效率高。%1碳孤灯稀土氟化物加人到棒芯中，使弧光强度提高到10倍，同时孤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。%1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

5、添加少量氧化镁和氧化钮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，氧化切的粒径应在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。采用稀土铝酸盐为原料，通过三种窄谱带稀土荧光材料的合成，可制成27007000K的各种荧光灯，比普通白炽灯节电80%，如一只16w的节能灯，亮度相当于80w的白炽灯。利用三基色稀土荧光材料生产的节能灯，其光效、光色、发光时I'可等指标均达到国际同类产品水平，而成木仅为国际同类产品的60%。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

6、好的经济效益和社会效益。2.2阴极射线发光材料彩电显像管和计算机和计算机显示卷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祐激活的硫氧化钉Y202S:Eu磷光体，粒度6-8um,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Y202S:Eu,但Eu含量要高一些，绿粉为TB3+激活的稀土硫氧化物Y202S:Tb,Dy及Gd202S:Tb,Dy高效绿色荧光体，粒度为4-6口耻大屏幕投影电影红粉也为Y202S:Eu,绿粉为Tb激活的稀土发光材料如：钮铝石榴石YAG:Tb利钮铝稼石榴石YAGG:Tb,大屏幕投影电视因需要高电流密度激发，外屏

7、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，旦性能稳定。投影电视用荧光粉每年可消费数吨稀土氧化物。一般节能灯用三基色发光材料的红粉量子效率为90%,而等高子显示(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•些稀土硼酸盐利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。2.3电致发光材料为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(PlasmaDisp