| 稀土發(fā)光材料：Rare Earth Luminescent Materials
稀土發(fā)光是由稀土4f電子在不同能級(jí)間躍出而產(chǎn)生的，因激發(fā)方式不同，發(fā)光可區(qū)分為光致發(fā)光(photoluminescence)、陰極射線發(fā)光(cathodluminescence)、電致發(fā)光(electroluminescence)、放射性發(fā)光(radiation luminescence)、X射線發(fā)光(X-ray luminescence)、摩擦發(fā)光(triboluminescence)、化學(xué)發(fā)光(chemiluminescence)和生物發(fā)光(bioluminescence)等。稀土發(fā)光具有吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高，可發(fā)射從紫外線到紅外光的光譜，特別在可見光區(qū)有很強(qiáng)的發(fā)射能力等優(yōu)點(diǎn)。稀土發(fā)光材料已廣泛應(yīng)用在顯示顯像、新光源、X射線增光屏等各個(gè)方面。
在稀土功能材料的發(fā)展中，尤其以稀土發(fā)光材料格外引人注目。稀土因其特殊的電子層結(jié)構(gòu)，而具有一般元素所無法比擬的光譜性質(zhì)，稀土發(fā)光幾乎覆蓋了整個(gè)固體發(fā)光的范疇，只要談到發(fā)光，幾乎離不開稀土。稀土元素的原子具有未充滿的受到外界屏蔽的4f5d電子組態(tài)，因此有豐富的電子能級(jí)和長(zhǎng)壽命激發(fā)態(tài)，能級(jí)躍遷通道多達(dá)20余萬個(gè)，可以產(chǎn)生多種多樣的輻射吸收和發(fā)射，構(gòu)成廣泛的發(fā)光和激光材料。隨著稀土分離、提純技術(shù)的進(jìn)步，以及相關(guān)技術(shù)的促進(jìn)，稀土發(fā)光材料的研究和應(yīng)用得到顯著發(fā)展。發(fā)光是稀土化合物光、電、磁三大功能中最突出的功能，受到人們極大的關(guān)注。就世界和美國(guó)24種稀土應(yīng)用領(lǐng)域的消費(fèi)分析結(jié)果來看，稀土發(fā)光材料的產(chǎn)值和價(jià)格均位于前列。我國(guó)的稀土應(yīng)用研究中，發(fā)光材料占主要地位。
稀土化合物的發(fā)光是基于它們的4f電子在f-f組態(tài)之內(nèi)或f-d組態(tài)之間的躍遷。具有未充滿的4f殼層的稀土原子或離子，其光譜大約有30 000條可觀察到的譜線，它們可以發(fā)射從紫外光、可見光到紅外光區(qū)的各種波長(zhǎng)的電磁輻射。稀土離子豐富的能級(jí)和4f電子的躍遷特性，使稀土成為巨大的發(fā)光寶庫(kù)，從中可發(fā)掘出更多新型的發(fā)光材料。
優(yōu)點(diǎn)
稀土發(fā)光材料具有很多優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光譜帶窄，色純度高，色彩鮮艷；光吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高；發(fā)射波長(zhǎng)分布區(qū)域?qū)?；熒光壽命從納秒跨越到毫秒達(dá)6個(gè)數(shù)量級(jí)；物理和化學(xué)性能穩(wěn)定，耐高溫，可承受大功率電子束、高能輻射和強(qiáng)紫外光的作用。正是這些優(yōu)異的性能，使稀土化合物成為探尋高新技術(shù)材料的主要研究對(duì)象。目前，稀土發(fā)光材料廣泛應(yīng)用于照明、顯示、顯像、醫(yī)學(xué)放射圖像、輻射場(chǎng)的探測(cè)和記錄等領(lǐng)域，形成了很大的工業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模，并正在向其他新興技術(shù)領(lǐng)域擴(kuò)展。 |
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