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稀土离子掺杂的氟氧化物微晶玻璃的制备

作　者: 陈斌
导　师: 邵晶
学　校: 长春理工大学
专　业: 应用化学
关键词: Yb3+/Tm3+ Yb3+/Er3+ Yb3+/Tb3+ 氟氧化物微晶玻璃 上转换发光
分类号: TQ171.733
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


本文基于50SiO2-15A12O3-20LiF-5ZnF2-SNa2CO3-5La2O3体系,利用高温熔融法制备了Yb3+/Er3+和Yb3+/Tb3+掺杂的氟氧化物玻璃。根据DSC曲线制定了热处理制度,并制得相应的微晶玻璃。采用XRD确定析出的纳米晶相为LaF3,SEM显示微晶玻璃晶粒平均分布于玻璃基质中,平均尺寸为50nin左右。随着热处理温度的升高,微晶玻璃的晶粒尺寸增大,光透过率下降。测量了玻璃和微晶玻璃在980nm激光激发下的上转换发光谱图,并分析了其上转换发光机制。微晶玻璃的上转换发光强度明显强于玻璃的上转换发光强度。随着热处理温度的升高,微晶玻璃的上转换发光强度逐渐增强。Yb3+/Tm3+掺杂的微晶玻璃中观察到475nm的蓝光和650nm的红光,蓝光和红光发射主要是三光子过程；在Yb3+/Er3+掺杂的微晶玻璃中观察到520nm、539nm的绿光和654nm的红光,绿光和红光发射主要是双光子过程；在Yb3+/Tb3+掺杂的微晶玻璃中观察到489nm和542nm的绿光,584nm和622nm的红光,以及413nm、435nm处微弱的蓝光,红光和绿光发射均为双光子过程,而蓝光发射为三光子过程。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-24
  1.1 微晶玻璃  8-11
    1.1.1 微晶玻璃的发展及应用  8-9
    1.1.2 玻璃的控制析晶过程  9-10
    1.1.3 微晶玻璃的制备工艺  10-11
  1.2 稀土元素  11-14
    1.2.1 稀土元素的电子组态  11-12
    1.2.2 稀土元素的光谱项  12-13
    1.2.3 稀土离子的能级跃迁  13-14
  1.3 上转换发光  14-17
    1.3.1 激发态吸收(Excited State Absorption,ESA)  14-15
    1.3.2 能量传递(Energy Transfer,ET)  15-17
    1.3.3 光子雪崩(Photon Avalanche,PA)  17
  1.4 稀土离子掺杂的氟氧化物微晶玻璃  17-23
    1.4.1 含Pb_xCd_(1-x)F_2晶相的微晶玻璃  18-19
    1.4.2 含MF_2晶相的微晶玻璃  19-21
    1.4.3 含LnF_3晶相的微晶玻璃  21-23
  1.5 本论文的主要工作内容  23-24
    1.5.1 研究的目的和意义  23
    1.5.2 研究的主要内容  23-24
第二章 实验方法  24-28
  2.1 实验药品和仪器及设备  24-25
  2.2 基础玻璃成分的设计  25
  2.3 玻璃和微晶玻璃样品的制备方法  25-26
  2.4 样品的结构与性能测试方法  26-28
    2.4.1 差示扫描量热分析(DSC)  26
    2.4.2 X射线粉末衍射(XRD)  26-27
    2.4.3 扫描电子显微镜(SEM)  27
    2.4.4 透射/吸收光谱  27
    2.4.5 上转换发射光谱  27-28
第三章 LaF_3：Yb~(3+)/Tm~(3+)氟氧化物微晶玻璃的制备及光学性能研究  28-35
  3.1 玻璃样品的制备及热处理  28-29
  3.2 样品的XRD分析  29
  3.3 样品的扫描电镜分析  29-30
  3.4 样品的透射和吸收谱图分析  30-32
  3.5 样品的上转换光谱分析  32-33
  3.6 发光机理分析  33-34
  3.7 本章小结  34-35
第四章 LaF_3：Yb~(3+)/Er~(3+)氟氧化物微晶玻璃的制备及光学性能研究  35-43
  4.1 玻璃样品的制备及热处理  35-36
  4.2 样品的XRD分析  36
  4.3 样品的扫描电镜分析  36-37
  4.4 样品的透射和吸收谱图分析  37-39
  4.5 样品的上转换光谱分析  39-40
  4.6 发光机理分析  40-42
  4.7 本章小结  42-43
第五章 LaF_3：Yb~(3+)/Tb~(3+)氟氧化物微晶玻璃的制备及光学性能研究  43-50
  5.1 玻璃样品的制备及热处理  43-44
  5.2 样品的XRD分析  44
  5.3 样品的扫描电镜分析  44-45
  5.4 样品的透射和吸收谱图分析  45-47
  5.5 样品的上转换光谱分析  47
  5.6 发光机理分析  47-49
  5.7 本章小结  49-50
结论  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-54

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 玻璃工业 > 各种玻璃产品 > 技术玻璃 > 微晶玻璃（铸石玻璃）
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