近中紅外發(fā)光玻璃是激光、通信、環(huán)境監(jiān)控等重要應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。對(duì)于玻璃基質(zhì)材料的選擇、近中紅外發(fā)光的增強(qiáng)方法及去羥基技術(shù)的探索,依舊充滿著挑戰(zhàn)。硅酸鹽氟氧化物玻璃兼具低聲子能量,良好的力熱化學(xué)穩(wěn)定性,以及成本低廉且容易被拉制成光纖等優(yōu)勢(shì),是實(shí)現(xiàn)近中紅外發(fā)光的良好基質(zhì)玻璃材料。本論文介紹了在氟氧化物硅酸鹽玻璃中實(shí)現(xiàn)近中紅外發(fā)光的方法,討論了影響近中紅外發(fā)光的因素以及增強(qiáng)方式。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要圍繞摻Tm³⁺硅酸鹽氟氧化物玻璃（SiO₂-PbF₂-PbO-TmF₃）的制備及其發(fā)光的增強(qiáng)而展開,研究?jī)?nèi)容主要包括兩個(gè)部分:（1）以50SiO₂-45PbF₂-（5-x）PbO-2.5TmF_3-xPb（NO₃）₂（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0）為組分展開實(shí)驗(yàn),探究了在微量的硝酸鉛取代氧化鉛后,引入的硝酸根離子以化學(xué)法除去了基質(zhì)中的羥基,從而實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)近中紅外發(fā)光的目的。研究結(jié)果表明:當(dāng)用微... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體量子點(diǎn)光致發(fā)光原理[32]

恢忠圓ＡР牧獻(xiàn)魑??剩?⒉羧肷倭肯⊥獵?刈魑?δ?物質(zhì)的新型材料。稀土元素是指元素周期表上的鑭系元素再加上過渡族的兩種金屬元素鈧(Sc)和釔(Y)，共17種元素，在稀土發(fā)光領(lǐng)域稱之為廣義的稀土元素而狹義的稀土元素僅指15個(gè)鑭系元素，如圖1-2所示，因?yàn)樘幱谕幌翟�，它們的化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出了許多共性。鑭系的15個(gè)元素之中，包括了7種鈰組稀土釹(Nd)、钷(Pm)、鑭(La)、鈰(Ce)、銪(Eu)、鐠(Pr)、釤(Sm)，以及9鐘釔組稀土元素，它們分別是釓(Gd)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、釔(Y)[38]。圖1-217種稀土元素[38]稀土元素種類較多，且有著相似的性質(zhì)，在自然界中的化合物通常表現(xiàn)為正三價(jià)，如Ho2O3、TmF3等。其發(fā)光的原理源自于4f層電子的躍遷，稀土元素具有特殊的的電子層結(jié)構(gòu)，即處在5s、5p軌道處的電子層，保護(hù)著4f電子層。也因此，當(dāng)電子在4f→4f躍遷時(shí)會(huì)被5s電子層所屏蔽，使稀土元素具有極窄的吸收峰和發(fā)射峰，即使是選取不同的基質(zhì)作為研究對(duì)象，發(fā)射峰的位置和吸收帶寬也不會(huì)受到很大的干擾，這一特點(diǎn)也是稀土離子作為激光器增益介質(zhì)中的功能物質(zhì)的一大優(yōu)勢(shì)。而摻稀土發(fā)光材料的發(fā)光原理是對(duì)外受激輻射產(chǎn)生的，即在外部激發(fā)光源的激發(fā)下，稀土元素自身的電子在f-f組態(tài)或f-d組態(tài)之間發(fā)生了躍遷，以光能的形式對(duì)外釋放能量的過程。本文所選擇的是能級(jí)下轉(zhuǎn)換的發(fā)光方式，即以短波作為激發(fā)光源通過輻射躍遷得到長(zhǎng)波，如圖1-3所示，為鈥離子(Ho3+)、鉺離子(Er3+)和銩離子(Tm3+)典型的下轉(zhuǎn)換能級(jí)躍遷示意圖。從圖中可以看出，在980nm激光激發(fā)下，其中Ho3+：5I6→5I7和Er3+：4I11/2→4I13/2的輻射躍遷分別

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文6對(duì)應(yīng)了2.85μm和2.7μm的紅外發(fā)射。而在808nm激光激發(fā)下，Tm3+：3H4→3H5的輻射躍遷則對(duì)應(yīng)了2.3μm的紅外發(fā)射。圖1-3Ho3+,Er3+和Tm3+的典型能級(jí)躍遷示意圖[39]1.3影響稀土近中紅外發(fā)光的因素1.3.1羥基(OH-)的影響以玻璃作為基質(zhì)的稀土發(fā)光材料的一些光學(xué)性質(zhì)，如紅外熒光發(fā)射強(qiáng)度等通常會(huì)受到玻璃所含雜質(zhì)的影響。在這些雜質(zhì)中，羥基(OH-)的伸縮振動(dòng)是主要因素，微量的羥基就會(huì)對(duì)近中紅外光產(chǎn)生極強(qiáng)的淬滅效應(yīng)[40]。圖1-4可以看出，羥基在近紅外區(qū)域（1.5μm、1.8μm），中紅外區(qū)域（2.8μm，3.8μm）處紅外幾乎不可透過，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的吸收寬帶，對(duì)應(yīng)于Tm3+：3F4→3H6輻射躍遷（1.8μm），3H5→3F4輻射躍遷（3.8μm）和Ho3+的3I6→5I7輻射躍遷(2.85μm)，羥基的存在是影響1-5μm近中紅外發(fā)光的重要因素之一，基質(zhì)中的羥基會(huì)顯著降低稀土發(fā)光玻璃的發(fā)光效率，為獲得較強(qiáng)的近中紅外激光輸出，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量避免羥基的引入并除去基質(zhì)中存在的羥基[41]。想要去除基質(zhì)中的羥基首先要考慮引入羥基的因素。首先，實(shí)驗(yàn)藥品內(nèi)部會(huì)有吸附水與結(jié)合水存在，此類水分可通過在適當(dāng)?shù)臏囟认聦?duì)藥品進(jìn)行干燥處理去除；而對(duì)于干燥溫度的選擇既要考慮到水分去除的程度，又要盡量避免在較高溫度下藥品可能存在的分解與變質(zhì)，需結(jié)合實(shí)際條件制定出合理的除水工藝�？諝庵写嬖诘乃挚赡軙�(huì)吸附到器皿及藥物上。因此，合成制備的氣氛需在相對(duì)干燥

【參考文獻(xiàn)】：
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