試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)稀土離子摻雜鉬酸鹽熒光粉發(fā)光性質(zhì)的研究.pdf

1、近年來，稀土離子摻雜發(fā)光材料在激光技術(shù)、光信息存儲(chǔ)和顯示及醫(yī)療等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值而受到了廣泛關(guān)注。稀土鉬酸鹽由于具有良好的光熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性而受到人們的重視，人們更愿意用其作為稀土發(fā)光材料的基質(zhì)部分。而將兩種稀土離子組合共同摻雜到基質(zhì)材料中又會(huì)大大提高其發(fā)光效率，本文對兩種稀土離子共同摻雜到基質(zhì)材料中的情況進(jìn)行了研究。
　　一、采用均勻設(shè)計(jì)與二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法對Tm3+/Yb3+的摻雜濃度進(jìn)行優(yōu)化，得到實(shí)驗(yàn)

2、范圍內(nèi)藍(lán)光最強(qiáng)的熒光粉樣品。因?yàn)門m3+能夠獲得較強(qiáng)的藍(lán)色上轉(zhuǎn)換發(fā)光，Yb3+離子以其特殊的能級(jí)結(jié)構(gòu)和較長的激發(fā)態(tài)壽命作為Tm3+的敏化劑可大大提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，發(fā)光強(qiáng)度是衡量一種熒光粉的發(fā)光性能的重要指標(biāo)，為獲得該熒光粉的最大發(fā)光強(qiáng)度，我們采用了試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全程優(yōu)化。
　　首先采用均勻設(shè)計(jì)安排實(shí)驗(yàn)，通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，初步尋求因素的摻雜濃度范圍。再利用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，根據(jù)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立Tm3+/

3、Yb3+共摻NaY(MoO4)2熒光粉上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度與Tm3+/Yb3+摻雜濃度的二次回歸方程。應(yīng)用遺傳算法，優(yōu)化算出該方程的最大解，得到了最大發(fā)光強(qiáng)度及其對應(yīng)的Tm3+/Yb3+摻雜濃度值，并用高溫固相法制備出了該最大解樣品。通過對其上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜的測量，證實(shí)了理論計(jì)算的最大解樣品為本實(shí)驗(yàn)中發(fā)光最強(qiáng)的樣品，并詳細(xì)分析了上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制，解釋了溫度猝滅機(jī)理。
　　二、研究了Er3+/Gd3+共摻NaY(MoO4)2熒光粉，考查了Er

4、3+濃度、Gd3+離子濃度及合成溫度(T)這三個(gè)試驗(yàn)因素對Er3+/Gd3+共摻NaY(MoO4)2熒光粉發(fā)光強(qiáng)度的影響。
　　將均勻設(shè)計(jì)與正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合，首先采用均勻設(shè)計(jì)縮小因素范圍，然后運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和極差分析法找到Er3+，Gd3+，T的最優(yōu)組合，再對最優(yōu)樣品進(jìn)行下轉(zhuǎn)換激發(fā)和發(fā)射光譜的測量，從發(fā)射譜中觀察到了在530nm和550nm處的綠光發(fā)射，分別是Er3+離子的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2躍