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作品简介:

铥离子具有优良的发光性能,Tm3 、Ho3 、共掺时有比较强烈的红、绿、蓝三光发射,其中红、蓝两种颜色分别对应于三价铥离子的1G4→3F4,1G4→3G6能级间的辐射跃迁,红、绿分别对应于三价钬离子的5F5→5I8,5S2(5F4)→5I8能级间的辐射跃迁。通过制备Tm3、Yb3、Ho3共掺的碲酸盐玻璃,控制敏化剂Yb3和三者的掺杂浓度,研究其发光机理,产生了接近标准的白光。本文将从铥离子的能级特点及发光机理出发,以此为基础研究其发光规律,并介绍铥离子的研究意义及应用领域。
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王璐玮
南京师范大学
铥(Tm)离子的发光及应用

铥(Tm)离子的发光及应用

铥离子具有优良的发光性能,Tm3、 Ho3、共掺时有比较强烈的红、绿、蓝三光发射,其中红、蓝两种颜色分别对应于三价铥离子的1G4→3F4,1G4→3G6能级间的辐射跃迁,红、绿分别对应于三价钬离子的5F5→5I8,5S2(5F4)→5I8能级间的辐射跃迁。通过制备Tm3、Yb3 、Ho3 共掺的碲酸盐玻璃,控制敏化剂Yb3和三者的掺杂浓度,研究其发光机理,产生了接近标准的白光。白光LED兼有绿色环保、高效节能、寿命长、无污染等优点,经过研发,将来可以代替白炽灯,成为新一代的照明光源。近年来,铥离子的蓝光发光材料越来越成为人们重点研究的课题,其中Tm3掺杂的硫化锌薄膜的电致发光日益吸引人们的重视。在医学上铥离子激光器更是一个必不可少的角色,激光的单色性好,能量集中,方向性强。高强度的热效应可以用来进行组织凝固,聚焦的激光可以用来切割。低功率的激光可以用来止血,不聚焦的激光可以用来进行病理研究。生物组织对不同波段的激光吸收不同,对2微米的波段吸收的最为强烈。穿透深度因不同的激光而异,红外激光穿透深度浅,在医学上运用较多。以2微米为中心波长的铥激光器克服了传统激光器的不足,集各种优点于一身,在医学中也被广泛应用。铥是稀土元素之一,具有独特的蓝光发光特点,近年来铥离子激光器在医学方面的应用越来越广。本文着重叙述了铥离子的几种发光机理,包括上转换发光和电致发光,分析了在不同情况下影响铥离子发光的因素,如离子的浓度、掺杂体系及对敏化剂和基质成分的依赖关系等。本文综述了铥离子激光器在医学及其它方面应用,并对铥离子的应用做了展望。 收起
第1章 铥离子的发光机理导语
与以往只涉及一个激发态和一个基态的发光过程相异,上转换发光过程需要大量中间态来攒非高频激发光子的能量。这主要有三种发光机制:第一激发态吸收,第二能量转换过程,第三光子雪崩。这些过程都是由混合在晶体颗粒中的激活离子能级不断吸收一个或多个光子促成的,而那些具有f电子和d电子的激活离子由于具有许多的亚稳能级而被用来上转换发光,然而高效率的上转换过程,只能靠掺杂三价稀土离子实现,因其有较长的亚稳能级寿命。 收起
1.Tm~(3+)离子掺杂上转换发光材料的研究进展
李林;张翔宇
稀土离子掺杂的上转换发光材料由于其在短波长激光器方面的潜在应用而受到了广泛关注.本文总结了稀土离子常见的几种上转换发光机制,分析了Tm3+离子在不同泵浦方式下的上转换发光及上转换发光效率对激光脉冲持续时间、敏化剂和基质成份的依赖关系,综述了Tm3+离子掺杂的上转换发光材料的研究现...   详情>>
来源:《青海师范大学学报(自然科学...》 2010年第04期 作者:李林;张翔宇
2.应用于白光显示的Tm~(3+)/Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺碲酸盐玻...
王大刚;周亚训
用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-La2O3)样品,测试了玻璃样品的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机理.结果发现:在975nm波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品可以观察到强烈的红光(662nm)、绿光(546nm)和蓝光(480nm)三基色上转换发光,红光对应于...   详情>>
来源:《物理学报》 2010年第09期 作者:王大刚;周亚训
3.ZnS:Tm薄膜电致发光的激发过程
马力;钟国柱
利用电子束蒸发方法制得ITO-Y_2O-3-ZnS:Tm~(3+)-Y_2O_3-Al结构的薄膜可以得到蓝色电致发光。本文首次报导了ZnS:Tm~(3+)薄膜与ZnS:Er~(3+)、ZnS:Tb~(3+)薄膜电致发光的激发过程有所不同。Tm~(3+)离子的激发可以通过某些杂质中心到Tm~(3+)离子的能量传递来实现。   详情>>
来源:《发光与显示》 1985年第03期 作者:马力;钟国柱
4.一种新结构ZnS∶Tm~(3+)薄膜电致发光器件的研究
杨胜;何大伟
采用电子束蒸发法制备了一种新结构 (ITO/SiO2 /ZnS∶TmF3/SiO2 /ZnS∶TmF3/SiO2 /Al)的薄膜电致发光器件 ,并与传统双绝缘层结构的器件相比较。结果表明 ,新结构器件的发光蓝红外比和发光亮度要明显高于双绝缘层结构的器件。分析认为这是由于SiO2 夹层起到了加速电子和提供界面的作用   详情>>
来源:《中国稀土学报》 2001年第06期 作者:杨胜;何大伟
5.ZnS:Tm的薄膜电致发光及激发过程
关亚非;何大伟
用电子束蒸发的方法制备了传统的双绝缘层的ZnS∶Tm的薄膜电致发光器件。对其电致发光谱进行分析。在光致发光中,Tm离子受到基质ZnS的无辐射能量传递,而在电致发光中,Tm被过热电子碰撞激发而非能量传递。在所研制的电致发光器件中,稀土TmF3掺杂浓度不同,器件的发光性能也不同。在双绝缘层的Zn...   详情>>
来源:《中国稀土学报》 2002年第06期 作者:关亚非;何大伟
6.几种蓝色发光薄膜电致发光器件
周华
<正> 近年来,为实现全色平板显示器,人们对薄膜电致发光器件进行了积极的研究。实际应用的最大障碍是缺少蓝色发光器件。作为一种蓝色发光的 EL 器件,人们对 Tm 掺杂的 ZnS 薄膜进行了研究,但是这类器件所能达到的最大发光亮度很低(10—12cd/m~2)其次,ZnS:Tm EL 器件的发光颜色也不合   详情>>
来源:《发光快报》 1992年第06期 作者:周华
第2章 影响铥离子发光的因素导语
韩琳等研究了不同浓度铥离子掺杂的钨酸钇钠晶体在800nm波段由激光二极管激发的发射光谱,证明了共协上转换(CUP)和交叉弛豫(CR)等浓度猝灭过程是影响Tm3 +离子蓝光发射的重要因素。 收起
1.Tm~(3+)离子掺杂的钨酸钇钠晶体中浓度猝灭效应的研究
韩琳;宋峰
测量了Tm3+离子不同浓度(0.5at.%,3at.%,5at.%)掺杂的NaY(WO4)2晶体在800nm激光二极管激发下的上转换发射光谱.结合吸收谱、荧光谱和由Judd-Ofelt理论计算的光谱参数,详细分析了Tm3+:NaY(WO4)2晶体中上转换能量传递机理和离子浓度对上转换发射的影响.讨论了四种影响上转换发光效率的离子间相互...   详情>>
来源:《物理学报》 2007年第07期 作者:韩琳;宋峰
2.光谱学方法研究Tm~(3+)离子的上转换发光影响因素
张喜生;晏春愉
应用激光光谱学的研究手段和方法,探讨了红色激光抽运Tm3+离子掺杂纳米体系中上转换荧光辐射性质的影响因素.通过变化基质和改变样品的环境温度,研究了声子能量大小对Tm3+离子掺杂纳米体系中上转换效率的影响.结果显示:合适声子能量可以有效提高Tm3+离子蓝色上转换效率.此外,依据声子能量与温...   详情>>
来源:《光子学报》 2010年第08期 作者:张喜生;晏春愉
3.二价碱土金属氟化物对Er~(3+)/Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧...
胡曰博;张新娜
制备了分别含有MgF2,CaF2,SrF2或BaF2的Er3+/Tm3+/Yb3+共掺氟氧锗酸盐玻璃试样和包含BaF2纳米晶的玻璃陶瓷试样,所制备试样均具有良好的透光性。对试样的热稳定性和上转换发光特性进行了研究。通过分析试样的吸收光谱发现,随着所含二价阳离子原子量的增大,试样的紫外吸收截止波长明显向短波方...   详情>>
来源:《光谱学与光谱分析》 2012年第01期 作者:胡曰博;张新娜
4.Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧硅铝酸盐玻璃陶瓷蓝色上转换发...
甘棕松;余华
按摩尔百分比制备了组分为30SiO2-(20-x-y)Al2O3-40PbF2-10CdF2-xTm2O3-yYb2O3的两组Tm3+/Yb3+共掺杂氟氧硅铝酸盐上转换蓝色发光玻璃陶瓷材料,测量了其在980 nm激光激发下的上转换发光光谱,分析了此材料中Tm3+/Yb3+发光体系的上转换发光机理,并系统地研究了Tm3+离子和Yb3+离子的浓度对该材料...   详情>>
来源:《物理学报》 2008年第09期 作者:甘棕松;余华
5.NaYF_4∶Yb,Er/Tm上转换发光强度的影响因素
阳芳;郭红
含有稀土离子的上转换发光材料因具有巨大的应用价值而受到人们的广泛研究,特别是六方相NaYF4已被公认为是迄今为止发光强度最大的上转换基质材料。以稀土离子Yb和Er或Yb和Tm的共掺杂NaYF4上转换材料为研究对象,讨论了几种不同因素对其上转换发光强度的影响,并对这种上转换材料的应用与研究前...   详情>>
来源:《材料导报》 2009年第13期 作者:阳芳;郭红
6.YLiF_4:Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)中Tm~(3+)浓度对上转换...
赵谡玲;侯延冰
利用水热法合成了YLiF4:Er3+,Tm3+,Yb3+,其中Er3+和Yb3+的浓度保持固定不变,分别为1 mol%和1.5 mol%,Tm3+浓度变化范围是2 mol%~8 mol%。在这种共掺杂体系中,同时观察到了Er3+,Tm3+和Yb3+的吸收,且Tm3+的吸收随着其浓度的增强而增强。在980 nm光的激发下,当Tm3+浓度很小时,这种材料的上转换发...   详情>>
来源:《光谱学与光谱分析》 2006年第04期 作者:赵谡玲;侯延冰
第3章 铥离子发光的应用导语
Tm:YAG激光器的应用 收起
1.2μm铥(Tm)激光器在生物医学中的应用
杨昆;任秋实
水分子对2μm波段的红外激光有很强的吸收,中心波长为2.0μm的连续铥(Tm)激光器非常适合应用在生物组织切割和疼痛神经刺激研究领域。这个波段的激光对皮肤组织的穿透深度浅,在普通石英光纤中有良好的传输特性,而且对人眼安全。介绍了中心波长为2μm的连续Tm激光器工作原理,分析了皮肤组织的光...   详情>>
来源:《激光与光电子学进展》 2005年第09期 作者:杨昆;任秋实
2.铥激光器腔镜用高损伤阈值氧化物薄膜的研制
赵阳;何宇
2μm波段激光器在环境探测、测风雷达、生物组织切割、光电对抗等领域都有重要的应用价值和前景。而此波段的薄膜通常采用折射率较高的硫化物、砷化物等软膜材料来制备,为了提升该波段薄膜的损伤性能,采用折射率相对较低但能带隙更宽的氧化物材料来制备。利用傅里叶红外光谱仪和弱吸收测试仪分...   详情>>
来源:《红外与激光工程》 2016年第05期 作者:赵阳;何宇
3.二极管激光器在生物医学中的应用
二极管激光器在生物医学中的应用激光在医学中的未来与其对整个医用导光系统的贡献所产生的经济效益紧密联系。直到它们在成本、尺寸、效率和可靠性方面能与常规技术相比以后,手术室中例行手术使用激光的时候才会到来。而现在进入市场的半导体二极管激光系统可使这一可能...   详情>>
来源:《国外激光》 1994年第08期 作者:
4.铥激光器腔镜用高损伤阈值氧化物薄膜的研制
赵阳;何宇
2μm波段激光器在环境探测、测风雷达、生物组织切割、光电对抗等领域都有重要的应用价值和前景。而此波段的薄膜通常采用折射率较高的硫化物、砷化物等软膜材料来制备,为了提升该波段薄膜的损伤性能,我们采用折射率相对较低但能带隙更宽的氧化物材料来制备。利用傅里叶红外光谱仪和弱吸收测试...   详情>>
来源:《上海市激光学会2015年学术年...》 2015年第期 作者:赵阳;何宇
第4章 结语导语
铥离子的掺杂系统是得到上转换蓝光发射的有效方法之一,铥离子掺杂不同的基质得到的蓝光发光强度均不一,铥离子在任何跃迁下都没有绿光发射。目前对铥离子发光的研究还比较单一,蓝光发射效率仍然不高。我认为应该加大对铥离子掺杂的不同基质的发光及影响因素的研究。铥离子掺杂的玻璃陶瓷,晶体等都有广泛的应用,目前对陶瓷中的碲酸盐、氟氧化物、硅铝酸盐也有广泛的研究,但研究的深度和广度远远不够,各种掺杂系统在什么条件下获得最大的输出光,在同样的条件下各种掺杂体系没有进行横向的比较,这些都是我们以后要重点研究的内容。目前,已有基于高分辨率的溶解曲线进行木通类药材的鉴定。我设想在今后的研究中,特别是生物方面,通过研究铥离子的特性与药材的特性并进行对比也可达到此目的。 收起
1.基于熔解曲线分析技术的木通类药材的分子鉴别
胡峻;詹志来
高分辨率熔解曲线(high resolution melting,HRM)是一种主要用于基因分型和突变扫描的分子诊断技术,在中药真伪鉴定中有着广泛应用前景。该文将高分辨率熔解曲线技术应用于木通药材的鉴别,即选择trn H-psb A通用引物,在退火温度为58℃,35个循环数的条件下,建立正品木通药材的熔解曲线模型,并筛...   详情>>
来源:《中国中药杂志》 2015年第12期 作者:胡峻;詹志来
2.安徽光机所Tm~(3+):YAG晶体生长的研究取得重要进展
曹余惠
<正> Tm~(3+):YAG是重要的红外可调谐激光晶体,在医学、光通讯、遥感等方面有重要的应用前景。其性能特别适合做为全固化的相干雷达的激光光源和为2~12μm参量振荡器提供有效泵浦线。   详情>>
来源:《量子电子学》 1993年第02期 作者:曹余惠
价格:¥15.00

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