Optimum fluorescence emission around 1.8μm for LiYF_4 single crystals of various Tm^(3+)-doping concentrations

In this paper, optical spectra of LiYF4 single crystals doped with Tm3＋ ions of various concentrations are reported. The emission intensity at 1.8 ktm first increases with increasing Tm3＋ concentration, and reaches a maximum value when the concentration of Tm3＋ is about 1.28 mol%, then it decreases rapidly as the concentration of Tm3＋ further increases to 3.49 mol%. The emission lifetime at 1.8 p.m also shows a similar tendency to the emission intensity. The maximum lifetime of 1.8 μm is measured to be 17.68 ms for the sample doped with Tm3＋ of 1.28 mol%. The emission cross section of 3F4 level is calculated. The maximum reaches 3.76 × 10 -21 cm2 at 1909 nm. The cross relaxation （3H6, 3H4 →3 F4, 3F4） between Tm3＋ ions and the concentration quenching effect are mainly attributed to the change of emission with Tm3＋ concentration. The largest quantum efficiency between Tm3＋ ions is estimated to be ,-147% from the measured lifetime and calculated radiative lifetime. All the results suggest that the Tm3＋/LiYF4 single crystal may have potential applications in 2 μm mid-infrared lasers.

溶液燃烧法制备Ce^(3+)掺杂LaAlO_(3)粉体及其荧光性能研究

以La(NO_(3))_(3)·6H_(2)O、Al(NO_(3))_(3)·9H_(2)O、Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O为原料,C_(2)H_(5)NO_(2)为还原剂,采用溶液燃烧法合成La_(1-x)Ce_(x)AlO_(3)(x=0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)样品。采用XRD、SEM、UV-Vis DRS、XPS和XRF对实验样品进行分析。结果表明,在825℃下保温4 h制备的La_(0.97)Ce_(0.03)AlO_(3)相比其他温度或Ce掺杂量的LaAlO_(3)而言,XRD特征峰更加突出和明显,其颗粒分散,轮廓清晰,晶粒尺寸为21.59 nm;其在紫外-可见光区域吸收变强,带隙宽度为4.86 eV。Ce^(3+)进入LaAlO_(3)晶格中占据了部分La^(3+)的位置,Ce^(3+)最佳掺杂浓度为0.03,其发射光谱的最强特征峰出现在525 nm处,发黄绿色光。

掺Tm^(3+)石英光纤中频率上转换产生可见光的实验研究

报道了实验研究连续锁模1053nmNd：YLF激光泵浦的掺Tm3+石英光纤中可见光区的频率上转换过程．测量了可见荧光光谱，并用Tm离子的分步三光子吸收过程解释了可见光频率上转换现象．

ZBLAN玻璃中Nd^(3+),Tm^(3+),Yb^(3+)的上转换发光特性

采用高温固相法制备了Nd,Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料。Tm3+,Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%,0.3%,Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%～2%。在室温下,测试了样品在300～1 000nm间的吸收光谱。在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换光谱。实验发现,样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红,蓝和绿)的可见光。由上转换可见光各波段的发射谱线,给出了能级跃迁机制。蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Nd3+的2H7/2到基态4I9/2的跃迁,红光来源于Nd3+的2H11/2到基态4I9/2的跃迁。研究发现,在Nd3+,Tm3+,Yb3+∶ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收,能量转移和交叉弛豫等上转换过程。其发光机理是Nd3+,Tm3+和Yb3+离子之间的能量转移。根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同,分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响。当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强,大于1.5%后发光开始减弱。

氟锆酸盐玻璃中Tm^(3+)离子的红外光谱性质

根据Ｔｍ３＋离子的吸收光谱，计算了在氟锆酸盐玻璃中Ｔｍ３＋的Ｊｕｄｄ－Ｏｆｅｌｔ参数和红外跃迁３Ｆ４→３Ｈ４，３Ｈ４→３Ｈ６和３Ｆ４→３Ｈ５的自发跃迁几率，研究了Ｔｍ３＋的红外发射光谱和它的交叉弛豫过程，讨论了离子浓度对红外发光强度的影响，并计算了这些跃迁的发射截面．

不同掺杂浓度Tm^(3+):LiLuF_4单晶的1800nm荧光发射(英文)

采用坩埚下降法生长了Tm3+掺杂浓度为0.45%,0.90%,1.63%与3.25%(摩尔分数,x)的LiLuF4单晶.测试了样品的电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)谱、吸收光谱(1400-2000 nm),并且分析比较了808 nm半导体激光器(LD)激发下荧光光谱.结果表明:当Tm3+的浓度从0.45%变化到3.25%时,1800 nm处的荧光强度呈现了先增后减的趋势,当掺杂浓度约为0.90%时达到最大值,而位于1470 nm处的荧光强度则呈现了相反的趋势.Tm3+:3F4能级的荧光衰减寿命随着掺杂浓度的增加不断减小.1800 nm处的这种荧光强度变化归结于Tm3+离子间的交叉驰豫效应(3H6,3H4→3F4,3F4)和自身的浓度猝灭效应.同时计算得到了浓度为0.90%的样品在1890 nm处的最大发射截面为0.392×10-20cm2.并且根据Judd-Ofelt理论所得寿命和测定的荧光寿命计算得到了3F4→3H6的最大量子效率约为120%.

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺LuYO_(3)上转换荧光温度传感特性

采用CO2激光区熔法制备了LuYO_(3)∶Tm^(3+)(0.3%)-Yb^(3+)(5%)荧光材料。在980 nm激光激发下测量了样品在可见光波段的上转换(UC)荧光光谱,其中^(1)G_(4)→^(3)H_(6)跃迁产生的蓝色上转换荧光发生明显的Stark劈裂。利用荧光强度比(FIR)方法对样品的Stark劈裂能级^(1)G_(4)(a)与^(1)G_(4)(b)和^(3)F_(2),3与^(3)H_(4)两对热耦合能级的荧光温度传感特性进行研究。结果表明,两对热耦合能级的测温范围为223~723 K。^(1)G_(4)(a)与^(1)G_(4)(b)能级在低温下灵敏度较高,在223 K处有最大绝对灵敏度5.62×10^(-3) K^(-1)和最大相对灵敏度28.2×10^(-3) K^(-1);^(3)F_92,3)与^(3)H_(4)能级比较适合高温下的温度传感,最大绝对灵敏度为1.44×10^(-3) K^(-1)(723 K),最大相对灵敏度为4.61×10^(-3) K^(-1)(516.3 K),表明所制备荧光材料非常适合用于荧光温度传感。

对甲苯基苯乙烯基亚砜稀土高氯酸盐体系中Tm^(3+)→Eu^(3+)的荧光增强效应

合成并表征了六种不同掺杂比例稀土高氯酸铕掺铥与对甲苯基苯乙烯基亚砜的固态配合物。经元素分析确定了配合物的组成为:(EuxTm1-x)(ClO4)3.L7(x=1.000,0.999,0.995,0.990,0.950,0.900;L=C6H5CH=CHSOC6H4CH3)。配合物的红外光谱表明,配体通过亚砜基氧原子与稀土离子配位,烯键未参与配位。在丙酮溶液中测定的摩尔电导率表明,配合物为1∶2型电解质,三个ClO4-无机抗衡阴离子,其中一个在内界,两个在外界。配合物的荧光发射光谱中出现了比磁偶极跃迁(5D0→7F1)强的电偶极跃迁(5D0→7F2),表明配合物不存在反演中心。掺杂配合物的荧光光谱表明,将千分之一的铥掺入后,铕离子的发光增强增加到111%。

Mg^(2+)离子掺杂增强TiO_(2):Yb^(3+)/Tm^(3+)纳米晶上转换发光性能

染料敏化太阳能电池因其大规模生产、低成本、环保和潜在的灵活性而受到广泛的研究兴趣,作为光阳极的Ti O_(2)半导体纳米材料在吸收有机染料分子方面起着关键作用.然而,有机染料(如N3和N719)只能吸收可见太阳光,这限制了太阳能电池的光谱响应范围,降低了电池的光电效率.为了解决这一问题,利用稀土离子上转换技术将近红外光转换为可以被有机染料吸收的可见光.采用水热法制备金属Mg^(2+)离子掺杂Ti O_(2):Yb^(3+)/Tm^(3+)纳米晶,对Mg^(2+)离子掺杂增强Ti O_(2):Yb^(3+)/Tm^(3+)纳米晶上转换发光性能及机理进行了研究.研究结果表明:Mg^(2+)离子的掺杂不改变Ti O_(2):Yb^(3+)/Tm^(3+)锐钛矿晶体结构,其形貌仍保持薄片状;Mg^(2+)离子通过修饰Tm^(3+)离子周围局部环境,增强了上转换蓝光和红光发光强度,从而扩大了太阳光谱响应对近红外波段的吸收和利用.功率曲线和上转换布局机制研究结果表明,上转换蓝光是通过双光子布局,而Mg^(2+)离子掺杂则使上转换红光由双光子转变为单光子布局.

Tm^（3＋）－EDTA－H_2C_2O_4溶液荧光体系的研究

本文首次找到了Ｔｍ３＋－ＥＤＴＡ－Ｈ２Ｃ２Ｏ２溶液荧光体系，发现Ｔｍ３＋在这个体系中能发出特征的荧光光谱对应于能级１Ｇ４→３Ｈ６的跃迁。同时对这个体系的溶液特性，发光机理以及分析应用分别进行了研究。该体系稳定性好，离子干扰小，操作简便，对于深入研究Ｔｍ３＋的荧光光谱和分析应用都是非常有意义的。

溶液掺杂法制备掺了Tm^(3+)单模石英光纤

本文主要论述了溶液掺杂法制备掺Ｔｍ^（３＋）单模石英光纤的技术和工艺、Ｔｍ^（３＋）掺杂浓度、脱水过程与Ｔｍ^（３＋）沿光纤芯部剖面掺杂分布的控制，以及光纤诸参数的优化设计。

溶液掺杂法制备掺Tm^(3+)单模石英光纤

主要论述了溶液掺杂法制备掺Ｔｍ ３＋ 单模石英光纤的技术和工艺：Ｔｍ３＋ 掺杂浓度、脱水过程、Ｔｍ ３＋ 沿光纤芯部剖面掺杂分布的控制。

YVO_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)/Er^(3+)上转换材料发光特性与温敏特性研究

基于非热耦合能级荧光强度比(NTCL-FIR)技术能够极大地提升测温灵敏度,但是采用多项式拟合基于NTCL-FIR数据时,难以给出准确的拟合公式,对于灵敏度的计算将产生较大的误差。通过简单的高温固相法合成了YVO_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)/Er^(3+)上转换材料,对样品的结构和形貌进行表征。荧光光谱表明,所制备的材料呈现蓝光(477nm)、绿光(528nm和552nm)和近红外光(801nm)发射,采用色度坐标和相关色温标定样品的发光颜色,并对其发光机制进行分析。通过程序准确地拟合FIR(I_(528)/I_(477))数据点,并获得其拟合公式。最后,对比基于NTCL-FIR和热耦合能级荧光强度比(TCL-FIR)的测温灵敏度发现,基于NTCL-FIR的绝对灵敏度(0.0290@320K)和相对灵敏度(1.506@316K)度均优于基于TCL-FIR的绝对灵敏度和相对灵敏度。综上所述,YVO_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)/Er^(3+)上转换材料在温度传感领域表现出较大的潜力。

溶液燃烧法制备Nd^(3+)掺杂LaBO_(3)荧光粉

以La(NO_(3))_(3)·6H_(2)O、H_(3)BO_(3)为原料、C_(2)H_(5)NO_(2)为燃烧剂、Nd(NO_(3))_(3)·6H_(2)O为改性剂,通过溶液燃烧法合成Nd^(3+)掺杂LaBO_(3)荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)以及荧光光谱(PL)对产物进行表征分析。结果表明,制备的粉体均为正交晶系硼酸镧,在煅烧温度875℃、Nd^(3+)掺杂量3%的优化条件下制备的硼酸镧荧光粉发光性能最好,且其在紫外光区和可见光区均表现出良好的光吸收性能,发蓝绿色光,可广泛应用于激光照明和LED照明等领域。

TbCl_(3)对水中Fe^(3+)的检测

对TbCl_(3)溶液进行荧光测试,发现当Fe^(3+)存在时,Tb^(3+)会有一定的荧光猝灭,在一定范围内,Fe^(3+)的浓度与Tb^(3+)发光强度成线性关系,Tb^(3+)的发光会随着Fe^(3+)浓度的增加而减弱,由此建立了一种新的检测Fe^(3+)的方法。计算出用此方法检测Fe^(3+)的检测限为2.84×10^(-4)mol/L,且对Fe^(3+)的检测具有良好的特异性和选择性。

组织仿体液中近红外荧光分子探针的3-D成像

目的研制荧光分子断层成像实验系统,获取组织仿体内近红外荧光探针的3-D图像。方法系统采用低温制冷CCD相机作为高灵敏弱光信号探测器,通过旋转目标物,得到各个角度的激发荧光场。组织内近红外光子传输遵循漫射近似理论,图像重建采用基于有限元的快速算法。结果荧光检测系统可以获取全周高密度原始数据,重建图像可再现漫射介质内的荧光目标物的位置与3-D形状。结论仿体液中荧光目标物重建结果良好,可作为在体动物光学断层成像平台。

锶内标法在溶液法制样-X射线荧光光谱法测定天然铀产品(U_(3)O_(8))中铀的可行性研究

建立了溶液法制样-X射线荧光光谱法(XRFS)测定天然铀产品(U_(3)O_(8))中铀元素的含量,并从样品中锶含量水平、锶元素分析谱线的选择、锶内标化合物的选择、样品中硫含量对锶的影响等角度探讨了锶内标法的可行性。将0.600 00 g干燥后的内标物碳酸锶与1.000 00 g天然铀产品(U_(3)O_(8))混合,用磷酸和硝酸在电炉上加热消解,吸取20 g消解液于塑料样杯中,按照优化的XRFS仪器工作条件测定。以标准物质GBW 04205配制的标准溶液系列制作标准曲线,并引入了标准曲线的参数建立校正公式,以消除基体效应。结果显示:样品中锶的质量分数不大于8.0μg·g^(-1),硫的质量分数小于2.00%,均不影响锶内标法对铀的测定;内标物碳酸锶的用量为0.600 00 g时,以锶元素的Kα作为内标特征线测定,锶元素和铀元素的荧光强度及吸收-增强效应基本一致,且不受样品溶液的定容体积、进样量和仪器波动的影响;铀标准曲线的线性范围为78.78%~87.25%;对标准物质GBW 04205平行分析11次,测定值的相对标准偏差(RSD)为0.061%,测定值(84.722%)与认定值(84.711%)的绝对差值为0.011%,小于天然铀产品(U_(3)O_(8))贸易检测中铀元素的质控指标(0.1%);方法用于6个实际样品的分析,测定值与国家标准GB/T 11848.1-1989中的电位滴定法所得的测定值基本一致。

793nm抽运下的掺Tm^(3+)碲酸盐玻璃的发光特性

研究了掺Tm3 + 碲酸盐玻璃在 793nm钛宝石激光器抽运下的发光特性 ,结果发现除常规的3 H4→3 H6的811nm荧光外 ,还存在很强的1G4→3 H5的 785nm二光子上转换荧光以及较弱的 710nm和 6 77nm三光子上转换荧光。

Tm^(3+),Yb^(3+)共掺钨酸钙多晶材料的上转换发光及荧光温度特性

采用高温固相法制备了Tm3+,Yb3+共掺CaWO4多晶材料.980 nm二极管激光器激发下,在可见区获得了1G4→3H6,1G4→3H4,3F2,3F3→3H6跃迁产生的上转换荧光.讨论了Yb3+离子浓度的变化对Tm3+的上转换发光强度的影响,同时根据荧光强度比的方法研究了689和705 nm红色上转换荧光在313—773 K范围内的温度特性.结果表明:基于Tm3+,Yb3+共掺CaWO4多晶材料的红色上转换荧光可以实现温度监测,其测温的最大灵敏度值为5.7×10 4K 1,相应的测量温度为458 K.

Tm^(3+)Yb^(3+)共掺铋碲酸盐玻璃中的高效蓝色上转换荧光

制备了高折射率Tm3+Yb3+共掺杂铋碲酸盐玻璃,利用棱镜耦合法测量出玻璃在632.8和1550nm波长处的折射率分别为2.0365和1.9795.对玻璃的吸收、荧光和红外透过光谱展开了测试与分析,根据JuddOfelt理论对吸收光谱进行拟合,求得Tm3+的振子强度参数Ωt(t=2,4,6)分别为3.90×10-20,2.03×10-20和9.03×10-21cm2,并进一步计算了Tm3+在玻璃中各能级跃迁的振子强度、自发辐射跃迁概率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数.在980nm激光激发下测得强的蓝色三光子上转换和近红外双光子上转换荧光.宽的红外透过窗口、高的折射率和强的蓝色上转换荧光表明,Tm3+Yb3+共掺铋碲酸盐玻璃有希望成为高效的上转换发光和激光材料.