长余辉发光玻璃研究进展2003.doc

长余辉发光玻璃研究进展
摘要介绍了国外长余辉发光玻璃的研究历程与进展,从长余辉发光玻璃的发展过程、制备方法和主要研究成果等方面进行了分析,并对长余辉发光玻璃研究的发展方向提出了一些看法。
关键词长余辉;发光玻璃;制备方法;产品
1引言
长余辉发光材料能够储存外界光辐照能量,在激发停止后缓慢地以可见光形式释放存储的能量。但晶体材料由于本身的特性,很难以单晶形式制成足够大的平板, 因此长余辉发光材料通常是以多晶块状或者粉末状形式存在,颗粒的形状和大小不均匀,使其应用受到了一定的限制。玻璃具有均匀、透明,可任意加工成型等优点,而且可以掺杂较高浓度的稀土离子,因此玻璃是一种较为理想的基质材料,长余辉发光玻璃可以应用于光通讯、激光、储能和显示等诸多领域。
材料吸收了激发光能并储存起来,当光激发停止后再将储存的能量以光的形式释放出来,这种发光现象称之为“余辉”。余辉持续时间称为余辉时间,余辉时间大于100ms成为长余辉。紫外光、太阳光、日光灯或白炽灯、激光等都可作为激发光源。目前国内外对于长余辉发光材料晶体的发光机理的研究较多,比较流行的有空穴转移模型、位型坐标模型等。
长余辉发光玻璃是指具有长余辉发光性能的玻璃材料或玻璃制品。长余辉发光玻璃同时具有长余辉发光材料晶体和玻璃长程无序、短程有序非晶体的特点。经光激发后,在暗处产生余辉发光,发射光谱从440~650nm,发光颜色可实现白色、紫色、蓝紫色、蓝色、蓝绿色、绿色、黄绿色、黄色、橙红色、红色。其发光的机理可以借鉴长余辉发光材料的发光机理解释,主要是由材料中的稀土激活离子能级跃迁产生长余辉现象。
2发光玻璃的发展过程
1962年Cohen发现Eu2+掺杂的硅酸钠玻璃有对光反应变色的现象,吸收能量(如太阳光照射)后,很快在玻璃中产生可见色心,撤掉光源后,可见色心迅速衰减,在很短时间内几乎完全消失,这就是长余辉发光玻璃的雏形,但在此后一段时间内长余辉发光玻璃的研究进展很缓慢。近年来,随着人们对新型稀土掺杂的铝硅酸盐长余辉发光材料的研究,长余辉发光玻璃引起了人们浓厚的兴趣。
1998年,日本的Qiu等制备了Eu2+掺杂的CaO—Al2O3—B2O3玻璃,用白炽灯照射,移去光源后得到余辉时间大于8h的绿色发光。Yamazaki等制备了
Tb3+掺杂的ZnO—B2O3—SiO2玻璃,移去紫外照射光源后可观测到余辉时间大于1h的绿色发光。Lin等制备了Eu2+、Dy3+共掺杂的SrO—MgO—B2O3—SiO2玻璃, 移去紫外照射光源后得到余辉时间大于5h的蓝绿色发光。
Qiu等还研究了Eu2+掺杂铝硅酸盐玻璃的长余辉发光机理,并分析了由于紫外辐射而导致的掺Eu2+铝硅酸锶玻璃的结构变化和长余辉现象。苏铿等研究了Mn2+掺杂的硼硅酸盐玻璃能发射明亮的红色长余辉,在停止激发4h后仍能为肉眼分辨出玻璃的红色余辉,而且余辉在12h后仍用肉眼可辨。另外更引人瞩目的是发光玻璃在飞秒激光作用下的新现象。Qiu等发现,对于Ge4+掺杂的SiO2玻璃,用波长为800nm、频率为1KHz的激光照射,去掉光源后,在激光聚焦照射的区域出现深紫色发光, 这种发光可以持续1h。对于Eu2+激活的铝硅酸盐玻璃,用波长为800nm、频率为200KHz的激光照射,去掉光源,在激光聚焦照射的区域出现蓝色发光, 可持续10h以上。通过改