發(fā)光材料組合試樣庫自動測試分析系統(tǒng)的研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界各國加大了新材料乃至先進(jìn)材料的研發(fā)力度。2011年6月24日美國總統(tǒng)奧巴馬提出了材料基因組計(jì)劃，通過整合材料計(jì)算、高通量實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)庫，全面提高先進(jìn)材料從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用的速度，降低成本。該計(jì)劃提出了材料研發(fā)的新模式，標(biāo)志著先進(jìn)材料的研發(fā)過程進(jìn)入了一個嶄新的階段。本文從高通量實(shí)驗(yàn)方面入手，利用組合材料芯片技術(shù)快速合成發(fā)光材料樣品，用改造后的熒光光譜儀對發(fā)光材料樣品進(jìn)行自動測試。再通過計(jì)算機(jī)軟件對測試得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，快速

2、獲得發(fā)光材料的成分、性能信息，以實(shí)驗(yàn)通量的大幅度提高帶來研究效率的根本轉(zhuǎn)變。
　　本文從兩方面對發(fā)光材料組合試樣庫的自動測試分析系統(tǒng)進(jìn)行了研究開發(fā)。第一方面利用自動化的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對發(fā)光材料性能測試過程的自動控制，通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動 X-Y二維移動平臺的移動來測試基板上的試樣，并記錄測試得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了整個測試過程由人工操作界面控制和利用熒光光譜儀自動測試發(fā)光材料組合試樣庫中試樣，即實(shí)現(xiàn)了對發(fā)光材料組合試樣庫的快

3、速測試。第二方面開發(fā)了調(diào)用MATLAB軟件的圖像處理技術(shù)，通過將測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的處理，使得測試結(jié)果直觀地展現(xiàn)出來。由此，本論文研究實(shí)現(xiàn)了快速測試試樣以及對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理分析和篩選的目的。
　　最后通過四個具體實(shí)例驗(yàn)證了本系統(tǒng)的可行性。三個實(shí)例中二元摻雜Y1.995-x-yLaxLuyCe0.005SiO5組合試樣庫優(yōu)化結(jié)果為：在x≈0.04，y≈0.18時，即材料組成為Y1.775La0.04Lu0.18Ce0.0

4、05SiO5時的試樣發(fā)光強(qiáng)度最高。摻雜Sb和Bi后對YAG:Tb的優(yōu)化結(jié)果為：在x≈0.015-0.04，y≈0.1-0.2時，材料組成為Y3(0.92-x-y)Bi3xSb3yTb0.24Al5O12時的試樣的發(fā)光強(qiáng)度最高。參雜Mn和Eu后對SrMgAl10O17:Eu2+的優(yōu)化結(jié)果為：x≈0.1，y≈0.5時，Sr1-xEuxMg2(1-y)Mn2yAl14O24的發(fā)光強(qiáng)度高。三元堿土-氯磷酸鹽發(fā)光材料的優(yōu)化結(jié)果為：在組分含量比Ca