用于玻璃溫室的稀土摻雜磷酸鹽玻璃的發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土離子的發(fā)光具有壽命長(zhǎng)、能級(jí)豐富、發(fā)光效率高、帶寬小的特點(diǎn)。目前稀土離子摻雜材料廣泛應(yīng)用于激光器、光纖通信、太陽(yáng)能電池、熒光標(biāo)記以及LED等光電材料和器件領(lǐng)域。稀土離子優(yōu)異的發(fā)光特點(diǎn)使其可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域。玻璃溫室是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要種植手段之一，因其不受氣候、環(huán)境、溫度等影響，廣泛應(yīng)用于培育反季水果蔬菜、培養(yǎng)新品種等。我們知道，綠色植物通過(guò)光合作用積累有機(jī)物。光合作用色素吸收的主要色光為紅橙光和藍(lán)紫光。實(shí)踐證明，合理增加光照強(qiáng)度和延長(zhǎng)光

2、照時(shí)間能有效提高光合作用效率。目前玻璃溫室對(duì)陽(yáng)光的利用率不高，我們可以用稀土離子摻雜玻璃做高效的陽(yáng)光轉(zhuǎn)換材料。
　　本文首先介紹了稀土元素的電子組態(tài)、計(jì)算稀土離子發(fā)光效率的理論方法、稀土離子無(wú)輻射躍遷理論和稀土離子摻雜材料制備方法之一—高溫熔融法。
　　我們采用高溫熔融法制備了Mn2+/Sm3+共摻的透明磷酸鹽玻璃材料。樣品的激發(fā)譜是一個(gè)較寬的激發(fā)帶，位于300-550nm，激發(fā)帶范圍越寬，激發(fā)強(qiáng)度越大，樣品對(duì)太陽(yáng)光的利用率

3、和轉(zhuǎn)換效率就越高，越適合于做玻璃溫室的光轉(zhuǎn)換材料。該材料的最強(qiáng)發(fā)射峰為597nm和644nm，它們分別來(lái)自Sm3+:4G5/2→6H7/2和Sm3+:4G5/2→6H9/2。發(fā)射譜的范圍幾乎覆蓋了紅橙光波段，因此非常適合于光合作用色素的吸收。我們通過(guò)測(cè)試熒光壽命衰減曲線，從能量傳遞系數(shù)和能量傳遞效率角度分析Mn2+→Sm3+能量傳遞機(jī)制。
　　我們還提供了溫室補(bǔ)光的另一種方法，即紅藍(lán)LED，用以替代目前溫室中普遍采用熒光燈或者白光

4、 LED。對(duì)植物具有針對(duì)性的補(bǔ)光（以葉綠素吸收譜為依據(jù)）能減少盲目補(bǔ)光造成的能源浪費(fèi)又能更好地滿足植物光合作用的需要，增加有機(jī)物積累。我們采用高溫熔融法制備了組分為Eu3+/Tm3+共摻含氟磷酸鹽玻璃。其中的稀土離子Tm3+和Eu3+都能被360nm左右的光激發(fā)，這保證了其能被單一光源激發(fā)。實(shí)驗(yàn)中采用357nm、360nm和361n激發(fā)時(shí)能看到樣品發(fā)光從藍(lán)光向紫光（紅光+藍(lán)光）的轉(zhuǎn)變。在360nm激發(fā)時(shí)，該樣品顯示了藍(lán)光和紅光的發(fā)射峰，