一種用于增強硅酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，提出一種用于增強硅酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法。提出的一種用于增強硅酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法，在熔制含稀土離子的硅酸鹽玻璃時，在玻璃配合料中加入質(zhì)量為配合料總質(zhì)量5%~10%的含氟離子的鹽，引入氟離子以提高上轉(zhuǎn)換的發(fā)光效率，含稀土離子硅酸鹽玻璃的制備采用高溫固相法。本發(fā)明提高了上轉(zhuǎn)換的發(fā)光效率，另外含稀土離子硅酸鹽玻璃的制備采用高溫固相法，具有制備工藝簡單、技術(shù)成熟、反應(yīng)容易控制的特點。
【專利說明】
-種用于増強括酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于稀±發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開一種用于增強娃酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換 發(fā)光效率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 稀±離子上轉(zhuǎn)換研究起源于上世紀(jì)50年代，隨著研究的深入，特別是敏化劑的加 入使得上轉(zhuǎn)換的效率大為提高；W往的研究多數(shù)集中在晶體材料中，如氣化物的晶體;隨后 人們將目光投向了在應(yīng)用方面更具優(yōu)勢的玻璃態(tài)材料，玻璃態(tài)材料具有良好的制備工藝和 適宜的稀±滲雜濃度，像氣化物、硫化物和重金屬玻璃材料均是熱口研究的玻璃材料;組成 上轉(zhuǎn)換的宿主基質(zhì)玻璃種類由于基質(zhì)的聲子能量和聲子態(tài)分布密度的差異，在累浦光源下 產(chǎn)生的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率也不相同，如何在現(xiàn)有條件下提高上轉(zhuǎn)換的發(fā)光效率成了人們關(guān)屯、 的問題;現(xiàn)有的專利技術(shù)中也對此有設(shè)及，如南開大學(xué)黃茜等人曾公開一種用納米銀顆粒 與含化、化上轉(zhuǎn)換材料混合的方法，能夠使上轉(zhuǎn)換的巧光效果顯著提高;鹽城工學(xué)院韓鵬德 等人在稀±硫化物中添加 Μη,使得其上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度提高10%~20%;同濟大學(xué)林健等人在蹄 酸鹽玻璃中添加了含銀的納米顆粒用來提高孔、化的藍(lán)光上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度。
[0003] 上轉(zhuǎn)換發(fā)光也叫"反-斯托克斯發(fā)光(Anti-Stokes)"，它是利用長波長的光子經(jīng)過 激發(fā)從而發(fā)射出波長短能量高的光子，主要應(yīng)用為紅外光激發(fā)發(fā)出可見光的紅外探測，生 物標(biāo)識，和長余輝發(fā)光的警示標(biāo)識，防火通道指示牌或者室內(nèi)墻壁涂裝充當(dāng)夜燈的作用等； 上轉(zhuǎn)換材料也可W用作生物監(jiān)測，藥物治療，CT、MRI等等標(biāo)記。
[0004] 娃酸鹽玻璃是W二氧化娃為主要原料與其他化學(xué)物質(zhì)烙融在一起形成的具有連 續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的的娃酸鹽類非金屬材料，廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)、日用產(chǎn)品、電子器件等領(lǐng)域， 其生產(chǎn)工藝成熟，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，造價低廉;相對于其他種類的基質(zhì)而言，娃酸鹽玻璃 較高(約lOOOcnfi)的聲子能量阻礙了其在稀±發(fā)光領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是上轉(zhuǎn)換發(fā)光的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了提高娃酸鹽玻璃中的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度，本發(fā)明的目的是提出一種用于增強娃 酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法。
[0006] 本發(fā)明為完成上述目的采用如下技術(shù)方案： 一種用于增強娃酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法，在烙制含稀上離子的娃酸鹽玻璃 時，在玻璃配合料中加入適量的含氣離子的鹽，利用含氣離子的鹽引入氣離子的添加到娃 酸鹽玻璃中能減小基質(zhì)的聲子能量和聲子態(tài)密度，W提高上轉(zhuǎn)換的發(fā)光效率，含稀上離子 娃酸鹽玻璃的制備采用高溫固相法;其具體步驟如下： 1) 配制含稀±離子娃酸鹽玻璃的玻璃配合料； 2) 在步驟1)中所述的玻璃配合料中加入質(zhì)量為配合料總質(zhì)量5%~10%的含氣離子的鹽； 3) 將玻璃配合料和含氣離子的鹽或含氣離子的酸攬拌均勻，研磨后裝入剛玉相蝸內(nèi)， 放于高溫爐中，然后升溫到玻璃烙化條件下保溫，使配合料烙融； 4)將烙好的玻璃，誘注成塊后經(jīng)退火處理，得到所需要的玻璃。
[0007]含氣離子的鹽為氣化鋼或氣化巧或氣化儀。
[000引所述含稀±離子娃酸鹽玻璃中所引入的稀±離子至少為兩種。
[0009] 所引入的稀±離子包括有作為敏化劑的Yb3+離子和作為激活劑化3+、化3+、Ho 3+的離 子。
[0010] 本發(fā)明提出的一種用于增強增強娃酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法，在含稀± 離子娃酸鹽玻璃的配合料中加入一定量的氣離子，由于氣離子的電負(fù)性較大，氣離子粒子 半徑小，而使與之形成離子鍵或者共價鍵鍵能較大，氣離子削弱了娃酸鹽系玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，相應(yīng)地Si-0-Si鍵的振動頻率被削弱，使玻璃網(wǎng)格的晶格振動減小，因此在玻璃中添加 了氣離子能夠減小玻璃本體的聲子能量和聲子態(tài)密度，對上轉(zhuǎn)換過程具有促進(jìn)作用，提高 了上轉(zhuǎn)換的發(fā)光效率，另外含稀上離子娃酸鹽玻璃的制備采用高溫固相法，具有制備工藝 簡單、技術(shù)成熟、反應(yīng)容易控制的特點。
【附圖說明】
[0011] 圖1為W氣化鋼引入氣離子上轉(zhuǎn)換參比樣UB和氣滲雜的玻璃樣品上轉(zhuǎn)換發(fā)光圖。
[0012] 圖2為W氣化巧引入氣離子上轉(zhuǎn)換參比樣UB和氣滲雜的玻璃樣品上轉(zhuǎn)換發(fā)光圖。
[0013] 圖3為W氣化儀引入氣離子上轉(zhuǎn)換參比樣UB和氣滲雜的玻璃樣品上轉(zhuǎn)換發(fā)光圖。
【具體實施方式】
[0014] 為更好地說明本發(fā)明的實際效果，采用下述實施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明： 實施例： 1) 根據(jù)含稀上離子娃酸鹽玻璃設(shè)計成分(滲雜Yb、Tm的質(zhì)量百分比Yb:Tm=10:1)，計算 配料表如表1、2、3;含稀±離子娃酸鹽玻璃的組份配比采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的配比； 2) 按照表1、2、3分別稱取10組配合料，各自混合均勻并研細(xì)，然后分別裝入四個剛玉相 蝸內(nèi)； 3) 調(diào)好高溫爐加熱程序，把相蝸放在高溫電爐中隨爐升溫，140分鐘后至1350°C，在 1350°C保溫半個小時后繼續(xù)升溫，30分鐘升至1500°C，在1500°C保溫2小時后取出相蝸，并 將烙融后的玻璃液倒入模型中，成型后放入600°C的電阻爐中隨爐冷卻，進(jìn)行退火處理。
[0015] 4)待冷卻到室溫后取出樣品，得到所需玻璃。
[0016] 表1氣化鋼引入氣離子上轉(zhuǎn)換樣品配料表
表2氣化巧引入氣離子上轉(zhuǎn)換樣品配料表
本發(fā)明實驗實例中玻璃樣品進(jìn)行切割、磨片、拋光等后續(xù)處理過程，完成后用酒精擦拭 干凈進(jìn)行性能測試。
[0017]所做測試為玻璃樣品的巧光光譜，測試條件為常溫下進(jìn)行。巧光光譜儀的儀器型 號為冊RIBA Jobin Υνοη公司的FluoroMax-4型，數(shù)據(jù)掃描范圍為250~800nm;使用光源為北 京榜首科技生產(chǎn)的980nm半導(dǎo)體激光器，功率可調(diào)節(jié);測試結(jié)果如圖1、2、3所示。
[0〇1引本發(fā)明實施例中運兩種玻璃均能夠在980nm光源的累浦下產(chǎn)生出477nm、654nm和 795nm的光，運Ξ種光均為上轉(zhuǎn)換發(fā)光，分別對應(yīng)了化能級的吃4一3也、吃4 一中4和3此一3也福 射;從圖1、2、3中明顯可W看出，滲了氣離子的玻璃樣品與未滲氣離子的玻璃樣品UB相比能 夠產(chǎn)生出強度更強的發(fā)射峰，說明滲雜了氣離子后能夠增強娃酸鹽玻璃中化、Tm的上轉(zhuǎn)換 發(fā)光效率。
【主權(quán)項】
1. 一種用于增強硅酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法，其特征在于：在熔制含稀土離 子的硅酸鹽玻璃時，在玻璃配合料中加入適量的含氟離子的鹽，含氟離子的鹽引入氟離子 以提高上轉(zhuǎn)換的發(fā)光效率，含稀土離子硅酸鹽玻璃的制備采用高溫固相法;其具體步驟如 下： 1) 配制含稀土離子硅酸鹽玻璃的玻璃配合料； 2) 在步驟1)中所述的玻璃配合料中加入質(zhì)量為配合料總質(zhì)量5%~10%的含氟離子的鹽； 3) 將玻璃配合料和含氟離子的鹽攪拌均勻，研磨后裝入剛玉坩堝內(nèi)，放于高溫爐中，然 后升溫到玻璃熔化條件下保溫，使配合料熔融； 4) 將熔好的玻璃，澆注成塊后經(jīng)退火處理，得到所需要的玻璃。2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于增強硅酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法，其特征在 于:所述含稀土離子硅酸鹽玻璃中所引入的稀土離子至少為兩種。3. 如權(quán)利要求2所述的一種用于增強硅酸鹽玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的方法，其特征在 于:所引入的稀土離子包括有作為敏化劑的Yb 3+離子和作為激活劑Er3+、Tm3+、Ho3+的離子。
【文檔編號】C03C1/00GK105948481SQ201610444372
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】姜宏, 蘇俊, 張振華, 趙會峰, 周莉, 潘國治, 有學(xué)軍, 王 琦
【申請人】海南中航特?？萍加邢薰?br>