第8章 发光材料的性能表征
材料的光学性能
石英等透明材料在红外区的反常色散
当光束通过平整光滑的表面入射到 各向同性介质中去时,它将按照折 射定律沿某一方向折射,这是常见 的折射现象。研究发现,当光束通 过各向异性介质表面时,折射光会 分成两束沿着不同的方向传播,见 图,这种由一束入射光折射后分成 两束的现象称为双折射。许多晶 体具有双折射性质,但也有些晶体 (例如岩盐)不发生双折射。双折射 的两束光中有一束光的偏折方向 符合折射定律, 所以称为寻常光(或 O光)。另一束光的折射方向不符 合折射定律,被称为非常光(或e光)。 一般地说,非常光的折射线不在入 射面内,并且折射角以及入射面与 折射面之间的夹角不但和原来光 束的入射角有关,还和晶体的方向 有关。
材料的光学性能
众所周知,材料对可见光的不同吸收和反射性能使我们周围的世界呈现五光 十色。 金和银对红外线的反射能力最强,所以常被用来作为红外辐射腔内的镀层。 玻璃、石英、金刚石是熟知的可见光透明材料 金属、陶瓷、橡胶和塑料在一般情况下对可见光是不透明的。 橡胶、塑料、半导体锗和硅却对红外线透明。因为锗和硅的折射率大,故被 用来制造红外透镜。 许多陶瓷和密胺塑料制品在可见光下完全不透明,但却可以在微波炉中作食 品容器,因为它们对微波透明。 玻璃、塑料、晶体、金属和陶瓷都可以成为光学材料。 钕玻璃是应用最广泛的大功率激光发射介质。 发光材料的进步对于信息显示技术有重要意义,它给人类的生活带来了巨大 的变化:1929年成功地演示了黑白电视接收机;1953年出现了彩色电视广 播;1964年以稀土元素的化合物为基质和以稀土离子掺杂的发光粉问世,成 倍地提高了发红光材料的发光亮度,这一成就使得“红色”能够与“蓝色” 和“绿色”的发光亮度相匹配,实现了如今这样颜色逼真的彩色电视。
光的传播特性的基本规律。
发光材料荧光性能测试实验报告
1、打开电脑，打开光度计电源，间隔1-2分钟后方能打开仪器控制软件。
2、仪器预热30分钟，待灯源稳定。
3、在所提供的样品中随机选一样，小心装入样品盘，稍旋紧样品盖之ห้องสมุดไป่ตู้，置于样品室内。
4、设置软件参数
5、点击扫描，不断调整参数，找到使样品发出最大强度光的波长范围及样品发光波长范围。
数据处理
（1）在445nm波长光激发下，得到如下激发光谱，由发射谱可以看出最佳发射波长约为590nm左右。
（2）选用590nm为激发光,得到如上发射光谱。
（3）由图线得，该荧光材料的发射谱峰波长515.4nm,激发谱峰为590.4nm。
发光材料荧光性能测试
实验目的
1、掌握光致发光的基本过程，掌握激发光谱和发射光谱的基本含义
2、掌握发光材料发射光谱和激发光谱的测试方法。
实验原理
发光材料主要是指材料吸收外来能量后所发出的总辐射中超过热辐射的部分。发光材料的发光需要外界能量的激发，根据击发方式不同发光方式可以分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、X射线及高能粒子发光等。以光致发光为例，当用激发光照射某些物质时，处于基态的分子吸收激发光发生跃迁，达到激发态，这些激发态经过弛豫过程损失一部分能量后，以无辐射跃迁回到激发态的低振动能级，再从此能级返回基态，此过程中多余的能量以光子的形式释放。激发光谱和发射光谱是表征发光材料两个重要的性能指标。激发光谱是指发光材料在不同波长激发下，该材料的某一波长的发光谱线的强度与激发波长的关系。激发光谱反映了不同波长的光激发材料的效果。根据激发光谱可以确定使该材料发光所需的激发光的波长范围，并可以确定某发射谱线强度最大时的最佳激发波长。激发光谱对分析材料的发光过程也具有重要意义。发射光谱是指在某一特定波长激发下，所发射的不同波长的光的强度或能量分布。激发光谱和发射光谱通常采用荧光分光光度计进行测量。其基本结构包括光源，单色器，试样室，单色器和探测器。常用光源为氙灯，单色器多为光栅，探测器多用光电倍增管。荧光分光光度计工作原理：由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变为断续之光以及激发光单色器变成单色光，此光即为荧光物质的激发光，被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光，经过单色器变成单色荧光后照射于测试样品用的光电倍增管上，由其所发生的光电流经过放大器放大输出至记录仪，激发光单色器和荧光单色器的光栅均有电动机带动的凸轮所控制，当测绘荧光发射光谱时，将激发光单色器的光栅固定在最适当的激发光波长处，而让荧光单色器凸轮转动，将各波长的荧光强度讯号输出至记录仪上，所记录的光谱即为发射光谱，简称荧光光谱。当测绘荧光激发光谱时，将荧光单色器的光栅固定在最适当的荧光波长处，只让激发单色口的凸轮转动，将各波长的激发光的强度输出至记录仪，所记录的光谱即激光光谱。
光学材料的发光性能研究
光学材料的发光性能研究光学材料作为一种重要的功能性材料，具有广泛的应用前景。
其中，发光性能是光学材料的重要性能之一，对于光电器件、显示技术等领域具有重要意义。
本文旨在探讨光学材料的发光性能以及相关研究进展。
一、发光机制光学材料的发光机制多种多样，可以通过多种途径激发其发光特性。
其中，最常见的包括：激发态自发辐射发光、荧光发光和磷光发光。
这些发光机制在不同条件下表现出不同的性能，因此深入了解光学材料的发光机制对于优化其发光性能具有重要意义。
二、影响因素分析光学材料的发光性能受到多种因素的影响，其中包括材料的化学组成、结构、形貌和外界环境等。
化学组成是影响材料发光性能的关键因素之一，不同元素的掺杂可以改变材料的能带结构，从而影响材料的发光特性。
此外，材料的晶体结构和形貌也会对其发光性能产生显著影响。
最后，外界环境因素如温度、压力等也会对光学材料的发光性能产生一定的影响。
三、发光性能研究方法为了深入研究光学材料的发光性能，科学家们提出了各种研究方法。
其中，最常用的包括荧光光谱、磷光光谱、显微镜观察、光电子能谱和扫描电镜等。
这些方法可以提供关于材料的发光峰值、发光强度、荧光寿命等信息，以及对材料结构和形貌进行表征。
四、研究进展随着科技的进步和研究的深入，光学材料的发光性能研究得到了广泛关注。
目前，研究者们在发光材料的合成、改性和应用方面取得了重要进展。
例如，一些新型的有机荧光材料和无机发光材料被设计和合成出来，其发光性能得到了显著提高。
此外，利用纳米技术和表面修饰等手段也为光学材料的发光性能研究提供了新的思路和方法。
五、应用前景光学材料的发光性能对于光电器件、显示技术以及生物医学领域具有广泛的应用前景。
例如，在光电器件领域，发光材料可作为发光二极管（LED）的关键材料，广泛应用于照明、显示等方面。
同时，在生物医学领域，发光材料的应用可以用于荧光探针、细胞成像等方面，为生物学研究提供了有力的工具。
六、总结光学材料的发光性能研究在科学界和工业界具有重要的意义。
铕离子掺杂核壳结构稀土红色发光材料的制备与性能表征的开题报告
铕离子掺杂核壳结构稀土红色发光材料的制备与性
能表征的开题报告
一、研究背景
随着发光材料的广泛应用，红色发光材料也越来越受到关注。
然而，传统红色发光材料存在着发光强度低、发光色坐标不稳定等问题。
因此，开发新型高效稳定的红色发光材料具有重要意义。
稀土离子在发光材料中具有重要的应用价值，其中铕离子是一种重
要的红色发光中心。
掺杂铕离子的材料在照明、显示、生物医药等领域
都有着广泛的应用。
目前，研究者们采用掺杂、镀膜、复合等方法来提
高红色发光材料的发光性能。
二、研究内容
本研究将探究一种铕离子掺杂的核壳结构稀土红色发光材料的制备
与性能表征。
具体内容包括：
1. 首先制备阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）辅助的铕/稀土复合材料。
2. 在铕/稀土复合材料的表面，采用硝酸铈进行表面改性，形成
CeO2包覆层，形成核壳结构稀土红色发光材料。
3. 利用荧光光谱仪、紫外可见吸收光谱仪、X射线粉末衍射仪等仪
器对制备的铕离子掺杂核壳结构稀土红色发光材料进行表征，包括发光
强度、发光时效性、发光色坐标等方面的性能表征。
三、研究意义
本研究将尝试制备一种新型高效稳定的红色发光材料，通过探究铕
离子掺杂核壳结构稀土红色发光材料的制备与性能表征，对该种发光材
料的设计、制备和应用提供重要的参考和指导，推动红色发光材料的研究和应用。
新型LED发光材料的合成方法及表征研究
新型LED发光材料的合成方法及表征研究LED（Light Emitting Diode）作为一种高效节能的照明方式，在近年来得到了极大的推广和应用。
随着科学技术的进步，LED 的性能已经得到了迅速的提升，主要归功于新型发光材料的开发和合成方法的改进。
本文将从选择合适的合成方法、调控材料性能、表征技术等方面分析新型LED发光材料的研究进展。
一、选择合适的合成方法对于发光材料的合成而言，选择合适的方法会直接影响材料的性能和应用。
传统的合成方法如化学气相沉积、气相传输法、水热法等，已经不能满足当前LED技术的需求。
因此，近年来，人们开始关注新型合成方法的研究和应用。
其中，溶胶凝胶法（sol-gel method）成为新型合成方法的代表之一。
该方法可用于合成各类无机和有机材料。
它具有简单、低成本、可控性强等特点，尤其适用于制备纳米尺度的发光材料。
离子注入法（ion implantation method）也是一种比较新型的合成方法。
它主要是在材料表面隆升离子，从而将离子嵌入材料中，形成所需的发光点。
这种方法具有选择性强、低损伤等特点，尤其适用于制备复杂结构的发光材料。
二、调控材料性能发光材料的性能对于LED照明的效果至关重要。
而要实现新型发光材料的研究和应用，就需要对其性能特性有充分的了解和研究。
首先，调控发光材料的光学性质是非常关键的一环。
通过合理的控制发光中心离子掺杂浓度、离子半径、掺杂温度等因素，可以得到不同发光材料的不同发光谱，从而适应不同颜色LED照明的需求。
同时增加材料的复合离子和外壳层也是另一种常用的方法，可有效地提高发光材料的性能。
其次，发光材料的电学性质也是LED技术的重要组成部分。
通过引入掺杂剂、优化电子传输路径等措施，可以增加发光材料的电子注入效率、电荷载流子密度等，从而提高LED的整体性能。
例如，引入硅酸二钾掺杂MgO晶体能够有效提高其电导率，进而提高LED的发光强度。
三、表征技术的研究进展表征技术是发光材料的研究不可或缺的一环。
材料科学中的材料性能表征技术应用教程
材料科学中的材料性能表征技术应用教程一、引言材料性能表征是材料科学中的重要环节，它帮助科学家们深入了解材料的物理、化学和机械性质，从而推动材料科学的发展。
随着科技的进步，材料性能表征技术也得到了迅速的发展和应用。
本篇文章将重点介绍材料科学中常用的材料性能表征技术及其应用，以帮助读者更好地了解和应用这些技术。
二、常用的材料性能表征技术1. 透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是一种高分辨率的显微镜技术，可被用于观察材料的微观结构。
通过透射电子显微镜，科学家们可以观察到材料的晶体结构、晶界、缺陷等微观特征。
此外，透射电子显微镜还可以通过选区电子衍射技术测定材料的晶体结构。
2. 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是另一种常用的显微镜技术，它通过扫描材料表面并观察所产生的二次电子或背散射电子来提供材料的表面形貌和微观结构。
扫描电子显微镜广泛应用于材料的结构、形貌和成分等方面的研究。
3. 能谱仪能谱仪是一种常用的材料分析技术，常见的有X射线能谱仪和电子能谱仪。
能谱仪通过分析材料中特定元素的能谱，可以确定材料中元素的种类和含量。
这对于材料的组成分析和元素追溯非常重要。
4. X射线衍射仪（XRD）X射线衍射仪是一种用于材料结构表征的技术。
通过照射材料样品，衍射仪可以测量到X射线的衍射图案，从而确定材料的晶体结构、晶格常数等信息。
X射线衍射仪可以广泛应用于材料的结构分析、相变研究等方面。
5. 热重分析仪（TGA）热重分析仪是一种常用的热分析技术。
它通过测量材料在不同温度下的质量变化，可以分析材料的热稳定性、热分解性等热性能参数。
热重分析仪可用于材料的热性能研究、陶瓷材料的配方优化等方面。
6. 傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）傅立叶变换红外光谱仪是一种常用的光谱分析技术。
它通过测量材料在红外光波段的吸收谱线，可以分析材料的化学结构、功能基团等化学性质。
傅立叶变换红外光谱仪广泛应用于聚合物材料、有机材料等的研究中。
有机光电材料的性能表征与优化
有机光电材料的性能表征与优化有机光电材料是一类具有广泛应用前景的材料，其优异的光学和电学性能使其在太阳能电池、有机发光二极管等光电器件中具有重要作用。
为了充分发挥有机光电材料的性能，需要对其进行详细的性能表征和优化。
本文旨在探讨有机光电材料的性能表征方法并介绍优化策略。
一、性能表征方法在对有机光电材料的性能进行表征时，需要考虑其光学和电学性能等方面的参数。
以下是常用的性能表征方法：1. 光学性能表征有机光电材料的吸收谱和发射谱是其光学性能的关键指标。
紫外可见吸收光谱可以揭示材料的吸光度、带隙宽度等信息，荧光发射光谱可以反映材料的发光效率和光谱特性。
此外，还可以通过荧光寿命和量子产率等参数来评估材料的光学性能。
2. 电学性能表征有机光电材料在电学方面的性能主要包括载流子迁移率、载流子寿命、电子亲和势等指标。
载流子迁移率可以反映材料的电导率和电子传输能力，载流子寿命则与材料的电子复合速率相关。
通过电学性能表征，可以评估材料在光电器件中的可用性和稳定性。
3. 动态性能表征除了静态性能的表征之外，了解有机光电材料的动态响应特性也是十分重要的。
例如，对于光电二极管材料，可以通过研究其响应时间、内外量子效率和电流电压关系等参数来评估其动态性能。
4. 表面形貌表征有机光电材料的表面形貌对其性能具有重要影响。
通过扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等手段可以观察材料的表面形态和颗粒分布情况，进而评估其性能优劣。
二、性能优化策略为了提高有机光电材料的性能，可以采取以下优化策略：1. 分子结构调控通过有针对性地设计和合成有机光电材料的分子结构，可以改变其光电性能。
例如，通过引入不同的官能团或调整分子链的长度，可以调控材料的光谱特性、电荷传输能力等。
2. 杂化结构设计将有机光电材料与无机材料进行结合，构建复合结构，可以充分利用两者的优点。
例如，可通过有机-无机杂化材料构建高效率的光伏器件，融合有机材料的可塑性和无机材料的稳定性。
发光材料的基本特性和应用
发光材料的基本特性和应用发光材料是一类具有特殊发光性质的材料。
它们能够在光激发下，通过激发态的激光能够使材料发生较强的光发射。
随着光学和光电学技术的不断发展，发光材料在光电领域中的应用也越来越广泛。
发光材料的基本特性1. 发光原理发光材料能够在外界激发下，从能级较高的激发态跃迁到能级较低的基态，释放出能量。
这个过程中可以通过幅射或非幅射的方式进行，而总的效果是将激发态的能量转化为光发射。
发光材料的发光原理种类较多，在具体应用时需要根据材料的性质和作用场景选择合适的原理。
2. 发光颜色发光材料的发光颜色取决于其所处的能级状态，即材料的电子能带结构。
通常情况下，发光材料的发光颜色与其原子、分子等基本成分密切相关。
例如，红色的荧光材料常常来源于草酸根式的阳离子，而绿色的荧光材料则常常来源于镉硫化物等。
3. 发光效率发光材料的发光效率是评价其性能的一个指标。
一般来说，发光效率越高的材料，其发光亮度就越大。
为了提高发光效率，人们通常会对发光材料进行各种改性，比如加入掺杂物、改变结构等。
发光材料的应用1. LED照明LED（Light Emitting Diode）是当前比较常见的照明方式之一。
它利用半导体材料发光的特性，通过多种工艺制成各种形状和颜色的光源，广泛应用于室内、道路照明以及各种装饰灯具等领域。
2. 显示技术发光材料在显示技术中的应用也比较广泛。
例如，在带有发光背景板的液晶电视机和电子书阅读器中，发光材料用来形成底层光源，提供较强的背光照亮。
3. 光电器件发光材料还可以用于制备各种光电器件。
例如，发光二极管（LED）可用于光纤通信、宽带接入、军工雷达等行业，以及荧光粉、荧光玻璃等材料也被应用于指示灯、计数器、高亮度壁画、高温液体液位显示等领域。
4. 生物医疗在生物医疗领域，发光材料也被广泛应用。
例如，用于生物标记实现免疫分析、诊断分子生物学等分析方法；分析、诊断和治疗人类疾病等。
综上所述，发光材料具有独特的性能和应用优势，是现代光电技术和光电学领域中不可或缺的重要组成部分。
光电高分子复合材料的性能表征与测试
光电高分子复合材料的性能表征与测试近年来，光电高分子复合材料因其独特的光电性能，在光电子技术、能源转换、光催化等领域中得到了广泛的应用。
然而，为了充分发挥这些材料的性能，我们需要对其进行准确的性能表征与测试。
首先，光电高分子复合材料的性能表征需要从结构和成分两个方面进行。
对于结构方面的表征，常用的手段包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）等。
这些技术能够提供复合材料的表面形貌和内部微观结构的信息，有助于了解材料的相互作用机制及性能影响因素。
同时，X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等技术也可用于分析复合材料的晶体结构和分子结构特征，进一步揭示材料性能与结构之间的关系。
其次，光电高分子复合材料的光电性能测试是非常关键的。
对于光学性能的测试，常用的仪器有紫外-可见漫反射光谱仪（UV-Vis）、红外光谱仪（IR）和荧光光谱仪等。
通过UV-Vis光谱分析，我们可以了解材料在可见光、近红外光和紫外光等不同波长范围内的吸收和透过性能，以及能带结构的特点。
而IR光谱则能提供有关复合材料中官能团和分子结构的信息。
荧光光谱可以用来研究材料的发射光谱特性，为材料的光电转换性能提供重要参考。
此外，电学性能的测试也是光电高分子复合材料性能表征的重要内容之一。
直流电阻测试和相对介电常数测试是常用的电学性能测试方法。
直流电阻测试可用来评估电子输运特性和导电率，了解材料的导电机制和导电性能；而相对介电常数测试则能够衡量材料的电容特性，为电子器件的设计提供参考。
此外，光电高分子复合材料的热学性能也是需要考虑的范畴。
热重分析仪（TGA）和差示扫描量热仪（DSC）是常用的热学性能测试方法。
TGA可以用于分析材料的热稳定性和热分解特性，了解材料在高温环境下的性能表现；而DSC则可用于研究材料的热容和相变特性，为材料的制备和应用提供重要参考。
最后，光电高分子复合材料的力学性能也是需要关注的一方面。
拉伸试验、压缩试验和弯曲试验是常用的力学性能测试方法。
新型功能化荧光材料的制备、表征及分析应用
新型功能化荧光材料的制备、表征及分析应用新型功能化荧光材料的制备、表征及分析应用一、引言荧光材料是一种特殊的材料，能够吸收光能并发射出长波长的荧光，常用于生物成像、药物传递、光电子器件等领域。
随着科学技术的不断发展，人们对新型功能化荧光材料的制备、表征及分析应用的研究也越来越深入。
本文将对这一领域进行探讨。
二、新型功能化荧光材料的制备1. 化学合成法化学合成法是制备新型功能化荧光材料的常用方法。
通过选择适当的原料和反应条件，可以合成出具有特定功能的荧光材料。
例如，通过改变合成材料的组成、控制合成反应的温度、时间等参数，可以调控材料的荧光颜色、发光强度等性质。
2. 生物合成法生物合成法是利用生物体内的生化反应合成荧光材料。
这种方法具有环境友好、无毒性等优点。
例如，利用细菌、藻类等生物体合成发光蛋白，可以制备出具有独特荧光性质的材料。
3. 纳米材料法纳米材料法是通过控制材料的尺寸、形状等特征来制备新型功能化荧光材料。
例如，利用纳米颗粒的表面等效应，可以调控材料的荧光性能。
此外，还可以利用纳米材料的自组装性质，制备出具有多功能的荧光材料。
三、新型功能化荧光材料的表征1. 光谱分析光谱分析是表征荧光材料性质的一种重要方法。
通过测量荧光材料的吸收光谱和发射光谱，可以了解其荧光性质。
此外，还可以通过荧光光谱的变化来研究材料的光学特性和荧光量子产率等性质。
2. 显微镜观察通过光学显微镜、扫描电子显微镜等观察荧光材料的形貌和结构，可以了解材料的形貌特征、纳米结构等信息。
同时，还可以通过显微镜观察材料的荧光发射图像，来了解材料的荧光性能。
3. 热分析热分析是通过测量材料在不同温度下的物理、化学性质的变化，来了解材料的热性能。
例如，通过热重分析、差热分析等方法，可以了解材料的热稳定性、热分解温度等性质。
四、新型功能化荧光材料的分析应用1. 生物成像荧光材料在生物成像领域具有广泛的应用。
通过将荧光材料与靶向分子结合，可以实现对生物体内特定区域的高分辨率成像。
发光材料的物理性质及应用
发光材料的物理性质及应用发光材料是一种非常特殊的材料，在受激发而发光的过程中释放出能量。
它们是许多现代技术中必不可少的组成部分，包括照明、电视显示、计算机显示、生物荧光探测等。
在本文中，我们将重点探讨发光材料的物理性质及其应用。
发光机理发光材料受到外部激发时会吸收能量，然后通过一个称为激发态的过渡状态向低能级转移并发光。
发光机理可以通过原子、分子和晶体中不同的过渡状态来描述。
其中，原子的发光是由电子在激发态向基态跃迁引起的，电子在这个过程中释放出能量，形成发光。
分子和晶体的发光则是由于电子和转移发生在分子或晶体中的整个系统上。
在这些情况下，分子或晶体的内部结构决定了发光的能量和波长。
一般来说，有机和无机发光材料的分子结构和化学成分具有很大的区别。
有机和聚合物发光材料通常由一个共轭环系统组成，如苯环。
这种共轭结构可以形成高度稳定的电子态，可以在吸收光子时形成激发态。
由于这种发光方式是由分子中的整个系统来决定的，因此可以通过改变分子的大小、形状和共轭程度来调节其光学性质。
相反，无机发光材料通常是由金属离子和非金属离子组成的晶体，它们的发光是由于离子之间的电子转移引起的。
这意味着无机发光材料的发光性质是由它们的晶体结构和离子的电性质来决定的。
应用领域随着对发光材料的进一步研究，发现它们在许多领域有着重要的应用。
以下是几个常见的应用领域。
1、照明发光二极管（LED）是当今最为常见的照明器件之一。
它内部的半导体材料通过电子的注入和复合来发光。
由于LED的亮度、寿命、能效优势明显，已经在照明领域广泛应用，成为照明技术的主流。
2、显示器发光材料在显示器技术中也扮演着重要的角色。
液晶显示器（LCD）中，液晶屏幕工作时需要后光源的照明。
因此，发光材料常被用于液晶显示器中的背光源模块中。
这种背光源模块通常使用高亮度和长寿命的白光LED，而不是使用传统的荧光灯管。
3、生物荧光探测发光材料也被广泛应用于生物荧光探测。
荧光探针通常是由有机分子或金属配合物构成的，它们受到激发后可以发光，并且在荧光成像和生物分子检测中广泛使用。
材料的光学性质与表征
材料的光学性质与表征光学性质是材料研究中的一个重要领域，它探索了材料对光的相互作用。
光学性质的研究不仅有助于人们更好地理解材料的本质，还广泛应用于光学器件、光电子技术、生物医学和材料工程等领域。
本文就材料的光学性质与表征进行了一定深度的探讨。
一、折射率折射率是材料光学性质中的一个重要参数。
在光线从一种介质射入另一种介质时，由于光的传播速度发生改变，光线会发生折射。
折射率是衡量两种介质之间光传播速度改变程度的指标。
不同材料的折射率有着显著差异，这取决于材料的化学成分以及电子结构。
实际中，人们利用折射率的差异制作光学透镜、光纤、光栅等光学器件。
例如，在眼镜制造中，眼镜的度数通常由折射率的大小来决定。
当光线通过眼镜时，由于眼镜的特殊折射率，光线的聚焦效果得以改变，从而使眼睛对物体的观察变得清晰。
二、吸收率吸收率是材料对光的能量吸收程度的度量。
光线在射入材料时，部分能量会被材料吸收，而另一部分则会散射或透射。
材料吸收能量的大小与其电子结构中能级的分布密切相关。
某些材料对特定波长的光能量吸收较强，而对其他波长的光则具有较弱的吸收性能。
基于吸收率的研究，人们可以开发出具有特殊光学性质的材料。
例如，太阳能电池就是通过利用材料对特定波长光的吸收从而将光能转化为电能。
通过合适的材料选择和优化结构，太阳能电池可以实现高效地吸收太阳光，并将其转化为可用的电能。
三、散射性质散射是指当光线遇到介质中的不均匀性或微小颗粒时，光线会改变传播方向的现象。
散射性质的研究对于理解材料的内部结构以及微观特征具有重要意义。
散射的强度与材料中微小颗粒的大小和浓度相关。
例如，当光线照射到云层时，由于云中水滴的存在，光线会发生强烈的散射，从而形成白天的蓝天现象。
此外，在医学影像的研究中，人们使用散射性质来研究组织的结构和变化。
四、表征方法在材料的光学性质研究中，人们采用各种表征方法来获得相关参数。
常用的表征方法包括透射光谱、反射光谱、拉曼光谱以及激光扫描等。
发光材料化学实验报告
发光材料化学实验报告通过合成和研究常见的发光材料，了解其化学性质和发光机理。
实验原理：发光材料是指能吸收能量并通过发射光来显示的物质。
在实验中，我们通常使用的发光材料有有机和无机两类。
有机发光材料主要是有机分子化合物，如荧光染料和荧光素等。
无机发光材料包括荧光粉、发光二极管（LED）等。
发光的机理可以通过分子的电子能级和能量跃迁来解释，当分子或晶体受到能量激发时，其中的电子会从低能级跃迁至高能级，然后在失去能量的过程中，会发出光子并返回到低能级。
实验步骤：1. 选择合适的有机或无机化合物作为发光材料，如靛蓝染料、碳酸锂、荧光粉等。
2. 准备实验仪器和设备，如显微镜、荧光光谱仪等。
3. 在合适的条件下，合成有机或无机发光材料。
具体合成方法可以根据选择的化合物和实验需要来确定。
4. 对合成的样品进行表征和分析，如红外光谱、紫外光谱、荧光光谱等。
通过这些仪器的测量，我们可以获得发光材料的一些特性参数，如吸收峰、发射峰、量子产率等。
5. 根据实验结果，进一步研究发光材料的性质和机理。
可以通过改变激发条件、添加掺杂物等方式来调控发光材料的发光效果和性能。
实验结果与讨论：通过合成和测试发光材料，我们可以获得一系列的实验数据。
通过分析这些数据，我们可以得到发光材料的各种性质参数，并了解其基本发光机制。
例如，对于荧光染料，我们可以测量其吸收光谱和发射光谱，从中得到极大吸收峰和发射峰。
通过计算量子产率，可以判断该荧光染料的发光效率。
另外，我们还可以研究荧光颜料在不同激发条件下的发光行为，从而了解其在实际应用中的发光特性。
实验结论：通过本次实验，我们合成了一系列常见的发光材料，并研究了它们的性质和机理。
通过荧光光谱等测试，我们可以得到这些材料的吸收峰、发射峰和量子产率等参数。
通过进一步的研究，我们可以调控这些发光材料的发光效果和性能，以满足实际应用的需求。
参考文献：1. 张三, 李四, 王五. 发光材料化学实验报告. 化学实验报告. 20XX.2. Smith, John. Luminescent Materials: Second Edition. Cambridge University Press, 2018.。
第8章发光材料性能表征
RGB坐标与XYZ坐标转换关系式为
x 0.49000r 0.31000g 0.20000b 0.66697r 1.13240g 1.20063b
y 0.17697r 0.81240g 0.01063b 0.66697r 1.13240g 1.20063b
z 0.00000r 0.01000g 0.99000b 0.66697r 1.13240g 1.20063b
通常选取700nm（R）、（G）、（B）作为三 原色光
按色单位混合成白光（C），即色单位的白光由 等量（1/3色单位）的三原色组成。但三原色的 亮度并不相同，（R）、（G）、（B）的光亮度 （lm）之比为
故：R、G、B既反映了原色的成分，也包含了亮 度的大小
在表色系统中，通常关注的是颜色，只要 知道R、G、B的相对值就可以了
1 Dmax
D Di n Di Dmin
D ( 1 Dmax 1 )1
n D 粒度只能通过等效的方法进行D测i 量Dmin i
粒度分布：粉末样品中各种 大小的颗粒占颗粒总质量的 比例，通常以各粒度值区间 的颗粒质量占样品总质量的 百分比来表示
平均粒度
m
p
ni xi
x( p, q)
i 1 m
4 色温、相关色温和光色
黑体辐射公式（普朗 克公式）
P
c1
5
1 ec2 / T 1
[W
/(cm2
m)]
第一辐射常数：
c1 2hc2 3.74181012W cm2
第二辐射常数：
黑c2 体 h辐c / k射的1.4总33能81量04：m K
P Pd T 4 0
5.6697 1012[W /(cm2 K 4 )]
光电子材料性能表征与应用研究
光电子材料性能表征与应用研究近年来，随着科技的迅速发展，人们需要更好的光电子材料性能表征方法来研究这些材料的性质。
光电子材料不仅在信息技术、通讯技术、能源技术等领域得到广泛应用，而且在绿色环保、新型光催化、生物医药等领域中享有广泛应用前景。
一、光电子材料的性能表征方法光电子材料是光、电子和能量的耦合系统。
光电子材料的性能表征是评价光电子材料性能的关键。
因此，展示和探索这种材料的各种性能非常重要，例如：电学性质、光学性质、力学性质、热学性质等。
同时，对光电子材料的表征方法，也是一个重要的研究课题。
本文将对几种典型的光电子材料性能表征方法进行探讨。
1. X射线衍射 (XRD)X射线衍射技术是表征材料晶体结构、组成和晶格畸变程度的重要手段之一。
X射线衍射可以用来确定晶体的晶体结构，重点在于确定晶体中各项氧化物离子的构成和摆放方式。
2. 扫描电子显微镜 (SEM)扫描电子显微镜是一种特殊的显微镜，其使用电子束代替光束照射材料。
扫描电子显微镜可以在非常高的分辨率下观察材料的表面形貌，并通过图像处理技术定量处理显微图像中的信息。
3. 紫外–可见–近红外光谱 (UV-Vis-NIR)紫外–可见–近红外光谱是一种利用紫外、可见和近红外光波长来测量材料可吸收能力的一种光谱技术，能够同时获取材料的光学性质和电学性质。
UV-Vis-NIR 是一种非常重要的光学技术，广泛应用于多种材料的性能表征中。
4. 激光扫描共振光学显微镜 (LSOM)激光扫描共振光学显微镜能够实时观察样品在特定条件下的光学性质，同时通过改变激光波长和强度来研究材料的光学性质。
LSOM是一种非常有用的光学显微技术，广泛应用于对单个分子的研究中。
二、光电子材料的应用研究1. 信息技术领域应用信息技术领域中，光电子材料在半导体器件中得到广泛应用，例如：太阳能电池、LED、激光器、晶体管等。
其中，LED已经成为一种非常有前途的照明技术，因为LED具有节能、发热量小、寿命长等特点。
发光材料的制备与表征技术在化学领域中的应用探究
发光材料的制备与表征技术在化学领域中的应用探究引言：发光材料作为一种重要的功能性材料，在化学领域中具有广泛的应用。
制备和表征发光材料的技术不断发展，为研究者提供了更多的可能性和挑战。
本文将探讨发光材料的制备与表征技术在化学领域中的应用。
一、发光材料的制备技术1. 化学合成法化学合成法是一种常用的制备发光材料的方法。
通过调控合成过程中的反应条件，可以控制发光材料的尺寸、形貌和光学性质。
例如，溶液法可以制备出纳米颗粒，通过调节溶液浓度和反应时间，可以控制纳米颗粒的尺寸。
气相法可以制备出纳米线或纳米片，通过调节反应温度和气氛气压，可以控制纳米结构的形貌。
这些制备技术为制备具有特定光学性质的发光材料提供了一种可行的途径。
2. 生物法生物法也是一种常用的制备发光材料的方法。
生物法利用生物体内的特定酶或微生物来合成发光材料。
例如，利用荧光基因标记技术可以将发光基因引入细胞内，使细胞发出特定的荧光信号。
这种方法可以用于研究细胞的生物过程和疾病的发展，具有重要的应用潜力。
二、发光材料的表征技术1. 光谱分析光谱分析是一种常用的发光材料表征技术。
通过测量发光材料的发射光谱和吸收光谱，可以获得发光材料的光学性质和能级结构。
例如，荧光光谱可以提供发光材料的发射峰位、发射强度和发光寿命等信息，这对于研究发光材料的性能具有重要意义。
2. 显微镜观察显微镜观察是一种常用的发光材料表征技术。
通过显微镜观察，可以了解发光材料的形貌和结构。
例如，透射电子显微镜可以观察到发光材料的晶体结构和缺陷；原子力显微镜可以观察到发光材料的表面形貌和纳米结构。
这些观察结果对于理解发光材料的性质和优化制备工艺具有重要意义。
三、发光材料的应用探究1. 生物成像发光材料在生物成像领域中具有广泛的应用。
通过将发光材料与生物靶标结合，可以实现活细胞或组织的高分辨率成像。
例如，利用荧光探针可以标记特定疾病相关的生物分子，在体内实现对疾病的早期诊断和治疗监测。
光致发光材料性能测量方法
光致发光材料主要特性测量
吸收光谱
反射光谱
发射光谱 激发光谱 荧光寿命 色品坐标 发光效率
吸收光谱
当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射， 一部分透射，剩下的被吸收。只有被吸收的这部分 光才对发光起作用。但是也不是所有被吸收的光的 各个波长都能起激发作用。研究哪些波长被吸收， 吸收多少，显然是重要的。 吸收系数kλ随波长（或频率）的变化，叫吸收光谱。 发光材料的吸收光谱，首先决定于基质，而激活剂 和其他杂质也起一定的作用，它们可以产生吸收带 或吸收线。 多数实用得发光材料都是粉末状，是由微小的晶粒 组成的。这对精确测量吸收光谱造成很大的困难。
光致发光材料性能测量方法
所谓位形坐标图，就是用纵坐标表示晶 体中发光中心的势能，其中包括电子和离子的 势能以及相互作用在内的整个体系的能量；横 坐标则表示中心离子和周围离子的位形 （Configration），其中包括离子之间相对位 置等因素在内的一个笼统的位置概念。一般的 也可代用粒子间核间距作横坐标。图1 是发光 中心基态的位形坐标示意图。图中连续的曲线 表示势能作为发光中心离子核间距函数的定量 变化关系，它在平衡距离re处有一个极小值， 水平线ν 0、ν 1、ν 2„„表示粒子在基态具有 的不同量子振动态。
一般认为长余辉材料的发光应该经历以下几个过程
i) 基质晶格激活剂离子吸收能量，此能量可以是可见光， 也可以是同位素离子辐照的射线。 ii）被吸收的能量以别的形式被存储。 iii) 能量被传递给激活剂离子，将激活剂离子的外层电 子从基态激发至激发态。 iv) 电子从激发态跃迁至基态从而产生激活剂离子的特 征发射。
激光晶体激活和发光过程：激活过程是将活 化中心注入到激发态，称作激励。这样的活 化中心具有合理的寿命。换句话说，这些活 化中心受激后并不立即发射能量回到基态， 而是待激励遍及“全域”。因而激发态比基 态具有更多的活化中心。发光时，从一个活 化中心发出的光刺激其他活化中心，以致辐 射在整个相中进行，于是就构成了相干辐射 的强烈光束或脉冲。
无机发光材料表征方法介绍
5.X射线能量弥散谱仪
每一种元素都有它自己的特征X射线，根据特征X 射线的波长和强度就能得出定性和定量的分析结 果，这是用X射线做成分分析的理论依据。EDS分 析的元 素范围Be4-U9a，一般的测量限度是 0.01%，最小的分析区域在5~50A，分析时 间几 分钟即可。X射线能谱仪是一种微区微量分析仪。 用谱仪做微区成分分析的 最小区域不仅与电子 束直径有关，还与特征X射线激发范围有关，通 常此区域范 围为约1m. X射线谱仪的分析方法 包括点分析、线分析和面分析。在TEM和 SEM里， 通常结合使用特征X射线谱来分析材料微区的化 学成分
傅里叶红外光谱仪全名为傅里叶变换红外光 谱仪。是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换 的原理而开发的红外光谱仪。 傅里叶一红外光谱仪可检验金属离子与非金 属离子成键、金属离子的配位等化学环境情况及 其变化。
傅里叶红外光谱仪不同于色散型红外分光的原理， 可以对样品进行定性和定量分析。
3.扫描隧道显微镜
原理： 依据气体在固体表面具有吸附特性，在 一定的压力下，被测样品颗粒表面在超低温 下对气体分子具有可逆物理吸附作用，并对 应一定压力存在确定的平衡吸附量。通过测 定出该平衡吸附量，利用理论模型来等效求 出被测样品的比表面积。 S=VmNAAm/V0 式中，Vm为单分子层吸附气体的体积，V0 为气体摩尔体积，Am为吸附质分子截面积。 固体比表面积测定时，常用的吸附质为N2。
扫描隧道显微镜可以观察到材料表面的近原 子像，并得到材料表面的三维图像。 扫描隧道显微镜有原子量级的高分辨率，其 平行和垂直于表面方向的分辨率 分别为0.1 nm和 0.01nm，即能够分辨出单个原子，因此可直接观 察晶体表面的近原 子像;其次是能得到表面的三 维图像，可用于测量具有周期性或不具备周期性 的 表面结构。同时，在测量样品表面形貌时， 可以得到表面的扫描隧道谱，用以研究表面电子 结构。
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1 粒度分析 几种粒度平均值的计算公式
几何平均值 算术平均值 调和平均值
Dmax
1
D ( Di ) n
Di Dmin
1 Dmax
D Di n Di Dmin
1 Dmax
D(
1 )1
n D Di Dmin i
粒度分布：粉末样品中各种 大小的颗粒占颗粒总质量的 比例，通常以各粒度值区间 的颗粒质量占样品总质量的 百分比来表示
光谱三刺激值
对于光谱分布已知为P(λ)的光源
780
X P()x()d
380
780
Y P() y()d
380
780
Z P()z()d
380
x X X Y Z
y Y X Y Z
z Z X Y Z
均匀色空间
u
4x
2x 12 y 3
第八章 发光材料的性能表征
一、CIE表色系统
1 三基色原理 颜色是人眼的主观感觉 任何颜色可由三种基本色以适当的比例混合而成 通常选红、绿、蓝三种颜色作为基本色（三原色），一
（R）、（G）、（B）来表示 匹配任一颜色C，各用了多少数量的三原色，所用的数量
称为三刺激值，以R、G、B表示 C(C)=R(R)+G(G)+B(B)
在对比实验中，还会 出现须将三原色之一 （或之二种）加到实 验色中，才能与另两 个原色相加后（或令 一个原色）匹配。如
• C(C)+ R(R) =G(G)+B(B)
• C(C) + R(R)+G(G)=B(B)
三原色不总是正值， 也会出现负值
2 RGB表色系统
由三刺激值R、G、B表示颜色或色彩的系统称为 RGB表色系统
在表色系统中，通常关注的是颜色，只要 知道R、G、B的相对值就可以了
r R , g G , b B
RGB
RGB
RGB
由r、g就可在平面坐标图上确定任一颜色C 的位置
通过实验，以（R）、（G）、（B）三原 色来匹配等能光谱种每一光谱色（单色 光），可以得到每一波长光谱色的R、G、 B三刺激值，并以 r()、g()、b()
Ei 800{[(uki uk ) (uoi uo )]2
[(vki
vk
)
(voi
vo
)]2
}
1 2
平均显色指数Ra
Ri 100 4.6Ei
E i
1 8
8 i 1
Ei
二、发光材料光学参数的测量
激发光谱 发射光谱 亮度 余辉特性 吸收光谱 反射光谱
• 大于它和小于它的颗粒各占50%
“边界粒度”表征粒度的分布范围
• x10 表示小于它的颗粒数占总数的10% • x90 表示大于它的颗粒数占总数的90%
粒度分析方法
图像处理方法
• CCD得到粉末颗粒图像，输入计算机进行识别，并按 一定的模式进行统计
电阻法颗粒计数器 沉降法 通过测量颗粒下陈量和时间的关系得到颗粒分布 激光粒度计 根据颗粒对光散射的原理通过测量不同粒度的颗
通常选取700nm（R）、546.1nm（G）、 435.8nm（B）作为三原色光
按色单位混合成白光（C），即色单位的白光由 等量（1/3色单位）的三原色组成。但三原色的 亮度并不相同，（R）、（G）、（B）的光亮度 （lm）之比为1:4.5907:0.061
故：R、G、B既反映了原色的成分，也包含了亮 度的大小
• 由于x，y色坐标系是一个非均匀的色空间，所以，最 近距离是一条与黑体轨迹有一定夹角的斜线（等相关 色温线）
• 每条等相关色温线上的色坐标值尽管不同，而相关色 温确实相同的
光源的色温实际上就是该光源的相关色温
5 显色指数
光源照明下物体的颜色会因光源的光谱分 布而出现差异
光源照射物体的颜色效果称作该光源的显 色性
粒度只能通过等效的方法进行测量
平均粒度
m
p
ni xi
x( p, q)
i 1 m
q
ni xi
i 1
ni和xi分别表示第i个粒度区间内
的颗粒个数和区间内的平均值
x（3，4）称为体积（质量）平均粒度； x（1，0）称为颗粒数平均粒度； x（3，2）称为表面积平均粒度；
平均粒度的另一种表示形式为“中位粒 度”，x50记作 。
• 电场（脉冲发生器） • 脉冲电子束
4 发光效率测量
激发光 254nm
• 高压汞灯、滤光系统
发射光滤光片吸收 254nm激发光
热电堆作为接收器 已知发光效率的荧光
粉作参考
5 数据处理
光谱灵敏度校正
数据处理
提高信噪比
• 平滑处理
多次测量平均 移动平均
三、荧光粉形貌的测量
第二辐射常数：
c2 hc / k 1.4338104 m K
黑体辐射的总能量：
P Pd T 4
0
5.6697 1012[W /(cm2 K 4 )]
非黑体辐射
• 自然界中所有的实际辐射体都是非黑体
吸收系数小于100%，辐射能力也比黑体小
相关色温
• 实际照明光源中，只有白炽灯具有的连续光谱和黑体 的光谱分布最接近，色坐标点落在黑体轨迹上或附近
• 其它类型的光源即使是连续谱，也和黑体的发光光谱 不一致，有的甚至相差较大，但二者的发光颜色却相 近
• 相关色温：在色品图上，某一光源的色坐标点到黑体 轨迹上的最近距离所对应的温度，就称为该光源的相 关温度
3 XYZ表色系统
1931年，CIE决定将RGB表色系统变换成 新的XYZ表色系统
主要考虑到应满足两方面的要求
• 对应的光谱三刺激值 x()、y()、z() 没有负值
•y( ) 与明视觉函数V(λ)曲线一致
在RGB表色系统中，X、Y、Z的坐标值为
X（1.2750，-0.2778） 1.0(X)=2.3646(R)-0.5151(G)+0.0052(B) Y（-1.7392，2.7671） 1.0(Y)=-0.8965(R)+1.4264(G)-0.0144(B) Z（-0.7431，0.1409） 1.0(Z)=-0.4681(R)+0.0887(G)+1.0092(B)
13
6
浅蓝色
14
7
浅紫色
15
8
亮浅红紫色
光源的显色指数由下式确定
昼光下看到的颜色 浓红色 浓黄色 浓绿色 浓蓝色 亮的浅黄-粉红色 中等程度的橄榄绿色 树叶色
Ri 100 4.6Ei Ei : 照明光源由D65换成待测光源时， 实验色i在CIE1960年UCS色品图上所 引起的色差值
• 灰体：吸收系数或者辐射率与某一温度的黑体 的辐射率之比不随波长而改变，这一非黑体可 称为灰体
实际上理想的灰体也是不存在的，只是在某一有限 的波长范围内才满足灰体的条件
利用非黑体辐射的某些特性和黑体相应的特性进 行对比，可用来确定实际辐射体的有关温度参量
• 实际温度：由与实际辐射体处于热平衡的合适温度计 测出的温度
• 辐射温度：实际辐射体与黑体具有相同的辐射通量时 的黑体温度
• 亮度温度：实际辐射体在某一波长与黑体具有相同视 觉亮度时的黑体温度。
色温
• 依据黑体辐射光的颜色与温度的关系，引出了 “颜色温度”的概念，简称为色温
一光源的发光颜色，与某个温度的黑体的发光颜色 相同或相近时；或者说，一光源的发光光谱与某个 温度的黑体的发光光谱相同或接近时，这一黑体的 温度就可定义为该光源的色温
基本特性参量
辅助信息： 有助于解释荧光粉的发光机理 应用
1 激发光谱与发射光谱
测量原理
• 发射光谱：样品在适当激发源以稳定的功率激 发下，发射光的强度与发射光波长的关系曲线
用配备了适当的光探测器的单色仪进行测量
• 激发光谱：指定波长光的发光强度随恒定功率激发光 的波长变化的曲线
用单色仪产生单一波长的激发光，记录指定波长发射光的强度 随激发光波长的变化情况
用显色指数定量地判断光源的显色性能 显色指数—在特定条件下，物体由光源照
明何由参比光源（标准光源D65）照明时， 知觉色符合程度的度（i）
昼光下看到的颜色
CIE序号（i）
1
亮灰红色
9
2
暗灰红色
10
3
浓黄绿色
11
4
中等程度的浅黄绿色 12
5
亮的浅蓝绿色
v
6y
2x 12 y 3
CIE-UCS1960
u' u v' 3 v
2
CIE-UCS1976
4 色温、相关色温和光色
黑体辐射公式（普朗 克公式）
P
c1
5
1 ec2 / T 1
[W
/(cm2
m)]
第一辐射常数：
c1 2hc2 3.74181012W cm2
• UV-可见：多碱光阴极 （ Na-K-Cs-Sb）
• 近红外：GaAs • 长波长： Ag-O-Cs • VUV： Cs-I、Cs-Te
各种CCD的光谱响应
像增强器
激发源
紫外、可见光
• 白炽灯 • 气体放电灯
氢灯（氘灯）、氙灯、汞灯等
• 激光
气体激光器
• He-Ne，Ar+，Kr+ ，He-Cd，N2，准分子激光
测量装置
单色仪
光探测器
光电倍增管 固态器件
• 光电二极管 • 光电池 • CCD •…