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1、稀土荧光玻璃和玻璃陶瓷材化082：莫绿斌指导教师：贺海燕（陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021）摘要：稀土荧光玻璃是由稀土元素掺杂在玻璃中，并利用稀土离子的光谱性质使基础玻璃产生可见荧光而形成的。通过对稀土元素电子构型、光谱特征的分析研究,阐述了稀土元素在玻璃陶瓷中的应用。稀土元素自由原子的基态电子组态有两种类型：[Xe]4fn6s2和[Xe]4fn-15d16s2。其中[Xe]=1s12s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6。它们未饱和的4f电子，在紫外、可见等高能射线的激发下，从
2、基态跃迁到激发态，然后再从激发态返回到能量较低的能态时，放出辐射能而发出荧光。关键词：稀土;荧光玻璃；光谱性质ABSTRACT:Fluorescentrareearthglassisarareearthdopedglassbyrareearthionsdopedglass,andusingthespectralpropertiesofrareearthionstoproducevisiblefluorescence-basedglassformed.Throughtheelectronicstructureofraree
3、arthelements,spectralanalysis,thispaperitdescribestherareearthelementsintheglass-ceramicapplications.Freerareearthgroundstateelectronicconfigurationofrareearthatoms,therearetwotypesof:[Xe]4fn6s2和[Xe]4fn-15d16s2.ofthem，[Xe]=1s12s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6.They
4、arenotunsaturated4felectronsexcitedfromthegroundstatetransitiontotheexcitedstateintheultraviolet,visibleandotherhigh-energyraysofexcitationfromthegroundstatetransitiontotheexcitedstate,thentheenergyfromtheexcitedstatereturnstoalowerenergystateandemitradiationandf
5、luoresce.KEYWORDS:Rareearths;Fluorescentglass;Spectralproperties朗读显示对应的拉丁字符的拼音前言稀土元素是指化学元素周期表中第三族的一个分组元素,它们包括由原子序数57到71的15个镧系元素。。镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒（Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)、钇(Y)共17个化学元素。我们通常将镧、铈、镨、钕
6、、钷、钐、铕、钆称为轻稀土元素,铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇称为重稀土元素。我国稀土元素藏量比较丰富,不仅居世界第一位,而且品种齐全。1、稀土元素的发光原理原子结构的一般情况是,围绕原子核的电子轨道(电子层)分为主电子层和亚电子层以及次电子层,它们的排列顺序和电子数如图1所示。除S层以外,各亚层之间又有次亚层,在3d层中就有能级不相等的5个次亚电子层,P层有3个,f层有7个次亚电子层。图1电子层排布图根据洪特规则,能级上的电子处于全充满、全空或半充满时,都属相对稳定状态。稀土元素具有6S1～2、5d1-8、4fx型
7、电子结构,它们最外层S和次外层d层,甚至外数(第3层)f层上均为不充满电子。这些未成对电子不稳定,容易在各层的亚层轨道间发生跃迁,跃迁所需能量从可见光获得。由于不同元素各次亚层间的能量差(ΔE)是不相等的,吸收的光能也不同,这种对可见光的选择性吸收就是导致颜色形成的根本原因。可见光的波长与颜色的关系见表1。表1 可见光的波长与颜色的关系颜色紫色蓝色青色绿色黄色橙色红色波长λ（nm）410455480535589620660 光子能量E=hνf,h为常数、νf(光振动频率)=1/λ。稀土元素处于第六周期,即原子核外有6个电
8、子层。发生跃迁的电子层多在4f层上,因而跃迁电子不易受邻近离子的影响,故呈色稳定,色调柔和。Xxx等[]报道到掺Sm3+离子的（列出玻璃系统）玻璃在可见区有3个吸收带，分别处于405nm、475nm和590nm处，它们都很弱，以致使掺Sm3+的玻璃几乎里无色状态或在高浓度下呈浅黄色。吸收光谱中这3个谱带对其发光均有贡
