铒掺杂硅酸铋玻璃制备及发光性能研究(3)
此时量子理论的出现也让科学界对发光现象有了更深刻的认识。1905 年爱因斯坦
(Einstein)提出相对论，并且提出了关于光子的假说。1913 年玻尔(Bollr)提出了原子
结构的量子论完美解释了发光现象，自此现代发光物理进入了高速发展的时代。
本实验所研究的闪烁陶瓷作为一种新型功能的陶瓷材料是这些年闪烁体研究的重要
领域。闪烁陶瓷比闪烁晶体物理化学性质更稳定，制备工艺更简单，当然，成本也更低，
更重要的是闪烁陶瓷更容易实现均匀掺杂，同时还具有更加优良的机械加工性能的特点。
可作为理想的代替闪烁单晶的材料。
起初，锗酸铋(Bi4Ge3O12BGO)作为一种泛用性材料应用于 x射线和 Y射线探测的闪烁
体中，例如正电子发射断层扫描成像(positron emission tomography，PET)和高精度电
磁量能计。。BGO具有高光输出(是 NaI：Tl的 10％)，密度大(p=7．1∥cm3
)，阻挡 X射
线本领强，余辉衰减较快(z．=300 nm)，辐射损伤低等特点。由于 BGO原料成本高，以
及晶体生长尺寸的限制，制约了该材料的生产和使用。目前，已有将 BGO制备成闪烁陶
瓷的相关报道{2}
。硅酸铋(Bi4Si3O12，BSO)具有与 BGO 相似的物理化学性质，其余辉衰减
要比BGO快，辐照硬度比 BGO大，特别是BSO 的低成本使其成为替代 BGO的理想材料，适用于核物理和高能物理等应用领域。已有采用提拉法和坩埚下降法生长出的高质量的
BSO玻璃 。
1.1.2. 上转换发光现象
上转换发光现象的研究起步于 20 世纪 50 年代，是由 Bloembergen 在开展红外量子
探测器工作中首次观察并报道的。所谓上转换发光，是指样品在一定波长的泵浦光激发
下，基态的粒子吸收能量跃迁到相应的上能级。该能级上的粒子再通过激发态吸收或能
量传递等途径跃迁到更高的能级，然后再向低能级跃迁发射出一定能量的光子。简言之，
稀土掺杂样品吸收两个或两个以上的长波低能光子，辐射出一个短波高能光子，即为上
转换发光。由于用红外光激发可以得到可见光光谱，上转换发光研究成为一个热点。随
着激光技术和频率上转换发光材料研究不断取得可喜的进展，上转换发光材料的实际应
用价值也开始显现出来，研究成果正逐渐地转变为高科技产品，如光学温度传感器、光
学存储和显示、短波长激光器、生物医学和白光模拟等等，为人类创造了不可估量的社
会价值和经济价值。
上转换发光的另一个重要的应用是制备高温、高精度的光学温度传感器。虽然当前
测量温度的方法有多种，如光纤温度传感器、热电偶等，但多数为绝对量测量，这样就
存在着测温上限和灵敏度两个重要指标不能同时兼顾的问题。但是，利用稀土离子(如铒
离子534nm、549nm 两绿上转换光谱)的荧光强度比(FIR：fluorescence intensity ratio)测量
高温技术的原理是：利用同一传感器的掺杂离子相邻的两个能级间发射的两光束光强度
的相对比值来反映温度，这样不但非常好地克服了环境的干扰，还显著地提高了测量灵
敏度，而且，传感探头与控制、显示系统之间可以采用光纤耦合，非常适合于特殊环境
下的温度测量。
科学技术的不断发展，人类的生活标准也在不断提升。在图像显示领域中，实现信
息容量大、效果逼真且处理信息更快、更精确的三文立体显示已成为必然趋势。上转换
三文立体显示正是满足这种要求而逐渐受到人们的重视，它既可以实现各种实物的三文
立体图像，又可以灵活的显示各类计算机处理的高速动态立体图像。它的基本原理是：
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