Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ al2o3 đến phổ phát quang của vật liệu aluminate kiềm thổ pha tạp mn

Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ Đề tài: KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ AL2O3 ĐẾN PHỔ PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU ALUMINATE KIỀM THỔ PHA TẠP MN Người hướng dẫn: ThS Lê Văn Thanh Sơn Người thực hiện: Đặng Nữ Hồng Thơm Đà Nẵng, tháng 5/2013 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm a Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý MỤC LỤC Lời mở đầu .i Danh mục hình ii Danh mục bảng iii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG 1.1 Tìm hiểu chất phát quang tượng phát quang 1.1.1 Chất phát quang 1.1.2 Hiện tượng phát quang 1.2 Phân loại dạng phát quang 1.2.1 Phân loại theo tính chất động học chất phát quang .4 1.2.2 Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài 1.2.3 Phân loại theo phương pháp kích thích .5 1.3 Cơ chế phát quang .5 1.3.1 Cơ chế phát quang nguyên tử 1.3.2 Cơ chế phát quang phân tử .6 CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ ION MN2+, MN4+ 2.1 Sơ lược kim loại chuyển tiếp 2.2 Tìm hiểu Mn2+ 2.3 Tìm hiểu Mn4+ 10 CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP GỐM 10 CHƯƠNG IV: MỘT VÀI ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG .12 4.1 Đèn huỳnh quang 12 4.2 Một số loại hình .13 4.2.1 Màn hình CRT (Cathode Ray Tube) 13 4.2.2 Màn hình LCD (Liquid Crystal Display) .15 4.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua .18 4.4 Ứng dụng y học 19 4.4.1 Phát vi khuẩn E.coli phức hợp kháng thể silicat phát quang .19 4.4.2 Tạo ảnh sinh học 20 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm b Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý CHƯƠNG V: THỰC NGHIỆM 23 5.1 Thông tin chất dùng để chế tạo Mal2O4(M: Ba, Zn, Mg, Sr) .23 5.1.1 Al2O3 .23 5.1.2 BaCO3 23 5.1.3 Zn(CH3COO)2.2H2O 23 5.1.4 MgCl2 23 5.1.5 SrCO3 24 5.1.6 MnCO3 24 5.3 Chế tạo mẫu 24 5.3 Hệ đo phát quang QE65000 25 5.4 Kết 29 5.4.1 Mẫu BaAl2O4 29 5.4.2 Mẫu Zn Al2O4 .31 5.4.2 Mẫu MgAl2O4 .33 5.4.2 Mẫu SrAl2O4 35 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO .38 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm c Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý Lêi Cảm Ơn! u tiờn tụi xin gi li cm ơn đến quý thầy cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm- Đại học Đà Nẵng , đặc biệt thầy cô giáo Khoa Vật Lý dạy dỗ, truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệm quý báu tâm huyết nhiệt tình thầy suốt bốn năm học qua Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Thanh Sơn hướng dẫn giúp đỡ tận tình cho tơi thời gian thực đề tài Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn sinh viên giúp đỡ thời gian học tập trường Đà nẵng, tháng năm 2012 Sinh viên thực Đặng Nữ Hồng Thơm GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm i Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Sơ đồ chế phát quang nguyên tử …………………………………5 Hình 1.2.Cơ chế phát quang phân tử ………………………………………… Hình 2.1 Giản đồ Tanabe-Sugano cho cấu hình d5……………………………… Hình 3.1 Sơ đồ trình chế tạo vật liệu phương pháp gốm……………… 10 Hình 4.1 Đèn huỳnh quang……………………………………………………… 12 Hình 4.2 Cấu tạo đèn huỳnh quang……………………………………………… 12 Hình 4.3 Ti vi hình ống phóng điên tử………………………………………'.13 Hình 4.4 Cấu tạo tivi ống phóng điện tử……………………………………………14 Hình 4.5 Tivi LCD………………………………………………………………….15 Hình 4.6 Hình ảnh phóng to điểm ảnh…………………………………….16 Hình 4.7 Màn hình tinh thể lỏng dùng nguồn sáng tự cấp (thường dành cho hình màu máy tính hay TV)……………………… 16 Hình 4.8.Cấu tạo hình LCD………………………………………………… 17 Hình 4.9 Kính hiển vi điện tử truyền qua………………………………………… 18 Hình 4.10 Ảnh huỳnh quang phức hợp Silica – E coli O157:H7: chụp kính hiển vi đồng tiêu Nikon C1plus – Ti-E …………………… 20 Hình4.11 Hạt nano CdSe bám vào tế bào phát quang kích hoạt ánh sáng xanh cho thấy phân bố tế bào……………………………21 Hình4.12 Phân tử sinh học (□) hạt nano phát quang (O) kết hợp bề mặt liposome………………………………………………………… 22 Hình4.13 Ống tải thuốc nano có gắn hạt nano phát quang…………………… 22 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm ii Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý Hình 5.1 Máy quang phổ QE65000……………………………………………… 26 Hình 5.2 Sơ đồ khối máy quang phổ……………………………………………….28 Hình 5.3 Phổ phát quang vật BaAl2O4 ứng với cường độ thay đổi thay tỉ lệ Ba : Al……………………………………………………… ….29 Hình 5.4 Đường biểu diễn phụ thuộc Iphát quang vào tỉ lệ Ba :Al………… …30 Hình 5.5 Phổ phát quang vật ZnAl2O4 ứng với cường độ thay đổi thay tỉ lệ Zn : Al……………………………………………………… …31 Hình 5.6 Đường biểu diễn phụ thuộc Iphát quang vào tỉ lệ Zn :Al………… …33 Hình 5.7 Phổ phát quang vật MgAl2O4 ứng với cường độ thay đổ thay tỉ lệ Mg : Al………………………………………………………… 33 Hình 5.8 Đường biểu diễn phụ thuộc Iphát quang vào tỉ lệ Mg :Al…………….34 Hình 5.9 Phổ phát quang vật SrAl2O4 ứng với cường độ thay đổi thay tỉ lệ Sr : Al…………………………………………………………….35 Hình 5.10 Đường biểu diễn phụ thuộc Iphát quang vào tỉ lệ Sr :Al…………… 36 DANH MỤC BẢNG Bảng 5.1 Tỉ lệ chất chết tạo …………………………….…………………… 25 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm iii Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý MỞ ĐẦU Từ xa xưa tự nhiên tồn loại đá có khả phát sáng cách kì lạ bóng tối Thời khoa học chưa phát triển, người gắn vật thể phát quang kì lạ với vị thần Và vơ tình ánh sáng người cổ đại liền với yếu tố tâm linh Năm 1669, nhà kim giả thuật H.Brand Hamburg tìm Photpho phát sáng lại cất giấu bí Sau nhà hóa học người Đức tên Logan Cunken điều chế mà người thời gọi “ngọn lửa lạnh” Ơng cơng bố phương pháp điều chế Dần dần người thay đổi quan điểm vật thể sáng kì lạ Khoa học dần phát triển việc nghiên cứu chất phát quang ngày mở rộng nâng cao Năm 1830 – 1882, Becquerel nghiên cứu nhiều tượng lân quang chế tạo máy lân quang nghiệm Becquerel nghiên cứu số chất phát quang Năm 1886 – 1888 , Verneuil phân tích tỉ mỉ tinh thể phát quang phát chất cịn có vết kim loại khác Cu, Bi, Mn, v.v…Ông Frimy tạo hồng ngọc nhân tạo từ BaF2 Al2O3 nóng chảy với chất tạo màu crôm Năm 1903 Verneuil thông báo sản xuất hồng ngọc tổng hợp mức độ thương mại từ q trình nóng chảy Từ kỉ 20 đến nay, khoa học vật liệu phát quang tiếp tục phát triển không ngừng Nhiều vật liệu phát quang đời có tính chất phát quang tốt Các vật liệu đời có ý nghĩa to lớn đóng góp nhiều đời sống khoa học, ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực không chiếu sáng trang trí thơng thường mà số lĩnh vực khoa học khác y học, đo xạ ion, khảo cổ, ứng dụng thiệt bị linh kiện điện tử, ….Chính cần thiết ý nghĩa quan trọng đó, nhiều nhóm nghiên cứu tập trung tìm vật liệu có ưu điểm, chế tạo từ thành phần dễ kiếm chi phí ngày rẻ Có nhiều phương pháp để chế tạo vật liệu phát quang như: phương pháp nhiệt, phương pháp gốm, phương pháp sol-gel Mỗi phương pháp có ưu nhược GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý điểm riêng, phương pháp gốm sử dụng nhiều phịng thí nghiệm nhỏ trường đại học tính đơn giản dễ thực Tại phịng thí nghiệm chun đề trường Đại học sư phạm- Đại học Đà Nẵng có số đề nghiên cứu vật liệu phát quang như: “Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ion Mn lên phổ phát quang nhóm vật liệu ( Mg,Ca)SiO3 ( Mg,Ca)Al2O4”, “Sự ảnh hưởng ion đất Ce3+ đến cường độ phát quang ion kim loại chuyển tiếp Mn2+, Cr3+ vật liệu Aluminate Silicate”…….Hầu hết đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng tạp chất đến cường độ phát quang, chưa có đề tài nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ chất đến phát quang vật liệu Chính lí chọn đề tài: “ Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Al2O3 đến phổ phát quang vật liệu Aluminate kiềm thổ pha tạp Mn” Mục đích đề tài kiểm tra xem nồng độ Al2O3 có ảnh hưởng đến phổ phát quang vật liệu aluminate kiềm thổ pha tạp Mn Kiểm tra xem nồng độ Al2O3 cường độ phát quang tốt tỉ lệ giống với vật liệu hay không Hi vọng đề tài góp phần làm tài liệu cho bạn sinh viên nghiên cứu vấn đề có liên quan sau GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG 1.1 Tìm hiểu chất phát quang tượng phát quang 1.1.1 Chất phát quang Chất phát quang chất có khả biến dạng lượng khác (điện năng, quang năng, nhiệt năng…) thành quang Những chất xạ ánh sáng chúng hấp thụ lượng từ bên ngoài, dùng lượng đưa phân từ, nguyên tử lên trạng thái kích thích Từ trạng thái kích thích, phân tử, nguyên tử chuyển trạng thái xạ ánh sáng Các vật liệu phát quang nói chung hệ gồm có mạng chủ tinh thể đóng vai trị làm tâm kích hoạt chất hoạt hóa thêm vào, thường gọi activator (tâm đơn kích hoạt hay đồng kích hoạt) Ngồi ra, vật liệu phát quang cịn có thêm số chất phụ gia tăng nhạy Các xạ kích thích tâm kích hoạt hấp thụ, tâm nâng lên trạng thái kích thích tồn thời gian ngắn quay trở trạng thái bản, phát xạ hấp thụ ion tăng nhạy hay mạng chủ có truyền lượng đến ion kích hoạt, làm ion xạ quang học 1.1.2 Hiện tượng phát quang Phát quang xạ ánh sáng vật chất tác động tác nhân kích thích Có thể kích thích phát quang nhiều loại lượng từ tử ngoại đến hồng ngoại Nếu kích thích xạ hạt phát quang xạ nằm vùng tử ngoại Để tránh nhầm lẫn xạ quang với số xạ khác xạ nhiệt, ánh sáng phản xạ khuếch tán chiếu vật nguồn sáng bên ngoài…, Va-vi-lốp đưa định nghĩa: “Hiện tượng phát quang tượng chất phát quang phát xạ dư xạ nhiệt trường hợp mà xạ cịn dư kéo dài khoảng thời gian 10-16(s)” GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý 1.2 Phân loại dạng phát quang 1.2.1 Phân loại theo tính chất động học chất phát quang - Phát quang tâm bất liên tục: loại phát quang mà trình từ hấp thụ lượng đến xạ xãy tâm định Tâm ion, phân tử hay tập hợp phân tử Các trình xãy tâm bất liên tục độc lập với chịu ảnh hưởng mơi trường bên ngồi tương tác tâm bất liên tục - Phát quang tái hợp: loại phát quang mà trình chuyển hóa lượng kích thích sang xạ có tham gia tồn chất phát quang Vị trí kích thích khơng trùng với vị trí xạ Q trình trao đổi lượng từ vị trí kích thích đến vị trí xạ có trải qua q trình trung gian Các q trình liên quan đến dịch chuyển hạt mạng điện Đối với hai loại phát quang tái hợp phát quang tâm bất liên tục có giai đoạn cuối q trình chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái để xạ Quá trình có khác nên người ta chia làm loại: + Bức xạ tự phát: Các tâm xạ tự phát chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái để phát ánh sáng, không cần chi phối yếu tố từ bên + Bức xạ cưỡng bức: Sự phát quang xảy tâm xạ chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái nhờ tác động từ bên ngồi (ví dụ : ánh sáng nhiệt độ) Quá trình nhờ tăng nhiệt độ gọi cưỡng nhiệt hay nhiệt phát quang 1.2.2 Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài - Huỳnh quang (Fluorescence): phân tử dịch quang nhận lượng kích thích chuyển lượng thành lượng electron trạng thái lượng tử có lượng cao khơng bền Sau electron trở trạng thái cũ gần tức thời xạ photon Sự phát quang dịch quang tắt sau ngừng kích thích - Lân quang (Phosphorescence): phân tử chất lân quang nhận lượng kích thích electron chuyển lên trạng thái lượng tử có lượng cao bền Sau trở trạng thái cách chậm chậm phát photon Từ trạng thái kích thích bền trở trạng thái bị cấm số quy tắc lượng Quá trình trở trạng thái thực dao động nhiệt đẩy electron sang GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý Ở khoảng nhiệt độ 100-200o C MgCl2.6H2O bị phân hủy thành MgCl2 H2O riêng biệt Hơi nước sinh tiếp tục phản ứng với MgCl2 tạo thành MgO HCl 5.1.5 SrCO3 Stronti cacbonat tinh thể màu trắng, phân hủy nung khơng khí, chảy áp suất dư khí CO2 Khơng tan nước không phản ứng với kiềm Bị phân hủy axit, dung dịch amoni clorua Tan nước có dư CO2 M=147,65(g/mol) ; tnc =1497oC; ts = 13700 Khi nung nhiệt độ 1100-1200oC SrCO3 bị phân hủy thành SrO CO2 5.1.6 MnCO3 Dạng khan ngậm nước (với 1H2O) Trong nhóm dạng bột màu mịn, màu vàng, hồng nâu Ít hịa tan nước Hịa tan axit lỗng M= 114.96(g/mol) ; tnc= 200oC Cacbonat mangan phân hủy với phát hành khí carbon dioxide 200 ° C để cung cấp cho mangan (II) oxit: MnCO → MnO + CO 5.3 Chế tạo mẫu Nguyên liệu lấy từ hợp chất Al2O3 , BaCO3 , Zn(CH3COO)2.2H2O , MgCl2.6H2O, SrCO3, MnCO3 chế tạo điều kiện phịng thí nghiệm trường Đại Học Sư Phạm, Đại Học Đà Nẵng Mẫu vât liệu chế tạo gồm BaAl2O4, ZnAl2O4, MgAl2O4, SrAl2O4 Mỗi mẫu vật liệu chế tạo theo tỉ lệ sau: GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 24 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý Mẫu MAl2O4 (M: Ba, Zn, Mg, Sr) STT Tỉ lệ M : Al %Mn 1,0 : 0,9 0,7% 1,0 : 1,0 0,7% 1,0 : 1,1 0,7% 1,0 : 1,2 0,7% 1,0 : 1,3 0,7% Bảng 5.1 Tỉ lệ chất chết tạo mẫu Tất mẫu có pha 10% tinh bột 5% H3BO3 Mẫu nghiền nung 13000C thời gian Sau đo phổ máy đo QE65000 Với đèn kích thích Led 410nm 5.3 Hệ đo phát quang QE65000 Máy dò Hamamatsu FFT-CCD dùng QE 65000 cung cấp 90% hiệu suất lượng tử ( phụ thuộc vào số photon hiệu biến thành photoelectron ) Với khu vực dị “2D” xếp điểm cột dọc Đây xem đổi đầy ý nghĩa cải tiến tín hiệu nhiễu tín hiệu vận tốc qui trình dị so với dịng máy CCD khác, nơi mà tín hiệu tăng lên cách tự động hóa mạch ngồi Tăng hệ thống độ nhạy : QE 65000, với khu vực dị 2D có độ cao thuận lợi Và ánh sáng vào nhiều hơn, hệ thống độ nhạy cải tiến tối ưu GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 25 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý Độ đen phin lọc : tốt cho UV Bởi máy dị QE 65000 có độ đen phin lọc ( hay soi sáng ) có chế độ trả lời cách tự nhiên vùng tử ngoại khơng phụ thuộc vào lớp phủ ngồi thêm vào, lớp mà đặt vào để đặc trưng cho máy dị q trình ứng dụng UV Sự đòi hỏi ánh sáng vào thấp : Như ánh sáng huỳnh quang, quang phổ Raman, chuỗi AND, thiên văn phản xạ phim mỏng, chế độ nhiệt lạnh( dưới150 C) dị tín hiệu nhiễu thấp đặc biệt tín hiệu tối thấp, ánh sáng thấp khơng thể dò thời gian dò dài từ 8mms đến 15 phút Chương trình kèm theo: Máy QE 65000 cịn có chương trình kèm theo lập trình điều chỉnh để điều chỉnh máy quang phổ vạch phổ phụ Bạn thêm vào 10 chương trình dành cho người dùng kĩ thuật số chế độ vào hay mạch tạo cho sáng chế linh tinh khác Hình 5.1 Máy quang phổ QE65000 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 26 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý Cấu trúc quang học : Cổng nối ( vào) SMA 905 : Ánh sáng vào quang cụ thông qua cổng nối SMA 905 SMA 905 chủ yếu cung cấp xác điểm cuối sợi quang học, rãnh cố định, máy lọc, phủ khe hở Rãnh vào cố định kích thước đặc biệt Ánh sáng vào thơng qua khe hở cài đặt, xem khe vào khe có độ rộng từ 5.10-6 m đến 200.10-6 m Mỗi khe hở cố định vách ngăn SMA 905( khơng có cửa sập, sợi quang hoạt động khe vào) 3.Bộ hấp dẫn longpass :tự chọn Nếu chọn, lọc hấp dẫn OF-1 đặt khe phủ khe vách ngăn Bộ lọc thường dùng hiệu ứng block second-and third-order 4.Gương chuẩn trực : tiêu chuẩn định hay SAG+ (gương cầu lõm +(ý nghĩa)) Gương chuẩn trực làm cho phù hợp đến 0.22 số khe cáp quang Ánh sáng phản xạ từ gương tia sáng chuẩn trực đến cách tử Opt cài đặt gương chuẩn hay gương cầu lõm HUP-HR 5.Cách tử :cách tử cố định: Chúng ta cài đặt cách tử bệ mà quay để chọn bước sóng bắt đầu chuẩn trực Sau cố định vị trí cách tử để khử thay đổi học trội Gương hội tụ: Theo tiêu chuẩn định gương cầu lõm Gương hội tụ vạch phổ thứ nhất, tách sóng phẳng gởi lệnh cao đến bẫy ánh sáng xây dựng hệ quang học Cả gương chuẩn trực gương hội tụ dùng nhà để đảm bảo hệ số phản xạ cao tia lạc Opt cho gương chuẩn gương cầu lõm hấp thụ tia tử ngoại SAG-UPGHR Bộ tách sóng với hiệu ứng nhiệt điện lạnh: Hiện tượng nhiệt điện lạnh, độ đen phin lọc, tách sóng “2D” cung cấp cho tốc độ xử lý tín hiệu tuyệt vời, cải thiện tín hiệu nhiễu ảnh hưởng tự nhiên tia UV Nó khơng sinh tín hiệu nhiễu mạnh, cho phép phân tích thời gian dài GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 27 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý Bô lọc OFLV: tự chọn Bộ lọc độc quyền QE65000 lọc xác block second-and-third-order ánh sáng từ tách sóng cách cụ thể Ta có sơ đồ khối: Mẫu Máy đơn sắc Detector Khuếch đại MT As khuyếch tán Hình 5.2 Sơ đồ khối máy quang phổ GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 28 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý 5.4 Kết 5.4.1 Mẫu BaAl2O4 7500 BaAl2O4 1,0:1,3 1,0:0,9 1,0:1,0 1,0:1,1 1,0:1,3 7000 c- êng ®é ph¸ t quang(a.u) 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 500 550 600 650 700 b- í c sãng ph¸ t quang(nm) Hình 5.3 Phổ phát quang vật liệu BaAl2O4 ứng với cường độ thay đổi thay tỉ lệ Ba : Al GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 29 Khóa luận tốt nghiệp 7500 Khoa Vật Lý § - êng biĨu diễn phụ thuộc Iphá t quangvào tỉlệBa:Al C- ờng ®é ph¸ t quang(a.u) 7000 6500 6000 5500 5000 4500 1/0.9 1/1.0 1/1.1 1/1.2 1/1.3 TØlƯBa: Al Hình 5.4 Đường biểu diễn phụ thuộc Iphát quang vào tỉ lệ Ba :Al Nhận xét : Qua kết khảo sát phổ phát quang vật liệu BaAl2O4 thay đổi tỉ lệ Al , rút kết luận sau: Đỉnh phổ có bước sóng khoảng 510nm, ứng với bước sóng màu xanh Dạng phổ khơng đổi thay đổi nồng độ Al Dựa vào đồ thị ta thấy: Khi tăng nồng độ Al từ 0,9-1,3 cường độ phát quang thay đổi Từ 0,9-1,0 cường độ tăng lên Tuy nhiên, tiếp tục tăng lượng Al lên cường độ phát quang giảm dần Vậy với vật liệu BaAl2O4 pha tạp Mn, để có phát quang với cường độ lớn pha Ba Al với tỉ lệ 1,0 :1,0 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 30 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý 5.4.2 Mẫu ZnAl2O4 18000 ZnAl2O4 1,0:1,3 1,0:0,9 1,0:1,0 1,0:1,1 1,0:1,2 17000 C- êng ®é ph¸ t quang(a.u) 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 480 500 520 540 560 580 600 620 640 B- í c sãng (nm) Hình 5.5 Phổ phát quang vật liệu ZnAl2O4 ứng với cường độ thay đổi thay tỉ lệ Zn : Al GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 31 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý § - êng biĨu diƠn sù phơ thc I phat quangvµo tØlƯZn: AL 18000 17000 C- êng ®é (a.u) 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 1/0.9 1/1.0 1/1.1 1/1.2 1/1.3 TØlƯZn:AL Hình 5.6 Đường biểu diễn phụ thuộc Iphát quang vào tỉ lệ Zn :Al Nhận xét : Qua kết khảo sát phổ phát quang vật liệu ZnAl2O4 thay đổi tỉ lệ Al , rút kết luận sau: Đỉnh phổ có bước sóng khoảng 509nm, ứng với bước sóng màu xanh Dạng phổ không đổi thay đổi nồng độ Al Dựa vào đồ thị ta thấy: Khi tăng nồng độ Al từ 0,9-1,1 cường độ phát quang tăng Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ Mn cường độ phát quang giảm Vậy với vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Mn, để có phát quang với cường độ lớn pha Mg Al với tỉ lệ 1,0 :1,1 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 32 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý 5.4.2 Mẫu MgAl2O4 4800 MgAl2O4 Mg_Al(1,0:0,9) Mg_Al(1,0:1,o) Mg_Al(1,0:1,1) Mg_Al(1,0:1,2) Mg_Al(1,0:1,3) 4600 4400 C- êng ®é (a.u) 4200 4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 480 500 520 540 560 580 600 620 640 B- í c sãng (nm) Hình 5.7 Phổ phát quang vật liệu MgAl2O4 ứng với cường độ thay đổi thay tỉ lệ Mg : Al GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 33 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý Đ - ờng biểu diễsự phụ thuộc I phá t quangvào tỉlệMg:Al 4600 C- ờng độ (a.u) 4400 4200 4000 3800 1/0.9 1/1.0 1/1.1 1/1.2 1/1.3 TØlƯMg:Al Hình 5.8 Đường biểu diễn phụ thuộc Iphát quang vào tỉ lệ Mg :Al Nhận xét : Qua kết khảo sát phổ phát quang vật liệu MgAl2O4 thay đổi tỉ lệ Al , rút kết luận sau: Đỉnh phổ có bước sóng khoảng 517nm Dạng phổ không đổi thay đổi nồng độ Al Dựa vào đồ thị ta thấy: Khi tăng nồng độ Al từ 0,9-1,2 cường độ phát quang tăng Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ Mn cường độ phát quang giảm Vậy với vật liệu MgAl2O4 pha tạp Mn, để có phát quang với cường độ lớn pha Mg Al với tỉ lệ 1,0 :1,2 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 34 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý 5.4.2 Mẫu SrAl2O4 3200 3150 SrAl2O4 1,0:0,9 1,0:1,0 1,0:1,1 1,0:1,2 1,0:1.3 3100 3050 C- ờng độ phá t quang (a.u) 3000 2950 2900 2850 2800 2750 2700 2650 2600 2550 2500 2450 620 640 660 680 700 720 740 B- í c sãng (nm) Hình 5.9 Phổ phát quang vật liệu SrAl2O4 ứng với cường độ thay đổi thay tỉ lệ Sr : Al GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 35 Khóa luận tốt nghiệp 3200 Khoa Vật Lý § - êng biĨu diƠn sù phơ thc I ph¸ t quangvào tỉlệSr:Al 3100 C- ờng độ (a.u) 3000 2900 2800 2700 2600 1/0.9 1/1.0 1/1.1 1/1.2 1/1.3 TØlƯSr: Al Hình 5.10 Đường biểu diễn phụ thuộc Iphát quang vào tỉ lệ Sr :Al Nhận xét : Qua kết khảo sát phổ phát quang vật liệu SrAl2O4 thay đổi tỉ lệ Al , rút kết luận sau: Đỉnh phổ có bước sóng khoảng 650nm ứng với ánh sáng đỏ Dựa vào đồ thị ta thấy: Khi tăng nồng độ Al từ 0,9-1,2 cường độ phát quang tăng Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ Mn cường độ phát quang giảm Đặc biệt pha tỉ lệ Sr :AL =1,0 :1,3 ta thu mẫu có dạng phổ hồn tồn khác Điều có nghĩa với tỉ lệ tạo vật liệu hồn mới, khơng giống với mẫu vật liệu ứng với lượng Al từ 0,9 đến 1,2 Vậy với vật liệu SrAl2O4 pha tạp Mn, để có phát quang với cường độ lớn pha Mg Al với tỉ lệ 1,0 :1,2 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 36 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN Đề tài trình bày số vấn đề sau : - Nội dung đề tài giúp có nhìn tổng quan tượng phát quang - Trình bày trình chế tạo mẫu vật liệu phương pháp phản ứng pha rắn - Cấu tạo nguyên lý làm việc máy đo quang phát quang QE65000 - Trong trình thực đề tài tác giả nhận thấy ion Mn kích hoạt tốt vật liệu MAl2O4 Cường độ phát quang phụ thuộc vào tỉ lệ M : Al Với vật liệu khác nhau, thay đổi tỉ lệ Al2O3 dạng phổ chất không thay đổi ( trừ trường hợp Sr) Khi tăng tỉ lệ Al cường độ phổ tăng theo đến giá trị xác định cường độ khơng tăng Những vật liệu khác có tỉ lệ mà cường độ cực đại khác - Trong mẫu khảo sát, mẫu BaAl2O4, ZnAl2O4, MgAl2O4 cho đỉnh phổ vùng màu xanh Mn2+ gây , riêng mẫu SrAl2O4 chưa thể phát ánh sáng nằm vùng xanh mà phát ánh sáng thuộc khoảng bước sóng 650nm, ứng với màu đỏ Mn4+ gây Do hạn chế thời gian điều kiện phịng thí nghiệm tơi chưa thể tìm hiểu kĩ thêm khác biệt xuất mẫu vât liệu SrAl2O4 so với mẫu vật liệu khác chưa mở rộng thêm vùng khảo sát mẫu vật liệu làm Do đó, tơi hi vọng đề tài tài liệu tham khảo cho bạn sinh viên thầy cô giáo muốn tiếp tục khảo sát xem cường độ phổ phát quang tăng, giảm tuyến tính cụ thể để có kết cụ thể nghiên cứu giải thích thêm tạo thành vật liệu nồng độ chất thay đổi nhiều Đặc biệt tìm hiểu thêm vật liệu chứa Sr, điều kiện để vật liệu phát ánh sáng Mn2+ GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 37 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật Lý TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Thích, Hiện tượng huỳnh quang kỹ thuật phân tích huỳnh quang, Đại học tổng hợp Hà Nội [2] Phan Văn Tường (2004), Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội [3] Vũ Xuân Quang (2001), Quang phổ tâm điện tử vật rắn, Viện Khoa học Vật liệu [4] Phạm Thu Nga (1997), Vât liệu huỳnh quang ( dựa sách Grabmaier B.C (1994)) [5] R.A LinĐin, V A Molosko, L L Anđreeva (1996), ( Lê Kim Long, Hồng Nhuận dịch), Tính chất lí hóa học chất vơ cơ, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật [6] Blass Grabmaier B.C (1994), Luminesscenct materials, Springer- Verlaag, Berlin Heidelberg Tài liệu Internet : http://baigiang.violet.vn/present/same/entry_id/6483772 Đỗ Thị Mai Loan, Tô Phương Nhung, Lê Thị La, Lý Thị Vui, Tiểu luận chuyên đề, Các phương pháp chế tạo bột huỳnh quang, Đại Học Thái Nguyên http://vi.wikipedia.org/wiki/man-hinh-tinh-the-long 3.http://www.vast.ac.vn/tin-tuc-su-kien/tin-khoa-hoc-trong-nuoc/563-nghien-cuutao-phuc-hop-khang-the-hat-nano-silica-phat-quang-de-phat-hien-nhanh-vi-khuangay-benh http://diendan-org/khoa-hoc-ki-thuat/nano-trong-y-hoc GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Đặng Nữ Hồng Thơm 38 ... “ Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Al2O3 đến phổ phát quang vật liệu Aluminate kiềm thổ pha tạp Mn? ?? Mục đích đề tài kiểm tra xem nồng độ Al2O3 có ảnh hưởng đến phổ phát quang vật liệu aluminate kiềm. .. nghiên cứu vật liệu phát quang như: “Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ion Mn lên phổ phát quang nhóm vật liệu ( Mg,Ca)SiO3 ( Mg,Ca)Al2O4”, ? ?Sự ảnh hưởng ion đất Ce3+ đến cường độ phát quang ion kim... Khi tăng nồng độ Al từ 0,9-1,1 cường độ phát quang tăng Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ Mn cường độ phát quang giảm Vậy với vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Mn, để có phát quang với cường độ lớn pha Mg