2. Mục đích, đối tượng, nội dung, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu
2.3. Kết quả phổ phát quang khi thay đổi thời gian ủ
Hình 18. Phổ phát quang của vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ.
Nhận xét:
Khi thay đổi thời gian ủ từ 12 giờ đến 60 giờ, phổ phát quang của vật liệu 1 thay đổi.
- Đỉnh phổ dịch chuyển so với khi chưa tiến hành ủ, từ 618 nm về 605 nm với khi được ủ trong 12 giờ. Khi thay đổi thời gian ủ thì đỉnh phổ không thay đổi, giữ ở khoảng 605 nm ứng với bước sóng vùng đỏ cam.
- Độ rộng phổ thay đổi so với khi chưa tiến hành ủ, từ 106 lên 120 nm khi được ủ trong 12 giờ. Khi thay đổi thời gian ủ thì độ rộng phổ không thay đổi, giữ ở khoảng 120 nm. 600 700 4000 In se n si ty ( cp s) Wavelength (nm) 0h 12h 24h 36h 48h 60h
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 33
Hình 19. Đƣờng biễu diễn sự phụ thuộc của cƣờng độ phát quang của vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ.
Nhận xét:
Khi thay đổi thời gian ủ, cường độ phát quang của vật liệu 1 thay đổi. Khi tăng thời gian ủ từ 12 giờ đến 48 giờ thì cường độ phát quang đạt giá trị cao nhất khi được ủ trong 36 giờ và thấp hơn cường độ phổ phát quang khi chưa tiến hành ủ. Tăng thời gian ủ lên 60 giờ thì cường độ phát quang tăng mạnh, cao hơn so với vật liệu khi chưa tiến hành ủ. 0 12h 24h 36h 48h 60h 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 In s e n s ity (c p s ) Time (h)
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 34
2.3.2. Vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+
Hình 20. Phổ phát quang của vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ.
Nhận xét:
Khi thay đổi thời gian ủ từ 12 giờ đến 60 giờ, phổ phát quang của vật liệu 2 thay đổi.
- Đỉnh phổ dịch chuyển so với khi chưa tiến hành, từ 618 về 605 nm với khi được ủ trong 12 giờ. Khi thay đổi thời gian ủ thì đỉnh phổ dịch chuyển. Đỉnh phổ 611 nm ứng với khi được ủ trong 36 giờ, với các thời gian ủ còn lại đỉnh phổ giống nhau và ở khoảng 605 nm. 600 6000 In se n si ty (cp s) Wavelength (nm) 0h 12h 24h 36h 48h 60h
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 35
- Độ rộng phổ thay đổi so với khi chưa tiến hành ủ, từ 106 lên 120 nm. Khi thay đổi thời gian ủ thì độ rộng phổ không thay đổi, giữ ở khoảng 120 nm.
Hình 21. Đƣờng biễu diễn sự phụ thuộc của cƣờng độ phát quang của vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ.
Nhận xét:
Khi thay đổi thời gian ủ, cường độ phát quang của vật liệu 2 thay đổi. Khi tăng thời gian ủ từ 12 đến 60 giờ thì cường độ phát quang đạt giá trị cao nhất với vật liệu được ủ trong 48 giờ và lớn hơn cường độ phổ phát quang khi chưa tiến hành ủ.
0 12h 24h 36h 48h 60h 4500 5000 5500 6000 6500 7000 In se n si ty ( cp s) Time (h)
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 36
2.3.3. Vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+
Hình 22. Phổ phát quang của vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ.
Nhận xét:
Khi thay đổi thời gian ủ từ 12 giờ đến 60 giờ, phổ phát quang của vật liệu 3 thay đổi. Đỉnh phổ và độ rộng phổ thay đổi so với phổ phát quang khi chưa tiến hành ủ và đỉnh phổ khoảng 605 nm với 12 giờ, độ rộng 120 nm. Khi thay đổi từ 12 giờ đến 36 giờ thì đỉnh phổ và độ rộng phổ không đổi; từ 48 - 60 giờ thì đỉnh phổ dịch chyển, ở khoảng 611 nm với 48 giờ, ở khoảng 614 nm với 60 giờ và độ rộng phổ giảm còn khoảng 100 nm. 630 720 4000 6000 In se n si ty ( cp s) Wavelength (nm) 0h 12h 24h 36h 48h 60h
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 37
Hình 23. Đƣờng biễu diễn sự phụ thuộc của cƣờng độ phát quang của vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ.
Nhận xét:
Khi thay đổi thời gian ủ, cường độ phát quang của vật liệu 3 thay đổi. Khi tăng thời gian ủ từ 12 đến 60 giờ thì cường độ phát quang đạt giá trị cao nhất với thời gian ủ trong 36 giờ, cao hơn so với cường độ phát quang của vật liệu khi chưa tiến hành ủ.
0 12h 24h 36h 48h 60h 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 In s e n s it y (c p s ) Time (h)
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 38
PHẦN C: KẾT LUẬN
Thực hiện theo mục tiêu đề tài, sau thời gian nghiên cứu tôi rút ra một số kết quả sau:
- Tổng quan về hiện tượng phát quang.
- Tìm hiểu được phương pháp chế tạo mẫu, nung mẫu và phương pháp đo phổ phát quang.
- Trình bày được các quá trình chế tạo mẫu vật liệu bằng phương pháp phản ứng pha rắn.
- Từ kết quả thực nghiệm đo được trên ba vật liệu, rút ra kết luận:
Khi tiến hành ủ ba vật liệu thì phổ phát quang của ba vật liệu thay đổi giống nhau so với phổ phát quang khi chưa tiến hành ủ : Khi được ủ trong 12 giờ, đỉnh phổ dịch chuyển từ 618 nm về 605 nm, độ rộng phổ tăng từ 106 nm lên 120 nm.
Khi thay đổi thời gian ủ: độ rộng phổ, đỉnh phổ và cường độ phát quang thay đổi khác nhau tùy vào từng vật liệu.
1. Vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3.Mn2+: Đỉnh phổ không thay đổi ở khoảng 605 nm, độ rộng phổ không thay đổi ở khoảng 120 nm. Trong phạm vi nghiên cứu, thời gian ủ từ 12 giờ đến 60 giờ thì vật liệu được ủ trong 60 giờ có cường độ phát quang tốt nhất, cao hơn cường độ phát quang của vật liệu khi chưa tiến hành ủ, vấn đề cần được nghiên cứu thêm.
2. Vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3.Mn2+: Độ rộng phổ không thay đổi ở khoảng 120 nm, đỉnh phổ thay đổi với mẫu được ủ trong 36 giờ nhưng không đáng kể. Cường độ phát quang tốt nhất với mẫu được ủ trong 48 giờ.
3. Vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3.Mn2+: Đỉnh phổ và độ rộng phổ thay đổi, tương ứng với mẫu được ủ trong 48 giờ : 611nm_100nm và 60 giờ: 614 nm_100 nm. Cường độ phát quang tốt nhất với mẫu được ủ trong 36 giờ.
Do hạn chế về thời gian và điều kiện của phòng thí nghiệm, tôi chưa thể nghiên cứu thêm về phổ phát quang khi tăng thời gian ủ vật liệu trên 60 giờ. Do đó, tôi hi vọng đề tài có thể là tài liệu tham khảo cho những bạn sinh viên và có thể khảo sát thêm.
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phan Văn Thích, Hiện tượng huỳnh quang và kỹ thuật phân tích huỳnh quang, Đại học tổng hợp Hà Nội.
[2] GS. Phan Văn Tường(2007), Vật liệu vô cơ , Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
[3] B.N.Figgis (1996), Introduction to Ligand Fields.
[4] Đinh Thanh Khẩn (2008), Ảnh hưởng của ion Mn2+ lên phổ phát quang của vật liệu CaAl2O4, Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học thành phố Đà Nẵng lần thứ 6.
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 40
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ... 1
1. Lý do chọn đề tài ... 1
2. Mục đích, đối tượng, nội dung, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu ... 1
2.1. Mục đích nghiên cứu của đề tài ... 1
2.2. Đối tượng nghiên cứu ... 1
2.3. Nội dung nghiên cứu ... 1
2.4. Nhiệm vụ nghiên cứu ... 2
2.5. Phương pháp nghiên cứu ... 2
2.6. Cấu trúc của đề tài ... 2
CHƢƠNG I: HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG ... 3
1.1.Vật liệu phát quang ... 3
1.2. Định nghĩa hiện tượng phát quang ... 3
1.3. Phân loại các dạng phát quang ... 4
1.3.1. Phân loại theo tính chất động học xảy ra trong chất phát quang ... 4
1.3.2. Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài sau khi ngừng kích thích ... 7
1.3.3. Phân loại theo phương pháp kích thích ... 7
1.3.4. Sự khác nhau giữa phổ phát quang của những tâm bất liên tục và phát quang tái hợp ... 7
1.3.4.1. Phổ hấp thụ và phổ bức xạ ... 7
1.3.4.2. Thời gian kéo dài của trạng thái kích thích ... 8
1.3.4.3. Định luật tắt dần của sự phát quang ... 8
1.3.4.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ ... 11
1.3.4.5. Tính chất điện của chất phát quang ... 12
1.4. Những tính chất quang học cơ bản của các chất phát quang ... 12
1.4.1. Phổ hấp thụ và phổ phát quang ... 12
1.4.2.Hiệu suất phát quang ... 13
1.4.3. Sự tắt dần ánh sáng phát quang ... 13
1.5. Những định luật cơ bản về sự phát quang ... 14
1.5.1. Định luật về sự không phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích ... 14
1.5.2. Định luật Stock-Lomen ... 14
1.5.3. Định luật đối xứng gương của phổ hấp thụ và phổ phát quang... 15
CHƢƠNG II: MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG ... 16
2.1. Đèn huỳnh quang ... 16
2.2. Đèn LED ( Light Emitting Diod) ... 17
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 41
2.4. Tấm tăng quang trong chụp phim X - quang ... 19
CHƢƠNG III: TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ HỢP CHẤT, ION KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP ... 21
3.1. Một số hợp chất của Canxi (Ca) ... 21
3.1.1. Canxi cacbonat (CaCO3) ... 21
3.1.2. Canxi Oxit (CaO) ... 21
3.2. Một số hợp chất của Bari (Ba) ... 21
3.2.1. Bari cacbonat (BaCO3) ... 21
3.2.2. Bari oxit (BaO) ... 21
3.3. Một số hợp chất của Stronti (Sr) ... 22
3.3.1. Stronti cacbonat (SrCO3) ... 22
3.3.2. Stronti oxit (SrO) ... 22
3.4. Một số hợp chất của Bo (Bo) ... 22
3.4.1. Axít Boric (H3BO3) ... 22
3.4.2. Bo oxit (B2O3) ... 22
3.5. Sơ lược về kim loại chuyển tiếp ... 22
3.5.1. Lý thuyết về mangan (Mn) ... 23 3.5.2. Lý thuyết về ion Mn2+ ... 23 PHẦN B: THỰC NGHIỆM ... 25 1.Chế tạo mẫu ... 25 1.1.Các bước chế tạo ... 25 1.2.Các vật liệu đã chế tạo ... 25 2.Kết quả ... 26
2.1.Phổ phát quang của các vật liệu khi chưa tiến hành ủ ... 26
2.2. Kết quả phổ phát quang trong cùng thời gian ủ ... 27
2.2.1. Kết quả 12 giờ ... 27
2.2.2. Kết quả 24 giờ ... 28
2.2.3. Kết quả 36 giờ ... 29
2.2.4. Kết quả 48 giờ ... 30
2.2.5. Kết quả 60 giờ ... 31
2.3. Kết quả phổ phát quang khi thay đổi thời gian ủ ... 32
2.3.1. Vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ ... 32
2.3.2. Vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ ... 34
2.3.3. Vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ ... 36
PHẦN C: KẾT LUẬN ... 38
SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 42
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Quá trình phát quang tâm bất liên tục A; X là kích thích; M là bức xạ và H là dao
động nhiệt. ... 4
Hình 2. Quá trình phát quang tâm tái hợp A; X là kích thích tâm S; truyền năng lượng T và M là bức xạ tâm A. ... 5
Hình 3. Cơ chế phát quang cưỡng bức. ... 6
Hình 5. Phát xạ cưỡng bức ... 9
Hình 6. Cấu tạo của đèn huỳnh quang ... 16
Hình 7. Cấu tạo đèn LED ... 17
Hình 8. Tivi màn hình LED ... 18
Hình 9. Màn hình CRT (Cathode Ray Tube) được chiếu sáng ... 19
Hình 10. Quá trình chụp phim X quang ... 20
Hình 11. Giản đồ Tanabe – Sugano cho cấu hình d5 ... 24
Hình 12. Phổ phát quang của các vật liệu khi chưa tiến hành ủ. ... 26
Hình 13. Phổ phát quang của các vật liệu khi tiến hành ủ trong 12 giờ. ... 27
Hình 14. Phổ phát quang của các vật liệu khi tiến hành ủ trong 24 giờ. ... 28
Hình 15. Phổ phát quang của các vật liệu khi tiến hành ủ trong 36 giờ. ... 29
Hình 16. Phổ phát quang của các vật liệu khi tiến hành ủ trong 48 giờ…………..…….30
Hình 17. Phổ phát quang của các vật liệu khi tiến hành ủ trong 60 giờ...………31
Hình 18. Phổ phát quang của vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ. 32 Hình 19. Đường biễu diễn sự phụ thuộc của cường độ phát quang của vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ. ... 33
Hình 20. Phổ phát quang của vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ .34 Hình 21. Đường biễu diễn sự phụ thuộc của cường độ phát quang của vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ. ... 35
Hình 22. Phổ phát quang của vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ. . 36
Hình 23. Đường biễu diễn sự phụ thuộc của cường độ phát quang của vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ khi thay đổi thời gian ủ. ... 37