1 引言

1。1稀土离子的光谱理论

现今已知，物质可以发光的主要原因是由于物质内部产生了能量转移，当原子从高能级跃迁到低能级时，原子内部就会释放能量，也就是形成光辐射，使得物质可以产生发光这个现象。那么如何知道这个现象的强弱，和其他一些具体信息呢？就需要测得该物质的发光光谱了。稀状型。锐线型光谱是来自4fN组态内的能级跃迁，也就是f-f跃迁。而带状型光谱是土离子具有十分多的能级结构和很特别的光谱性质，这导致了稀土离子掺杂的发光材料可以运用于很多不同的领域[2]。现如今，已经知道稀土离子的发光光谱可以分为两类，那就是锐线型和带来自4fN组态和4fN-15d组态能级之间的跃迁。对于这两种光谱的研究不仅可以帮助了解稀土离子本身的状态，还可以了解稀土离子周围环境的状态。而且，随着现在技术的成熟，稀土离子光谱的测量方法已经很精确，为帮助人们了解稀土离子提供了精确的数据。以下我想介绍一下如今已经了解的常见光谱的种类和原理简介（如图1。1）。论文网

图1。1 离子激发图

第一类就是吸收光谱，其原理是当光照射透过某一透明介质时，如果光波的能量和介质内部的从基态到激发态的能量的间隔相等，那么介质中的光的能量就会从基态激发到激发态的状态，光就会被不同程度的吸收，看到的现象就是光强度的减弱。然而，由于激发态的状态不同，也会导致吸收光的能量的不同，才会形成了不一样的曲线，就是吸收光谱。表示光强随着波长的变化而变化。从观察吸收光谱，可以知道激发态在不同材料基质和激发离子中的位置和分布情况。吸收光谱的产生：许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱。紫外吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁所产生的。由于电子能级跃迁往往要引起分子中核的运动状态的变化，因此在电子跃迁的同时，总是伴随着分子的振动能级和转动能级的跃迁。考虑跃迁前的基态分子并不是全是处于最低振动和转动能级，而是分布在若干不同的振动和转动能级上；而且电子跃迁后的分子也不全处于激发态的最低振动和转动能级，而是可达到较高的振动和转动能级,因此电子能级跃迁所产生的吸收线由于附加上振动能级和转动能级的跃迁而变成宽的吸收带。此外，进行紫外光谱测定时，大多数采用液体或溶液试样。液体中较强的分子间作用力，或溶液中的溶剂化作用都导致振动、转动精细结构的消失。但是在一定的条件下，如非极性溶剂的稀溶液或气体状态，仍可观察到紫外吸收光谱的振动及转动精细结构。

图1。2 吸收光谱仪

另外一类就是荧光光谱，图1。3的原理是当特定波长的单色光照射在激发粒子上，使其从基态被激发到任何一个其他的激发态的能级中时，该激发态就会向低于它的各个能级发生跃迁发光，那么，就可以通过实验的方法来获得该激发态到任何能级的发光谱图，也就是荧光光谱。荧光的产生：气态自由原子吸收光源的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的发射即为原子荧光。文献综述

图1。3 荧光发生原理图

原子荧光是光致发光，也是二次发光。当激发光源停止照射之后，再发射过程立即停止。从荧光谱图的分析上，可以知道从一个能级跃迁到另一个能级的跃迁概率，荧光的强度和荧光的分支比，还可以通过计算知道能级的位置等信息。由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变成断续之光以及激发光单色器变成单色光后，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至记录仪，激发光单色器和荧光单色器的光栅均由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，所记录的光谱即发射光谱（emission spectrum），简称荧光光谱。荧光光谱：高强度激光能够使吸收物质中相当数量的分子提升到激发量子态。因此极大地提高了荧光光谱的灵敏度。以激光为光源的荧光光谱适用于超低浓度样品的检测，例如用氮分子激光泵浦的可调染料激光器对荧光素钠的单脉冲检测限已达到10摩尔/升，比用普通光源得到的最高灵敏度提高了一个数量级。荧光光谱包括激发谱和发射谱两种。激发谱是荧光物质在不同波长的激发光作用下测得的某一波长处的荧光强度的变化情况，也就是不同波长的激发光的相对效率;发射谱则是某一固定波长的激发光作用下荧光强度在不同波长处的分布情况，也就是荧光中不同波长的光成分的相对强度。荧光光谱的特点：（1）灵敏度高:荧光分析的最大特点是灵敏度高，通常情况下要比分光光度计的灵敏度高出2-3个数量级。（2）选择性强:包括激发光谱和发射光谱，在鉴定物质时，通过选择波长可以使分子荧光分析有多种选择。（3）试样量少和方法简便。（4）能提供比较多的物理参数:如激发光谱、发射光谱、荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等参数。这些参数反映了分子的各种特性，并通过它们可以得到被检测分子的更多信息。