上转换发光技术研究报告
上转化发光实验报告
实验名称：共沉淀法制备NaYF4 ∶Tm3 + , Yb3 +的上转换发光近来许多三价稀土离子如Er3 +, Tm3 +等被掺杂到各种基质材料中作为发光中心, 而Yb由于其特殊的能级结构和长激发态寿命, 被用作敏化中心。
以NaYF4 为基质的上转换发光材料是近年来发现的并迄今为止上转换发光效率最高的材料体系之一, 其中六方相晶体对上转换荧光材料的发光效率有很大的贡献。
Tm3 + , Er3 +掺杂NaYF4 等氟化物材料早在20世纪70年代中期就有了研究, 因其在固体激光、三维平板显示和生物探针等方面有着潜在的应用, 近来更加受到关注.目前，以NaYF4为基质的上转换材料已有很多报道。
本实验是制备NaYF4:Tm,Yb的上转换材料。
在近红外光激发下，发出蓝绿色光，其上转换过程为间接敏化发光。
一．实验目的1.了解上转换发光的机理2.掌握制备上转换的试验方法3.通过上转化实验操作初步了解实验的流程4.通过初步的实验学习掌握实验室仪器的使用二．实验原理与传统典型的发光过程（只涉及一个基态和一个激发态）不同，上转换过程需要许多中间态来累积低频的激发光子的能量。
其中主要有三种发光机制：激发态吸收、能量转换过程、光子雪崩。
这些过程均是通过掺杂在晶体颗粒中的激活离子能级连续吸收一个或多个光子来实现的，而那些具有f电子和d电子的激活离子因具有大量的亚稳能级而被用来上转换发光。
然而高效率的上转换过程，只能靠掺杂三价稀土离子实现，因其有较长的亚稳能级寿命。
上转换发光，即：反-斯托克斯发光（Anti-Stokes），由斯托克定律而来。
斯托克定律认为材料只能受到高能量的光激发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。
比如紫外激发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外光。
但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。
上转换发光材料研究进展
观落划多虧毕业设计（论文）上转换发光材料研究进展 化学与化工系 应用化工技术 2010级4班李超锋 1023100826刘志亮助教◦一三年五月二十日题目 系（院） 专业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 职 称上转换发光材料研究进展摘要本文概述了纳米上转换发光材料的研究价值和应用前景。
上转换由斯托克斯定律而来，斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。
比如紫外线激发发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线。
但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。
迄今为止，上转换发光都发生在掺杂稀土离子的化合物中，主要有氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物、卤化物等NaYF4是目前上转换发光效率最高的基质材料，比如NaYF4，Er, Yb，即镱铒双掺时，Er做激活剂，Yb作为敏化剂。
关键词：上转换发光；稀土离子；激活剂；敏化剂Review of Research on Up-conversion LuminescenceMaterialsAbstractOutlines the value of up-conversion luminescenee nano-materials research and applicati on prospectsUp-c onversion by Stokes ' law, Stokes ' law of that material can only be affected by high energy light fires, a low-energy light, in other words, short wavelength high frequency excitation wavelength long low frequency light. Such as ultraviolet excitation emits visible light, or Blue-ray-i nduced yellow light, or visible light brings out the infrared. But as it turns out, in fact, some of the materials can be achieved with this law is the opposite of a glow effect, so we called anti-Stokes ' luminescenee, also known as up-conversion. So far, the up-conversion occurs in compounds doped with rare earth ions in the main fluoride, oxide, oxides, halides, sulfur-containing compounds, fluorine NaYF4 is the current best of up-conversion luminescenee efficiency matrix material, such as NaY F4,Er, Yb, that is, whe n erbium-ytterbium-doped, Er do activator, Yb as a sen sitizer.Keywords: Up-c onv ersio n; Rare earth ions; Activator; Sen sitizer目录第一章引言 (2)第二章上转换材料目前存在的问题 (2)2.1基质 (3)2.2掺杂离子 (3)第三章上转换发光材料研究进展 (3)3.1稀土氟化物纳米颗粒的上转换材料 (4)3.2纳米上转换发光材料 (5)3.3新型稀土离子掺杂氧化物基上转换发光材料 (5)3.4氟氧碲酸盐玻璃上转换荧光材料 (6)3.5S I O2包覆上转换发光材料N A(Y0.57Y B0.39E R0.04)F4的研究 (7)第四章总结与展望 (7)参考文献 (8)谢辞 (9)第一章引言随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑拓宽其应用领域和将已有的研究成果转换成高科技产品。
上转换发光材料应用进展及其检测系统的研究
上转换发光材料应用进展及其检测系统的研究近年来，上转换发光材料因其独特的光学特性和广泛的应用前景而受到了广泛关注。
上转换发光材料能够将低能量的入射光转换为高能量的发射光，具有重要的应用价值。
本文将综述上转换发光材料应用进展及其检测系统的研究。
上转换发光材料已经在生物医学领域、光伏领域和光电子领域等多个领域中得到了广泛应用。
在生物医学领域中，上转换发光材料可作为生物标记物、医学成像剂和治疗剂等。
例如，在生物标记领域，将上转换发光材料修饰在抗体等生物分子上，可以实现细胞和组织的高灵敏度成像。
在光伏领域中，上转换发光材料可以改善光伏电池的光吸收能力，提高光电转化效率。
在光电子领域中，上转换发光材料可以用于制备高亮度的发光二极管和激光器等。
目前，上转换发光材料应用的进展主要包括两个方面：一是开发新的上转换发光材料，二是提高上转换发光材料的光转换效率。
在材料的开发方面，研究人员通过合成新的上转换发光材料来扩展其应用范围。
例如，研究人员设计和合成了一系列基于稀土离子的上转换发光材料，如钇铝石榴石（YAG）：铕、荧光玻璃、纳米晶等。
这些新的材料具有较高的上转换效率和良好的光稳定性，适用于不同领域的应用。
在提高上转换发光材料的光转换效率方面，研究人员采取了多种策略。
一方面，通过调控材料的结构和组分，改善上转换发光材料的光转换效率。
例如，研究人员通过调控激发态和发射态之间的能级跃迁概率来提高材料的上转换效率。
另一方面，研究人员设计了一系列新的上转换发光系统，如核壳结构纳米材料和能量传递系统等，以提高光转换效率。
这些策略的应用使得上转换发光材料的光转换效率得到了显著提高，促进了其在实际应用中的开发和应用。
此外，上转换发光材料的检测系统也是研究的重要方向。
合适的检测系统可以准确测量上转换发光材料的光转换效率和性能，为材料的研发和应用提供支持。
目前，常用的上转换发光材料检测系统主要包括光学计量仪、光谱仪、荧光寿命仪等。
上转换发光材料及发光效率研究及展望
上转换发光材料及发光效率研究及展望在现代的光电子技术领域，上转换发光材料是一种十分重要的材料，其可以将低能量的光转换为高能量的光，并且具有高效率的特点。
上转换发光材料在LED制造、激光技术以及生物分析等领域都有着广泛的应用，并且在未来还有很大的发展潜力。
上转换发光材料的主要原理是通过吸收低能量的光，并将其能量由非辐射跃迁转移到高能级激发态，从而发射出高能量的光。
一种常见的上转换发光材料是稀土离子掺杂材料，如YAG：Ce材料。
在这个材料中，铈离子可以吸收紫外光，并将其转移到高能级的氧空位，然后通过辐射跃迁释放出蓝光。
为了提高上转换发光材料的发光效率，目前的研究主要集中在两个方面：一是优化材料的结构和组分，二是改善能量传输的过程。
对于材料的结构和组分的优化，研究人员通过调节材料的晶格结构、掺杂浓度以及添加辅助剂等方式来提高发光效率。
例如，研究人员改变YAG材料的晶格结构，将其转变为纳米晶体，可以增强材料的上转换发光效率。
此外，通过调节掺杂浓度和添加适量的辅助剂，也可以有效地改善材料的上转换效果。
另一方面，改善能量传输的过程也是提高上转换发光效率的关键。
目前，研究人员主要采用能量转移杂化的方法来实现高效能量传输。
通过将异质结构、量子点等功能层引入上转换发光材料中，可以实现能量转移的优化，从而提高发光效率。
例如，在稀土离子掺杂材料中引入量子点层，可以实现能量级间的匹配，从而提高发光效率。
展望未来，上转换发光材料的研究还有很大的发展潜力。
一方面，随着材料科学与纳米技术的不断发展，研究人员可以设计和合成更加高效的上转换发光材料。
另一方面，随着激光技术、光通信以及生物分析等领域的快速发展，对于高效的发光材料的需求不断增加，这将进一步推动上转换发光材料的研究。
综上所述，上转换发光材料是一种具有广泛应用前景和发展潜力的材料。
通过优化材料的结构和组分以及改善能量传输的过程，可以提高材料的发光效率。
展望未来，上转换发光材料的研究将在材料设计和合成、激光技术等领域取得更大的突破，为光电子技术的发展做出更大的贡献。
Yb3+／Tm3+共掺杂Sb2+O4荧光粉的制备及上转换发光性质研究
第３４卷，第３期 光谱学与光谱分析Ｖｏｌ畅３４，Ｎｏ畅３，ｐｐ６３０‐６３３２０１４年３月 ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＭａｒｃｈ，２０１４ Ｙｂ３＋／Ｔｍ３＋共掺杂Ｓｂ２Ｏ４荧光粉的制备及上转换发光性质研究李瑞琴，邱建备，杨正文倡，廖佳燕，吴航俊，赖神风，宋志国，杨 勇，周大成，王荣飞昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明 ６５００９３摘 要 高温固相法制备了Ｙｂ３＋／Ｔｍ３＋共掺的Ｓｂ２Ｏ４发光粉体，研究了其上转换发光性质。
在９８０ｎｍ半导体激光器的激发下，样品发射较强的近红外（８００ｎｍ）和较弱的蓝色（４８０ｎｍ）及红色（６８０ｎｍ）上转换发光。
粉末样品中稀土Ｙｂ３＋及Ｔｍ３＋浓度对上转换发光性质具有显著的影响，随着Ｙｂ３＋或Ｔｍ３＋浓度的增加，上转换发光增强；Ｔｍ３＋掺杂浓度达０畅８％时其上转换发光强度达到最大，之后上转换发光随Ｔｍ３＋浓度的增加而减弱，这是由于浓度猝灭引起的。
探讨了粉末样品的上转换发光机理，在９８０ｎｍ激发下Ｔｍ３＋的蓝光和近红外上转换发光均属于二光子的上转换发光过程。
关键词 Ｓｂ２Ｏ４∶Ｙｂ３＋／Ｔｍ３＋；上转换发光；稀土；发光粉；蓝光二光子中图分类号：Ｏ４８２畅３ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０畅３９６４／ｊ畅ｉｓｓｎ畅１０００‐０５９３（２０１４）０３‐０６３０‐０４ 收稿日期：２０１３‐０５‐０３，修订日期：２０１３‐０９‐１６ 基金项目：国家自然科学基金项目（５１００２０６８）资助 作者简介：李瑞琴，１９９１年生，昆明理工大学材料科学与工程学院本科生 ｅ‐ｍａｉｌ：１５１２７７９３８６＠ｑｑ．ｃｏｍ倡通讯联系人 ｅ‐ｍａｉｌ：ｙａｎｇｚｗ＠ｋｍｕｓｔ畅ｅｄｕ畅ｃｎ引 言 上转换发光是指在光致发光的激发过程中，在长波长光的激发下产生短波长的光发射，从本质上讲，这类发光现象是一种反斯托克斯发光过程。
上转换发光在激光技术、光纤通信技术、光纤放大器、三维立体显示、红外探测技术与防伪、白光ＬＥＤ和温度测控方面具有广泛的应用前景［１，２］。
上转换发光纳米材料的构建及其生物成像应用研究中期报告
上转换发光纳米材料的构建及其生物成像应用研究中期报告一、研究背景生物成像技术可以帮助科学家观察生物物质和生物过程，通过发光纳米材料作为探针，可以实现对生物分子、细胞、组织及其变化的高灵敏度和高特异性探测。
发光纳米材料具有比常规有机染料和金属离子更好的稳定性、荧光亮度和可控性，因此近年来备受关注。
目前，发光纳米材料的种类繁多，包括荧光量子点、金属纳米簇、金纳米棒等。
其中，金纳米簇由于它们在特定频段吸收和发射光谱，能够发挥独特的发光性质，已成为近年来研究的热点。
二、研究目的本研究的目的是通过构建一种能够在生物体内发光的金纳米簇作为生物成像探针，以便于研究生物体内的化学变化、生物活动和分子相互作用。
同时，通过对该金纳米簇的表面进行修饰以及与其他生物分子进行功能化，可以实现更加精确和高效的生物成像，为生物医学研究提供有力支持。
三、研究内容及进展1.合成金纳米簇通过还原反应和表面修饰等方法，成功合成了具有良好发光性质的金纳米簇，并对其进行了表征和分析。
2.构建发光纳米材料将金纳米簇固载于不同材质的载体上，如多孔硅材料和有机聚合物材料，以便于在生物体内进行应用。
同时，通过具有疏水性或亲水性的表面修饰，进一步优化材料的发光和稳定性。
3.生物成像应用研究采用荧光显微镜、成像流式细胞仪和生物体内成像等技术手段，对所构建的金纳米簇的生物成像性能进行了评估和验证。
结果表明，该金纳米簇能够在生物体内实现高灵敏度和特异性的探测，并能够溶解于水相溶液中，进一步拓展了其应用范围。
四、研究展望本研究展望进一步对金纳米簇进行优化，提高其应用性能，加强其与细胞、生物分子等的相互作用，有望进一步推动生物成像技术的发展。
上转换发光技术研究报告讲解
针对上转换发光PCT定量检测（如：热景）对
上转换发光定量的PCT定量检测 （如：热景）
万孚飞测®PCT定量检测
稀土离子荧光颗粒和上转换发光存在技术 标记抗体富集纯化：临床诊断更特异，更
问题, 技术不够成熟
准确，技术成熟
标准曲线范围相对较窄，线性范围窄（只 能测量到50ng/ml，0.01~50 ng/ml）及灵敏 度不足
APTE为光子添加能量转移过程, ESA为激发态吸收, COS 为合作敏化, COL 为合作发光过程, TPAE为双子光激发过程, PA 为光子雪崩过程。
2012，上转换荧光技术在食品安全检测中的应用
技术背景
UCP颗粒作为生物标记物在1995年便已引起了美国军方的重视，在国 防部下属DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）的大 力支持之下，开发了基于上转换发光技术的手持式传感器（UPTbased handheld sensor）以及流式细胞仪（Compact UPT-based flow cytometers），用于对战场上可能使用的多种生物战剂进行快速的预 警与鉴定。
UCP颗粒的上转换发光是“低能光激发、高能光发射”； 一般荧光颗粒是“高能光激发、低能光发射”的，也叫下转换发光。
技术背景
上转换发光的机制分为激发态吸收(excited state absorption, ESA)、能量 转移(energy transfer, ET)和光子雪崩(photon avalanche, PA)三个过程,完成 上转换发光过程大致需要六个步骤：
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上转换发光技术研究报告
广州万孚生物技术股份有限公司
技术背景
上转换发光技术(up-converting phosphor technology, UPT)：利用UCP颗粒 （稀土离子）作为荧光材料，通过吸收较低能量的长波红外光, 发射高能 量的短波可见光来实现能量上转换，此现象称反Stokes 效应。
上转换发光材料的制备、性能及应用研究
上转换发光材料的制备、性能及应用研究上转换发光材料是一种具有广阔应用前景的新兴材料。
本文将介绍上转换发光材料的制备方法、性能特点以及其在不同领域中的应用研究进展。
上转换发光材料是一种能够将低能量的激发光转换为高能量的发光现象的材料。
它与传统的下转换发光材料不同，后者是将高能量的激发光转换为低能量的发光。
上转换发光材料在生物医学成像、显示技术、能源转换等众多领域具有广泛的应用前景。
上转换发光材料的制备主要包括物理法和化学法两种方法。
物理法主要利用高能粒子注入或离子注入的方式在晶格中引入能级，从而实现上转换发光。
化学法则是通过掺杂或配位原子的方式，改变晶格结构或能带结构，实现上转换发光效果。
这两种制备方法各有特点，可以根据具体需求选择合适的方法。
上转换发光材料的性能特点主要体现在以下几个方面。
首先，上转换发光材料具有较高的上转换效率，能够将低能量的激发光转换为高能量的发光，从而提高能量利用效率。
其次，上转换发光材料具有较宽的光谱范围，可以实现多色发光，满足不同应用的需求。
另外，上转换发光材料具有较长的激发寿命，对于进行长时间激发发光的应用具有较大优势。
最后，上转换发光材料还具有较高的光学稳定性和化学稳定性，能够在不同环境下稳定发光，具有较长的使用寿命。
在生物医学成像领域，上转换发光材料被广泛应用于生物标记和活体成像。
由于其较长的激发寿命和较宽的光谱范围，上转换发光材料可以通过激发发光的方式实现对生物样本的高对比度成像。
同时，上转换发光材料具有较高的光学稳定性和化学稳定性，能够在生物体内稳定发光，对生物体无毒副作用。
在显示技术领域，上转换发光材料能够实现全彩色显示。
由于其较宽的光谱范围，上转换发光材料可以发射多种颜色的发光，从而实现更丰富的显示效果。
另外，由于其较高的光学稳定性和化学稳定性，上转换发光材料能够在长时间使用中保持较好的显示效果。
在能源转换领域，上转换发光材料被应用于太阳能电池和发光二极管中。
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上转换发光技术研究报告
广州万孚生物技术股份有限公司
技术背景
上转换发光技术(up-converting phosphor technology, UPT)：利用UCP颗粒 （稀土离子）作为荧光材料，通过吸收较低能量的长波红外光, 发射高能 量的短波可见光来实现能量上转换，此现象称反Stokes 效应。
技术背景
中国科学院、军事医学科学院、北京热景生物技术有限公司等几家机 构于2001年开始自主进行UPT系统研究，研制出纳米（10-20nm）尺 度高发光效率UCP颗粒，突破了以亚微米（400nm）UCP颗粒作为标 记物的传统思路，最终建立了从纳米UCP颗粒制备、纳米UCP颗粒修 饰活化、纳米UPT免疫层析技术平台建立、UPT生物传感器研制在内 的技术平台。
上转换发光技术的不足
由于技术缺陷，国外（主要是美国）对上转换发光技术的研究已基本停止， 国内的上转换发光技术的研究刚起步技术还不成熟。
由于上转换发光效率和上转换激光器件结构、稀土离子的掺杂方案和基质 材料还是存在问题，导致结果不太稳定。
2007，稀土纳米上转换发光材料研究进展； 2007，上转换发光材料及发光效率研究及展望； 2011，上转发光国内外技术现状、发展趋势（网站资料）
UCP颗粒的上转换发光是“低能光激发、高能光发射”； 一般荧光颗粒是“高能光激发、低能光发射”的，也叫下转换发光。
技术背景
上转换发光的机制分为激发态吸收(excited state absorption, ESA)、能量 转移(energy transfer, ET)和光子雪崩(photon avalanche, PA)三个过程,完成 上转换发光过程大致需要六个步骤：
APTE为光子添加能量转移过程, ESA为激发态吸收, COS 为合作敏化, COL 为合作发光过程, TPAE为双子光激发过程, PA 为光子雪崩过程。
2012，上转换荧光技术在食品安全检测中的应用
技术背景
UCP颗粒作为生物标记物在1995年便已引起了美国军方的重视，在国 防部下属DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）的大 力支持之下，开发了基于上转换发光技术的手持式传感器（UPTbased handheld sensor）以及流式细胞仪（Compact UPT-based flow cytometers），用于对战场上可能使用的多种生物战剂进行快速的预 警与鉴定。
针对上转换发光PCT定量检测（如：热景）对比优势：技术成熟、灵 敏度更高、线性范围宽和稳定性更强的特点 上转换发光定量的PCT定量检测 （如：热景） 万孚飞测®PCT定量检测
பைடு நூலகம்
稀土离子荧光颗粒和上转换发光存在技术 标记抗体富集纯化：临床诊断更特异，更 问题, 技术不够成熟 准确，技术成熟 标准曲线范围相对较窄，线性范围窄（只 11点定标，线性范围宽（0.1~100ng/ml）， 能测量到50ng/ml，0.01~50 ng/ml）及灵敏 灵敏度高（0.01ng/ml） 度不足 磷光颗粒与生物活性分子的交联较繁琐， 发光效率低，稳定性差 反应时间长（20分钟），用血量大（血清 样本50ul） 纳米微粒共价交联：免疫反应更充分，更 稳定 反应时间短（15分钟），用血量小（血清 样本30ul）