Herstellung, Lichtspektrum-Eigenschaften und fluoreszenzbasierte Anti-Fälschungs-Untersuchung von selbstkristallisierendem BaF2-Glas mit dreifacher Dotierung Pr3+/Gd3+/Ce3+

HUANG Ying ,  

JIN Tongtong ,  

LI Zihan ,  

LV Mengting ,  

LIU Yirong ,  

ZHANG Xiaoshan ,  

YU Dechao ,  

ZHANG Dawei ,  

摘要

Mikrokristallines Glas, das mit seltenen Erden dotierte Fluoroxide enthält, zeigt aufgrund seiner einzigartigen Struktur und lumineszenten Eigenschaften breite Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Bereichen wie 3D-Anzeigen, Faserlasern, Laserbeleuchtung und nahinfraroten Lichtquellen. In dieser Arbeit wurde mittels Hochtemperaturschmelzverfahren eine Reihe selbstkristallisierender transparenter BaF2-Gläser mit dreifacher Dotierung von Pr3+/Gd3+/Ce3+ hergestellt. Die Phasen, Kristallstrukturen sowie Partikelmorphologie und -größe verschiedener synthetisierter Materialien wurden systematisch mittels Röntgenbeugung, Rietveld-Strukturverfeinerung und Transmissionselektronenmikroskopie analysiert, wobei die Selbstkristallisation von BaF2-Nanokristallen im SiO2-B2O3-Na2CO3-BaF2-Mikroglassystem bestätigt wurde. Unter Anregung bei 444 nm und 586 nm zeigte die sichtbare und nahinfrarote Lumineszenzintensität von Pr3+-Ionen in der Probe einen anfänglichen Anstieg gefolgt von einer Abnahme mit zunehmender Gd3+-Konzentration, was auf eine signifikante Regulationswirkung von Gd3+ auf die Lumineszenz von Pr3+ hinweist. Bei 320 nm Anregung emittierte Ce3+ ein breites UV-Band mit einem Maximum bei 370 nm über den 5d → 4f Übergang und übertrug Energie direkt auf das Pr3+ 1D2-Niveau, was zu charakteristischer Emission dieses Niveaus führte. Abschließend zeigt die Mikrokristallglasprobe unter 444 nm blauem Licht eine purpurrote Farbe und unter 320 nm UV-Licht eine violette Farbe, wobei das auf Kupferplatten aufgebrachte Pulver ein deutliches Farbwechsel-Anti-Fälschungsmuster bildet, das erfolgreich Fluoreszenz-Anti-Fälschung und Informationsverschlüsselungsfunktionen realisiert.

关键词

Mikrogläser;Pr3+;Energieübertragung;Lichtfarbkontrolle;fluoreszenzbasierte Anti-Fälschung

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