专利名称：掺铒铋酸盐玻璃及其制备方法 掺铒材料上转换发光在彩色显示、光存储、光电子以及医疗诊断方面有着巨大的应用前景，近些年来受到广泛研究。与晶体材料相比，玻璃材料便于加工成光波导和光纤，因而成为一种极具竞争力的基质材料，参见在先技术P.V.dos Santos，M.V.D.Vermelho，E.A.Gouveia，Efficientenergy upconversion emission in Tm3+/Yb3+-codoped TeO2-based opticalglasses excited at 1.064μm，Appl.Phys.Lett.，90(2001)6550-6552。影响上转换发光效率的主要因素是基质材料的最大声子能，最大声子能越小，非辐射弛豫速率就越小，上转换效率也就越高。在氧化物玻璃中，最大声子能由低到高的排序为铋酸盐玻璃＜碲酸盐玻璃＜硅酸盐玻璃＜磷酸盐玻璃＜硼酸盐玻璃。因而铋酸盐玻璃的上转换发光效率远高于碲酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃和硼酸盐玻璃。参见在先技术I.V.Kityk，J.Wasylak，J.Kucharski，PbO-Bi2O3-Ga2O3-BaO-Dy3+glasses for IRluminescence，J.Non-Cryst.Solids 297(2002)285-289。此外，铋酸盐玻璃具有很高的机械强度、热稳定性和化学稳定性，能够满足实际应用的要求，参见在先技术S.Q.Man，E.Y.B.Pun，P.S.Chung.Upconversionluminescence of Er3+in alkali bismuth gallate glasses，Appl.Phys.Lett.，77(2000)483-485)。因而，探索新型掺铒铋酸盐玻璃很有实际意义。
本发明要解决的技术问题在于提供一种掺铒铋酸盐玻璃及其制备方法。该玻璃具有高转变温度、高稳定性和强的上转换发光。该玻璃可以作为一种良好的上转换基质材料。本发明的技术解决方案如下一种掺铒铋酸盐玻璃，其组成如下玻璃组分 摩尔百分比(mol％)Bi2O320-80PbO 10-70BaO+M2O7-20Yb2O3 2.5Er2O3 0.5其中M为Li或者Na本发明铋酸盐玻璃的具体制备方法，包括如下步骤①按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；②将混合料放入铂金坩埚中，置于900～1000℃的硅炭棒电炉中熔融，熔制时间控制在20～30min；③玻璃熔融后，降温至850～950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少； ④停止通氧气，将玻璃液升温到900～1000℃进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预热的模具中；⑤快速将玻璃放入已升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温。经实验证明本发明掺铒铋酸盐玻璃具有高的转变温度、高的稳定性。在60mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。该玻璃可以作为一种良好的上转换基质材料。
图1为本发明掺铒铋酸盐玻璃的上转换图。

本发明铋酸盐玻璃的7个具体实施例如表1所示表1组分(mol％)1#2#3#4#5#6#7#Bi2O380 70 6050 30 40 20PbO10 10 3027 50 47 70BaO+M2O 7 17 7 20 17 10 7Yb2O32.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5Er2O3 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5Tg(℃) 390 400 398 456 375 382 385Tx(℃) 475 490 499 565 480 482 575ΔT(℃)85 90 101 109 105 100 190注M为Li或者Na；Tg，Tx分别是玻璃转变温度和析晶起始温度，ΔT＝Tx-Tg下面说明实施例的制备方法。
实施例1#组成如表1中1#所示，具体制备方法包括下列步骤①按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；②将混合料放入铂金坩埚中，置于1000℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到1000℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；⑤快速将玻璃放入已升温至390℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温对该玻璃的测试结果如下取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为390℃，Tx为475℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为85℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在60mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
实施例2#组成如表1中2#所示，具体制备方法包括下列步骤①按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；②将混合料放入铂金坩埚中，置于1000℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；
③玻璃熔融后，降温至950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到1000℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；⑤快速将玻璃放入已升温至400℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；对该玻璃的测试结果如下取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为400℃，Tx为490℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为90℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在60mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
实施例3#组成如表1中3#所示，具体制备方法包括下列步骤①按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；②将混合料放入铂金坩埚中，置于1000℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到1000℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；⑤快速将玻璃放入已升温至398℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；对该玻璃的测试结果如下取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为398℃，Tx为499℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为101℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在60mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
实施例4#组成如表1中4#所示，具体制备方法包括下列步骤①按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；②将混合料放入铂金坩埚中，置于1000℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；⑤快速将玻璃放入已升温至456℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；对该玻璃的测试结果如下取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为456℃，Tx为565℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为109℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在60mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
实施例5#组成如表1中5#所示，具体制备方法包括下列步骤①按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；②将混合料放入铂金坩埚中，置于900℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至850℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；⑤快速将玻璃放入已升温至375℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；对该玻璃的测试结果如下取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为375℃，Tx为480℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为105℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在60mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
实施例6#组成如表1中6#所示，具体制备方法包括下列步骤①按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；②将混合料放入铂金坩埚中，置于900℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至850℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；⑤快速将玻璃放入已升温至382℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；对该玻璃的测试结果如下取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为382℃，Tx为482℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为100℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在60mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
实施例7#组成如表1中7#所示，具体制备方法包括下列步骤①按玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；②将混合料放入铂金坩埚中，置于900℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至850℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，然后将玻璃液倒入预热的模具中；⑤快速将玻璃放入已升温至380℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温；对该玻璃的测试结果如下取退火后的10毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为385℃，Tx为575℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为190℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试上转换光谱，发现在60mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出。
在熔制过程中，熔制工艺控制不当会造成玻璃边缘微小失透。实验中我们获得的玻璃稳定性参数ΔT85～190℃，并且在60mW的激光泵浦下就可以获得很强的上转换红绿光输出，说明该玻璃是一种良好的上转换材料。


一种掺铒铋酸盐玻璃及其制备方法，该玻璃的摩尔百分比组成为Bi