近紅外（NIR）光源在生物成像、醫(yī)療、食品分析和機器視覺中起著至關重要的作用 。
在此 ， 來自廈門大學等單位的研究人員通過占位工程報告了BaMgAl10O17:Cr3+（BAM:Cr 3+）中不尋常的寬帶近紅外發(fā)射 。通過控制Cr3+在兩個不同Al位上的占據(jù)率，可以調整BAM:cr3+的發(fā)射最大帶寬和光譜帶寬 。最佳BAM:0.2Cr3+熒光粉具有銳利的線譜（λem=696nm）和以762nm為中心的寬帶發(fā)射，具有約94%的內部量子效率（IQE） 。通過將藍色激光二極管與BAM:Cr3+玻璃熒光粉（PiG）組合，演示了一個原型近紅外光源，并顯示了由100 mW藍色激光二極管驅動時的近紅外光輸出功率為3.4 mW 。相關論文以題目為“Broad band near-infrared phosphor BaMgAl10O17:Cr3+ realized by crystallographic site engineering”發(fā)表在Chemical Engineering Journal 期刊上 。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721008135?via%3Dihub
NIR光譜（NIRS）是一種快速、無損的分析表征工具，廣泛應用于各個領域，包括農業(yè)、制藥、食品工業(yè)、機器學習和無創(chuàng)健康監(jiān)測領域 。目前使用的近紅外光譜通常是一種昂貴的實驗室臺式儀器 。相比之下，新一代NIRS設備的重點是實現(xiàn)便攜式分析和“民主化” 。這種普遍的可訪問性促使了智能設備（即手機和手表）與NIRS相結合的想法（例如，將NIRS集成到智能手機中，用于日常生活中的食品檢測），從而促進了對小型寬帶NIR光源的巨大需求 。與傳統(tǒng)的近紅外光源（即鹵鎢燈和氙燈）相比，近紅外熒光轉換器件具有更緊湊的結構、更長的壽命和合適的發(fā)射光譜 ， 使其成為理想的近紅外光源 。因此，制造這種類型的近紅外發(fā)光二極管的第一步是開發(fā)高效寬帶近紅外熒光粉 。
具有3d3電子配置的Cr 3+被認為是理想的NIR激活劑候?。?因為它具有深紅色到NIR發(fā)射，這取決于晶體場強度 。到目前為止，有幾種方法可以獲得寬帶近紅外熒光粉，如晶體場工程、能量轉移和多晶位占據(jù) 。有學者通過晶體場工程獲得了Y 3-x Ca x Al 5-x Si x O 12:Cr 3+中的寬帶近紅外發(fā)射，半高寬（FWHM）為160 nm 。也有研究人員利用Cr 3+和Yb 3+之間的能量轉移，制備了具有320 nm大帶寬的近紅外熒光粉Ca 2 LuZr 2 al 3 O 12:Cr3+，Yb 3+ 。另有學者報道了La 3 Ga 5 GeO 14中Cr 3+的兩個不同發(fā)光中心 ， 這有助于形成330 nm的相當大的半高寬 。受LMGO:cr3+結果的啟發(fā)，作者嘗試通過多晶位工程，利用高溫固相反應方法來拓寬BAM:xcr3+的發(fā)射光譜 。結果表明，當Cr 3+濃度增加到x=0.2（即2 mol%）時，BAM:Cr 3+熒光粉在650-1050 nm的近紅外區(qū)顯示出顯著的寬帶發(fā)射，半高寬為92.6 nm 。與低Cr3+濃度的樣品相比，Cr3+濃度的變化導致半高寬增加近10倍 。（文：愛新覺羅星）
圖1（a，e）BAM:0.2Cr3+的TEM圖像；（b-d，f-i）BAM:0.2cr3+粒子的SEM圖像和Ba、Mg、Al、O和Cr的對應元素映射；（j） BAM:0.2Cr 3+的XPS光譜顯示了全掃描調查，以及Ba-3d、Mg-1s、O-1s、Al-2p和Cr-2p元素的 。
圖2（a）BAM:0.005Cr 3+和BAM:0.2Cr 3+的發(fā)光光譜（b）BAM:xCr 3+的發(fā)光光譜 。（c）BAM:0.005cr3+和（d）BAM:0.2cr3+在399nm激發(fā)下的衰減時間曲線 。（e） 八面體對稱d 3電子構型的Tanabe-Sugano圖和BAM中Cr1和Cr2離子之間的（f）能量轉移.
圖3（a）由藍色LD驅動的NIR照明設備的光譜 。插圖顯示了關閉和打開電源時近紅外光源的照片 。（b） 含有枸杞的瓶子的可見光和近紅外圖像，由自然光和近紅外光照明 。對圖像進行傅里葉變換 。
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