稀土熒光粉是指在外界能量激發(fā)下能發(fā)熒光的含稀土元素的無機(jī)粉末材料，主要用來制造彩色顯像管和熒光燈。那其發(fā)光機(jī)理是怎樣的呢？
對于稀土發(fā)光材料而言重要的是稀土離子。稀土元素的外層電子結(jié)構(gòu)為4f0-145d0-16s2，其4f殼層電子的能量低于5d殼層電子而高于6s殼層電子的能量，因而出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象。
稀土離子在化合物中通常失去兩個6s電子和一個4f電子而呈三價狀態(tài)。三價稀土離子在晶體中的電子躍遷有以下三種情況：
（1）由于稀土離子含有特殊的4f電子組態(tài)能級，當(dāng)其受到激發(fā)時，4f電子可以在不同能級間產(chǎn)生激發(fā)躍遷，當(dāng)其退激發(fā)時，躍遷至不同能級的激發(fā)態(tài)電子又回到原來的4f電子組能態(tài)，從而產(chǎn)生發(fā)光光譜，即4f-4f和4f-5d之間的相互躍遷。其中f-f躍遷是宇稱禁戒的。但實(shí)際上可以觀察到這些躍遷產(chǎn)生的光譜，這是由于在基質(zhì)晶格內(nèi)晶體環(huán)境的影響，這種禁戒會被部分解除或完全解除，使電子躍遷有可能實(shí)現(xiàn)。?
（2）由于4f殼層電子被5s25p6殼層的8個電子包圍，4f能級受外層電子軌道的屏蔽，使f-f躍遷的光譜受外界晶體場影響較小，譜線表現(xiàn)為尖銳的吸收峰。f-d躍遷是因?yàn)?f激發(fā)態(tài)能級的下限高于5d能級的下限而使電子躍遷到較高的5d能級而產(chǎn)生的電子躍遷。根據(jù)光譜選擇定則，f-d電子躍遷是允許躍遷，吸收強(qiáng)度比f-f躍遷大四個數(shù)量級。由于d電子因裸露在離子表面，其能級分裂受到外在晶體場強(qiáng)烈影響，因而其電子躍遷往往表現(xiàn)為一定的寬帶吸收峰。
在稀土離子中，Ce3+，?Tb3+，?Pr3+，?Eu3+和Eu2+都存在5d能級，其中Tb3+，Pr3+，Eu3+的5d能級位置較高，難以實(shí)現(xiàn)f-d躍遷，Ce3+和Eu2+則由于5d能級位相對較低，因而可觀察到由f-d躍遷所引起的寬帶發(fā)射光譜。
（3）稀土離子和相鄰陰離子間的電荷轉(zhuǎn)移躍遷，這類躍遷的特性在很大程度上也取決于環(huán)境的影響。稀土離子發(fā)生f-d躍遷還是電荷轉(zhuǎn)移躍遷取決于該離子產(chǎn)生躍遷時所需要吸收的激發(fā)能的高低。
發(fā)光材料之所以具有發(fā)光性能是因?yàn)楹铣蛇^程中材料基質(zhì)晶格中存在結(jié)構(gòu)缺陷。由于發(fā)光材料基質(zhì)的熱歧化作用出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)缺陷所引起的發(fā)光叫做非激活發(fā)光(或叫自激活發(fā)光)，產(chǎn)生這種發(fā)光不需要添加激活雜質(zhì)。在高溫下向基質(zhì)中摻入激活劑出現(xiàn)雜質(zhì)缺陷，由這種缺陷引起的發(fā)光叫激活發(fā)光。大部分發(fā)光材料都是屬于激活型的，激活雜質(zhì)即充當(dāng)發(fā)光中心。
