有关材料的论文
摘要
本文简要介绍了稀土发光的原理、上转换发光材料的发展简史、红外上转换发光材料的应用以及目前的研究现状。以PbF2为基质材料，ErF3为激活剂，YbF3为敏化剂，通过高温固相反应制备了PbF2: Er，Yb上转换发光材料。重点讨论了制备过程中烧结时间和烧结温度对红外激光显示材料发光效果的影响。研究了1064nm激光激发的Er3+/Yb3+发光体系的荧光光谱和上转换发光特性。实验表明，该材料在1064nm激光激发下可发射绿色和红色荧光，是一种新型红外激光显示材料。
关键词:1064nm上转换红外激光显示Er3+/Yb3+
摘要
本文简单介绍了稀土发光机理，系统阐述了上转换材料的发展及其应用。还介绍了红外上conv转换发光的研究现状。以PbF2为基质，ErY3为激活剂，YbF3为敏化剂，采用高温固相反应合成PbF2: Er，Yb上转换材料。重点讨论了烧结温度、烧结时间等因素对红外激光显示材料发光性能的影响。研究了Er3+/Yb3+的发光体系、荧光光谱及其以1064nm LD为激发源的上转换特性。实验结果表明，在1064nm LD激发下，观察到强烈的绿光和楔形上转换发射，这是一种新型的红外激光显示材料。
关键词:1064nm上转换红外激光显示材料Er3+/Yb3+3
目录
摘要
摘要
第一章简介1
1.1稀土元素光谱理论简介
1.1.1稀土元素简介1
1.1.2稀土离子能级1
1.1.3晶场理论II
1.1.4矩阵点阵2的影响
1.2上转换发光材料的研制3
1.3 4上转换发光的基本理论
1.3.1激发态吸收4
1.3.2光子雪崩上转换4
1.3.3能量转移上转换5
1.4 6的敏化机理和掺杂方式
1.4.1敏化机制6
1.4.2掺杂模式7
1.5上转换发光材料的应用8
1.6本论文的目的和内容8
第二章红外激光显示材料的合成与表征10
2.1红外激光显示材料的合成
2.1.1实验药物10
2.1.2实验仪器10
2.1.3样品制备11
2.2红外激光显示材料的表征12
2.2.1 XRD 12
2.2.2荧光光谱12
第三章结果和讨论14
3.1基质材料的测定
3.2焊剂15的选择
3.3烧结时间的确定15
3.4烧结温度的确定16
3.5掺杂浓度的确定17
结论21
参考文献22
感谢23第一章简介
1.1稀土元素光谱理论简介
1.1.1稀土元素简介
稀土元素是指周期表中的IIIB族，原子序数为21的钪(SC):钇(Y)和原子序数为57至71的镧系元素中的镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(nd)和钷(Pm)。
稀土元素的原子具有未填充的4f和5d电子构型，因此具有丰富的电子能级和长寿命的激发态。有20多万个能级跃迁通道，可以产生各种辐射吸收和发射。稀土化合物的发光是基于它们的4f电子在f-f构型内或f-d构型之间的跃迁。
稀土发光材料有很多优点:
(1)与普通元素相比，稀土元素4f由于其电子层构型而具有多种荧光特性。
(2)稀土元素由于4f电子处于记忆轨道，被外层S、P轨道有效屏蔽，不易受外界环境干扰。4f能级差很小，f-f跃迁呈现尖锐的线性光谱，因此发光色纯度高；
(3)荧光寿命从纳秒到毫秒跨越6个数量级；
(4)吸收激发能量能力强，转换效率高；
(5)理化性能稳定，能承受高功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用。
1.1.2稀土离子能级
稀土离子有4f电子壳层，但在原子和自由离子状态下，由于宇称禁止不能发生f-f电子跃迁[3&: 7]。在固体中，禁宇称由于奇晶场项而被解除，可以发生f-f跃迁。4f轨道的主量子数为4，轨道量子数为3，比其他S、P、D轨道量子数大，能级更多。除了f-f跃迁，还有4f-5d，4f-6s和4f-6p电子跃迁。由于5d、6s、6p的能级处于较高能级，跃迁波长较短，除少数离子外，大部分处于真空紫外区。由于4f壳层被5s2和5p6壳层屏蔽，对外场不敏感，所以其能级和光谱具有固体中原子态的特征。所以f-f跃迁的光谱是锐线，4f壳层到其他构型的跃迁是带谱，因为其他构型是壳层，受环境影响很大。
稀土离子通常在化合物中以三价形式出现，在可见光和红外区域观察到的大多数光谱属于4fN构型内的跃迁。给定组态后确定谱项的一般方法是利用角动量耦合和泡利原理选择合理的谱项，但这种方法相当麻烦，在电子和量子数较多时容易出错。所以不适合稀土离子。利用群论的方法，U7 & gtR7 & gtG2 & gtR3基团链的分支规则可以方便地给出4fN构型的所有正确谱项。通常光谱项的总轨道角动量量子数用大写英文字母表示，如S，P，D，F，G，H，I，K，L，M，N，O，Q...分别代表总轨道角动量的量子数为0，1。在光谱学中，光谱项用符号2S+1L表示。
1.1.3的晶体场理论
晶体场理论认为，当稀土离子掺杂到晶体中，受到周围晶格离子的影响，其能级与自由离子不同。这种影响主要来自于周围离子产生的静电场，通常称为晶场[2]。晶场改变了离子的能级分裂和跃迁几率。稀土离子在固体中形成典型的离散发光中心。在分立的发光中心，参与发光跃迁的电子是形成中心离子本身的电子，电子的跃迁发生在离子本身的能级之间。中心的发光性质主要取决于离子本身，而基质晶格的影响是次要的。
稀土离子的4f电子能量高于5s和5p轨道，但5s和5p轨道在4f轨道之外，所以5s和5p轨道上的电子可以屏蔽晶场，大大降低了4f电子对晶场的影响。晶场对稀土离子4f电子的影响远小于电子间的库仑相互作用和4f电子的自旋轨道相互作用。考虑到电子间的库仑相互作用和自旋轨道相互作用，4f电子能级用2J+1lj表示。晶场会以总角动量量子数j分裂能级，分裂的形式和大小取决于晶场的强度和对称性。稀土离子的4f能级分裂对周围环境(配位、晶场强度、对称性)非常敏感，可以作为探针研究稀土离子在晶体、非晶材料、有机分子和生物分子中的局域环境结构，而2J+I LJ能级的重心在不同晶体中几乎相同，稀土离子的4f电子发光具有特征性，根据谱线位置很容易鉴别出稀土离子在发射什么。
1.1.4矩阵点阵的影响
矩阵晶格对f→d跃迁的光谱位置有很大的影响，它对f→f跃迁的影响表现在三个方面:
(1)能改变三价稀土离子在晶位的对称性，使不同跃迁的光谱强度发生明显变化；(2)它能影响某些能级的分裂；(3)某些基质中的阴离子基团可以吸收激发能量并转移到稀土离子上使其发光，即基质中的阴离子基团起敏化中心的作用。特别是当阴离子基团的中心离子(Me)与中间的氧离子O2-和取代基质中阳离子位置的稀土离子(re)形成直线时，即Me-O-RE接近180时，基质阴离子基团对稀土离子的能量转移最有效。
1.2上转换发光材料的发展
发光是指物体内部以某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。发光光学的内容包括物体发光的条件、过程和规律，发光材料和器件的设计原理、制备方法和应用，光与物质的相互作用。发光物理及其材料科学在信息、能源、材料、航空航天、生命科学和环境科技等领域的应用必将推动光电子产业的快速发展，对全球信息高速公路的建设和国民经济与科技的发展将起到决定性的推动作用。三价镧系稀土离子电子能谱丰富，因为稀土原子的电子构型中存在4f轨道，为各种能级跃迁创造了条件。在适当波长的激光激发下，可以产生许多激光线，这些激光线可以从红外光谱扩展到紫外光谱。因此，稀土离子发光的研究一直受到人们的关注。
20世纪60年代末，Auzel在镱钨酸钠玻璃中偶然发现Yb3+掺杂到基质材料中时，Er3+、Ho3+、Tm3+等稀土离子在红外光的激发下可以发出可见光，提出了“上转换发光”的观点[5&: 4]。所谓上转换材料，是指在光的激发下，能够发出比激发波更短的荧光的材料。其特点是激发光的光子能量低于发射光的光子能量，违反了斯托克斯定律。因此，上转换发光也被称为“反斯托克斯发光”。
自20世纪70年代以来，对上转换的研究转向了单频激光上转换。20世纪80年代，由于半导体激光泵浦源的发展和发展可见光激光器的需求，发展迅速。特别是近年来，随着激光技术和激光材料的进一步发展，频率上转换在紧凑型可见光激光器、光纤放大器等领域的巨大应用潜力引起了科学工作者的兴趣，将上转换发光的研究推向了高潮，取得了突破性的实用化进展。随着上变频材料研究的深入和激光技术的发展，人们正在考虑拓宽其应用领域，将已有的研究成果转化为高科技产品。在65438到0996年的CLEO大会上，唐宁与麦克法兰等人合作，提出了三色立体显示的方法。双频上转换三维显示被评为65438-0996物理学最新成果之一。这种显示方式不仅可以再现各种物体的三维图像，还可以随意显示各种由计算机处理的高速动态三维图像，具有充分的固化、物化、高分辨率、高可靠性和运行速度。上转换发光材料的另一个显著应用是荧光防伪或安全识别，这是一个新的研究方向，具有极其广阔的应用前景。在红外光的激发下，发射出多条可见谱线，每条谱线的相对强度对上转换材料的基质材料和材料的制作工艺敏感，因此不易伪造，保密性强，防伪效果非常可靠。
目前研究的稀土离子主要集中在Nd3+、Er3+、Ho3+、Tm3+和Pr3+等三价阳离子。Yb3+离子因其独特的能级特性而成为最常用的敏化离子。一般来说，要制备高效的上转换材料，首先要找到合适的基质材料。目前上转换材料有上百种，包括玻璃、陶瓷、多晶粉体和单晶。其化合物可分为:(1)氟化物；(2)氧化物；(3)卤氧化物；(4)硫氧化物；(5)硫化物等。
到目前为止，上转换发光的研究已经取得了很大的进展，在氟化物玻璃、氟氧化物玻璃以及各种晶体中都获得了不同稀土离子的蓝绿色上转换荧光。
1.3上转换发光的基本理论
通过多光子机制将长波辐射转换为短波辐射称为上转换，其特点是吸收光子的能量低于发射光子的能量[2 & amp；8]。稀土离子的上转换发光是基于稀土离子的4f电子能级之间的跃迁。由于4f壳层电子对4f电子的屏蔽作用，4f电子态之间的跃迁受基质影响很小，每个稀土离子都有其确定的能级位置，不同稀土离子的上转换发光过程不同。目前，上转换过程可以归结为三种形式:激发态吸收、光子雪崩和能量转移上转换。
1.3.1激发态吸收
激发态吸收(ESA)是上转换发光中最基本的过程，如图1-1。首先，发射中心在基态E0的电子吸收一个ω1的光子，跃迁到中间亚稳态E1。E1上的电子吸收另一个ω2的光子，跃迁到高能级E2。当处于能级E2的电子跃迁到基态时，它发射高能光子。
图1-1上转换激发态吸收过程
1.3.2光子雪崩上转换
1979年首次在LaCl3∶Pr3+材料中发现光子雪崩上转换发光。在1997中，N. Rakov等人报道了在掺Er3+的氟化物玻璃中也发生雪崩上转换。由于它可以作为上转换激光的激发机制，引起了广泛的关注。“光子雪崩”的过程是激发态吸收和能量传输的结合，如图1-2所示。在四能级系统中，Mo、M1和M2分别是基态和中间亚稳态，E是发射光子的高能级。激发光对应M1 → E的* * *振动吸收，虽然激发光的光子能量不随基态吸收振荡，但在E和M2之间总会有少量基态电子被激发，然后弛豫到M2。M2上的电子和其他离子的基态电子有能量转移I，导致两个电子位于M1。一个M1的电子在吸收一个ω1的光子后被激发到高能级E。E能级的电子与其他离子的基态相互作用产生能量转移II，然后产生三个位于M1的电子。这样E能级的电子数就像雪崩一样迅速增加。当E能级的电子跃迁到基态时，发射出能量为ω的高能光子。这个过程是上转换“光子雪崩”过程。
图1-2光子雪崩上转换
1.3.3能量转移上转换
能量转移(简写为ET)是指两个能量相近的激发态离子通过非辐射过程耦合，一个回到低能态，将能量转移给另一个离子，使其跃迁到更高能态。图1-3列举了几种可能的能量转移方式:(a)是最常见的能量转移方式，处于激发态的施主离子将能量转移给处于激发态的受主离子，使受主离子跃迁到更高的激发态；(b)该过程被称为多步连续能量转移。在这个过程中，只有施主离子才能吸收入射光子的能量。受体离子通过激发态的施主离子和基态的受体离子之间的第一次能量转移被转移到中间态，然后受体离子通过第二次能量转移被激发到更高的激发态。(c)该过程可以被称为交叉弛豫上转换(简称CR)，它通常发生在相同的离子之间。在这个过程中，两个相同的离子通过能量转移，使一个离子跃迁到较高的激发态，另一个离子弛豫到较低的激发态或基态；(d)该过程是协同发光过程的示意图。两个被激发的稀土离子在没有第三个离子参与的情况下直接发光。他的一个明显特点是，没有与发射光子能量匹配的能级，这是一种奇怪的上转换发光现象；(e)过程为协同敏化上转换，激发态的两个稀土离子同时跃迁到基态，受主离子跃迁到更高能态。
(a)一般能量转移(b)多步连续能量转移
(c)交叉弛豫能量转移(d)协同发光能量转移。
(e)合作敏化上转换能量转移
图1-3几种能量传递过程示意图
稀土离子的上转换发光是一个多光子过程。在多光子过程中，激发光的强度与上转换荧光的强度具有以下关系:
维生素∝激发
其中Itamin表示上转换荧光的强度，Iexcitation表示激发光的强度，上转换荧光强度与激发光强度之间的曲线在双对数坐标中是一条直线，其斜率为上转换过程所需的光子数n。这种关系是判断上转换过程是否为多光子过程的有效方法。
1.4的敏化机理和掺杂方式
1.4的敏化机理
敏化是提高稀土离子上转换发光效率的常用方法[9]。其本质是敏化离子吸收激发能量，并将能量传递给激活离子，从而实现激活离子高能粒子的布居，从而提高激活离子的转换效率。这个过程可以表示如下:
Dexc+A→D+Aexc
d代表施主离子，A是受主离子，下标“exc”表示离子处于激发态。Yb3+离子因其独特的能级结构而成为最常用和最重要的敏化离子。
(1)直接上转换敏化
对于掺杂稀土激活中心(如Er3+，Tm3+，Ho3+)和敏化中心Yb3+ * *，Yb3+的2F5/2能级在910-1000nm有很强的吸收，吸收波长与大功率红外半导体激光器的波长相匹配。如果敏化中心Yb3+被激光直接激发，通过Yb3+离子向激活中心的多步能量转移，稀土激活中心可以被激发到高能级，产生上转换荧光。这种过程会导致上转换荧光的明显增强，称为直接上转换敏化。图1-4以Yb3+/Tm3+***掺杂为例说明激发过程。
图1-4直接上转换敏化
(2)间接上转换敏化
由于Yb3+离子在910-1000 nm范围内吸收泵浦激光，且泵浦激光的穿透深度很小，虽然在表面直接上转换敏化可以大大提高上转换效率，但不能应用于上转换光纤系统。针对这种情况，国际和1995-1996首次提出了“间接上转换敏化”方法[7]。在Tm3+/Yb3+双掺杂体系中首次提出了间接上转换敏化的模型:当激活中心为Tm3+时，如果激发波长与Tm3+的3H6→3H4吸收* *，激活中心Tm3+将被激发到3H4能级，然后3H4能级的Tm3+离子与2F5/2能级的Yb3+离子转移能量。然后激发态2F5/2的Yb3+离子与Tm3+转移能量，实现Tm3+在1G4能级的布居，从而通过Tm3+→Yb3+→Tm3+的能量过程，间接激发Tm3+离子到1G4的更高能级。导致Tm3+离子的蓝色上转换荧光。图1-5为间接上转换敏化示意图。考虑到稀土离子的敏化和上述上转换机理，实现上转换发光需要考虑以下几点:(1)敏化离子在激发波长具有较大的吸收截面和较高的掺杂浓度；(2)敏化离子和活化离子之间有很大的能量转移几率；(3)激活离子的中间能级寿命较长。
图1-5间接上转换敏化
1.4.2掺杂模式
表1-1列出了目前研究较多的掺杂体系，表中还列出了某一掺杂体系对应的激发波长、基质材料和敏化机理。
表1-1常见掺杂系统
稀土离子复合激发波长基质材料的敏化机理
单掺杂Er3+980纳米氧化锆纳米晶体—
Nd3+576纳米氧化锌–二氧化硅–B2 O3—
tm3+660纳米AlF3/CaF2/BaF2/YF3 —
双掺Yb3+:Er3+980nm ca 3 al 2 ge 3 o 12玻璃的直接敏化
Yb3+:Ho3+980 nm YVO4直接敏化
Yb3+:TM3+800 nm氟氧化物玻璃的间接敏化
Yb3+:TB3+1064 nm硅溶胶-凝胶玻璃协同敏化。
Yb3+:Eu3+973 nm硅溶胶-凝胶玻璃协同敏化
yb3+:PR3+1064nm ln F3/Zn F2/Sr F2 ba F2/ga F2/NaF直接敏化。
Nd3+:PR3+796 nm锆F4基玻璃的直接敏化
三掺杂Yb3+:Nd3 Yb3+:Nd3+:Tm3+800n m Zr F4基玻璃的间接敏化
Yb3+:Nd3 Yb3+:Nd3+:Ho3+800n m Zr F4基玻璃的间接敏化。
Yb3+:Er3+Yb3+:Er3+:Tm3+980nm pbf 2:CD F2玻璃的直接敏化。
1.5上转换发光材料的应用
掺杂稀土的基质材料在波长较长的红外光激发下，可以发出波长较短的红、绿、蓝、紫等可见光。一般上转换可见光包含多个波段，每个波有多条谱线，这些谱线的不同强度组合可以合成不同颜色的可见光[7]。掺杂离子、基体材料和样品制备条件的变化都会引起各荧光带相对强度的变化。不同样品的谱线强度分布与色比有唯一的关系(我们把上转换荧光光谱中每个荧光带内的峰相对强度比定义为色比，通常以某一带的峰强度为准)。因此，上转换发光材料可以应用于荧光防伪或安全识别。上转换发光材料在荧光防伪或安全识别应用中的研究重点之一是制备具有高上转换效率和特性的防伪材料，上转换荧光防伪材料的颜色比例可以通过比例控制；即通过调节稀土离子的种类和浓度以及基质材料的种类、结构和比例，可以控制色比关系。
1.6本文的目的和内容
Nd:YAG激光器发射1064nm激光，在激光打孔、激光焊接、激光核聚变等领域具有广泛的应用价值，是最常用的激光波段。但由于1064nm的红外光是人眼看不到的，所以需要对激光响应为1064nm的红外激光显示材料制作的显卡进行对准校正。
本文以氟化物为基质，掺杂稀土离子，通过配方和工艺研究制备了响应1064nm的红外激光显示材料。研究了配料比、烧结温度、气氛和时间对粉末性能的影响。用XRD和荧光光谱分析对粉末进行了表征。确定了最佳烧结温度和配比，最终获得了在1064nm处具有优异红外转换性能的红外激光显示材料。
第二章是红外激光显示材料的合成与表征。
经过多年的研究，红外响应发光材料取得了很大的进展，在氟化物玻璃、氟氧化物玻璃和各种晶体中实现了不同稀土离子掺杂的蓝绿上转换荧光。但上转换荧光的效率远没有实用化，尤其是蓝光，更低。因此，寻找新的红外激光显示材料仍在研究中。本文主要研究响应1064nm的发光材料。
本章研究了er3+/yb3+双掺杂基质材料的蓝绿上转换荧光，得到了发光效果良好的稀土氟化物掺杂红外激光显示材料，并得到了一些有意义的研究结果。
2.1红外激光显示材料的合成
2.1.1实验药物
(1)合成材料使用的主要化学试剂有:LaF3、BaF2、Na2SiF6、NaF、氢氟酸、浓硝酸等。稀土化合物为Er2O3和Yb2O3，纯度在4N以上。
(2)制备2)ErF3和YbF3
实验室合成了用于制备Yb3+/Er3+* *掺氟红外激光显示材料的ErF3和YbF3。
实验中使用了稀土氧化物。称取适量Er2O3和Yb2O3，置于烧杯1和烧杯2中，滴加少量过量的硝酸(浓度约8mol/L)，在恒温磁力搅拌器中搅拌，直至烧杯1中出现粉红色溶液，烧杯2中出现无色溶液。它的化学反应如下:
Er2O3+6HNO3→2Er(NO3)3+3H2O
Yb2O3+6HNO3→2Yb(NO3)3+3H2O
然后在烧杯1和烧杯2中分别加入氢氟酸，在烧杯1中生成粉红色ErF3沉淀，在烧杯2中生成白色絮状YbF3沉淀。化学反应如下:
Er(NO3)3+3HF→ErF3↓+3HNO3
Yb(NO3)3+3HF→YbF3↓+3HNO3
产生的ErF3和YbF3沉淀用循环水多用真空泵分离，并用蒸馏水多次洗涤。将从溶液中分离出的沉淀物倒入烧杯中，放入电热恒温干燥箱中，在65438±000℃下保持65438±02小时，得到实验所需的ErF3和YbF3，放入广口瓶中备用。
2.1.2实验仪器
SH23-2恒温加热磁力搅拌器(上海美鹰普仪器制造有限公司)
PL 203电子分析天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司)
202-0AB电热恒温干燥箱(天津测试仪器有限公司)
SHB-111循环水多用途真空泵(郑州长城科工有限公司)
WGY-10荧光分光光度计(天津董罡科技发展有限公司)
DXJ-2000晶体分析仪(丹东方圆仪器有限公司)
1064纳米半导体激光器(长春新产业光电技术有限公司)
4-13箱式电阻炉(沈阳节能电炉厂)
2.1.3样品制备
(1)实验方法
本实验的样品制备方法是:以稀土化合物YbF3、ErF3和基质氟化物为原料，引入适当的助熔剂，采用高温固相法合成红外激光显示材料。
高温固相法是将高纯发光基质、激活剂、辅助激活剂和助熔剂微粉化，机械混合均匀，在较高温度下进行固相反应，冷却后粉碎过筛，得到样品[8]。这种固体原料混合物以固态形式直接参与反应的固相反应法，是制备多晶粉末红外激光显示材料应用最广泛的方法。在室温下，固体一般不会相互反应。高温固相反应过程分为两部分:产物成核和生长。晶核的形成一般比较困难，因为在成核的过程中，原料的晶格结构和原子排列必须进行大幅度的调整甚至重排。很明显，这种调整和重排消耗了大量的能量。所以固态反应只能在高温下进行，反应速度通常很慢。根据Wagner反应机理，影响固体反应速度的重要因素有三个:①反应固体之间的接触面积和表面积；(2)产物相的成核速率；(3)离子通过各相，尤其是通过产物相的扩散速度。而任何固体的表面积都是随着其粒径的减小而急剧增大的，所以在固相反应中充分研磨反应物是非常必要的[6]。同时，由于反应过程中不同反应物和产物相之间的不同界面处相组成可能不同，产物组成可能不均匀，因此固相反应需要多次研磨才能使产物组成均匀。另外，如果体系有气相和液相，往往可以帮助物质的传输，在固相反应中发挥重要作用，所以在固相反应制备发光材料时，往往要加入适量的助熔剂。在有助熔剂存在的情况下，高温固相反应的传质过程可以通过蒸发-冷凝、扩散和粘性流动等多种机制进行。
(2)实验步骤
根据配方中各组分的摩尔百分含量(表3-1，表3-2和表3-3给出了主样品的组成和掺杂稀土离子的浓度)，准确计算出各试剂的质量，用电子天平准确称量，将原料放入玛瑙研钵中，研磨均匀，放入陶瓷坩埚中(固体粉末约占坩埚体积的1/3)。冷却后，得到实验中描述的红外激光显示材料样品。图2-1是实验流程图:
图2-1实验流程图
2.2红外激光显示材料的表征
2.2.1 XRD
x射线衍射分析是研究晶体精细结构、物相分析、晶粒组装和取向的最有效方法之一[10 & amp；9]。使用粉末晶体或多晶体作为样品的X射线衍射分析通常被称为粉末X射线衍射分析。Hugo M.Rietveld在1967中，鉴于计算机处理大量数据的能力，提出了粉末中子衍射结构分析中全粉末衍射图的最小二乘拟合结构校正法。1977年，Malmros等人将该方法引入X射线粉末衍射分析，Rietveld分析的研究开始迅速发展[16 &；10]。
本实验采用丹东方圆仪器有限公司生产的DXJ-2000晶体分析仪采集粉末样品的数据。主要测试参数为:Cu靶Kα线，管压45kV，管流35Ma，狭缝DSlmm，RS0.3mm，SS1 mm，扫描速度10度/分(正常扫描)，0.02度/分。通过测试，可以明确所制备的材料是否形成了具有特定晶体结构的晶相，也可以简单判断基质中是否存在第二相或者掺杂物质是否随着掺杂量的增加而与基质形成固溶体。