防眩光材料研究意义论文

表面处理技术在模具发展中有着重要的作用。这是我为大家整理的表面处理技术论文，仅供参考!

显示器防护玻璃表面处理技术

摘 要：采用酸溶液湿法腐蚀和镀制增透、保护膜层的方法，对某型仪表用显示器防护玻璃表面进行了工艺处理，使得表面反射率降低到2%以下，产品可见光波段平均透过率达到86%，表面硬度提高到7.0GPa。产品性能检测和试用情况表明，防护玻璃具有较好的防眩、增透和抗划伤的作用，使用效果良好。

关键词： 防护玻璃;表面处理;反射率;硬度

中图分类号：TQ34 文献标识码：A

Display Protective Glass Surface Treatment Technology

WANG Bao-song, ZHANG Guo-sheng, XIE Qin

(Jinling machine factory of Jiangsu province, Nanjing Jiangsu 211100, China)

Abstract: Display protective glasses of a certain type instrument were technically processed by use of wet etching with acid solution and AR protective coating method. The reflectivity of surface was reduced to 2% below, the average transmittance of products was 86% in visible light, and the hardness of surface was enhanced to 7.0 GPa. The products' performance testing and trials expressed that, the protective glasses have good anti-glare, antireflective, scratch-resistant process and good behaviors.

Keywords: protective glasses; surface treatment; reflectivity; hardness

引 言

显示器作为当今社会一种极为常见的数据和信息的显示方式，在电脑、手机、仪器、仪表等多种设备上具有广泛的应用。根据特殊使用环境的要求，一些仪器设备的显示器往往不直接暴露于外界环境之下，而是在其外部增加一层防护玻璃。防护玻璃的作用主要是保护显示器，防止损坏。针对室外使用情况而言，由于外界视场中光源的强光会在玻璃表面形成较强的反射，影响显示图像在人眼的视觉效果，因此保护玻璃需要具有防眩光、增加透射的作用。王承遇等对玻璃表面结构、表征、测试和处理等方面技术的发展情况进行了报道[1]，文献[2]中指出防眩有三种途径：表面刻蚀、喷涂小颗粒成膜和表面镀膜。在多种防眩处理方法中，化学蚀刻因其方法简单、操作容易、适合于大面积玻璃蚀刻和大规模生产特点而倍受关注[3]。

本文介绍了对某型仪表用显示器防护玻璃的表面工艺处理的工作情况，采取酸溶液化学腐蚀的方法对防护玻璃表面进行处理以增加表面粗糙度，通过条件调节控制表面光泽度指标，使产品达到防眩作用亦不影响人眼视觉效果。后续采用硬质膜料在产品表面制备光学增透膜层，提高产品在可见光波段的透射率和表面硬度。本文制备的防护玻璃具有防眩、增透、抗划伤的作用，达到了较好的使用效果。

1 防眩层的制备

1.1 工艺条件

经材料成分分析，防护玻璃基材是以SiO2为主体，包含Na、Ca、Mg、K等离子的非晶氧化物。文献[4]中报道了在玻璃表面上采用化学腐蚀方法制备折射率连续变化的非均匀膜，该薄膜是折射率渐变的多微孔性结构，在宽光谱范围内有低的反射率，是一种耐久力较好的减反射膜。罗春炼等通过溶液组分含量的调整，研究了提高防眩玻璃透光率的影响因素[5]。对于制备条件上的控制而言，则需要适宜的腐蚀处理条件(温度、时间、反应物成分等因素)，才能使玻璃获得较高的透过率和雾度指标，以达到较好的防眩效果[2]。黄腾超等进行了应用于MOEMS器件的K9玻璃湿法刻蚀工艺的研究[6]。

本文对玻璃所进行的湿法刻蚀，是采用氢氟酸和硝酸为腐蚀液，通过调节酸液比例、温度和时间参数，达到最佳腐蚀效果。腐蚀溶液是以1:1:2比例配比的氢氟酸、硝酸和水混合溶液，腐蚀温度为40℃，刻蚀时间为18～20min。刻蚀效果的评价指标为表面光泽度，即代表了表面反射率的指标高低。本文经试验制得的表面光泽度为50～51的保护玻璃，其性能符合产品性能要求的表面反射率小于2%的技术指标，达到对产品预定的刻蚀效果。

1.2 制备过程

按1:1:2的比例配比氢氟酸、硝酸和水的混合溶液，置于聚四氟乙烯容器瓶内。用水洗方法清洗玻璃表面，不需要腐蚀处理的一面用胶带纸屏蔽起来，将玻璃样片浸泡于混合液中，整体置于水浴恒温箱内，设置水浴恒温箱温度至40℃，保持时间18～20min。反应结束后立即取出玻璃样片，用蒸馏水清洗表面残留混合液，去除屏蔽层，并烘干表面水分。采用表面光学测定仪测量玻璃处理表面的光学反射特性，以保证样品质量。

2 增透、保护膜层的制备

2.1 膜层设计

根据防护玻璃产品的特点要求，需要在表面制备增透、保护膜层以增加光学透射和提高表面硬度。根据双层减反射膜设计原理，若限定镀制在折射率为ng的基底材料上的外层折射率为n1、内层折射率为n2的两层膜的厚度都是λ/4时，欲使波长λ0的反射光减至零，它们的折射率满足如下关系[4]

基底玻璃材料的折射率为1.517，若外层膜选用折射率为1.38的MgF2膜料，经(1)式计算可得n2值为1.70，故内层选用折射率为1.66的Al2O3膜料。在双层减反射膜的基础上构建三层减反射膜，在此两层膜中间插入半波长的ZrO2层，使得透射光谱平滑。在此基础上，对三层膜系结构进行优化，将厚度做了细微调节，使得平均透光率进一步提高，最后膜系结构为G/0.083Al2O3 0.125ZrO2 0.095MgF2/Air。膜系结构中采用了硬度较高Al2O3膜料，有助于提高防护玻璃表面硬度。

2.2 制备方法

文中所采用的镀膜设备为北京科学仪器有限公司生产的zzs-1100型光学真空镀膜机，有分子泵、行星转动装置、清洗离子源、光学膜厚监控仪的电子枪加热蒸发镀膜设备。镀膜前对防护玻璃表面使用乙醚溶液擦拭干净，进腔后进行离子清洗以改善表面性质，后按照膜系结构进行薄膜制备。工艺参数如表1所示。

2.3 指标检测

对膜层的光谱、附着力、摩擦等环境适应性进行了测试，膜层光谱测试曲线如图1所示，膜层的在0.4～0.76μm可见光波段范围内的平均透过率达到99%以上。经试验检测，膜层可通过GJB 2485-1995光学膜层通用规范[7] 对附着力、摩擦、温度、湿热、清擦性、耐溶性和水溶性的检测项目，质量可靠。

3 表面处理效果评析

经过防眩层处理和薄膜镀制的防护玻璃样件制作完成后，对其进行了性能指标检测。通过UV-3600紫外、可见、近红外分光光度计对样件可见光波段光谱进行测试，透射光谱曲线如图2所示，平均透光率达到86%。采用显微硬度计对玻璃样片进行硬度测试，镀膜后表面硬度达到7.0GPa，高于玻璃基底的表面硬度6.6GPa，提高了玻璃表面硬度和抗划伤能力。将防护玻璃安装于仪表显示器上，对其实际使用效果进行测试。在显示器通电状态下，通过人眼观察，显示器表面呈现清晰的图像画面。在太阳光照射情况下观察，显示器图像画面依然清晰，反射太阳光较弱，对人眼没有造成图像不清晰或不适的感觉，整体使用效果良好。

4 结 论

本文对某型仪表用显示器防护玻璃表面进行工艺处理，采用酸溶液湿法腐蚀处理获得防眩层，后利用电子枪加热蒸发镀膜方法制备表面增透、保护膜层。防护玻璃经湿法腐蚀处理，表面反射率指标降低到2%以下，镀制增透、保护膜层后，在可见光波段的平均透过率达到86%，表面硬度提高到7.0GPa。通过性能指标、环境试验和产品试用的方法对产品工艺处理效果进行评析，结果表明，采用该工艺处理的防护玻璃具有较好的防眩、增透和抗划伤的作用，使用效果良好。

参考文献

[1] 王承遇，潘玉昆，卢 琪等. 玻璃表面工程的进展[J]. 玻璃与搪瓷，2003，31(5)：45-50.

[2] 吴春春，杨 辉，袁 骏等. 抗静电防眩膜研究进展[J]. 材料科学与工程，2002，20(1)：133-135.

[3] 胡沛然，韩文爵，王海风等. Na2SiF6和ZnCl2对玻璃防眩光效果的影响研究[J]. 化工新型材料，2009，37(11)：84-95.

[4] 唐晋发，顾培夫，刘 旭等. 现代光学薄膜技术[M]. 杭州：浙江大学出版社，2006.

[5] 罗春炼，韩文爵，王海风等. 提高防眩玻璃透过率的主要影响因素[J]. 化工新型材料，2008，36(12)：89-91.

[6] 黄腾超，沈亦兵，陈海星等. 应用于MOEM S器件的K9玻璃湿法刻蚀工艺的研究[J]. 光学仪器，2004，26(2)：151-155.

[7] 国防科学技术委员会. 中华人民共和国军用标准 光学膜层通用规范 GJB 2485-1995[B]. 中国标准出版社，1995.省略。

铝合金燃油箱表面处理技术

【摘 要】本文概述了铝合金的表面处理技术，通过试验验证了几种铝合金的表面处理技术，分析了铝合金燃油箱的表面处理可行性，对解决铝合金燃油箱表面氧化变暗问题，提升产品外观，延长油箱寿命等具有积极意义。

【关键词】铝合金;燃油箱;钝化;氧化;金属覆膜剂

前言

随着重卡轻量化的发展重卡上的铁质燃油箱逐渐被铝质燃油箱替代，燃油箱采用铝合金材料，不但自重减轻一半以上，内部不生锈，而且铝合金燃油箱以光洁的表面深受用户的青睐，因此这种燃油箱市场前景广阔，逐渐成为应用趋势。但是铝合金燃油箱顾客购买时外观鲜亮，色泽美观，使用大约1年左右铝合金燃油箱“黯然失色”，其表面被雨水、泥沙等腐蚀后，色泽发暗，局部产生白色粉状霉点、发黄，油箱整体色泽不一，严重影响顾客的满意度，见下图1，通过对国内规模化油箱生产企业的了解，发现铝合金燃油箱的表面腐蚀，变色各油箱生产企业都遇到过，各生产企业也在一直寻求铝油箱的表面处理技术，鉴于此笔者对铝合金燃油箱的表面处理技术进行了研究。

图1 腐蚀后的油箱

1 铝制品表面处理技术概述

铝合金燃油箱材料为铝镁合金5052，属于防锈铝，其表面自然形成一层极薄的氧化膜(0.01-0.02um)，有一定的抗腐蚀能力。但这层氧化膜疏松多孔，不均匀，抗腐蚀能力不强，容易沾染污迹，因此铝合金制品通常要进行特殊的表面处理，铝合金的表面处理技术有：钝化、阳极氧化、电镀、喷涂等，这几种处理技术都比较成熟，在一些铝制品上均有应用。

电镀处理技术：铝合金燃油箱是封闭的空心容器，其重量轻，体积大，电镀虽然是一种成熟的处理工艺，电镀层外观漂亮、其耐腐蚀性也较好，但是在铝合金上直接电镀是相当困难的，因为铝表面的氧化膜使得电镀层对铝的附着力很差，因此铝合金电镀必须有特殊的表面预处理，再者铝合金的电镀成本较高，使得这种处理方式并不适合应用于铝合金燃油箱上。

喷涂处理技术：该技术的关键在于解决涂层与铝基体的附着力，因此喷涂前铝合金表面必须进行预处理，其表面预处理需要喷砂或拉毛，再加上磷化或钝化、氧化等形成喷涂底层后，才能形成良好漆膜。其工艺流程较多，喷漆成本较高，其漆膜颜色缺乏金属质感，一般顾客青睐铝合金金属的本色，因此这种处理技术也不适合铝合金燃油箱。若顾客对铝合金燃油箱的外观颜色有特殊要求，比如我公司根据客户的特殊要求也生产黑色的铝合金燃油箱，这种铝合金燃油箱必须经过预处理才能进行粉末喷涂，喷涂后的燃油箱经检测其外表面的耐腐蚀、耐侯性等性能都非常优良，只是产品成本较高。

阳极氧化、钝化、金属覆膜剂等处理技术：铝合金的表面处理技术中阳极氧化是应用最光与最成功的技术，也是研究和开发最深入与最全面的技术，经过阳极氧化处理其表面生成的氧化膜，耐蚀性、耐磨性、装饰性都有显著的提升，其表面可以生成透明的膜，也可以着色成各种彩色的膜。铝合金的钝化处理、金属覆膜剂处理等其工艺流程简单可以将铝制品直接浸入钝化液或者金属覆膜剂溶液中，也可以喷淋在铝制品上。这种处理技术属于化学转化处理，其表面形成的化学转化膜整体性能虽不及阳极氧化膜，但是这种处理技术经济、简便、快速、生产线简单，特别适合大批量零部件的低成本生产。

每种铝制品需要考虑多种因素，选择适合具体产品的处理技术，铝合金燃油箱的表面处理技术方面，目前国内对其研究的还较少，还没有成熟的处理工艺。为此笔者根据铝合金燃油箱的特点，对几种有可能应用的处理技术开展了工艺试验，探索最适合铝合金燃油箱的表面处理技术。

2 铝板表面处理技术试验过程

2.1 提供的试板情况

(1)阳极氧化膜试验，分别对铝合金板材进行了5um ，8um，12um的阳极氧化试验;

(2)透明钝化膜试验，与某钝化技术公司合作开展了铝合金的透明钝化处理试验;

(3)覆膜剂试验，与某化工公司合作开发的铝合金用金属覆膜剂，开展了相关工艺试验。

2.2 开展的试验如下

(1)耐柴油性试验

经各种表面处理的铝板，浸入柴油，经过120h浸泡，检验铝板表面膜层的完好性、附着力、厚度等都合格。

(2)耐泥浆试验

对各种表面处理的铝板经过240小时耐泥浆试验，试验结果全部合格，

(3)盐雾试验

进行了96h的盐雾试验，经处理的试板全部合格，随后再经过120h的盐雾试验，经处理的试板全部合格。

(4)耐灰浆(水泥)试验

第一次试验96h，第二次试验120h，试板经第一次96h水泥试验，未进行表面处理铝板不合格，其余铝板全部合格，第二次经120h水泥试验，透明钝化及金属覆膜处理的铝板合格，阳极氧化处理铝板有轻微腐蚀痕迹，清洗后留有白色痕迹。

2.3 试验结果分析

针对铝合金燃油箱的特殊性，笔者对成熟的几种铝板表面处理技术开展了相关工艺试验，对每种表面处理的铝板都进行了耐柴油性试验，耐泥浆试验，盐雾试验，耐水泥试验。从试验结果来看透明钝化表面处理技术，在铝板表面形成的钝化膜抵抗外界各种腐蚀的的能力较强，能够满足铝合金燃油箱的使用要求;阳极氧化表面处理技术，在铝板表面形成的阳极氧化膜，在耐水泥试验后表面存在轻微的腐蚀，通过对这种阳极氧化膜的深入分析，阳极氧化膜的膜厚及封孔质量是关键控制点，通过对本试验形成的阳极氧化膜检测，其封孔质量不达标，这种阳极氧化膜的其他性能满足使用要求，通过对5um、8um、12um阳极氧化膜的分析，考虑成本及阳极氧化膜的色泽与铝合金燃油箱的本色差别，5um、8um的阳极氧化膜可以应用于铝合金燃油箱的表面处理，需要注意控制阳极氧化膜的封孔质量。

表面进行金属覆膜剂处理，这种表面处理技术与透明钝化的处理技术类似，其优良的耐油、耐高温、防腐及操作方便性，在不改变金属现有外观情况下对各类易氧化金属表面可轻松实现长效防腐效果，是这几种处理技术效果最优的处理方式。

3 结论

本文针对铝合金燃油箱的使用要求开展了相关试验，通过试验验证了透明钝化、阳极氧化、金属覆膜剂表面处理技术应用于铝合金燃油箱的可行性。通过对铝合金燃油箱的适当的表面处理，不仅提高了铝产品外观，还改进了耐蚀、耐候性，满足了铝合金燃油箱的特殊使用要求，延长了产品使用寿命。

本文介绍的透明钝化、阳极氧化、金属覆膜剂表面处理技术，效果好，成本低，可以应用于铝合金燃油箱的工业化生产。

参考文献：

[1]朱祖芳.铝合金阳极氧化与表面处理技术[M].北京：化学工业出版社，2004.

稀土掺杂氟化物多波长红外显示材料的研究摘 要本文简单介绍了稀土发光原理、上转换发光材料的大致发展史、红外上转换发光材料的应用以及当前研究现状。以PbF2为基质材料，ErF3为激活剂，YbF3为敏化剂，采用高温固相反应法制备了PbF2: Er,Yb上转换发光材料。重点讨论了制备过程中，制备工艺中的烧结时间、烧结温度对红外激光显示材料发光效果的影响。研究了Er3+/Yb3+发光系统在1064nm激光激发下的荧光光谱和上转换发光的性质。实验表明，在1064nm激光激发下，材料可以发射出绿色和红色荧光，是一种新型的红外激光显示材料。关键字：1064nm 上转换 红外激光显示 Er3+/Yb3+AbstractThis paper simply described the rare earth luminescence mechanism, the development of up-conversion materials and their applications were systematically explained. Present situation of the research on infrared up-conversion luminescence is also presented. PbF2 as matrix, ErY3 as activator and YbF3 as sensitizer were adopted to synthesize PbF2: Er,Yb up-conversion material with high temperature solid-phase reaction. A great emphasize was paid on the factors that effect on the luminescence properties of infrared laser displayed materials such as sinter temperature, time of sinter. The luminescence system of Er3+/Yb3+, their fluorescence spectrum and their character of up-conversion with 1064nm LD as an excitation source were studied. The experimental results that intense green and wed up-conversion emissions were observed under 1064nm LD excitation, which is a new type of infrared laser displayed materials.Key Words: 1064nm Up-conversion Infrared laser displayed materials Er3+/Yb3+目 录摘要Abstract第一章 绪论 11.1 稀土元素的光谱理论简介 11.1.1 稀土元素简介 11.1.2 稀土离子能级 11.1.3 晶体场理论 21.1.4 基质晶格的影响 21.2 上转换发光材料的发展概况 31.3 上转换发光的基本理论 41.3.1 激发态吸收 41.3.2 光子雪崩上转换 41.3.3 能量传递上转换 51.4 敏化机制与掺杂方式 61.4.1 敏化机制 61.4.2 掺杂方式 71.5 上转换发光材料的应用 81.6 本论文研究目的及内容 8第二章 红外激光显示材料的合成与表征 102.1 红外激光显示材料的合成 102.1.1 实验药品 102.1.2 实验仪器 102.1.3 样品的制备 112.2 红外激光显示材料的表征 122.2.1 XRD 122.2.2 荧光光谱 12第三章 结果与讨论 143.1 基质材料的确定 143.2 助熔剂的选择 153.3 烧结时间的确定 153.4 烧结温度的确定 163.5 掺杂浓度的确定 17结 论 21参考文献 22致 谢 23第一章 绪论1.1 稀土元素的光谱理论简介1.1.1 稀土元素简介稀土元素是指周期表中IIIB族，原子序数为21的钪（Sc）：39的钇（Y）和原子序数57至71的镧系中的镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），共17个元素[1]。稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f和5d电子组态，因此具有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射。稀土化合物发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。稀土发光材料具有许多优点：（1）与一般元素相比，稀土元素4f电子层构型的特点，使其化合物具有多种荧光特性；（2）稀土元素由于4f电子处于内存轨道，受外层s和P轨道的有效屏蔽，很难受到外部环境的干扰，4f能级差极小，f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱，发光的色纯度高；（3）荧光寿命跨越从纳秒到毫秒6个数量级；（4）吸收激发能量的能力强，转换效率高；（5）物理化学性质稳定，可承受大功率的电子束、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具有4f电子壳层，但在原子和自由离子的状态由于宇称禁戒，不能发生f-f电子跃迁[3&7]。在固体中由于奇次晶场项的作用宇称禁戒被解除，可以产生f-f跃迁，4f轨道的主量子数是4，轨道量子数是3，比其他的s，p，d轨道量子数都大，能级较多。除f-f跃迁外，还有4f-5d，4f-6s，4f-6p电子跃迁。由于5d，6s，6p能级处于更高的能级位置，所以跃迁波长较短，除个别离子外，大多数都在真空紫外区域。由于4f壳层受到5s2，5p6壳层的屏蔽作用，对外场作用的反应不敏感，所以在固体中其能级和光谱都具有原子状态特征。因此，f-f跃迁的光谱为锐线，4f壳层到其他组态的跃迁是带状光谱，因为其他组态是外壳层，受环境影响较大。稀土离子在化合物中一般出现三价状态，在可见和红外光区观察的光谱大都属于4fN组态内的跃迁，在给定组态后确定光谱项的一般方法是利用角动量耦合和泡利原理选出合理的光谱项，但这种方法在电子数多，量子数大时，相当麻烦且容易出错。所以，对稀土离子不太适合。利用群论方法，采用U7>R7>G2>R3群链的分支规则可以方便地给出4fN组态的全部正确的光谱项，通常用大写的英文字母表示光谱项的总轨道角动量的量子数的数目，如S，P，D，F，G，H，I，K，L，M，N，O，Q……分别表示总轨道角动量的量子数为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，……，25+l表示光谱项的多重性，S是总自旋量子数。在光谱学中，用符号2S+1L表示光谱项。1.1.3 晶体场理论晶体场理论认为，当稀土离子掺入到晶体中，受到周围晶格离子的影响时，其能级不同自由离子的情况。这个影响主要来自周围离子产生的静电场，通常称为晶体场[2]。晶体场使离子的能级劈裂和跃迁几率发生变化。稀土离子在固体中形成典型的分立发光中心。在分立发光中心中，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电子能量比5s，5p轨道高，但是5s，5p轨道在4f轨道的外面，因而5s，5p轨道上的电子对晶体场起屏蔽作用，使4f电子受到晶体场的影响大大减小。稀土离子4f电子受到晶体场的作用远远小于电子之间的库仑作用，也远远小于4f电子的自旋—轨道作用。考虑到电子之间的库仑作用和自旋—轨道作用，4f电子能级用2J+I LJ表示。晶体场将使具有总角动量量子数J的能级分裂，分裂的形式和大小取决于晶体场的强度和对称性。稀土离子4f能级的这种分裂，对周围环境（配位情况、晶场强度、对称性）非常敏感，可作为探针来研究晶体、非晶态材料、有机分子和生物分子中稀土离子所在局部环境的结构，且2J+I LJ能级重心在不同的晶体中大致相同，稀土离子4f电子发光有特征性，因而很容易根据谱线位置辨认是什么稀土离子在发光。1.1.4 基质晶格的影响基质晶格对f→d跃迁的光谱位置有着强烈的影响，另外其对f→f跃迁的影响表现在三个方面：（1）可改变三价稀土离子在晶体场所处位置的对称性，使不同跃迁的谱强度发生明显的变化；（2）可影响某些能级的分裂；（3）某些基质的阴离子团可吸收激发能量并传递给稀土离子而使其发光，即基质中的阴离子团起敏化中心的作用。特别是阴离子团的中心离子（Me）和介于中间的氧离子O2-以及取代基质中阳离子位置的稀土离子（RE）形成一直线，即Me-O-RE接近180°时，基质阴离子团对稀土离子的能量传递最有效。1.2 上转换发光材料的发展概况发光是物体内部以某种方式吸收的能量转换为光辐射的过程。发光学的内容包括物体发光的条件、过程和规律，发光材料与器件的设计原理、制备方法和应用，以及光和物质的相互作用等基本物理现象。发光物理及其材料科学在信息、能源、材料、航天航空、生命科学和环境科学技术中的应用必将促进光电子产业的迅猛发展，这对全球的信息高速公路的建设以及国家经济和科技的发展起着举足轻重的推动作用。三价镧系稀土离子具有极丰富的电子能谱，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，在适当波长的激光的激发下可以产生众多的激光谱线，可从红外光谱区扩展到紫外光谱区。因此，稀土离子发光研究一直备受人们的关注。60年代末，Auzel在钨酸镱钠玻璃中意外发现，当基质材料中掺入Yb3+离子时，Er3+、Ho3+和Tm3+稀土离子在红外光激发下可发出可见光，并提出了“上转换发光”的观点[5&4]。所谓的上转换材料就是指受到光激发时，可以发射比激发波长短的荧光的材料。其特点是激发光光子能量低于发射光子的能量，这是违反Stokes定律的。因此上转换发光又称为“反Stokes发光”。从七十年代开始，上转换的研究转移到单频激光上转换。到了八十年代由于半导体激光器泵浦源的发展及开发可见光激光器的需求，使其得到快速发展。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激光器、光纤放大器等领域的巨大应用潜力更激起广大科学工作者的兴趣，把上转换发光的研究推向高潮，并取得了突破性实用化的进展。随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑拓宽其应用领域和将已有的研究成果转换成高科技产品。1996年在CLEO会议上，Downing与Macfarlanc等人合作提出了三色三维显示方法，双频上转换三维立体显示被评为1996年物理学最新成就之一，这种显示方法不仅可以再现各种实物的立体图像，而且可以随心所欲的显示各类经计算机处理的高速动态立体图像，具有全固化、实物化、高分辨、可靠性高、运行速度快等优点[15]。上转换发光材料的另一项很有意义的应用就是荧光防伪或安全识别，这是一个应用前景极其广阔的新兴研究方向。由于在一种红外光激发下，发出多条可见光谱线且各条谱线的相对强度比较灵敏地依赖于上转换材料的基质材料与材料的制作工艺，因而仿造难、保密强、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+离子由于其特有的能级特性，是一种最常用的敏化离子。一般来说，要制备高效的上转换材料，首先要寻找合适的基质材料，当前研究的上转换材料多达上百种，有玻璃、陶瓷、多晶粉末和单晶。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。迄今为止，上转换发光研究取得了很大的进展，人们已在氟化物玻璃、氟氧化物玻璃及多种晶体中得到了不同掺杂稀土离子的蓝绿上转换荧光。1.3 上转换发光的基本理论通过多光子机制把长波辐射转换成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&8]。稀土离子上转换发光是基于稀土离子4f电子能级间的跃迁产生的。由于4f外壳层电子对4f电子的屏蔽作用，使得4f电子态间的跃迁受基质的影响很小，每种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。目前可以把上转过程归结于三种形式：激发态吸收、光子雪崩和能量传递上转换。1.3.1激发态吸收激发态吸收（Excited Stated Absorption简写为ESA）是上转换发光中的最基本过程，如图1-1所示。首先，发光中心处于基态能级E0的电子吸收一个ω1的光子，跃迁到中间亚稳态E1上，E1上的电子又吸收一个ω2光子，跃迁到高能级E2上，当处于能级E2上的电子向基态跃迁时，就发射一个高能光子。图1-1 上转换的激发态吸收过程1.3.2 光子雪崩上转换光子雪崩上转换发光于1979年在LaCl3∶Pr3+材料中首次发现。1997年，N. Rakov等报道了在掺Er3+氟化物玻璃中也出现了雪崩上转换。由于它可以作为上转换激光器的激发机制，而引起了人们的广泛的注意。“光子雪崩”过程是激发态吸收和能量传输相结合的过程，如图1-2所示，一个四能级系统，Mo、M1、M2分别为基态和中间亚稳态，E为发射光子的高能级。激发光对应于M1→E的共振吸收。虽然激发光光子能量同基态吸收不共振，但总会有少量的基态电子被激发到E与M2之间，而后弛豫到M2上。M2上的电子和其他离子的基态电子发生能量传输I，产生两个位于M1的电子。一个M1的电子在吸收一个ω1的光子后激发到高能级E。而E能级的电子又与其他离子的基态相互作用，产生能量传输II，则产生三个为位于M1的电子，如此循环，E能级上的电子数量像雪崩一样急剧地增加。当E能级的电子向基态跃迁时，就发出能量为ω的高能光子。此过程就为上转换的“光子雪崩”过程。图1-2 光子雪崩上转换1.3.3能量传递上转换能量转移（Energy Transfer，简写成ET）是两个能量相近的激发态离子通过非辐射过程藕合，一个回到低能态，把能量转移给另一个离子，使之跃迁到更高的能态。图1-3列出了发生能量传递的几种可能途径：（a）是最普通的一种能量传递方式，处于激发态的施主离子把能量传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去；（b）过程称为多步连续能量传递，在这一过程中，只有施主离子可以吸收入射光子的能量，处于激发态的施主离子与处于基态的受主离子间通过第一步能量传递，把受主离子跃迁到中间态，然后再通过第二步能量传递把受主离子激发到更高的激发态；（c）过程可命名为交叉弛豫能量传递（Cross Relaxation Up-conversion，简称CR），这种能量传递通常发生在相同离子间，在这个过程中，两个相同的离子通过能量传递，使一个离子跃迁到更高的激发态，而另一个离子弛豫到较低的激发态或基态上去；（d）过程为合作发光过程的原理图，两个激发态的稀土离子不通过第三个离子的参与而直接发光，他的一个明显的特征是没有与发射光子能量匹配的能级，这是一种奇特的上转换发光现象；（e）过程为合作敏化上转换，两个处于激发态的稀土离子同时跃迁到基态，而使受主离子跃迁到较高的能态。（a）普通能量传递 （b）多步连续能量传递（c）交叉弛豫能量传递 （d）合作发光能量传递（e）合作敏化上转换能量传递图1-3 几种能量传递过程的示意图稀土离子的上转换发光都是多光子过程，在多光子过程中，激发光的强度与上转换荧光的强度有如下关系：Itamin ∝ Iexcitationn其中Itamin表示上转换荧光强度，Iexcitation表示激发光强度，在双对数坐标下，上转换荧光的强度与激发光的强度的曲线为一直线，其斜率即为上转换过程所需的光子数n，这个关系是确定上转换过程是几光子过程的有效方法。1.4 敏化机制与掺杂方式1.4.1 敏化机制通过敏化作用提高稀土离子上转换发光效率是常用的一种方法[9]。其实质是敏化离子吸收激发能并把能量传递给激活离子，实现激活离子高能级的粒子数布居，从而提高激活离子的转换效率，这个过程可以表述如下：Dexc+A→D+AexcD表示施主离子，A是受主离子，下标“exc”表示该离子处于激发态。Yb3+离子由于特有的能级结构，是最常用的也是最主要的一种敏化离子。（1）直接上转换敏化对与稀土激活中心（如Er3+，Tm3+，Ho3+）和敏化中心Yb3+共掺的发光材料，由于Yb3+的2F5/2能级在910-1000nm均有较强吸收，吸收波长与高功率红外半导体激光器的波长相匹配。若用激光直接激发敏化中心Yb3+，通过Yb3+离子对激活中心的多步能量传递，可再将稀土激活中心激发至高能级而产生上转换荧光，这类过程会导致上转换荧光明显增强，称之为直接上转换敏化。图1-4以Yb3+/Tm3+共掺杂为例给出了该激发过程的示意图。图1-4 直接上转换敏化（2）间接上转换敏化由于Yb3+离子对910-1000 nm间泵浦激光吸收很大，泵浦激光的穿透深度非常小，因此虽然在表面的直接上转换敏化能极大的提高上转换效率，但它却无法应用到上转换光纤系统中。针对这种情况，国际上与1995-1996年首次提出了“间接上转换敏化”方法[7]。间接上转换敏化的模型首先在Tm3+/Yb3+双掺杂体系中提出的：当激活中心为Tm3+时，如果激发波长与Tm3+的3H6→3H4吸收共振，激活中心Tm3+就被激发至3H4能级，随后处于3H4能级的Tm3+离子与位于2F5/2能级的Yb3+离子发生能量传递，使Yb3+离子的2F5/2能级上有一定的粒子数布居。然后处于激发态2F5/2的Yb3+离子再与Tm3+进行能量传递，实现Tm3+的1G4能级的粒子数布居，这样就通过Tm3+→Yb3+→Tm3+献的能量过程间接地把Tm3+离子激发到了更高能级1G4。从而导致了Tm3+离子的蓝色上转换荧光。图1-5给出了间接上转换敏化的示意图。考虑到稀土离子的敏化作用与前述的上转换机理，在实现上转换发光的掺杂方式通常要考虑如下几点：（1）敏化离子在激发波长处有较大的吸收截面和较高的掺杂浓度；（2）敏化离子与激活离子之间有较大的能量传递几率；（3）激活离子中间能级有较长的寿命。图1-5 间接上转换敏化1.4.2 掺杂方式表1-1给出了当前研究比较多的掺杂体系，表中同时列出了某一掺杂体系对应的激发波长、基质材料、敏化机制等。表1-1 常见的掺杂体系稀土离子组合 激发波长 基质材料 敏化机制单掺杂 Er3+ 980nm ZrO2纳米晶体 —Nd3+ 576nm ZnO–SiO2–B2O3 —Tm3+ 660nm AlF3/CaF2/BaF2/YF3 —双掺杂 Yb3+：Er3+ 980nm Ca3Al2Ge3O12玻璃 直接敏化Yb3+：Ho3+ 980nm YVO4 直接敏化Yb3+：Tm3+ 800nm 氟氧化物玻璃 间接敏化Yb3+：Tb3+ 1064nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化Yb3+：Eu3+ 973nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化Yb3+：Pr3+ 1064nm LnF3/ZnF2/SrF2 BaF2/GaF2/NaF 直接敏化Nd3+：Pr3+ 796nm ZrF4基玻璃 直接敏化三掺杂 Yb3+： Nd3+ ：Tm3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化Yb3+： Nd3+ ：Ho3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化Yb3+： Er3+ ：Tm3+ 980nm PbF2:CdF2玻璃 直接敏化1.5 上转换发光材料的应用稀土掺杂的基质材料在波长较长的红外光激发下，可发出波长较短的红、绿、蓝、紫等可见光。通常情况下，上转换可见光包含多个波带，每个波带有多条光谱线，这些谱线的不同强度组合可合成不同颜色的可见光[7]。掺杂离子、基质材料、样品制备条件的改变，都会引起各荧光带的相对强度变化，不同样品具有独特的谱线强度分布与色比关系（我们定义上转换荧光光谱中各荧光波段中的峰值相对强度比称为色比，通常以某以一波段的峰值强度为标准）。因而上转换发光材料可应用到荧光防伪或安全识别上来。上转换发光材料在荧光防伪或安全识别应用上的一个研究重点是制备上转换效率高，具有特色的防伪材料，实现上转换荧光防伪材料能够以配比控制色比；也就是通过调整稀土离子种类、浓度以及基质材料的种类、结构和配比，达到控制色比关系。1.6 本论文研究目的及内容Nd:YAG激光器发出1064nm的激光，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。然而，由于人眼对1064nm的红外光不可见，因此，需要采用对1064nm激光响应的红外激光显示材料制备的显示卡进行调准和校正。本论文采用氟化物作为基质，掺杂稀土离子，通过配方和工艺研究，制备对1064nm响应的红外激光显示材料。研究组分配比、烧结温度、气氛和时间等对粉体性能的影响。并采用XRD和荧光光谱分析等测试手段对粉体进行表征。确定最佳烧结温度、组分配比，最终获得对1064nm具有优异红外转换性能的红外激光显示材料。第二章 红外激光显示材料的合成与表征经过多年研究，红外响应发光材料取得了很大进展，现已实现了氟化物玻璃、氟氧化物玻璃、及多种晶体中不同稀土离子掺杂的蓝绿上转换荧光。然而上转换荧光的效率距离实际实用还有很大的差距，尤其是蓝光，其效率更低。因此，寻找新的红外激光显示材料仍在研究之中，本文主要研究对1064nm响应的发光材料。本章研究了双掺杂Er3+/Yb3+不同基质材料的蓝绿上转换荧光，得到了发光效果较好的稀土掺杂氟化物的红外激光显示材料，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 实验药品（1）合成材料所用的化学试剂主要有：LaF3，BaF2，Na2SiF6，NaF，氢氟酸，浓硝酸等。稀土化合物为Er2O3、Yb2O3，纯度在4N以上。（2）ErF3、YbF3的配制制备Yb3+/Er3+共掺氟化物的红外激光显示材料使用的ErF3，YbF3是在实验室合成的。实验采用稀土氧化物，称取适量的Er2O3，Yb2O3放在烧杯1和烧杯2中，滴加稍微过量的硝酸（浓度约为8mol/L），置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌，直至烧杯1中出现粉红色溶液、烧杯2中出现无色溶液停止。其化学反应如下：Er2O3+6HNO3→2Er(NO3)3+3H2OYb2O3+6HNO3→2Yb(NO3)3+3H2O再往烧杯1和烧杯2中分别都加入氢氟酸，烧杯1中生成粉红色ErF3沉淀，烧杯2中生成白色絮状YbF3沉淀，其化学反应如下：Er(NO3)3+3HF→ErF3↓+3HNO3Yb(NO3)3+3HF→YbF3↓+3HNO3生成的ErF3、YbF3沉淀使用循环水式多用真空泵进行分离，并多次使用蒸馏水进行洗涤，将从溶液中分离得到的沉淀倒入烧杯放入电热恒温干燥箱，在100℃条件下保温12小时，得到了实验所需的ErF3、YbF3，装入广口瓶中备用。2.1.2 实验仪器SH23-2恒温加热磁力搅拌器（上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司）PL 203电子分析天平（梅特勒一托多利仪器上海有限公司）202-0AB型电热恒温干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）SHB-111型循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）WGY-10型荧光分光光度计（天津市港东科技发展有限公司）DXJ-2000型晶体分析仪（丹东方圆仪器有限公司）1064nm半导体激光器（长春新产业光电技术有限公司）4-13型箱式电阻炉（沈阳市节能电炉厂）2.1.3 样品的制备（1）实验方法本实验样品制备方法是：以稀土化合物YbF3、ErF3，基质氟化物为原料，引入适量的助熔剂，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度的发光基质和激活剂、辅助激活剂以及助熔剂一起，经微粉化后机械混合均匀，在较高温下进行固相反应，冷却后粉碎、筛分即得到样品[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最为广泛使用的方法。在室温下固体一般并不相互反应，高温固相反应的过程分为产物成核和生长两部分，晶核的生成一般是比较困难的，因为在成核过程中，原料的晶格结构和原子排列必须作出很大调整，甚至重新排列。显然，这种调整和重排要消耗很多能量。因而，固相反应只能在高温下发生，而且一般情况下反应速度很慢。根据Wagner反应机理可知，影响固体反应速度的三种重要因素有：①反应固体之间的接触面积及其表面积；②产物相的成核速度；③离子通过各物相特别是通过产物相时的扩散速度。而任何固体的表面积均随其颗粒度的减小而急剧增加，因此，在固态反应中，将反应物充分研磨是非常必要的[6]。而同时由于在反应过程中在不同反应物与产物相之间的不同界面处可能形成的物相组成是不同的，因此可能导致产物组成的不均匀，所以固态反应需要进行多次研磨以使产物组成均匀。另外，如果体系存在气相和液相，往往能够帮助物质输运，在固相反应中起到重要作用，因此在固相反应法制备发光材料时往往加入适量助熔剂。在有助熔剂存在的情况下，高温固相反应的传质过程可通过蒸发-凝聚、扩散和粘滞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，表3-3中给出了实验所需主要样品的成分与掺杂稀土离子浓度），准确计算各试剂的质量，使用电子天平精确称量后，把原料置于玛瑙研钵中研磨均匀后装入陶瓷坩埚中（粉体敦实后大概占坩埚体积的1/3），再放入电阻炉中保温一段时间。冷却之后即得到了实验所述的红外激光显示材料样品。图2-1为实验流程图：图2-1 实验流程图2.2 红外激光显示材料的表征2.2.1 XRDX射线衍射分析是当今研究晶体精细结构、物相分析、晶粒集合和取向等问题的最有效的方法之一[10&9]。通常采用粉末状晶体或多晶体为试样的X射线衍射分析被称为粉末法X射线衍射分析。1967年，Hugo M.Rietveld鉴于计算机处理大量数据的能力，在粉末中子衍射结构分析中，提出了全粉末衍射图最小二乘拟合结构修正法。1977年，Malmros等人把这个方法引入X射线粉末衍射分析中，从此Rietveld分析法的研究开始迅速发展起来[16&10]。本实验采用丹东方圆仪器有限公司生产的DXJ-2000型晶体分析仪对粉末样品进行数据采集，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/min（普通扫描）、0.02度/min（步进扫描），通过测试明确所制备的材料是否形成特定晶体结构的晶相，也可以简单判断随着掺杂量的增加，是否在基质中有第二相形成或者掺杂的物质同基质一起形成固溶体。

初中生研究性学习论文环境与光污染一、课题背景：随着现代都市的发展，出现了一种新的污染——光污染，它已成为现在都市的环境公害，影响人们的身心健康。而这种光污染是由反光、反热的建筑材料造成的，如一些大厦的玻璃幕墙。在下午约2～4时折射的太阳光正好对着公路，司机们的视线受到干扰，存在安全隐患。在深圳也存在此种问题，特别是繁华地段的高层反光反热的玻璃幕墙，因此，本小组在我市的繁华地段进行调查研究，开展了“光污染”的课题研究。二、课题目的：1.认识和了解光污染的有关知识。2.调查城市光污染，并提出有关建议。3.学会团结合作，学会对知识的探讨与研究。��三、课题研究过程与方法：1.查找资料：上网查找，翻阅书报。收集资料。(1)光污染分为人造光与自然光，这些光照对人体有害处。(2)人对光的色彩有何反应。(3)光污染对各种人群的危害。2.实地调查(1)对行人、司机的采访。 (2)采用拍照，进行实情记录。3.总结整理(1)整理资料，分析内容。(2)制作网页。四、研究结果和分析：1.光污染及其危害根据环境科学的解释，光污染是指过量的光辐射，紫外线辐射和红外线辐射对人体健康，人类生活和工作环境造成不良影响的现象。(1)眩光�造成光污染的光辐射中常见的是眩光。眩光是指在视野内有光亮度范围不适宜，在空间或时间上存在着极端的光亮度对比，以致引起不舒服或降低可见度的视觉现象，玻璃幕墙的光污染就是由于其反射太阳光、灯光等光线过强造成眩光。眩光使人的视力下降并迅速疲劳，日常生活中的眩光污染有很多，如夜间迎面而来的汽车前灯的眩光会使受到光刺激的司机和行人控制力降低，很容易发生危险等。 (2)自然光自然光主要来源太阳辐射。太阳光主要有紫外线、红外线、可见光等。而光污染是指过量的光的辐射，紫外光的辐射，能对人体健康、人类生活和工作环境造成不良影响。如：受日光中的紫外线过度的照射，便会引起日光性皮肤炎，会使人身体暴露部位红肿，严重者起水疱，患部有灼热，刺痒或疼痛感；病情严重时，可伴随身体不适、发烧、恶心及心跳加速，长期日晒过量会造成慢性损害，长期照射阳光，紫外线能诱发皮肤癌。但适量的阳光照射是必要的。(3)反射太阳光反射太阳光，这种光污染是城市中最为严重的。例如，我市的建筑，虽然以玻璃幕墙为主，是很美观，但在美丽的背后却潜藏着杀机，它给周围的人带来了很多危险，如：使正常细胞衰亡，出现血压升高，心急燥热等不良症状，还可以使人的视力下降尤其是眩光。(4)人造光人造光就是指我们日常使用的电灯，舞厅用的彩灯等。在舞厅里，我们看到的灯光五光十色，美丽万分，可你对它的危害又认识多少呢？各式各样的彩灯是光污染的来源之一。彩灯虽然能够强烈的刺激感官，同时刺激也能病发细胞，使人的眼睛不适，影响人的中枢神经，令人产生头晕目眩，站立不稳的感觉，长期处于这种灯光下会引起头痛，失明，食欲不振。此外经科学研究表明，彩光能给人产生心理压力，不同的颜色有不同程度的心理压力。 �(5)彩光心理压力指数灯光颜色 白光 黄光 绿光 蓝光 紫光 红光 黑光压力指数 100 113 133 152 155 158 187(6)光污染如何导致近视作为学生的我们受到光污染的危害就更严重了，现代学生的近视眼有不断上升的趋势，其中必不可少原因是光污染。学生所用的台灯，光质分为红外光、紫外光。红外光易被水分吸收，而人的眼球80%左右是水分，长期吸收红外光会使眼组织变异；紫外光有穿透力，杀伤力强，长期受紫外光辐射，眼细胞受到伤害。台灯的光污染会对眼睛造成疲劳，损伤，从而使视力下降。2.光污染的防治与建议(1)在光污染比较严重的地区，可以多植树，树木可以减少光污染的强度，从而减少光污染对人体的影响和危害。(2)在交通繁忙地区的建筑物应少用或不用反光、反热的建筑材料，最好使用不反光、不反热的建筑材料。(3)住宅区不用反光、反热性强的建筑材料，因为它会直接危害到人们的健康，生活习惯。(4)若使用反光的建筑材料做外墙，应有自动转向反光系统。如：两栋楼隔着一定的距离而对立，若太阳光从对面大楼方向射过来，那么这栋大楼的反光外墙通过自动反光系统调节一定的角度，射向另一栋大楼再经过自动反光系统，把光反射到天空去，这种设想的可行性是可以的，但依现在的科技水平要完成这一系统是不可能的，它需要高新的科技与高能量的消耗，因此这种想法只有在未来实现了。

有几个 你看着挑挑吧··希望能帮到你。。嘿嘿浅析室内设计中光环境设计艺术 摘要：室内光环境是室内设计的重要组成部分．本文通过对室内设计中人工照明灯光环境设计的基本原则，室 内光环境的表现形式，灯具的种类及艺术形式等方面对室内光环境设计的方法进行了探讨。 关键字：室内光环境；室内设计；灯具 室内是指建筑物的内部，即建筑物的内部空间， 室内设计就是对建筑物的内部空间进行设计，由于 设备、陈设、家具等大大改观了室内设计的本质，使 之不再满足人们对室内视觉上的美化装饰要求，而 是综合运用技术手段、艺术手段创造出符合人们生 活要求，满足人的生理和心理需要的室内环境。室 内设计必须满足人在视觉、听觉、体感、触觉等多方 面的要求，从家具造型到陈设挂件，从采光到照明， 从室内到室外，来重视整体布置，创造一个共享空间 满足不同经济条件和文化层次的人生活与精神的需 要。所以在室内设计中，无论是家庭还是公共场所， 都必须考虑与室内设计有关的基本要素来进行室内 设计与装饰。这些基本因素主要有功能(包括使用功 能和精神功能)、空间、色彩、线条、质感、采光与照明 等。而采光与照明则是表现室内设计的效果的有效方 法，本文将从不同的方面阐述室内光环境的设计。 灯光照明设计必须符合功能的要求，根据不同 的空间、不同的场合、不同的对象选择不同的照明方 式和灯具，并保证恰当的照度和亮度。例如：会议大 厅的灯光照明设计应采用垂直式照明，要求亮度分 布均匀，避免出现眩光，一般宜选用全面性照明灯 具；商店的橱窗和商品陈列，为了吸引顾客，一般采 用强光重点照射以强调商品的形象，其亮度比一般 照明要高出3～5倍，为了强化商品的立体感、质感 和广告效应，常使用方向性强的照明灯具和利用色 光来提高商品的艺术感染力。 室内光环境的设计，与过去买几根白炽灯管、几 个彩色灯泡胡乱布置一番相比，灯光设计将是设计 领域的一项系统工程。为了追求生活的品质，灯光在 室内设计中被细分出来，承担着独当一面的责任。于 是，灯光在居室中也就不仅仅局限于照明的作用，而 是通过设计师的整体统筹安排，在方便生活的同时， 强调装饰美感，传递出空间美学的信息。 1室内设计中灯光的设计原则 1.1美观性原则 灯光照明是装饰美化环境和创造艺术气氛的重要手段。为了对室内空间进行装饰，增加空间层次，渲 染环境气氛，采用装饰照明，使用装饰灯具十分重 要。在现代家居建筑、商业建筑和娱乐性建筑的环境 设计中，灯光照明更成为整体的一部分。灯光不仅 起到保证照明的作用，而且十分讲究其造型、材料、 色彩、比例、尺度，灯具已成为室内空间的不可缺少 的装饰品。通过灯光的明暗、隐现、抑扬、强弱等有 节奏的控制，充分发挥灯光的光辉和色彩的作用，采 用透射、反射、折射等多种手段，创造温馨柔和、宁静 幽雅、怡情浪漫、光辉灿烂、富丽堂皇、欢乐喜庆、节 奏明快、神秘莫测、扑朔迷离等艺术情调气氛，为人 们的生活环境增添了丰富多彩的情趣。 1.2经济性原则 从节约能源的角度出发，节能灯是目前运用范 围最广的一种灯源，使用率几乎达到90%以上。不 过，目前市场上的节能灯在室内运用中还存在一定 的局限性。首先，节能灯属于散光的光源，照明范围 广，但却没有突出强调的作用，在室内设计中缺乏展 示性；其次，节能灯头不能调光，只能固定在某个明 暗度，所以限制了它在卧室、书房等需要灯光调节的 区域的出境率。 然而，在灯光的布光中，灯光照明并不一定以多 为好，以强取胜，关键是科学合理。灯光照明设计是 为了满足人们视觉生理和审美心理的需要，使室内 空间最大限度地体现实用价值和欣赏价值，并达到 使用功能和审美功能的统一。华而不实的灯饰非但 不能锦上添花，反而画蛇添足，同时造成电力消耗， 能源浪费和经济上的损失，甚至还会造成光环境污 染而有损身体的健康。 灯光照明的亮度的标准，由于用途和分辨的清 晰度要求不同，选用的标准也各不相同。 1.3安全性原则 室内灯光照明设计要求绝对的安全可靠，由于 照明来自电源，必须采取严格的防触电、防触电、防 静电、防断路等安全措施，以避免意外事故的发生。 2室内灯光的表现形式 2.1面光表现 面光是指室内天棚、墙面和地面做成的发光面。 天棚灯光的特点是光照均匀，光线充足，表现形 式多种多样。如用日光灯吊顶，光线密度均需一致， 以保每个空间都光线充足，在不同的室内设计软件 中，都强调了面光的布光效果，如在3ds max、圆方等 室内设计软件中光晕的创建方法；又如用大面积筒 灯吊顶，天棚上有规律的牛眼灯，犹如夜空星罗棋 布；再如结合天棚梁架结构，设计成一个个光井，光 线从井格射出，产生别具一格的空间效果。 墙面光一般为图片展览所用，把墙面做成中空 双层夹墙，面向展示的一面的墙做成发光墙面，其中 嵌有若干个玻璃框，框后设置投光装置，形成发光展 览墙面，大型灯箱广告也属于此类照明。 地面光是将地面做成发光地板，通常为舞池设 置，多彩的发光地板，其光影和色彩伴随着电子音响 的节奏而同步变化，大大增强了舞台表演的艺术气 氛。 2.2带光表现 所谓带光是将光源布置成长条形的光带。表现 形式变化多样，有方形、格子形、条形、条格形、环形 (圆环形、椭圆形)、三角形以及其它多边形。如周边 平面型光带吊顶、周边凹入型光带吊顶、内框型光带 吊顶、内框凹入型光带吊顶、周边光带地板、内框光 带地板、环型光带地板、上投光槽、天花凹光槽、地脚 凹光槽等。长条形光带具有一定的导向性，在人流众 多的公共场所环境设计中常常用作导向照明，其它 几何形光带一般作装饰之用。 2.3点光表现 点光是指投光范围小而集中的光源。由于它的 光照明度强，大多用于餐厅、卧室、书房以及橱窗、舞 台等场所的直接照明或重点照明。点光表现手法多 样，有顶光、底光、顺光、逆光、侧光等。 3灯具的种类及艺术效果 灯具随着新技术新材料日新月异的发展，花色 品种繁多，造型丰富，光、色、形等可谓变化无穷，灯 具不仅为人们的生活提供照明的条件，而且是室内 环境设计中重要的画龙点睛之笔，灯具按照安装方 式可分为如下类型。 3.1悬吊类———通称吊灯 有一般性吊灯，用于一般性室内空间；花灯，用 于豪华高大的大厅空间；宫灯，一般用于（下转40页） （上接52页）具有传统古典式风格的厅堂；伸缩性吊 灯，采用伸缩的蛇皮管或伸缩链作吊具，可在一定范 围内根据需要调节灯具的高度。 3.2吸顶类———紧贴顶棚的灯具 有凸出型吸顶灯，这类灯具适用面较大，可以单 盏使用，也可以组合使用，前者适用于较小的空间， 后者适用于较大的空间；嵌入型吸顶灯，灯具嵌入天 棚内，组合使用给人以星空繁照的感觉。 3.3壁灯类 壁灯有附墙式和悬挑式两种，安装在墙壁和柱 子上。壁灯造型要求富有装饰性，适用于各种空间。 3.4落地灯 也称座地灯，是家居客厅、起居室、宾馆客房、接 待室等空间的局部照明灯具，是室内陈设之一，具有 装饰空间的作用。 3.5台灯 座落在台桌、茶几、矮柜的局部照明的灯具，也 是现代家庭中富有情趣的主要陈设之一，在现代宾 馆中，台灯已经成为具有特色的装饰照明手段。关 键 词：生理功能 心理功能 色彩情感倾向 理性应用 现代社会中，色彩设计正在越来越多的领域里发挥着自己的作用。从城市建筑到日常生活，色彩的参与无处不在，色彩是影响感官的第一要素,人们观察物体时，视觉神经对色彩反应最快，同时还伴随着其他感觉器官及大脑的活动，从而产生综合性的知觉和意识。色彩悄无声息地左右着人们的生活，潜移默化地影响着人们的情绪，因此，正确地进行色彩设计在很多领域都是非常重要的。文章将对色彩的感性倾向在室内设计中的理性应用进行探讨。 当人们使用色彩时，不仅要依据客观的科学知识，而且要结合印象、记忆、联想、象征、经验和传统习惯等以达到最佳的色彩效应。而这些客观知识以外的主观感受就是色彩的感性倾向，它主要包括以下几个方面。 一、色彩影响生理功能 不同的色彩能引起人的不同生理反应。匈牙利科学家曾经做过实验，他们把蒙住双眼的受试者分别引进红色、黄色和蓝色的房间，结果受试者在房间内睁开双眼后，脉博跳动的速率分别呈现“偏快、正常、偏慢”的状态。大家知道，色彩体系大致可分为冷暖两个色系，波长长的红光和橙色光、黄色光给人以温暖感；相反，波长短的紫色光、蓝色光、绿色光给人以寒冷的感觉。冷色与暖色除了给人在温度上的不同感觉外，还会带给人们一些其他感受，例如，重量感、湿度感、进退感等。色彩使人产生的生理反应并非来自物理上的真实情况，而是与人们的视觉与心理联想有关。 二、色彩影响心理功能 康定斯基在《论艺术的精神》中阐述：“一般说来，色彩直接地影响着精神。色彩好比琴键，眼睛好比音槌，心灵仿佛是绷满弦的钢琴，艺术家就是弹琴的手，它有目的地弹奏各个琴键来使人的精神产生各种波澜和反响。”人们生活在一个色彩的世界中，积累着许多色彩方面的视觉经验，当知觉经验与外来色彩刺激产生呼应时，就会引发人心理上的某种情绪，这就是色彩的感性倾向。不同的色彩会使人产生不同的情绪和联想，比如，红色给人以热情、危险、活力、喜庆、愤怒等感觉；蓝色则让人感觉平静、悠久、理智、清新。 三、色彩的情感表现功能 既然色彩能够影响人的生理和心理，那么不同的色彩必然有着不同的情感表现，应用时一定要根据情况来认真考虑、谨慎选择。比如，红色是中国的传统色彩，它具有吉祥幸福、热烈欢乐的寓意，因此，婚庆典礼、节日盛宴等喜庆场所的室内设计色彩以红色为主色调，忌用黑色、青色等肃穆的色彩。新娘的结婚礼服的颜色中西方都喜用白色，因为白色象征纯洁，而大红色的传统礼服在中国的婚礼上也是常见的服饰；而丧葬场所的室内设计色彩正好相反，红色等暖色系的明亮色调绝对不会出现，否则就是大不敬。 色彩的情感表现功能具体表现如下。 1.不同人群对色彩的不同情感需求 在进行室内空间的色彩规划时，要充分考虑到目标人群的年龄、职业、教育背景、喜好等具体情况，将使用者的内容摘要： 关 键 词：念故去的人而佩戴黑色的袖标，灵堂一般也是以白花黑纱布置的。另外，不同的宗教，其颜色的象征意义也不同，以黄色为例，在佛教中，黄色有谦卑、超脱俗世之意；而在基督教中，黄色曾是犹大衣服的颜色，因此有着卑劣及背叛的象征寓意。在室内设计时，应尊重空间使用者的民族风俗和宗教信仰，在色彩运用方面做好充分的市场调查。 4.不同的地域与环境对色彩的不同情感需求 不同的地区，因受地理位置、气候条件等客观因素影响，人们所普遍认可接受的色彩也有所不同。比如，热带地区的人们比较喜欢强烈多变的色彩，寒带地区的人们偏爱柔和沉着的色彩。在农村，人们对纯粹的、能够产生鲜明对比的色彩情有独钟，而在城市，人们则更欣赏协调雅致的色彩。就居室而言，因其坐落的方向不同，室内色调的选择也应该有所差异。一般地说，如果居室门窗南向，充足的阳光使室内色调易呈暖色，这样的居室色彩就应该以偏冷的色调来平衡温度的感觉；反之，门窗北向者的房间，居室色彩应以偏暖色的色彩来增加室内的温度。 综上所述，室内空间的色彩选择，只有充分考虑使用者所处的地域情况、民族风俗、宗教取向及使用者的性格特征、年龄职业、人生阅历等因素，才能设计出真正符合客户需求的空间。 色彩可以改变人们对已知空间的视觉认识，也可以在空间中发挥其独特的作用，因此，在进行室内空间设计时，我们应遵循一些基本原则。 一、遵循和谐统一的原则 室内色彩设计切忌“姹紫嫣红”“群芳争艳”，色彩未经统一规划而各行其是，势必会导致室内色彩的紊乱。在进行室内设计时，首先，应确定室内色彩的主色调，然后确定使用同一色系、对比色系还是互补色系的色调。只有在主色调确定后，才能根据色系的不同来确定相应的辅助色调。主色调一般不宜采用大面积的鲜艳的颜色，辅助色调则可根据实际情况大胆选用小面积的较高明度或纯度的色彩，便可以起到画龙点睛的效果。其次，室内色彩的均衡感也很重要，色彩的明暗和面积最能影响整体色彩的均衡感，一般来说，明度高的色彩在上、明度低的色彩在下容易获得色彩均衡。比如，天花板要比地板颜色浅,否则容易产生压迫感。另外，在设计时可以考虑背景色比主体色轻浅；彩度高、暖色的面积应小于彩度低、冷色的面积等。总之，整体空间的色彩应该是上轻下重、淡妆浓饰，统一中有对比，和谐中有律动，稳重中又不乏变化。 二、用色彩界定空间 1.色彩可以规划空间 以色彩来划分室内不同的功能区域既省时省力、经济快捷又效果明显。但是有一点应该注意，那就是各区域的色调一定要和室内整体的空间色彩，也就是主色调相协调。另外，应发挥不同色彩的情感倾向，辅助室内功能更好地实施。比如，在餐饮区域的用色中，黑色或纯度太低的颜色都是不恰当的选择，因为大面积的黑色会使人感到沉重和压抑，而过于混浊的色彩会给人以不洁净的感觉。故餐室的色彩应以暖色为主，黄色系中的橘黄、乳黄最能增加食欲，其次是柠檬黄；而学习和办公的区域要求人们头脑冷静、注意力集中，因此,不应采用明度和纯度较高的过于跳跃的色彩，而应以明度和纯度较低的柔和舒缓的色彩为主，比如选用灰色系、蓝色系、绿色系等纯度较低的或者偏冷调的色彩；卧室是家庭住宅中私密性要求最高的场所，其色调选择以私密和安静为前提，艳丽明亮的色彩使人觉得兴奋，不利于休息，因此，纯度和明度相对较低的淡雅平稳的色彩是卧室色彩的最佳选择；卫生间最重要的要求是清洁卫生，故装饰它的色调以白色、浅绿色、浅蓝色等冷色为宜，使之有清洁干净的感觉。 2.色彩可以调整空间 通过色彩的冷暖特点使观者在视觉上产生一种错觉，从而改变空间大小和高度给人的感觉，也可以改变空间的整体氛围。比如，若想使狭窄的空间变得宽敞，应该使用明亮的冷色调，以加强视觉上的空间感。明度、纯度较高的色彩可以使空间变得更加明亮、活跃，而明度、纯度较低的色彩则会使空间显得幽静、隐谧。 三、合理运用色彩的生理和心理调节功能 在规划室内空间的色彩时，应充分考虑空间使用人群的自身属性（包括年龄、性格、修养、喜好等），空间活动和工作内容的不同及人群在空间内活动和使用时间长短的不同等因素。比如，教室、书房等用于长时间学习的房间，其色彩对视觉的作用影响较大。因此应主要考虑如何减少视觉疲劳，在房间内增加绿色调的面积，具有一定的醒目醒脑的功效；某些医院的医生手术时要穿绿色大褂，也是因为绿色给人希望、平和、悦目的视觉感受，可以起到镇静作用，绿色不但能够舒缓病人的心理压力，而且可以减轻病痛；医院的室内装饰或者医护人员的服饰采用浅粉色、淡紫色，可以减轻医院带给人的冰冷、痛苦的感觉，使患者感到温暖和有人情味。 四、综合运用室内各种色彩 在室内色彩设计中，色彩所涵盖的内容包括三个方面，即墙面色彩（包括地板、天花等）、家具色彩（包括装饰材料及家具）和灯光照明的色彩效果，这三者缺一不可。其中，灯光照明所产生的色彩效果经常被人们所忽略，很多人没有意识到，灯光的冷暖、聚散完全可以营造出你所需要的气氛。同一场地，会因为灯光的不同而使人在视觉和心理上产生不同的感觉。色彩与灯光有鲜明的隐喻作用，并且灯光的色彩效果会给人带来不同程度的视错觉，举个简单的例子，不同彩色光源的照射会对食品色彩产生很大影响，从而引起人们不同的食欲反映，农贸市场出售肉食的摊位用红色灯光照射食物，使肉食看上去更加新鲜，从而引起人的食欲，这就是灯光所产生的效果。 此外，室内各种装饰材料的材质选择也很重要。无论是家具，还是窗帘、壁饰、灯具等，不仅要讲求它们的色调美，还要注重它们的质感美，在设计时必须进行整体的统一规划。只有如此，才能使诸要素和谐统一、相得益彰，才能使色彩真正起到衬托空间、美化空间、营造空间气氛的作用。 综上所述，色彩宛如变幻莫测的精灵，使室内空间设计变得有趣而又变化无穷。色彩可以影响人的感觉、情绪及身体健康，也可以赋予相同的空间以绝对不同的风貌。在室内设计中充分发挥色彩的功能特点，理性地运用色彩的感性倾向，往往能达到出其不意的效果，创造出和谐舒适的完美情境。 参考文献： [1]（英）杰克·特里锡德.象征之旅.中央编译出版社，2001年1月. [2]（俄）康定斯基.论艺术的精神.中国社会科学出版社，1987年. [3]胡海晓.浓妆淡抹总相宜——关于室内设计中色彩的环境与功能的探讨.设计在线网站专稿.2005年9月10日. [4]朱介英.色彩学——色彩设计与配色.中国青年出版社，2004年5月.