第三章：稀土元素的光谱特征及.ppt

第三章：稀土元素的光谱特征及磁性第三章：稀土元素的光谱特征及磁性 稀土元素由于具有未充满的稀土元素由于具有未充满的4f电子壳层和电子壳层和4f电子被外层的电子被外层的5s,5p电子屏蔽的特性，使稀电子屏蔽的特性，使稀土元素具有极复杂的类线性光谱吸收光谱使土元素具有极复杂的类线性光谱吸收光谱使稀土离子大多有色，发射光谱使许多稀土化合稀土离子大多有色，发射光谱使许多稀土化合物产生荧光和激光荧光光谱将放在后面的章物产生荧光和激光荧光光谱将放在后面的章节，本章主要介绍吸收光谱、激光发射光谱和节，本章主要介绍吸收光谱、激光发射光谱和磁学性质磁学性质[Xe]4fn5d0-16s2[Kr]4d104fn5S25P65d0-16S2§3-1三价稀土离子的能级图三价稀土离子的能级图1.三价稀土离子能级的复杂性三价稀土离子能级的复杂性 稀土离子未充满的稀土离子未充满的4f电子壳层电子壳层; 自由离子体系的自由离子体系的4f电子的不可忽略的自旋轨电子的不可忽略的自旋轨 道偶合作用道偶合作用; 4f,5d,6s电子具有相近的能量，使它们的能电子具有相近的能量，使它们的能级关系极其复杂。

级关系极其复杂 较低能量的较低能量的4fn,4fn-16s1,和和4fn-16p1 组组态产生了众多的能级，其中有些离子能级态产生了众多的能级，其中有些离子能级的数目是相当可观的的数目是相当可观的 如：如：Pr3+4f2组态有组态有13个个J能级，能级， Nd3+4f3组态有组态有41个个J能级能级 . 在稀土离子可能存在的组态中，在稀土离子可能存在的组态中，4fn是是能量最低的组态，因此在光谱性质的研究能量最低的组态，因此在光谱性质的研究中也是最重要的中也是最重要的2.能级图能级图 三价稀土离子的三价稀土离子的4fn组态能级见下图各能级均组态能级见下图各能级均以光谱支项表示图中数值是从中性原子或离子的发以光谱支项表示图中数值是从中性原子或离子的发射光谱中得到的，有些可能不够完全图中基态能级射光谱中得到的，有些可能不够完全图中基态能级为零，其他为零，其他J能级的数值相当于能级的数值相当于J能级和基态能级之间能级和基态能级之间的能量差，单位为的能量差，单位为cm-1 如：如：Ce: Pr:E3H4为基态为基态E3P2 =23160cm-1,E2F5/2为基态为基态E2F7/2 =2257cm-1,X103cm-124681012141618202224三价稀土离子的能级图三价稀土离子的能级图三价稀土离子的能级图三价稀土离子的能级图SmEuTbDy4G5/26H15/26H13/26H11/26H9/26H7/26H5/26F11/26F9/26F7/24G7/27F67F57F47F37F27F17F05D05D15D25D35D47F67F57F47F37F27F17F05D36H15/26H13/26H11/26H9/26H7/26H5/26F7/26F5/26F3/26F1/24F9/24I15/2Pr3H43H53H63F23F33F41G43P2§3-2稀土离子的吸收光谱稀土离子的吸收光谱　 稀土离子的吸收光谱的产生归因于三种情稀土离子的吸收光谱的产生归因于三种情况：况： 来自来自fn组态内的能级间跃迁即组态内的能级间跃迁即f-f跃迁；跃迁； 组态间的能级间跃迁即组态间的能级间跃迁即f-d跃迁；跃迁； 电荷跃迁如配体向金属离子的电荷跃迁。

电荷跃迁如配体向金属离子的电荷跃迁1.f-f跃迁光谱：跃迁光谱： 指指 fn组态内不同组态内不同J能级间跃迁产生的光谱能级间跃迁产生的光谱 f-f跃迁光谱的特点跃迁光谱的特点：　a.f-f电偶极跃迁宇称选则规则禁阻电偶极跃迁宇称选则规则禁阻 因此不能观察到气态稀土离子的因此不能观察到气态稀土离子的f-f电电偶极跃迁吸收光谱偶极跃迁吸收光谱 但在液体和固体中由于受配体场的微但在液体和固体中由于受配体场的微扰，可观察到响应的谱带，但强度很弱扰，可观察到响应的谱带，但强度很弱（相对于（相对于d-d跃迁）跃迁） 摩尔消光系数摩尔消光系数 Є＝＝0.5. (l/molcm) b. f-f跃迁光谱是类线性的光谱跃迁光谱是类线性的光谱 谱带尖锐的原因是谱带尖锐的原因是:处于内层的处于内层的4f电子电子受到受到5s 和和5p电子的屏蔽，受环境的影响较电子的屏蔽，受环境的影响较小，所以自由离子的光谱是类原子的线性小，所以自由离子的光谱是类原子的线性光谱[Kr]4d104fn5S25P65d0-16S2　　 于于d-d跃迁吸收光谱有所区别：跃迁吸收光谱有所区别： 由于由于d电子是处于外层，易受环境的影电子是处于外层，易受环境的影响使谱带变宽。

响使谱带变宽 如稀土离子的如稀土离子的f-f 跃迁谱带的分裂为跃迁谱带的分裂为100cm-1左右，而过渡金属元素的左右，而过渡金属元素的d-d跃迁跃迁谱带的分裂谱带的分裂1000~3000cm-1左右　c.谱带的范围较广谱带的范围较广 在近紫外、可见光和近红外都能得到在近紫外、可见光和近红外都能得到稀土离子的光谱稀土离子的光谱　　 Sc,Y,La,Lu三价离子是封闭壳层，从三价离子是封闭壳层，从基态跃迁至激发态所需能量较高，因而基态跃迁至激发态所需能量较高，因而它们在　它们在　200-1000nm范围内无吸收，无范围内无吸收，无色 Ce3+ Eu3+Gd3+Tb3+ 虽然在虽然在200~1000nm范围内有吸收，范围内有吸收，但大部分落在但大部分落在紫外区紫外区，所以通常也，所以通常也无色无色　　　　Yb3+的吸收落在的吸收落在近红外区近红外区所以也所以也无色无色 Pr3+ Nd3+Pm3+ Sm3+ Dy3+ Ho3+ Er3+ Tm3+ 吸收在吸收在可见光区可见光区，所以，所以有色有色。

元素元素 吸收范围吸收范围(nm) 颜色　颜色　 元素元素 吸收范围吸收范围(nm)　颜色　颜色La3+（（4f0)　无　无 无无 Lu3+ （（4f14) 　　　　 无　　无　　 无色无色Ce3+ （（4f1) 210-251 无色无色 Yb3+ （（4f13) 975 无色无色Pr3+ （（4f2) 444 -588 绿色　绿色　 Tm3+ （（4f12) 360-780 绿色绿色Nd3+ （（4f3) 354-868 微红　微红　 Er3+ （（4f11) 364-652 微红微红 Pm3+（（4f4) 548-735 粉红粉红 Ho3+ （（4f10) 287-641 粉红粉红 黄黄 黄黄Sm3+（（4f5) 362-402 黄　　黄　　 Dy3+ （（4f9 ) 350-910 黄黄Eu3+ （（4f6) 375-394 无色　无色　 Tb3+ （（4f8) 284-477 无色无色Gd3+ （（4f7) 272-275 无色　无色　 Sm2+ （（4f6) 红褐色红褐色Eu2+ （（4f7) 黄色　　　黄色　　　 Yb2+ （（4f14) 绿色绿色 从上表可看出：从上表可看出： RE3+的颜色，其中的颜色，其中4fn ,4f14-n组态的离子有组态的离子有相近的颜色相近的颜色 。

但是稀土离子的这种颜色的但是稀土离子的这种颜色的“规律性规律性”并无内并无内在结构上的联系，因为吸收谱带的位置并不相在结构上的联系，因为吸收谱带的位置并不相同，物质颜色相近是是透过的光波的混合的结同，物质颜色相近是是透过的光波的混合的结果，果，或许是某种巧合或许是某种巧合稀土离子（稀土离子（III）的）的f-f跃迁光谱主要是跃迁光谱主要是: 4fn组态组态:基态基态→激发态跃迁的造成的激发态跃迁的造成的. 其中其中Sm3+ Eu3+除了基态（除了基态（６６H5/2, 7F0)向激向激发态跃迁外，还存在着由第一、二激发态发态跃迁外，还存在着由第一、二激发态（（ Sm3+ ：６：６H７７/2 和和Eu3+ ：：7F１１ 7F２２)向更高能态向更高能态的跃迁能级图能级图.ppt Sm3+ Eu3+的这种有别于其它三价稀土离子的这种有别于其它三价稀土离子的情况是由于的情况是由于Sm3+ 的的６６H７７/2 和和Eu3+ 的的7F１１ 7F２２能级与基态能级差太小，常温下部分离子可居于能级与基态能级差太小，常温下部分离子可居于上述能态的原因上述能态的原因。

2.f-d跃迁光谱跃迁光谱　　稀土离子的　　稀土离子的f-d跃迁光谱不同于跃迁光谱不同于f-f跃迁光跃迁光谱　　　　　　 4f n　　→ 　　4f n-15d1跃迁是组态间的跃迁跃迁是组态间的跃迁 这种跃迁是宇称选律规则允许的，因此这种跃迁是宇称选律规则允许的，因此4fn→4fn-15d1跃迁强度较大跃迁强度较大 摩尔消光系数摩尔消光系数 Є＝＝50-800 l/molcm 稀土离子（稀土离子（III）的）的4fn　　→ 　　4fn-15d1 跃迁吸收带一般出现在紫外光区跃迁吸收带一般出现在紫外光区 并具有以下并具有以下特点：特点：(1).由于由于5d能级易受周围配体场的影响，谱带相能级易受周围配体场的影响，谱带相应于应于f-f跃迁谱带变宽跃迁谱带变宽2).通常比通常比4f0，，4f7组态多出１个或２个电子的离组态多出１个或２个电子的离子易出现此类跃迁子易出现此类跃迁　　如：　　如： Ce 3+ （（4f1) ，， Pr 3+ （（4f2) ，， Tb 3+ （（4f8) 离子激发一个电子可具有稳定的电子结构，离子激发一个电子可具有稳定的电子结构，或较稳定的电子结构。

因此易出现：或较稳定的电子结构因此易出现： 4fn　　→ 　　4fn-15d1跃迁跃迁 但这些吸收带通常出现在紫外区但这些吸收带通常出现在紫外区(３３).一些二价稀土离子在可见光区也可产生一些二价稀土离子在可见光区也可产生 4fn→ 4fn-15d1跃迁跃迁 因为二价稀土离子的因为二价稀土离子的4f n → 4fn-15d1能级差能级差较小吸收带出现在可见光区，较小吸收带出现在可见光区，这是与三价稀土这是与三价稀土离子的不同之处离子的不同之处0-40-80-1204080120X103cm-1LaPrPm EuGd Dy ErYbTb Ho Tm LuCe NdSmLaPrPm EuGd Dy ErYbTb Ho Tm LuCe NdSmRE3+RE2+4f5d6s6p4f6s5d6p040-203.电荷跃迁光谱电荷跃迁光谱　　稀土离子的电荷跃迁光谱易发生在配合物稀土离子的电荷跃迁光谱易发生在配合物中指配体向金属离子发生电荷跃迁而产生的中指配体向金属离子发生电荷跃迁而产生的吸收光谱，是电子云从配体的分子轨道向金属吸收光谱，是电子云从配体的分子轨道向金属离子的轨道从新分配的结果。

离子的轨道从新分配的结果 M — LӨ吸收能量吸收能量 稀土配合物能否产生电荷跃迁吸收光谱稀土配合物能否产生电荷跃迁吸收光谱 取决取决于配体和稀土离子的氧化还原性于配体和稀土离子的氧化还原性　　　　电荷跃迁吸收谱带的特点：电荷跃迁吸收谱带的特点： 谱带宽、强度大，谱带位置取决于配体及谱带宽、强度大，谱带位置取决于配体及稀土离子的性质稀土离子的性质１）谱带出现的条件：（１）谱带出现的条件： a.金属离子氧化性强，易获得电子（如金属离子氧化性强，易获得电子（如Sm３３+ Eu３３+ Tm３３+Yb３３+　　Ce4+)的配合物中易出现电的配合物中易出现电荷跃迁吸收谱带荷跃迁吸收谱带b.对于给定的配体来说：对于给定的配体来说： 当稀土离子一定时，当稀土离子一定时，配体的还原性强配体的还原性强，易给，易给出电子出电子,配合物中配合物中易出现电荷跃迁吸收谱带易出现电荷跃迁吸收谱带 如：对于如：对于Sm３３+ Yb３３+的环戊二烯和环辛四的环戊二烯和环辛四烯配合物来烯配合物来 说，由于环辛四烯的还原性较环说，由于环辛四烯的还原性较环戊二烯强，因此在戊二烯强，因此在 Sm３３+ Yb３３+的环辛四烯配的环辛四烯配合物中可以看到电荷跃迁吸收谱带。

合物中可以看到电荷跃迁吸收谱带RERE（２）（２）. 谱带的位置：谱带的位置：a.配体的还原性强配体的还原性强，配合物中易出现电荷跃迁吸收，配合物中易出现电荷跃迁吸收谱带，谱带，谱带的位置越向低波数方向移动谱带的位置越向低波数方向移动　例如：　例如： Sm３３+ Eu３３+ Yb３３+的的Br-配合物电荷跃迁配合物电荷跃迁吸收谱带的位置比吸收谱带的位置比Cl-的配合物电荷跃迁吸收谱的配合物电荷跃迁吸收谱带的位置出现在较低波数处带的位置出现在较低波数处b.对于给定的配体来说：金属离子氧化性强对于给定的配体来说：金属离子氧化性强，越易，越易获得电子，电荷跃迁吸收获得电子，电荷跃迁吸收谱带越易出现在较低谱带越易出现在较低波数处例如：例如： Sm３３+ Eu３３+ Tm３３+Yb３３+的配合物中易出现的配合物中易出现电荷跃迁吸收谱带电荷跃迁吸收谱带. 而且而且Eu３３+的电荷跃迁吸收谱带出现在的电荷跃迁吸收谱带出现在较低较低波数处波数处; Tm３３+的电荷跃迁吸收谱带出现在的电荷跃迁吸收谱带出现在较高波数较高波数处处. 原因：原因：Eu３３+的氧化性最强，易获得电子；的氧化性最强，易获得电子； Tm３３+的氧化性最弱，得电子较难，的氧化性最弱，得电子较难，需需吸收较高能量才能发生跃迁。

　　吸收较高能量才能发生跃迁　　ΦΦ0 0 TmTm3+3+/Tm/Tm2+2+<-1.51 v<-1.51 vΦΦ0 0 SmSm3+3+/Sm/Sm2+2+=-1.51 v=-1.51 vΦΦ0 0 YbYb3+3+/Yb/Yb2+2+=-1.21 v=-1.21 vΦΦ0 0 EuEu3+3+/Eu/Eu2+2+=-0.429 v=-0.429 v说明三价稀土离子的氧化性顺序说明三价稀土离子的氧化性顺序氯化物的第一电荷跃迁谱带的位置：氯化物的第一电荷跃迁谱带的位置： Eu３３+ （（33200cm-1)< Yb３３+ （（36700cm-1)< Sm３３+（（43100cm-1)< Tm３３+ （（46800cm-1).　　电荷跃迁不仅可以出现在稀土配合物中，　　电荷跃迁不仅可以出现在稀土配合物中，在过渡金属配合物中也可出现在过渡金属配合物中也可出现 如：如：MnO4-离子中离子中，，Mn(VII)无无3d电子，电子，所以不可能发生所以不可能发生d-d跃迁，跃迁，它显色的主要原因它显色的主要原因就是电荷跃迁就是电荷跃迁。

§3-3稀土配合物的吸收光谱稀土配合物的吸收光谱　 当稀土离子与配体形成配合物时，配当稀土离子与配体形成配合物时，配体场对稀土离子的体场对稀土离子的f-f跃迁光谱产生一定跃迁光谱产生一定的影响，通常使的影响，通常使f-f跃迁谱带位置发生移跃迁谱带位置发生移动，同时也会改变谱带的强度动，同时也会改变谱带的强度 下面我们将从这两个方面分别讨论稀下面我们将从这两个方面分别讨论稀土配合物的吸收光谱土配合物的吸收光谱1.配合物的谱带位移（电子云重排效应）配合物的谱带位移（电子云重排效应） （１）电子云重排效应：（１）电子云重排效应：（（nephelauxetic) 当稀土离子与不同的配体形成配合物时，当稀土离子与不同的配体形成配合物时，稀土离子的相同稀土离子的相同J能级间的跃迁谱带发生微小的能级间的跃迁谱带发生微小的位移，这种现象称为谱带位移或电子云重排效位移，这种现象称为谱带位移或电子云重排效应　　例如：　　例如：PrCl63-、、PrBr63-和和Pr(H2O)63+的的３３H4→ 1D2的跃迁谱带的位置（的跃迁谱带的位置（ σ））出现在：出现在：16890,16810,16780cm-1 处处，即电子云重，即电子云重排效应造成的。

排效应造成的　　电子云重排效应产生的原因：电子云重排效应产生的原因： 形成配合物后中心离子与配体之间存形成配合物后中心离子与配体之间存在着某种程度的在着某种程度的共价作用，共价作用，这种共价作用这种共价作用的程度虽然较弱，但可的程度虽然较弱，但可使稀土离子的能级使稀土离子的能级发生微小的改变，发生微小的改变，引起吸收谱带发生微小引起吸收谱带发生微小的位移不同的配体共价作用不同，所以的位移不同的配体共价作用不同，所以引起能级的改变量不同，故谱带位移程度引起能级的改变量不同，故谱带位移程度不同共价作用产生的机理：共价作用产生的机理： 4f轨道直接参与分子轨道的形成及成轨道直接参与分子轨道的形成及成键，使键，使4f轨道能级发生改变，导致谱带位轨道能级发生改变，导致谱带位移；移； 配体的电子云部分转移到稀土离子的配体的电子云部分转移到稀土离子的空的空的6s6p轨道上形成部分共价键，同时轨道上形成部分共价键，同时对对4f轨道能级产生影响，使轨道能级产生影响，使4f轨道能级发轨道能级发生改变，导致谱带位移生改变，导致谱带位移（２）影响电子云重排效应的因素：（２）影响电子云重排效应的因素： a.配体的性质：配体的性质： 稀土离子配合物电子云重排效应的稀土离子配合物电子云重排效应的大小可定量的用电子云重排参数大小可定量的用电子云重排参数（１－（１－β，，））来表示。

来表示 （１－（１－β，，）越大表示谱带位移程度）越大表示谱带位移程度越大稀土配合物的（１－稀土配合物的（１－β，，）顺序如下：）顺序如下： F-

减小 重排效应、（重排效应、（1- β，，）、（）、（CN）） 与中心离子与配体的距离与中心离子与配体的距离 Pr3+: σ, (1- β，，), CN, RPr-O Nd : σ, (1- β，，) , CN, RNd-O cm-1 , x10-3, nm cm-1 , x10-3, nmLn(aq) 20750 11.2 0.259 23393 9 0.250 LnL+ 20719 1.5 11.0 0.258 23348 1. 9 8 0.249LnL-2 20689 3.1 10.5 0.257 23313 3.9 8 0.248LnL33- 20621 6.2 10.0 0.255 23279 4.9 8 0.247Na3LnL3. 20582 8.1 9.5 0.254 23262 5.6 8 0.246 σ:为为稀土离子稀土离子谱带谱带的中心波数。

的中心波数 L: (-OOCCH2 OCH2COO -)2. 谱带强度：谱带强度：（取决于跃迁强度和跃迁辐射类型）（取决于跃迁强度和跃迁辐射类型） （（1）跃迁强度与跃迁辐射类型）跃迁强度与跃迁辐射类型　　 a.　跃迁强度决定于能态之间跃迁的可能　跃迁强度决定于能态之间跃迁的可能性，即振子强度性，即振子强度f　　　　　　　　f=4.32x10-9 εi(σ)d σ f振子强度是无量纲的量，振子强度是无量纲的量， εi是在能量为是在能量为σ（（cm-1）时的吸收率，即摩尔消光系数，）时的吸收率，即摩尔消光系数， σ为能为能量f等于等于εi对能量对能量σ的积分　　　　显然摩尔消光系数越大，则谱带的显然摩尔消光系数越大，则谱带的振子强度振子强度f越越大，跃迁强度越大，谱带越强　大，跃迁强度越大，谱带越强　b.跃迁辐射的类型：跃迁辐射的类型： 根据现代光学模型，光谱的产生是由于辐射根据现代光学模型，光谱的产生是由于辐射能的被吸收和释放辐射能的吸收和释放可分为能的被吸收和释放辐射能的吸收和释放可分为以下几种类型：以下几种类型：　　　　 电偶极辐射跃迁电偶极辐射跃迁 磁偶极辐射跃迁磁偶极辐射跃迁 电四极跃迁电四极跃迁　　电偶极辐射跃迁强度最大，一般　　电偶极辐射跃迁强度最大，一般f值为值为10-５５ －－10-６６ ，后两种跃迁强度较弱，磁偶极辐射跃迁，后两种跃迁强度较弱，磁偶极辐射跃迁强度为强度为10-８８左右，电四极跃迁强度为左右，电四极跃迁强度为10-11左右。

左右　　 因此实际观察到的谱带跃迁是由电、因此实际观察到的谱带跃迁是由电、磁偶极越迁产生的磁偶极越迁产生的 即：即： 振子强度振子强度f＝＝ f（电偶）＋（电偶）＋f（磁偶）（磁偶） 谱带强度决定于电、磁偶极越迁，谱带强度决定于电、磁偶极越迁，当当没有电偶极越迁时，则磁偶极越迁和电四没有电偶极越迁时，则磁偶极越迁和电四极跃迁就变得重要起来极跃迁就变得重要起来（２）跃迁选律：（２）跃迁选律：不论是那种跃迁都必须服从选择不论是那种跃迁都必须服从选择规则，否则跃迁是不可能进行的多电子原子的跃规则，否则跃迁是不可能进行的多电子原子的跃迁选律如下：迁选律如下：跃迁类型跃迁类型 ΔJ ΔL 宇称变化宇称变化 　　ΔS电偶极越迁电偶极越迁 o,±1, o,±1. 有有 ００ 　　 J1+ J2 ≧≧1 不同组态内跃迁，不同组态内跃迁， 如如 fn —fn-1d1磁偶极越迁磁偶极越迁 o,±1, o,±1, 　　 无　无　 ００ J1+ J2 ≧≧1 相同组态内跃迁相同组态内跃迁电四极跃迁电四极跃迁 o,±1,±２２ o,±1,±２２ 无无 0 J1+ J2 ≧≧2 相同组态内跃迁相同组态内跃迁  ΔJ为两个光谱支项的为两个光谱支项的J值之差，值之差， ΔL为两个光谱支项的为两个光谱支项的L值之差，值之差， ΔS为两个光谱支项的为两个光谱支项的S值之差。

值之差注意：注意：选择规则的有效性不是绝对的，有些限制条件选择规则的有效性不是绝对的，有些限制条件由于外场和内场的影响而变宽，说明如下：由于外场和内场的影响而变宽，说明如下：a.ΔS＝０＝０选择规则有相对的有效性选择规则有相对的有效性b. 它取决于自旋－轨道偶和的强弱程度它取决于自旋－轨道偶和的强弱程度由于自旋由于自旋－轨道偶和使－轨道偶和使ΔS＝０＝０的选择规则被解除，而稀土元的选择规则被解除，而稀土元素恰恰是具有很强的自旋－轨道偶作用，因此稀土离素恰恰是具有很强的自旋－轨道偶作用，因此稀土离子的能级跃迁并不完全服从子的能级跃迁并不完全服从ΔS＝０＝０的选律，的选律， 即即ΔS≠００时也可发生能级跃迁时也可发生能级跃迁例：例：Eu 3+:5D07Fjb.宇称选择规则一般是比较严格的，但也不是绝宇称选择规则一般是比较严格的，但也不是绝对的 由于稀土离子的由于稀土离子的f-f跃迁是跃迁是fn组态内跃迁，始组态内跃迁，始态和终态的宇称相同，因而电偶极越迁是禁阻的，态和终态的宇称相同，因而电偶极越迁是禁阻的，磁偶极越迁是允许的磁偶极越迁是允许的 但由于在络合物和晶体中，但由于在络合物和晶体中，金属离子的对称中金属离子的对称中心移动或晶格的振动运动，使相反宇称的不同组态心移动或晶格的振动运动，使相反宇称的不同组态混入混入fn组态中，使宇称选择规则部分被解除，使电组态中，使宇称选择规则部分被解除，使电偶极越迁成为可能。

偶极越迁成为可能这种跃迁称为诱导电偶极越迁这种跃迁称为诱导电偶极越迁或强迫电偶极越迁或强迫电偶极越迁它的强度比允许的它的强度比允许的f-d电偶极电偶极越迁弱，但仍比越迁弱，但仍比fn组态内的磁偶极越迁要强组态内的磁偶极越迁要强1-2个个数量级c. J的选择规则虽然也是严格的，但也不是绝对的选择规则虽然也是严格的，但也不是绝对的 实验表明在配体场中引起磁偶极越迁的上下实验表明在配体场中引起磁偶极越迁的上下两个能级的两个能级的ΔJ可以大于一个单位，甚至是６个可以大于一个单位，甚至是６个单位 例如：例如： Eu3+：：5D１１→7F１１：：540nm 5D0 →7F1 ：：590nm 5D0 →7F2 ：：620nm 5D0 →7F3 ：：650nm 5D0 →7F4 ：：705nm 5D0 →7F0 ：：579.5nm（与（与590nm 谱带重谱带重叠，很难看到）叠，很难看到）（３）超灵敏跃迁：（３）超灵敏跃迁： 在理论上在理论上f-f跃迁的强度是不大的。

但某些跃迁的强度是不大的但某些f-f跃迁的吸收带的振子强度随稀土离子的周围环境跃迁的吸收带的振子强度随稀土离子的周围环境的变化而明显增大，远远超过其它跃迁这种越的变化而明显增大，远远超过其它跃迁这种越迁服从电四极跃迁的选择规则这种越迁叫做超迁服从电四极跃迁的选择规则这种越迁叫做超灵敏跃迁灵敏跃迁 超灵敏跃迁产生的原因目前上不十分清楚，超灵敏跃迁产生的原因目前上不十分清楚，对大家的要求是了解超灵敏跃迁的概念对大家的要求是了解超灵敏跃迁的概念　　 稀土离子的超灵敏跃迁光谱强度往往与配体稀土离子的超灵敏跃迁光谱强度往往与配体的碱性、溶剂金属离子的性质等因素有关有关的碱性、溶剂金属离子的性质等因素有关有关这方面的文献报道很多，有兴趣的同学可以看这方面的文献报道很多，有兴趣的同学可以看看　　 Pr3+: 3H4→ 3P2 22500cm-1 G.H.Diekt etal . Applied Optics,2,675(1963) Nd3+: 4I9/2→ 4G5/2 17300cm-1 K.B.Yatsimirkii etal . Coord.Chem.Rev.,27,223(1979) Dy3+: 6H15/2→6F11 /2 7700cm-1 K.B.Yatsimirkii and N.K.Davidenko, Coord.Chem.Rev. 27,223(1979) 3.谱带的精细结构谱带的精细结构 （１）定义：（１）定义：用高分辨摄谱仪对用高分辨摄谱仪对RE3+的溶液和的溶液和晶体进行摄谱，在低温时通常可发现其吸收和晶体进行摄谱，在低温时通常可发现其吸收和发射光谱是由若干组尖锐的谱线构成的。

每组发射光谱是由若干组尖锐的谱线构成的每组谱线的整个空间为谱线的整个空间为300 cm-1 或更小各组吸收或更小各组吸收带的间距为带的间距为1000 cm-1 ,组中谱线间距为１组中谱线间距为１00 cm-1 或更小，这些组内的尖锐谱线称为光谱的或更小，这些组内的尖锐谱线称为光谱的精细结构精细结构如图所示：如图所示：Er(C2H5SO4)3.9H2O的一些谱带：的一些谱带： 从从Er3+ 4I15/2 基态向基态向 → 激发态的跃迁激发态的跃迁　精细结构精细结构高分辨摄谱仪摄高分辨摄谱仪摄　一般光谱一般光谱普通摄谱仪摄普通摄谱仪摄4 4I I15/215/2－－－－ 4 4F F9/29/24 4I I15/215/2－－－－ 4 4S S3/23/24 4I I15/215/2－－－－ 4 4HH11/211/2(2)产生的原因：产生的原因：　　以球形对称的自由　　以球形对称的自由RE3+的每一个的每一个J能级（光谱能级（光谱支项），在配体场的影响下，其原有的对称性被破支项），在配体场的影响下，其原有的对称性被破坏，消除了坏，消除了2S+1LJ光谱支项的光谱支项的J能级的能级的(2J+1)的简的简并状态，并状态，J能级分裂为若干个能级分裂为若干个Jz亚能级能级（此时亚能级能级（此时J相同，相同，Jz不同）不同） 例如：例如： 4F9/2分裂为分裂为 4F9/2（（±9/2, ±7/2, ±5/2, ±3/2, ±1/2) 在符合选择规则的情况下，不同的在符合选择规则的情况下，不同的Jz能级间发能级间发生跃迁，使原谱带发生分裂，产生了光谱的精细结生跃迁，使原谱带发生分裂，产生了光谱的精细结构。

构（３）简并度的消除程度（３）简并度的消除程度　　取决于　　取决于RE3+所处的配体场的对称性高低和强所处的配体场的对称性高低和强度 如如J=4在在C3v对称性的配体场中，只能分裂对称性的配体场中，只能分裂为６个为６个Jz能级；在能级；在C２２v对称性的配体场中则可分对称性的配体场中则可分裂为９个裂为９个Jz能级 不同配体场中不同配体场中J能级分裂的数目可根据群论能级分裂的数目可根据群论的方法获得的方法获得 用时可查表，见下表：用时可查表，见下表：　　　表：在配体场中不同表：在配体场中不同J能级分裂后的能级分裂后的Jz亚能级数亚能级数配体场配体场 J 0 1 2 3 4 5 6 7 ½ 3/2 5/2 7/2 9/2 11/2 13/2 15/2对称性对称性 2J+1 1 3 5 7 9 11 13 15 2 4 6 8 10 12 1 4 16 C2 C2h 1 3 5 7 9 11 13 15D2 D2h C2v C3 C3v 1 2 3 4 5 6 7 8ChC3h 1 2 3 5 6 7 9 10 D3h D3dC6vC4v C4h 1 2 4 5 7 8 10 11D4h D2dS4T Th 1 1 2 3 4 4 6 6 1 1 2 3 3 4 5 5 Td Oh注意：注意： J=0,J=1/2时，在任何场中都不发生分时，在任何场中都不发生分裂。

裂　　对谱带的精细结构进行分析一般是不容易　　对谱带的精细结构进行分析一般是不容易的，因为它相当复杂尤其在溶液中，溶剂可的，因为它相当复杂尤其在溶液中，溶剂可使谱带变宽，不易辨认出精细结构，只有在使谱带变宽，不易辨认出精细结构，只有在较简单的情况下，谱带精细结构分析才是可能较简单的情况下，谱带精细结构分析才是可能的如：当跃迁发生在两的能级中，其中一个能级的如：当跃迁发生在两的能级中，其中一个能级的J=0或或 J=1/2时，谱带简单，可以进行精细结构的分析时，谱带简单，可以进行精细结构的分析 见下图：见下图：Eu(terpy)3(ClO4)3, D3对称性对称性对称性对称性 的光谱精细结构的光谱精细结构的光谱精细结构的光谱精细结构5D0－－ ７７F15D0－－ ７７F25D0－－ ７７F4595.3nm616.4nm617.0nm617.5nm618.6nm687.8nm689.1nm693.9nm695.5nm697.7nm702.6nm702.9nm592.1nm595.7nm§3-4稀土离子的激光性质稀土离子的激光性质 1.概论概论 自从自从1961年以来，稀土离子首先是年以来，稀土离子首先是Sm2+(以以CaF2为基体为基体)Nd3+(以以CaWO4或玻璃为基体或玻璃为基体)用于用于制作激光材料以来，人们开始对稀土离子的激光活制作激光材料以来，人们开始对稀土离子的激光活性给予了高度的重视。

性给予了高度的重视 70年代稀土激光材料得到了发展，今天稀土年代稀土激光材料得到了发展，今天稀土离子已广泛的用于固体激光器材料目前已发现了离子已广泛的用于固体激光器材料目前已发现了３个二价稀土离子和３个二价稀土离子和11个三价稀土离子可作为激光个三价稀土离子可作为激光材料它们以晶体、无定型固体、金属有机化合物材料它们以晶体、无定型固体、金属有机化合物等为基体等为基体 目前已用到激光器上的金属离子中除了铁族目前已用到激光器上的金属离子中除了铁族离子和离子和U3+外，其余均是稀土离子外，其余均是稀土离子 二价离子：二价离子： Sm2+ :2种基质种基质 Dy2+ :1种基质种基质 Tm2+ :1种基质种基质 三价离子三价离子: Ce 3+ : Pr3+ :7种基质种基质 Nd3+ :93种基质种基质 Sm 3+: Eu3+ :2种基质种基质 Tb3+ :1种基质种基质 Dy3+ :1种基质种基质 Ho3+ :29种基质种基质 Er3+ :16种基质种基质 Tm3+ :18种基质种基质 Yb3+ :8种基质种基质2.稀土离子的激光机理稀土离子的激光机理　　　微观物质体系总是由大量的粒子构成的，　　　微观物质体系总是由大量的粒子构成的，这些粒子可通过各种形式交换能量。

有些粒子被这些粒子可通过各种形式交换能量有些粒子被激发到高能态，另一些返回低能态在热平衡过激发到高能态，另一些返回低能态在热平衡过程中，处于各个能级的粒子，是按一定的统计规程中，处于各个能级的粒子，是按一定的统计规律分布的这一规律称为玻耳兹曼定律律分布的这一规律称为玻耳兹曼定律 一个原子在能级一个原子在能级E1中出现的几率：中出现的几率： g1e-E1/kT, 在能级在能级E2中出现的几率：中出现的几率： g2e-E2/kT(g1 g2分别为处于能级分别为处于能级E1 E2的状态数，既简并度的状态数，既简并度或称为统计权重或称为统计权重 K为玻耳兹曼常数＝为玻耳兹曼常数＝1.3805x10-23 J/K）） 因此，体系中处于能级因此，体系中处于能级E1 E2的原子或粒子数的原子或粒子数n1 n2的比值为：的比值为：　　　　 n２２ ／／n１１ ＝＝ g2 /g1e-(E2-E1)/kT 在在T>0, 　　 E2 >E1时，时， n１１ ／／g1 > n２２ ／／g２２. 这种粒子分布称为粒子的正常分布，波尔兹曼这种粒子分布称为粒子的正常分布，波尔兹曼分布。

分布 但在外界能源的激发下，这种粒子的正常分布但在外界能源的激发下，这种粒子的正常分布的热平衡将被打破，使处于高能态的热平衡将被打破，使处于高能态E2的粒子数的粒子数 n２２大大增加大大增加 ，以至达到，以至达到 n２２ ／／g２２ > n１１ ／／g1 ，， 这时的粒子分布称为粒子的反常分布这时的粒子分布称为粒子的反常分布　　激激 光：光： 是受激辐射而得到的加强光，具有高亮度、是受激辐射而得到的加强光，具有高亮度、高单色性和高方向性的三大特点的光是一种光高单色性和高方向性的三大特点的光是一种光量子放大现象，是受激辐射放大的简称量子放大现象，是受激辐射放大的简称　　为了获得光量子放大，必须首先要破坏粒子　　为了获得光量子放大，必须首先要破坏粒子的正常分布，的正常分布，实现粒子的反常分布实现粒子的反常分布但只有少数但只有少数物质的粒子可实现反常分布而且能实现反常分物质的粒子可实现反常分布而且能实现反常分布的物质，也不是在该物质中的任何两个能级之布的物质，也不是在该物质中的任何两个能级之间都可能实现的间都可能实现的 它必须具备一定的条件：它必须具备一定的条件： 即适当的能级、适当的能量输入系统。

即适当的能级、适当的能量输入系统　　具备上述两个条件的物质体系，有可能实现　　具备上述两个条件的物质体系，有可能实现粒子的反常分布粒子的反常分布. 处于反常分布的粒子体系在一定的条件下就处于反常分布的粒子体系在一定的条件下就可能产生激光可能产生激光　　　　在激光材料中，能使粒子反常分布的物质称在激光材料中，能使粒子反常分布的物质称为激光介质为激光介质　　大多数稀土离子可作为激光介质这是因为　　大多数稀土离子可作为激光介质这是因为这些稀土离子的这些稀土离子的4f电子组态中，电子组态中，具有较长的激发具有较长的激发态原子寿命的能级态原子寿命的能级（平均寿命：（平均寿命：10-2~ 10-5s),比比其他粒子的激发态寿命（其他粒子的激发态寿命（10-８８~ 10-９９s)长，这长，这是实现粒子反常分布的重要条件是实现粒子反常分布的重要条件　　　　现以现以Nd3+为例，说明激光产生的过程：为例，说明激光产生的过程：　　首先看　　首先看Nd3+的能级图的能级图能量能量x103cm-1151054F3/24I15/24I13/24I11/24I9/2曲线：无辐射跃迁，曲线：无辐射跃迁，实线：辐射跃迁实线：辐射跃迁泵跃迁激光跃迁１２３４四级激光系统的能级图四级激光系统的能级图Nd3+的能的能级和跃迁级和跃迁 当光照射时，当光照射时，Nd3+中的电子受激发产生吸中的电子受激发产生吸收，由基态跃入激发态收，由基态跃入激发态4F3/2或以上能级，在高或以上能级，在高能级的电子可以较快的速度无辐射跃迁到平均寿能级的电子可以较快的速度无辐射跃迁到平均寿命最长的（命最长的（2.32x10-4s ））4F3/2能态，集中在能态，集中在4F3/2能态的电子再跃迁到能态的电子再跃迁到4Ij各能态。

各能态　　在此过程中，由于　　在此过程中，由于4I13/2 4I11/2 与基态与基态4I9/2的能差较大（的能差较大（2000cm-1)左右，在室温时，处左右，在室温时，处于于4I13/2 4I1１１/2 能级的粒子数目较少，因此受激能级的粒子数目较少，因此受激发后，在发后，在4F3/2能态的粒子数目比在能态的粒子数目比在4I13/2 4I1１１/2 能级的粒子数目多，这样就可能在能级的粒子数目多，这样就可能在4F3/2能态和能态和4I13/2 或在或在4F3/2能态和能态和4I1１１/2能态之间实现粒子能态之间实现粒子的反常分布，从而产生激光的反常分布，从而产生激光　　 从从Nd3+的四级激光系统的能级图可以看的四级激光系统的能级图可以看出四级激光产生的过程是：出四级激光产生的过程是： 吸收能量激发吸收能量激发→无辐射跃迁无辐射跃迁→发射激光发射激光→无辐射回到基态无辐射回到基态 完成整个过程需四个步骤，所以叫做四级激完成整个过程需四个步骤，所以叫做四级激光大多数稀土离子可作为四级激光光大多数稀土离子可作为四级激光. 在稀土激光材料的两端装有两面对激光波长在稀土激光材料的两端装有两面对激光波长具有不同反射率的反射镜，放在内衬银或铝等反具有不同反射率的反射镜，放在内衬银或铝等反射材料的聚光器内，用脉冲氙灯、氪灯、发光二射材料的聚光器内，用脉冲氙灯、氪灯、发光二极管或激光等作为激发光源极管或激光等作为激发光源(或称光泵或称光泵)，由光泵，由光泵发出的光被稀土激活离子吸收后，使稀土离子从发出的光被稀土激活离子吸收后，使稀土离子从基态基态1激发至上能级激发至上能级4，再无辐射弛豫至亚稳态，再无辐射弛豫至亚稳态3。

当从当从3以辐射弛豫的方式返回基态以辐射弛豫的方式返回基态1(三能级三能级系统系统)或返回能级或返回能级2(四能级系统四能级系统)时，发出的光在时，发出的光在材料两端的反射镜之间来回产生振荡，当增益大材料两端的反射镜之间来回产生振荡，当增益大于损耗，满足产生激光的条件时，就从镜子反射于损耗，满足产生激光的条件时，就从镜子反射率低的一端输出激光率低的一端输出激光. 在四能级系统中，为降低阈值，稀土激光材在四能级系统中，为降低阈值，稀土激光材料必须满足如下的要求：料必须满足如下的要求： (1)为了更好地被光泵激发，稀土激活离子必须有为了更好地被光泵激发，稀土激活离子必须有多的吸收谱带，并与光泵发射的波长相匹配，以使多的吸收谱带，并与光泵发射的波长相匹配，以使激光材料可从光泵吸收更多能量激光材料可从光泵吸收更多能量 (2)稀土激活离子必须从能级稀土激活离子必须从能级4以无辐射弛豫的方以无辐射弛豫的方式很快地弛豫至产生激光的亚稳态式很快地弛豫至产生激光的亚稳态3 (3)从从3至至2的激光跃迁的荧光谱线要窄但对用于的激光跃迁的荧光谱线要窄但对用于调调Q操作和可调谐操作的激光材料则荧光谱线要操作和可调谐操作的激光材料则荧光谱线要宽。

宽 (4)从能级从能级3至至2产生激光的跃迁必须尽可能是产生激光的跃迁必须尽可能是辐射跃迁，不含无辐射跃迁辐射跃迁，不含无辐射跃迁 (5)从能级从能级3至至2产生激光的跃迁的荧光分支比要产生激光的跃迁的荧光分支比要尽可能大尽可能大 (6)不发生从能级不发生从能级3吸收光泵或激光的能量以后吸收光泵或激光的能量以后向更高能跃迁的激发态吸收向更高能跃迁的激发态吸收 (7)从能级从能级2至基态至基态1须是很快的弛豫过程，否则须是很快的弛豫过程，否则粒子将积累在能级粒子将积累在能级2上排泄不出去而影响在能级上排泄不出去而影响在能级3实现粒子数反转实现粒子数反转8）产生激光末端能级）产生激光末端能级2的能量要大（的能量要大（2000cm-1)，，以免在其上产生粒子的热反转，否则须在低位下操以免在其上产生粒子的热反转，否则须在低位下操作 (9)产生的激光不被基质或其内的杂质所吸收产生的激光不被基质或其内的杂质所吸收或散射；或散射； (10)基质材料必须具有很好的光学均匀性基质材料必须具有很好的光学均匀性 (11)在材料中的散射颗粒、气泡、条纹、孪晶在材料中的散射颗粒、气泡、条纹、孪晶和应力等晶体缺陷必须尽量少。

和应力等晶体缺陷必须尽量少 (12)基质材料必须具有很好的导热性，以免被基质材料必须具有很好的导热性，以免被光泵激发时由于受热而炸裂或引起折射率随温度光泵激发时由于受热而炸裂或引起折射率随温度的变化而产生热光畸变、热透镜和自聚焦等不良的变化而产生热光畸变、热透镜和自聚焦等不良效应 (13)固体基质材料必须具有良好的机械性能：固体基质材料必须具有良好的机械性能：易被加工，而且不被激光所损伤，被激光破坏的易被加工，而且不被激光所损伤，被激光破坏的阈值要高阈值要高(14)基质材料的热膨胀系数要低，以使激光材料基质材料的热膨胀系数要低，以使激光材料可被牢固地固定可被牢固地固定 (15)材料的非线性折射率要小，否则可使激光材料的非线性折射率要小，否则可使激光束发生自聚焦而使性能变坏束发生自聚焦而使性能变坏3.稀土离子的激光性能稀土离子的激光性能　　大多数稀土离子可作为激光激活介质　　大多数稀土离子可作为激光激活介质,其中其中３个二价稀土离子和３个二价稀土离子和11个三价稀土离子是常见的个三价稀土离子是常见的激光材料，其激光光谱在激光材料，其激光光谱在500nm~3000nm围内1.01.52.02.53.04.89x102nm 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 稀土激光的光谱范围　稀土激光的光谱范围　 3.02x103nm 　　 波长波长x10３３nm 　Tb3+ 0.54　Sm2+0.700　Er3+0.85　Nd3+1.06　Nd3+1.30　Er3+1.60　Tm3+1.9　Ho3+2.1　Dy3+2.4　Er3+2.8　Dy3+3.0 　 这虽比气体和半导体激光器所产生的波长范围这虽比气体和半导体激光器所产生的波长范围小，但较有机染料类和其它类型的激光器要大。

小，但较有机染料类和其它类型的激光器要大稀土离子激光产生时，必须实现粒子的反常分布：稀土离子激光产生时，必须实现粒子的反常分布：　　稀土离子用于激光材料时，其能级系统属四级　　稀土离子用于激光材料时，其能级系统属四级激光系统电子的跃迁过程是基态电子受激发，跳激光系统电子的跃迁过程是基态电子受激发，跳到３或４，在能级４的电子快速有效的跃迁到亚稳到３或４，在能级４的电子快速有效的跃迁到亚稳态能级３，再从能级３返回到能级２，此时发射激态能级３，再从能级３返回到能级２，此时发射激光，然后回到基态能级１激光终点是能级２光，然后回到基态能级１激光终点是能级２　　通常能级２较能级１能量高出　　通常能级２较能级１能量高出2000cm-1,处于处于能级２的粒子较少，所以在３－２能级之间易形成能级２的粒子较少，所以在３－２能级之间易形成粒子的反常分布，从而产生激光粒子的反常分布，从而产生激光 这样比以基态作为三级激光终态更为有利这样比以基态作为三级激光终态更为有利 因为若以基态作为激光终态，需一半以上因为若以基态作为激光终态，需一半以上的粒子激发，才能形成粒子的反常分布，需要的粒子激发，才能形成粒子的反常分布，需要的能量非常大，对泵源的要求更苛刻，难度较的能量非常大，对泵源的要求更苛刻，难度较大。

大 所以通常采用四级激光系统，可以降低对所以通常采用四级激光系统，可以降低对泵源的要求泵源的要求　　一些三价稀土离子的能级和激光跃迁见下　　一些三价稀土离子的能级和激光跃迁见下图：图：*0510152025能量能量x103cm-10.490.620.641.041.04Pr3+Nd3+Tb3+Yb3+2 2F F5/25/22 2F F7/27/21.035 5D D4 47 7F F5 57 7F F6 60.544 4F F3/23/24 4I I15/215/24 4I I13/213/24 4I I11/211/24 4I I9/29/21.851.351.060.930.532 2P P0 02 2P P1 11 1D D2 21 1GG4 43 3F F4 43 3F F2 23 3HH6 63 3HH5 53 3HH4 4部分三价稀土离子的能级和激光跃迁部分三价稀土离子的能级和激光跃迁 在在Nd3+的激光跃迁中：的激光跃迁中： 4F3/2——4I 9/2跃迁较难，难实现反常分布；跃迁较难，难实现反常分布；　　　　4F3/2——4I11/2跃迁常见跃迁常见　　　　　　4F3/2——4I13/2跃迁常见跃迁常见　　　　　　4F3/2——4I15/2跃迁少见，能差小易产生非跃迁少见，能差小易产生非辐射跃迁。

辐射跃迁３）应用（３）应用　　稀土离子产生的激光可提供脉冲和连续的单　　稀土离子产生的激光可提供脉冲和连续的单色光，具有高亮度，方向性好，相干性好等优色光，具有高亮度，方向性好，相干性好等优点已在实验室中、光学光谱全息摄影和激光熔点已在实验室中、光学光谱全息摄影和激光熔融及医疗得到应用，同时也用于材料加工通信和融及医疗得到应用，同时也用于材料加工通信和军事中a.稀土晶体激光材料稀土晶体激光材料　　从下表可看出：　　从下表可看出： Pr的一些卤化物，在晶体状态时的一些卤化物，在晶体状态时35K~300K可的温度范围内产生脉冲激光；可的温度范围内产生脉冲激光； Nd在聚磷酸盐中在在聚磷酸盐中在300K时可产生连续激时可产生连续激光；光； 另外另外Ho,Er的氟化物，铝酸盐等在的氟化物，铝酸盐等在70~90K之间之间也可也可 产生脉冲激光产生脉冲激光　　　　　　表：整比化合物的的稀土晶体激光表：整比化合物的的稀土晶体激光晶体　　晶体　　 激光跃迁　　激光跃迁　　 波长波长nm　　　　 条件条件Pr3+PrCl3 3P0－－ 3H4 3H6 489.2,616.4, 3F2 645.2, P,≦≦65~300K 3P1－－ 3H5 529.8 P,35K PrBr3 3 P0－－3F2 640 P,300K Nd3+NdP5O14 4F3/2 －－4I11/2 1051 CW,300KLiNdP4O12 4F3/2 －－4I11/2 1048 CW,300KNaNdP4O12 4F3/2 －－4I11/2 1051 CW,300KKNdP4O12 4F3/2 －－4I11/2 1051 CW,300KNdAl3(BO3)4F3/2 －－4I11/2 1065 CW,300K 　　表：整比化合物的的稀土晶体激光表：整比化合物的的稀土晶体激光晶体　　激光跃迁　　　波长晶体　　激光跃迁　　　波长nm　　 条件条件Ho3+LiHoF4 5 F5－－ 5I6 5I7 1486, 979 P,77KHoF4 5I7 －－ 5I8 2090 P, 90K Er3+ LiErF4 4S3/2 －－4I9/2 4I15/2 1732 ,1550 P, 90K 4I11/2 －－4I13/2 2940 掺掺Er3+的玻璃激光晶体，输出：的玻璃激光晶体，输出：1730，，1550nm 激光，对人眼睛安全，大气中传输性能好，对战场激光，对人眼睛安全，大气中传输性能好，对战场硝烟穿透力强，保密性能好，不易被敌人探测，已硝烟穿透力强，保密性能好，不易被敌人探测，已制成便携式激光测距仪。

制成便携式激光测距仪 b.稀土玻璃激光稀土玻璃激光　　　　 Nd3+ Ho3+ Er3+ Tm3+ Yb3+五个稀土离子五个稀土离子可在硼酸盐、硅酸盐、磷酸盐，锗酸盐、可在硼酸盐、硅酸盐、磷酸盐，锗酸盐、铝酸盐、氟铍酸盐玻璃中发射激光，具体铝酸盐、氟铍酸盐玻璃中发射激光，具体的跃迁类型，激光波长见下表：的跃迁类型，激光波长见下表：表：稀土玻璃激光表：稀土玻璃激光离子　　　　跃迁　　　波长，离子　　　　跃迁　　　波长，X102 m 敏化剂　　　敏化剂　　　 玻璃玻璃　　　　Nd3+　　　　　　 4F3/2 －－4I９９/2 　　　　　　　　　　　　0.921 硼酸盐、硅酸盐硼酸盐、硅酸盐 (77K) 4F3/2 －－4I11/2 1.047 ~1.08 Mn2+ 硼酸盐、硅酸盐硼酸盐、硅酸盐 UO22+ 锗酸盐、磷酸盐锗酸盐、磷酸盐　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 铝酸盐、氟铍酸盐铝酸盐、氟铍酸盐 4F3/2 －－4I13/2 1.32 ~1.37 硼酸盐、硅酸盐硼酸盐、硅酸盐 磷酸盐磷酸盐Ho3+ 5F7 －－5I8 1.95 ~2.08 Yb3+ Er3+ 硅酸盐硅酸盐Er3+ 4I13/2 －－4I15/2 1.54 ~1.55 Yb3+ 硅酸盐磷酸盐硅酸盐磷酸盐Tm 3+ 3H4 －－3H6 1.85 ~2.02 Yb3+ Er3+ 硅硅酸盐酸盐Yb 3+ 2F5/2 －－2F7/2 1.0 1~1.06 硼酸盐、硅酸盐硼酸盐、硅酸盐优点优点 ：： 玻璃激光材料易于制备，热成型和冷加工玻璃激光材料易于制备，热成型和冷加工可制成各种尺寸的材料。

可制成各种尺寸的材料 稀土玻璃是目前输出能量最大，功率最高的稀土玻璃是目前输出能量最大，功率最高的固体激光材料大型的玻璃激光材料用于热核聚固体激光材料大型的玻璃激光材料用于热核聚变反应研究输出功率可达变反应研究输出功率可达1012w中小型玻璃中小型玻璃激光器用于打孔和焊接激光器用于打孔和焊接缺点：缺点： 热导性差，不能用于连续激光操作和高重复率热导性差，不能用于连续激光操作和高重复率操作c.稀土鳌合物激光材料稀土鳌合物激光材料　　稀土　　稀土Nd3+ Eu3+ Tb3+三个稀土离子可与鳌合配三个稀土离子可与鳌合配体形成环状的鳌合物，并在受激发后发射激光，具体形成环状的鳌合物，并在受激发后发射激光，具体见下表：体见下表：表：稀土鳌合物激光表：稀土鳌合物激光离子　　　跃迁　　　　　　　波长离子　　　跃迁　　　　　　　波长nm 温度温度C°Nd3+ 　　　　　　　　　　4F3/2 －－4I11/2 　　　　　　　　　　　　　　　　1057 30Eu3+ 5Do －－7F2 611~613 -150~+30Tb3+ 5D4－－7F5 574 30d.钕惰性液体激光钕惰性液体激光　　　　 Nd3+ 在一定的惰性溶剂中发射激光，可做在一定的惰性溶剂中发射激光，可做液体激光材料使用。

常见的激光跃迁和波长见液体激光材料使用常见的激光跃迁和波长见下表表：钕惰性液体激光表：钕惰性液体激光溶剂　　　　　　跃迁　　　　　波长（溶剂　　　　　　跃迁　　　　　波长（nm) SOCl2: SnCl4 4F3/2 －－4I11/2 1055 4F3/2 －－4I13/2 1330POCl3: SnCl4 4F3/2 －－4I11/2 1051POCl3: ZnCl2 4F3/2 －－4I11/2 1051POCl3: TiCl4 4F3/2 －－4I11/2 1053PBr3 : AlBr3 4F3/2 －－4I11/2 1066 SbBr3优点：优点： 液体激光材料，可用于低温操作，易制备。

液体激光材料，可用于低温操作，易制备利用一般实验室的玻璃仪器即可进行稀土溶液和利用一般实验室的玻璃仪器即可进行稀土溶液和蒸馏脱水的操作，获得澄清透明的液体激光材蒸馏脱水的操作，获得澄清透明的液体激光材料缺点：缺点： 由于光泵的能量不易透过溶液，只有几微米由于光泵的能量不易透过溶液，只有几微米的深度，所以只能用很薄层的液体装入小管中使的深度，所以只能用很薄层的液体装入小管中使用，效率很低用，效率很低 POCl3等腐蚀性大，毒性大等腐蚀性大，毒性大§3-5稀土元素的磁学性质稀土元素的磁学性质 1.物质的磁性物质的磁性（１）物质的磁性来源：（１）物质的磁性来源：　　　物质的磁性主要来源于物质内部的电性　　　物质的磁性主要来源于物质内部的电性质原子核也具有磁性，但于电子的磁性相比要质原子核也具有磁性，但于电子的磁性相比要小３个数量级，因此在来论物质的磁性时可忽略小３个数量级，因此在来论物质的磁性时可忽略原子核的磁性原子核磁性在核磁共振光谱研究原子核的磁性原子核磁性在核磁共振光谱研究中具有重要的意义中具有重要的意义　　　　　　 原子离子或分子的电子磁性主要源于具原子离子或分子的电子磁性主要源于具有成单电子的轨道运动和电子自旋运动，因有成单电子的轨道运动和电子自旋运动，因此它们的磁性是轨道磁性和自旋磁性的某种此它们的磁性是轨道磁性和自旋磁性的某种组合。

组合 轨道磁性由轨道角动量轨道磁性由轨道角动量L所决定，自旋磁所决定，自旋磁性由自旋角动量性由自旋角动量S决定，因此原子或离子的磁决定，因此原子或离子的磁性决定于它们的总角动量性决定于它们的总角动量J所以它们的磁矩所以它们的磁矩可由下式表示：可由下式表示： 在一些原子离子中，当电子的轨道－自旋偶合基在一些原子离子中，当电子的轨道－自旋偶合基本忽略时，其原子或离子的有效磁矩可用下式表示：本忽略时，其原子或离子的有效磁矩可用下式表示：g:lande因子因子 对于一些对于一些d区过渡元素来说，原子或离区过渡元素来说，原子或离子的有效矩更符合下式：子的有效矩更符合下式： 注：注：上述公式中上述公式中 L:电子所在轨道的磁量子之和；电子所在轨道的磁量子之和；　　　　　　　　　　　　S：电子所在轨道的自旋量子之和；：电子所在轨道的自旋量子之和；　　　　　　　　　　　　J:原子或离子的总角动量原子或离子的总角动量　　事实上除事实上除Sm3+ Eu3+外，其它元素的实测结外，其它元素的实测结果与计算结果基本相符果与计算结果基本相符２）物质磁性的主要类型（２）物质磁性的主要类型　　a.顺磁性物质：顺磁性物质：　　　顺磁性物质是由电子轨道运动或电子自旋　　　顺磁性物质是由电子轨道运动或电子自旋运动引起的原子或分子磁矩，在外加磁场的作用运动引起的原子或分子磁矩，在外加磁场的作用下，原子磁矩沿外加磁场方向平行排列，使试样下，原子磁矩沿外加磁场方向平行排列，使试样产生整体磁性，磁场方向于外加磁场相同。

产生整体磁性，磁场方向于外加磁场相同 由于稀土元素的原子或离子轨道与自旋偶合较大，由于稀土元素的原子或离子轨道与自旋偶合较大，在常温下它们的有效磁矩应为：在常温下它们的有效磁矩应为：顺磁性物质又分为三类：顺磁性物质又分为三类： 简单顺磁性物质简单顺磁性物质 铁磁性物质铁磁性物质 反铁磁性物质反铁磁性物质简单顺磁性物质：简单顺磁性物质： 原子磁矩在晶体点阵中无序排列，无净磁矩原子磁矩在晶体点阵中无序排列，无净磁矩但在外加磁场的作用下原子磁矩在晶体点阵中变但在外加磁场的作用下原子磁矩在晶体点阵中变成有序排列产生与外加磁场方向相同的磁矩，即成有序排列产生与外加磁场方向相同的磁矩，即为简单顺磁性物质为简单顺磁性物质 磁化率服从磁化率服从Curie定律（ Curie定律：定律： 磁化率随绝对温度磁化率随绝对温度T的增加而降低的增加而降低 XM=C/T C为为Curie常数，常数，T为绝对温为绝对温度，度，XM为摩尔磁化率，既每摩尔物质在单位外加为摩尔磁化率，既每摩尔物质在单位外加磁场下的磁化强度）磁场下的磁化强度）箭头代表一个原子或离子磁矩，箭头代表一个原子或离子磁矩，无外加磁场时，磁矩排列无序无外加磁场时，磁矩排列无序在外加磁场下变成有序排列，在外加磁场下变成有序排列，产生顺磁性。

产生顺磁性铁磁性物质：铁磁性物质： 原子磁矩在晶体点阵上有序排列，在绝对零原子磁矩在晶体点阵上有序排列，在绝对零度时所有磁矩都平行排列度时所有磁矩都平行排列,使分子产生整体磁矩使分子产生整体磁矩随着温度的升高，磁矩排列的有序性将下降，一随着温度的升高，磁矩排列的有序性将下降，一直到直到Curie温度（温度（Tc),原子磁具有序性将被完全原子磁具有序性将被完全破破坏坏,整个原子体系变为顺磁性，服从整个原子体系变为顺磁性，服从Curie定律 使铁磁性变为顺磁性的温度叫使铁磁性变为顺磁性的温度叫Curie温度温度 Curie温度以上变为顺磁性的物质叫铁磁性温度以上变为顺磁性的物质叫铁磁性物质绝对零度、无外加磁场时，磁矩排列有绝对零度、无外加磁场时，磁矩排列有序排列，产生净磁矩序排列，产生净磁矩Curie温度时，磁矩排列有序性大大降温度时，磁矩排列有序性大大降低，由铁磁性变为顺磁性低，由铁磁性变为顺磁性反铁磁性物质：反铁磁性物质： 原子磁矩在晶体点阵上有序排列，但彼此反原子磁矩在晶体点阵上有序排列，但彼此反向平行，使净磁矩为零，这样的物质叫反铁磁性向平行，使净磁矩为零，这样的物质叫反铁磁性物质。

　　　　　　　物质　　　　　　　 此时物质不服从此时物质不服从Curie定律当温度生高定律当温度生高时，反向平行的有序排列被破坏，当温度生高到时，反向平行的有序排列被破坏，当温度生高到Neel温度（温度（ TN )时，热运动阻止了这种反向平行时，热运动阻止了这种反向平行排列，体系转变为顺磁性排列，体系转变为顺磁性 由反铁磁性转变为顺磁性的温度称为由反铁磁性转变为顺磁性的温度称为Neel温温度，用度，用TN表示 Neel温度以上变为顺磁性的物质叫反铁磁性温度以上变为顺磁性的物质叫反铁磁性物质磁矩排列有序排列磁矩排列有序排列,但反向平行，但反向平行，净磁矩为零净磁矩为零磁矩排列无序磁矩排列无序,，净磁矩大大降低净磁矩大大降低变为顺磁性物质变为顺磁性物质b.抗磁性物质：抗磁性物质： 由于原子离子的封闭壳层，电子配对，无由于原子离子的封闭壳层，电子配对，无成单的电子，每个电子的自旋磁矩和轨道磁矩成单的电子，每个电子的自旋磁矩和轨道磁矩相互抵消，无净磁矩在外加磁场的作用下，相互抵消，无净磁矩在外加磁场的作用下，受到诱导，产生了大小与外加磁场强度成受到诱导，产生了大小与外加磁场强度成正比的方向与外加磁场相反的感应磁场。

正比的方向与外加磁场相反的感应磁场 这样的物质叫抗磁性物质这样的物质叫抗磁性物质2.稀土离子的磁性稀土离子的磁性(1) Pr3+(4f2) 磁矩的计算：磁矩的计算：　　　已知：已知： Pr3+的基态光谱项的基态光谱项３３H4 则：则：（２）（２）Er3+(4f11) 磁矩的计算：磁矩的计算：已知：已知： Er3+的基态光谱项的基态光谱项4I15/2 , 则：则： 计算结果与实测结果接近（只有计算结果与实测结果接近（只有Sm3+ Eu3+例外）例外）表：稀土离子的磁矩表：稀土离子的磁矩(RE3+ ）） 离子　离子　4f电子　基态　电子　基态　S　　　　L 　　 J g µ计算　　计算　　µ实测实测La 0 1S0 0 0 0 - 0.0 0.0Ce 1 2F5/2 ½ 3 5/2 6/7 2.54 2.4Pr 2 3H4 1 5 4 4/5 3.58 3.5Nd 3 4I9/2 3/2 6 9/2 8/11 3.62 3.5Pm 4 5I4 2 6 4 3/5 2.68Sm 5 6H5/2 5/2 5 5/2 2/7 0.84 1.5Eu 6 7F0 3 3 0 1 0.00 3.4Gd 7 8S7/2 7/2 0 7/2 2 7.94 8.0Tb 8 7F5 3 3 6 3/2 9.72 9.5Dy 9 6H15/2 5/2 5 15/2 4/3 10.65 10.3Ho 10 5I8 2 6 8 5/4 10.61 10.3Er 11 4I15/2 3/2 6 15/2 6/5 9.58 9.5Tm 12 3H6 1 5 6 7/6 7.56 7.3Yb 13 2F7/2 ½ 3 7/2 8/7 4.54 4.5Lu 14 1S0 0 0 0 - 0.0 0.0(3) Sm3+ Eu3+例外的原因例外的原因　　　　a.粒子在非基态能级上分布造成的差异。

粒子在非基态能级上分布造成的差异　　体系的粒子在不同的能态上分布应服从波耳　　体系的粒子在不同的能态上分布应服从波耳兹蔓分布当粒子的基态能级和激发态能级能量兹蔓分布当粒子的基态能级和激发态能级能量相差不大时，体系离子虽处于基态，但也可部分相差不大时，体系离子虽处于基态，但也可部分处于激发态，而计算值是以基态光谱的处于激发态，而计算值是以基态光谱的J值为依值为依据所得的结果，因此与实测值相差较大据所得的结果，因此与实测值相差较大能级图能级图.ppt　　当粒子的基态能级和激发态能级能量相差较　　当粒子的基态能级和激发态能级能量相差较大时，可粗略的认为体系粒子基本处于基态，因大时，可粗略的认为体系粒子基本处于基态，因此以基态光谱的此以基态光谱的J值为依据所得的结果与实测值值为依据所得的结果与实测值相符 由于由于Sm3+ ,Eu3+的基态的基态6H5/2 7F0与激发态与激发态6H７７/2 , 7F１，２，３１，２，３能差较小能差较小，常温下，体系粒，常温下，体系粒子可子可部分处于激发态部分处于激发态6H７７/2 , 7F１，２，３１，２，３，，导致导致以基态光谱的以基态光谱的J值为依据所得的结果，因此与实值为依据所得的结果，因此与实测值相差较大。

测值相差较大 Sm ：：µ计算计算0.84 ，， µ实测实测1.5 Eu ：： µ计算计算0.00，， µ实测实测3.4　 若以若以Sm3+ Eu3+的激发态的激发态6H７７/2 7F１１计计算结果如何？算结果如何？　　 Eu3+ :7F１１计算计算μeff　　　　 显然计算结果与实测相差也较大，因此以激显然计算结果与实测相差也较大，因此以激发态光谱项为依据计算，也不符合实际情况，发态光谱项为依据计算，也不符合实际情况，因因为离子不可能全部聚集在为离子不可能全部聚集在7F１１激发态能级上激发态能级上b. J能级之间彼此相互作用造成的差异能级之间彼此相互作用造成的差异　　由于　　由于Sm3+ Eu3+的基态的基态J能级和激发态能级和激发态J能级能级能量相差太小，能量相差太小， J能级之间彼此相互作用，使能级之间彼此相互作用，使磁矩的计算公式偏离上述公式，造成计算结果磁矩的计算公式偏离上述公式，造成计算结果与实测值偏离与实测值偏离４）稀土离子磁性特点（４）稀土离子磁性特点　a.除了除了La.Lu,Sc,Y外，其它稀土离子都含有成外，其它稀土离子都含有成单的电子，因此它们都有顺磁性。

大多数三价的单的电子，因此它们都有顺磁性大多数三价的稀土离子的磁矩比稀土离子的磁矩比d－区过渡金属离子要大－区过渡金属离子要大　b. RE3+的磁矩决定于的磁矩决定于J值，磁矩随原子序数值，磁矩随原子序数的变化与的变化与J值随原子序数的变化相同，呈现值随原子序数的变化相同，呈现出出“斜斜W”效应μ μeffeffLaSmLuGdc.化合物中稀土离子（化合物中稀土离子（III）的磁矩受环境的影响）的磁矩受环境的影响较小，因此化合物的磁矩与较小，因此化合物的磁矩与RE(III)接近 见表中数据见表中数据　 离子　离子　 µ计算　　计算　　 µ实测　实测　 　　硫酸盐　　　氧化物　　硫酸盐　　　氧化物　　 La 0.0 0.0　　 Ce 2.54 2.4　　　　　　 2.37　　 Pr 3.58 3.5 3.47 3.71　　 Nd 3.62 3.5 3.53 3.71　　 Pm 2.68　　 Sm 0.84 1.5 1.52 1.50　　 Eu 0.00 3.4 3.32　　　　c.化合物中稀土离子（化合物中稀土离子（III）的磁矩受环境的影响）的磁矩受环境的影响较小，因此化合物的磁矩与较小，因此化合物的磁矩与RE(III)接近。

接近 见表中数据见表中数据　 离子　离子　 µ计算　　计算　　 µ实测　实测　 　　硫酸盐　　　氧化物　　硫酸盐　　　氧化物　Gd 7.94 8.0 7.81 7.9 Tb 9.72 9.5 9.4 Dy 10.65 10.3 10.5 Ho 10.61 10.3 10.3 10.5 Er 9.58 9.5 9.6 9.5 Tm 　　　　　　7.56 7.3 7.2 Yb 4.54 4.5 4.4 4.5 Lu 　　　　　　 0.0 0.0  3.稀土金属的磁性稀土金属的磁性 表：稀土金属的磁性表：稀土金属的磁性离子离子4f电子电子 基态　基态　 µ计算计算 　　µ实测实测 TC (K) TN (K) La 0 1S0 0.0 0.49 Ce 1 2F5/2 2.54 2.51 12.5Pr 2 3H4 3.58 3.56 25Nd 3 4I9/2 3.62 3.3 20.75Pm 4 5I4 2.68Sm 5 6H5/2 0.84 1.74 14.8Eu 6 7F0 0.00 7.12 90 3.稀土金属的磁性稀土金属的磁性 表：稀土金属的磁性表：稀土金属的磁性离子离子4f电子电子 基态　基态　 µ计算计算 　　µ实测实测 TC (K) TN (K) Gd 7 8S7/2 7.94 7.98 293.2Tb 8 7F5 9.72 9.77 221 229Dy 9 6H15/2 10.65 10.67 85 178.5Ho 10 5I8 10.61 10.8 20 132Er 11 4I15/2 9.58 9.8 19.6 85Tm 12 3H6 7.56 7.6 22 51~60Yb 13 F7/2 4.54 0.41Lu 14 1S0 　　　　 0.0 0.21　　稀土金属的磁性主要与其未充满的　　稀土金属的磁性主要与其未充满的4f 电电子壳层有关。

金属的晶体结构也影响金属的磁子壳层有关金属的晶体结构也影响金属的磁性变化　　金属晶体中　　金属晶体中4f 电子处在内层，且电子处在内层，且5d1 6s2为传导自由电子，因此为传导自由电子，因此大多数稀土金属（除大多数稀土金属（除Sm,Eu，，Yb外）的有效磁矩应于外）的有效磁矩应于RE3+的有效的有效磁矩几乎相同磁矩几乎相同 Eu，，Yb倾向于拿出倾向于拿出6s2由电形成金属键，由电形成金属键，所以其磁矩应于二价离子相同，或于原子序数所以其磁矩应于二价离子相同，或于原子序数大１的三价离子相同　大１的三价离子相同　 　　这一点可从表中数据看出这一点可从表中数据看出例：例：Eu eff=7.12 , 与与 Gd μ eff=7.49很接近很接近. Yb eff=0.41 , Lu 理论值＝理论值＝0.0　略有差　略有差异，原因是异，原因是: 个别个别Yb原子呈现三价态，拿出３个价电子作原子呈现三价态，拿出３个价电子作为自由传导电子，处在为自由传导电子，处在2F7/2基态能级上，所以基态能级上，所以表现出弱的顺磁性表现出弱的顺磁性。

　　　　 Sm:eff计算计算=0.84 ，理论，理论=1.74 原因不清原因不清稀土金属的磁性常温下均为顺磁性，稀土金属的磁性常温下均为顺磁性，其中其中 La,Yb,Lu μeff<1, 随温度的降低可变为铁磁性或反铁磁随温度的降低可变为铁磁性或反铁磁性 Tb,Dy,Ho,Er,Tm 在较低的温度下，反铁磁性在变为铁磁在较低的温度下，反铁磁性在变为铁磁性4.稀土金属与稀土金属与3d 过渡金属的磁性过渡金属的磁性　　稀土与非零磁矩的　　稀土与非零磁矩的3d金属（金属（Mn,Fe,Co,Ni),形形成的金属间化合物具有重要的磁性成的金属间化合物具有重要的磁性　　如：　　如：RECo5 , RE2Co17 ：：工业新型永磁材工业新型永磁材料　　　　Nd-Fe-B：：号称号称“一代磁王一代磁王”用于制作磁谱仪，用于制作磁谱仪，研究反物质研究反物质1998.6.20））　　 REm Bn (B= Mn,Fe,Co,Ni)的金属间化合物是的金属间化合物是重要的磁性材料重要的磁性材料 当当m=1时时,　　n=2,3,4,5　　　　 当当m=２时２时,　　n=7,17 当当m=4时时,　　n=3 Sm-Co体系中：体系中： Sm１１Co５　５　Sm２２Co１７１７是两类最重要的磁是两类最重要的磁性材料，它们的饱和磁化强度很高，性材料，它们的饱和磁化强度很高，Curie温温度高，性能优异。

度高，性能优异 稀土过渡金属磁性材料的特点：稀土过渡金属磁性材料的特点： （饱和磁化强度很高，（饱和磁化强度很高，Curie温度高）温度高）　　 a. 轻稀土的饱和磁化强度高于重稀土因为轻轻稀土的饱和磁化强度高于重稀土因为轻稀土的基态总角动量量子数稀土的基态总角动量量子数J=L-S ,磁矩与磁矩与3d金属金属的磁矩平行，可以产生联合磁矩的磁矩平行，可以产生联合磁矩　　 重稀土基态总角动量量子数重稀土基态总角动量量子数J=L＋＋S ,磁矩与磁矩与3d金属的磁矩反平行，使总磁矩减小金属的磁矩反平行，使总磁矩减小　　　　因此因此3d过渡过渡金属与轻稀土化合物饱和磁化强金属与轻稀土化合物饱和磁化强度大　　b. RE１１Co５　５　RE２２Co１７１７化合物比轻稀土具化合物比轻稀土具有高的有高的Curie温度，　　温度，　　T C>400K，常温下铁磁，常温下铁磁性物质，可做永磁材料性物质，可做永磁材料　　　　 RE-Co化合物的组成与化合物的组成与Curie温度见下温度见下图　　　　 由图知：由图知： RE２２Co１７１７化合物化合物T C>1100K RE１１Co５５化合物化合物 T C>700K. c. RE１１Co５５具有高的矫顽力，是良好的用磁具有高的矫顽力，是良好的用磁材料。

材料100.3005007009001100Curie温度温度T T C C(K)(K)LaPrEuTbHoTmLuSmRERE２２CoCo１７１７RERE１１CoCo５５RERE１１CoCo２２。