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2025年大学《稀土材料科学与工程-稀土发光材料》考试参考题库及答案解析

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一、选择题

1.稀土元素离子在发光材料中发光的主要原因是（）

A.吸收外部能量后电子跃迁

B.原子核衰变

C.化学反应释放能量

D.外加磁场激发

答案：A

解析：稀土元素离子在发光材料中发光的基本过程是吸收外部能量（如紫外光、可见光或电能），其电子从基态跃迁到激发态，然后在激发态电子回到基态时，将多余的能量以光子的形式释放出来，从而产生发光现象。

2.下列哪种稀土离子最适合用于红色发光材料？（）

A.Ce3+

B.Eu2+

C.Tb3+

D.Yb3+

答案：B

解析：Eu2+离子在4f65d能级配置下，其d电子跃迁到4f能级时，可以发射红光，这使得Eu2+成为红色发光材料的常用掺杂离子。Ce3+主要发射蓝光，Tb3+发射绿光，Yb3+发射近红外光。

3.稀土发光材料的发光效率通常用哪个参数来衡量？（）

A.折射率

B.吸收系数

C.荧光量子产率

D.硬度

答案：C

解析：荧光量子产率是衡量稀土发光材料发光效率的重要参数，它表示发射的光子数与吸收的光子数之比，直接反映了材料的发光性能。

4.在稀土发光材料中，掺杂浓度对发光性能的主要影响是（）

A.改变材料的晶格结构

B.增加材料的吸收光谱

C.降低材料的荧光量子产率

D.提高材料的化学稳定性

答案：C

解析：稀土离子掺杂浓度对发光性能有显著影响。当掺杂浓度较低时，发光强度随浓度增加而增强，但当浓度过高时，由于离子间的相互作用增强，会导致能量传递、上转换或猝灭现象，从而使荧光量子产率降低。

5.下列哪种方法可以提高稀土发光材料的量子产率？（）

A.降低材料的制备温度

B.增大材料的颗粒尺寸

C.掺杂敏化剂

D.减少材料的氧含量

答案：D

解析：稀土发光材料的量子产率受多种因素影响，其中氧含量是一个重要因素。氧杂质会引起缺陷，导致发光效率降低。因此，减少材料的氧含量可以提高其量子产率。降低制备温度可能导致结晶质量下降，增大颗粒尺寸可能减少表面缺陷，掺杂敏化剂虽然可以改变发光特性，但未必能提高量子产率。

6.稀土发光材料在哪些领域有广泛应用？（）

A.固体照明

B.显像管

C.医疗成像

D.以上都是

答案：D

解析：稀土发光材料因其优异的性能，在固体照明、显示技术（如显像管）、医疗成像（如MRI造影剂、X射线成像增强屏）、激光器、传感器等多个领域都有广泛应用。

7.下列哪种稀土元素离子通常用作荧光猝灭剂？（）

A.Ce3+

B.Tb3+

C.Sm3+

D.Tm3+

答案：C

解析：Sm3+离子在发光过程中容易与其他离子或缺陷发生能量传递或相互作用，导致发光猝灭，因此常被用作荧光猝灭剂。Ce3+、Tb3+、Tm3+等离子通常作为发光中心离子使用。

8.稀土发光材料的激发光谱通常具有什么特点？（）

A.宽而连续

B.窄而离散

C.单一峰

D.无明显峰

答案：B

解析：稀土离子具有丰富的4f电子能级，其跃迁主要发生在能级之间，因此激发光谱通常是窄而离散的谱带，这与宽带激发的过渡金属离子或宽带激发的紫外激发不同。

9.影响稀土发光材料发光寿命的主要因素是（）

A.掺杂离子的种类

B.材料的化学稳定性

C.材料的晶体场环境

D.以上都是

答案：D

解析：稀土发光材料的发光寿命受多种因素影响，包括掺杂离子的种类（不同离子的能级结构不同，寿命差异大）、材料的化学稳定性（化学环境变化可能导致能级变化）、材料的晶体场环境（晶体场强度和对称性影响能级分裂和跃迁速率）等。

10.下列哪种处理方法可以提高稀土发光材料的发光亮度？（）

A.真空退火

B.氮化处理

C.硬质合金处理

D.激光处理

答案：A

解析：真空退火可以去除材料中的氧杂质和缺陷，改善材料的晶体质量和化学均匀性，从而提高稀土发光材料的发光亮度。氮化处理、硬质合金处理和激光处理与提高发光亮度没有直接关系，甚至可能对材料造成损伤。

11.稀土发光材料的色纯度主要受哪种因素影响？（）

A.发光峰的强度

B.发光峰的宽度

C.发光峰的位置

D.材料的吸收效率

答案：C

解析：色纯度是指发光材料在某一激发波长下发射光线的单色性，通常用发射光谱的主峰位置与零级谱带（或长波方向）谱带边缘的波长差来衡量。色纯度越高，说明发光越单一，颜色越纯。因此，色纯度主要受发光峰位置的影响。发光峰强度影响亮度，峰宽影响单色性但不是色纯度的直接度量，吸收效率影响发光效率。

12.下列哪种稀土离子在可见光区域具有较强的吸收能力？（）

A.Sm3+

B.Eu3+

C.Tb3+

D.Ce3