GI O V OT O TR NG I HỌC QUY NH N ÀO THỊ THU H NG NGHI N CỨU NH GI TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG SỬ DỤNG TRONG ÈN CHIẾU S NG CHUY N DỤNG CHO NÔNG NGHIỆP C u n n nh: Vật lí chất rắn M s : 8 44 4 N ư ư n d n : TS. NGUYỄN VIỆT H NG N ư ư n d n 2: PGS. PH M THÀNH HUY L I CAM OAN Tôi xin cam đoan, đây là kết quả nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của Thầy TS. Nguyễn Việt Hưng và Thầy PGS.
Phạm Thành Huy, không trùng lặp với bất kì công trình khoa học nào khác. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng công bố trong bất kì một công trình nào. Học v n o T ị T u Hươn L I CẢM N Trước tiên em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến TS. Nguyễn Việt Hưng và PGS.
Phạm Thành Huy, những người Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy, giúp đỡ hết lòng cả về vật chất lẫn tinh thần và cung cấp những kiến thức khoa học hết sức quí giá giúp em hoàn thành tốt luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Quy Nhơn, Ban Chủ nhiệm khoa cùng các Thầy Cô giáo của Khoa Vật lí - TrườngĐại Học Quy Nhơn đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường THPT Nguyễn Đình Chiểu – An Nhơn – Bình Định, cùng các Thầy Cô giáo trong HĐSP Nhà trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu để hoàn thành luận văn này. Cuối cùng con xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bố mẹ, xin cảm ơn chồng và các con, bạn bè đã gần gũi, động viên và chia sẻ, giúp tôi khắc phục khó khăn trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn! Quy Nhơn, ngày 20 tháng 07 .năm 2019 Học viên Đào Thị Thu Hương MỤC LỤC LỜI AM OAN LỜI ẢM ƠN ANH M KÝ HIỆU V HỮ VIẾT TẮT ANH M ẢNG IỂU ANH M HÌNH VẼ MỞ ẦU. Lí do chọn đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu.
Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nƣớc. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PH T QUANG V PHƢƠNG PH P THỰ NGHIỆM. Các quá trình quang học cơ bản. Quá trình hấp thụ.
Quá trình phát xạ. Vật liệu phát quang. ơ chế phát quang. Phân loại chất phát quang.
ấu tạo vật liệu huỳnh quang. Một số phƣơng pháp khảo sát tính chất của vật liệu. Phƣơng pháp khảo sát hình thái bề mặt và kích thƣớc hạt. ác phƣơng pháp khảo sát tính chất quang.
Phƣơng pháp khảo sát cấu trúc tinh thể và thành phần pha của vật liệu. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). NGHIÊN ỨU QUY TRÌNH ÔNG NGHỆ PHA TR N CÁC T HUỲNH QUANG. Giới thiệu quy trình hiệu chỉnh phổ phát xạ đối với đèn chiếu sáng thông thƣờng.
Hệ số trả màu. Quy trình trộn các bột thành phần để điều chỉnh phổ phát xạ của đèn chiếu sáng thông thƣờng. Quy trình hiệu chỉnh phổ phát xạ đối với đèn chiếu sáng chuyên dụng cho cây hoa cúc. ông nghệ chế tạo bột huỳnh quang chuyên dụng cho chế tạo đèn chiếu sáng cho cây hoa cúc.
Khái quát chung. Nghiên cứu phát triển quy trình công nghệ chế tạo bột huỳnh quang chuyên dụng cho chế tạo đèn chiếu sáng cho cây hoa cúc. Kết quả đo đạc về phổ huỳnh quang của bột chuyên dụng cho chế tạo đèn chiếu sáng cho cây hoa cúc. Phổ phát xạ của bột Y2O3:Eu3+.
Phổ phát xạ của bột huỳnh quang MgAl11O19:Ce3+,Tb3+. Phổ phát xạ của bột huỳnh quang SrS:Eu2+. ỨNG NG ÈN HUỲNH QUANG TRONG HIẾU S NG NÔNG NGHIỆP. p dụng cho thử nghiệm hiệu chỉnh đèn chiếu sáng cho hoa cúc.
43 T I LIỆU THAM KHẢO. 44 DANH MỤC C C KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT C ữ v ết tắt T n T ến An T n T ến V ệt CCT Nhiệt độ màu Correlated Color Temperature CIE International Commission Ủy ban Quốc tế về on Illumination hiếu sáng CRI Color Rendering Index Hệ số hoàn màu FESEM Field emission scanning Hiển vi điện tử quét electron microscopy phát xạ trƣờng LED Light emitting diode iốt phát quang PL Photoluminescence Phổ huỳnh quang spectrum PLE Photoluminescence Phổ kích thích huỳnh excitation spectrum quang SEM Scanning electron Kính hiển vi điện tử microscopy quét TEM Transmission electron Hiển vi điện tử truyền microscope qua XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X WLED White Light Emitting iốt phát quang ánh diode sáng trắng DANH MỤC BẢNG BIỂU ảng 2. Nhiệt độ màu của một số nguồn sáng. ác thành phần bột đơn sắc thƣờng đƣợc sử dụng trong quy trình hiệu chỉnh các thông số của bột ba màu.
Tỉ lệ trộn bột ba màu gồm 3 và 4 thành phần khác nhau theo tỷ lệ tƣơng ứng để thu đƣợc cùng một nhiệt độ màu. Khối lƣợng hóa chất tổng hợp 0,05 mol Y2O3 với tỷ lệ pha tạp khác nhau. ác hóa chất sử dụng để tổng hợp bột huỳnh quang phát xạ đỏ SrS:Eu2+. Kết quả thử nghiệm hiệu chỉnh sáu mẫu đèn thử nghiệm cho hoa cúc (mã HC1-H 6) trên các đèn compact 20W.
40 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Mô hình chiếu sáng cho cây thanh long bằng đèn chuyên dụng. ơ chế phát hấp thụ và phát xạ ánh sáng. Thiết bị FESEM-JEOL/JSM-7600F tích hợp đo FESEM và E S tại Viện Tiên tiến Khoa học và ông nghệ (AIST)- ại học ách khoa Hà Nội.
Hệ huỳnh quang (Nanolog, Horiba Jobin Yvon) nguồn kích thích là đèn Xenon công suất 450 W có bƣớc sóng từ 250 ÷ 800 nm, tại viện Tiên tiến Khoa học và ông nghệ (AIST), Trƣờng ại học ách khoa Hà Nội. Hệ đo giản đồ nhiễu xạ tia X (D/MAX-2500/PC) tại Viện (KICET), Hàn Quốc. Sơ đồ mặt cắt của kính hiển vi điện tử truyền qua. Quan hệ giữa nhiệt độ màu và màu sắc mà con ngƣời cảm nhận thấy và nhiệt đồ màu tƣơng ứng của một số loại đèn chiếu sáng.
iểu đồ màu IE 1931. Quy trình trộn các bột huỳnh quang đơn sắc thành phần để điều chỉnh phổ phát xạ của bột huỳnh quang ba phổ. Hình và sơ đồ biểu diễn quá trình điều khiển sự ra hoa của cây trồng bằng tác động của chiếu sáng nhân tạo (đỏ và đỏ xa) lên chất cảm quang Phytochrome. Phổ phát xạ của hai mẫu đèn chuyên dụng cho hoa cúc đã đƣợc hiệu chỉnh tăng cƣờng phổ phát xạ trong vùng đỏ 600-700 nm.
Sơ đồ quy trình chế tạo bột huỳnh quang phát xạ đỏ Y2O3:Eu3+. ơ chế truyền năng lƣợng giữa ion e3+ và Tb3+ trong mạng nền CeMgAl11O19. Sơ đồ quy trình chế tạo bột huỳnh quang MgAl11O19:Ce3+,Tb3+. Sơ đồ quy trình chế tạo bột huỳnh quang phát xạ đỏ SrS:Eu2+.
Sản phẩm bột phát xạ đỏ SrS:Eu3+trƣớc khi khử (hình a) và sau khi khử trong môi trƣờng khí H2 (hình b). Phổ phát xạ của bột Y2O3:Eu3+ tổng hợp sử dụng quy trình phản ứng hình 2. Phổ phát xạ của bột phát xạ đỏ thƣơng mại (OSRAM- TQ) cũng đƣợc vẽ cùng để so sánh. Phổ phát xạ của bột huỳnh quang MgAl11O19:Ce3+,Tb3+chế tạo sử dụng quy trình hình 2.
Phổ phát xạ của bột huỳnh quang SrS:Eu 2+ khi ủ ở các nhiệt độ khác nhau. Quy trình khuấy trộn bột huỳnh quang ba phổ và tráng phủ đèn. Tọa độ màu theo thiết kế của đèn compact tráng bột 3 phổ (chấm o) và tọa độ màu của đèn đã chế tạo (dấu +). Hình ellip là giới hạn cho phép.
Tọa độ của đèn compact tráng bột 3 phổ (chấm o) và tọa độ màu của đèn đã chế tạo (dấu +) sau khi tăng độ dày của lớp bột huỳnh quang. Sơ đồ mô tả tác động của ánh sáng lên chất cảm quang Phytochrome. Phổ phát xạ của đèn thử nghiệm cho hoa cúc HC4. Một số mẫu đèn chuyên dụng cho cây hoa cúc nhận đƣợc sau khi hiệu chỉnh phổ phát xạ.
Lí do c ọn đề t Ở một số địa phƣơng trên cả nƣớc, từ nhiều năm nay, bóng đèn sợi đốt vẫn đƣợc sử dụng để chiếu sáng cho cây trồng nhằm kích thích cây tăng trƣởng. Tuy nhiên, đèn sợi đốt cho ánh sáng mạnh mà không đều nên khi sử dụng để chiếu sáng, khu vực cây trồng gần bóng đèn sẽ sinh trƣởng mạnh hơn khu vực ở xa bóng đèn. Thêm vào đó, đèn sợi đốt lại tiêu tốn rất nhiều điện năng khi sử dụng. Với những hạn chế của bóng đèn sợi đốt, sự ra đời của bóng đèn huỳnh quang là một hƣớng đi mới và đột phá trong ngành công nghiệp điện và ánh sáng.
èn huỳnh quang đƣợc ứng dụng trong việc trồng trọt, can thiệp vào quá trình sinh trƣởng và trao đổi chất ở cây trồng. Giờ đây, cây không còn phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng Mặt Trời, không có ánh sáng Mặt Trời, cây vẫn sinh trƣởng và phát triển bình thƣờng. Mặt khác, để tiết kiệm năng lƣợng chiếu sáng, việc thay thế các loại bóng đèn có hiệu suất chuyển đổi năng lƣợng thấp bằng các bóng đèn chiếu sáng hiệu suất cao đƣợc quan tâm đầu tiên. Vì thế hiện nay, xu hƣớng sử dụng các nguồn sáng nhân tạo chủ yếu là các loại đèn huỳnh quang, đèn compact, đèn LE ngày càng nhiều.
So với đèn dây tóc, các loại đèn này vừa có tuổi thọ cao, vừa tiết kiệm điện năng và sáng hơn. óng đèn đƣợc phủ một lớp huỳnh quang bên ngoài thành ống, cho phổ ánh sáng tập trung vào ánh sáng xanh và đỏ, giúp kích thích cây trồng thực hiện phản ứng quang hợp, từ đó kích thích tăng trƣởng. ho nên, dù cây đƣợc trồng trong phòng nuôi cấy mô, không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc vào ban đêm, cây vẫn thực hiện tốt quá trình quang hợp. ên cạnh đó, bóng đèn huỳnh quang còn cho ánh sáng đều khắp nên cây trồng tăng trƣởng đều 2 đặn.
Không chỉ mang lại hiệu quả cao trong kích thích cây trồng tăng trƣởng, sử dụng bóng đèn huỳnh quang trong chiếu sáng cho nông nghiệp còn có hiệu quả cao trong tiết kiệm điện. èn huỳnh quang nông nghiệp - trồng cây trong nhà là loại đèn chuyên dụng sử dụng các bƣớc sóng phổ giúp cây trồng quang hợp một cách tốt nhất. ó là các bƣớc sóng nằm trong dải từ 380 - 750 nanomet (nm), khác hoàn toàn so với đèn thông thƣờng.