本文研究了CaAl₂O₄体系的紫色长余辉磷光粉:通过在适当范围内调节激活剂的浓度﹑改变基质组成,进而得到合适的组分配比,同时还考察了其他因素对该长余辉材料发光性能的影响,最终得到了一种发光亮度高,余辉时间长的长余辉磷光粉,并就长余辉材料的发光机理进行了探讨。通过实验发现,CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺长余辉磷光粉的发光特性与稀土离子Eu²⁺和Nd³⁺含量密切相关,当Eu²⁺摩尔含量为2%时,该磷光粉发光性能最佳;辅助激活剂Nd³⁺的加入,发光初始亮度和余辉时间均有所提高,当Nd³⁺/Eu²⁺摩尔比例在1:1时效果最好。讨论了助熔剂硼酸掺量,合成温度,尿素掺量对CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺发光性能的影响,进而确定最佳燃烧合成条件。研究发现,当硼酸摩尔含量为15%,温度为600℃,尿素/NO3-摩尔比例为2:1时,发光性能最好。同时通过XRD衍射图谱,扫描电镜图谱,荧光光谱等对合成样品的晶体结构,表面微观形貌,激发﹑发射光谱进行了研究。基质组分的微量变化对余辉性能有一定的影响,通过实验得出,样品标识为Ca0.93Al₂O₄:Eu0.02²⁺,Nd0.02³⁺的试样余辉性能最好。CaxAl₂O₄:Eu0.02²⁺,Nd0.02³⁺中x值的变化导致了新物相的生成;并且随x值的降低,杂相越来越明显, CaAl₂O₄衍射峰强度逐渐减弱;荧光光谱不受x值变化的影响。碱土金属Sr的加入可有效改善磷光体发光性能。在加入Sr的样品中始终没有发现含Sr²⁺的物相出现,说明Sr²⁺进入晶格后,只是部分取代原来Ca²⁺的位置。另外Sr的加入导致了试样晶格常数变大,激发光谱和发射光谱也随锶添加量的增大而发生蓝移现象。合成CaAl₂O₄: Eu²⁺,Nd³⁺,RE³⁺的过程中发现,Sm³⁺离子的加入并不能改善CaAl₂O₄: Eu²⁺,Nd³⁺的发光性能。当Pr³⁺、Dy³⁺、Gd³⁺与Nd³⁺以一定共掺杂比例作为CaAl₂O₄: Eu²⁺的辅助激活剂时,产物发光性能均有所改善。RE³⁺的掺入对CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺,RE³⁺的晶体结构影响不大,仍属于单斜晶系,并且未发现其它杂相出现。随着RE³⁺离子半径的增大,产物晶格参数变大; RE³⁺离子的加入,对激发光谱和发射光谱均无明显影响,激发和发射峰位分别位于334nm和442nm,对应于Eu²⁺的4f7和4f65d1之间的跃迁。对稀土Eu²⁺离子的激活理论进行了研究:裸露在Eu²⁺外层的5d轨道受到晶体场环境影响显著。因此在长余辉发光材料中,随着各种基质化合物的晶体场结构的不同,4f65d1能带劈裂幅度不同,进而导致了Eu²⁺电子跃迁发射峰位置的变化。并且在现有机理基础上深入讨论了铝酸盐长余辉材料的发光原理,可以较好的解释掺入不同稀土离子对余辉性能的影响。