由于内层4f电子跃迁的上转换发光过程不涉及到化学键的断裂，UC纳米颗粒因而具有较高的稳定性而无光致褪色和光化学衰褪现象 。许多独立的研究表明，稀土掺杂的纳米颗粒在经过数小时的紫外光和红外激光照射后并未有根本的变化 。
UC纳米颗粒的上转换发光具有连续性，而不会出现“闪光”现象 。虽然单个离子会观测到“闪光”，而由于UC纳米颗粒中含有大量稀土离子，近期实验已经证实在连续的红外激光激发下其UC纳米颗粒不会出现“闪光”现象 。
由于f-f电子跃迁禁阻，三价稀土金属离子通常具有长发光寿命 。时控发光检测技术即利用了这个光学特性，能够尽量避免因生物组织、某些有机物种或其它掺杂物的多光子激发过程而产生的短寿命背景荧光的干扰 。与传统的稳定态发光检测技术相比，由于信号/噪声比显著增大，其检测灵敏度大大提高 。
上转换发光，即：反-斯托克斯发光（Anti-Stokes），由斯托克斯定律而来 。斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光 。比如紫外线激发发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线 。但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光 。
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