由于內層4f電子躍遷的上轉換發光過程不涉及到化學鍵的斷裂，UC納米顆粒因而具有較高的穩定性而無光致褪色和光化學衰褪現象 。許多獨立的研究表明，稀土摻雜的納米顆粒在經過數小時的紫外光和紅外激光照射后并未有根本的變化 。
UC納米顆粒的上轉換發光具有連續性，而不會出現“閃光”現象 。雖然單個離子會觀測到“閃光”，而由于UC納米顆粒中含有大量稀土離子，近期實驗已經證實在連續的紅外激光激發下其UC納米顆粒不會出現“閃光”現象 。
由于f-f電子躍遷禁阻，三價稀土金屬離子通常具有長發光壽命 。時控發光檢測技術即利用了這個光學特性，能夠盡量避免因生物組織、某些有機物種或其它摻雜物的多光子激發過程而產生的短壽命背景熒光的干擾 。與傳統的穩定態發光檢測技術相比，由于信號/噪聲比顯著增大，其檢測靈敏度大大提高 。
上轉換發光，即：反-斯托克斯發光（Anti-Stokes），由斯托克斯定律而來 。斯托克斯定律認為材料只能受到高能量的光激發，發出低能量的光，換句話說，就是波長短的頻率高的激發出波長長的頻率低的光 。比如紫外線激發發出可見光，或者藍光激發出黃色光，或者可見光激發出紅外線 。但是后來人們發現，其實有些材料可以實現與上述定律正好相反的發光效果，于是我們稱其為反斯托克斯發光，又稱上轉換發光 。
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