掺铋BaF2晶体的制备及其近红外发光研究

通过温度梯度法制备了Bi₂O₃:BaF₂以及BiF₃:BaF₂晶体.在Bi₂O₃:BaF₂晶体中观察到了发光峰位于961 nm,半高宽202 nm的超宽带红外发光.在BiF₃:BaF₂晶体中检测到Bi²⁺和Bi³⁺可见区的发光,但是没有观察到红外发光.通过γ射线辐照实现了BiF₃:BaF₂晶体的近红外发光, 发光峰位于1135 nm,半高宽192 nm.讨论了Bi₂O₃和BiF₃掺杂BaF₂晶体的红外发光的机理.     

国产BaF2(La)晶体闪烁性能的研究

在BaF₂中掺入1% mol的BaF₃结晶出BaF₂(La)晶体,经测试,此晶体闪烁发光快成份的强度比纯BaF₂晶体不减弱,而发光慢成份被抑制约4倍,耐辐照能力可以达到10⁶rad,表明新晶体有希望满足未来高能物理实验的要求.     

用北京同步辐射光源研究氟化物闪烁体的荧光时间衰减特性

介绍了利用北京同步辐射光源测量闪烁体荧光时间结构特性的新方法.并用此方法测量了纯BaF_{2、CeF3晶体和粉晶样品及掺La³⁺、Ce³⁺的BaF2晶体时间衰减谱.对BaF2掺稀土元素的测量结果表明,La³⁺和De³⁺的掺入对BaF2时间衰减慢成分均有一定的抑制作用,但从理论上分析两种掺杂对慢成分的抑制机制并不相同.}     

Molecular Dynamics Simulations for Melting Temperatures of SrF2 and BaF2

利用壳层模型分子动力学方法,考虑萤石结构分子中的预熔化现象,对SrF₂和BaF₂的分子动力学模拟熔化温度进行修正,获得了高压下SrF₂和BaF₂的熔化温度. 同时给出了300 K、0.1 Mpa～7GPa和0.1 Mpa～3 GPa时SrF₂和BaF₂的状态方程,与已有研究结果的最大误差分别为0.3%和2.2%. 计算所得SrF₂和BaF₂常压下的熔点与已有的实验结果符合较好. 对于SrF₂和BaF₂分子体积变化和已有的熔化模拟的差别也做了比较和讨论.     

加载光子带隙膜系BaF2晶体闪烁光慢成分抑制和抗γ辐照损伤的研究

 根据BaF₂晶体闪烁光快、慢成分波段的不同，设计并制备了用于抑制该晶体闪烁光慢成分的Al₂O₃/MgF₂/Al/MgF₂…光子带隙膜系。实验结果显示：加载光子带隙膜系的BaF₂晶体，其闪烁光快/慢成分比提高80倍以上；经剂量为1×10⁵ Gy的60Co γ射线辐照后，其透射光谱、发射光谱和发光衰减时间谱没有明显的变化,这表明由光子带隙膜系与BaF₂晶体所构成的快闪烁器件不仅可有效避免慢成分的干扰，而且还具有很强的抗γ辐射性能。     

新型超快探测器性能研究

 为提高强g 场超快辐射探测器抗信号堆积的性能，可采用BaF₂（La）与快的光电器件组合的技术途径。用同步辐射闪烁荧光衰减谱仪和X光激发发射谱仪测量了国产不同掺La浓度的BaF₂晶体抑制快慢成分之比，探讨掺La对抑制慢成分的机理，研究了BaF₂（La）抗辐照性能。并用同步辐射测量BaF₂（La）与GD40Z光电管组成超快辐射探测器的快慢成分抑制比。     

国产高Z闪烁晶体的辐照损伤研究

在总强度为10⁵Ci^的60Co γ射线辐照装置上开展了国产高Z闪烁晶体的辐照损伤研究.在5×10³—7.5×10⁵rad剂量范围内测量了小尺寸BGO晶体样品的辐照损伤效应,观察到损伤随剂量增加逐渐趋于饱和的现象;辐照损伤的自然恢复过程可用三组时间常数表征的指数函数描述.在5×10⁵rad剂量下,考察了BaF₂,CsI(Tl)以及ZnWO₄晶体小尺寸样品的辐照损伤效应.发现了BaF₂的严重损伤情况,初步分析原因可能是晶体中某些微量杂质的存在.     

掺铈氟化钡闪烁晶体荧光特性的研究

测定了系列掺铈氟化钡闪烁晶体时间衰减特性和荧光的光谱成分.通过对实验结果的分析,表明掺有适量Ce⁺³离子的BaF₂晶体具有一些引人注目的性质,例如荧光发射谱从UV波段向蓝光红移,一种具有中等快的近蓝荧光成分(τ<80ns)完全取代了不掺杂的BaF₂的慢成分(τ～600ns)和特快成分(τ～800ps).该成分的光产额与不掺杂晶体两成分的光产额这和相当.它可能成为一种有广泛应用前景的新的闪烁晶体.     

分子束外延生长[111]晶向CdTe的研究

本文采用分子束外延(MBE)方法在BaF₂衬底上直接外延生长了CdTe(111)薄膜. 反射高能电子衍射(RHEED)实时监控生长表面, 衍射图样揭示了CdTe(111)在BaF₂表面由二维生长向三维生长的变化过程．XRD表征验证了外延生长的CdTe薄膜的单晶性质．由红外透射光谱测量和理论拟合相结合, 得到了CdTe外延薄膜室温带隙宽度E_g=1.511 eV.     

高效率的正电子湮没2γ和3γ寿命谱仪

用大体积BaF₂ (φ40mm×30mm)探测器组装正电子湮没的2γ和3γ寿命谱仪,在2γ方式下,两个BaF₂探测器构成双重符合,得到系统的时间分辨为FWHM=212ps,计数效率比塑料闪烁探测器组装的谱仪估计高10倍以上.在3γ方式下,NaI(Tl)探测器与两个BaF₂构成三重符合,合理安排三探头的几何及合理选择各能窗的位置以优化对3γ湮没事例的测量,实验表明,新系统可用于研究强度微弱的电子偶素在固体中湮没的3γ寿命谱.     

与BaF2耦合的低气压多步雪崩室

研究了以纯TMAE饱和蒸汽为工作气体的紫外光敏低气压多步雪崩室的性能.在几种温度下测量了两个不同结构的丝室的气体放大倍数.在40°C时得到丝室的增益为4×10⁵,时间分辨4.1ns.和BaF₂晶体耦合,成功地观测了¹³⁷Cs γ射线(0.661MeV)的信号.     

北京正负电子对撞机本底辐射及高Z闪烁体辐照损伤研究

在北京正负电子对撞机上首次从粒子物理实验的需要出发开展了对撞区辐射本底的系统研究.发展了动态研究对撞区辐射水平的有效方法,能够灵敏地反映出对撞机不同工作状态下的本底辐射水平与其分布情况以及在对撞状态下随时间变化的规律.考察了国产BGO及BaF₂晶体在对撞机辐射环境中的抗辐照性能.     

碱土氟化物中离子间相互作用势经验参数的确定

描述离子间非Coulomb短程互作用势的函数形式确定后，即可据此讨论离子晶体的一系列物理性质，势函数中出现的参数通过与实验数据的拟合而确定．基于电子壳模型对CaF₂，SrF₂，BaF₂离子晶体的讨论中，强调电子壳电量应一律取负值的基本前提，以经验参数化方法拟合势参数时注意引用近期实验数据．将F离子电量调整为0.97e之后，重新获得的模型参数集与上述碱土氟化物晶格形成能、弹性常数、长光学横波频率、Raman频率，以及极化率实验数据，有较满意的对应关系．     

Yb:CaF2-SrF2激光晶体光谱性能以及热学性能的研究

采用坩埚下降法生长了Yb: CaF₂-SrF₂晶体,测试了该晶体的吸收和荧光光谱 以及在不同温度下晶体的热扩散系数和热膨胀系数,并且计算了晶体的热膨胀系数以及在常温下的热导率. 采用对比的方法,对晶体的吸收光谱,荧光光谱,热学性能进行了分析.从吸收和荧光光谱结果表明: 在掺杂相对较高浓度的SrF₂的混晶中, Yb³⁺吸收截面和发射截面比较大. Yb: CaF₂-SrF₂ (19%)晶体在1040 nm附近的发射截面比较大,光谱也比较宽. 这说明在掺杂相同浓度Yb时,混晶中CaF₂, SrF₂的比例不同,晶体的光谱性质不同, 主要原因是在混晶中晶体的无序度不同,晶体对称性降低,形成低对称光学中心. 从热扩散系数计算的热导率结果看出晶体具有比较好的热导率.     

国产BaF2闪烁晶体特性的测试

观察到了人工晶体所生长的BaF₂闪烁晶体发光的快、慢成分, 并对其光产额、时间分辨率、能量分辨率、能量线性、技术衰减长度等特性进行了测试. 对Co⁶⁰ γ源, 时间分辨率(标准偏差σ)为59ps(微微秒); 对Cs¹³⁷ γ源, 能量分辨率为12.1%. 这些指标都接近国际BaF₂闪烁晶体先进水平, 展现出在核物理、核医学、粒子物理实验中应用的广泛前景.     

掺入Ni2+和V3+对α-Al2O3晶体光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量的影响

应用晶体场理论和不可约张量算符方法构造了3d2/3d8态离子在C3v对称晶场中包含自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用四种微观磁效应的45阶可完全对角化的能量哈密顿矩阵.利用该矩阵,计算了V³⁺∶α-Al₂O₃和Ni²⁺∶α-Al₂O₃晶体的光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量,研究了掺入两种互补态离子Ni²⁺和V³⁺对同种晶体的光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量的影响,理论计算值和实验值相符.研究发现：掺杂没有改变晶体的光谱精细结构和能级分裂条数,但改变了能级间距|掺杂也没有改变晶体的对称性,但使晶体局域结构发生了一定程度的畸变| Ni²⁺∶α-Al₂O₃晶体局域结构的伸长畸变量大于V³⁺∶α-Al₂O₃晶体,键角的变化量小于V³⁺∶α-Al₂O₃晶体.     

半导体材料AAl2C4(A=Zn, Cd, Hg; C=S, Se)的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 对具有缺陷型黄铜矿结构的半导体材料A^ⅡAl₂C₄^Ⅵ(A=Zn, Cd, Hg; C =S, Se)的构型和电子结构进行研究, 并系统考察了各晶体的光学性质. 对于线性光学性质, 五种晶体在红外区和部分可见光区具有良好的透光性能, 其中HgAl₂S₄和HgAl₂Se₄晶体具有适中的双折射率. 在非线性光学性质方面, 该类晶体倍频效应较强, 理论预测得到的二阶静态倍频系数均较大(>20 pm/V). 体系的倍频效应主要来源于价带顶附近以S/Se 价p轨道为主要成分的能带向含有较多Al/Hg 价p成分的空带之间的跃迁. 通过与已商业化的AgGaC₂晶体光学性质的对比, 结果表明HgAl₂S₄和HgAl₂Se₄是一类性能优良的红外非线性光学晶体材料.     

Ta2O5/MgF2异质结构三维光子晶体的偏振性

为了在可见及近红外波段得到具有良好带隙结构的三维光子晶体,利用传输矩阵法分析了MgF₂、Ta₂O₅ 以及Ta₂O₅/MgF₂异质结构三维光子晶体的带隙性质.结果表明：Ta₂O₅/MgF₂异质结构三维光子晶体在820~1 020 nm的近红外波段TM模式下具有不受入射光方向影响的全方位光子带隙.该结构有望用于制作近红外光波段的偏振器件.     

LiBX2 (B=Ga, In; X= S, Se, Te)光学性质与力学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的赝势平面波方法系统地计算了LiBX₂ (B= Ga, In; X= S,Se,Te) 晶体的光学性质与力学性质. 由禁带宽度推断出晶体抗激光损伤阈值的大小顺序为LiGaS₂ > LiInS₂ > LiGaSe₂ > LiInSe₂ > LiGaTe₂ > LiInTe₂. 六种晶体在常压下均满足机械力学稳定性要求, 且铟化合物可塑性及延展性强于镓化合物. 这些晶体的静态电介电常数 ε₁(0)、静态折射率n(0)和双折射率Δn 理论计算值与实验值相符. LiGaS₂, LiInS₂, LiGaSe₂, LiInSe₂和LiGaTe₂五种化合物双折射率较高, 并且它们的吸收谱与反射谱在中远红外区是透过的, 因此可推断出这五种化合物可以成为优异的中远红外非线性光学材料.     

NaREO2 (RE= Lu，Y) 的制备及其结构的研究

用高温固相法制备了NaLuO₂和NaYO₂晶体粉体.制备纯相的NaLuO₂粉体晶体困难，而制备纯相NaYO₂粉体晶体相对容易.为了测定NaLuO₂产物中含少量Lu₂O₃不纯相的量，用X射线衍射绝标法确定了样品中这两者的重量比和谱峰比的关系，得到了绝标法常数k^Lu₂O₃相似文献