Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用传统高温熔融法合成了玻璃组成为B2O3-GeO2-15GdF3-(40-x)Gd2O3-xEu2O3(0≤x≤10)的Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃。在硼锗酸盐玻璃基质中,Gd2O3和GdF3稀土试剂的总含量高达55%,从而确保其密度高于6.4 g/cm^3。闪烁玻璃的光学性能通过光学透过光谱、光致发光光谱、X射线激发发射(XEL)光谱和荧光衰减曲线来表征。玻璃中Gd^3+→Eu^3+离子的能量传递通过激发光谱、发射光谱和Gd^3+-Eu^3+离子间距得到证明,同时也确定了在紫外线和X射线激发下Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃的最佳浓度。Judd-Ofelt理论分析了玻璃中Eu―O键的共价性随Eu^3+掺杂浓度增加而显著增强。Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃在80~470 K温度范围内荧光衰减曲线和发射光谱的温度依赖关系最终证实了其具有较好的发光稳定性。     

(Ca_(1-x)Ba_x)_2SiO_4∶Eu荧光粉相变和光谱调控

采用高温固相法在1 170℃还原气氛下保温3.5 h制备了(Ca_(1-x)Ba_x)_(1.95)SiO_4∶0.05Eu(x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0)系列新型荧光粉,并研究了其基体晶相、 Eu离子价态、光谱性能。随着x值增大,粉末物相组成发生如下改变:γ-Ca_2SiO_4(x=0)→T相和γ-Ca_2SiO_4混合物(0≤x0.7)→T相(0.7≤x0.9)→Ba_2SiO_4相(x≥0.9),即(Ca_(1-x)Ba_x)_2SiO_4粉末只在富Ba端形成有限置换型固溶体,即T相和Ba_2SiO_4相粉末。点阵参数精确分析表明:随着Ba离子增加, T相荧光粉(0.7≤x0.9)处于M1, M2, M5点位碱土离子配位数增大进而晶格参数增大较为明显,而Ba_2SiO_4相荧光粉(x≥0.9)中碱土离子配位数无变化晶格参数变化也较小; Eu离子以取代碱土离子方式进入晶格,对晶格影响较小。T相和Ba_2SiO_4相荧光粉XPS全谱分析结果类似,均出现Ba(3p_(3/2)), Ba(3d_(3/2)), Ba(3d_(5/2)), O(1s), Eu(4d), Si(2p_(3/2))电子结合特征峰;其O(1s)核心电子结合能精细谱也类似,有2个光电子峰组成,分别对应晶格氧、间隙氧缺陷(Eu~(3+)取代+2碱土离子造成);进一步Eu(4d)高分辨XPS分析表明,随着x值增大, T相粉末Eu~(2+)/Eu~(3+)比值增大(Eu离子形成+2可能性增大),而Ba_2SiO_4相粉末Eu~(2+)/Eu~(3+)比值变化不明显。在254和365 nm紫外激发下Ca_(1.95)SiO_4∶0.05Eu(γ-Ca_2SiO_4相荧光粉)可用作红色荧光粉,而(Ca_(1-x)Ba_x)_(1.95)SiO_4∶0.05Eu(x≥0.7,即T相(其绿光宽谱发射峰中心在455 nm附近)或Ba_2SiO_4相荧光粉(其绿光宽谱发射峰中心在510 nm附近))可用作绿色荧光粉; T相荧光粉绿光发射比Ba_2SiO_4相荧光粉绿光发射对应波长更短;随着x值增加T相和Ba_2SiO_4相荧光粉发射光谱发生蓝移(即T相粉末中(Ca_(0.3)Ba_(0.7))_(1.95)SiO_4∶0.05Eu绿光发射波长最长, Ba_2SiO_4相粉末中(Ca_(0.1)Ba_(0.9))_(1.95)SiO_4∶0.05Eu绿光发射波长最长);随着x值增加, T相荧光粉亮度提高,而Ba_2SiO_4相荧光粉亮度降低,即(Ca_(0.1)Ba_(0.9))_(1.95)SiO_4∶0.05Eu粉末的绿色荧光最亮(荧光寿命571.8 ns、量子效率55%)。由绿色荧光粉(x≥0.7)精细发射光谱可知:x值会影响Ba_2SiO_4相Eu~(2+)占位倾向,x值越大Eu~(2+)在Ba_2SiO_4相荧光粉中进入高配位点几率越小(x值小, Ca离子占据9配位点位,有促进Eu离子倾向进入10配位作用),但在T相中的x值作用则不明显。由此可见:改变固溶度(即控制x值),可实现该系列荧光粉物相组成、晶格参数、离子价态、荧光颜色及亮度的调控。     

ZnO对EU:LiNbO3晶体的性能及光谱性质影响

应用坩埚下降法技术，以同成份化学摩尔分数[x（Li2O）=48．6％,x（Nb2O3）=51．4％]为原料，生长出了以不同Zn，Eu双掺杂的LiNbO3晶体。测定了晶体下部与上部的X射线衍射图（XRD）、激发光谱、荧光光谱以及声子边带谱。Zn的掺杂量对Eu^3＋离子在晶体中的分布产生很大的影响。Zn掺杂摩尔分数为3％时．Eu^3＋离子在进入品格时受到有效的压制。随着Zn掺杂摩尔分数提高，达到6％时，压制作用减弱。从Zn^2＋离子在LiNbO3中随浓度变化的分凝情况以及对Eu^3＋离子的排斥作用解释了Eu^3＋离子分布的原因。同时测定了Zn掺杂样品的声子边带谱。     

Eu和Dy掺杂BaAl12O19长余辉发光性能研究

采用高温固相法在不同的气氛条件下合成了BaAl12O19:Eu2+/Eu3+,Dy3+发光材料。X射线衍射(XRD)表明:实验得到了纯净的BaAl12O19相结构,Eu和Dy的掺入并未改变相结构。通过比较发现,Eu和Dy掺杂后导致XRD衍射峰向高角度有微小移动,显示Eu和Dy取代晶格中Ba后使面间距发生变化。发射光谱表明:在不同条件下合成的样品都存在Eu2+的4f65d1→4f7之间的宽带跃迁;空气气氛下合成的样品中Eu2+的宽带跃迁的存在表明样品中发生了自还原现象。Dy3+的加入使样品发光增强,同时样品具备了长余辉特性。还原气氛下合成的Eu和Dy共掺样品的余辉衰减和热释光研究表明所得样品具有良好的室温和高温长余辉性能。     

Eu3+．Dy3+,Sm3+掺杂Ca(Sr,Ba)W04的光谱性质

采用共沉淀方法制备了稀土离子Eu3+,Dy3+,Sm3掺杂的Ca(Sr,Ba) WO4发光材料,目的是研究金属阳离子改变对稀土离子发光性质的影响.X射线衍射光谱数据表明,CaWO4、SrWO4、BaWO4都是四方晶系I41/a(88)结构,随着阳离子半径增大,衍射峰向小角移动.不同温度制备的BaWO4样品X射线衍射光谱数据表明,温度较低时制备的晶体样品X射线衍射峰较宽;当制备温度升高后,晶体样品X射线衍射峰宽变窄.样品的SEM照片表明,低温制备的样品晶粒尺寸较小,约为100～300 nm;高温制备样品晶粒尺寸较大,约为2～6 μm.测试了Eu3+,Dy3+,sm3+掺杂的Ca( Sr,Ba) WO4发光材料的激发和发射光谱.计算了Eu3+掺杂的Ca(sr,Ba) WO.的J-O强度参数Ωλ(λ=2,4),Ω2值随着阳离子半径增大迅速减小,经分析它是导致Eu3+掺杂的Ca(Sr,Ba) WO4的发射强度随着阳离子半径增大迅速减弱的原因.然而Sm3+掺杂的SrWO4其他两种晶体相比,其发射强度反而增强.根据激发光谱和文献报道,我们认为可能是由于钨酸根离子与稀土离子的能量传递引起的.从Dy3+,Sm3+掺杂的Ca(Sr,Ba)WO4的发射光谱可以看到,随着阳离子半径增大发射峰蓝移,发射峰的Stark劈裂减弱.我们用位形坐标图解释了这一现象产生的原因.     

MCe03:Eu3+(M=Sr,Ba)的合成及发光性质研究

利用高温固相反应法合成了Eu3 掺杂的MCeO3(M=Sr,Ba)发光粉末样品,采用X射线衍射技术和荧光光谱等测试手段分别对其物相组成和发光性质进行了研究.X射线衍射结果显示,Eu3 离子容易替代MCeO3品格中M2 离子的位置.荧光光谱测试结果表明,Eu3 掺杂的SrCeO3和BaCeO3样品在紫外波段存在着非常宽的吸收带,峰值分别位于311和320 nm左右,它们属于Ce4 -O2-的电荷迁移带,SrCeO3和BaCeO3基质与Eu3 离子之间存在着能量转移.在MCeO3:Eu3 样品中,Eu3 的发射主要来自于5D0激发态能级,其中以磁偶极跃迁D0-7F1发射强度为最大;此外样品中还存在着较高的5D1激发态能级的辐射跃迁.SrCeO3:Eu3 样品的发射强度远大于BaCeO3:Eu3 样品.     

MCeO_3∶Eu~(3 )(M=Sr,Ba)的合成及发光性质研究

利用高温固相反应法合成了Eu3 掺杂的MCeO3(M=Sr,Ba)发光粉末样品,采用X射线衍射技术和荧光光谱等测试手段分别对其物相组成和发光性质进行了研究。X射线衍射结果显示,Eu3 离子容易替代MCeO3晶格中M2 离子的位置。荧光光谱测试结果表明,Eu3 掺杂的SrCeO3和BaCeO3样品在紫外波段存在着非常宽的吸收带,峰值分别位于311和320nm左右,它们属于Ce4 -O2-的电荷迁移带,SrCeO3和BaCeO3基质与Eu3 离子之间存在着能量转移。在MCeO3∶Eu3 样品中,Eu3 的发射主要来自于5D0激发态能级,其中以磁偶极跃迁5D0—7F1发射强度为最大;此外样品中还存在着较高的5D1激发态能级的辐射跃迁。SrCeO3∶Eu3 样品的发射强度远大于BaCeO3∶Eu3 样品。     

Ba_3Si_6O_9N_4∶Eu~(2+)荧光粉制备及其表征

采用基于高温固相的两步合成法,以BaSiO3为前驱体制备了Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉,主要研究了不同Eu2+掺杂浓度对Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉发光性能的影响机理,并与传统高温固相法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉的发光机理进行了对比分析。结果表明:与传统高温固相法相比,两步法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉具有更高的纯度和结晶度。Eu2+掺杂浓度大于9%时,两步法和传统高温固相法制备的样品都发生浓度猝灭现象。传统高温固相法与两步法制备Ba3Si6O9N4:Eu2+荧光粉的浓度猝灭机理一致,均是由于电偶极-电偶极相互作用造成的。在330nm的激发光下,两步法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉的发射光谱(峰值489nm)与传统的高温固相法(峰值512nm)相比,出现了蓝移的现象,更加接近于理论发射光谱中心(480nm)。能谱分析结果显示,两步法制备的荧光粉的元素组分更接近理论值,能有效降低晶格缺陷。两步法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉样品具有更好的热稳定性,更利于白光LED的应用。     

Ba_2MgSi_2O_7∶RE荧光粉发光性能的研究

采用高温固相法合成了Ba2MgSi2O7∶RE(RE=Eu2 ,Ce3 ,Tb3 )系列荧光粉,研究了其结构和光谱特性。样品的XRD衍射图表明稀土离子的掺入没有引起基质晶格结构的变化。样品Ba2MgSi2O7∶Ce3 在紫外光激发下呈蓝紫色发射,而样品Ba2MgSi2O7∶Eu2 在紫外光激发下呈绿色发射。对样品Ba2MgSi2O7∶Eu2 的光谱分析表明Eu2 在焦硅酸钡体系中可能占据两个不同格位。此外还分析了Ce3 ,Eu2 和Ce3 ,Tb3 共激活焦硅酸钡盐在紫外光激发下的光谱特性,并对其中存在的能量传递机理进行了讨论。     

Sr2YRu1-xZnxO6结构、磁性及电输运特性

采用固相烧结工艺制备了Sr2YRu1-xZnxO6(x=0,0.1,0.2)陶瓷样品,采用多晶X射线和扫描电子显微镜技术对样品的物相成分、晶体结构和晶体表面形貌进行了表征与分析,将Sr2YRu1-xZnxO6(x=0,0.1,0.2)样品X射线衍射谱与理论模拟多晶样品X射线标准谱比较显示样品单相已经形成.X射线的实验结果表明:样品均形成了在a-b方向上具有双倍周期的钙钛矿结构,属于立方晶系,晶体空间群为Fm3m(No 225).Sr2YRuO6原胞为立方结构(a=0.816 4 nm),Y离子和Ru离子分别有序占据4a(0,0,0)和4b(1/2,1/2,1/2)原子等效位置.并且发现样品X射线衍射谱中的(111)衍射峰为B位Y离子和Ru离子有序占据时的特征峰.实验显示Zn离子取代Ru离子对晶胞参数影响很小.振动样品磁强计(VSM)测量了在常温下样品Sr2YRu1-xZnxO6(x=0,0.1,0.2)磁化强度与磁场强度的关系,样品在常温下显示顺磁性.计算得到Sr2YRuO6中Ru离子的有效磁矩为2.417 μB.用标准的四端子测量方法测量了样品的电阻随温度的关系,样品电阻随掺杂量的增加而降低,并且实现了由反铁磁绝缘体向半导体转变.     

超高压碳化钨顶砧新结构的设计与研究

基于高压顶砧设计原理——大质量支撑原理,借助有限元仿真技术,开展了一体式超高压碳化钨顶砧新结构的设计与研究工作。研究结果表明,采用圆角技术以及凹形支撑区技术,设计出的新结构顶砧能够降低传统碳化钨顶砧拐角处的应力集中效应,同时为碳化钨顶砧提供足够的侧向支撑作用,从而大幅提高顶砧的性能;一体式超高压碳化钨顶砧的传压效率较传统顶砧升高58.5%、破裂几率较传统顶砧降低33%、获得的极限腔体压力较传统顶砧升高44.2%,达到9.56GPa。为大腔体、超高压环境下物质新结构与性质研究、新型功能材料的设计与合成研究提供了一种易于操作的可行性方案。     

一种测量光学元件高反射（透过）率的有效方法

本文提出一种测量激光谐振腔反射镜高反射率和测量镀有减反膜的高透过率光学元件的有效方法.特点是同时测量几块高反射率凹面镜或高透过率光学元件,其误差是普通单块测量方法的1/n.详细分析了一组激光腔镜高反射率和一组镀减反膜的平行薄片高透过率的测量结果.     

高电感和高能量放大系数的MFCG的理论分析

 根据爆炸磁通量压缩发生器(MFCG)的基本理论,计算MFCG的非对称多分支螺线管的电感、电阻和电流,并讨论大电感螺线管和小电感负载的运行性能。通过增加MFCG的初始电感以增加其初始电感对负载电感的比值,是获得高能量放大系数的一个有效方法。增加螺线管段数和导线并联分支数,可得到一个比较好的电压平台。     

Design of a varactor-tunable metamaterial absorber

In this paper, we design a varactor-tunable metamaterial absorber （MA）. The tunable MA is based on a mushroom-type high impedance surface （HIS）, in which varactors are loaded between adjacent metal patches to adjust the capacitance and tune the resonance frequency, the primary ground plane is etched as the bias network to bias all of the varactors in parallel, and another ultra-thin grounded film is attached to the bottom. Its absorption characteristics are realized for electrically dielectric loss. The simulated values of a sample indicate that a tunable frequency range from 2.85 GHz to 2.22 GHz is achieved by adjusting the varactor capacitance from 0.1 pF to 2.0 pF, and better than 0.97 absorbance is realized; in addition, the tunable frequency range is expanded from 4.12 GHz to 1.70 GHz after optimization.     

面对21世纪机遇与挑战的高功率固体激光

对高功率固体激光的物理和技术问题以及发展趋势和应用前景作了详细的评述和分析。     

单载流子光电探测器的高速及高饱和功率的研究

利用载流子漂移-扩散模型, 模拟并分析了InGaAs/InP单载流子光电探测器(Uni-traveling-carrier/UTC-PD) 在不同条件下的物理特性及其带宽和饱和特性, 结合器件实验结果分析了影响器件高速和高饱和性能的物理机理. 结论表明在吸收区采用浓度渐变掺杂和增加InP崖层(cliff layer), 可以显著提升器件饱和特性, 高入射功率下吸收区电场崩塌是器件饱和的直接因素, 直径大于20 μm的UTC探测器中RC常数仍是影响带宽的主要因素. 论文指出了优化器件结构、 提升器件性能的有效方法.     

短脉冲高功率微波大气击穿研究

 论述了短脉冲高功率微波在波导内和自由空间中大气击穿的实验研究,给出了不同气压条件下的击穿阈值,并对两实验条件下的结果进行了比较,两种实验的数据统计结果基本一致,证明了采用波导内大气击穿方法来研究大气击穿问题的合理性。     

高分辨率及高灵敏度小动物PET研究进展

作为一种高灵敏度且具有定量测量能力的功能分子影像技术,小动物PET越来越广泛地用于各种生物医学研究,例如疾病动物模型研究、新药物研发和新治疗方法评估等。首先回顾小动物PET成像系统的发展历史、效率和空间分辨率等性能的改进和产业化;其次,讨论了影响PET空间分辨率和效率的各种因素,包括晶体大小、探测器几何、正电子射程、光子非共线效应、图像重建算法和阻碍PET系统同时达到高空间分辨率和高效率的相互作用深度不确定效应;最后,介绍了小动物PET成像系统在以下几个方面的取得的最新进展:（1）高密度、小的光衰减常数和高光产额的闪烁晶体;（2）体积小、增益大、时间性能好、工作电压低和磁兼容的新型硅光电倍增管光探测器;（3）各种深度测量PET探测器,详细介绍了一个可达到分辨0.43 mm×0.43 mm×20 mm晶格和达到2.4 mm深度分辨率的双端读出探测器;（4）使用深度测量探测器的小动物PET成像系统,详细介绍了一个使用高分辨率双端读出探测器,全视野达到0.55 mm平均位置分辨率的小动物PET原型系统;（5）磁兼容插件式小动物PET成像系统和PET/MRI同时成像的优点;（6）小动物PET图像重建和数据校正的特点、传统的滤波反投影算法和新的迭代算法的优缺点和PET图像重建算法未来的发展方向。As the most sensitive and quantitative molecular imaging technique,small animal positron emission tomography (PET) has become a widely used tool in biomedical research such as in animal model of human disease,development of new drugs and the evaluation of new therapeutics.In this paper,first the history,the efforts to improve the spatial resolution and sensitivity as well as the commercialization process of small animal PET scanner are reviewed.Then the factors that affect the spatial resolution and sensitivity of PET scanner such as crystal size,detector geometry,positron range,photon noncollinearity and imaging reconstruction are discussed in detail.The depth of interaction effect which hinders the simultaneous achievement of PET spatial resolution and sensitivity are also discussed.Finally the recent progress made in the following areas of small animal PET instrumentation are introduced:(1) high density,short light decay constant and bright scintillator,(2) compact,high gain,good timing resolution,low bias voltage and MRI compatible silicon photomultiplier,(3) depth encoding detectors by using different methods,a detector using dual-ended readout,identifying 0.43 mm×0.43 mm×20 mm crystals and achieving a 2.4 mm depth of interaction resolution was introduced in detail,(4) small animal PET scanners using depth encoding detectors,a prototype scanner using high resolution dualended readout detectors and achieving an average of 0.55 mm spatial resolution in the whole field of view was introduced in detail.(5) MRI compatible small animal PET inserts and the advantage of simultaneous PET/MRI imaging,(6) image reconstruction and data correction of small animal PET,the filter back projection and iterative reconstruction algorithms are compared and a few key directions of PET image reconstruction will be presented.     

Synergistic influences of titanium,boron, and oxygen on large-size single-crystal diamond growth at high pressure and high temperature

The synergistic influences of boron, oxygen, and titanium on growing large single-crystal diamonds are studied using different concentrations of B₂O₃ in a solvent-carbon system under 5.5 GPa-5.7 GPa and 1300 ℃-1500 ℃. It is found that the boron atoms are difficult to enter into the crystal when boron and oxygen impurities are doped using B₂O₃ without the addition of Ti atoms. However, high boron content is achieved in the doped diamonds that were synthesized with the addition of Ti. Additionally, boron-oxygen complexes are found on the surface of the crystal, and oxygen-related impurities appear in the crystal interior when Ti atoms are added into the FeNi-C system. The results show that the introduction of Ti atoms into the synthesis cavity can effectively control the number of boron atoms and the number of oxygen atoms in the crystal. This has important scientific significance not only for understanding the synergistic influence of boron, oxygen, and titanium atoms on the growth of diamond in the earth, but also for preparing the high-concentration boron or oxygen containing semiconductor diamond technologies.     

Cu-系高温超导系列

 简要介绍了利用高温高压合成发现的超导系列CuBa₂Ca_n-1Cu_nO_2n+2+δ，即Cu-12n（三元数法）或Cu-12(n-1)n（四元数法），简称Cu-系。比较了Cu-系和其它主要高温超导体的结构和主要性质，指出了Cu-系和YBa₂Cu₃O₆的同构关系，以及Cu-系具有的良好的高温高场特性。Cu-系超导体因仅含碱土和铜的氧化物，化学组成简单、经济、安全，具有潜在的应用开发前景。