F,Y双掺钨酸铅晶体的发光性能和微观缺陷

通过透射光谱、光产额(LY)和光致发光等发光性能测试，研究了F,Y双掺钨酸铅(PbWO₄ ，简称PWO)晶体的发光性能，并利用热释光曲线和正电子湮没寿命谱对F,Y双掺PWO晶 体中的缺陷种类和变化进行了分析. 结果表明：与未掺杂晶体相比，双掺样品在350nm附近 的透过率大大提高，吸收边向短波方向移动约30nm，光致发光谱中出现位于350nm的发光峰 ，双掺样品的LY(100ns内)为未掺杂PWO的2.7倍左右.晶体中主要存在的缺陷为(WO_{3)^{-关键词： F Y双掺钨酸铅闪烁晶体 高光产额 热释光 正电子湮没寿命谱}}     

微量MgO掺杂对GAGG∶Ce晶体光学和闪烁性能的影响

共掺杂离子是优化晶体闪烁性能的重要手段之一,本文采用提拉法生长了GAGG∶Ce和GAGG∶Ce,0.1%Mg晶体。通过测试硬度、透过率、X射线激发发射(XEL)谱和符合时间分辨率等方法研究了微量MgO掺杂对GAGG∶Ce光学及闪烁性能的影响。GAGG∶Ce和GAGG∶Ce,Mg的维氏硬度平均值分别为1 430 kg/mm~2和1 420.4 kg/mm~2,表明Mg~(2+)的掺杂几乎没有对GAGG∶Ce的硬度产生影响。XEL谱结果表明,共掺杂Mg~(2+)后GAGG∶Ce晶体的发光峰值波长约为540 nm,但5d_1→~2F_(5/2)及5d_1→~2F_(7/2)发射峰红移了12～24 nm,Mg~(2+)的引入可能改变了Ce~(3+)的5d_1激发态向~2F_(5/2)和~2F_(7/2)跃迁几率分布。通过共掺杂Mg~(2+),发现尽管光产额由5.8×10~8 lx/MeV(58 000 ph/MeV)降低为4.15×10~8 lx/MeV(41 500 ph/MeV),但GAGG∶Ce,Mg符合时间分辨率得到了显著改善,达146 ps。此外,比较不同尺寸样品的光产额,发现GAGG∶Ce,Mg对闪烁发光的自吸收程度小于GAGG∶Ce。以上结果表明,微量MgO掺杂是优化GAGG∶Ce晶体闪烁性能的有效途径。     

多坩埚温度梯度法生长Dy3+:LaF3晶体及发光特性

采用多坩埚温度梯度法(Multi-crucible temperature gradient technology,MC-TGT)制备了Dy~(3+)掺杂氟化镧(Dy~(3+)∶LaF_3)晶体。通过电感耦合等离子体发射光谱仪、透射光谱、吸收光谱、荧光光谱等手段对Dy~(3+)在LaF_3晶体中的实际掺杂浓度、中红外透过光谱、可见光波段光谱特性等进行了研究。实验结果表明,Dy~(3+)在LaF_3晶体中的分凝系数约为0.8;格位浓度随着Dy~(3+)掺杂浓度提高而增加,2%Dy∶LaF_3晶体中的格位浓度达5.90×10~(20) ions·cm~(-3)。在1%Dy∶LaF_3晶体中,采用400 nm光激发,发光中心波长位于601 nm的发射谱带强度最大,位于511 nm的发射峰最宽,半高宽达152 nm;改用450 nm光激发,最强发射峰移至677 nm,最宽发射峰位于568 nm处。提高Dy~(3+)掺杂浓度到2%,采用400 nm或450 nm光激发,发光中心波长均位于478 nm和571 nm。在透射光谱2.5～9μm范围内,Dy∶LaF_3晶体(厚度为0.96 mm)红外波段透过率达85%以上。Dy∶LaF_3晶体有望在可见光、中红外等激光领域得到应用。     

掺Fe铝酸锂晶体的光谱性能研究

采用提拉法生长了质量较高的掺Fe铝酸锂(LiAlO2:Fe)晶体,并用吸收光谱、光致激发与发射光谱以及X射线激发发射(XEL)光谱测试等方法对晶体的光谱性质及结构进行了研究。结果表明,晶体对可见光与近红外光具有较高的透过,而在深紫外波段存在与Fe离子相关的吸收。以266nm光激发得到710nm的Fe3+离子的特征发射峰,分析表明晶体中Fe3+离子代替Li+离子而处于8面体格位。比较不同晶体样品的XEL光谱发现,空气退火后的γ-LiAlO2晶体出现了318nm处较强的缺陷发光,而同样条件退火后的LiAlO2:Fe晶体与未退火的γ-LiAlO2晶体均未观察到相应的发光。分析得出此发光应与晶体退火后形成的F+心有关,而Fe掺杂可抑制晶体中Li2O的挥发,提高晶体的热稳定性。     

NaYF4∶Eu3+, Tm3+, Yb3+材料中Stokes和反Stokes发光研究

合成了Eu3+,Tm3+和Yb3+掺杂的NaYF₄材料。360 nm光激发呈蓝色发光,峰值位于452 nm,对应Tm3+的1D₂→3F₄跃迁;395 nm光激发呈橙色发光,峰值位于591 nm,对应Eu3+的5D₀→7F₁跃迁;409 nm光激发呈红色发光,峰值位于613 nm,对应Eu3+的5D₀→7F₂跃迁;980 nm光激发呈蓝色和红色发光,发光峰位于474和646 nm。蓝光来源Tm3+的1G₄ →3H₆跃迁,红光来源Tm3+的1G₄→3F₄跃迁。在双对数曲线中,蓝光474 nm和红光646 nm的斜率分别为2.1和2.4,在980 nm光激发下,蓝光和红光发射都是双光子过程。还研究了材料的吸收光谱,并利用X射线衍射,扫描电镜测试了材料的物相结构和微观形貌。结果表明：NaYF₄∶Eu3+, Tm3+, Yb3+材料具有较规则的六方相结构,结晶良好。     

Eu掺杂SiO2纳米基质的发光特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了Eu掺杂的SiO₂干凝胶,分别用光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(IR)谱等分析手段对样品进行了表征,研究了SiO₂的基质中Eu³⁺、Eu²⁺的发光特性以及退火温度对发射光谱的影响,并对其发光机理进行了分析。结果表明,样品掺杂均匀,颗粒尺寸大约在50~80 nm,硼(B)离子进入SiO₂网格,成为了基质的一部分,改变了基质的网络结构。当采用258 nm激发样品时,随着退火温度的升高,红光发射强度先增强后减弱。对于经800 ℃退火处理的样品红光发射最强,出现了576 nm(⁵D₀ →⁷F₀),620 nm(⁵D₀ →⁷F₂),658 nm(⁵D₀ →⁷F₃)3条谱线,其中主峰位于 620 nm红光发射,对应于Eu³⁺离子的⁵D₀ →⁷F₂超灵敏跃迁,进一步说明B离子参与到基质中,形成了Si—O—B键,导致Eu³⁺离子所处配位环境的对称性降低,从而有利于Eu³⁺离子的特征发射;当采用271 nm激发样品时,随着退火温度的升高,蓝光发射强度先增强后减弱,经850 ℃退火的样品400~500 nm蓝光发射最强,归属于Eu²⁺的5d→4f的跃迁发射,证明在铝离子(Al³⁺)存在的情形下,在高温退火过程中Al³⁺部分取代Si⁴⁺形成AlO^-₄基团,掺杂Eu³⁺填补AlO^-₄基团附近的空位,增加了Eu³⁺周围的AlO^-₄四面体中氧原子的电子给予能力,使得Eu³⁺还原成Eu²⁺,从而得到了较强的蓝光发射。但是,当退火温度达到900 ℃时,由于稀土离子发生位置的迁移形成团簇红光和蓝光都明显地降低。     

Yb∶YAG晶体的红外闪烁特性

用脉冲电子束激发测量了不同Yb3+掺杂浓度的Yb∶YAG晶体的红外(IR)闪烁发光性能。Yb∶YAG晶体的IR闪烁发光具有高的光产额和长的衰减时间,但存在浓度猝灭效应和温度依赖关系。Yb∶YAG晶体的IR闪烁性能还与晶体品质有关,相同掺杂浓度的Yb∶YAG晶体,品质优异的会获得更高的光产额。这一初步的研究成果表明,部分掺Yb3+晶体有可能用于医学成像装置。     

Tb3+掺杂高密度锗酸盐闪烁玻璃的发光性质

采用高温熔融法制备了Tb³⁺掺杂高密度锗酸盐玻璃。分别测试了该玻璃的透过光谱、密度、荧光光谱、荧光寿命及X射线激发发光光谱,揭示了该玻璃的物理化学性质和发光性质。透过光谱表明该玻璃具有良好的可见光透过率。高含量的Lu₂O₃和Gd₂O₃使得玻璃的密度高达6.4 g/cm³。该玻璃在377 nm光和X射线激发下发出强的绿光。544 nm发光的荧光寿命为1.325~1.836 ms。研究结果表明,Tb³⁺掺杂高密度锗酸盐玻璃是一种可用于慢速事件X射线探测器的候选闪烁材料。     

掺杂的Bi4Ge3O12晶体的近红外发光性能

生长了Mg、Ca离子掺杂(提拉法)和Cl离子掺杂(坩埚下降法)的Bi₄Ge₃O₁₂(BGO)晶体,测试了晶体样品的吸收谱、光致发光谱和发光衰减时间等。这些掺杂的BGO晶体的可见光发光比纯BGO有所减弱,但在808 nm和980 nm激光二极管(LD)激发下出现了纯BGO几乎没有的近红外发光,归因于改变了能级的Bi离子或可能出现的低价态Bi离子。掺杂对近红外发光的影响跟掺杂离子价态有关,同价态的掺杂离子对近红外发光的影响相差不大。     

中子探测晶体Li6Gd(BO3)3:Ce的光谱特性研究

文章用提拉法生长出Li₆Gd(BO₃)₃:Ce晶体,并对其光谱性能与发光过程进行了探索. 借助于真空紫外-紫外透过光谱测试,发现晶体的透过光谱中存在Ce³⁺离子和Gd³⁺的特征吸收峰,同时还存在与Ce⁴⁺离子相关的电荷迁移带. 对晶体的真空紫外-紫外激发发射光谱进行研究发现,在晶体存在着Ce³⁺离子的5d→4f辐射跃迁发光与Gd³⁺离子的4f→4f辐射跃迁发光,而且存在着Gd³⁺→Ce³⁺之间的能量传递. 对Li₆Gd(BO₃)₃:Ce晶体的X射线与γ射线激发发射光谱研究可知,晶体在高能射线激发下的闪烁光主要是Ce³⁺离子的发光. 关键词： 6Gd(BO₃)₃:Ce晶体')" href="#">Li₆Gd(BO₃)₃:Ce晶体 真空紫外-紫外透过光谱 真空紫外-紫外激发发射光谱 能量传递     

钨酸铅晶体的本征色心和辐照诱导色心

根据钨酸铅晶体(PbWO4,简称PWO)的缺陷化学和晶体结构特点,用光吸收谱、广延X射线吸收精细结构(EXAFS)和精密X射线衍射(XRD)方法对高温退火后PWO晶体进行微结构研究,获得了其退火前后缺陷变化的情况,据此提出生成态(asgrown)晶体中350nm本征色心吸收带起源于V-F空穴心,并指出PWO中紫外区色心吸收带的强度取决于晶体中铅空位和氧空位浓度之差:[VPb]-[VO];然后,结合晶体在紫外光(UV)辐照过程中色心的转化规律和偏振吸收谱的实验结果,提高420nm辐照诱导色心吸收带起源于V0F双空穴心.并对所提出的PWO晶体色心模型的合理性进行了讨论. 关键词： 钨酸铅 本征色心 辐照诱导色心 色心模型     

Annealing effect on Cr,Yb:YAG laser crystal

The absorption spectra, fluorescence spectra, and lifetimes of as-grown and annealed Cr,Yb:YAG crystal grown by Czochralski technique have been measured. The broad absorption bands in the visible region increase in intensity and shift to long wavelength after annealing, and the additional absorption around 482 nm may be possibly due to new octahedral Cr4+ center in the crystal, and the increase in the infrared (IR) region is due to the increase of Cra+. The increase of Cr4+ also results in the groud state absorption and the concentration quenching of Ybs+ in Cr,Yb:YAG crystal after annealing, the fluorescence intensity is reduced to 75% and the emission lifetime is shortened from 1.40 to 0.44 ms.     

掺Sb对PbWO_4晶体发光性能的改善

首次报道了ＰｂＷＯ４：Ｓｂ的光谱特性,包括透射谱和Ｘｅ灯光源激发的发射谱与激发谱．掺Ｓｂ具有增强绿光带、抑制红光带并大幅度提高光产额的效果．通过与空气退火ＰＷＯ发光的比较,对绿光带的起因、Ｓｂ掺杂的作用也进行了简要的讨论．     

钨酸铅晶体的辐照损伤研究

报道对钨酸铅晶体作低剂量辐照损伤研究的实验装置、方法、和结果.利用北京计量科学研究院的小型⁶⁰Co放射源对4块钨酸铅晶体作了辐照损伤的实验,发现光产额随辐照剂量的增加呈现指数衰减,最后趋于饱和.     

Growth and spectroscopic characteristics of Nd-doped PbWO₄ crystal

Nd-doped PbWO4 crystals are grown by using the modified Bridgman method.The spectroscopic properties of the crystals are investigated.The changes of the absorption band at 350 nm are discussed for samples annealed at 740℃ and 1040℃.The radiative lifetime of the 4 F 3/2 level is calculated by using the Judd-Ofelt theory according to the absorption spectrum of 0.5 at.% Nd-doped PbWO 4 crystal.The spontaneous Raman scattering properties of the crystals are analysed.     

温度梯度法生长的Ce: YAlOZr3高温闪烁晶体的光谱分析

采用温度梯度法生长了熔体掺杂Ce浓度为1at%的YAlO3晶体，对于其吸收光谱、荧光光谱和x射线激发发射谱进行了表征分析.根据吸收光谱提出了一个色心模型，从而成功的解释了为什么刚生长出的晶体为粉红色，而分别经氢气和空气在1400℃退火后均能变为无色的现象和退火以后吸收光谱发生的显著变化.温度梯度法生长的Ce:YAP在330nm处存在着一定程度的自吸收和自激发.光致激发发射谱的发射主峰在368nm，而x射线激发发射谱的主发射峰红移至391nm，这表明在x射线激发下，晶体对发射光的自吸收将会减少.另外在x射线 关键词： 温度梯度法 Ce: YAP 色心 光谱     

Effect of ion implantation on quantum well infrared photodetectors

Ion implantation is a postgrowth processing technique which, when combined with annealing, can be used to tune the absorption wavelength of quantum well devices. We have implanted and annealed, three different quantum well infrared photodetector structures, and measured the absorption spectra of the samples by Fourier transform spectroscopy. The peak absorption wavelength shift of each structure has been calculated as a function of diffusion length by simulating the diffusion processes. We found different diffusion rates for the structures and attribute this to different numbers of as-grown defects. Our results indicate that agglomeration of single defects into defect clusters limits the ability of ion implantation to tune the wavelength of a structure with a higher number of as-grown defects. Thus, a structure with the lowest number of as-grown defects is most useful for fabricating a multi-color quantum well photodetector by ion implantation, because in this case ion implantation can enhance the diffusion rate considerably leading to large red- shift in peak absorption wavelength.     

掺铬钛酸锶晶体的氧化还原诱导吸收及发光的退火效应和浓度效应

制备了纯的、掺0.005、0.01、0.2和0.5wt%Cr2O3的钛酸锶单晶.测量了不同退火条件下的室温透射光谱及6.5K以上的荧光光谱.对晶体的氧化和还原热处理诱导吸收及退火和掺杂浓度对晶体发光的影响进行了较为详细的研究.     

Growth and optical properties of Cr~（3＋）-doped CdWO_4 single crystals

A high-quality Cr 3+:CdWO4 single crystal at a size of approximatelyΦ25×80 mm is grown using the Bridgman method with CdO,WO3,and Cr2O3 as raw materials and their molar ratio of 100:100:0.5.The temperature gradient of solid-liquid interface at growth is approximately 50?C/cm and the growth rate is 0.05 mm/h.The X-ray diffraction(XRD),absorption,excitation,and emission spectra of different parts of the as-grown and O2-annealed crystals are investigated.Two strong broad optical absorption bands of about 472 and 708 nm are observed,and they are associated with the transitions 4 A2→ 4 T1 and 4 A2→ 4 T2.The weak 4 T2→ 2 E transition(the R-line)at 632 nm is also observed.The crystal-field parameter Dq and the Racah parameters B and C are estimated to be 1 412.4,776.8,and 3 427.6 cm? 1,respectively,according to the absorption spectra and crystal-splitting theory.A broadband fluorescence at about 1 000 nm due to 4 T2→ 4 A2 transition is produced by exciting the samples at 675 nm.After being annealed in an O2 atmosphere,the crystals become more transparent,while the effective light absorption of Cr 3+ ions is evidently enhanced and the emission intensity is also strengthened due to the reduction of oxygen vacancies in the CdWO4 crystal after annealing.     

Fluorescence decay dynamics and anneal effect on praseodymium ions doped in lead tungstate single crystal

Fluorescence decay dynamics of main emission manifolds of trivalent praseodymium ions doped in the as-grown and annealed PbWO₄ crystals were analyzed in detail. The fluorescence lifetimes of the ³P₀ and ¹D₂ manifolds were obtained from the fluorescence decay curves measured at room temperature. The main mechanism of fluorescence quenching of the ³P₀ manifold is the non-radiative relaxation to the defect centers coming into being during crystal growth. The dominant non-radiative relaxation for the ¹D₂ manifold is the cross-relaxation energy transfer involving the ¹G₄ and ³F₄ manifolds. The Inokuti–Hirayama model was used to analyze the decay dynamics of the ¹D₂ manifold, and the fluorescence lifetime τ₀ of the as-grown and annealed Pr³⁺:PbWO₄ crystals in absence of cross-relaxation energy transfer are derived as 35.2 μs and 37.9 μs, respectively. The annealing treatment can eliminate most defect centers except for those related to the lead vacancies.