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.     

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。     

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.     

BaF2晶体用于中能重离子核反应中的粒子鉴别

将BaF₂晶体与半导体探测器组成的望远镜用于^{12C(46.7MeV/u)入射核反应中前方向产物的测量,用ΔE-E方法和快慢成分关联方法进行了粒子鉴别.同时还研究了BaF₂晶体对多种离子的响应.}     

光谱探针法确定Eu3+:ThO2的格位对称性及选择激发下样品的光致发光研究

测量和分析了不同温度下Eu³⁺:ThO₂的激发光谱、发射光谱和荧光 衰减曲线.Eu³⁺:ThO₂晶体是用熔融法生长的.通过12K下格位选择激 发下的发射光谱测量,利用晶场理论,确定了Eu³⁺在ThO₂占据Oh和C_3v两种格位.列表给出了两种格位Eu³⁺离子的晶场能 级和室温及12K下的荧光寿命.讨论了温度对能     

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.     

LD抽运Er3+，Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器的理论分析和数值计算

研究了以Co²⁺:MgAl₂O₄晶体为饱和吸收体的LD抽运Er³⁺,Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃激光器.针对双掺离子之间的能量传递和Er³⁺的多种跃迁过程，结合Co²⁺:MgAl₂O₄晶体中Co²⁺离子的饱和吸收特性，给出了详尽的速率方程，在其基础上进行了数值分析，分析了输出镜透过率、激光介质长度、谐振腔长度、腔内往返损耗、饱和吸收体长度对激光阈值、峰值功率、单脉冲能量以及脉冲宽度的影响.     

La2Zr2O7:Eu3+纳米棒的合成、表征及其荧光性能

采用传统固相法和水热法成功地制备出棒状La₂Zr₂O₇:Eu³⁺荧光粉. 利用X射线粉末衍射仪、透射电镜和荧光光谱仪等分析了产物的结构、形貌和发光特性. 结果表明红色荧光粉La₂Zr₂O₇:Eu³⁺有良好的晶相,属于立方结构,空间点群为Fd3m; 其形貌主要为纳米棒, 平均直径约47 nm, 长度为50～700 nm. 并对纳米棒的生长机理进行了探讨. 在466 nm蓝光激发下,La₂Zr₂O₇:Eu³⁺荧光粉能发射出Eu³⁺的特征红色荧光,发射主峰位于616 nm处,归属于Eu³⁺的⁵DO_→⁷F2_{超灵敏电偶极跃迁.此外,在产物的发射光谱中能够观察到⁵D}1_→⁷FJ _{(J=0, 1, 2)跃迁和⁵D}1_→⁷FJ _{(J=1, 2, 4)跃迁的劈裂峰,这说明Eu³⁺处在低对称性的晶体场格位中.}     

氧对LaOX：Ce3+和MFX：Ce3+体系猝灭作用的光谱研究

本文首次报道了LaOX:Ce3+和MFX:Ce3+(X=Cl-,Br-;M=Ba2+,Sr2+系列的光声光谱特性,并通过与荧光光谱的对照研究,讨论了氧对Ce3+在MFX和MF2(M=Ba2+,Sr2+基质中发光的猝灭作用.发现样品的发光随灼烧时间的加长而减弱,光声信号却依次增强,表明空气中氧对Ce3+发光的猝灭表现在其无辐射跃迁几率增加.同时发现由于非氟卤素的引入,便得MFX:Ce3+比MF2:Ce3+的抗淬灭性增强.文中着重研究了Ce3+在MFX基质中的发光,结果表明,在无氧合成条件下,MFX:Ce3+中Ce3+以发光中心Ⅱ(420nm附近)为主.     

CaS:Ce,Tb中Tb3+到Ce3+的能量传递

本文通过发射光谱、激发光谱和发光的衰减特性,研究了三价稀土离子Ce3+和Tb3+在CaS基质中的相互作用。实验结果表明,在CaS中Tb3+敏化了Ce3+的发光,监测Ce3+的发光(505nm),在激发光谱中出现Tb3+中心特征辐射的激发带。而且在CaS:Ce、Tb中,Ce3+中心的发光衰减变慢,衰减后期的慢成份正是反映了能量施主Tb3+的衰减特性,证明在CaS:Ce、Tb中存在着Tb3+到Ce3+的能量传递。     

LnAlO3中Ce3+,Tb3+,Dy3+的发光及Ce-Tb,Ce-Dy的敏化发光(Ln=La,Gd,Y)

本文采用BaF2作为助熔剂和抑制剂经固相反应合成了一系列以LnAlO3(Ln=La,Gd,Y)为基质的磷光体,系统地研究了LnAlO3中Ce3+,Tb3+,Dy3+的发光及Ce-Tb,Ce-Dy的敏化发光,发现随Ln的不同,LnAlO3作为基质对激活剂的发光性质的影响也不同,本文得到一些规律性结果,并作了讨论。     

闪烁体Y_2SiO_5:Ce的发光特性

Y_2SiO_5:Ce~(3+)(YSO:Ce)具有高密度、不吸潮以及良好的光输出和快速衰减的特性,是一种重要的闪烁材料。研究采用高温固相法制备Y_2SiO_5:Ce~(3+)+0.2%(YSO:Ce)。在低温及室温下,对闪烁体YSO:Ce的时间分辨发射光谱、激发光谱以及衰减曲线进行了测量和分析。YSO:Ce主要有两类发射,一是晶体的缺陷发射,发射中心在320 nm;二是掺杂的Ce~(3+)的5d→4f发射,发射中心在440 nm。只有当激发能量(E_x)大于材料带隙宽度(E_g)时才能够激发出晶体缺陷发射,对应慢速的激发发射过程,且低温时发射强度较大,当温度升高时有温度猝灭,在室温下时间分辨发射光谱中几乎观察不到晶体缺陷发射。对于发射中心位于440 nm Ce~(3+)的5d→4f能级发射,在60~300 nm范围内能够观察到多个激发峰,其中能量小于材料禁带宽度的激发是属于Ce~(3+)5d能级的直接激发带,对应快速的激发发射过程。在低温时能够观测到发光中心位于392和426 nm分立的发射峰,对应Ce~(3+)的5d→4f(~2F_(5/2),~2F_(7/2))的发射。当温度升高到室温时,光谱宽化,无法观测到分立的发射峰。在温度200和300 K时,当激发光的能量大于带隙宽度,衰减曲线有明显的上升沿,说明有能量传递给Ce~(3+)。     

Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用高温熔融法制备Ce~(3+)或Tb~(3+)单掺和Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明:在紫外光的激发下,Tb~(3+)掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm),而Ce~(3+)掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃,在紫外光和X射线激发下均观察到Ce~(3+)离子敏化Tb~(3+)离子发光的现象,这是由于存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量转移。Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%,此时Ce~(3+)离子向Tb~(3+)离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下,Ce_2O_3摩尔分数为0.2%的Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi_4Ge_3O_(12)(BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍,积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%,这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。     

稀土硼酸盐玻璃中Ce3+的光谱性质和荧光衰减

合成Ｃｅ＾３＋掺杂的稀土硼酸盐玻璃,测试了材料的激发和发射光谱及荧光衰减曲线。紫外光激发下,玻璃中的Ｃｅ＾３＋发射强的蓝紫光,光谱的荧光寿命的分析结果表明,Ｃｅ＾３＋在这种稀土硼酸盐玻璃中形成两种性质不同的发光中心。     

共沉淀法合成Sm3+掺杂的Sr2CeO4的荧光光谱

以（NH4）2C2O4为沉淀剂，用Sr，Ce和Sm的硝酸盐为反应物，制备了Sr2CeO4：Sm的前驱体。将此前驱体烧结后，得到了Sm掺杂的Sr2CeO4白色荧光材料。其荧光光谱强度与烧结温度和Sm^3＋的掺杂浓度密切相关，当烧结温度为1050℃以及Sm^3＋的掺杂浓度为1mol％时，峰值为470nm的宽带以及Sm^3＋在608和654nm的线谱发射最强。同直接在高温固相反应下得到的样品进行比较，其发射光谱强度大大提高。     

硼酸盐玻璃中某些稀土离子的浓度效应及其能量传递过程

本文系统地报道了硼酸盐玻璃中Ce3+、Sm33+、Eu3+、Ga3+、Tb3+、Dy3+浓度效应,观察到Eu3+、Gd3+、Tb3+在硼酸盐玻璃中随浓度增加其发光强度增强,而Ce3+、Sm3+、Dy3+当其浓度增加到一定数值后,发光强度反而减弱,初步探讨了不同浓度效应的原因.本文还观察到硼玻璃中某些稀土离子对Eu3+、Tb3+离子发光的敏化作用,及讨论了Gd3+和Eu3+、Tb3+之间的能量传递过程,计算其能量传递的效率和几率.估计了能量传递的规律机理.     

CaSiO3:Ce,Mn体系中Ce3+→Mn2+的能量传递研究

本文研究了CasiO₃:Ce,Mn体系中Ce³⁺和Mn²⁺的发光及Ce³⁺→Mn²⁺的能量传递特性.分别采用Forster-Dexter电多极相互作用理论和Inokuti-Hirayama能量传递理论,研究了该体系中Ce³⁺→Mn²⁺的高效无辐射能量传递情况.结果表明,Ce³⁺→Mn²⁺的高效能量传递是以电偶极—偶极相互作用为主的电偶极—偶极和偶极—四极相互作用的共同结果.     

980 nm脉冲激发下Er3+掺杂材料中4Ⅰ13/2→4Ⅰ15/2跃迁的瞬态行为

在过去的几十年人们对Er3+掺杂的玻璃材料进行了广泛的研究,因为Er3+的4Ⅰ13/2→4Ⅰ15/2跃迁能够给出适合红外光通讯窗口的1.5 μm的发射.据我们所知,目前关于脉冲激光激发下Er3+掺杂材料1.5 μm发射的动力学行为研究报道仍很少.我们引入了转移函数理论,研究了980nm脉冲激发下Er3+的4Ⅰ13/2能级荧光的动力学行为.发现在980nm脉冲激发后,其荧光衰减遵循双指数规律,4Ⅰ13/2能级布居分为指数上升和指数下降两个过程.