Effects of annealing on luminescence efficiency of large-size YAG:Ce crystal grown by temperature gradient techniques

<正>YAG:Ce crystal with a diameter of 110 mm is successfully grown by the temperature gradient technique (TGT).The effects of annealing on the luminescence efficiency of YAG:Ce crystal are investigated,and the optimal annealing temperature and atmosphere are obtained.The mechanism of variation behavior of the luminescence efficiency of YAG:Ce under different annealing conditions is discussed and some details on the luminescence associated with color centers are analyzed.     

Spectral properties and energy transfer in YAlO3 crystals doped with Ce ions and Mn ions

<正>We report the luminescence properties and decay profiles of Ce:YAlO_3,Mn:YAlO_3,and Ce,Mn:YAlO_3 crystals grown by Czochralski method.The spectroscopic properties show that both Mn~(2+) ions and Mn~(4+) ions exist in Mn:YAlO_3 and Ce,Mn:YAlO_3 crystals.The Mn~(2+) ions have a broad emission band of 60 nm in Mn-doped YAlO_3 crystal at 530 nm.The luminescence spectra also indicate that there is significant energy transfer between Ce~(3+) and Mn~(4+) in Ce,Mn:YAlO_3 crystal.Because of the energy transfer,the first decay component in Ce,Mn:YAlO_3 decreases from 24.5 to 10.8 ns,which is much faster than that of Ce:YAlO_3.     

Sm∶YAG/Sm∶Y3ScAl4O12单晶光纤的生长及光谱性能

采用微下拉法成功生长出Sm∶YAG和Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂单晶光纤。XRD结果表明晶体为立方晶系,晶胞参数分别为a=1.199 3 nm和a=1.200 0 nm。测试了室温下单晶光纤的拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂最大声子能量为766 cm^-1。Sm∶YAG和Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂ 在可见波段的最强吸收位于405 nm附近,非常适合InGaN/GaN二极管泵浦。404 nm激发下,最强发射带位于618 nm处, 对应于Sm³⁺的⁴G_5/2→ ⁶H_7/2能级跃迁, 测得Sm∶YAG和Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂上能级⁴G_5/2的荧光寿命分别为1.86 ms和1.83 ms。实验结果表明Sm∶YAG和Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂单晶光纤是有潜力的红橙光波段激光增益介质。     

微观尺度下金属/气体界面RM不稳定性 自相似现象的分子动力学模拟

极端冲击加载条件下的RM (Richtmyer-Meshkov)不稳定性在惯性约束核聚变领域有重要的学术价值和工程意义。宏观动力学方法受限于极端条件下的模型和参数准确性而难以直接应用,微观分子动力学方法则受限于计算量而难以直接模拟宏观尺度现象。为了解RM不稳定性微观与宏观规律之间的联系,采用基于嵌入原子多体势(EAM)的分子动力学方法模拟铜-氦微观尺度界面在极端冲击加载条件下(活塞冲击加载速度6～15 km/s)的RM不稳定性现象,对比文献提供的近似条件下宏观模拟结果发现,演化过程在唯象上完全相似。进一步比较了不同尺度(7.3～145.0 nm)、不同冲击加载速度(11.7～20.6 km/s)、不同初始界面扰动(扰动振幅与波长之比0.20～0.05)条件下振幅发展规律,发现在相同冲击动力条件和边界条件下,RM不稳定性的振幅增长规律在计算尺度范围内完全自相似,主要参数的变化特征符合理论预测。尽管理论模型因简化而存在一定偏差,但是微观模拟获得的振幅增长规律与宏观现象有相似的变化特征。     

Ce∶GAGG与CsI(Tl)闪烁晶体性能对比研究

研究了不同反射层封装方式和与Si-PM不同耦合方式对Ce∶GAGG和CsI(Tl)闪烁晶体光输出和能量分辨率的影响,比较了Ce∶GAGG和CsI(Tl)闪烁晶体的透过率和衰减时间。实验结果表明:通过优化闪烁晶体的反射层材料和耦合方式,能大幅度提高Ce∶GAGG和CsI(Tl)闪烁晶体的光收集效率;Ce∶GAGG闪烁晶体的光输出、能量分辨率、透过率、衰减时间指标均优于CsI(Tl)闪烁晶体。Ce∶GAGG闪烁晶体使用TiO₂反射层材料封装和硅脂耦合,测试得到¹³⁷Cs放射源在662 keV最佳能量分辨率为4.89%。     

φ100 mm级Ca∶Ce∶LYSO闪烁晶体生长及闪烁性能研究

为了满足具有飞行时间技术特点的正电子发射断层扫描仪(TOF-PET)对光输出高、衰减时间短以及上升时间快的Ce∶LYSO闪烁晶体的需要,本文采用中频感应提拉法生长φ100 mm×100 mm级Ca∶Ce∶LYSO闪烁晶体。晶体整体无色透明、无包裹体。经过紫外可见分光光度计测试,晶体透过率接近理论值,质量较好。将晶体切割研磨抛光后,分别进行脉冲高度谱、衰减时间能谱等测试。在¹³⁷Cs放射源激发下,Ca∶Ce∶LYSO晶体的光输出达到33 962 ph/MeV,能量分辨率为8.6%,衰减时间达到36.70 ns,均优于Ce∶LYSO晶体。通过对晶体轴向及尾部径向取样,相对光输出和能量分辨率不均匀性分别为±2.4%、±9.4%及±1.18%、±6.8%,证明晶体具有较好的均匀性。     

大尺寸Y方向钽酸镓镧压电晶体生长及性能研究

成功采用提拉法生长了尺寸φ80 mm×100 mm的Y方向钽酸镓镧压电晶体,晶体整体透明、无包裹体.采用LCR电桥测量了晶体的相对介电常数,采用谐振-反谐振法测量了压电应变常数.研究了头尾之间性能差异性,头尾频率常数均匀性达到99.95;,表明晶体存在良好的性能均匀性.此外,还对(010)晶面进行了摇摆曲线和频率温度系数测试,测得FHMW和TCF值分别为38.5"、1.23ppm/K.     

Pr∶Lu3Al5O12闪烁晶体生长及光学性能研究

本文通过优化晶体生长工艺,采用提拉法生长了浓度分别为0.5at;、1at;和3at;系列高质量Pr3+掺杂Lu3Al5O12晶体.通过ICP、透射光谱、荧光光谱等系统研究了晶体性能.结果表明:Pr∶ LuAG晶体在紫外光范围内有较强吸收峰;X射线激发荧光峰较光致激发荧光峰发生蓝移;随掺杂浓度的提高,晶体中pr3+的浓度成比例提高,同时晶体的透过率及荧光光谱强度都有相应提高.     

微下拉法YAG晶体生长数值模拟

对微下拉法生长YAG晶体进行包括感应加热在内的全局数值模拟,其耦合了感应加热、气体与熔体对流以及固液气三相的热输运,熔体对流同时考虑浮力与表面张力作用.为统一使用有限体积法离散控制方程,采用复函数法求解电磁场,与流函数法对比验证程序正确性.分析整个生长炉内的温度和流场(包括气体和熔体)分布,并针对固液交界面区域温度梯度较小的情况,改进后热器材料,为微下拉法晶体生长炉结构设计提供参考.     

Temperature effect on emission spectra and fluorescence lifetime of the ~4I_(13/2) state of Er~(3+)-doped Gd_2SiO_5 crystal

By measuring the emission spectra and the fluorescence lifetime of the 4 I 13 /2 state of Er 3+ ions in Gd 2 SiO 5 crystal at different temperatures,the effects of temperature on the spectra and the lifetime of the 4 I 13 /2 state are investigated. When the temperature increases,the emission line width for the 4 I 13 /2 → 4 I 15 /2 transition is broadened,and the main emission lines at 1 596,1 609,and 1 644 nm shifte toward shorter wavelengths. The measured lifetime of the 4 I 13 /2 state decreases from 13.2 to 8.4 ms with temperature increase from 13 to 300 K,which is mainly due to the temperature dependence of multiphonon relaxation between the 4 I 13 /2 and 4 I 15 /2 states and the changing population distribution among the Stark levels within the 4 I 13 /2 state. The experimental results imply that low temperature condition is better for the ～1.6-μm laser output.