α-Al2O3单晶的热释光和光释光特性

研究了纯α-Al₂O₃单晶的热释光发光曲线和三维发光谱，以及光释光衰变曲线，对它们的发光机理和剂量学特性进行了分析和讨论.实验观察到α-Al₂O₃单晶β射线照射后立即测量的热释光发光曲线，有峰温为76℃和207℃两个发光峰.经γ射线照射数小时后测量的三维发光谱，只有峰温207℃波长为416 nm发光峰，它与α-Al₂O₃:C晶体的发光波长基本相同，是受热激发到导带的电子与F< 关键词： 2O₃')" href="#">α-Al₂O₃ 三维发光谱 TL/OSL剂量响应     

α-Al2O3:C晶体的热释光和光释光特性

以高纯α-Al2O3和石墨为原料,采用温梯法生长了α-Al2O3:C晶体,使用Ris TL/OSL-DA-15型热释光和光释光仪研究了其热释光和光释光特性.α-Al2O3:C晶体在462 K附近有单一热释光峰,发射波长位于410 nm.随着辐照剂量的增加,热释光强度逐渐增强,462 K的热释光特征峰位置保持不变.α-Al2O3:C晶体的光释光衰减曲线由快衰减和慢衰减两个部分组成,随着辐照剂量的增加,快衰减部分衰减速率变化不大,而慢衰减部分衰减速率加快.在5×10-6-10 Gy剂量范围内,α-Al2O3:C晶体的热释光剂量响应呈现良好的线性关系,30 Gy时达到饱和;光释光剂量响应在5×10-6-60 Gy剂量范围内呈现良好的线性关系,100 Gy时达到饱和.与热释光相比,光释光剂量响应具有更高的灵敏度和更宽的线性剂量响应范围.     

不同退火温度的Al_2O_3:C薄膜热释光和光释光性能

α-Al_2O_3:C晶体的热释光和光释光性能优越,但其制备要求高,需高温和高还原气氛.与α-Al_2O_3:C晶体性能接近的α-Al_2O_3:C陶瓷,热释光峰不单一.本文采用两次阳极氧化法在0.5 mol/L的草酸溶液中5℃恒温制备高度均匀有序的多孔Al_2O_3:C薄膜,主要研究不同退火温度对其热释光和光释光特性的影响.结果表明,经不同温度退火后的Al_2O_3:C薄膜均为非晶结构;不同退火温度的Al_2O_3:C薄膜热释光的主发光峰约在310℃左右,符合通用级动力学模型.600℃退火后的Al_2O_3:C薄膜热释光灵敏度最强,其热释光剂量曲线在1-10 Gy范围内具有很好的线性响应,在剂量10-120 Gy范围内出现超线性响应;在相同的辐照剂量下,随着退火温度的升高(≤600℃)光释光的初始发光强度逐渐增强.不同退火温度的Al_2O_3:C薄膜光释光衰减曲线都呈典型的指数衰减且快衰减速率相比α-Al_2O_3:C晶体显著加快.600℃退火后的Al_2O_3:C薄膜光释光灵敏度最强,其光释光剂量响应曲线在1-200 Gy整体上都具有很好的剂量线性关系.与热释光相比,Al_2O_3:C薄膜的光释光具有更宽的线性剂量响应范围.此研究为Al_2O_3:C薄膜作为光释光辐射剂量材料做出了有益的探索.     

α-Al2O3: Mn单晶的三维热释发光谱研究

测量了α-Al2O3: Mn单晶中子辐照前后的三维热释发光谱.观察到α-Al2O3: Mn:Mn单晶γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，峰温在350℃波长为680nm处有一宽发光峰，这可能与Mn2+离子有关；波长为695nm峰温在170℃和350℃的线状光谱，叠加在680nm宽发光峰上，是Cr3+离子的发光谱线,其中可能有Mn4+离子的贡献.与纯α-Al2O3单晶的热释发光谱相比，掺入Mn杂质后，γ射线照射的三维热释发光谱中完全地抑制了波长为416nm的α-Al2O3的F心发光峰.经1017cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，在150℃出现了波长为416和695nm的发光峰，以及在250℃波长为680和695nm的发光峰，其中695nm新发光峰的强度略超过了中子辐照前α-Al2O3:Mn在350℃波长为695nm的发光峰，说明中子辐照产生了大量浅陷阱能级和F心.然而，经1018cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，出现了峰温150℃，190℃和250℃波长为520nm的Mn2+离子发光峰，以及300℃波长为680和695nm的Cr3+（或Mn4+）的发光峰，表明增高中子注量的辐照，产生了温度为190℃，250℃和300℃深陷阱能级和F心，并使Mn2+离子发光峰明显加强. 关键词： α-Al2O3:Mn 三维发光谱 缺陷结构 发光机理     

SrSO4:Eu磷光体的光释光特性

研究了通过掺杂得到的SrSO4:Eu(01mol%)的粉末样品的光释光(OSL)特性.用90Sr的β射线辐照0116—116kGy后，测定了恒定光源激发的光释光发光曲线(CW-OSL)和线性光源激发的光释光发光曲线(LW-OSL)，对发光曲线分析均得到了四种陷阱成分.采用复合作用响应函数得到SrSO4:Eu辐射剂量响应为线性-亚线性.测量了温度对OSL信号的影响，结果表明OSL信号的温度稳定性很好，最灵敏读出温度约为180℃，说明这时OSL信号来自热激发和光激发的共同作用.用60Coγ辐照100Gy后，测量了热释光(TL)三维光谱，确定了发光波长主要位于375nm，可以确定这是来自于Eu2+能级跃迁的发光. 关键词： 光释光 热释光 SrSO4:Eu     

热释光和光释光发光谱的测量

介绍了自行研制的计算机化热释光和光释光三维光谱测量装置的系统结构及其工作原理.在计算机的控制下,通过精密加热器或激发光源以热激发或光激发的方式使样品发光.从样品发出的光经过光路和光栅分光系统后,形成光谱,被高灵敏度的CCD采集,再将光谱图像模拟信号变为可以直接用计算机进行数据处理的数据信号.波长范围200~800nm,波长分辨率优于2nm,人机界面友好,操作方便.利用热释光和光释光三维光谱测量装置测量了SrSO₄:Eu(0.1%,摩尔分数)和CaSO₄:Eu(0.1%,摩尔分数)的光释光发光谱和热释光发光谱,得到SrSO₄:Eu的光释光发光波长与热释光发光波长均为375nm,而CaSO₄:Eu的光释光发光波长与热释光发光波长均为385nm,说明热释光和光释光具有相同的发光中心,均来自于Eu²⁺的能级跃迁.同时在CaSO₄:Eu的热释光发光谱中还观察到了Eu³⁺的发光.与二维发光曲线相比较,通过对三维热释光和光释光发光谱的研究,可以得到更丰富的信息,这有助于对热释光和光释光发光机制进行更深入的研究.     

SrSO4:Eu磷光体的光释光特性

研究了通过掺杂得到的SrSO4:Eu(0.1mol%)的粉末样品的光释光(OSL)特性.用90Sr的β射线辐照0.116-1.16kGy后,测定了恒定光源激发的光释光发光曲线(CW-OSL)和线性光源激发的光释光发光曲线(LW-OSL),对发光曲线分析均得到了四种陷阱成分.采用复合作用响应函数得到SrSO4:Eu辐射剂量响应为线性-亚线性.测量了温度对OSL信号的影响,结果表明OSL信号的温度稳定性很好,最灵敏读出温度约为180℃,说明这时OSL信号来自热激发和光激发的共同作用.用60Coγ辐照100Gy后,测量了热释光(TL)三维光谱,确定了发光波长主要位于375nm,可以确定这是来自于Eu2+能级跃迁的发光.     

LiMgPO_4:Tm,Tb的热释光和光释光陷阱参数

采用高温固相法合成了LiMgPO_4:Tm,Tb粉末样品,测定了热释光陷阱参数激发能E和频率因子s.用脉冲退火和多次退火方法研究了其光释光陷阱参数E和s,并与用多速法得到的热释光的结果进行了比较.对不同β射线剂量照射的样品发光曲线的研究表明,300°C高温峰属于一级动力学发光峰.通过对热释光和光释光陷阱的相关性研究表明,经200°C预热的热释光信号(对应于300°C高温峰)和光释光信号很有可能来自于同一深度的陷阱.     

一种天然正长石的释光特性

应用RGB-3B型热释光仪和BG2003释光谱仪对一种正长石矿物的热释光和选频释光发光曲线进行测定,获得正长石的释光特性。研究表明：天然正长石的三个热释光峰峰温为148,197,310 ℃,辐照一定剂量后,出现197 ℃和263 ℃两个稳定的热释光峰。正长石的峰位温度随着增温速率的减小,向左移动。选频热释光290, 300, 310, 340, 400, 480 nm存在释光响应,选频绿光释光280, 290, 300, 310, 320, 400, 460, 480 nm存在释光响应,400 nm频道的光子计数随剂量的变化具有一定的线性关系,具有辐射剂量计的特性,具备释光测年的应用潜力。     

α-Al2O3:C晶体的热释光和光释光特性

以高纯α-Al₂O₃和石墨为原料,采用温梯法生长了α-Al₂O₃：C晶体,使用Ris TL/OSL-DA-15型热释光和光释光仪研究了其热释光和光释光特性.α-Al₂O₃：C晶体在462K附近有单一热释光峰,发射波长位于410nm.随着辐照剂量的增加,热释光强度逐渐增强,462K的热释光特征峰位置保持不变.α-Al₂O₃：C晶体的 关键词： 2O₃：C')" href="#">α-Al₂O₃：C 热释光 光释光     

CaSO4∶Eu磷光体的热释光特性研究

用热释光三维发光谱仪和蓝色滤光片的热释光仪测定了CaSO4:Eu2+的辐照后的发光曲线,得到峰温为107和144℃波长390nm的发光峰.辐照50d后,107℃发光峰已衰退,发光曲线呈现144℃单个发光峰.经一级力学方程式拟合得到的激活能E=(1.02±0.03)eV与初始升温法(1.07±0.01)eV和峰形法(1.02±0.01)eV的非常符合.用通用级动力学模型拟合发光曲线,得到陷阱能级E=(1.04±0.01)eV,频率因子s=(2.07±0.8)×1012s-1和动力学级数b=1.05±0.02 关键词： CaSO4∶Eu 剂量响应 动力学参量 热释光     

γ-Al_2O_3高温相变的激光Raman光谱研究

通过不同波长的Raman激发光对γ-Al2O3的高温相变过程进行了研究。发现用632.8 nm激发光测得的位于1175、1241cm-1和1370、1400cm-1,对应于514.5 nm激发光时位于4808、4875cm-1和5003、5033cm-1的谱峰均是Al2O3中杂质的荧光光谱。较低波数的二个谱峰与θ-Al2O3有关,而较高波数的二个谱峰与α-Al2O3有关。随着焙烧温度升高,从800℃开始γ-Al2O3逐渐向θ-Al2O3和α-Al2O3转变,θ-Al2O3的谱峰强度在1100~1200℃焙烧时最大,当温度继续升高到1250℃全部转变成α-Al2O3,并且Al2O3的相变是从表层开始的。     

掺稀土元素Dy和Mn,P,Cu的MgSO4的热释发光光谱

实验测定了MgSO4:Dy,Mn和MgSO4:Dy,P以及MgSO4:Dy,P,Cu等的热释光磷光体的三维发光谱.结果表明,掺入Dy的MgSO4磷光体的热释发光谱线的波长与Dy3+离子的能级跃迁相关,Dy3+为热释光主要发光中心.MgSO4中只掺入Mn时,温度在140℃和190℃附近呈现波长为660nm宽范围的连续发光带,这是Mn形成的发光中心的光谱.当MgSO4中同时掺入Dy和Mn时,660nm的Mn发光带和低于300℃的Dy3+离子的发光谱强度均受到抑制,出现了波长为480nm和580nm峰温在380℃的主发光峰.这表明原MgSO4:Dy的360℃发光峰向高温方向移动了约20℃,Dy3+仍为热释光主要的发光中心,Mn则主要起能量转移的作用.MgSO4:Dy,P热释光三维发光谱可看出,P掺入使MgSO4:Dy的260℃发光峰移至283℃,并且强度大大增加,原360℃发光峰的峰温基本不变.当MgSO4:Dy,P中同时掺入Cu时,主要发光峰的峰温仍在283℃,但360℃发光峰的强度被抑制,480nm和580nm的发光峰的相对强度发生了变化.因此,Dy3+仍是热释光主要的发光中心,P和Cu参与形成新的俘获中心.     

Dy或Tb掺杂的MgB4O7磷光体的热释光特性

用高温固相反应法研制了MgB₄O₇:Dy和MgB₄O₇:Tb两种热释光材料.用自制的三维热释光谱仪测量了两种磷光体的三维发光谱,从MgB₄O₇:Dy磷光体的三维发光谱观察到:1.热释光发光峰峰温为220,380℃;2.Dy³⁺离子的发光波长为480,575,660nm;3.220,380℃发光峰的相对强度随高温固相反应温度的升高而变化,但发光峰温和波长基本保持不变.由MgB₄O₇:Tb磷光体的三维发光谱可看到在230,340,420℃附近有三个发光峰,发光谱线波长分别为489,543,589,620nm.不同的高温烧结温度不仅对发光峰的发光强度有很大影响,而且还对Tb³⁺发光谱形产生影响,当温度高于850℃时Tb³⁺离子发光谱线开始变成了发光谱带.此外,对比MgB₄O₇:Dy和MgB₄O₇:Tb两种热释光材料的二、三维发光谱,得出了掺入三价稀土离子的热释光材料的发光峰峰温主要由基质材料决定,发光波长则取决于稀土离子的4f电子能级间的跃迁.     

乙醇对纳米多孔氧化铝薄膜热释光的影响

以乙醇-草酸混合溶液为电解液,用二次阳极氧化法制备纳米多孔Al_2O_3∶C薄膜。在制备过程中,碳的掺杂浓度可控。实验结果表明,随着碳浓度的增加,热释光强度逐渐增大;随着退火温度的升高,320℃左右的主热释光峰的强度先升高后降低。在退火温度为500℃时,主热释光峰的强度达到最大。纯草酸溶液制备的Al_2O_3薄膜的热释光剂量响应曲线在10~50 Gy是线性的,在50~100 Gy呈超线性;而乙醇-草酸混合溶液制备的Al_2O_3∶C薄膜在10~100 Gy基本呈线性。     

不同粒径α-Al2O3:C晶态粉体热释光和光释光特性

本文探讨了α -Al₂O₃:C晶态粉体的辐照剂量效应, 使用RisøTL/OSL-DA-15 型热释光和光释光仪研究其热释光和光释光特性, 结果发现, 相同粒径的α-Al₂O₃:C晶态粉体具有单一热释光峰, 且随着辐照剂量的增加热释光强度不断增加, 但热释光峰位置保持不变, 符合一级动力学模型; 而在相同的辐照剂量和测试条件下, 随着α -Al₂O₃:C晶态粉体粒径的减小, 其热释光强度先增强后减弱, 热释光峰却逐渐增加至趋于稳定, 表明粒度为40—60 μ的α -Al₂O₃:C晶态粉体具有最佳的热释光效应. 同时α -Al₂O₃:C晶态粉体的光释光特性的研究发现, 其光释光曲线具有典型的指数衰减特征, 粒径对其光释光强度和衰减速率的影响符合浅电子陷阱能级理论.     

Y3Al5O12:Ce3+的余辉和热释光特性

高温固相法合成了Ce3+掺杂的Y3Al5O12(YAG)样品,研究了样品的结构、光致发光和热释发光性质.X射线衍射分析结果表明合成样品为YAG纯相,稀土离子的少量掺杂不改变基质YAG的结构.荧光光谱测试表明在高温空气气氛下Y2.95Al5O12:Ce4+0.05制备过程中存在Ce4+的自还原现象,一部分Ce4+被自还原为Ce3+,导致531nm黄光宽带发射.弱还原气氛下制备的Y2.95Al5O12:Ce3+0.05在紫外光照射后具有黄色长余辉,余辉时间长达35 min.热释光测试表明在Ce3+掺杂的YAG样品中存在热释发光,在弱还原气氛下制备的样品Y2.95Al5O12:Ce3+0.05的热释光随温度变化曲线上有112℃和256℃两个明显的热释光峰;而在空气气氛下制备的样品Y2.95Al5O12:Ce4+0.05的热释光随温度变化曲线上只有128℃一个明显的热释光峰.通过对比研究,热释发光主要来源于YAG基质中缺陷能级所陷俘的Ce3+.     

γ-Al2O3高温相变的XRD和Raman光谱比较研究

采用XRD和Raman光谱研究了γ-Al2O3的高温相变.Raman结果表明,位于1 175,1 241 cm-1和1 370,1 400 cm-1的2组谱峰是杂质Fe3 和(或)Cr3 在θ-Al2O3和α-Al2O3环境中产生的荧光光谱,用这2组峰来指认θ-Al2O3和α-Al2O3物相比XRD更灵敏.因此,Raman技术能高灵敏地表征γ-Al2O3的高温相变过程.结果表明γ-Al2O3从800 ℃开始发生相变,γ-Al2O3同时向θ-Al2O3和α-Al2O3转变,随着温度的升高最终完全转变成α-Al2O3.相变温度与样品本身有关.     

低温燃烧合成法制备的氧化铝陶瓷粉体的发光特性

α-Al₂O₃∶C单晶具有优良的热释光特性,被用做热释光剂量计,但α-Al₂O₃∶C晶体剂量计的形状不易加工,生产成本高且碳在晶体中难以掺杂均匀。采用低温燃烧合成法以无水乙醇为溶剂,尿素为染料,硝酸铝为反应物制备少团簇、分散均匀的片状α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体。探讨不同点火温度和不同退火温度对其光致发光特性的影响,不同退火温度对热释光特性的影响以及热释光与辐射剂量(90Sr β)的关系。通过分析α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的光致发光光谱得出：α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的发射波长在395 nm附近,点火温度T≤800℃时,点火温度为500 ℃制备的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的光致发光强度最强;在相同点火温度T=500 ℃下,经不同温度退火制备α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体,点火温度为500 ℃制备的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体经1 000 ℃退火后光致发光强度最强。通过分析α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的热释光曲线得出：退火后的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体在200 ℃左右的热释光峰值占主导,900 ℃退火的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体在200 ℃附近的热释光峰值最强;通过峰高法对900 ℃高温退火处理后的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体位于200 ℃左右的热释光峰做剂量响应曲线,可以看出,在1～50 Gy剂量范围内具有良好的热释光剂量线性响应关系,在50～200 Gy剂量范围内出现超线性响应关系。与α-Al₂O₃∶C晶体(1～10 Gy)和多孔Al₂O₃∶C薄膜(1～10 Gy)相比,α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的线性剂量响应范围明显扩大。此研究可为提高氧化铝陶瓷粉体的热释光性能提供思路。     

(Lu,Y)2SiO5∶Ce3+与SrSO4∶Dy3+材料低温热释光及其测试仪器的研究

为了分析材料在低温下的陷阱能级,获得更多有关缺陷结构的信息,研制了一套由STM32微控制器为核心的低温热释光发光谱测量系统。设计了低温样品室,采用液氮冷却样品;STM32通过控制加热电流,实现样品以恒定速率升温,从而获得低温热释光发光曲线或三维热释光谱。温度测量范围为85~400 K,升温速率范围为0.1~10 K/s。设计了由STM32控制X射线及紫外光源的驱动电路,用于样品的激发。采用高灵敏度CCD实现对三维热释光谱的测量,采用单光子计数器获取二维热释光发光曲线。利用该系统测试了（Lu,Y）₂SiO₅:Ce³⁺（LYSO:Ce³⁺）单晶闪烁体与SrSO₄:Dy³⁺粉末样品的热释光谱及辐射发光光谱。观察到LYSO:Ce³⁺在108,200,380 K左右的热释光峰,发光波长位于390~450 nm之间,是明显的宽带峰。在低温下由于基质的自陷激子（STE）发射所形成的发射峰在166 K时发生猝灭。在309 K时,Ce³⁺发射峰展宽为单一发射峰;SrSO₄:Dy³⁺发光峰温度为178,385 K,发光波长由Dy³⁺离子的能级跃迁决定,在480,575,660,750 nm处呈现窄带发光峰。结果表明,系统人机交互界面友好,实验数据可靠,智能化程度高,操作简单。