Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂镓硼锗硅酸盐玻璃发光性能

采用高温熔融法分别制备了高含量Tb~(3+)单掺和Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺的镓硼锗硅酸盐(GBSG)发光玻璃,并分析了其光谱性能。根据Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂的镓硼锗硅酸盐(GBSG)玻璃的激发和发射光谱、荧光寿命衰减曲线等特性,探讨了Dy~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递关系。结果表明:玻璃的发光强度和荧光寿命随着Tb~(3+)、Dy~(3+)含量的增加而减少。与相同摩尔浓度的单掺玻璃相比,共掺玻璃发光强度的衰减速率先减慢而后加快。Tb~(3+)、Dy~(3+)离子之间的能量传递方式为无辐射共振能量传递和~4F_(9/2)+~7F_6→~6H_(15/2)+~5D_4交叉弛豫效应。     

Ce~(3+)掺杂Gd_2O_3基闪烁玻璃的研究

实验用高温熔融法制备了Ce3+掺杂Gd2O3基闪烁玻璃样品,Gd2O3含量高达40mol%,测试了不同Ce3+掺杂浓度与Gd2O3基含量玻璃样品的密度、透过、发射、激发光谱及部分闪烁性能。研究了不同Ce3+掺杂浓度与Gd2O3基含量对玻璃样品密度及光谱性能的影响规律。结果表明:Gd2O3含量的增加不仅提高了玻璃的密度,有利于提高玻璃的辐射性能,还增大了玻璃的光碱度,增大Stokes位移,有利于提高闪烁光的发光效率;Ce3+浓度的提高增大了Ce3+间碰撞的几率,产生能量损失,表现出浓度淬灭效应。在Gd2O3基闪烁玻璃中,随Gd2O3含量增加激发峰的红移较小,高Gd2O3含量的氧化物玻璃中存在Gd3+→Ce3+能量转移机制,Gd3+离子可有效地向Ce3+离子传递能量,敏化Ce3+离子的发光。玻璃样品的衰减时间在17-37ns之间。Ce3+掺杂Gd2O3基闪烁玻璃有望在高能物理等领域中获得应用。     

Dy3+掺杂硼硅酸盐玻璃的发光特性

采用高温熔融法制备了Dy3+掺杂硼硅酸盐玻璃,通过测试激发光谱和发射光谱,研究了其光谱性质.研究了玻璃组分及Dy3+掺杂浓度对发射光谱及发光强度的影响,并计算了色坐标,均位于白光区域.通过改变玻璃组分及掺杂浓度,调节黄、蓝发射峰的强度比,在387 nm长紫外光激发下实现了单一基质上有效的白光发射.     

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。     

高Verdet常数的Tb~(3+)铝硼硅酸盐玻璃

本文研究了一种铝硼硅酸盐基质玻璃,通过加大单位体积的稀土离子浓度,并选择P值大的顺磁性Tb~(3+)作为弗尔德常数贡献的主要离子,经反复试验研究,制定合理的熔制工艺,得到性能稳定的透明顺磁旋光玻璃。弗尔德常数V=-0.375/Oe·cm。是目前世界上弗尔德常数较高的磁旋光玻璃。     

Eu/Tm/Tb掺杂硼硅酸盐玻璃的发光性能

采用熔融淬冷法制备了性能优越的Eu/Tm/Tb单掺、双掺和三掺的硼硅酸盐玻璃。测试了样品的激发和发射光谱,计算了CIE色坐标,研究了紫外激发下Eu/Tm/Tb掺杂的硼硅酸盐玻璃的发光性能。结果表明:在361 nm激发下,随着Tm~(3+)加入到Eu_2O_3掺杂的硼硅酸盐样品中,观察到Tm~(3+)的459 nm(1D_2→3F_4)锐线特征发射峰,同时由于Eu~(3+),Eu2+→Tm~(3+)的能量传递的存在降低了Eu2+的437 nm宽带峰及Eu~(3+)的589nm(5D0→7F1)和612 nm(5D_0→7F_2)的特征发射峰强度。在377 nm激发下,Eu/Tm/Tb三掺样品能够同时出现红、绿和蓝光。调节Eu2O3的含量能有效改变发光玻璃的发光强度和颜色,最终得到色坐标为(0.33,0.386 7)的发光玻璃。     

Eu2+掺杂硼硅酸镁玻璃的发光性能

利用高温固相法合成了Eu2+掺杂的新型蓝色硼硅酸盐发光玻璃,讨论了不同掺杂浓度下硼硅酸镁玻璃体系中Eu-O键共价性的变化以及氧原子周围不同配位环境对MgO-SiO2-B2O3玻璃发光性能的影响.利用X射线衍射仪和荧光光谱仪对该玻璃体系进行了结构表征和性能测试.在紫外-可见光激发下,Eu2+掺杂硼硅酸镁玻璃的荧光发射光谱...     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂氧氟硼硅酸盐微晶玻璃绿色上转换发光的温度特性

采用高温熔融法和热处理工艺制备得到透明的Er3+/Yb3+共掺杂氧氟微晶玻璃。XRD结果证实析出的纳米晶相为Ba YF5。在980 nm激发下,观察到强的绿光发射,源于Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的上转换发光。根据荧光强度比(FIR)的方法研究了微晶玻璃上转换荧光的温度传感特性,其最大灵敏度在523 K时为0.003 4 K-1,表明Er3+/Yb3+共掺氧氟硼硅酸盐微晶玻璃上转换发光在高精度温度传感器方面具有一定的应用前景。     

Li~+对Tb~(3+)掺杂硅酸盐玻璃闪烁性能的影响

利用高温熔融法制备了Li+掺杂Tb3+激活硅酸盐闪烁玻璃。通过Li+掺杂Tb3+激活硅酸盐玻璃的紫外可见透射光谱、发射光谱和发光衰减时间谱,研究了Li+的加入对Tb3+掺杂硅酸盐玻璃发光性能的影响。结果表明:适量Li+的加入可有效增强Tb3+激活硅酸盐玻璃的发光强度,且相比于不掺杂Li+的Tb3+掺杂硅酸盐玻璃而言,当掺入质量分数为2.0%的Li+时,Tb3+在玻璃中的最佳掺杂质量分数由12.8%提高至15.3%。其原因是Li+掺杂增加了玻璃体系中非桥氧的数量,从而有利于改善Tb3+在玻璃体中的均匀性,降低Tb3+间因非辐射跃迁而引起的能量损失,以及提高Tb3+的最佳掺杂质量分数。但当掺入Li+的质量分数超过2.0%时,会对Tb3+激活硅酸盐玻璃的闪烁光强产生负面影响,这是因为过多的非桥氧阻碍了X射线激发能达到Tb3+离子的能量传递。     

沉淀法制备Li~+、Na~+掺杂Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉及发光特性研究

用沉淀法制备Li~+、Na~+和Eu~(3+)共掺Gd_2O_3荧光粉,并与微波-固相法制备的样品进行了比较。通过测量该粉体的XRD、激发光谱和发射光谱,比较了样品的微观结构和讨论了不同合成条件对Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉发光特性的影响。结果显示在相同的条件下,对于未掺入Li~+的Gd_2O_3:Eu~(3+)样品比较,沉淀法制备样品的发光强度是微波-固相法制备样品的1.68倍;掺入Li~+的Gd_2O_3:Eu~(3+)样品比较,沉淀法制备样品的发光强度是微波—固相法制备样品的1.82倍。当使用草酸作为沉淀剂,掺杂浓度为Li~+(4.5 mol%)、Na~+(4.5mol%)、Eu~(3+)(4.5mol%),在800℃煅烧2h后获得样品的发光强度,是Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉的5.91倍。     

Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺的硅酸盐玻璃上转换发光性能

采用高温熔融法制备了掺杂不同比例Yb~(3+)和Tm~(3+)的硅酸盐玻璃。吸收光谱表明,Yb~(3+)和Tm~(3+)在300~1 100 nm的吸收过程彼此不干扰。研究了玻璃样品在980 nm LD泵浦下的上转换发光行为,结果表明:Yb~(3+)/Tm~(3+)在477 nm(1G4→3H6)发射强烈的上转换蓝光,在654 nm(1G4→3F4)发射较弱的红光,在795 nm(3H4→3H6)发射微弱的红外光。提高Yb~(3+)的比例均能够提高477 nm蓝光、654 nm红光和795 nm红外光的发射强度。研究分析了上转换发光强度与激光器泵浦功率之间的关系,结果表明上转换蓝光和红光发射均为三个光子过程,红外光发射为两个光子过程。分析了Yb~(3+)、Tm~(3+)在硅酸盐玻璃中上转换发光的机制。     

金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的发光性能

采用高温固相法制备了金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)系列荧光粉,研究了不同浓度Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的晶体结构、Lu_2O_3基质中Bi~(3+)→Ho~(3+)的能量传递规律及合成粉体的发光性质。X射线衍射结果表明Bi~(3+)、Ho~(3+)掺杂对Lu_2O_3的立方相结构没有影响。在322 nm激发波长下发射出位于551 nm处Ho~(3+)的~5S_2→~5I_8跃迁;在551 nm监测下,合成的Ho~(3+)、Bi~(3+)共掺杂Lu_2O_3荧光粉出现Bi~(3+)的322 nm特征激发峰以及Ho~(3+)的448 nm处的~5I_8→~5F_1跃迁。当Bi~(3+)掺杂浓度为1.5%时,Bi~(3+)对Ho~(3+)的能量传递最有效,比单掺Ho~(3+)样品发射强度提高了34.8倍。Lu_(98.5%-y)O_3:1.5%Ho~(3+),y%Bi~(3+)(y=1,1.5,2)样品,随着Bi~(3+)掺杂浓度增加,用980 nm激发比322 nm激发在551 nm处获得的光强分别提高了13.3倍、16.8倍、14.2倍。通过计算得到Bi~(3+)和Ho~(3+)之间的能量传递临界距离为2.979 nm,且Bi~(3+)与Ho~(3+)之间的能量传递是通过偶极-四极相互作用实现的。     

静电纺丝技术制备Gd_2O_3:Eu~(3+)发光纳米纤维与表征

采用静电纺丝技术制备了PVA/[Gd(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纳米纤维,并将其进行热处理,得到Gd2O3:Eu3+发光纳米纤维。X射线衍射分析表明,复合纤维为无定型,Gd2O3:Eu3+发光纳米纤维属于体心立方晶系,空间群为Ia 3。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,复合纳米纤维的平均直径约为200 nm,经过800℃焙烧后,获得了直径约50 nm的Gd2O3:Eu3+发光纳米纤维。差热-热重分析表明,温度高于600℃时,复合纳米纤维中水份、有机物和硝酸盐分解挥发完毕,样品不再失重,总失重率为71.9%。傅里叶转换红外光谱(FTIR)分析表明,复合纳米纤维的红外光谱与纯聚乙烯醇的红外光谱基本一致,600℃以上生成了Gd2O3:Eu3+发光纳米纤维。荧光光谱分析表明,在251 nm紫外光激发下,Gd2O3:Eu3+发光纳米纤维发射出Eu3+离子特征的609 nm明亮红光。讨论了Gd2O3:Eu3+发光纳米纤维的形成机理,该技术可以推广用于制备其他稀土氧化物发光纳米纤维。     

Y~(3+)掺杂对Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)系列荧光粉,研究Y~(3+)离子掺入对荧光粉发光性能的影响。对于Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入主要起到稳定Eu~(2+)价态的作用,避免Eu~(2+)氧化为Eu~(3+),从而提高Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+)的发光性能。对于Ca Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入除了稳定Eu~(2+)价态作用外,还能有效减小Eu~(2+)取代Ca~(2+)后晶格膨胀引起的应力,提高Eu~(2+)在晶格中的溶解度。Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)(x=0,0.15,0.3,0.6,0.75,0.95)系列荧光粉中随着Ca含量的增加,共掺Y~(3+)离子对样品发光强度的提高程度也随之增加(20%~80%)。     

Ag掺杂对高重复频率飞秒激光诱导Gd_2O_3-MoO_3-B_2O_3玻璃析晶的影响

将800nm高重复频率250kHz的飞秒激光分别聚焦到掺Ag和没有掺Ag的Gd2O3-MoO3-B2O3玻璃表面,研究掺Ag对飞秒激光诱导析晶的影响.对激光辐照的区域显微拉曼分析发现对于没掺Ag玻璃,诱导玻璃析晶需要的激光功率和辐照时间比掺了Ag的玻璃要大要长,这说明Ag的掺入促进了玻璃的析晶.其机理可能为飞秒激光的多光子吸收效应,导致玻璃基质中桥氧键断裂,产生非桥氧空穴和自由电子,玻璃中的Ag离子捕获电离出来的电子被还原成Ag原子,Ag原子在热动力的驱动下移动聚集形成银纳米颗粒,形成的银纳米团簇作为核促进了钼酸盐玻璃的析晶.     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂ZrO_2-Al_2O_3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547nm、560nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO2-Al2O3∶Er3+/Yb3+的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO2-Al2O3∶Er3+的绿光为双光子过程,而ZrO2-Al2O3∶Er3+、Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er3+的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%(Er3+/Zr4+).     

硼硅酸盐玻璃的电子辐照效应

在高放废物长期地质处置过程中,作为第一层工程屏障的固化体玻璃会受到持续的电子辐照,研究其电子辐照效应对高放废物的长期安全处置具有重要的意义。在透射电子显微镜(TEM)上对硼硅酸盐玻璃样品进行原位电子辐照实验。在电子束的作用下,两种硼硅酸盐玻璃均很快发生相分离现象,这主要是由于电离作用导致Na的迁移或逃逸引起网络体结构重组的结果。引入简单的结构模型解释了两种不同组分硼硅酸盐玻璃相分离的不同,结果表明,相分离的不同与玻璃组分中Na成分的多少密切相关。     

Y_2O_3和Gd_2O_3对含La_2O_3硼酸盐玻璃析晶性能的影响

用差热分析（ＤＴＡ）、Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）方法研究了Ｙ２Ｏ３和Ｇｄ２Ｏ３对７０Ｂ２Ｏ３２５Ｌａ２Ｏ３５ＺｎＯ（ｍｏｌ％）玻璃析晶性能的影响；用梯温炉测定比较了Ｙ２Ｏ３和Ｇｄ２Ｏ３对玻璃失透倾向的影响；用红外光谱（ＩＲ）研究了Ｙ２Ｏ３和Ｇｄ２Ｏ３在玻璃中的结构作用。结果表明，适量用Ｙ２Ｏ３或Ｇｄ２Ｏ３取代Ｌａ２Ｏ３可以减轻玻璃的失透倾向，但没有改变玻璃的析晶相。玻璃的析晶相是ＬａＢ３Ｏ６，Ｙ２Ｏ３和Ｇｄ２Ｏ３在玻璃结构中为网络修饰体。玻璃的折射率ｎｄ高于１．７０，色散系数υ低于５５。     

共掺杂Tb~(3+)或Pr~(3+)的Y_2O_2S:RE~(3+)的阴极射线发光效率的增强

我们已经知道,由于加入痕量的Tb~(3+)或Pr~(3+),能使Sm~(3+),Eu~(3+)和Yb~(3+)激活的Y_2O_2S的阴极射线发光效率增强。而加入Tb~(3+)或Pr~(3+)以后,Nd~(3+)、Gd~(3+)、Dy~(3+)、Ho~(3+)、Er~(3+)和Tm~(3+)激活的Y_2O_2S的发光效率也有类似的增强。在电子束流密度大约为10~(-4)A/cm~2,光栅面积约为1cm~2条件下测量时,根据RE~(3+)的种类,Y_2O_2S:RE~(3+):1.4×10~(-3)％Tb的效率比相应的Tb~(3+)激活的材料的效率大0.5～6倍。由于未辨别出的超线性的猝灭机理,单个稀土激活的Y_2O_2S的效率与束流密度呈亚线性关系。当共掺杂Tb~(3+)或Pr~(3+)时,使猝灭过程无效,得到了对束流密度的线性关系。Tb~(3+)或Pr~(3+)的这种效应与它们对于空穴有大的横截面有关,正象在低浓度下的高效率和热释发光曲线的系统研究所揭示的那样。     

Eu2+/Sm3+掺杂硅酸盐玻璃发光特性研究

制备了一种新型的Eu2+/Sm3+共掺硅酸盐玻璃,研究了Eu2+/Sm3+共掺硅酸盐玻璃的热稳定性能和发光特性。研究发现,在近紫外光360 nm激发下,在室温下同时观察到明显的蓝绿光(475 nm)、黄光(562 nm)、橙光(599 nm)和红光(644 nm和706 nm)发光。其中蓝绿光(475 nm)是由于Eu2+的4f65d1→4f7辐射跃迁,黄光(562 nm)是由于Sm3+的4G5/2→6H5/2辐射跃迁,橙光(599 nm)是由于Sm3+的4G5/2→6H7/2辐射跃迁,红光(644 nm和706 nm)是由于Sm3+的4G5/2→6H9/2和4G5/2→6H11/2辐射跃迁。随着Sm3+离子浓度的增加,Eu2+/Sm3+共掺硅酸盐玻璃的色度从蓝绿光区域逐渐向白光区域移动。当Eu2+,Sm3+掺杂摩尔分数分别为0.05%和1.0%时,硅酸盐玻璃的色坐标为(0.312,0.307),接近纯白色点的色坐标(0.333,0.333)。研究结果表明,Eu2+/Sm3+掺杂硅酸盐玻璃是一种潜在的白光LED基质材料。