基于微孔硅阵列的像素化γ-CuI闪烁转换屏的研制及性能表征

以微孔硅阵列为模板,高纯CuI粉末为原料,采用压力注入法,成功制备了具有单分散微柱结构的像素化CuI闪烁转换屏。扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)的测试结果表明,所制备的转换屏中CuI微柱连续、致密,微柱柱径约为2.5μm、间隔约为1.5μm、柱长约为80μm,并具有良好的γ相晶体结构。在X射线激发下,所制备的像素化γ-CuI闪烁转换屏具有峰值波长位于680nm附近的红光慢发射带;掺碘后,该发射带被较大幅度的抑制,同时出现了峰值波长位于432nm的快发光峰;当碘掺杂含量达到10Wt%时,峰值波长位于680nm附近的红光慢发射带被完全抑制,只存在峰值波长位于432nm的快发光峰。采用刃边法测量了所制备的像素化γ-CuI闪烁屏的空间分辨率,结果显示其分辨率可达38lp·mm-1,表明该闪烁屏除拥有超快时间响应特性外,兼具很高的空间分辨本领,在X射线成像方面具有独特的应用价值。     

ZnO亚微米和微米棒的晶体生长及发光性质

用硝酸锌Zn(NO3 )2·4H2O和六亚甲基四胺 (CH2 )6N4,通过化学溶液法在玻璃衬底上生长出ZnO六角形亚微米和微米棒(长 5~6μm,直径 0. 8 ~5μm)。生长时间达两天后,ZnO棒呈中空六角形微米管。测量了样品的X射线衍射(XRD)谱,扫描电镜像和喇曼光谱。ZnO微米棒的光致发光为橙红色宽谱带发射(峰值 630nm, 半峰全宽 250nm), 其激发光谱除带间本征激发(短于 370nm)外,还有很强的在导带底附近的室温激子激发峰(峰值 387nm,半峰全宽 30nm)。而阴极射线发光有两个发射峰,橙色宽谱带强峰 (峰值580nm,半峰全宽约为140nm)是缺陷发光峰,近紫外窄谱带弱峰(峰值 395nm,半峰全宽约为 20nm)是激子发光峰。     

Sr2CeO4∶Dy3+荧光粉的合成以及发光特性的研究

以亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子网络凝胶法合成了Sr₂CeO₄∶Dy3+荧光粉,并表征其结构、颗粒形貌及发光性能。研究结果表明：Sr₂CeO₄∶Dy3+无其他杂相存在且粉末颗粒大小均匀。其紫外-可见吸收带集中在480 nm附近;在370 nm紫外光激发下,其发射图谱为一多峰发射;监测470 nm的发射峰,所得样品的激发谱为一双峰宽谱,峰位为292和338 nm。同时研究了Dy3+掺杂浓度对样品发射光谱的影响,结果显示,随着Dy3+浓度的增大,其黄、蓝发射峰强度比值逐渐增大,但发光强度呈现先增大后减小的趋势,在Dy3+掺杂浓度为0.4 mol%时达到最大值。     

Nd~(3+):LiNbO_3晶体的坩埚下降法生长及光谱特性

以同成分化学组分比(Li2O:48.6mol%,Nb2O5:51.4mol%)为原料,Nd2O3为掺杂剂,应用坩埚下降法技术,生长了Nd3+初始掺杂为0.2mol%的LiNbO3晶体。测定了晶体的差热曲线、红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱,并与用提拉法技术生长的晶体性质进行了比较。观测到了Nd3+的特征吸收峰。在800nm的半导体激光激发下研究了晶体在1.06μm附近的荧光曲线和荧光寿命,观测到了1067,1080,1085,1093,1106nm五个分裂的4F3/2→4I11/2能级跃迁发射峰。测定了最强荧光峰(1085nm)的荧光寿命为351μs。与用提拉法技术生长的晶体相比,其荧光寿命得到了大幅度的变长,约为3.5倍。在密封条件下用坩埚下降法技术生长的晶体,由于在生长过程中隔绝了空气和水汽,所以在获得的晶体中具有低的OH-离子浓度,获得了长的荧光寿命。     

Er3+掺杂SiO2复合的Al2O3粉末结构及光致发光特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺制备0.1 mol% Er3+掺杂Al2O3体系和SiO2-Al2O3复合体系粉末. 实验结果表明:5 mol%的SiO2复合加入Al2O3抑制γ→θ和θ→α相转变. 掺0.1 mol%Er3+:Al2O3体系粉末,900℃烧结,在1.47-1.63 μm波段内光致发光(PL)谱为中心波长1.53 μm、半高宽56 nm的单一宽峰,1000-1200℃烧结,劈裂为多峰PL谱. 掺0.1 mol%Er3+:SiO2-Al2O3复合体系粉末,在高达1200℃烧结,仍保持中心波长1.53 μm的单一宽峰PL谱,由于-OH更完全的脱除,PL强度较900℃烧结Al2O3体系,SiO2-Al2O3复合体系均提高1个数量级.     

掺镱钼酸锶激光晶体的光谱研究

通过晶体的吸收光谱和荧光光谱研究了Yb3+:SrMoO4激光晶体的光谱性能.由吸收光谱得到晶体在976 nm有最强吸收,该处的吸收截面为1.71×10-20cm2,吸收半峰宽为71 nm.由荧光光谱得到晶体的发射峰在1 021 nm,发射谱带半峰宽为44 nm.由倒易法计算了晶体的发射截面,计算得出晶体在1 021 nm处的发射截面为1.24×10-20cm2.通过拟合荧光寿命衰减曲线得到Yb3+:SrMoO4晶体的荧光寿命为878μs.由光谱数据计算了Yb3+:SrMoO4晶体的激光参数,计算得到饱和泵浦功率密度为4.35 kW/cm2,在激光输出波长处净透过所需要激发粒子的最小分数为10.08%,最小泵浦功率密度为O.44 kW/cm2.Yb3+:SrMoO4晶体具有较大的吸收和发射半峰宽,较长的荧光寿命和较低的激光阈值,可成为一种潜在的LD泵浦激光材料,可能应用于飞秒激光及可调谐激光领域.     

Ce:YAG晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能

采用温梯法生长了Ce:YAG晶体和真空烧结法制备了Ce:YAG透明陶瓷,并对晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能进行了对比研究.Ce:YAG晶体和陶瓷都具有位于230,340和460 nm波段的Ce³⁺离子的特征吸收带和540 nm附近的发射峰,但Ce:YAG晶体同时存在296和370 nm的色心吸收,其发射峰位于398 nm,而透明陶瓷中不存在.Ce:YAG晶体和陶瓷的X射线荧光中均存在520 nm附近的Ce³⁺离子发射,但晶体中还存在由反格位缺陷引起的300 nm 关键词： Ce:YAG 闪烁晶体 透明陶瓷     

硒对钝顶螺旋藻氧化损伤的拮抗作用的光谱学特性及机制

研究了亚硒酸钠预处理对H2O2氧化胁迫下钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)的生长、藻丝体形态、谱学特性以及细胞内活性氧(ROS)水平的影响,探究硒拮抗氧化胁迫保护螺旋藻的机制。结果显示,H2O2氧化胁迫明显抑制螺旋藻的生长,藻丝体严重受损,可见光吸收440nm峰增强,620和680nm峰降低;荧光发射和激发光谱特征峰强度明显降低,藻胆蛋白特征发射峰由660nm蓝移至650nm;红外光谱透射峰没有发生位移,蛋白质和多肽的特征谱带酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带相对强度降低;细胞内ROS相对含量显著性升高。硒预处理24h呈剂量效应地减轻由H2O2胁迫引起的氧化损伤,有效地抑制胞内ROS的过度累积,提高螺旋藻的抗氧化能力,缓解了氧化胁迫对光能捕获和传递等重要生理功能的影响。     

玻璃中CdSeS纳米晶体的室温光致发光谱

对掺有过饱和的镉、硒和少量硫的玻璃在500～800℃分别退火4h,生长了不同尺寸的CdSe_1-xS_x纳米晶体。测量了纳米晶体的室温吸收光谱和光致发光(PL)光谱,550℃生长的样品在300～800nm的范围没有观察到吸收和发光峰,表明温度低于550℃玻璃中不能形成纳米晶体。生长温度在600～650℃,纳米晶体的PL光谱主要为两个宽的发光带,即带边激子发光带和通过表面态复合的发光带。随着生长温度的升高,带边复合发光的蓝移减小,通过表面态的发光逐渐消失,并出现了叠加于宽发光带上的一系列明显的弱发射峰。不同温度生长的样品中,叠加峰的能量相同。同一样品中叠加峰的能量不随激发光波长的变化而变化。     

Ca_2SrAl_2O_6荧光粉中Ce~(3+)和Tb~(3+)的光谱性能研究及能量传递

采用高温固相法合成了用于紫外芯片(UVLED)激发的绿色荧光粉Ca2SrAl2O6:Ce3+,Tb3+。测量了其激发光谱和发射光谱,结果显示,材料的发射谱由峰值位于497,545,595和623nm的4组窄带组成,其中位于545nm的发射峰最强,样品能发射很好的绿光;监测545nm发射峰,得到的激发谱由位于320～400nm之间的激发带组成,能被UVLED很好地激发。研究了Ca2SrAl2O6荧光粉中Ce3+对Tb3+发光的敏化现象,发光的敏化作用缘于Ce3+和Tb3+之间的高效无辐射能量传递。共掺激活剂的最佳掺杂浓度为4mol%。     

两步溶液法制备亚微米ZnO棒阵列及其退火后的发光

通过改变溶液浓度、酸碱度等生长条件,用两步化学溶液沉积法在玻璃衬底上制备出有序排列的亚微米级ZnO棒阵列,棒的截面呈正六边形,直径约为200~500nm。测量了样品的XRD谱和扫描电镜像,证明这些样品都是六方纤锌矿结构的ZnO单晶,且以[002]方向择优生长。将样品退火前后的PL光谱进行比较分析,发现退火后样品的发射光谱中紫外峰消失而长波段的红色发光峰红移并且增强(峰位由630nm左右移到720nm),而其激发光谱中的室温激子激发峰也增强。当退火时间增加到6h后,出现了由430nm的蓝峰和505nm绿峰组成的宽谱带蓝绿色发射。并对发光机理进行了讨论。     

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。     

Zn,Cr∶LiNbO3单晶的坩埚下降法生长及其荧光光谱

通过选择合适的化学原料（Li2O∶48.6mol%, Nb2O5∶51.4mol%）、控制生长速度（<3 mm/h）及固液界面的温度梯度（20~40℃/cm）与温场，用坩埚下降法成功地生长出了Zn、Cr双掺杂初始浓度分别为3 mol%、0.1 mol%,以及6 mol%、0.1 mol%的大尺寸铌酸锂晶体.生长的晶体无宏观缺陷,在He-Ne激光的照射下，无散射中心.测定了晶体的宽带荧光光谱（700~1200nm）及R带（710~740nm）的精细变温光谱.这些R带的光谱线由Cr离子所取代的Li(Cr3+Li)与Nb(Cr3+Nb)的发光中心以及声子辅助吸收所致.     

白光LED用LiBaBO3:Eu2+材料发光特性研究

采用高温固相法制备了LiBaBO3:Eu2+绿色发光材料.测量了Eu2+浓度为1 mol%时样品的激发与发射光谱,其发射光谱为双峰宽谱,主峰分别为482和507 nm,与理论计算值符合很好;监测482 nm发射峰时,对应激发光谱的峰值为287和365 nm,监测507 nm发射峰时,对应的激发峰为365和405 nm.研究了Eu2+浓度对材料发射光谱的影响,结果显示,随Eu2+浓度的增大,蓝、绿发射峰均发生了红移,当Eu2+浓度大于3 mol%时,蓝色发射峰消失,只有绿色发射峰存在.测量了LiBaBO3:Eu2+材料发光强度随Eu2+浓度的变化情况,结果显示随Eu2+浓度的增大发光强度呈现先增大后减小的趋势,在Eu2+浓度为3 mol%时到达峰值,根据Dexter理论,其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用.     

2,9-二正丁基-1,10-菲咯啉双核铜(Ⅰ)配合物的合成、晶体结构及光学性质

以2,9-二正丁基-1,10-菲咯啉(dnbp)和碘化亚铜为原料,在四氢呋喃溶液中反应合成了一种新型中性双核铜(Ⅰ)配合物[CuI(dnbp)]2。采用X射线单晶衍射、核磁共振氢谱、紫外-可见吸收光谱表征其结构,荧光光谱测定其发光性能。结果表明:该配合物分子由两个Cu(Ⅰ)离子通过两个碘离子桥联形成畸变的菱形Cu2I2核心和dnbp螯合配体构成,配合物中I—Cu—I的夹角较小(106.08°),两个Cu(Ⅰ)离子的距离很长(0.319 4 nm),表明它们的相互作用可以忽略。上述结构的特征主要由dnbp配体大的空间位阻造成。配合物晶体属于三方晶系,空间群为R-3,晶胞参数a=4.404 14(11)nm,b=4.404 14(11)nm,c=1.085 92(4)nm,γ=120°,V=18.241 1(9)nm3。配合物在二氯甲烷溶液中出现350～500 nm的吸收峰,归属于金属离子到配体的电荷转移跃迁(MLCT)。室温下,当激发波长为365 nm时,其最大发射波长为653 nm,发光寿命为3.1μs,光致发光量子产率为0.013。发光机制属于金属离子和卤素到配体电荷转移激发态的磷光发射。低温下,配合物最大发射波长蓝移至645 nm,发射峰变窄。     

Ca2SiO4:Dy3+材料的制备及其发光特性

采用高温固相法制备了Ca2SiO4:Dy3 发光材料,在365 nm紫外光激发下,测得Ca2SiO4:Dy3 材料的发射光谱为一多峰宽谱,主峰分别位于486 nm,575 nm和665 nm处;监测575 nm发射峰,测得材料的激发光谱为一多峰宽谱,主峰分别位于331 nm,361 nm,371 nm,397 nm,435 nm,461 nm和478 nm处,研究了Dy3 掺杂浓度对Ca2SiO4:Dy3 材料发射光谱及发光强度的影响,结果显示,随Dy3 浓度的增大,黄、蓝发射峰强度比(Y/B)逐渐增大,利用Judd-Ofelt理论解释了其原因;随Dy3 浓度的增大,Ca2SiO4:Dy3材料发光强度先增大,在Dy3浓度为4 mol%时到达峰值,而后减小,根据Dexter理论其浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用,研究了电荷补偿剂Li ,Na 和K 对Ca2SiO4:Dy3 材料发射光谱的影响,结果显示,不同电荷补偿剂下,随电衙补偿剂掺杂浓度的增大,Ca2SiO4:Dy3 材料发射光谱强度的演化趋势相同,即Ca2SiO4:Dy3材料发射峰强度先增大后减小,但不同电荷补偿剂下,材料发射峰强度最大处对应的补偿剂浓度不同,对应Li ,Na 和K 时,浓度分别为4 mol%,4 mol%和3 mol%.     

Dy~(3+)激活的LiSrBO_3材料光谱特性研究

研究了Dy~(3+)激活的LiSrBO_3材料的光谱特性。材料的发射光谱为一多峰宽谱,主峰分别为486,578和668 nm;监测578 nm发射峰时所得材料的激发光谱为一多峰宽谱,主峰分别为331,368,397,433,462和478 nm。研究了Dy~(3+)掺杂浓度对材料发射光谱的影响,结果显示,随Dy~(3+)浓度的增大,黄、蓝发射峰强度比(Y/B)逐渐增大;同时材料的发光强度随Dy~(3+)浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,在Dy~(3+)浓度为3 mol%时到达峰值,其浓度猝灭机理为电偶极·偶极相互作用。引入Li~+,Na~+和K~+均可提高材料的发射强度。     

温度梯度法生长的Ce:YAlO3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射线激发发射谱上,经H2退火和空气退火后的样品其发射强度比未退火的晶体要强.     

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。     

γ-CuI超快闪烁转换屏的制备与性能表征

以石英基片为衬底,采用真空热蒸发法,通过调控衬底温度制备出了具有微柱结构、柱径在μm量级、厚度约17 μm的γ-CuI超快闪烁转换屏。在X射线激发下,所制备的γ-CuI超快转换屏具有峰位在430 nm的快成分发射峰和峰位在700 nm的慢成分发射带,其中快成分发射峰占总发光的主要部分;随着衬底温度由170 ℃升高至210 ℃,转换屏430 nm发射峰的强度会逐渐减弱,而700 nm发射带的强度则逐渐增强,这可能是由于较高的衬底温度会造成碘流失从而引起转换屏中碘空位增加、铜空位减少所致(Cu/I增大),碘流失的假设得到了卢瑟福背散射实验的验证。γ-CuI超快转换屏的晶体结构呈(111)晶面择优取向,且不随衬底温度而变化,当衬底温度升高至210 ℃时,由于CuI分子获得的动能增加,转换屏还会出现微弱的(220)和(420)晶面的取向。当衬底温度由170℃增至190 ℃时,转换屏的微柱结构会随之优化,微柱结构明显,但当衬底温度进一步增至210 ℃时,由于表面扩散和体扩散效应加剧,微柱结构会随之退化。最后,采用刃边法测量了所制备γ-CuI转换屏的空间分辨率,结果显示170,190和210 ℃衬底温度条件下所制备的转换屏,其空间分辨率分别为：4.5,7.2和5.6 lp·mm-1,微柱结构有助于提高转换屏的空间分辨率。