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。     

Ce3+ 掺杂高密度氧化物玻璃的闪烁性能研究

用高温熔融法制备了以SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-Gd₂O₃为基质系统Ce³⁺掺杂的玻璃样品, 测试样品的密度、紫外——可见透射光谱、紫外激发光谱和主要的闪烁性能, 并且把一部分闪烁性能和PbWO晶体及BGO晶体做比较. 着重研究了不同Ce³⁺掺杂浓度与Gd³⁺ 离子的含量对玻璃样品闪烁性能的影响规律. 结果表明: 玻璃样品具有较大的密度; 样品的X射线激发发射光谱发射峰位置都在390 nm左右, 当Ce³⁺ 离子的掺杂浓度为1.0 mol%(摩尔分数)、Gd₂O₃含量为15 mol%时, 玻璃样品的发光峰强度达到BGO晶体发光强度的90%; 同样验证了Ce³⁺ 离子具有浓度猝灭效应; Gd³⁺可以敏化Ce³⁺离子发光, 但是Gd³⁺离子到达一定浓度时, 反而会产生猝灭效应, 降低了Ce³⁺ 离子的发光. Ce³⁺ 离子掺杂SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-Gd₂O₃系统的闪烁玻璃有望替代闪烁晶体广泛应用于高能物理中.     

Sn~(2+)掺杂高Gd_2O_3硼硅酸盐玻璃的辐照发光性能

在还原气氛下制备了Sn~(2+)掺杂SiO_2-B_2O_3-Gd_2O_3-La_2O_3玻璃,并测试了该玻璃的密度、吸收光谱、光致发光、荧光寿命和X射线激发下的辐照发光。研究结果表明,在SiO_2-B_2O_3-La_2O_3玻璃系统中,随着Sn~(2+)浓度的增大,紫外吸收截止波长红移,荧光强度先增大后因浓度淬灭而减小,在Sn~(2+)浓度为0.3%时达到最大。随着Gd_2O_3逐渐取代La_2O_3,玻璃的密度增大,Sn~(2+)的荧光寿命变短,但未发现Gd~(3+)对Sn~(2+)的敏化增强作用。在X射线激发下,Sn~(2+)的辐照发光强度随着Gd_2O_3浓度的增大而增大,且不因Gd~(3+)浓度淬灭而减小,说明在X射线激发下,Gd~(3+)和Sn~(2+)之间可能存在能量传递。     

连续可调宽光谱荧光玻璃的制备及性能

宽带荧光转换发光二极管(LED)用荧光玻璃具有良好的热稳定性和光学性质,可以避免传统的有机树脂封装荧光粉方案中存在的热稳定性差和重吸收问题,提高LED的使用寿命和发光效率。本文采用熔融淬冷法制备了一种连续可调宽光谱的Ce~(3+)/Mn~(2+)共掺氟硅酸盐玻璃,并对其发光性能进行了研究。为了探究Ce~(3+)/Mn~(2+)之间的能量传递,分别制备了掺Ce~(3+)、掺Mn~(2+)氟硅酸盐玻璃作为比对。结果表明,在紫外光激发下,可以观察到Ce~(3+)对Mn~(2+)发光的敏化现象,分别由掺Ce~(3+)荧光玻璃的蓝光发射和掺Mn~(2+)荧光玻璃的黄色发射,拓展为Ce~(3+)/Mn~(2+)共掺荧光玻璃的白光宽光谱发射,范围为380～780 nm;对比掺Mn~(2+)的荧光玻璃,Ce~(3+)/Mn~(2+)共掺荧光玻璃中Mn~(2+)的发光强度提升了3倍;随着Mn~(2+)浓度从0.8%增加到2.0%,Ce~(3+)向Mn~(2+)的能量传递效率从12.5%提升至24.2%。此外,通过调节紫外激发波长(353～369 nm),实现了从蓝光到红光区域的连续可调宽带发射。这种新型Ce~(3+)/Mn~(2+)共掺玻璃有望替代目前常规的多组分荧光粉LED光源应用于分光光度计、荧光光谱仪等光学领域。     

多铝酸盐宽带青色荧光粉发光特性

通过高温固相法成功合成了系列宽带发射且发光颜色可调的Ba_(1-x)Al_(12)O_(19)∶xCe~(3+)(0.01≤x≤0.09)荧光粉。X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱元素映射图像结果证明合成了纯相且元素分布均匀的铝酸盐荧光粉。在361 nm近紫外光激发下,随着Ce~(3+)掺杂浓度逐渐增加,Ba_(1-x)Al_(12)O_(19)∶xCe~(3+)样品的发光强度逐渐增强且发光颜色由蓝光逐渐调节到青光。在x=0.05 mol时,Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)样品发光强度达到最大值,荧光内量子产率为30.8%。稳态光谱和荧光寿命结果证实,当Ce~(3+)掺杂浓度大于0.05 mol时,Ba_(1-x)Al_(12)O_(19)∶xCe~(3+)样品发生浓度猝灭,该浓度猝灭主要归因于邻近的Ce~(3+)-Ce~(3+)之间的能量传递。Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)样品表现出光谱覆盖范围为365～650 nm、主峰位于450 nm的青光发射,其半高宽为120 nm。该不对称的宽发射带主要源于占据基质晶格中Ba1和Ba2格位的两个Ce~(3+)发光中心。将Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)和商用红色荧光粉混合制备出简单的可被紫外光(λ_(ex)=365 nm)激发的二色pc-WLEDs,并实现了显色指数和相关色温可调的全可见光谱白光。该宽带青色发光的Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)荧光粉在全光谱照明领域具有潜在应用。     

一种新型可协调绿色荧光材料BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+),Ce~(3+)的发光性质与能量传递（英文）

采用高温固相法制备了BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+),Ce~(3+)系列的荧光材料,讨论了Tb~(3+),Ce~(3+)单掺及Tb~(3+),Ce~(3+)共掺样品的光谱性质及发光机理,分析了Ce~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递过程。通过对样品进行XRD,荧光光谱,色坐标等测试。结果表明,Tb~(3+),Ce~(3+)的掺杂没有改变BaAl_2Si_2O_8晶体的结构。BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+)发出明亮的绿光,发光峰分别位于487,545,583和621nm对应于Tb~(3+)的5 D4→7 FJ(J=6,5,4,3)特征发射。Ce~(3+)的掺入没有改变BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+)发射光谱的位置,但使其激发谱由窄带激发变成了宽带激发增加了谱带多样性,发光强度有了明显的增强,而且颜色也具有一定的协调性,使其在实际运用方面具有更大的灵活性。发光强度增强的原因不仅仅是因为Ce~(3+)的敏化作用,还与Ce~(3+)和Tb~(3+)之间存在能量传递有密切关系。通过猝灭法计算了,Ce~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递的临界距离为15.345nm,并且证明了能量传递是由偶极-偶极相互作用产生的。通过计算得到能量传递效率最高达到了76.04%。     

Tb~(3+)掺杂透明锗酸盐微晶玻璃：制备与面向X射线探测的增强发光（英文）

通过熔融淬火和后续热处理,成功制备了Tb~(3+)掺杂含LaF_3纳米晶透明锗酸盐微晶玻璃。详细研究了所制备的玻璃和微晶玻璃的发光性质。X射线衍射结果表明,玻璃基体中析出的晶相为纯LaF_3晶体,晶粒尺寸在16～21 nm之间。在377 nm紫外光和X射线激发下,Tb~(3+)掺杂含LaF_3纳米晶的微晶玻璃比Tb~(3+)掺杂的锗酸盐玻璃表现出更强的绿光发射,且绿光发射强度随热处理温度升高和时间的延长而增强。微晶玻璃在X射线激发下的最大积分发光强度约为商用闪烁晶体Bi_4Ge_3O_(12)的40.3%。本研究表明,掺Tb~(3+)含LaF_3纳米晶锗酸盐微晶玻璃在X射线探测中具有潜在的应用前景。     

基于YAG:Ce3+荧光粉复合Eu3+ 掺杂荧光玻璃的激光照明器件

采用结晶法和低温共烧结法制备了Eu~(3+)掺杂的Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3+)荧光玻璃,对制备出的样品进行能量色散X射线谱和光致发光光谱测试,表明稀土离子Eu~(3+)与YAG∶Ce~(3+)荧光粉已掺入荧光玻璃。掺杂不同含量Eu_2O_3的YAG∶Ce~(3+)荧光玻璃封装成的激光照明器件在驱动电流100 mA下,经过STC-4000快速光谱仪和PMS-80可见光谱分析系统测试,掺杂质量分数1%YAG∶Ce~(3+)复合质量分数9%的Eu~(3+)的荧光玻璃封装的激光照明器件发光效率为267.1 lm/W。激光照明器件随着电流的增加,其显色指数逐渐增大,但增加幅度较小。     

近紫外荧光粉SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)的光致发光特性

采用高温固相反应法制备了xCe~(3+)(x=0.01%,0.05%,0.10%和0.30%)激活的Sr_(1-x)Al_2Si_2O_8近紫外荧光粉,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构,通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。结果显示,在中波紫外光激发下,发射峰位于长波紫外区,归属于Ce~(3+)的5d→2 F5/2和5d→2 F7/2跃迁。激发波长308nm时,观察到近紫外SrAl_2Si_2O_8荧光粉的发光强度随Ce~(3+)掺杂量增加而先增大后减小,同时发射峰位置红移。280和325nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)具有两种性质不同的发光中心,该结论由监测320和390nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。离子半径的匹配性支持Ce~(3+)优先取代Sr~(2+),同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce~(3+)生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心,高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce~(3+)有效配位数减小,形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。紫外280nm激发下峰位348nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献,紫外325nm激发下发射峰位于378nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。紫外光激发下Ce~(3+)发射出较强的近紫外光,表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。     

Ce3+掺杂SiO2-Al2O3-Gd2O3玻璃的闪烁性能

通常, Ce离子掺杂的低密度玻璃有较高的发光效率, 而高密度的Ce离子掺杂玻璃其发光效率很低. 为了解释这一现象, 采用高温熔融法获得了SiO₂-Al₂O₃-Gd₂O₃三元系统的玻璃形成区, 并在还原气氛下制备了Ce³⁺掺杂SiO₂-Al₂O₃-Gd₂O₃以及SiO₂-Al₂O₃-Gd₂O₃-Ln₂O₃ (Ln=Y, La, Lu)闪烁玻璃, 研究了其光谱和闪烁性能. 测试结果显示: 随着Gd₂O₃含量增加, 玻璃紫外截止波长发生红移, 荧光强度降低, 衰减时间缩短; 加入Lu₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃后, 紫外截止波长发生红移, 荧光强度降低, 衰减时间变短; 当Gd₂O₃超过10% mol时, X射线荧光积分光产额从相当于锗酸铋 晶体的61%降低到13%. 荧光强度降低、衰减时间缩短的原因是随着玻璃的紫外截止波长红移玻璃的能带宽度变窄, 使得Ce³⁺离子的d电子轨道开始接近玻璃的导带, Ce³⁺离子受辐射后跃迁到d电子轨道的电子会通过导带与玻璃中的空穴复合, 产生电荷迁移猝灭效应.     

掺Pr~(3+)氟化物玻璃发光特性研究

采用熔融法制备Pr3+掺杂的50Zr F4-50(Ba F2-YF3-Al F3)-x Pr F3氟化物玻璃,系统研究了其在不同激发条件下的光致发光和闪烁发光性能。测试结果表明,Pr3+位于可见波段、属于f→f跃迁(3P0→3H4、3P0→3H6、3P0→3F2等)的光致发光最佳摩尔分数为0.6%,并且随着Pr3+浓度的增加,486 nm处的荧光寿命从56 ms下降到11 ms,浓度猝灭效应明显;而X射线激发时,最佳发光摩尔分数上升到1.0%。Pr3+位于紫外波段的4f→5d跃迁光致发光强度随着Pr3+浓度的增加一直增强。这是由于4f→5d跃迁能级差大,氟化物声子能量较低,而产生交叉弛豫需要很多声子,故难以发生浓度猝灭效应。当采用X射线激发时,检测到较强486 nm的发光,而未探测到紫外发光。     

Tb^(3+)掺杂透明锗酸盐微晶玻璃:制备与面向X射线探测的增强发光EI北大核心CSCD

通过熔融淬火和后续热处理,成功制备了Tb^(3+)掺杂含LaF_(3)纳米晶透明锗酸盐微晶玻璃。详细研究了所制备的玻璃和微晶玻璃的发光性质。X射线衍射结果表明,玻璃基体中析出的晶相为纯LaF_(3)晶体,晶粒尺寸在16~21 nm之间。在377 nm紫外光和X射线激发下,Tb^(3+)掺杂含LaF_(3)纳米晶的微晶玻璃比Tb^(3+)掺杂的锗酸盐玻璃表现出更强的绿光发射,且绿光发射强度随热处理温度升高和时间的延长而增强。微晶玻璃在X射线激发下的最大积分发光强度约为商用闪烁晶体Bi_(4)Ge_(3)O_(12)的40.3%。本研究表明,掺Tb^(3+)含LaF_(3)纳米晶锗酸盐微晶玻璃在X射线探测中具有潜在的应用前景。     

Tb~(3+)掺杂含SrF_2纳米晶硅酸盐微晶玻璃的光谱性质

通过高温熔融法和后续热处理制得Tb~(3+)掺杂含SrF_2纳米晶的透明硅酸盐微晶玻璃。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见透过光谱、荧光光谱、荧光寿命和X射线激发发光光谱(XEL)探讨了基础玻璃和微晶玻璃的结构和光谱特性。XRD结果表明,玻璃中析出晶体为SrF_2纳米晶,衍射峰随着热处理温度的升高和时间的延长而逐渐明显,晶粒也随热处理温度的升高和时间的延长越来越大。在376 nm紫外光和X射线激发下,与基础玻璃相比,微晶玻璃发光显著增强,且发光强度随热处理温度的升高和时间的延长而逐渐增强。     

增强型太阳能电池用Ce~(3+)/Tb~(3+)掺杂碱土硼酸盐玻璃

制备并研究了Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂碱土硼酸盐(LKZBSB)玻璃及该体系玻璃的光致发光特性,观察到起源于Ce~(3+)和Tb~(3+)发光中心的蓝紫色和绿色荧光。波长为487,543,586和621nm的发射峰分别归属于Tb~(3+)的5 D4→7 F6,5 D4→7 F5,5 D4→7 F4和5 D4→7 F3发射跃迁,389nm的宽带发射峰归属于Ce~(3+)的5d→4f电偶级允许跃迁。通过Ce~(3+)引入,LKZBSB玻璃中Tb~(3+)可见光发射的有效激发波长范围显著扩大,尤其在中波紫外激发下,Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺样品中Tb~(3+)的绿光发射强度相对于Tb~(3+)单掺样品,增强系数高达73倍。结果表明,在Ce~(3+)/Tb~(3+)掺杂LKZBSB玻璃中,紫外辐射可有效转换成可见光,作为光转换层对增强型太阳能电池的研发具有重要的应用价值。     

GdF_3∶Ce~(3+),Dy~(3+)@GdF_3∶Eu~(3+)核壳结构荧光粉溶剂热法制备及其多色发光性能研究

采用溶剂热法合成了核壳结构纳米荧光粉GdF_3∶Ce~(3+),Dy~(3+)@GdF_3∶Eu~(3+)。XRD衍射图样显示所制备纳米晶为正交相;在Ce~(3+)的8S7/2→6IJ激发峰激发下,该核壳结构具有明显的多色发光性能,而在相应的非核壳结构中却由于Ce~(3+)共掺导致Eu~(3+)出现荧光猝灭现象。基于CIE坐标,可以看出该体系的核壳结构具有比非核壳结构优越的发光性能,这主要是因为Gd~(3+)起到媒介离子的作用。最后,讨论了壳厚度对发光的影响,结果发现当核壳的量比为1∶3时,荧光粉具有最大的发光强度。     

Eu~(3+)掺杂碲酸盐闪烁玻璃的研究

用高温熔融法制备了Eu3+掺杂的碲酸盐闪烁玻璃。测试了Eu3+不同掺杂浓度玻璃样品的密度、差热特性、吸收、发射、激发光谱及X射线激发下的闪烁光谱。研究了不同Eu3+掺杂浓度对玻璃样品的密度、光谱性能的影响规律及掺杂离子的浓度猝灭效应。研究结果表明:Eu3+掺杂碲酸盐具有较大的密度和较强的闪烁发光,随着Eu3+浓度增加,由于Eu3+间的间距减小,共振能量转移几率增大,致使发光强度增强;但当掺杂到7mol%的高浓度时,会发生浓度猝灭效应。     

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+)。     

MBiO2Cl(M=Ca,Sr,Ba)材料的合成、能带计算及发光性能研究

采用固相合成方法制备出CaBiO2Cl,SrBiO2Cl和BaBiO2Cl粉体,研究了该Sillen系列铋基氧卤化合物的光学带隙、电子结构及发光性能.基于密度泛函理论计算表明,SrBiO2Cl和BaBiO2Cl均为直接带隙半导体材料,与吸收光谱实验结果相符合.在X射线和紫外光激发下三者均具有宽的可见光发射带(400-550 nm),尤其是BaBiO2Cl粉体的光输出强度约为Bi4Ge3O12(BGO)粉体光输出强度的1.4倍,并且具有更短的衰减时间,发光衰减时间的主要部分为100 ns(22%)和300 ns(41%),而BGO粉体的主要衰减时间为300 ns(75%).实验分析表明,该化合物发光性能与晶体结构中Bi-O(Cl)键长及碱土金属离子的半径相关.同时BaBiO2Cl具有较大的密度(6.98 g/cm3,因此它是一种具有潜在应用价值的闪烁材料.     

Tb3+掺杂高密度锗酸盐闪烁玻璃的发光性质

采用高温熔融法制备了Tb³⁺掺杂高密度锗酸盐玻璃。分别测试了该玻璃的透过光谱、密度、荧光光谱、荧光寿命及X射线激发发光光谱,揭示了该玻璃的物理化学性质和发光性质。透过光谱表明该玻璃具有良好的可见光透过率。高含量的Lu₂O₃和Gd₂O₃使得玻璃的密度高达6.4 g/cm³。该玻璃在377 nm光和X射线激发下发出强的绿光。544 nm发光的荧光寿命为1.325~1.836 ms。研究结果表明,Tb³⁺掺杂高密度锗酸盐玻璃是一种可用于慢速事件X射线探测器的候选闪烁材料。     

Tb3+掺杂锂铝硅酸盐玻璃的光致发光和辐照致发光

采用熔融-淬冷法制备了Tb3+掺杂锂铝硅酸盐闪烁玻璃,用紫外激发光谱、发射光谱及荧光寿命表征了光致发光性能,用X射线和阴极射线激发测试了辐射致发光性能。研究结果表明：低Tb3+掺杂浓度时,随着其浓度增大,Tb3+间的交叉弛豫增加导致了5D₃→7F_j跃迁的能量逐渐向5D₄→7F_j迁移转变,5D₃激发态的荧光寿命和发射强度均明显下降,5D₄-7F_j发射强度逐渐增大。较高Tb3+浓度时,其浓度继续增加会提升非辐射比例,是荧光寿命降低和荧光猝灭的最主要原因。比较光致发光和辐照致发光性能,发现随着激发源的能量上升,会增加激发态5D₃能级向5D₄能级的能量转移,同时,由于玻璃的密度低会导致辐照致发光效率随激发源的能量上升而下降。