铅硅酸盐玻璃氢还原表面层最佳结构探讨

目前广泛用于制造通道电子倍增器(CEM)和微通道板(MCP)的材料是铅硅酸盐玻璃。因为这种玻璃在一定温度下经氢还原处理之后,其表面会形成一个半导体二次电子发射层。该层的结构对二次电子发射特性及CEM和MCP的增益特性有直接的影响。本文根据可得到的关于这种表面层特性的资料及二次电子发射的唯象理论,归纳出一个较完整的结构模型,并提出一个最佳结构方案。     

由极值条件确定MCP通道内壁二次电子发射材料特征常数

本文明确指出,利用极值条件,通过测量MCP的极值增益,可方便准确地确定MCP通道内壁二次电子发射材料的特征常数A及其发射的二次电子的平均初始能量(动能)V₀。从而可准确设计、制造满足特定要求的MCP。     

Tm3+掺杂锗酸盐玻璃材料上转换发光的研究

测量了50GeO₂-40PbF₂-9.9WO₃-0.1Tm₂O₃玻璃材料的Raman光谱。确定了Tm³⁺离子在这种材料中¹G₄上转换发射的有效激发波长为650nm,并且观测了在650nm激发下Tm³⁺的¹G₄上转换发光及其斜率效率。采用ASE(Amplified Spontaneous Emission)技术测量了⁴G₄上转换发射的光学增益系数。     

Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO₂-ZnO-Na₂O的Tm³⁺离子单掺和Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ω_t(t=2, 4, 6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τ_rad等光谱参量,测量得到了不同Yb³⁺离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm³⁺离子上转换发光谱.结果显示,在980 nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm³⁺离子上转换发光分析表明,强烈的Tm³⁺离子近红外上转换发光主要来自于Yb³⁺/Yb³⁺离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb³⁺/Tm³⁺离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm³⁺:³F₄→³H₆能级间跃迁的1.8 μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb³⁺/Tm³⁺共掺TeO₂-ZnO-Na₂O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

掺铒硫系玻璃的制备及其微结构光纤的中红外信号放大特性研究

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤对于中红外波段信号的放大特性, 采用熔融淬火法研制了Er³⁺离子掺杂的Ga₅Ge₂₀Sb₁₀S₆₅硫系玻璃, 测试了玻璃样品的吸收光谱和2.7 μm波段荧光光谱, 利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论分别计算得到了Er³⁺离子的辐射跃迁概率、辐射寿命以及2.7 μm波段受激发射截面. 在此基础上, 建立了一个980 nm抽运下该玻璃基掺Er³⁺微结构光纤2.7 μm波段中红外信号的放大模型, 理论上研究了其作为2.7 μm波段中红外信号增益介质时的光放大特性. 结果显示, 硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤具有优异的高增益和宽带放大品性. 在200 mW抽运功率激励下的100 cm光纤长度上, 最大小信号增益超过了40 dB, 高于30 dB信号增益的放大带宽达到了120 nm (2696—2816 nm). 研究表明, Ga₅Ge₂₀Sb₁₀S₆₅硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤是一种理想的可应用于2.7 μm波段中红外宽带放大器的增益介质.     

纳米Ag颗粒表面等离子激元对上转换材料光致发光性能影响的研究

本文采用共烧结工艺将纳米Ag颗粒引入Yb³⁺, Er³⁺共掺的NaYF₄上转换材料中, 利用X射线衍射及扫描电子显微镜技术对制备的NaYF₄材料进行结构特性和表面形貌的表征, 通过吸收谱及荧光光谱测试技术对NaYF₄材料光吸收及光发射特性进行表征. 通过对纳米Ag颗粒引入量的优化, 获得了Yb³⁺, Er³⁺共掺的NaYF₄上转换材料荧光发射峰的增强, 300—800 nm全光谱范围内增益达28%, 在544 nm处获得最大增益55%, 具有显著的荧光增强效果. 同时分析了不同数量纳米Ag颗粒的引入对NaYF₄材料吸收谱及光致发光特性影响, 指出了表面等离子激元的光猝灭及共振吸收增强作用机理.     

在曲面钼片上汽相沉积多晶GaP

在超高真空中,用铯激活Gap形成的负电子亲和势发射体Gap—Cs,这是一种优良的新型电子倍增材料。它的二次电子发射系数高,且二次电子的发射系数随一次电子能量的增加而增高。当一次电子能量为600V时,单晶Gap—Cs的二次电子发射系统δ=30～50,普通BeO、Mg—Ag合金等材料的二次电子发射系数δ通常只有3—6。若用Gap—Cs作光电倍增管的培增极,则这种管子便具有增益高,暗电流低噪声小;能提高响应速度和改进时间分弁率等特点。解决了微弱光的探测问题。可广泛用于闪烁计数、激光测距高能物理等科学领域。     

Cl/HN3/I2全气相化学激光体系的化学动力学模拟计算

 对Cl/HN₃/I₂产生NCl(a)/I激光的过程进行了化学动力学计算，主要考察了Cl,HN₃和I₂的初始粒子数密度及其配比对小信号增益系数的影响。结果发现,当温度为400K, 初始Cl粒子数密度为1×10¹⁵，1×10¹⁶和1×10¹⁷cm^-3时,小信号增益系数分别达到1.6×10^-4,1.1×10^-3和1.1×10^-2cm^-1，获得最佳小信号增益系数的HN₃和I₂的初始粒子数密度分别为初始Cl粒子数密度的1～2倍和2%～4%。同时，对Cl，HN₃和I₂配比对小信号增益系数和增益持续时间的影响进行了讨论。     

Tb3+掺杂硅酸盐玻璃发光性能的浓度依赖关系

 利用高温熔融法制备了不同浓度的Tb³⁺掺杂硅酸盐玻璃,并分别测量了紫外和X射线激发时的发射光谱。光谱结果表明,不同浓度Tb³⁺掺杂硅酸盐玻璃在紫外和X射线激发时发光行为具有相似的浓度依赖关系：低浓度Tb₄O₇掺杂时主要以蓝光(5D₃→⁷FJ)发射为主,而高浓度掺杂时以绿光(⁵D₄→⁷FJ)发射为主。Tb³⁺发光强度与掺杂浓度的关系分析表明,⁵D₃的浓度猝灭是电偶极-电偶极相互作用引起的, 而⁵D₄的浓度猝灭是交换相互作用引起的。     

微通道板及其应用

一、前言微通道板(MCP)是由许多有二次电子倍增功能的几十微米的玻璃管扎捆成的、厚度小于1mm的二维检测器。如图1所示,在管两端供给电压的状态,用一次电子轰击可发射二次电子。这些二次电子沿电场到输出端之间多次反复与壁面冲撞,因此,最后能得到10~4以上的增益。     

Er3+/Ce3+共掺TeO2-Bi2O3-TiO2玻璃的热稳定性和光谱特性研究

用高温熔融法制备了Er³⁺/Ce³⁺共掺新型碲酸盐玻璃(TeO₂-Bi₂O₃-TiO₂).采用差热分析方法研究了玻璃的热稳定性,测试并分析了不同Ce³⁺离子掺杂浓度下Er³⁺离子的吸收光谱、上转换光谱和荧光光谱特性.研究结果表明,制备的碲酸盐玻璃具有很好的热稳定性,玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(ΔT=Tx-Tg)达到了185 ℃,高于其它文献的报道|同时,Ce3+离子共掺引入的能量转移(Ce³⁺∶2F5/2+Er³⁺∶4I11/2→Ce³⁺∶2F7/2+Er³⁺∶4I13/2)有效地抑制了Er³⁺离子上转换发光并显著增强了1.53 μm波段荧光强度,而发射截面随着Ce³⁺离子掺杂浓度相应增大.优异的热稳定性以及光谱性能揭示Er³⁺/Ce³⁺共掺碲酸盐玻璃是一种潜在的制备宽带掺铒光纤放大器的理想增益介质.     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性的研究

制备了Er³⁺和Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃样品65TeO₂-25 WO₃-10R_mO_n(R_mO_n=PbO,BaO),(65+x)TeO₂-(25-x)WO ₃-10La₂O₃ (x=0,5,10), (60+x)TeO₂-(30 -x)WO₃-10Bi₂O₃ (x=0,5,10).测试了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命及热稳定性能.结果表明除含Bi ₂O₃的碲钨酸盐玻璃外，其余玻璃样品均没出现析晶开始温度(T_x)，说明碲钨酸盐 是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.应用Judd-Ofelt理论计算了强度参数Ω_t(t=2, 4,6)，研究表明Ω₂在碲钨酸盐玻璃中主要受到Er-O键的共价性的影响，而Er^{3 +} 离子周围配位场的非对称性影响可以忽略.测得了Er³⁺在15 μm发射谱的荧光 半高宽 (FWHM=71—77nm)和Er³⁺的⁴I_13/2能级寿命 (τ^m=3—34 ms).应用McCumber理论计算了Er³⁺在15 μm处的受激发射截面(σ^peak=068—103×10^-20 cm²).比较了Er³⁺在不同玻璃基质里 的15 μm荧光带宽和发射截面，研究结果表明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的理想基质材料.     

Tm3+掺杂的MFT玻璃材料的升频转换发光及光学性质的JO计算

本文报道了Tm³⁺离子在MFT玻璃材料中的光学性质.测量了吸收光谱,利用JO理论计算了不同能级的寿命、跃迁分支比及跃迁几率,计算了一些能级的辐射跃迁振子强度.测量了650nm激发下蓝色升频转换发光,讨论了升频转换发光强度与激发光功率的关系,计算了¹D₂→³H₄和¹G₄→³H₆两个蓝色跃迁的发射截面.     

白光LED用LiSrBO3∶Sm3+材料的光谱特性

采用固相法制备了一种新型的白光LED用LiSrBO₃∶Sm³⁺红色发光材料,并研究了材料的光谱特性.材料的激发与发射光谱显示其能够被404 nm近紫外光激发,发射599 nm红光,很好的符合近紫外光激发下白光LED的需要.研究了Sm³⁺浓度对材料发射强度的影响,发现Sm³⁺浓度为3 mol%时,强度最大.添加Na⁺或K⁺也可提高LiSrBO₃∶Sm³⁺材料的发射强度.     

Er3+单掺及Er3+/Yb3+共掺SiO2-Al2O3-La2O3玻璃光谱性质研究

研究了单掺Er³⁺及Er³⁺/Yb³⁺共掺SiO₂-Al₂O₃-La₂O₃玻璃的光谱性质随稀土离子浓度变化规律,应用McCumber理论计算了玻璃在1.53 μm的发射截面及积分吸收截面.结果表明:在Er³⁺离子掺杂浓度相同时,玻璃在980 nm吸收截面与Yb³⁺掺杂浓度成反比;当样品中Yb³⁺离子掺杂浓度为3.94×10²⁰ cm^-3时,玻璃在1.53 μm的吸收截面和发射截面最大,在1.40～1.60 μm积分吸收截面也最大;Er³⁺/Yb³⁺共掺SiO₂-Al₂O₃-La₂O₃玻璃在1.53 μm的荧光半高宽随Er³⁺掺杂浓度升高而增加,当Er³⁺离子掺杂浓度为2.41×10²⁰ cm^-3时,玻璃的荧光半高宽(FWHM)达到52.5 nm.     

铁电阴极电子枪的初步实验研究

 设计加工了铁电阴极电子枪,给出了模拟计算及其初步实验结果。电子枪为皮尔斯枪型,采用顺电相陶瓷Ba0.67Sr0.33TiO₂作为铁电阴极材料,电子枪电压脉宽80 ns,幅值最大可达80 kV,设计电子枪导流系数为0.15×10^-6 A·V^-3/2。电子枪电压从30 kV逐步增大到56 kV,测量到其发射电流从0.7 A逐步增大到2.5 A。根据实验结果拟合得到的电子枪导流系数为0.2×10^-6 A·V^-3/2,与设计基本符合。     

OH-对磷酸盐铒玻璃光谱性质的影响

本文系统研究了Yb³⁺、Er³⁺共掺磷酸盐铒玻璃中OH^-含量与铒玻璃荧光寿命和光谱性质的关系.结果表明OH^-基团的存在使得Er³⁺离子的荧光强度显著降低,荧光寿命大大缩短.比较了三种不同Al₂O₃含量(5mol%,8mol%和13mol%)的铒玻璃在2.9μm波长处的红外吸收系数与铒离子荧光寿命的关系,发现玻璃中OH^-在2.9μm的吸收系数和Er³⁺的⁴Ⅰ_13/2能级离子衰减速率成线性关系,不同Al₂O₃含量的玻璃具有不同Er³⁺和OH^-基团的相互作用参量和不同的荧光寿命值及量子效率.并从玻璃结构上解释了Al₂O₃含量对除水机制和光谱性质的影响.经过充分除水后的铒玻璃荧光寿命可达到9.1ms.     

可紫外激光刻写的掺铒铋硅酸盐玻璃光谱性质研究

报道了可紫外激光刻写的掺铒Na₂O-Bi₂O₃-SiO₂和Na₂O-B₂O₃-Bi₂O₃-SiO₂玻璃的光谱特性. 测量和计算了玻璃的光谱参数，分析、讨论了Bi₂O₃和B₂O₃含量变化对光谱参数的影响.实验表明基质玻璃中Bi₂O₃和B₂O₃含量改变可有效调节掺铒铋硅酸盐玻璃光谱参数.Bi₂O₃和B₂O₃含量增加，玻璃的光吸收和荧光性质改善，但Er³⁺离子的⁴I_13/2能级寿命降低.在B₂O₃含量为40%(Bi₂O₃/SiO₂＝0.67)时，Er³⁺离子峰值发射截面、⁴I_13/2能级的荧光寿命和荧光半高宽分别为8.49×10^－21cm²，0.52ms和78nm.结果表明掺铒铋硅酸盐玻璃是有前途的紫外光敏有源玻璃材料之一.     

微通道板玻璃的二次电子发射系数的测量

本文对二次电子发射现象,特别是对用作微通道板的玻璃这类绝缘体、半导体材料的二次电子发射现象及其二次电子发射系数的测量作以叙述。 §1二次电子发射现象 当电子以一定的速度轰击物体的表面时,发现有电子从该物体的表面逸出,这些电子的产生称作二次电子发射,这种现象叫做二次电子发射现象。     

GaInP2/GaAs/Ge叠层太阳电池材料的低压MOCVD外延生长

本文采用自制的LP-MOCVD设备,外延生长出GaInP₂/GaAs/Ge叠层太阳电池结构片,对电池材料进行了X射线衍射测试分析.另外,采用二次离子质谱仪测试了电池结构的剖面曲线.用此材料做出的叠层太阳电池,AMO条件下光电转换效率η=13.6%,开路电压V_oc=2230mV,短路电流密度J_sc=12.6mA/cm².