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。     

Tb3+掺杂PbF2基氟氧微晶玻璃的发光性能

采用高温熔融法和热处理工艺制备出一种Tb3+掺杂的PbF2基玻璃和微晶玻璃。经XRD分析发现,微晶玻璃内析出了PbF2颗粒,微晶团聚体平均尺寸约为15～75μm。在378 nm紫外光和X射线激发下,掺Tb3+的微晶玻璃与未经热处理的玻璃样品比较,微晶玻璃的发光强度增加了数倍,因而提出PbF2微晶的析出是微晶玻璃发光增强的主要原因。     

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。     

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。     

掺杂浓度和烧结温度对CaWO4:Eu3+发光性能的影响

采用微乳液法合成掺杂浓度不同和烧结温度不同的CaWO₄:Eu³⁺系列荧光体, 这些荧光体都具有Eu³⁺离子的特征荧光发射. 在不同温度烧结后, 高浓度掺杂的样品(Eu³⁺掺杂30或50 mol%)可获得最大的发光强度, 低浓度掺杂的样品(掺杂0.5—2 mol%)在800 ℃烧结时也可获得优异的发光强度. 实验结果表明, Eu³⁺离子高浓度掺杂的CaWO₄:Eu³⁺在紫外光激发下可成为高效发光的荧光粉.     

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.     

Eu3+掺杂CaWO4红色荧光粉发光性质的浓度依赖关系研究

采用共沉淀法制备了不同Eu³⁺掺杂浓度的CaWO₄荧光粉材料.通过X射线衍射和场发射扫描电镜技术对样品的结构和形貌进行了表征.测量了各样品的激发光谱、发射光谱和荧光衰减曲线, 计算了各样品的部分Judd-Oflet (J-O)参数和^5D_0 (Eu³⁺)能级量子效率,以及荧光粉的色坐标, 讨论了样品电荷迁移带相对强度、J-O参数、量子效率与掺杂浓度的依赖关系.对Eu³⁺掺杂的CaWO₄ 发光材料的光致发光性质的研究表明,在CaWO₄: Eu³⁺中⁵D₀→⁷F₂跃迁的616~nm 红色发光能被394.5~nm和465~nm的激发光有效激发,具有近紫外(或蓝光)激发效率高和猝灭浓度大的优点, 有潜力成为高效的近紫外(或蓝光)激发白光发光二极管用红色荧光粉材料.     

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.     

新型光存储材料Sr2SnO4: Tb3+, Li+ 的合成及其红外上转换光激励发光性能的研究

采用高温固相法获得了一种只具有 微弱余辉的新型电子俘获型光存储材料Sr₂SnO₄:Tb^{3 +}, Li ⁺. 发光性能研究结果表明: 该材料对980 nm的红外激光具有很好的上转换光激励信息读出响应, 同时292 nm紫外光为其最佳信息写入光源. 光存储性能研究结果表明: 该材料的浅陷阱较少, 因此其余辉发光很弱, 不到500 s; 另一方面, 该材料中存在大量的深蓄能陷阱. 因此, Sr₂SnO₄: Tb^{3 +}, Li⁺是一种具有较好实际应用价值的新型电子俘获型光存储材料. 此外, 还讨论了Sr₂SnO₄: Tb^{3 +}, Li⁺的光存储发光机理.     

Dy3+含量对Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃发光性能的影响

通过控制Dy3+的掺杂浓度,制备出了不同浓度的Eu2+,Dy3+单掺和共掺高硅氧发光玻璃,测试其激发和发射光谱,讨论了Dy3+浓度对Eu2+,Dy3+共掺样品发光性质的影响。结果表明,Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃中存在Dy3+向Eu2+的无辐射能量传递现象,且Dy3+的引入会使高硅氧发光玻璃中Eu—O的共价作用减弱,造成Eu2+发射峰蓝移;随着Dy3+浓度的增加,Dy3+→Eu2+能量传递增强,Eu2+发光增强;Dy3+含量继续增加,则Dy3+发光出现浓度猝灭,且Dy3+→Eu2+能量传递减弱。     

Er3+离子掺杂钡镓锗玻璃上转换发光机理研究

研究了Er3+离子掺杂钡镓锗玻璃的吸收光谱、拉曼光谱和上转换光谱.分析了Er3+离子在钡镓锗玻璃中的上转换发光机理.结果表明:玻璃的最大声子能量为828cm-1,紫外截止波长为275nm.采用800nm和980nmLD激发玻璃样品,在室温下观察到强烈的上转换绿光和红光发射.随着Er3+离子浓度的增加,绿光发光强度先增加后减小,而红光发光强度呈单调递增趋势.能量分析表明:800nmLD激发产生的绿光主要源于Er3+离子4I13/2能级的激发态吸收过程;红光发射主要源于Er3+离子4I13/2能级与4I11/2能级之间的能量转移过程.980nmLD激发产生的绿光主要源于Er3+离子4I11/2能级之间的能量转移过程;而红光发射主要源于Er3+离子4I13/2能级与4I11/2能级之间的能量转移过程和4I13/2能级的激发态吸收过程.通过量子效率分析,发现采用800nmLD激发Er3+离子掺杂浓度为1mol% 的样品时,上转换绿光发光效率最高.     

Pulsed upconversion of Tm3+-doped sol–gel silicate glasses

Upconversion processes allow materials to emit light of shorter wavelength than the light incident upon them. Materials with high upconversion efficiency have numerous potential applications in solid-state physics, such as blue upconversion lasers. We study the time-evolution of upconversion fluorescence of Tm³⁺ in a sol–gel glass host following pulsed, red light excitation. The ¹D₂→³F₄ intensity varies quadratically with the laser intensity, indicating a two-photon upconversion mechanism. Maximum upconversion intensity occurred for 0.5% Tm³⁺ with 1% Al³⁺. We analyzed the main relaxation processes affecting the upconversion emission, namely ion clustering and atmospheric water adsorption.     

不同硅含量的硼酸锌盐玻璃的光谱研究

制备了60ZnO-(40-x)B2O3-xSiO2:Tb3+(x=0,10,20)玻璃,测量了红外吸收光谱,分析了玻璃的结构。由于在700cm-1出现较强的振动峰,说明在此硼酸盐玻璃形成了五硼酸盐。硼硅酸盐玻璃中存在着的偏硼酸盐结构,即一个硼氧四面体和四个硼氧三角体连接成五硼酸盐结构基团,并进一步成为无穷链状结构。测量并分析了样品的发射光谱,结果显示玻璃能发出强的绿光(543nm),归属于Tb3+的5D4->7F5的跃迁,随Si含量的增加,发光强度降低。     

Vibrational spectroscopy of oh-defects in sol-gel Ce 3+ and Gd 3+ -doped silicate glasses

Vibrational modes of OH, as stretching, bending, combination, and overtones, were monitored by means of FTIR spectroscopy in Ce 3+ - and Gd 3+ -doped silicate glasses, prepared by means of the sol-gel technique, submitted to different thermal treatments, and aimed to applications as scintillators. The dopant concentration was varied in a wide range (10 m 3 -8% m.f.) and co-doped samples were also investigated. In this framework, the effects of OH and of rare-earth (RE) clustering, i.e. two possible non-radiative decay channels, on the IR spectra in the 500-14 v 000 v cm m 1 were examined. OH was detected as belonging either to water and to silanol in samples densified at 450 and 750 v C, while in those treated at 1050 v C only Si-OH groups were present in a concentration of the order of 1% m.f., nearly regardless of the RE amount. An absorption peaking at 4250 v cm m 1 was identified as related to an OH combination mode (bending+stretching) perturbed by a Gd cluster on the basis of its amplitude dependence on the Gd concentration and rapid thermal treatment.     

掺铒重金属氧氟硅铋酸盐玻璃的光谱性质

研究了重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 (50-x)SiO2 xBi2O3 50PbF2(x=0, 3, 5, 8, 10, 13, 15 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光半高宽、荧光 寿命和热稳定性能.应用Judd Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ωt(t=2,4,6)，应用 McCumber计算了能级4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面. 结果发现荧光半高宽与Ω6有较大联系，Ω6越大，荧光半高宽越宽.对Er3+ 关键词： 重金属氧氟硅铋酸盐玻璃 光谱性质 Er3+离子 Judd Ofelt参数     

Er3+掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Er3+掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱，分析了重金属氧氟硅酸盐玻璃中Er3+的上转换发光机理. 结果表明：通过975nm的激光二极管激发，在室温下同时观察到蓝光(411nmj)、绿光(525和543nm)和红光(655nm)，分别是由于Er3+离子2H9/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2, 和4F9/2→4I15/2跃迁. 随Er2O3浓度的增加，蓝光、绿光和红光的发光强度都增强，上转换发光机理主要涉及能量转移和激发态吸收，强烈的绿 关键词： Er3+离子 重金属氧氟硅酸盐玻璃 上转换光谱 发光机理     

Er3+掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Er3 掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱 ,分析了重金属氧氟硅酸盐玻璃中Er3 的上转换发光机理 .结果表明 :通过 975nm的激光二极管激发 ,在室温下同时观察到蓝光 (4 1 1nmj)、绿光(5 2 5和 5 4 3nm)和红光 (6 5 5nm) ,分别是由于Er3 离子2 H9 2 →4 I1 5 2 ,2 H1 1 2 →4 I1 5 2 ,4 S3 2 →4 I1 5 2 ,和4 F9 2 →4 I1 5 2 跃迁 .随Er2 O3浓度的增加 ,蓝光、绿光和红光的发光强度都增强 ,上转换发光机理主要涉及能量转移和激发态吸收 ,强烈的绿光和红光激发是由于双光子吸收过程 ,而微弱的蓝光是由于三光子吸收过程 .拉曼光谱发现 ,对Er3 离子在重金属氧氟硅酸盐玻璃中的上转换发光 ,玻璃结构中的PbF2 起到重要作用