PbWO4:(Sb,Y)晶体的发光和闪烁性能研究

本文报道了用多坩埚下降法生长的大尺寸PbWO4:(Sb,Y)晶体的光谱和闪烁性能.基于透射光谱、X射线激发的发射谱、紫外激发及其发射谱、光产额和超短脉冲X射线激发荧光寿命等方面的测试,讨论了Sb,Y双掺杂对PbWO4晶体的光谱和闪烁性能的作用.结果表明:Sb,Y双掺杂能显著改善PbWO4晶体的光谱性能和闪烁性能,使PbWO4晶体在短波方向的透过率明显提高;对于尺寸为23×23×20mm3的掺杂晶体样品,光产额最大值大约为50 p.e./MeV,约为BGO光产额的6.0;;发光成份中有1.9ns和15.8ns两个衰减时间常数的快成份.     

不同气氛退火对钨酸铅晶体光学性能的影响

为探究不同气氛退火处理对钨酸铅晶体光学性能的影响,对坩埚下降法生长的钨酸铅晶体分别在氧化气氛(O2)、惰性气氛(N2)、还原气氛(CO)下进行退火处理,测试了退火前后的透射光谱、吸收光谱、荧光光谱、光产额和衰减时间等光学性能参数.结果表明,N2气氛退火后钨酸铅晶体350 nm处的本征吸收略有降低而O2和CO气氛退火后略有增强,富O2气氛下退火的钨酸铅(PWO)晶体在420 nm处产生较强吸收峰.O2、N2气氛退火的钨酸铅晶体荧光光谱出现红移,CO气氛退火的钨酸铅晶体荧光强度得到明显改善,O2、N2、CO不同气氛退火的PWO晶体在1000 ns积分时间内的光产额分别为:10 p.e/MeV、25 p.e/MeV、38 p.e/MeV,衰减时间分别约为5.2 ns、4.5ns、4.4 ns.     

NaF、LiF掺杂钨酸铅晶体的性能研究

采用坩埚下降法生长了NaF、LiF掺杂钨酸铅(PbWO4)晶体,研究了掺杂晶体的透射光谱、光产额和X射线激发发射谱等发光性能.结果表明:与未掺杂PbWO4晶体相比,NaF掺杂可以显著提高PbWO4晶体在350nm附近的透过率,其X射线激发发射谱中出现新的发光峰;而LiF掺杂引起了晶体可见光范围内的强烈吸收,造成PbWO4晶体光产额的显著下降.基于影响PbWO4晶体闪烁性能的原因分析,提出了采用其它价态金属氟化物掺杂来提高PbWO4晶体光产额的新思路.     

Cs4SrI6:Eu晶体的生长和闪烁性能研究

采用垂直布里奇曼法成功生长了一种Cs4SrI6:3;Eu闪烁晶体.毛坯晶体尺寸最大为φ25×70 mm3,是目前最大的Cs4SrI6:Eu单晶.XRD结果表明,晶体具有K4-CdCl6晶体结构,属于R-3C空间群,通过紫外-可见荧光光谱和X射线激发发射光谱,研究了晶体的荧光性能.研究了在137Cs662 keV辐射下Cs4SrI6:Eu单晶的闪烁性能和衰减时间,表明该晶体具有较高的光输出和优良的能量分辨率,衰减时间约为1.86μs.通过分析Eu2+在晶体中不同部位的浓度,计算出Cs4SrI6:Eu晶体中Eu2+的分凝系数约为1.136,结果表明Cs4SrI6:Eu晶体在辐射探测中具有潜在的应用前景.     

坩埚下降法生长钨酸镉晶体的闪烁性能

以高温固相反应合成CdWO4多晶为原料,采用垂直坩埚下降法生长出大尺寸完整CdWO4晶体,就所生长CdWO4晶体进行了闪烁发光性能的测试表征,包括紫外可见透射光谱、光致发光光谱、光致发射衰减时间、X射线激发发射光谱、相对光产额以及γ射线辐照硬度.结果表明,该单晶在可见光区具有良好的光学透过性,其光致发光与X射线激发发射光的峰值波长位于475 nm左右,其光致发射衰减时间为842 ns;以CsI∶Tl晶体为基准样品,测得γ射线激发发光的光产额相当于基准样品的51.5％～57.4％,在γ射线辐照条件下其辐照硬度达107 rad.     

大尺寸PWO:(Mo,Y)晶体发光均匀性的研究

报道了用改进的Bridgman法生长的大尺寸PbWO4:(Mo,Y)晶体发光均匀性的表征研究.通过对大尺寸的PbWO4:(Mo,Y)晶体不同部位的透射光谱、X射线激发发射光谱、光产额和抗辐照损伤能力等光学和闪烁性能的测试,结果表明在实验所涉及的掺杂浓度范围,Mo、Y双掺杂能显著改善PbWO4晶体的发光均匀性,增强其抗辐照损伤能力.     

Eu3+:LaF3纳米晶体-液体悬浮系统中荧光弛豫的局域场效应

为研究Eu3+:LaF3纳米晶体-液体悬浮系统中局域场效应对荧光辐射寿命的影响,首先用水热法成功制得了粒径均匀、分散性良好的Eu3+:LaF3纳米晶体,通过将其悬浮在各种液体介质中测出了532 nm脉冲激光激发下Eu3+的5D0能级的荧光寿命,该能级的荧光衰减曲线呈明显的二阶指数衰减特征,对荧光寿命的分析表明其中快速荧光衰减部分源于纳米晶体表面附近的稀土离子.荧光衰减的长寿命部分与各种局域场效应理论模型中的最小二乘法拟合结果表明,忽略表面效应并考虑实际的量子效率时,实腔模型是解释本文的研究系统中荧光弛豫的局域场效应的最佳理论模型.     

超声辅助共沉淀法合成CaMoO4:Eu3+红色荧光粉及其发光性能研究

采用超声辅助共沉淀法合成了以Eu3+为激活离子的CaMoO4荧光粉.通过X-射线衍射、扫描电镜(SEM)、荧光分光光度计对样品进行了表征和分析,研究了溶剂浓度、表面活性剂种类、表面活性剂添加量、超声时间等反应参数对CaMoO4:Eu3+发光性能的影响.结果表明:制备的样品为球形纯相四方晶系CaMoO4晶体,在CaMoO4:Eu3+中存在MoO2-4到Eu3+的能量传递.以50;丙酮溶液作为溶剂、PEG添加量为9 mL、Eu3+掺杂浓度为10;、超声时间为10 min时,制备的样品在393 nm光激发下,CaMoO4:Eu3+的最强峰所在位置是616 nm,实现了有效的红光发射,样品在紫外灯下呈现出明亮的红色.     

Cs2NaGdBr6∶Ce单晶生长及闪烁性能研究

Cs2NaGdBr6∶ Ce(CNGB∶ Ce)是新近发现的性能优异的闪烁晶体,本文用Bridgman法成功制备出尺寸达φ25×25 mm3的CNGB∶Ce单晶,并测试了CNGB∶Ce晶体的相关闪烁性能.荧光光谱和X射线激发发射光谱测试结果表明CNGB∶Ce晶体主要有两个发射峰,分别位于383 nm和418 nm附近,分别对应于Ce3+的5 d→4f12F5/2和5d→4f12F7/2跃迁发射.γ射线能谱测试表明CNGB∶Ce晶体的光输出约为LaBr3∶Ce晶体的2/3,在662 keV处的能量分辨率为6.2;,衰减时间为76 ns左右,这些特点使得CNGB∶Ce晶体有望成为实用化的新型闪烁晶体.     

NaBaPO4∶Eu3+,Yb3+的近红外下转换机制

采用固相法制备了掺杂Eu3+,Yb3+的NaBaPO4下转换荧光粉.在394 nm紫外光激发Eu3+下,获得了对应于Yb3+∶2 F7/2→2F5/2发射的1004 nm的近红外光.测量了样品的可见和近红外荧光光谱以及Eu3+的衰减曲线,验证了Eu3+到Yb3+的能量传递.观测到了样品的下转换过程,并未观测到量子剪裁现象.研究表明:Yb3+的荧光强度和能量传递效率随着Yb3+掺杂浓度的变化而变化,当样品中Eu3+,Yb3+的掺杂浓度都为5;时,具有最强的近红外发光,Eu3+到Yb3+的能量传递效率为67.9;.     

柠檬酸燃烧法制备Gd3Ga5O12:Eu3+纳米晶及发光性质

以柠檬酸为燃烧剂,乙二醇为分散剂,采用燃烧法制备了Gd3Ga5O12∶Eu3+纳米晶.利用X射线衍射仪、扫描电镜和荧光光谱对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究.XRD研究结果表明:合成的样品均为单一的Gd3Ga5O12晶相,纳米晶的一次性粒径分布在16～ 30nm.发射光谱和激发光谱的研究表明:主发射峰来自于Eu3+的5D0→7F1的跃迁;宽激发带主要来自于Eu-O电荷迁移带.讨论了柠檬酸和乙二醇用量对晶粒尺寸、品格常数、发射和激发强度的影响.结果表明:过量的柠檬酸和适量的乙二醇有利于晶体发育和发光强度的提高.     

Cs2LiGdCl6 (Ce): New scintillation material

We investigated the scintillation properties of Cs₂LiGdCl₆:Ce³⁺ as a function of the Ce concentration. X-ray excited luminescence spectra of the scintillation material showed broad emission bands between 360 and 460 nm, with two overlapping peaks, due to the d→f transitions on Ce³⁺ ions. The samples provide good scintillation results. The energy resolution was found to be 5.0% (FWHM) at 662 keV for 10% Ce sample. Under γ-ray excitation, Cs₂LiGdCl₆:Ce³⁺ showed three exponential decay time components of about 130–200 ns decay time constant. The light output of the investigated samples was 20,000 photons/MeV for a 10% Ce concentration. The light output deviation from the linear response is within 7% between the energy range of 31 and 1333 keV. Overall, the scintillation properties confirm that Cs₂LiGdCl₆:Ce³⁺ single crystal is a promising candidate for medical imaging and radiation detection.     

Yb:YAG闪烁晶体的UV发光特性

通过对不同掺杂浓度Yb:YAG晶体的透过光谱、激发光谱、发射光谱和衰减时间的测量,研究了Yb:YAG晶体的UV发光特性和发光机制.Yb:YAG晶体在紫外波段具有宽的激发带和发射带.最强的发射峰位于320～350nm波长范围,此即为Yb:YAG晶体的闪烁发光峰;次强的发射峰位于500nm附近.Yb:YAG晶体的UV发光衰减时间小于50ns.Yb:YAG晶体的UV发光行为是电子从Yb3+离子的4f壳层向配体O2-的满壳层的分子轨道迁移的结果,属于电荷迁移(CT)发光.     

(Gd0.99-xYxCe0.01)2Si2O7晶体的生长及发光特性

通过光学浮区法制备了铈掺杂焦硅酸钇钆(Gd_0.99-xY_xCe_0.01)₂Si₂O₇ (x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7) (简写为GYPS∶Ce)闪烁晶体,并用X射线衍射(XRD)进行了物相识别,发现其属于正交晶系Pna21。通过真空紫外(VUV)激发和发射光谱、光致发光(PL)衰减曲线、X射线激发发射(XEL)光谱、γ射线脉冲高度谱等表征了它们的光致发光特性和闪烁特性。VUV和XEL光谱的发射峰均位于360 nm左右,对应于5d→4f跃迁。样品的PL衰减时间在29.1~32.9 ns之间;闪烁衰减时间快分量约为28~68 ns,慢分量约为256~583 ns。晶体存在Gd³⁺→Ce³⁺的能量传递行为。     

Luminescence characteristics of undoped and Eu‐doped GdCa4O(BO3)3 single crystals and nanopowders

Single crystals of GdCa₄O(BO₃)₃ (GdCOB) pure and doped with Eu concentration of 1 and 4 at% were grown by the Czochralski and micropulling‐down methods. The distribution of Eu ions in GdCOB crystals was uniform. The substitutions of Eu³⁺ in Gd, Ca(1) and Ca(2) cation sites and eventually formation Eu²⁺ have been investigated. The spectroscopic properties of crystals are compared with the properties of nanopowders obtained by sol‐gel method. Radioluminescence spectra of undoped GdCOB crystal show the characteristic emission of Gd³⁺ at about 312 nm, whereas this emission dramatically decreases in Eu‐doped crystals upon X‐ray excitation, as well as in Eu‐doped nanopowders excited in vacuum ultraviolet (VUV) region. The VUV excitation in the range 125‐333 nm for Eu‐doped samples leads to strong emission in red coming from the ⁵D₀ multiplet of Eu³⁺, only. In the photoluminescence decay kinetics of 312 nm emissions substantial shortening and departure for single exponential decay in Eu‐doped samples is clearly observed. Higher Eu doping results in further acceleration of the decay. In undoped GdCOB crystal, the lifetime of the Gd^{3+ 6}P_7/2 multiplet is 2.79 ms. The Eu^{3+ 5}D₀ decay kinetics monitored at 613 nm are rather constant. Numerical fitting of fully exponential curves, reveals lifetimes 2.7 ms for nanopowder and 2.5 ms for single crystal. The results suggest that this material may be used as a red phosphor in plasma display panels in nanopowder form because of strong excitation band of Eu³⁺ luminescence in the 160‐200 nm regions. Contrary to nanopowder sample, such an excitation band, attributed to the Gd³⁺–O^2– charge transfer was not observed in crystal obtained by the micropulling‐down method. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

沉淀法制备钨酸铅微晶及形成机理研究

以硝酸铅和钨酸钠为原料,以聚乙二醇400为分散剂,采用沉淀法制备出不同形貌的钨酸铅微晶.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(FESEM)测试、能量分散光谱(EDS)、荧光光谱(PL)对样品进行了表征.结果表明:在80℃烘干后,得到结晶性能良好的纯相PbWO4;随着聚乙二醇-400量的增加,钨酸铅微晶形貌由塔状变向梭子状转变,且分散性良好、无团聚发生;PbWO4微晶在350 ～ 650 nm范围内具有较宽的发射谱带,由三组主要的发光峰构成,分别在430 nm、465 nm左右的蓝色发光峰和560 nm左右的弱的黄绿色发光峰.最后研究了PEG-400在PbWO4微晶生长阶段的控制作用,并提出了PbWO4有序微晶结构的形成机理.     

白光LED用红色荧光粉SrMoO4: Eu3+,Gd3+的制备与表征

采用共沉淀法合成了红色荧光粉Sr1-x-yMoO4∶ Eu3+x,Gd3+y,分别对样品进行了X射线衍射(XRD)分析、扫面电镜(SEM)和荧光光谱(PL)的测定.结果表明:所合成的样品均为单一纯相四方晶系结构,添加Gd3+(为0.35mol时)使主衍射峰的位置右移了0.35°;SEM照片显示:SrMoO4∶ Eu3+和SrMoO4∶Eu3+,Gd3+颗粒尺寸分布相对均匀,为类方块状,颗粒大小约为1～3μm;Gd3+和Eu3+的共掺得到的SrMoO4∶ Eu3+,Gd3+在616 nm处主发射峰的发光强度约是SrMoO4∶Eu3+的2.09倍;当掺杂x=0.25 mol和y=0.35 mol时,在近紫外光(395 nm)激发下,SrMoO4Eu3+,Gd3+得到616 nm处红光发射极峰.     

SrCeO3:Sm3+红色发光粉的制备及发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了SrCeO3∶Sm3+红色荧光粉,用XRD、SEM、FL分析表征了样品的结构、形貌及发光性能。研究了助熔剂H3BO3对其发光性能的影响。结果表明:样品为具有正交晶系结构的SrCeO3晶型,呈椭球型结构。荧光光谱测试结果表明:Sm3+掺杂的SrCeO3在紫外波段有两个吸收带,一是峰值位于320 nm左右的宽吸收带,归属于Ce4+→O2-的电荷迁移带,另一个为峰值位于408 nm的锐线吸收带,对应于Sm3+的6H5/2→4L13/2跃迁吸收;在波长408 nm的激发下,样品发红光,发射主峰位于601 nm,对应于Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁。样品的发光强度随着Sm3+和助熔剂H3BO3加入量的增加先增强,后减弱。当Sm3+的掺杂量为3mol%,H3BO3加入量为0.5 mol%时,发光强度最大。     

Czochralski法生长Lu2SiO5:e晶体的发光特性

本文使用铱坩埚感应加热Czochralski法成功地生长出了无色透明且尺寸达φ50mm×60mm 的Lu2SiO5:e晶体.XRD结构分析表明, 该晶体为单斜结构.在室温下分别以X射线和紫外光为激发源测量了该晶体的发射光谱,获得的发射波长分别为403nm和420nm,光衰减时间为41ns,光产额达32000p/MeV.发射光谱的双峰结构以及晶体的发光特性证明其发光源于Ce3+离子的5d1→5F5/2 和 5d1→5F7/2跃迁.     

Growth and spectral properties of Nd-doped Sr3Y(BO3)3 crystal

A new crystal of Nd³⁺:Sr₃Y(BO₃)₃ with dimension up to 25×35 mm² was grown by Czochralski method. Absorption and emission spectra of Nd³⁺: Sr₃Y(BO₃)₃ were investigated . The absorption band at 807 nm has a FWHM of 18 nm. The absorption and emission cross sections are 2.17×10⁻²⁰ cm² at 807 nm and 1.88×10⁻¹⁹ cm² at 1060 nm, respectively. The luminescence lifetime τ_f is 73 μs at room temperature