CdLa2(WO4)4晶体的生长及发光性能的研究

以高温固相法成功合成了CdLa2(WO4)4多晶料,采用垂直坩埚下降法进行了晶体的生长.CdLa2(WO4)4晶体属于四方晶系白钨矿结构,其晶胞参数为:a=b=5.209 ?,c=11.325 ?,晶胞的体积为307.26 ?3,其密度为7. 494 g/cm3.在室温下测量了晶体的光致发光光谱、X射线激发发射光谱、光致发射衰减时间等.结果表明:在296 nm紫外光的激发下,样品在350~600 nm范围内具有宽阔的蓝绿发光带,发射峰的峰值为470 nm.并且其光致发射衰减时间为3.4 ns,在X射线激发下也有良好的发光性能.     

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.     

焦硅酸镥(Lu2Si2O7:Ce)闪烁晶体的生长与发光性能研究

铈掺杂的焦硅酸镥晶体(简写为LPS:Ce)是新近发现的一种具有潜在应用价值的无机闪烁晶体.本文用提拉法成功地生长出尺寸为φ15mm×40mm的LPS:Ce晶体.XRD结构测试表明,该晶体属于单斜晶系,C2/m空间群,晶体中分布有少量的LPS和石英颗粒包裹体.对从毛坯中切割出的无色透明晶体样品在室温下分别进行了透射光谱、紫外激发、X射线激发发射光谱和衰减时间测试.结果表明,铈(Ce3+)离子掺杂使LPS晶体的紫外吸收边从175nm红移到350nm,紫外和X射线激发的荧光光谱中都可以分解出384nm和412nm两个发射峰,它们分别对应于电子从铈(Ce3+)离子的5d轨道向4f轨道的两个能级(2F5/2和2F7/2)的辐射跃迁,从衰减曲线中可以拟合出一个38.75ns的时间常数.这些发光特征与该晶体独特的晶体结构密切相关.     

Nd:NaY(WO4)2激光晶体光谱性能研究

Nd:NaY(WO4)2 是一种性能优良的激光晶体.本文采用提拉法生长了Nd:NaY(WO4)2晶体,测试了该晶体的吸收光谱和光荧光光谱.结果表明,该晶体在804nm、752nm、586nm附近有较强、较宽的吸收峰,适合于LD泵浦.从光荧光光谱得到发射波长分别为1064nm和1350nm,并计算了晶体的吸收截面和发射截面.     

Nd∶NaY(WO4)2激光晶体生长

采用提拉法生长出了四方晶系白钨矿结构的Nd:NaY(WO4)2(简称Nd∶NYW)激光晶体,尺寸为20mm×30mm.通过TG-DTA差热分析得到晶体的熔点为1211℃,从XRD分析得到晶胞参数为a=b=0.5212nm ,c=1.1268nm ,晶胞体积V=0.3062nm3.讨论了Nd∶NYW晶体的生长工艺,给出了晶体生长的最佳工艺参数.通过比较Nd∶NaBi(WO4)2(简称Nd∶NBW)和Nd:NYW的XRD、红外光谱和拉曼光谱测试结果,认为二者结构基本相同,为四方晶系白钨矿结构、I(4)空间群.     

KCaCl3:Ce晶体的生长及发光性能

采用坩埚下降法生长出不同摩尔分数Ce³⁺(1%、2%、4%、6%、8%)掺杂的KCaCl₃:Ce单晶。晶体属于正交晶系,晶胞参数为a=0.756 0 nm,b=1.048 2 nm,c=0.726 6 nm。热重分析仪测得熔点为740 ℃,透过率测试显示晶体在可见光波段均具有较好光学透过率。对晶体的光致发光光谱、光致衰减时间、X射线激发发射光谱、透过率等光学性能进行了表征。光致发光光谱显示KCaCl₃:Ce晶体在358 nm和378 nm波长左右有宽的发射峰,符合Ce³⁺的5d₁→²F_5/2和5d₁→²F_7/2能级跃迁,通过拟合,KCaCl₃:Ce晶体的衰减时间在30 ns左右。晶体在X射线激发下均表现出优异的X射线发光性能。     

Gd3(Al,Ga)5O12:Ce晶体生长与闪烁性能研究

掺铈钆铝镓石榴石(Gd₃(Al, Ga)₅O₁₂∶Ce,简称GAGG∶Ce)闪烁晶体是近年来发现的一种新型稀土闪烁晶体,具有光输出高、能量分辨率高、衰减时间短、无自辐射和不潮解等优点,在核医学成像、安检和环境监测等领域具有广阔的应用前景。本文报道了GAGG∶Ce晶体的提拉法生长与闪烁性能表征。利用高温固相反应法合成GAGG∶Ce原料,采用XRD对合成的原料进行了物相分析,结果表明,在1 500℃下煅烧12 h合成的多晶料为纯GAGG相。利用提拉法生长出尺寸?50 mm×90 mm的GAGG∶Ce晶体,测试了其透过光谱、X射线激发发射光谱和脉冲高度谱,结果表明,7 mm厚样品550 nm的透过率为81.5%,晶体X射线激发发射峰中心波长位于550 nm,晶体的光输出为59 000 photons/MeV,能量分辨率为6.2%@662 keV,晶体衰减时间快分量为149 ns,慢分量为748 ns。     

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.     

YAlO3∶Ce晶体的生长及性能研究

本文采用中频感应提拉法生长了尺寸为ø35 mm×70 mm的完整的YAlO₃∶Ce(YAP∶Ce)晶体。XRD测试结果表明所生长的YAP∶Ce晶体主相为YAP相,同时存在第二相YAG相;光致激发发射光谱表明晶体发射波长在344 nm和376 nm,激发波长分别为273 nm、290 nm和305 nm;X射线激发发射光谱表明晶体发射波长在377 nm附近;在γ高能射线激发下,晶体衰减时间曲线呈指数衰减,拟合后得到YAP∶Ce晶体的衰减时间为46 ns,通过高斯拟合以后YAP∶Ce晶体的能量分辨率和绝对光产额分别为8.51%和8 530 ph/MeV。本文分析了晶体生长过程中产生开裂和相变的原因,通过优化温场和工艺可以得到完整无开裂的晶体。如何获得更大尺寸的无开裂、无相变晶体,并实现量产是该晶体规模化应用中需要解决的重要技术难题。     

Ce:YVO4晶体的生长及其电荷迁移发光

为探索新型的白光LED荧光粉材料,采用提拉法生长了Ce2(CO3)3掺杂的Ce3+∶YVO4晶体,并对生长晶体的结构和光谱性能进行了表征。通过XRD测试,确定了由提拉法生长的Ce3+∶YVO4晶体的晶相没有发生变化。Ce3+∶YVO4晶体在450 nm处有一个较宽的发射带,在620 nm处有一个明显的发射峰。分析表明,在Ce3+掺杂的YVO4晶体中,铈离子主要以三价离子的形式存在,但在激发光照射下出现的620 nm发射表明有Ce4+存在,并且Ce4+与配位O2-形成了电荷迁移态(CTS)。     

RbY2Cl7:Ce晶体的生长和闪烁性能研究

采用坩埚下降法,在真空密封的石英坩埚中成功生长出复合稀土卤化物RbY2Cl7:Ce单晶.此晶体属于正交晶系,晶胞参数为:a=1.27469 nm,b=0.69302 nm,c=1.26655 nm.熔点为617℃.表征了该晶体的X射线光致激发-发光光谱、激发发射光谱、γ射线多道能谱及激发衰减曲线等闪烁性能.RbY2Cl7:Ce的激发-发射光谱显示发射峰在389 nm左右,激发峰在336 nm左右.在137Cs源的γ射线激发下能量分辨率约为9.8;,闪烁衰减时间约为35 ns.     

K2 LaCl5:Ce晶体的生长及闪烁性能研究

利用坩埚下降法生长出复合稀土卤化物K2 LaCl5:Ce单晶,该晶体为正交结构,晶胞参数为a=1.2745 nm,b=0.8868 nm,c=0.8018 nm,熔点为625℃.通过切割研磨抛光后得到φ12 mm×5 mm的透明圆柱体晶体.将该晶体进行X射线激发发射光谱、光致发光光谱、脉冲高度谱、γ射线衰减能谱、透过率等测试.在一定波段的紫外光以及X射线的激发下,K2 LaCl5:Ce晶体在355 nm与375 nm波长左右有宽的发射峰,分别对应于Ce3+的5d1→2 F5/2和5d1→2 F7/2能级跃迁.在紫外和γ射线的激发下,K2 LaCl5:Ce晶体的衰减时间分别为33 ns和23 ns,晶体的能量分辨率为5.9;.     

大尺寸优质激光晶体Nd3+/Yb3+∶NaY(WO4)2的生长和性能研究

采用提拉法生长了尺寸为φ25 mm×100 mm的大尺寸Nd3+与Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体.对晶体的生长习性进行了讨论,利用XRD对晶体进行了相分析.测试了晶体的热膨胀特性,得到了主轴方向的热膨胀系数,测得沿c轴的膨胀系数大约为a轴的两倍.在室温下测试了Yb3掺杂的NaY( WO4)2晶体的吸收谱、荧光光谱和相关能级的荧光衰减,用标准与改进的J-O理论分析了吸收光谱与荧光光谱.结果表明,Yb3+掺杂的NaY( WO4)2晶体有着较好的光谱性能参数.采用氙灯泵浦Nd3+掺杂的NaY( WO4)2,实现了1.06 μm波段786 mJ的激光输出,同时在LD泵浦下,采用LBO晶体倍频,实现了87 mW的激光输出,基频光光转换效率为25;,斜率效率为7.98;.     

非真空密闭条件下的Ce3+: LiYF4晶体生长

本文报道了氟化物激光晶体Ce3+: LiYF4的坩埚下降法生长工艺.以高纯氟化物LiF、YF3和CeF3为初始试剂,按照LiF: YF3: CeF3 = 51.5: 47.5: 1.0的物质的量比配料,经高温氟化处理合成严格无水的Ce3+: LiYF4多晶料.将Ce3+: LiYF4多晶料密封于铂坩埚中,添加少量聚四氟乙烯粉末,可避免氟化物熔体的氧化与挥发,从而在非真空条件下实现Ce3+: LiYF4晶体的坩埚下降法生长,成功生长出尺寸达28 mm×70 mm的无色透明完整单晶.采用XRD、差热/热重分析、透射光谱和荧光光谱对Ce3+: LiYF4单晶基本性质的进行表征.结果表明,该晶体在320~3000 nm区域内的光透过率达90;以上,晶体在297 nm处有一强吸收峰;荧光光谱显示晶体在紫外光区310 nm、325 nm处有两个强发射峰.     

Nd∶GdVO4晶体生长及其1064nm的激光特性

本文报道了用Czochralski方法生长Nd∶GdVO4晶体,测量了该晶体的偏振吸收谱和荧光谱,表明晶体在808.5nm有吸收峰,其发射波长在1064nm.晶体中掺Nd浓度的原子分数为1.56;的Nd∶GdVO4的4F3/2荧光寿命为100μs.用激光二极管泵浦1mm厚的Nd∶GdVO4晶体,得到了超过1W 1064nm的输出光,泵浦阈值为20mW,光-光转换效率为55.9;,斜效率为63;.     

Eu3+扩散钨酸铅晶体(PbWO4)光学性能研究

利用离子扩散法对下降法生长PbWO4晶体进行Eu3+扩散,通过透射光谱、荧光光谱、光产额和衰减时间的测试,研究了Eu3+扩散对PbWO4晶体的光学性能的影响.结果表明:Eu3+扩散PbWO4晶体可明显改善在350 nm波段的透过率,荧光光谱主峰为430 nm,且发光强度得到增强,在1000 ns的积分时间门宽内光产额为46 pe/MeV,衰减时间为6.5 ns.     

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.     

Nd3+∶YCa4O(BO3)3单晶的坩埚下降法生长与光谱性能

Nd3+:YCOB单晶是在激光调制技术上具有重要应用价值的自倍频光学材料.采用高温固相反应合成Nd3+∶YCOB多晶粉体,再通过垂直区熔处理制备出高纯度Nd3+∶YCOB晶粒料,采用坩埚下降法生长出1mol;、2mol;和5mo1; Nd3+掺杂比例的系列Nd3+∶ YCOB单晶.测试表征了所生长单晶试样的光谱性能,包括吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减时间.在808 nm红外光源激发下,Nd3+∶YCOB单晶显示出中心波长1064 nm的强荧光发射,其荧光寿命为157～162μs,证实1064 nm强荧光发射随Nd3+掺杂浓度加大而明显增强.     

Ni(C6H12N4)2SO4·4H2O晶体的生长、热学和光谱性质

六次甲基四胺(C6H12N4,HMTA)部分取代六水合硫酸镍(NSH)晶体结构中的配位水,合成Ni(C6H12N4)2SO4·4H2O(NSH-HMTA)晶体材料.采用称量法测定了NSH-HMTA晶体的溶解度曲线,应用水溶液降温法在温度区间56 ～44℃之间生长出6 mm×6 mm×2 mm尺寸的晶体,生长速度约为0.5 mm/d.通过等离子发射光谱分析所生长晶体中镍离子含量,X射线单晶衍射用于验证晶体的结构.采用热重法(TGA)和差热分析法(DTA)测定晶体脱水温度和分解温度分别为93℃、1 14℃.测量晶体的紫外-可见光谱特性,其紫外波段透过峰位于波长为307 nm处,比NSH晶体(287 nm)红移了约20 nm,HMTA与Ni2+配位提高了Ni2+的3A2g光谱项的能级,3A2g→3T1g(P)所需能量更低,导致吸收谱红移.     

钨酸铅闪烁晶体的双掺杂性能研究

本文采用坩埚下降法生长出了PbWO4:(F,Er)晶体和PbWO4:(F,Nd)晶体,并且对此两种晶体透过性能和闪烁发光性能进行了测试分析.透过光谱结果显示,PbWO4:(F,Er)晶体和PbWO4∶(F,Nd)晶体在350 nm至700nm范围内的透过率比纯的钨酸铅均有较大的提高.紫外激发发射光谱测试结果表明,通过双掺杂可以提高钨酸铅晶体闪烁发光的强度,并且PbWO4:(F,Er)双掺杂晶体在波长为527 nm处和546 nm处均形成了较强的发光峰.通过对掺杂晶体进行XRD分析可知,阴阳离子的同时掺入并未引起钨酸铅晶体结构的明显改变.