NaF:Mg~(2+)晶体中(F_2~+)~*心的研究

本文报道了对NaF:Mg~(2+)晶体中(F_2~+)~*心进行的实验研究,实验中观察到在F_2~+心和(F_2~+)~*心之间存在着一个转型的过程.其转型的速率与掺杂的二价金属种类有关,而当掺杂浓度不太低时同掺杂的浓度无关.实验还发现(F_2~+)~*心的热漂白产物同Z_4心有相同的性质.根据实验结果本文提出了(F_2~+)~*心是由一个F_2~+心同一个杂质-空穴对联接而成的可能模型.     

有机锡化合物掺杂聚乙烯基甲苯基塑料闪烁体的制备、光学和闪烁性能EI北大核心CSCD

传统的塑料闪烁体由于其低有效原子序数和密度,不适用于能谱探测领域。有机重金属化合物掺杂塑料闪烁体的制备为塑料闪烁体实现能谱探测提供了一种有效途径。而有机锡化合物掺杂塑料闪烁体具有高光峰灵敏度,并保留了塑料闪烁体的快衰减特性。本文通过自由基聚合的方法成功制备了不同浓度2-(三丁基锡烷基)呋喃掺杂的聚乙烯基甲苯(PVT)基塑料闪烁体,并对其光学和闪烁性能进行了测试和比较。其中掺杂20%2-(三丁基锡烷基)呋喃的PVT基塑料闪烁体的透光率可达90%,X射线激发发射光谱主峰位于425 nm处,光产额为6700 ph/MeV,能量分辨率为15.8%@662 keV,衰减时间约为4.3 ns。我们也制备了1英寸直径、掺杂20%2-(三丁基锡烷基)呋喃的塑料闪烁体,具有6300 ph/MeV的光产额和15.8%@662 keV的能量分辨率。     

掺杂钨酸铅晶体闪烁发光光谱研究

利用改进的晶体生长设备和工艺提高了PbWO₄闪烁晶体的光产额。通过对生长获得的PbWO₄、退火PbWO₄和BaF₂∶PbWO₄晶体的透过光谱,衰减时间和光产额等闪烁性质的研究,发现晶体退火和掺杂技术特别是阴离子掺杂技术能够显著提高晶体的闪烁发光性能。其中晶体掺杂全面提高了晶体的透过光谱强度,但是退火的影响较复杂。高温退火改善了PbWO₄晶体在360 nm以上波段的透过光谱的透过率,但是在320～360 nm波段其透过率反而降低。这些现象与晶体中缺陷在可见光波段产生的特征吸收有关。晶体的良好退火和掺杂提高了晶体的光产额,其中BaF₂∶PbWO₄掺杂晶体室温闪烁发光强度达到65 p.e.·(MeV)-1,接近PET的使用要求。这种提高与晶体F-离子掺杂引发晶体[WO₄]2-四面体基团畸变有关,F-离子进入该四面体产生了新的发光中心。     

Gd3(Al,Ga)5O12:Ce闪烁晶体缺陷对其发光性能的影响

新型闪烁晶体Gd₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce(GAGG:Ce)在制备过程中易出现包裹体及反格位缺陷等问题,严重影响晶体的性能.为了抑制这些缺陷以得到大尺寸高质量的GAGG:Ce晶体,本文以Gd₃(Al,Ga)₅O₁₂为基质、Ce3+为掺杂离子,采用提拉法生长得到了GAGG:Ce晶体,并对不同晶体部位的物相结构、微区成分、透光性质、发光及时间性能进行了测试和对比分析.结果表明,GAGG:Ce晶体的透过谱中存在340和440 nm两处Ce³⁺特征吸收带,且位于550 nm处的直线透过率为82%.晶体尾部因杂相包裹体等宏观缺陷的影响,导致其透过率下降至70%左右.微区成分分析进一步表明GAGG:Ce晶体中存在三种类型的包裹体,分别为富Gd相、富Ce相及(Al,Ga)₂O₃相.GAGG:Ce晶体的X射线激发发射谱中在550 nm附近存在Ce³⁺宽发射带,且380 nm处还存在GdAl/Ga反格位缺陷引起的发射.晶体中存在的杂相包裹体及GdAl/Ga反格位缺陷等因素导致Ce³⁺在GAGG基质的发光强度下降12.5%;GdAl/Ga反格位离子与近邻Ce的隧穿效应使得GAGG:Ce晶体的衰减时间由117.7 ns延长至121.9 ns,且慢分量比例由16%增加至17.2%.     

Lu3Al5O12基闪烁陶瓷研究进展

介绍了近年来国内外镥铝石榴石(Lu_3Al_5O_(12),LuAG)基闪烁陶瓷的研究进展,总结了LuAG的晶体结构和物化性能、LuAG基闪烁陶瓷的制备方法和结构缺陷研究、组分调控和材料计算在设计新型LuAG基闪烁材料方面的创新成果等。其中稀土Ce~(3+)和Pr~(3+)掺杂的LuAG闪烁陶瓷研究进展较快,部分组分已经实现闪烁性能优于同类单晶,并向器件化推进。Ce∶LuAG陶瓷因其高光效和优异的抗辐照损伤性能,被列为高能物理新一代电磁量能器的备选材料;Pr∶LuAG具有快衰减时间和高温荧光热稳定性,在核医学PET成像和油井勘测等领域显示了应用潜力。基于缺陷工程和能带工程的思想,通过Mg~(2+)、Y~(3+)等掺杂调控基质组分,Ce∶LuAG和Pr∶LuAG陶瓷在闪烁性能上都获得突破性提升;基于透明陶瓷技术,高光学质量的LuAG基闪烁陶瓷将具有重要的应用前景和发展潜力。     

碱土金属离子共掺杂对铕离子在Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2中发光性能的影响

采用高温固相还原法合成Ca_(12-x-y)M_xAl_(14)O_(32)F)2∶yEu(M=Mg,Sr,Ba)体系荧光粉,分别采用X射线粉末衍射仪和荧光光谱仪测试其物相及荧光性能,通过掺杂碱土金属离子可以调整Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2∶Eu~(3+)/Eu~(2+)的组成和结构,进而影响Ca_(12-x-y)M_xAl_(14)O_(32)F_2∶yEu的发光性能。研究结果表明:在Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2∶Eu中掺杂一定浓度的Mg~(2+)不利于Eu~(3+)的还原,掺杂一定浓度的Sr~(2+)或Ba~(2+)有利于Eu~(3+)的还原;通过改变碱土金属离子的掺杂浓度调节Eu~(3+)和Eu~(2+)的浓度比,可以调整蓝光发射和红光发射的强度比,进而使发光颜色从蓝色变为淡紫色,再变为蓝绿色。     

SrB_4O_7掺杂二价镧系离子的荧光光谱特性研究

采用高温固相法通过掺杂不同种类的镧系元素以及改变掺杂元素的浓度制备了系列SrB_4O_7∶Re~(2+)(Re代表Ce,Nd,Gd和Lu)荧光材料,利用实验室自建的非偏振显微共聚焦荧光/拉曼测量系统重点研究了其荧光光谱特性。研究发现,SrB_4O_7∶Re~(2+)和SrB_4O_7∶Sm~(2+)具有相似的荧光特性,最强单峰对应~5 D_0-~7 F_0电子跃迁所产生的荧光峰(0-0峰),峰位为685.41nm;在700和730nm附近还对应有~5 D_0-~7 F_1和~5 D_0-~7 F_2电子跃迁所产生的两条强度较弱的荧光带;在相同条件下,SrB_4O_7∶Re~(2+)的0-0峰强度较SrB_4O_7∶Sm~(2+)的0-0峰强度至少要弱一个量级。对SrB_4O_7∶Re~(2+)荧光光谱分析结果显示,掺杂元素种类和掺杂元素浓度是影响荧光光谱强度的关键因素,两者直接决定了能参与发光的Re~(2+)离子的总量。     

NaF和NaF：Mg^＋＋晶体色心光致电离研究

用337nm、380nm和510nm脉冲激光照射着色NaF和NaF:Mg~(++)晶体,皆能产生大量F_2~+心.在照射过的NaF:Mg~(++)晶体中,观测到了F_2~+ 心向(F_2~+)~*心的转型现象.     

Mg2+对Ce∶Fe∶LiNbO3晶体光折变性能的作用和影响

在Ce(0.1wt%)∶Fe(0.08wt%)∶LN中掺进摩尔分数为(0.2%,0.4%,0.6%)的MgO,采用提拉法生长Mg∶Ce∶Fe∶LN晶体.测试晶体的吸收光谱,Mg∶Ce∶Fe∶LN晶体的吸收边相对Ce∶Fe∶LiNbO3晶体发生紫移,Mg(6%)∶Ce∶Fe∶LN晶体OH-吸收峰移到3 532 cm-1,研究OH吸收峰移动机理.以二波耦合光路测试Mg∶Ce∶Fe∶LN晶体的指数增益系数和响应时间,发现Mg∶Ce∶Fe∶LN晶片厚度减小时指数增益系数显著增加.首次采用光爬行效应解释指数增益系数增加机理.     

Local microstructural analysis for Y_2O_3/Eu~(3+)/Mg~(2+) nanorods by Raman and photoluminescence spectra under high pressure

In this paper, we investigate the Raman and photoluminescence spectra of Y_2O_3/Eu~(3+) and Y_2O_3/Eu~(3+)/Mg~(2+) nanorods under high pressures using 514-nm and 532-nm laser light excitation. We observe transitions from the initial cubic phase to amorphous at pressures higher than 24 GPa for both Y_2O_3/Eu~(3+) and Y_2O_3/Eu~(3+)/Mg~(2+) nanorods. In addition, Y_2O_3/Eu~(3+) and Y_2O_3/Eu~(3+)/Mg~(2+) nanorods exhibit different distorted states after the pressure has been raised to 8 GPa. The analyses of intensity ratios, I_(0-2)/I_(0-1) from ~5D_(0–)~7F2_to~5D_(0–)~7F_1and I_(0-2)A/B of ~5D_(0–)7F_2 transitions indicate that Y_2O_3/Eu~(3+)/Mg~(2+) nanorods exhibit stronger local micro-surrounding characteristics for Eu~(3+) ions in a pressuremodulated crystal field. The doped Mg2+ion results in reducing the crystal ionicity in the distorted lattice state under high pressures. The use of doped ions as an ion modifier can be applied to the study of small local microstructural changes through Eu~(3+) luminescence.     

Yb∶YAG晶体的红外闪烁特性

用脉冲电子束激发测量了不同Yb3+掺杂浓度的Yb∶YAG晶体的红外(IR)闪烁发光性能。Yb∶YAG晶体的IR闪烁发光具有高的光产额和长的衰减时间,但存在浓度猝灭效应和温度依赖关系。Yb∶YAG晶体的IR闪烁性能还与晶体品质有关,相同掺杂浓度的Yb∶YAG晶体,品质优异的会获得更高的光产额。这一初步的研究成果表明,部分掺Yb3+晶体有可能用于医学成像装置。     

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+)。     

钬镱双掺氧化镧镥粉体的合成及其光谱分析

采用柠檬酸燃烧法制备了Ho,Yb∶(La Lu)_2O_3纳米粉体,确定了其制备的适宜条件。制得的粉体分散性较好,粒径均匀,平均粒径约为55 nm。研究了掺杂不同摩尔分数Ho~(3+)和Yb~(3+)对粉体荧光光谱的影响,980nm泵浦源激发下得到的粉体的上转换光谱显示,粉体发出484 nm蓝光(~5F_3→~5I_8)、551 nm绿光(~5S_2/~5F_4→~5I_8)、660 nm红光(~5F_5→~5I_8)。并讨论了掺杂离子Ho~(3+)-Yb~(3+)的上转换发光机制。     

Li~+掺杂对SrLu_2O_4∶Ho~(3+)/Yb~(3+)荧光粉上转换发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了一系列Li~+掺杂的SrLu_2O_4∶Ho~(3+)/Yb~(3+)荧光粉。Li~+掺杂并没有改变样品原有的斜方晶系结构,Li~+离子能够以替代掺杂和间隙掺杂的方式进入主晶格。适当的Li~+掺杂可以改善样品的团聚现象,颗粒粒径约为3μm。Li~+的引入还可减少高声子能量杂质基团(OH~-,CO_3~(2-)),从而减少荧光猝灭中心,增强发光。在980nm激光照射下,样品发出强烈的绿光和很弱的红光,分别归因于Ho~(3+)的~5F_4,~5S_2→~5I_8和~5F_5→~5I_8跃迁。与SrLu_2O_4∶Ho~(3+)/Yb~(3+)样品相比,Li~+的掺杂使得上转换发光强度明显增强,其原因是Li~+可以修饰Ho~(3+)周围局域晶体场的对称性。与其他碱金属离子掺杂相比,Li~+半径最小、电负性最强,导致发光强度增强最多。抽运依赖分析结果表明,绿光与红光发射均为双光子过程。     

Li^+掺杂对SrLu_2O_4∶Ho^(3+)/Yb^(3+)荧光粉上转换发光性能的影响EI北大核心CSCD

采用高温固相反应法制备了一系列Li^+掺杂的SrLu_2O_4∶Ho^(3+)/Yb^(3+)荧光粉。Li^+掺杂并没有改变样品原有的斜方晶系结构,Li^+离子能够以替代掺杂和间隙掺杂的方式进入主晶格。适当的Li^+掺杂可以改善样品的团聚现象,颗粒粒径约为3μm。Li^+的引入还可减少高声子能量杂质基团(OH^-,CO_3^(2-)),从而减少荧光猝灭中心,增强发光。在980nm激光照射下,样品发出强烈的绿光和很弱的红光,分别归因于Ho^(3+)的~5F_4,~5S_2→~5I_8和~5F_5→~5I_8跃迁。与SrLu_2O_4∶Ho^(3+)/Yb^(3+)样品相比,Li^+的掺杂使得上转换发光强度明显增强,其原因是Li^+可以修饰Ho^(3+)周围局域晶体场的对称性。与其他碱金属离子掺杂相比,Li^+半径最小、电负性最强,导致发光强度增强最多。抽运依赖分析结果表明,绿光与红光发射均为双光子过程。     

12CaO·7Al_2O_3∶Ce~(3+)透明陶瓷的制备及其闪烁特性研究

采用高温固相法制备了不同Ce3+掺杂浓度的12Ca O·7Al2O3(C12A7∶x%Ce3+)陶瓷样品。在350 nm紫外光激发下,样品的发射光谱呈现为主峰位于440 nm的宽带,来源于Ce3+的5d1→2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。随着Ce3+掺杂浓度的增加,发射强度增大;当Ce3+摩尔分数超过0.7%时,有杂质相出现。为了进一步提高光致发光强度,采用自蔓延燃烧法合成了C12A7∶0.5%Ce3+陶瓷样品。在H2气氛下热处理,通过改变笼中阴离子基团的种类和数目提高了陶瓷闪烁特性(发光强度和衰减时间)。结果表明,C12A7∶Ce3+陶瓷是可应用于闪烁体的潜在材料。     

新型国产LaCl3∶Ce晶体γ/n甄别能力研究

对国内最新研制的高光产额(～50000 photons/MeV)、 快响应(～25 ns)无机晶体LaCl3∶Ce的γ/n甄别能力进行了研究。利用MC模拟程序进行建模计算, 得出LaCl3∶Ce晶体的γ/n为19.56; 利用DPF中子源DD靶进行实验测量, 结果表明该晶体的γ/n高于19。理论计算结果与实验结果相符合。该晶体可以应用于中子、 γ混合辐射场中γ脉冲的测量。In this paper, the γ/n discriminability of LaCl3∶Ce scintillator is studied. This scintillator has high output(50000 photons/MeV) and fast principal decay time constant(～25 ns). γ/n discriminability of LaCl3∶Ce is 19.56 with MCNP calculation and larger than 19 in the experimental measurement with Dense Plasma Focus facility. The calculation is in agreement with the experiment result. This crystal may be applied to measuring the gamma pulse in the neutron and gamma mixed radiation field.     

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd~(3+)和Tb~(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能。在275 nm(Gd~(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb~(3+)的特征发射。通过对比不同Tb~(3+)掺杂量下Gd~(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb~(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd~(3+)→Tb~(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb~(3+):4f~8→4f~75d~1)激发下,Gd~(3+)的掺入使得Tb~(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd~(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd~(3+)的掺入对Tb~(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。     

新型Gd2SiO5:RE荧光粉的制备和发光性能

以Gd_2O_3、SiO、稀土氧化物为原料采用高温固相法制备了Gd_(2(1-x))SiO_5∶2xRE荧光粉体。X射线衍射分析结果表明Gd/Si配比为1.9,BaF_2助熔剂用量为5‰,煅烧条件为1500℃保温3h得到结晶良好的Gd_2SiO_5及Gd_2SiO_5∶RE粉体。光谱分析表明,Gd_2SiO_5∶Eu荧光粉末激发波段为250～470nm,而Gd_2SiO_5∶Tb为250～320nm;前者发射主峰为620nm(与Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2对应),后者为548nm(与Tb~(3+)的~5D_4→~7F_5对应);Eu~(3+)和Tb~(3+)的最佳掺杂量为7%。f_a(E)和发射带f_e(E)交叠越大,则电偶极-电偶极作用机制的跃迁几率越高,Gd~(3+)-Tb~(3+)能带交叠程度大于Gd~(3+)-Eu~(3+),Tb~(3+)的量子效率要高于Eu~(3+)。     

绿色荧光粉LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)的制备及发光性能研究

稀土掺杂LaGaO_3荧光粉因具有优良的发光性能、高的显色性和稳定性等优点而适合应用于场发射显示和LED器件中,其中, LaGaO_3∶Tb~(3+)发光强度和色纯度高于商用Y_2SiO_5∶Ce~(3+)荧光粉。通过共掺Sn~(4+)提高LaGaO_3∶Tb~(3+)荧光粉的发光性能使其更好地应用在白光LED中;利用高温固相法制备一系列LaGaO_3∶Tb~(3+)和LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)绿色荧光粉,并通过XRD和光致发光光谱分别对样品的晶体结构和发光性能进行表征。结果表明:掺杂Tb~(3+)和Sn~(4+)分别取代La~(3+)和Ga~(3+)进入到基质LaGaO_3的晶体结构中,并未出现其他杂相,形成纯相的荧光粉。样品的激发光谱均由位于231, 257和274 nm处的宽峰和位于300～500 nm锐利峰组成,其中, 231和274 nm分别对应于Tb~(3+)的4f-5d自旋允许跃迁(LS,~7F_6→~7D_J,ΔS=0)和自旋禁戒跃迁(~7F_6→~9D_J,ΔS=1); 257 nm归因于基质中GaO_6基团自激活光学中心的跃迁; 300～500 nm锐利峰归因于Tb~(3+)的f-f特征激发跃迁,如~7F_6→~5H_6,~5H_7,~5L_6,~5L_9,~5L_(10),~5G_9和~5D_4。相对于LaGaO_3∶Tb~(3+),共掺Sn~(4+)主要提高Tb~(3+)的4f-4f特征激发跃迁强度,主激发峰由Tb~(3+)的f-d跃迁变为f-f跃迁。在380 nm光激发下,样品LaGaO_3∶Tb~(3+)和LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)的发射光谱均由Tb~(3+)的特征跃迁~5D_4→~7F_6(487和493 nm),~5D_4→~7F_5(545 nm),~5D_4→~7F_4(584和589 nm)和~5D_4→~7F_3(622 nm)组成,其中,以~5D_4→~7F_5跃迁为主。样品LaGaO_3∶Tb~(3+)和LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)的CIE色坐标分别位于绿色区域(0.287 4, 0.545 9)和(0.279 7, 0.576 1);荧光寿命分别为1.63和1.38 ms;色纯度分别为54.81%和62.67%。共掺Sn~(4+)不仅没有影响发射峰的位置,而且提高了发射强度(提高近一倍),改变样品的浓度猝灭机理,由双极子-双极子(d-d)相互作用转变为双极子-四极子(d-q)相互作用。LaGaO_3∶Tb~(3+)和LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)中Tb~(3+)的最佳掺杂量分别为0.05和0.07; Sn~(4+)的最佳掺杂量为0.03,说明Sn~(4+)共掺提高Tb~(3+)的最佳掺杂量,有利于发光强度的提高。样品LaGaO_3∶0.05Tb~(3+)和LaGaO_3∶0.07Tb~(3+),0.03Sn~(4+)的光视效能(LER)分别为464和485 lm·W~(-1);内量子效率分别为21.8%和39.2%。随着温度的升高,由于热猝灭,样品LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)的发光强度逐渐下降;但在140℃时,发光强度仍可保持70%以上;通过Arrhenian公式计算,热活化能ΔE为0.169 0 eV,说明样品具有良好的稳定性。结果表明:LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)可作为绿色荧光粉实际应用于UV激发的白光LED器件中。