Tb3+掺杂的氟氧碲酸盐玻璃发光性能

用高温熔融法制备了Tb³⁺掺杂的氟氧碲酸盐玻璃样品,测试了不同Tb³⁺和Gd³⁺浓度玻璃样品的密度、透过光谱、以及380 nm紫外光和X射线激发的发光光谱.着重研究了玻璃中不同Tb³⁺和Gd³⁺离子含量对玻璃性能的影响规律及机理.结果表明:氟氧碲酸盐玻璃具有较大的密度,ρ大于5 g/cm³;增加Tb³⁺离子的浓度,可以有效提高样品的闪烁发光 关键词： 铽离子 氟氧碲酸盐玻璃 闪烁玻璃 发光性能     

Tb3+激活的重金属氧化物闪烁玻璃的发光性能研究

采用高温熔融法制备了不同Ln2O3(Ln=Lu,Y,Gd)情况下Tb3+激活的重金属氧化物闪烁玻璃样品。测试了不同Ln2O3玻璃样品的密度,差热特性,透过、发射和激发光谱。着重研究了玻璃成分中不同稀土氧化物对闪烁玻璃的密度及发光性能的影响规律及机理。结果表明:在含Ln2O3闪烁玻璃中,含Lu2O3硅硼酸盐玻璃的密度最高,接近6g/cm3,发光强度性能最差。含Gd2O3硅硼酸盐玻璃的密度接近含Lu2O3硅硼酸盐玻璃的密度,其发光强度最大。其原因是Gd3+离子能把能量以共振能量传递的形式给Tb3+离子,提高Tb3+离子的发光强度。但当Gd3+离子浓度增大到一定程度时,能量传递的效率却明显减弱。含Gd3+离子的闪烁玻璃密度较高,发光强度大,是一种很有前景的闪烁材料。     

Dy3+掺杂硼硅酸盐玻璃的发光特性

采用高温熔融法制备了Dy3+掺杂硼硅酸盐玻璃,通过测试激发光谱和发射光谱,研究了其光谱性质.研究了玻璃组分及Dy3+掺杂浓度对发射光谱及发光强度的影响,并计算了色坐标,均位于白光区域.通过改变玻璃组分及掺杂浓度,调节黄、蓝发射峰的强度比,在387 nm长紫外光激发下实现了单一基质上有效的白光发射.     

LaOBr:Tb3+，Dy3+的发光特性及高压研究

 采用高温常压方法合成了稀土发光材料LaOBr:Tb³⁺，Dy³⁺，采用高温高压方法对材料进行了处理，研究了高温高压处理前后样品发光特性的变化，并进行了发光衰减测量。结果表明，Dy³⁺的掺杂可以将Tb³⁺的⁵D₃能级的激发能有效地驰豫到⁵D₄能级，从而使⁵D₄~⁷F_J（J＝0, 1,…,6）的发射，尤其是⁵D₄~⁷F₅的发射明显增强，使得样品的发光亮度大大提高。Dy³⁺，Tb³⁺间存在交叉驰豫共振能量传递。高压处理过程引入的杂质、材料氧化及压致晶场变化都对材料的发光特性产生影响。     

Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂镓硼锗硅酸盐玻璃发光性能

采用高温熔融法分别制备了高含量Tb~(3+)单掺和Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺的镓硼锗硅酸盐(GBSG)发光玻璃,并分析了其光谱性能。根据Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂的镓硼锗硅酸盐(GBSG)玻璃的激发和发射光谱、荧光寿命衰减曲线等特性,探讨了Dy~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递关系。结果表明:玻璃的发光强度和荧光寿命随着Tb~(3+)、Dy~(3+)含量的增加而减少。与相同摩尔浓度的单掺玻璃相比,共掺玻璃发光强度的衰减速率先减慢而后加快。Tb~(3+)、Dy~(3+)离子之间的能量传递方式为无辐射共振能量传递和~4F_(9/2)+~7F_6→~6H_(15/2)+~5D_4交叉弛豫效应。     

Tb3+,Eu3+单掺杂、双掺杂SrSiO3的合成、结构表征与发光性能

采用液相沉淀法合成了铽单掺杂,铕单掺杂,铽、铕双掺杂的硅酸锶发光材料。其结构经X-射线衍射表征。研究了合成样品的激发、发光光谱。研究结果表明:在254nm波长紫外光激发下,SrSiO₃:0.04Eu³⁺的发光光谱中出现4个Eu³⁺的发光峰,分别为Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁（588、590nm）、⁵D₀→F₂（609nm）、⁵D₀→⁷F₃（626nm）、⁵D₀→⁴F₄（651nm）跃迁峰;SrSiO₃:0.04Tb³⁺的发光光谱中出现4个Tb³⁺的发光峰,分别为Tb³⁺的⁵D4→^F₆（488nm）、⁵D₄→⁷F₅（541、548nm）、⁵D₄→⁷F₄（584nm）跃迁峰;SrSiO₃:0.04Tb³⁺,0.04Eu³⁺发光体系中,Tb³⁺的共掺杂显著增强了Eu³⁺的特征发射,存在Tb³⁺→Eu³⁺的能量传递现象,结果表明有Eu³⁺和Tb³⁺两个发光中心。     

Sb3+对Tb3+激活硅酸盐玻璃发光性能的影响

利用高温熔融法分别制备了Sb3 ,Tb3 单掺和共掺的硅酸盐发光玻璃,并分析了它们的光谱性质。根据对Sb3 和Tb3 掺杂硅酸盐玻璃的激发光谱、发射光谱和发光衰减时间等特性的分析,研究了澄清剂Sb2O3的加入对Tb3 激活硅酸盐玻璃发光性能的影响。结果表明,在紫外光激发下,Tb3 激活硅酸盐玻璃中存在Sb3 离子至Tb3 离子的能量传递,但能量传递效率较低,能量传递表现为Sb3 离子的3P1能级与Tb3 离子的5D3能级之间的能量无辐射共振转移。同时Sb3 离子的加入将在Sb3 离子和Tb3 离子的激发重叠区域(200～350nm)对Tb3 离子的激发产生不小的负面影响,尚不足以通过Sb3 离子至Tb3 离子的能量传递得以弥补。因此在使用Sb2O3作为Tb3 激活硅酸盐发光玻璃的澄清剂时,应当注意权衡Sb3 离子对Tb3 离子发光性能的影响。     

Eu3+和Tb3+掺杂的Y2SiO5体系发光特性研究

采用溶胶－凝胶法合成了Eu^3 和Tb^3掺杂的Y2SiO5基发光材料，通过测量它们的激发光谱和发射光谱，研究了它们的发光特性，探讨了材料中Tb^3和Eu^3 两种发光中心间的能量关系。结果表明，Eu^3＋在其中的特征发射以^5D0→^7F2电偶极跃迁为，Eu^3处于非反演对称中心格位；Tb^3在其中的发射为^5D4→^7FJ(J＝4－6）跃迁发射。当Eu^3和Tb^3共存于Y2SiO5基质中时Eu^3的发射增强，Tb^3的发射减弱，存在Tb^3→Eu^3能量传递，Tb^3对Eu^3具有敏化作用。     

高Verdet常数的Tb3+铝硼硅酸盐玻璃

本文研究了一种铝硼硅酸盐基质玻璃,通过加大单位体积的稀土离子浓度,并选择P值大的顺磁性Tb³⁺作为弗尔德常数贡献的主要离子,经反复试验研究,制定合理的熔制工艺,得到性能稳定的透明顺磁旋光玻璃。弗尔德常数V=-0.375/Oe·cm。是目前世界上弗尔德常数较高的磁旋光玻璃。     

Sr2CeO4∶Dy3+荧光粉的合成以及发光特性的研究

以亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子网络凝胶法合成了Sr₂CeO₄∶Dy3+荧光粉,并表征其结构、颗粒形貌及发光性能。研究结果表明：Sr₂CeO₄∶Dy3+无其他杂相存在且粉末颗粒大小均匀。其紫外-可见吸收带集中在480 nm附近;在370 nm紫外光激发下,其发射图谱为一多峰发射;监测470 nm的发射峰,所得样品的激发谱为一双峰宽谱,峰位为292和338 nm。同时研究了Dy3+掺杂浓度对样品发射光谱的影响,结果显示,随着Dy3+浓度的增大,其黄、蓝发射峰强度比值逐渐增大,但发光强度呈现先增大后减小的趋势,在Dy3+掺杂浓度为0.4 mol%时达到最大值。     

Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用高温熔融法制备Ce~(3+)或Tb~(3+)单掺和Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明:在紫外光的激发下,Tb~(3+)掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm),而Ce~(3+)掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃,在紫外光和X射线激发下均观察到Ce~(3+)离子敏化Tb~(3+)离子发光的现象,这是由于存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量转移。Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%,此时Ce~(3+)离子向Tb~(3+)离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下,Ce_2O_3摩尔分数为0.2%的Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi_4Ge_3O_(12)(BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍,积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%,这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。     

Tb~(3+)掺杂含SrF_2纳米晶硅酸盐微晶玻璃的光谱性质

通过高温熔融法和后续热处理制得Tb~(3+)掺杂含SrF_2纳米晶的透明硅酸盐微晶玻璃。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见透过光谱、荧光光谱、荧光寿命和X射线激发发光光谱(XEL)探讨了基础玻璃和微晶玻璃的结构和光谱特性。XRD结果表明,玻璃中析出晶体为SrF_2纳米晶,衍射峰随着热处理温度的升高和时间的延长而逐渐明显,晶粒也随热处理温度的升高和时间的延长越来越大。在376 nm紫外光和X射线激发下,与基础玻璃相比,微晶玻璃发光显著增强,且发光强度随热处理温度的升高和时间的延长而逐渐增强。     

Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响

采用高温熔融法制备了Dy3+或Tb3+单掺和Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。通过对傅里叶变换红外光谱、透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线的分析,研究Dy3+与Tb3+之间的能量传递关系以及Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响。实验结果表明：Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃具有较高的密度和良好的可见区透过率,玻璃的网络结构是由[SiO₄]四面体和[AlO₄]四面体连接构成。在紫外光激发时,Dy3+单掺玻璃的发光源于Dy3+的4F_9/2→6H_15/2(483 nm),6H_13/2(576 nm)的跃迁发射,而Tb3+单掺玻璃的发光则源于Tb3+的5D₄→7F₆(489 nm),7F₅(544 nm),7F₄(586 nm)和7F₆(623 nm)的跃迁发射。对于Dy3+/Tb3+共掺玻璃,发射光谱则主要由Tb3+的荧光发射组成。通过对不同波长紫外光激发的发射光谱分析发现,Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中存在多种形式的能量传递。在以Dy3+的特征激发452 nm为激发波长时,Tb3+单掺玻璃的发光很弱。但随着Dy3+的引入,通过4F_9/2(Dy3+)→5D₄(Tb3+)的能量传递,Tb3+发光得到敏化增强。Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度随着Dy₂O₃含量的增多而增强,Dy₂O₃含量为1 mol%时达到最大,更高Dy₂O₃含量的样品由于Dy3+的浓度猝灭,减少了向Tb3+的能量传递,发光强度减弱。当激发波长减小到350 nm时,Dy3+和Tb3+均被激发到更高的能级6P_7/2(Dy3+)和5L₉(Tb3+),此时除了4F_9/2(Dy3+)→5D₄(Tb3+)的能量传递外,还出现了5D₄(Tb3+)→4F_9/2(Dy3+)的能量回传。Dy3+掺杂浓度较低时,Dy3+→Tb3+能量传递作用较强,Tb3+发光得到敏化增强。随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+→Dy3+能量传递作用增强。当Dy₂O₃含量超过0.4 mol%时,Tb3+→Dy3+能量传递强于Dy3+→Tb3+能量传递,减少了Tb3+的辐射跃迁发光,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度开始减弱。由于Gd3+向Dy3+或Tb3+均可进行有效的能量传递,因此在以Gd3+的特征激发274 nm为激发光时,Dy3+/Tb3+共掺玻璃中出现了Dy3+和Tb3+对Gd3+传递能量的竞争。随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+所获得的能量不断减少,同时伴随着Tb3+→Dy3+能量回传和Dy3+之间的无辐射交叉弛豫作用,Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度不断减弱。对Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中Tb3+的5D₄→7F₅荧光衰减曲线分析还发现,随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+的荧光寿命从2.24 ms缩短到1.15 ms,曲线从单指数形式变为双指数形式,进一步证明玻璃中存在5D₄(Tb3+)→4F_9/2(Dy3+)的能量回传。X射线激发发射光谱显示,Dy3+的引入对Tb3+激活闪烁玻璃的辐射发光具有很强的负面影响,而这种负面影响不足以通过Dy3+→Tb3+能量传递来弥补,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的辐射发光强度随着Dy₂O₃含量的增多而不断减弱。由此可见,在Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃中,不宜将Dy3+作为敏化剂,用于增强Tb3+的发光。     

用于高能X光转换的掺Tb3+硅酸盐发光玻璃性能研究

在高能的数字X射线成像系统中使用的X光-可见光转换屏具有相当重要的作用,直接影响成像系统的性能。针对特殊用途研制的一种掺Tb^3 硅酸盐发光玻璃转换屏．可用于能量高达30McV的γ光子的成像探测：在百keV级的低能X光作用下的空间分辨力与301型发光玻璃相当．而在能量高达12MeV X光的照射下,其空间分辨力不低于1．51p／mm,发光效率约为301型发光玻璃的3倍．并对发光玻璃的相关性能与其组成进行了实验研究,给出了相应的测量结果。     

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。     

氧化硅薄膜中掺杂Tb~(3+)离子的发光敏化

采用溶胶-凝胶法在硅片上制备了掺杂稀土离子Tb~(3+)的SiO_2薄膜,并用荧光分析方法研究了薄膜的发光特性,对发光效果的提升途径做了探索和分析。在245 nm波长的激发下,能够观察到Tb~(3+)的5D4-7FJ(J=6,5,4,3)的跃迁发射峰。对于Tb~(3+)离子的高浓度掺杂体系,在掺入富Si或Al~(3+)离子后,浓度猝灭效应能得到明显改善。同时掺入两种激活剂的样品发光强度较只掺Al~(3+)的样品大了近一倍。此外,氩气氛退火引入氧空位缺陷也能使样品的发光强度有较大提升,氩气氛退火的最佳温度为1 200℃。     

基质对Tb3+单掺荧光玻璃发光性质的影响

采用高温熔融法制备了Tb³⁺单掺硼酸盐、硅酸盐和磷酸盐荧光玻璃和相应的玻璃基质。根据紫外-可见透射光谱计算了Tb³⁺在不同基质中从⁷F₆ 到⁵D₃和 ⁵D₄能级的实验振子强度,解释了不同基质中Tb³⁺发射光谱的变化原因。结果表明：因为对称性差,在磷酸盐玻璃基质中,Tb³⁺在542 nm和585 nm处的发射峰有劈裂现象。在硼酸盐和硅酸盐基质中,Tb³⁺ 的⁵D₃能级上的粒子通过交叉弛豫过程被倒空并转移到⁵D₄能级,故⁵D₃能级发光（413 nm和436 nm）不明显;在磷酸盐基质中,Tb³⁺的⁵D₃能级上的粒子数较少,没有交叉弛豫产生,故⁵D₃能级发光最强。在3种基质中,Tb³⁺从⁵D₄能级发射的特征峰489,542,585,620 nm的强度顺序是硼酸盐>硅酸盐>磷酸盐,与Tb³⁺在不同基质中从⁷F₆ 到 ⁵D₄能级的实验振子强度顺序一致。     

Tb3+,Dy3+激活的LaBO3的发光和能量传递

本文研究了在紫外光激发下Tb3+,Dy3+单激活和Tb3++Dy3+共激活的LaBO3体系的发光性能和能量传递.结果表明,Dy3+,Tb3+共存时,Tb3+的发光强度远远大于无Dy3+时的发光强度,证明Dy3+对Tb3+有敏化作用,Dy3+→Tb3+能量传递机理为多极子相互作用的共振传递.