Sb掺杂钨酸铅晶体中Sb的分布与闪烁特性研究

研究了Bridgman法生长的Sb掺杂钨酸铅(PWO)晶体中Sb的分布和闪烁特性.晶体中Sb含量的测定表明,Sb在PWO晶体中的分凝系数约为0.63.由于Sb掺杂可以补偿PWO晶体的组分缺失而降低其中空位和一些色心的浓度,与未掺杂晶体相比较,Sb掺杂晶体具有更好的光学透过率和更高的发光强度.而且,在富氧气氛下退火后,Sb掺杂晶体的发光谱特征变化较小,仍能保持较高的快慢分量比.     

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.     

Er3+掺杂钨酸铅晶体的发光和光谱特征

本试验测试了Er3 掺杂钨酸铅晶体(PbWO4:Er3 )的吸收光谱,依据J-O理论,首次计算报道了光谱项特征:J-O强度参数、量子荧光效率、荧光分支比等,Ω2=3.75×10-20cm2,Ω4=0.67×10-20cm2,Ω6=0.41×10-20cm2。计算证实,PWO:Er3 中几乎有80%的激发能量非辐射跃迁转移致4I13/2能级,4I13/2的计算寿命是5200μs,J-O计算显示,在PWO中产生4I13/2→4I15/2和发射1.53μm.有高的几率。讨论了不同浓度Er3 掺杂对于吸收系数和PbWO4晶体光学吸收边的影响,讨论了Er3 掺杂PbWO4晶体的光致发光和X射线激发发光光谱,PbWO4:Er3 晶体中存在着从PbWO4基质到Er3 离子的能量传递,发光光谱的分析表明,这种能量传递是共振能量传递。     

钐掺杂钨酸铅晶体的生长

为了用提拉法生长出质量优良的衫掺杂钨酸铅晶体,通过理论分析,实践论证,确定了生长晶体的工艺参数.温度梯度采用较成熟工艺,讨论晶体的生长速度和旋转速度.晶体生长速度为2 ～5mm/h;晶体旋转速度为35 ～50r/min;以45℃/h的速度降至室温,同时保持30r/min的旋转速度.得到了不同浓度衫掺杂的表观透明,无碎裂淡粉红色的钨酸铅晶体,且目前得到晶体的最大尺寸为φ25mm×40 mm.     

钨酸铅闪烁晶体垂直梯度凝固法生长及光学性能研究

本文报道了垂直梯度凝固法(VGF)生长PWO晶体的研究结果.通过优化工艺参数,成功获得直径25mm、长度140mm的PWO晶体.通过测试PWO晶体的XRD、透过光谱、荧光光谱等,研究了所得晶体的光学性能.结果表明:VGF法生长PWO晶体在350～420 nm处的光学透过率明显提高,荧光发光主峰位于435 nm,是快发光峰,但慢发光比例有所增加.     

稀土离子掺杂钨酸铅晶体中的间隙氧

本实验使用激光选择激发和发射技术,对Eu3+掺杂(0.01;原子分数)的钨酸铅晶体进行了发光表征和研究,对原生态的PbWO4:Eu3+0.01;原子分数晶体,在空气气氛中分别进行了不同温度下的退火处理.在不同退火的样品中,Eu3+离子的5Do→7Fo激发光谱、5Do→FJ(J=1,2,3,4)发射光谱、发光衰减及其荧光寿命具有不同的特征.Eu3+离子的7Fo和5Do态都是单态,不会发生分裂,对应于7Fo→5Do激发跃迁的数目,就是Eu3+离子在晶格中的晶体学位置.实验证实了在Eu3+掺杂钨酸铅晶体之中,主要的电荷补偿机制是来自[(Eupb3+).-V"Pb-(Eupb3+).],在低温空气条件下退火产生间隙氧,产生新的电荷补偿[(Eupb3+).-O"i-(Eupb3+).].     

钨酸铅(PbWO4)晶体的研究概况

本文概要介绍了近年来国内外钨酸铅晶体的研究进展,包括它的晶体结构、常见缺陷、发光机制及掺杂改性等,着重阐述了着色机制和掺杂改性,并介绍了几种具有代表性的关于该晶体发光机制的观点.     

掺镧钨酸铅晶体缺陷的理论研究

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法计算了掺镧PbWO4晶体中相对缺陷的电子态密度分布,并讨论了相关缺陷的电荷补偿机制.发现VPb是掺镧钨酸铅晶体中主要的电荷补偿方式.缺陷态LaPb+VPb的态密度分布以及其激发能的计算结果表明:掺镧晶体不会引起420nm和350nm的吸收,改善了PbWO4晶体中的两个本征吸收带.掺杂后晶体中O2p→W5d的跃迁能量为3.98eV.     

PbWO4晶体吸收中心的研究

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法计算了PbWO4晶体中与吸收中心相关的本征缺陷态密度分布,并运用过渡态方法计算了激发能.结果表明:PbWO4晶体中WO3+Vo缺陷的O2pW5d跃迁可以引起350nm和420nm附近的吸收,并且发现VPb的存在可以使WO2-4基团的禁带宽度明显变小.     

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.     

掺钇钨酸铅晶体缺陷的理论计算

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法,计算了掺钇PbWO4晶体中多种相关缺陷的电荷分布和不同团簇缺陷结合能,并讨论了相关缺陷的电荷补偿机制.VPb是掺Y钨酸铅晶体中主要的电荷补偿方式.YPb3++VPb相关缺陷可能是晶体中存在的主要缺陷,其中[2(Y3+Pb)-VPb']在晶体中更稳定.缺陷态[2(Y3+Pb)-VPb']和[(Y3+Pb)-VPb']的态密度分布及其激发能的计算结果表明:掺Y晶体O2p→W5d的跃迁能量均为4.3eV,使周围WO42-禁带宽度增大,可改善420nm与350nm的吸收,并通过减少VPb-VO联合空位可有效抑制PbWO4晶体的本征吸收.晶体中掺Y与掺La对发光影响不同,掺Y可敏化PWO晶体的蓝发光.     

Dy3+掺杂对CaLaAl3O7晶体结构和发光性能的影响

采用高温固相法制备了CaLa1-xAl3O7∶ xDy3+(0≤x≤0.15)发光粉体,利用X射线衍射分析了材料的物相,计算发现:随Dy3+掺杂浓度的增加,晶胞体积线性减小.在348 nm光激发下,该系列样品发射谱为Dy3+的4f9组态内的特征发射峰,峰值波长分别为478 nm、577 nm和667 nm,总的发射呈现白色,色坐标计算值几乎相同,而且都处于白光区域内(色坐标(0.33,0.33)).CaLa1-xAl3 O7∶xDy3+材料发光强度随Dy3+浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,在x=0.04时达到峰值.分析了材料在577 nm发射强度与Dy掺杂浓度的关系,并根据D.L.Dexter的相关理论得到:Dy3自身猝灭机理是电偶极-偶极相互作用.     

Bridgman法生长的大尺寸钨酸铅晶体的光学和闪烁性能

本文报道了我们采用改进的Bridgman法为欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上的紧凑型μ子螺线管(CMS)实验生长的大尺寸掺Y3+钨酸铅闪烁晶体,给出了晶体的光学和闪烁性能,如光致发光谱、X射线致发光光谱、纵/横向的透射光谱、光产额以及辐照硬度.测试结果表明,掺Y2O3的钨酸铅晶体光产额很高(>13pe/MeV),且全为100ns以内的快发光,其辐照硬度已接近CMS电磁量能器(ECAL)端帽晶体的要求,同一批晶体彼此间的性能一致性好.     

高光产额钨酸铅(PbWO4)晶体的研究进展

钨酸铅(PbWO4)晶体由于具有高密度、短辐照长度、高的辐照硬度和快发光等特点而成为目前最具发展潜力的闪烁晶体之一,但其光产额低的缺点限制了它在高能领域以外的应用.因此,提高钨酸铅晶体的光产额以使其在PET装置等低能领域获得应用已成为近年来钨酸铅晶体的研究热点.本文综述了高光产额钨酸铅晶体的研究现状,指出了目前存在的问题.结合理论分析,提出采用坩埚下降法晶体生长技术,离子掺杂和退火等措施是进一步提高钨酸铅晶体光产额的主要途径.     

EDTA和KCl掺杂对KDP晶体光学质量的影响

通过传统降温法生长了不同EDTA和KCl剂量掺杂的KDP晶体,并观察了晶体的光散射情况,测定了晶体柱区样品的透过率和晶体中Fe、Cr、Cl三种杂质元素的含量,结果表明:低浓度的EDTA(0.01 mol;)和KCl(＜1.5 mol;)掺杂可以提高晶体的透过率,但高浓度掺杂(0.01 mol;EDTA, 2.0 mol; KCl)会导致晶体散射严重,透过率降低,KCl浓度达到2.5 mol;后晶体生长受到抑制,晶体缺陷严重;晶体中铁Fe3+、Cr3+的总含量随着掺杂浓度的增加而减少,晶体中并没有发现Cl元素存在.