65mm级Ce:YSO闪烁晶体研制与闪烁性能研究

采用中频感应提拉法生长了尺寸为65mm×200mm的Ce:YSO闪烁晶体。通过生长不同掺杂浓度的Ce:YSO晶体,并根据相应的测试结果确定了合适的掺杂比例,进一步研究不同工艺参数对晶体发光均匀性的影响。实验结果表明,当铈离子掺杂浓度为0.16%、二氧化硅补偿浓度为0.10%、结晶分数为60%时,晶体发光强度及发光均匀性最佳,调整工艺参数有利于降低晶体发光不均匀性,但降低效果有限。此外,测试了晶体的脉冲高度谱和脉冲形状谱,Ce:YSO晶体的能量分辨率为7.20%@662keV,衰减时间约为52ns,发光余辉时间为156ns。     

高发光均匀性Ce:LSO闪烁晶体的研制

采用提拉法生长了尺寸为φ65mm×200mm的Ce:LSO闪烁晶体,在研究高发光均匀性机理的基础上,利用正交试验生长不同铈掺杂浓度、二氧化硅补偿浓度及结晶率的Ce:LSO晶体。结合晶体头尾相对发光强度、发光不均匀性等测试结果,确定了合适的原料配比和结晶率等相关参数,即铈离子掺杂浓度为0.16%、二氧化硅补偿浓度0.20%、结晶分数60%。通过以上研究结果表明,该尺寸晶体的发光均匀性超过96%。     

高温H2退火对Yb∶YAG晶体光谱性能的影响

研究了不同掺杂浓度的Yb∶YAG晶体氢气退火前后的色心吸收 ,发现随着Yb2 O3 浓度的增加 ,色心浓度并不增加。测量了退火前后不同浓度晶体的荧光光谱和荧光寿命 ,指出低浓度掺杂时 ,色心对发光强度和荧光寿命没有猝灭作用 ,只有在掺杂浓度大于 1 0at. %时 ,色心吸收的加强对发光强度和荧光寿命才有明显猝灭作用     

Yb∶YAG激光晶体的高温退火和高浓度掺杂效应

测定了提拉法生长的不同掺杂浓度的Yb∶YAG晶体从紫外到近红外区的吸收光谱 ,发现高温氧化气氛退火后原先可见光区色心宽带吸收消失的同时 ,在紫外区出现新的吸收带 ,并通过色心的转化对这一现象进行了解释。在紫外区和近红外区吸收光谱中 ,发现随掺杂浓度的升高 2 2 0nm和 94 0nm附近的吸收带的位置略有移动 ,提出是由于Yb3+ 离子掺杂引起的晶格结构畸变导致了Yb∶YAG晶体光谱性质的改变。通过X射线衍射对不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体晶胞参数的测定 ,证实高的掺杂浓度导致Yb∶YAG晶体发生较大的晶格畸变。在不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的激光实验中 ,观察到Yb3+ 离子掺杂浓度影响晶体的激光性能     

双掺杂和三掺杂铌酸锂晶体稳定全息存储的实验研究

对两种不同氧化 还原处理下的四种不同掺杂Cu∶Ce ,Mn∶Cu∶Ce ,Mn∶Fe和Mn∶Fe∶Mg的铌酸锂晶体进行了红光和紫光光色效应稳定全息存储的实验研究 ,实现了LiNbO3∶Cu∶Ce和LiNbO3∶Mn∶Cu∶Ce晶体中的稳定全息存储。实验结果表明只有高氧化的晶体才能实现稳定全息存储。在高信噪比前提下 ,LiNbO3∶Cu∶Ce晶体稳定衍射效率最高。     

LiNbO_3∶Cu∶Ce非挥发全息记录掺杂组份比的优化

实验研究了掺杂组份比对LiNbO3∶Cu∶Ce晶体非挥发全息记录性能的影响。结果表明,在全息记录过程中,掺杂组份比通过改变晶体的紫外光吸收特性而引起全息记录性能的改变。增加 LiNbO3∶Cu∶Ce晶体中 Cu和 Ce的掺杂组份比会导致晶体对紫外光吸收的增强,进而提高了全息记录灵敏度和固定衍射效率。在弱氧化处理的掺有CuO和Ce2O3 的质量分数分别为0. 085%和0. 011%的LiNbO3∶Ce∶Cu晶体中,得到了最高的固定衍射效率ηf=32%和记录灵敏度S=0 .022 cm/J。     

Ce∶Cu∶SBN晶体生长及全息存储性能的研究

在SBN中掺杂的ω(CeO2)、ω(CuO)为0．1％,采用硅钼棒作加热体,以提拉法生长Ce∶Cu∶SBN、Ce∶SBN和Cu：SBN晶体,测试晶体的衍射效率和响应时间。Ce∶Cu∶SBN晶体的最大衍射效率达65％,响应时间为1．3s,以Ce∶Cu∶SBN晶体作记录元件,以Cu∶SBN晶体作为位相共轭反射镜,实现全息关联存储。Ce∶Cu∶SBN晶体的存储性能优于SBN、Ce∶SBN和Cu∶SBN晶体。其响应速度比Fe∶LiNbO3晶体快一个数量级以上。对Ce离子和Cu离子在SBN晶体的占位和Ce∶Cu∶SBN晶体存储性能增强机理进行探讨。     

共掺Ce对Nd,Eu:ZnWO4激光晶体的敏化作用

为了研究共掺Ce对Nd,Eu∶ZnWO4激光晶体的敏化作用,采用提拉法生长了无宏观缺陷的一系列Nd∶ZnWO4,Ce∶ZnWO4,Eu∶ZnWO4,Ce∶Nd∶ZnWO4和Ce∶Eu∶ZnWO4晶体,并进行了X射线衍射(XRD)、吸收光谱和荧光光谱的测试.测试结果表明,在ZnWO4晶体中Ce3 离子在324 nm附近有很强的吸收,可以有效地吸收抽运能量;Ce3 离子与Nd3 离子和Eu3 离子间存在明显的能量转移,使Nd3 离子在474 nm,572 nm的上转换荧光以及Eu3 离子在613 nm处的荧光强度明显增强,并提出了敏化机制和能量转移过程.结果说明,共掺Ce对Nd,Eu∶ZnWO4激光晶体有较好的敏化作用,有助于提高激光晶体的发光强度.     

Pb~(2+)掺杂对Ce:YAG微晶玻璃光谱性能的影响

采用高温固相熔融法制备了Ce4+,Pb2+掺杂的Ce,Pb:YAG微晶玻璃。通过XRD、SEM和荧光光谱测试表征了微晶玻璃的晶相、微观形貌及光谱性能,研究了Pb2+掺杂对Ce:YAG微晶玻璃发光性能的影响。结果表明,Pb2+的掺杂并未影响Ce:YAG的结构,且明显提高了微晶玻璃的发光强度。当PbO掺杂量为质量分数0.5%时,发光强度达到最大,且此时微晶玻璃晶粒间的分散性好于未掺杂PbO的微晶玻璃样品。     

铈掺杂稀土卤化物单晶的处理方法

为了解决铈掺杂稀土卤化物单晶中内部热应力大、难于加工的技术难题,该文提供了一种针对铈掺杂稀土卤化物单晶的原位退火处理方法。利用该方法对尺寸为?25.4 mm×25.4 mm和?76.2 mm×76.2 mm的Ce∶LaBr_3晶体进行退火处理,晶体经过切割、滚圆、研磨、抛光、封装等工艺过程后,均未出现开裂的现象。通过测试以上两种Ce∶LaBr_3器件能量谱图,其能量分辨率分别为2.92%和3.02%,该工艺未对晶体的闪烁性能造成影响。实验结果表明,该文提出的铈掺杂稀土卤化物单晶原位退火处理方法,可有效地消除晶体内部的热应力,并改善其机械性能,这对提高晶体加工成品率具有重要意义。     

Yb∶YAG晶体的热学性质

对中频感应提拉法生长的不同掺杂浓度的Yb∶YAG晶体的比热和导热性能进行了测试。表明Yb3 +离子的掺杂导致了晶体比热的减小和晶体导热性能的降低 ,并认为导热性能降低是Yb3 +掺杂产生的晶格畸变导致的     

Ce~(4+)∶KTP晶体倍频效应的研究

采用等离子体发射光谱法测定了在掺入Ce4 +不同浓度条件下所生长的Ce4 +∶KTP晶体中的Ce4 +含量 ,并计算出Ce4 +在相应晶体生长体系中的分配系数 ;采用激光粉末倍频法对晶体进行了倍频效应测试 ,并将所得数据与纯KTP晶体做了比较 ,发现在给定的掺质浓度范围内 ,晶体的倍频效应均有所增强 ,且倍频效应随晶体中掺质含量的增大而先增强 ,后减弱 ,文中对这种现象进行了讨论。     

Ce3+离子对掺Er3+碲酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了Ce3 + 对掺Er碲酸盐玻璃荧光光谱性质的影响 ,比较了不同的Ce3 + 掺杂浓度下Er3 + 离子荧光发光强度的变化 ,分析了Ce3 + 离子对Er3 + 离子作用的原理 ,应用经典方程计算了Er3 + 离子 4I1 1 / 2 能级的荧光寿命及其变化     

Yb∶FAP晶体的生长及光谱性能

应用中频感应提拉法生长出不同掺杂浓度的Yb∶FAP激光晶体。运用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定了Yb3+离子在Yb∶FAP晶体中的分凝系数约为0.03。随着晶体的生长,晶体中Yb3+离子的轴向浓度逐渐增大。研究Yb∶FAP晶体在77 K和300 K温度下的吸收光谱发现,振动谱的变化主要是由电子-声子近共振耦合作用引起的。系统地研究了不同Yb3+离子掺杂浓度Yb∶FAP晶体的吸收光谱和荧光光谱。通过吸收光谱的测量计算了晶体的吸收截面。Yb∶FAP晶体在904 nm和982 nm处存在Yb3+离子的两个吸收带,适合激光二极管抽运。     

Nd∶GdVO4晶体生长及其LD端面泵浦调Q激光性能

通过液相合成方法提纯Nd∶GdVO4多晶料,降低生长过程中存在的原料非一致性挥发,以及使用特殊晶体生长温控技术和消除晶体"后天性光散射",Czochralski方法成功生长系列不同钕掺杂浓度的Nd∶GdVO4单晶.采用不同透过率的Cr4+∶YAG晶体对Nd∶CdVO4晶体进行激光调Q实验.实验结果显示,Cr4+∶YAG Nd∶GdVO4激光器可以得到稳定高平均功率调制激光输出.实验得到的最小脉冲宽度只有6 ns,对应峰值能量为26.4 kW.对不同浓度掺杂对晶体调制激光性能也进行了比较,发现掺钕浓度越高,激光脉冲能量和峰值功率越大.对该晶体的GaAs调Q激光输出性能也进行了介绍,4.8 W泵浦光下,最大GaAs调制激光输出为0.63 W.     

小动物PET成像用LYSO闪烁晶体阵列研究

小动物正电子发射断层技术(PET)成像较人体PET成像,对空间分辨率和灵敏度提出了更高的要求,进而促进了小动物PET用闪烁阵列制备工艺的发展。硅酸钇镥(LYSO)晶体具有高密度,高有效原子系数,响应时间短等优点,是一种极具发展潜力的新型闪烁晶体材料。该文提出一种以LYSO闪烁晶体阵列的制作方法,采用提拉法实现大尺寸闪烁晶体LYSO的生长;运用化学机械抛光法对切割后晶条进行全局平坦化抛光处理;利用自制高精度夹具组装单根晶条至阵列形式,最终制作成可应用于小动物PET的LYSO闪烁晶体阵列。     

一种新型Ce∶GAGG闪烁探测器性能研究

该文将新型掺铈钆稼铝石榴石(Ce∶GAGG)闪烁晶体与CR 173光电倍增管耦合,并将其和分压电路、高压模块、前放电路一起封装在铝合金外壳中,制成新型Ce∶GAGG闪烁探测器。研究了不同尺寸Ce∶GAGG闪烁晶体、不同耦合方式及反射层封装材料对新型Ce∶GAGG闪烁探测器光产额和能量分辨率的影响,同时与封装好的1英寸(1英寸=2.54 cm)掺铊碘化钠(NaI(Tl))闪烁晶体进行对比实验,并对Ce∶GAGG和NaI(Tl)闪烁探测器的能量线性进行测量。实验结果表明,小体积的Ce∶GAGG闪烁探测器性能最好;光学硅脂耦合可提高闪烁探测器的性能;银反射膜（ESR膜）材料封装闪烁探测器性能最好;Ce∶GAGG闪烁探测器性能优于NaI(Tl)闪烁探测器。     

基于单光子技术的闪烁体衰减时间常数测量

采用单光子技术中的延迟符合法原理，搭建了一套闪烁体衰减时间常数测量系统。选取国产的Ce∶LYSO和Ce∶LuAG两种闪烁体各3条进行衰减时间测量，将测试得到的衰减时间常数曲线进行单指数拟合，计算可得,Ce∶LYSO和Ce∶LuAG发光衰减时间常数平均值分别为43.85 ns及56.02 ns。结果表明，该套装置的测试结果与国内外同行其他测量方法得到的结果基本一致     

HDC法生长板状Yb∶YAG晶体及其性能研究

采用水平定向结晶（HDC)法成功生长出160 mm×80 mm×20 mm的Yb∶Y3Al5O12（Yb∶YAG）晶体，并对其头部、中部、尾部取样进行了系统测试分析。结果表明，晶体结晶质量良好，不同位置晶片的Yb3+掺杂浓度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等指标具有良好的均一性，并与提拉法生长的低浓度Yb∶YAG晶体处于相似水平，在935 nm处吸收截面为1.2×10-20cm2, 在1 024 nm处发射截面达到峰值（3.2×10-20cm2），荧光寿命可达1.08 ms，水平定向结晶法生长的晶体无核心、侧心优势，对制作大尺寸板条状激光晶体有巨大的应用前景。     

Si~(4+)掺杂对Gd_(1.6)WO_6:Eu_(0.4)~(3+)荧光粉发光特性的影响

采用高温固相法合成了不同Si 4+掺杂比例的Gd1.6(W1-x Six)O6:Eu3+0.4荧光粉,分析了Si 4+掺杂对Gd1.6(W1-x Six)O6:Eu3+0.4荧光粉晶格结构的影响,研究了不同Si 4+掺杂比例下的XRD谱、激发光谱、发射光谱和衰减曲线。结果发现:Si 4+的掺杂改变了基质的结构,使得激活剂离子Eu3+周围的晶体场改变,从而改变了荧光粉的发光效率,当Si 4+的掺杂浓度达到0.4mol时,晶体对称性最差,粉体发光强度最大。根据发射光谱和衰减曲线计算了样品的J-O强度参数和无辐射跃迁几率,结果表明适量的Si 4+掺杂可以抑制无辐射跃迁,提高发光强度。计算结果与实验结果相符。