掺杂BaF2晶体闪烁性能的研究

在 BaF₂晶体中掺人 LaF₃,CeF₂,NaF 结晶出 BaF₂(La),BaF₂(Ce),BaF₂(Na)晶体,经测试,其中 BaF₂(La)晶体闪烁发光快成分的强度比纯 BaF₂晶体不减弱,而发光慢成分被抑制3倍,耐辐照能力可以达10⁶rad,表明新晶体有希望满足未来高能物理实验的要求。同时我们对 BaF₂晶体自身的损伤机制和闪烁机制进行了深入研究。     

掺杂BaF2晶体的性能研究

为提高 BaF₂晶体的性能,生长了掺杂 LaF₃、NaF、CeF₃及纯的 BaF₂晶体,测试了其紫外透过谱、X 射线激发发射谱、紫外光激发谱、抗辐照性能及能谱,发现只有掺杂1.0%LaF₃的 BaF₂晶体能大幅度降低慢成份而对快成份影响不大且在10⁵～10⁶rad辐照剂量之下和纯 BaF₂一样在快成份光输出上有抗辐照能力,首次发现掺杂 LaF₃的BaF₂晶体紫外光激发谱中,385nm 处新激发峰。     

稀土光学玻璃着色的研究

本文系统地测定了第一过渡金属(Fe,Co,Ni,Cu,Cr,Mn 等)离子和稀土(Ce,Pr,Nd,Sm 等)着色离子在 B₂O₃-BaO,B₂O₃-La₂O₃-BaO,B₂O₃-BaO-SiO₂,B₂O₃-BaO-SiO₂-La₂O₃及氟磷等系统玻璃中的吸收光谱。比较了各种着色离子对不同系统玻璃的着色情况。阐述了3d 轨道部分填充的过渡金属离子及具有4f 壳层受5s,5p 电子层屏蔽的 Ce,Pr,Nd,Sm 离子在玻璃中的着色机理。并讨论了玻璃生成体B^a+,si⁴⁺,P⁵⁺阳离子及网络外体离子 La³⁺,F^-对玻璃着色的影响。最后提出了稀土玻璃中稀土杂质含量的允许值。     

模拟高能空间环境对光学材料在1050埃到3000埃之间紫外透过率的影响

在辐照前和第一次在1.0兆电子伏而第二次在2.0兆电子伏用10¹⁴电子/厘米²辐照之后从1050埃到3000埃范围测量了 LiF、MgF₂、CaF₂、BaF₂、Al₂O₃、和熔石英的透过率.当采用 Al₂O₃使熔石英,二氢化铵磷酸盐(ADP),方解石和 Corning 玻璃滤光片9—54和7—54屏蔽开直射电子束的时候,在2.0兆电子伏用10¹⁴电子/厘米²作了类似的测量.     

Mg(PO3)2-BaF2-AlF3系统玻璃的振动谱研究

应用红外及拉曼光谱研究了Mg(PO₃)₂-BaF₂-AlF₃系统氟磷玻璃的结构特征.证实了双键氧(P=O)及由Al(O.F)₄四面体和P(O.F)₄四面体所混合构成的网络结构存在于玻璃之中.在拉曼光谱中,V_Ba-F、V_Mg-F和V_Al-F振动吸收峰分别出现在480-510cm^-1、530-550cm^-1和580cm^-1处.根据红外及拉曼光谱的结果得出:随系统中氟化物含量的增加,玻璃结构逐渐由聚磷酸盐转变为焦磷酸盐和一氟正磷酸盐混合物,同时双键氧(P=O)消失.     

铌硼酸盐玻璃网络结构的研究

用径向分布函数和红外光谱分析方法研究了2Nb₂O₅·4B₂O₃·4K₂O和1.5Nb₂O₅·45B₂O₃·3.5K₂O·0.5TiO₂等玻璃的网络结构.得出了铌原子和硼原子的配位数分别为5.8～5.6及3或4.在原子分布函数g(r)和径向分布函数RDF(r)曲线中得出了Nb-O键平均键长为1.92～1.88Å.位于3.11,3.17和3.85Å的其它峰分别是Nb-B,O-O,和Nb-Nb原子对间的距离.红外光谱表明每种玻璃对应的各吸收峰,归结为=B-O(1440和1220cm^-1),≡B-O(1040或920cm^-1),Nb-O(870、730cm^-1)及Nb-O-B(1330cm^-1)的键振动.也就是说,在网络结构中六配位的铌原子与四配位和三配位的硼原子是共存的.这里,四配位的硼分数N₄决定于K₂O和Nb₂O₅的含量.而且与布雷用核磁共振法在B₂O₃-K₂O系统玻璃中的研究结果相符.最后,在对实验数据的分析和计算的基础上提出了NBK玻璃网络结构的一个可能的模型.认为铌硼酸盐玻璃的网络结构是由NbO₅、BO₄和BO₂共同组成的六节和四节环状结构单位元所构成的.     

全固态589 nm复合腔连续波和频激光器

给出了一种复合腔结构和频激光器,用2台激光二极管阵列(LDA)经过光纤耦合分别单独端面抽运Nd:YVO₄和Nd:YAG晶体,其中Nd:YVO₄和Nd:YAG晶体所选择的能级跃迁分别为⁴F_3/2-⁴I_11/2和⁴F_3/2-⁴I_13/2,其对应激光跃迁波长分别为1 064 nm和1 319 nm,两基频激光束分别在两个子谐振腔中振荡,在其交叠区利用KTP II类临界相位匹配(CPM)进行腔内和频,获得了589 nm的和频激光。当抽运功率为8 W/14 W时获得了340 mW连续波TEM₀₀黄激光输出。光束质量因子M²<1.2,激光输出功率噪声低,4 h功率不稳定度小于±3％。该复合腔结构是实现LDA泵浦589 nm全固态黄光激光器一种有效的和频方法。     

新型闪烁晶体-BaF2

本文介绍了BaF₂晶体的闪烁性能及其与其它闪烁材料的比较结果.给出了BaF₂晶体的应用实例.由此我们能够看出BaF₂晶体的应用前景.从晶体生长角度研究了BaF₂晶体的习性和生长条件.     

阿达马光谱术中的数据处理方法—快速阿达马变换

本文系统的讨论了应用于阿达马光谱术中的数据处理方法——快速阿达马变换。给出了:1.阿达马矩阵的构造方法。2.阿达马光谱术中矢量方程的建立。3.置换π₁,π₂的构造。4.判别任意2ⁿ（n≥o）阶阿达马矩阵中任意元素H_μj的判别式的给出:H_μj=(-1)^{μ_n-1j_n-1+μ_n-2j_n-2+…+μ₁j₁+μ₀j₀}。5.快速阿达马变换算式的建立。6.快速阿达马算法的验证。     

X2O3(X=B、Al、Ga)-K2O(ZnO)-Nb2O5系统玻璃生成及性质

用通常的玻璃熔融浇注或高温水淬火方法,研究了(B、Al、Ga)₂O₃-K₂O(ZnO)一Nb₂O₅系统玻璃生成能力。测定了有关玻璃的折射率、色散、密度及红外透过率等性质。实验结果表明:钾铌酸盐K(NbO₃)比锌铌酸盐Zn₂(Nb₂O₇)易形成玻璃;X₂O₃-K₂O-Nb₂O₅各系统均能形成玻璃。值得注意的是,X₂O₃含量低于30%mol(甚至可低达10%mol)时,仍然能生成玻璃。这时,Nb₂O₅含量按B³⁺、Al³⁺、Ga³⁺顺序而趋向增加(25-45%mol)。其中Al₂O₂和Ga₂O₃钾铌酸盐玻璃红外透过截止波长大于6μm;Nb₂O₅-B₂O₃-K₂O系统玻璃具有高色散、低折射率等性质,它们的密度与光性相近的其它玻璃相比又比较小。最后,根据玻璃结构参数、键参数、电负性与平均离子半径比的关系等计算结果,推断了Nb⁵⁺的配位数为四和六。Nb₂O₅在Nb₂O₅-X₂O₃-K₂O系统中赋存状态为偏铌酸盐。     

多孔体坩埚生长氟化钙晶体

采用独特设计的多孔体坩埚和自行设计的晶体生长炉,在真空条件下,用Bridgman-Stockbarger法生长出了CaF₂光学晶体。在真空度低于3×10^-3 Pa,生长区中心轴温度梯度为1.8~2.5 ℃/mm,径向梯度＜0.5 ℃/mm,生长速率为3~4 mm/h,初退火降温速率控制在20 ℃/h以下的生长条件下,进行熔料、氟化去氧、均一化熔体、控速生长及初退火,一炉次生长了七根57 mm×190 mm的CaF₂光学晶体,并进行了性能分析。结果表明,生长出的晶体透带宽,从紫外190 nm到红外9 000 nm均有良好的透过率,190 nm处透过率可达81%,9 000 nm处透过率可达83%,单晶率可达80%,位错密度达30/mm²。使用本文提出的设备和工艺,提高了CaF₂晶体的单晶率,降低了使用损耗,可实现中小尺寸CaF₂晶体的规模化生产。     

铌硼酸盐玻璃分相与TiO2的作用

关于铌硼酸盐玻璃的分相。以前研究的很少,最近,我们采用SAXS、LAXS、RTEM等技术,研究了铌硼酸盐玻璃分相的结构和动力学特征。发现玻璃分相特征为成核——生长型,其分散相粒子长大过程服从于扩散控制机制;玻璃产生的SAXS散射强度表明在其母相与分散相粒子间的电子密度差是足够高的。这是因为分相后,分别形成了富B₂O₃和富Nb₂O₅的织构相所致。本文着重介绍了铌硼酸盐玻璃加入TiO₂后玻璃形成特点和光学常数变化规律,最后,依据实验结果讨论了玻璃中的Nb⁵⁺和Ti⁴⁺离子结构状态。     

全固态连续波555 nm黄-绿光激光器

报道了全固态连续波555 nm黄-绿光激光器,黄-绿激光分别由Nd:YAG和Nd:YVO₄晶体的946 nm和1342 nm谱线非线性和频产生,两条谱线各自晶体对应的能级跃迁分别为⁴F_3/2-⁴I_9/2和⁴F_3/2-⁴I13/2。实验中采用复合折叠腔结构,利用LBOI类临界位相匹配进行腔内和频,当注入到Nd∶YAG和Nd:YVO₄晶体的泵浦功率分别为12 W和8 W时,获得542 mW的TEM₀₀连续波555 nm黄-绿激光输出,4 h功率稳定度优于±3.7％。实验结果表明,采用Nd:YAG和Nd:YVO₄两种激光晶体进行腔内和频是获得黄-绿激光的高效方法,并可以应用到其它两种激光晶体进行腔内非线性和频,获得更多不同波长的激光输出。     

高平均功率腔内和频蓝光Nd:YAG激光器

高平均功率蓝光激光是当前固体激光技术研究热点之一。尽管通过Nd³⁺的⁴F_3/2→⁴I_9/2态谱线倍频可获得瓦级蓝光输出,然而其准三能级物理特性严重限制其更高功率输出。研究了Nd³⁺离子⁴F_3/2→⁴I_13/2态1.3 μm谱线腔内三倍频产生高平均功率蓝光激光,获得4.3 W蓝光激光输出,重复频率3.5 kHz,脉冲宽度150±10 ns,光束质量M²因子约为5±1。研究表明:Nd∶YAG晶体1.3 μm多谱线振荡是制约实验结果的重要因素,若克服多谱线振荡问题,有望获得10 W级蓝光激光输出。     

A study of Ar + C2H4 and Xe + CF4 gas mixtures

Mixtures of Ar + 40 ppm C₂H₄ and 50% Xe + 50%CF₄ have been investigated. The spatial distributions of photoelectron clouds produced by primary scintillations on α- and β-particle tracks, as well as the distributions of photoelectron clouds due to photons from avalanches at the pin anode, have been measured for the first time. For a mixture of 50% Xe + 50%CF₄, it has been shown for the first time that CF₄ is a photosensitive dopant in a mixture with Xe. For a mixture of Xe + CF₄ (1: 1), the maximum electron multiplication factors at the pin anode are K(β)^max = 3 × 10⁴ and K(α)^max = 3 × 10³ at a pressure of 1 atm (abs.) and K(β)^max = 10⁴ and K(α)^max = 4 × 10³ at a pressure of 10 atm (abs.)     

厚度效应对Pb(Zr0.53Ti0.47)O3薄膜微结构、铁电、介电性能的影响

用改进的溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备了不同厚度的高度(111)取向的Pb(Zr_0.53Ti_0.47)O₃薄膜.运用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析了薄膜的微结构,原子力显微镜表明厚度为0.3μm和0.56μm的PZT薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度分别为0.2～0.3μm、2～3μm和0.92nm、34nm.0.3μm和0.56μm PZT薄膜的剩余极化(Pr)和矫顽场(Ec)分别为32.2μC/²、79.9kV/cm, 27.7μC/cm²、54.4kV/cm;在频率100KHz时,薄膜的介电常数和介电损耗分别为539、0.066,821、0.029.