掺铈硅酸镥(Lu2SiO5:Ce)晶体的生长与闪烁性能

用Czochralsky方法和铱坩埚感应加热技术生长出了尺寸为φ35mm×40mm的掺铈硅酸镥(LSO:Ce)闪烁晶体.透射光谱表明,由于铈离子的掺入,使晶体的吸收边由纯LSO晶体的195nm红移至380nm.LSO:Ce晶体的紫外激发波长按强度递减的顺序依次为380、333、319和216nm,其光发射为带状谱,波长覆盖范围从390nm至560nm.X射线激发的发射谱具有典型的双峰特征,峰值波长为393nm和.426nm.这些特征与Ce3+离子基态能级4f1因自旋-轨道耦合而产生的两个分裂能级和Ce+离子在LSO晶体中占据两个不同的结晶学格位有关.     

Ce:Lu2SiO5闪烁陶瓷的放电等离子烧结与发光性能

以亚微米级单相铈离子掺杂硅酸镥(Ce:Lu2SiO5,LSO)发光粉体为原料,采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering)技术対多晶LSO闪烁陶瓷的制备方法进行了探索,同时对其发光性能进行了研究.在(1350℃/5min)的条件下实现了LSO粉体的快速致密化烧结,研制出了具有良好发光性能的半透明多晶LSO闪烁陶瓷,其相对密度达到理论密度的99.5%.在360nm紫外激发条件下,呈现位于380～600nm的宽峰发射行为.其相对发光强度达到LSO闪烁单晶的75%,发光衰减时间仅为9.67ns.该材料有望成为一种新型的高光输出、快衰减多晶闪烁材料.     

铈掺杂硼酸钙镧晶体的生长与性能研究（英文）

硼酸钙镧晶体是一种激光基质晶体,以其优秀的物理特性而受到广泛关注。稀土离子掺杂的硼酸钙镧晶体在紫外激光器领域的研究尚不多见。本研究采用顶部籽晶法成功生长出尺寸为40 mm×21 mm×6 mm的铈掺杂硼酸钙镧晶体。研究了铈掺杂硼酸钙镧晶体室温光谱性质,测量了室温下其透过光谱以及紫外-吸收光谱,发现铈离子掺杂导致晶体在200～288 nm以及305～330 nm紫外波段吸收较强。测试了室温下铈掺杂硼酸钙镧晶体的激发光谱,并且利用波长260 nm的连续光激发得到发射光谱,发现主要发射带中心波长位于290,304,331和353 nm处,对应于铈离子5d态到²F_5/2和²F_7/2态的跃迁。对铈掺杂硼酸钙镧晶体的热学性质进行了研究,发现其在300 K下具有较高的热导率(6.45 W/(m·K)),且随着温度升高保持良好的热稳定性。358 K条件下,热膨胀系数及c方向的晶格常数分别为2.94×10^–6/K和0.91240 nm,随着温度升高至773 K，线性增加到5.3×10^–...     

YAG:Ce纳米荧光粉发光的温度依赖特性

用沉淀法制备了YAG:Ce纳米荧光粉. 用X射线粉末衍射仪 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM) 对粉体煅烧过程的相变和形貌进行了表征. 研究了80～400K范围内, YAG:Ce纳米荧光粉发光和衰减的温度依赖特性. 结果表明, 前躯体由纳米颗粒组成. 900℃煅烧时, 粉体由非晶态直接转变为YAG相. YAG:Ce的发光强度随温度的升高而减弱. YAG:Ce纳米荧光粉的衰减包含两个指数项, 长时间项反映了体相Ce³⁺的荧光衰减, 随着温度的升高不断减小. 短时间项反映了表面Ce³⁺的荧光衰减, 随着温度的升高呈下降趋势, 由于受到表面效应的影响, 中间出现小幅的阶跃.     

Ce,Pr:YLuAG原料合成、晶体生长及LED应用

采用共沉淀法合成了Ce,Pr:YLu AG粉末,在1450℃下煅烧可获得石榴石结构纯相。经过压制成型、固相烧结等工艺制备了多晶料棒,TEM显示二次烧结获得的料棒具有良好的结晶性。采用光学浮区法生长了Ce,Pr:YLu AG晶体。晶体通体透明,呈浅黄色,肩部有少量裂纹。透过率达到81.8%,接近于理论值84.2%。晶体在460 nm波长激发下呈现530 nm发射带和610 nm发射峰,分别对应Ce3+和Pr3+的特征发射,表明Ce3+可以向Pr3+进行能量转移;在487 nm激发下晶体仅出现Pr3+离子的特征发射峰。Ce,Pr:YLu AG晶体色坐标为(0.474,0.495),比商用Ce:YAG荧光粉更靠近红光区域,可以弥补现有荧光粉不足,更适合制造白光LED。     

Gd3+为敏化剂的掺Tb3+硅酸盐闪烁玻璃

实验制备了以Tb³⁺为激活剂、Gd³⁺为敏化剂的硅酸盐闪烁玻璃, 研究了Tb₂O₃和Gd₂O₃含量对玻璃密度和玻璃折射率, 以及对玻璃在紫外光激发和X射线激发条件下的光学光谱特性的影响. 通过研究Tb³⁺/Gd³⁺共掺闪烁玻璃的激发与发光特性、荧光寿命, 结合稀土离子能级结构, 分析了Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量转移与传递机制. 结果表明：在紫外激发条件下, 大量引入Tb₂O₃和Gd₂O₃可提高Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量传递效率, 有利于Tb³⁺离子的绿色发光; 但是在X射线激发条件下大量引入Tb³⁺离子, 由于缺陷数增加而弱化Tb³⁺离子荧光.     

大尺寸Ce:Lu1.6Y0.4SiO5闪烁晶体的生长和光谱特性

采用中频感应提拉法生长出尺寸为φ60mm×110mm的Ce:Lu1.6Y0.4SiO5(LYSO)晶体,与LSO晶体相比,LYSO晶体的优势是提高了晶体质量、降低了熔点和原料成本等.在室温下测试了LYSO晶体的透过光谱、激发光谱和发射光谱,结果表明Y的加入使LSO晶体的吸收边向短波方向偏移. Ce3+的4f1→5d1跃迁吸收导致紫外区产生三个吸收带.发射光谱具有Ce3+典型的双峰特征,经Gaussian多峰值拟合,双峰395nm和418nm归属于Cel发光中心,而435nm的发光峰与Ce2发光中心有关.     

Si4+离子对Y3+:PbWO4晶体闪烁性能及辐照硬度的影响

Y³⁺离子掺杂钨酸铅晶体特殊的低剂量率辐照行为一般在晶体顶端表现更为明显,以往研究认为该现象起因于晶体中有效分凝系数<1的Na⁺、K⁺和Si⁴⁺等杂质在顶端的富集.本文研究了Si⁴⁺掺杂的Y³⁺:PWO晶体,对晶体顶端和晶种端的分段晶体测试了退火温度对晶体透过率和辐照硬度的影响,结果发现:在实验所涉及的掺杂浓度范围内,Si⁴⁺离子杂质对Y³⁺:PWO晶体的辐照硬度及透过率无影响,可以认为Y³⁺:PWO晶体特殊的低剂量率辐照行为和晶体中的Si⁴⁺离子含量无关.     

大尺寸 Ce:Lu1.6Y0.4SiO5闪烁晶体的生长和光谱特性

采用中频感应提拉法生长出尺寸为φ60mm×110mm的CeLu1.6Yo.4SiO5(LYSO)晶体,与LSO晶体相比,LYSO晶体的优势是提高了晶体质量、降低了熔点和原料成本等.在室温下测试了LYSO晶体的透过光谱、激发光谱和发射光谱,结果表明Y的加入使LSO晶体的吸收边向短波方向偏移.Ce3+的4f1→5d1跃迁吸收导致紫外区产生三个吸收带.发射光谱具有Ce3+典型的双峰特征,经Gaussian多峰值拟合,双峰395nm和418nm归属于Ce1发光中心,而435nm的发光峰与Ce2发光中心有关.     

铈掺杂多孔硅的形貌和光致发光研究

采用电化学方法在多孔硅中掺杂了稀土铈(Ce)元素.利用原子力显微镜表征了多孔硅和Ce掺杂多孔硅的表面形貌,采用荧光分光计对样品的光致发光(PL)特性进行了研究.多孔硅样品在480nm波长激发下PL谱上观察到两个发光峰,分别位于572和650nm;通过光致发光激发谱测量,得到位于572、650nm的发光峰对应的最佳激发波长分别为380和477nm.Ce掺杂多孔硅样品在480nm波长激发下,PL谱上只显示出多孔硅原有的发光增强;而在380nm波长激发下的PL谱上不仅显示多孔硅原有的发光增强,而且还出现了新的发光峰位于517nm.认为这分别是Ce3 与nc-Si发生了能量传递和Ce掺杂引入了新的发光中心所造成的.     

Cs2LiYCl6:Ce闪烁晶体的光学及闪烁性能

用坩埚下降法生长得到Cs₂LiY _0.95Cl₆: 5%Ce(CYLC)闪烁晶体, 通过X射线衍射分析证明Cs₂LiYCl₆:Ce的晶体结构属于钾冰晶石结构, 并与理论计算结果基本吻合。在吸收光谱中观测到源于Ce³⁺离子从4f向5d_1~5电子跃迁的吸收峰和自陷激子吸收峰。X射线和紫外激发和发射光谱测试表明, 位于300 nm的发光属于Cs₂LiYCl₆:Ce晶体的本征芯价发光, 321 nm的发光归因于自陷激子发光, 350~450 nm范围的发光属于Ce³⁺离子5d-4f 跃迁发光。在³⁷Cs源伽马射线激发下, CYLC晶体的能量分辨率达到8.1%, 衰减时间分别为58 ns和580 ns。综上所述可知, Cs₂LiYCl₆:Ce晶体将是一种在中子和伽马射线分辨领域具有广泛应用前景的闪烁晶体。     

富集10B的Ce:Li6Lu(10BO3)3晶体生长及其闪烁性能

为了提高中子探测效率, 以富集¹⁰B的H₃¹⁰BO₃为原料, 通过提拉法生长了富集¹⁰B的Ce:Li₆Lu(¹⁰BO₃)₃晶体。X射线激发发射光谱测试表明: 其发光峰位于360~480 nm, 属于Ce³⁺离子典型的5d - 4f跃迁发光, 其闪烁发光效率为BGO晶体的3.9倍。在350 nm紫外光和¹³⁷Cs所发出的662 keV的γ射线激发下测得的衰减时间分别为21.0 ns 和31.7 ns, 在¹³⁷Cs辐射源激发下所测得的相对光输出是CsI(Tl)晶体的20%, 能量分辨率为9.7%。在慢化²⁵²Cf中子源激发下可以观测到明显的中子全能峰, 其能量分辨率为33%。上述研究结果表明, Ce:Li₆Lu(¹⁰BO₃)₃晶体具有较高的闪烁效率、快的衰减时间和良好的中子探测效率, 是一种具有应用前景的中子探测用闪烁晶体。     

Dy3+激活的LiCaBO3材料发光特性研究

采用固相法制备了LiCaBO₃∶Dy³⁺发光材料. 材料的发射光谱为一多峰宽谱, 主峰分别为484、577和668nm; 监测577nm发射峰, 对应的激发光谱为一主峰位于331、368、397、433、462和478nm的宽谱. 研究了Dy³⁺浓度对材料发射光谱及发光强度的影响, 结果随Dy³⁺浓度的增大, 材料的黄、蓝发射峰强度比(Y/B)逐渐增大; 同时, 发光强度呈现先增大后减小的趋势, 最大值对应的Dy³⁺浓度为3.00mol%, 其浓度猝灭机理为电偶极电偶极相互作用. 引入Li⁺、Na⁺或K⁺可增强材料的发射强度. InGaN管芯激发下的LiCaBO₃∶Dy³⁺材料呈现很好的白光发射, 色坐标为x=0.3001, y=0.3152.     

多晶铈掺杂硅酸镥闪烁陶瓷的制备和发光性能

本工作对铈离子掺杂多晶硅酸镥(LSO:Ce)闪烁材料的制备方法进行了系统研究。将LSO:Ce前驱体溶胶喷雾干燥后得到了球形LSO:Ce前驱粉体, 该前驱粉体在1000℃和1100℃的温度下煅烧后分别得到了不同晶型的的单相LSO : Ce球形粉体。显微结构观察显示: 粉体颗粒的平均直径约为2 µm, 是由几十纳米大小的LSO:Ce纳米晶粒堆积而成。A型球形LSO:Ce粉体经1200℃/80MPa的放电等离子体烧结(SPS)后获得了平均晶粒尺寸为1.3 µm, 相对密度高达99.7%的LSO:Ce闪烁陶瓷。由A型球形LSO:Ce粉体压制的素坯在1650℃的空气气氛下烧结4 h后可获得相对密度达98.6%, 平均晶粒尺寸为1.6 μm的LSO:Ce陶瓷。该陶瓷经1650℃/150 MPa的热等静压(HIP)处理1 h后, 获得了相对密度为99.9%的半透明LSO:Ce闪烁陶瓷, 其平均晶粒尺寸为1.7 μm, 晶界干净。该LSO:Ce陶瓷的光产额可达28600 photons/MeV, 发光衰减时间为25 ns。     

SO_4~（2-）对Mn掺杂硫磷酸盐玻璃结构和发光性能的影响

采用高温熔融法制备了Mn掺杂P_2O_5-ZnO-ZnSO_4-Na_2O硫磷酸盐玻璃,研究了不同SO_4~（2-）含量下玻璃结构的变化以及Mn离子的发光性能。结果表明：在409 nm光激发下,MN离子掺杂硫磷酸盐玻璃可产生500 nm到750 nm的宽带发射,SO_4~（2-）的引入改变了Mn~（2＋）周围的配位场,...     

Frequency upconversion of Tm and Yb codoped YLiF4 synthesized by hydrothermal method

In this paper, YLiF₄ codoped with Tm³⁺ and Yb³⁺ ions was synthesized by hydrothermal method. Yb³⁺ concentration is fixed at 1.5%, and Tm³⁺ concentration is changed from 0.1 to 0.4%. Intense upconversion luminescence is observed when the samples are excited by 980 nm. The dependence of upconversion luminescence on Tm³⁺ concentrations is presented. The results show that upconversion luminescence increases with the Tm⁺ concentration and gets its peak at 0.3 mol%. Under the excitation of 980 nm, the blue emission of 479 nm and the red emission of 647 nm are both duo to two photons process, and the UV emission of 361 nm is attributed to the three photons process. We also analyse the upconversion mechanism and process.     

Growth and luminescent properties of Lu2SiO5 and Lu2SiO5:Ce single crystalline films

Single crystalline films (SCF) of Lu₂SiO₅ (LSO) and Lu₂SiO₅:Ce (LSO:Ce) silicates with thickness of 2.5-15 μm were crystallized by liquid phase epitaxy method onto undoped LSO substrates from melt-solution based on PbO-B₂O₃ flux. The scintillation and luminescence properties of LSO:Ce SCF were compared with the properties of LSO:Ce single crystal. The peculiarities of luminescence properties of LSO:Ce SCF in comparison with crystal analog can be due to different distribution of Ce³⁺ over the Lu1 and Lu2 positions of LSO host and are further influenced by Pb²⁺ flux-originated contamination.     

UV luminescence of commercial YAG:Ce phosphors

It is established that the emission spectrum of synthesized YAG:Ce phosphors excited at a wave-length of 290 nm contains, in addition to a yellow-green band, two intense UV bands with maxima at ～320 and ～360 nm. The observed separation of these emission bands is related to the partial absorption of radiation by Ce³⁺ ions. Nonreabsorbed UV luminescence spectra have been measured and characterized.     

Visible upconversion emission of Pr3+ doped gadolinium gallium garnet nanocrystals

The luminescence properties of a Pr3+-doped gadolinium gallium garnet (GGG, Gd3Ga5O12) nanocrystalline host were investigated. Dominant blue/green emission was observed emanating from the 3P0 --> 3H4 transition after excitation using a wavelength of 457.9 nm. Continuous wave excitation into the 1D2 level of the Pr3+ ion at 606.9 nm transition produced blue upconversion luminescence spectra, ascribed to emission from the 3P1 --> 3H4 and 3P0 --> 3H4 transitions. The increase in the decay times of the observed transitions following excitation with 606.9 nm is indicative of the dominance of an energy transfer upconversion (ETU) mechanism relative to excited state absorption (ESA). Furthermore, blue, green and red upconversion emission was observed from the 3P0, 3P1 and 1D2 states following excitation into the 1G4 energy level with 980 nm. No change in the decay times of the emitting states was observed following excitation with a wavelength of 980 or 457.9 nm; hence, upconversion was determined to primarily occur through ESA. The luminescence properties of the nanocrystals are compared to a single crystal of GGG:Pr3+ (bulk) with an identical Pr3+ concentration (1%).