Ce^(3+)掺杂SiO_2-Al_2O_3-Gd_2O_3玻璃的闪烁性能

通常,Ce离子掺杂的低密度玻璃有较高的发光效率,而高密度的Ce离子掺杂玻璃其发光效率很低.为了解释这一现象,采用高温熔融法获得了SiO2-Al2O3-Gd2O3三元系统的玻璃形成区,并在还原气氛下制备了Ce3+掺杂SiO2-Al2O3-Gd2O3以及SiO2-Al2O3-Gd2O3-Ln2O3(Ln=Y,La,Lu)闪烁玻璃,研究了其光谱和闪烁性能.测试结果显示:随着Gd2O3含量增加,玻璃紫外截止波长发生红移,荧光强度降低,衰减时间缩短;加入Lu2O3,La2O3,Y2O3后,紫外截止波长发生红移,荧光强度降低,衰减时间变短;当Gd2O3超过10%mol时,X射线荧光积分光产额从相当于锗酸铋晶体的61%降低到13%.荧光强度降低、衰减时间缩短的原因是随着玻璃的紫外截止波长红移玻璃的能带宽度变窄,使得Ce3+离子的d电子轨道开始接近玻璃的导带,Ce3+离子受辐射后跃迁到d电子轨道的电子会通过导带与玻璃中的空穴复合,产生电荷迁移猝灭效应.

Al^(3+)/Yb^(3+)/P^(5+)掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

采用溶胶–凝胶法结合高温真空烧结工艺制备了不同浓度的Al^(3+)/Yb^(3+)/P^(5+)掺杂石英玻璃。研究了P^(5+)和Al^(3+)的引入对Yb^(3+)掺杂石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光光谱,以及Yb4d电子结合能的影响,并初步探索了其机理。研究结果表明,Al^(3+)/Yb^(3+)/P^(5+)掺杂石英玻璃在190~300 nm波段的吸收主要来源于O2-→Yb^(3+)的电荷迁移吸收,其谱带位置和Yb4d电子结合能随Yb^(3+)的第二配位元素(Al、Si、P)电负性增大向高能方向移动。真空烧结条件下,引入Al^(3+)会引发石英玻璃中Yb^(3+)还原为Yb2+,其典型的吸收峰位于330 nm处;然而,在Al^(3+)/Yb^(3+)共掺的基础上再引入P^(5+),且P^(5+)/Al^(3+)摩尔比大于1时,可以有效抑制Yb2+的形成。紫外光激发引起的近红外发光(976 nm)是电子从电荷迁移态弛豫到Yb^(3+)激发态向基态跃迁的结果,可见发光(525 nm)归因于Yb2+的5d→4f跃迁。本文研究结果对通过优化工艺和调整组分制备出高性能的Yb^(3+)掺杂光纤具有一定的指导意义。

Ce^3＋掺杂氟氧铝硅酸盐玻璃闪烁性能的研究

采用高温熔融法,在还原气氛(CO)下制备了Ce^(3+)掺杂的Gd2O3基氟氧闪烁玻璃,系统地研究了BaF_2对闪烁玻璃密度,光学性能以及闪烁性能的影响。比较了闪烁玻璃与BGO晶体在紫外激发以及X射线激发下的荧光强度。结果表明:BaF_2能增加玻璃的密度,且Ba F2含量越高,玻璃密度越大;BaF_2能增强Ce^(3+)的紫外以及X射线激发发光,BaF_2的最佳摩尔分数为15%;BaF_2含量相同时,由于电荷迁移猝灭以及Gd^(3+)的浓度猝灭,随着Gd_2O_3含量增加,Ce^(3+)的紫外激发以及X射线激发发光强度逐渐降低,X射线激发的光谱积分强度从相当于BGO的143%下降到BGO的19%,荧光寿命从46.5 ns降低到30.5 ns。该玻璃的光致发光强度明显强于BGO晶体,但是闪烁发光却弱于BGO晶体。

掺Pr^(3+)氟化物玻璃发光特性研究

采用熔融法制备Pr3+掺杂的50Zr F4-50(Ba F2-YF3-Al F3)-x Pr F3氟化物玻璃,系统研究了其在不同激发条件下的光致发光和闪烁发光性能。测试结果表明,Pr3+位于可见波段、属于f→f跃迁(3P0→3H4、3P0→3H6、3P0→3F2等)的光致发光最佳摩尔分数为0.6%,并且随着Pr3+浓度的增加,486 nm处的荧光寿命从56 ms下降到11 ms,浓度猝灭效应明显;而X射线激发时,最佳发光摩尔分数上升到1.0%。Pr3+位于紫外波段的4f→5d跃迁光致发光强度随着Pr3+浓度的增加一直增强。这是由于4f→5d跃迁能级差大,氟化物声子能量较低,而产生交叉弛豫需要很多声子,故难以发生浓度猝灭效应。当采用X射线激发时,检测到较强486 nm的发光,而未探测到紫外发光。