Cr^(3+)掺杂Ca_(4)HfGe_(3)O_(12)宽带近红外荧光粉的发光特性及应用

近红外荧光粉在生物活体成像领域展现出重要的应用前景。但活体成像用近红外荧光粉存在种类匮乏、耐温性差等瓶颈问题。采用固相法合成了宽带近红外Ca_(4)HfGe_(3)O_(12):xCr^(3+)(0≤x≤0.09)荧光粉。X射线衍射和能谱分析的结果表明Cr^(3+)离子成功进入Ca_(4)HfGe_(3)O_(12)晶格。在469 nm蓝光激发下,Ca_(4)HfGe_(3)O_(12):xCr^(3+)荧光粉发射出690~1200 nm的宽带近红外光,峰值波长为825 nm(4T2-4A2),半高宽达到141 nm,Cr^(3+)掺杂最佳浓度为0.03。依据激发光谱峰形和寿命衰减行为,证实Cr^(3+)仅占据基质中一种阳离子格位。Ca_(4)HfGe_(3)O_(12):0.03Cr^(3+)荧光粉的荧光量子效率为33.63%,该荧光粉发射光谱在400 K下的积分面积为室温下的60.5%,表明该样品具有优良的热稳定性。采用自制近红外荧光粉转换器件照射人手掌和滤波片遮挡的水果,观察到清晰地静脉血管和遮挡水果的轮廓。

Cr^(4+)在MgCaBa-铝酸盐玻璃中的发射及光学增益

研究了四价铬离子掺杂的MgCaBa 铝酸盐玻璃在近红外区的发射光谱 ,既有源于1E—3 A2 跃迁 ,位于1 1 8μm处的窄带 ,又有源于3 T2 —3 A2 范围在 1 1～ 1 4 μm内的宽带 ,利用ASE(AmplifiedSpontaneousEmis sion)方法研究了其增益特性 ,测量了在 63 2 8nm激发下不同激发长度下的发射光谱 ,得到其光学增益系数在1 1 8μm和 1 2 4 μm处分别为BE=( 0 7± 0 0 4 )mm-1和BT=( 0 0 5± 0 0 0 5)mm-1,并根据这种材料的光谱性质 ,对其作为近红外可调谐激光介质的可能作出评估。

Cr^(4+)在Al_2O_3透明陶瓷中的发光行为

采用传统无压烧结工艺制备出透明性良好的掺Cr的A l2O3透明陶瓷;测定了其吸收光谱和荧光光谱,发现在A l2O3六配位的八面体结构中,除了有Cr3+离子的特征吸收峰外,由于有Mg2+的电荷补偿作用,也有Cr4+离子,Cr4+的荧光发射峰位于1223nm附近,与Cr4+在四面体中的发光行为一致。但其荧光发射峰较窄,半高宽Δλ仅为37nm。

CaBa-铝酸盐玻璃中Cr^(4+)谱线宽度随温度的变化

测量了 1 5～ 3 0 0K温度范围内 57 5%Al1 5O 3 5%CaO 7 5%BaO玻璃中四价铬的发射光谱。这种材料中铬离子的能级处于Tanabe Sugano图上弱场范围中 ,最低的激发态是3 T2 ,发射谱是一个宽带。按照单频近似理论拟合低温下的光谱 ,得到3 T2 能级的零声子线位置Ezp=84 0 0cm-1,声子能量 ω =3 2 0cm-1,黄昆因子S =3 58。尽管单频近似能够较好地描述低温下的线形 ,发射光谱宽度随温度的变化却与单频近似理论的结果不符。讨论了这种差别的原因 ,认为可能的解释是与激发态耦合的声子能量大于与基态耦合的声子能量。

Cr涂层Zr-4合金包壳的高温空气氧化/扩散行为

目的在Zr合金包壳表面制备Cr涂层,以提高Zr合金包壳在事故环境下的抗高温氧化性能。方法采用多弧离子镀技术在Zr-4合金包壳上制备约17μm的Cr涂层,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)和电子探针(EPMA)等方法,分析试样氧化前后的相组成、微观形貌和扩散行为,并评估试样在1100、1200、1300℃空气环境中氧化后的高温氧化性能。结果沉积态Cr涂层显微结构致密均匀,(110)面有很强的织构。Cr涂层在高温空气中氧化60 min后,保持了涂层结构完整性。氧化后的Cr涂层Zr合金系统均为多层结构,包括外部Cr_(2)O_(3)层、中间Cr涂层、内部Cr-Zr扩散层和Zr合金基体。在涂层/基体界面上形成了具有Laves相的金属间ZrCr_(2)扩散层,ZrCr_(2)层下方的区域出现了大量分散的沉淀相。在Cr-Zr中间层和Zr合金界面处的不对称原子扩散导致Kirkendall空位生成,空位的聚集和合并导致空穴的形核和生长。结论Cr涂层表面形成了致密的Cr_(2)O_(3)层,提高了Zr-4合金的抗高温氧化性能。通过研究高温空气中Cr涂层Zr-4合金包壳材料的高温空气氧化/扩散行为,可为耐事故涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。

晶体中^(4)A_(2)(d^(3))态离子g因子的计算

利用完全对角化方法，为晶体中４Ａ２态离子ｇ因子的计算提供了一条有效的途径。作为应用，对红宝石激光晶体Ｃｒ３＋：Ａｌ２Ｏ３进行了研究。

多弧离子镀Cr涂层Zr-4合金的高温氧化行为研究

2011年的福岛核事故暴露出锆合金包壳抗高温氧化性能的不足。为此,国际核燃料领域提出了耐事故燃料这一概念。Cr涂层锆合金包壳作为耐事故燃料包壳近期可商用的技术途径得到了广泛关注。本文旨在研究Cr涂层Zr-4合金在不同温度下的高温氧化行为,采用多弧离子镀技术制备Cr涂层Zr-4合金样品,并在800-1200℃空气气氛中氧化4 h,采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、能量色散谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)、电子背散射衍射(Electron Backscatter Diffraction,EBSD)和掠射角X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)表征Cr涂层Zr-4合金样品在高温氧化前后的微观结构、物相等。氧化温度对Cr涂层Zr-4合金的微观组织结构、物相、Cr-Zr扩散层厚度以及氧化增重的影响分析结果显示:多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量尺寸不等的滴液,Cr涂层呈柱状晶形态生长,且沿着(110)晶面择优生长。在800-1100℃高温氧化4 h后,样品表面出现不同程度的氧化,但涂层内部依然残留有未被氧化的Cr涂层,样品表面和截面没有出现微观裂纹,Cr-Zr扩散层的厚度随着氧化温度的增加呈线性规律增长,氧化增重增加缓慢。而1200℃高温氧化4 h后,样品表面Cr涂层全部被氧化,表面和截面出现大量宏观裂纹,且Cr-Zr扩散层的厚度和氧化增重急剧增大。因此,采用多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金在800-1100℃下表现出良好的抗高温性能,而在1200℃发生了加速氧化现象。

Cr^(4+)在Al_2O_3多晶体中的光谱性能研究

采用传统无压烧结工艺制备Cr:Al2O3透明多晶陶瓷.测定了其退火前后的吸收光谱和荧光光谱,发现在Al2O3六配位的八面体结构中,Cr4+的荧光发射也处在1100—1600nm波段的红外区间,荧光发射峰位于1223nm附近,类似Cr4+在四面体中的发光行为.同时由于氧化铝晶格常数较小,晶体场强较强,使Cr4+:Al2O3荧光发射峰相对其他Cr4+掺杂的晶体发生蓝移.由于Cr4+:Al2O3中Cr4+是位于八面体配位结构中,其荧光发射峰较窄,半高宽Δλ仅为37nm.

Cr^(4+)在八面体格位中的光谱特性研究

采用提拉法生长了Cr单掺和Cr,Mg共掺Al2O3晶体,后者具有900—1600nm的宽带吸收.研究了该吸收带在不同气氛、不同温度退火下的变化规律.通过建立合理的晶格缺陷模型,成功地解释了所有的实验结果,并确定Cr,Mg共掺Al2O3晶体红外波段宽吸收带属于八面体格位中的Cr4+离子.