BaHfO_3∶Ce闪烁陶瓷的制备及发光性能

通过掺杂摩尔分数为0.3%的稀土Ce^(3+),制备了BaHfO_3:Ce闪烁陶瓷,用XRD,TG-DSC,SEM及TEM表征了BaHfO_3:Ce物相及形貌,研究了不同烧结工艺下BaHfO_3:Ce的致密化及显微组织。结果表明:前驱体的晶化转变存在三个阶段,在900℃煅烧2 h合成出BaHfO_3:Ce纳米粒子,形貌为近球状,粒径尺寸约为15 nm。经真空烧结与常压烧结的样品致密化和显微组织存在明显差异:前者在1750℃真空烧结保温1.5 h,样品基本致密化,晶粒尺寸在40—50μm范围内;而后者晶粒尺寸分布离散性较大。真空烧结后的闪烁陶瓷和同组分粉体样品在530 nm波长的激发光谱中分别存在380—420 nm紫色和420—450 nm蓝色的发光谱带,在391,398和445 nm波长处均出现较强峰值,对应着Ce^(3+)4f→5d能级跃迁的吸收,这表明该闪烁陶瓷的发光强度高于同组分粉体样品。

12CaO·7Al_2O_3∶Ce^(3+)透明陶瓷的制备及其闪烁特性研究

采用高温固相法制备了不同Ce3+掺杂浓度的12Ca O·7Al2O3(C12A7∶x%Ce3+)陶瓷样品。在350 nm紫外光激发下,样品的发射光谱呈现为主峰位于440 nm的宽带,来源于Ce3+的5d1→2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。随着Ce3+掺杂浓度的增加,发射强度增大;当Ce3+摩尔分数超过0.7%时,有杂质相出现。为了进一步提高光致发光强度,采用自蔓延燃烧法合成了C12A7∶0.5%Ce3+陶瓷样品。在H2气氛下热处理,通过改变笼中阴离子基团的种类和数目提高了陶瓷闪烁特性(发光强度和衰减时间)。结果表明,C12A7∶Ce3+陶瓷是可应用于闪烁体的潜在材料。

热等静压烧结制备细晶粒 Ce,Y:SrHfO_(3) 闪烁陶瓷

Ce:SrHfO_(3)陶瓷因具有高密度和高有效原子序数,对高能射线具有很强的阻止能力。同时,Ce:SrHfO_(3)陶瓷还具有快衰减和高能量分辨率等优异的闪烁性能,引起了研究人员的广泛关注。由于传统的烧结方法难以实现非立方结构Ce:SrHfO_(3)陶瓷的透明化,本研究采用真空长时烧结和短时真空预烧结合热等静压烧结(Hot Isostatic Pressing,HIP)方法制备Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷。以金属氧化物和碳酸盐为原料,1200℃下煅烧8 h可以获得平均粒径为152 nm的纯相Ce,Y:SrHfO_(3)粉体。1800℃真空烧结20 h获得平均晶粒尺寸为28.6μm的不透明的Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷,而两步烧结法可以制备光学透过率良好的Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷。本研究详细分析了陶瓷致密化过程中微结构的演变,探究了预烧结温度对Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷密度、显微结构和光学透过率的影响。真空预烧(1500℃×2 h)结合HIP后处理(1800℃×3 h,200 MPa Ar)所获得的Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷在800 nm处的最高直线透过率为21.6%,平均晶粒尺寸仅为3.4μm。在X射线激发下,Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷在400 nm处产生Ce3+5d-4f发射峰,其XEL积分强度比商用锗酸铋(BGO)晶体高3.3倍,Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷在1μs门宽下的光产额约为3700 ph/MeV。良好的光学和闪烁性能可以拓宽Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷在闪烁探测领域的应用。

BaHfO3：Ce纳米材料的制备及光谱特性

用湿化学共沉淀法制备了掺杂Ce的BaHfO_3纳米粉体,采用XRD,TEM及TG-DTA等手段分析了粉体合成过程的物相变化及特性;用荧光光度计分析了样品的激发光谱和发射光谱.结果表明:先驱沉淀物经1000℃煅烧2 h,合成出多边形貌、分散性良好、粒径尺寸为30—50 nm的BaHfO_3:Ce纳米粉体.掺杂Ce浓度(摩尔分数)为0.3%的BaHfO_3的谱峰相对强度最高,其激发光谱在393和445 nm处出现2个激发峰.393 nm波长激发的发射光谱主要由两个光谱带组成,其峰值分别位于485和530 nm波长处;用445 nm波长激发时,483 nm附近的峰已不明显,只在529 nm有一个较宽的发射峰.BaHfO_3:Ce的发光特性由激活Ce^(3+)的5d→~2F_(5/2)和5d→~2F_(7/2)宽带跃迁产生,其激发光谱和发射光潜均为宽带谱.

柠檬酸螯合法制备BaHfO_3:Ce^(3+)纳米材料及其发光特性

通过柠檬酸螯合法合成BaHfO3:Ce3+纳米粉体。采用TG-DTA、XRD、SEM等手段对粉体进行了表征,用荧光光度仪分析样品的激发光谱和发射光谱。结果表明:在CA:EG=1:3的条件下得到干凝胶前驱体,经1050℃煅烧2h,合成出结晶度高、近似球形、粒径尺寸约为40nm的BaHfO3:Ce3+纳米粉体。Ce3+掺杂浓度为0.9mol%的BaHfO3:Ce3+样品激发光谱和发射光谱的相对强度最大。激发光谱有两个较宽的谱带,发光峰值分别在393和445nm波长处最大。样品在393和445nm的发射光谱都是由两个发光带组成,在530和590nm波长处存在最大峰值,对应掺杂Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2发光跃迁。然而这两条发射光谱有明显不同,这是因为Ce3+离子的4f基态由两个能量差约为2000cm-1的能级组成。

固相反应法制备BaHfO_3:Ce纳米粒子及发光特性

通过固相反应法合成了BaHfO3:Ce纳米粒子。采用XRD、SEM等手段分析了粉体合成过程的物相变化及形貌特性;用荧光光度计分析了样品的激发和发射光谱。结果表明:混合粉体经1000℃煅烧2h,合成出近似球形、分散性良好的BaHfO3:Ce纳米粒子,一次粒径约30nm。掺杂少量Ce3+离子能引起基质BaHfO3的晶格畸变,并未改变立方晶系结构。BaHfO3∶Ce样品的激发光谱由2个激发峰构成,峰值分别位于396和446nm处。396nm波长激发的发射光谱主要由2个发光谱带组成,其峰值分别位于531和591nm波长处,发光机制对应Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2能级跃迁。用446nm波长激发时,只有一个宽带发射峰,峰值位于593nm处,而530nm附近的峰已趋于平缓。当掺杂Ce3+的物质的量分数为0.9%时,发射峰值达到最大;当Ce3+含量为1.1%时,导致发射峰值强度降低,这是由于Ce3+的浓度猝灭产生的。

Lu_(3)Al_(5)O_(12)基闪烁陶瓷研究进展

介绍了近年来国内外镥铝石榴石(Lu_(3)Al_(5)O_(12),LuAG)基闪烁陶瓷的研究进展,总结了LuAG的晶体结构和物化性能、LuAG基闪烁陶瓷的制备方法和结构缺陷研究、组分调控和材料计算在设计新型LuAG基闪烁材料方面的创新成果等。其中稀土Ce^(3+)和Pr^(3+)掺杂的LuAG闪烁陶瓷研究进展较快,部分组分已经实现闪烁性能优于同类单晶,并向器件化推进。Ce∶LuAG陶瓷因其高光效和优异的抗辐照损伤性能,被列为高能物理新一代电磁量能器的备选材料;Pr∶LuAG具有快衰减时间和高温荧光热稳定性,在核医学PET成像和油井勘测等领域显示了应用潜力。基于缺陷工程和能带工程的思想,通过Mg^(2+)、Y^(3+)等掺杂调控基质组分,Ce∶LuAG和Pr∶LuAG陶瓷在闪烁性能上都获得突破性提升;基于透明陶瓷技术,高光学质量的LuAG基闪烁陶瓷将具有重要的应用前景和发展潜力。

医疗CT用(Ce,Gd)_(3)(Ga,Al)_(5)O_(12)(Ce:GGAG)闪烁体的研究进展

(Ce,Gd)_(3)(Ga,Al)_(5)O_(12)(Ce:GGAG)属于石榴石结构立方晶系,密度高(~6.7 g/cm^(3)),有效原子序数大(55),对高能射线吸收能力强,用Bartram-Lempicki模型计算其理论光产额可达73500 pho/MeV,是目前发现的光产额最高的氧化物闪烁材料,且能量分辨率极佳(4.6%@662 keV,FWHM)。此外,研究工作还表明,经高剂量辐射后的Ce:GAGG晶体的抗辐照损伤性能与硅酸盐闪烁材料相比有较大优势,因而受到了国内外的广泛关注和研究,被认为是理想的新一代高性能CT探测器用闪烁材料。综述了近年来国内外Ce:GGAG闪烁体的研究进展,包括粉体、薄膜、陶瓷、晶体的制备,微结构和光学表征,组份调控与性能优化以及器件成像等。