Nd∶NaBi(WO_4)_2晶体生长

采用Czochralski法生长出尺寸为 8mm× 2 0mm的掺钕的钨酸铋钠 [分子式 :Nd∶NaBi(WO4) 2 ,简称 :Nd∶NBW ]激光晶体 ,研究了生长工艺参数对Nd∶NBW晶体结构完整性的影响 ,确定了最佳的生长工艺参数 :轴向温度梯度为 0 .7～ 1℃ /mm ,生长速率 0 .2～ 0 .5mm/h ,晶体转速 1～ 4r/min。并利用了X射线衍射确定了Nd∶NBW晶体属于四方晶系 ,I41 /a空间群 ,其晶格常数为a =0 .5 2 75nm ,c=1.14 93nm。通过TG -DTA分析了Nd∶NBW晶体的相关物理、化学性质 ,确定了其熔点为 936.2℃ ,并与纯的钨酸铋钠晶体 (分子式 :NaBi(WO4) 2 ,简称 :NBW)

Nd:NaBi(WO_4)_2晶体光谱性能研究

采用提拉法生长出了四方晶系白钨矿结构的掺钕钨酸铋钠 [分子式Nd :NaBi(WO4 ) 2 ,简称Nd :NBW]晶体。通过TG DTA分析得到晶体的熔点为 936 .2℃ ,从XRD分析得到晶胞参数a =b =0 .5 2 75nm ,c =1.14 93nm。测试了该晶体的红外光谱和拉曼光谱 ,讨论了晶体的振动归属。由吸收光谱可以看出 ,该晶体在 80 2nm有较强的吸收峰 ,半峰宽约 16nm ,并计算了晶体中Nd3+ 的吸收截面积。

NaBi(WO_4)_2晶体生长工艺研究

采用提拉法 (Cz法 )生长了4 5× 4 0mm大尺寸钨酸铋钠 (NaBi(WO4 ) 2 ,简称NBW )晶体 ,探讨了工艺参数和晶体开裂间的关系 ,并根据Brice模型 ,讨论了晶体中的热应力、热应变和晶体尺寸、温度梯度、提拉速度、晶体转速之间的关系 ,设计了生长NBW的最佳工艺条件 :液面上下 10mm内温差为 0 .8℃ /mm ,拉速 2～ 4mm/h ,转速 12～ 18r/min ,冷却速率 2 5℃ /h。

NaBi(WO_4)_2晶体生长研究

ＮａＢｉ（ＷＯ４）２晶体生长研究郑燕宁陈刚任绍霞徐玉恒李铭华（北京玻璃研究院，北京１０００６２）（哈尔滨工业大学应用化学系，哈尔滨１５０００６）ＳｔｕｄｙｏｎＧｒｏｗｔｈｆｏｒＮａＢｉ（ＷＯ４）２ＣｒｙｓｔａｌＺｈｅｎｇＹａｎｎｉｎｇＣｈｅｍＧ...

NaBi(WO_4)_2晶体生长与性能

在新近研究的钨酸盐体系闪烁晶体中 ,钨酸铋钠 (分子式 :NaBi(WO4) 2 ,简称NBW )晶体已被看作是很有竞争力的探测器材料之一。该晶体抗辐照性能好 ,经 5× 1 0 7rad剂量的辐照后 ,晶体的发光输出为 7%～ 1 0 % ,衰减时间为 3ns,目前已作为下一代的核仪器和核医学仪器闪烁晶体的替代材料 ,用于γ 光学谱仪、正电子湮灭谱仪、IMAGING仪、X CT、工业CT、PET、相机等仪器设备中 ,预计未来十年将有较大的发展。本项目组采用CZ法生长该晶体。文分析了晶体开裂与温场设计的关系 ,探讨了晶体的吸收边位置与晶体组分配比的关系 ,研究了退火条件对消除晶体应力和提高晶体性能的关系 ,探讨了晶体在高能射线辐照下可能产生各种效应。研究表明 ,射线辐照不改变晶体的闪烁机制 ,辐照损伤主要是由于辐照诱导色心导致晶体透过率的降低。

新型闪烁晶体 NaBi(WO_4)_2 的研制及闪烁性能的研究

报道了新型闪烁晶体ＮａＢｉ（ＷＯ４）２的生长。测试了晶体的透过率、抗辐照损伤能力和发光效率。ＮａＢｉ（ＷＯ４）２晶体的衰减时间为３ｎｓ，是闪烁晶体中最短者之一。

NaBi(WO_4)_2晶体生长研究

NaBi(WO4) 2 简称NBW ,是一种性能优良的新型闪烁晶体 ,它具有密度大 (d =7.5 7g/cm3 ) ,辐照长度短 (X0 =1 .0 4cm) ,衰减时间短 (τ <30ns) ,抗光损伤能力强 (经 5 0Mradγ射线辐照后 ,光学透过无明显降低 ) ,不潮解及机械加工性能好等优点 ,这使得它成为很有前途的无机闪烁晶体。NBW属于含Bi二元钨酸盐 ,是具有白钨矿结构的四方晶系化合物 (空间群C64h I41/a) ,本文概括了NBW的物理化学性能 ,并从原料合成、晶体生长、性能测试等方面对该晶体进行了系统研究。NBW原料是由高纯WO3 、Bi2 O3 以及基准纯的无水Na2 CO3 按化学计量比混合烧结而成。在NBW的形成过程中容易形成中间化合物 ,如Na2 WO4、Bi2 WO6,并且容易产生Bi2 O3 的晶型转变 ,因此在原料合成过程中 ,尤其在 5 0 0～ 80 0℃之间要尽量快升温 ,使之尽量减少形成中间产物及相转变。并且为尽量保证原料合成的化学计量配比 ,通过EPMA对合成后的原料进行测试 ,偏WO3 的质量分数为 2 %～ 4%是较为理想的原始原料配比。该晶体的生长国际普遍采用Czochralski技术 ,我们根据自己的优势 ,采用改进的坩埚下降(Bridgman)法与提拉法相结合的方法进行晶体生长。针对它是二元钨酸盐的特点 ,控制组分偏离是晶体生长的关键 ,并从坩埚设计、炉体温场设计。

退火工艺对NaBi(WO_4)_2晶体闪烁性能的影响

钨酸铋钠 (分子式 :NaBi(WO4) 2 ,简称NBW )晶体是钨酸盐系列中性能优越的闪烁晶体材料 ,在高能物理和其它领域中有较大的应用前景。NBW晶体已作为下一代核仪器和核医学仪器的闪烁晶体之一 ,替代现在使用的BaF2 和CeI等晶体材料 ,其优越的性能还可以用在一些中型的粒子物理实验中 ,是理想的电磁量能器材料 ,预计未来十年将有较大的发展。国际可以形成一个年用量几百万美元的市场。本文认为该晶体的色心分为两大类 :即晶体固有色心和辐照诱导色心 ,固有色心主要是在晶体生长或后期热处理过程中由化学变化而引入的 ,辐照诱导色心是由高能粒子或射线辐照感生的物理过程而引起的。本文研究了退火与闪烁性能之间的关系 ,探讨了晶体色心的产生 ,转换和湮没过程 ,并认为对晶体进行热处理是改进晶体闪烁性能的方法之一。

Nd^(3+):KGd(WO_4)_2激光晶体的研究

合成了一系列不同Nd3+ 浓度掺杂的Nd3+ :KGd(WO4 ) 2 粉末样品 ,进行了荧光光谱测试 ,初步确定了Nd3+ 的最佳掺杂浓度 ;测定了Nd3+ :KGd(WO4 ) 2 K2 WO4 生长体系的生长温度曲线 ,生长出尺寸达 50mm的Nd3+ :KGd(WO4 ) 2 优质激光晶体 ,切割出尺寸为 5mm× 5mm× 6mm的优质激光器件 ,采用钛宝石模拟LD泵浦 ,在 1.0 6 μm处得到 2 6 0mW的激光输出 ,斜率效率达到 6 6 % ;在 1.0 3μm处得到 135mW激光输出 ,斜率效率达到 34.3%。

Nd∶NaY(WO_4)_2激光晶体生长

采用提拉法生长出了四方晶系白钨矿结构的Nd:NaY(WO_4)_2(简称Nd:NYW)激光晶体,尺寸为φ20mm×30mm。通过TG-DTA差热分析得到晶体的熔点为1211℃,从XRD分析得到晶胞参数为a=b=0.5212nm,c=1.1268nm,晶胞体积V=0.3062nm^3。讨论了Nd:NYW晶体的生长工艺,给出了晶体生长的最佳工艺参数。通过比较Nd:NaBi(WO_4)_2(简称Nd:NBW)和Nd:NYW的XPD、红外光谱和拉曼光谱测试结果,认为二者结构基本相同,为四方晶系白钨矿结构、I4空间群。

NaY(WO_4)_2∶Sm^(3+)晶体的生长与上转换发光

用Czochralski法生长了高光学质量、大尺寸的NaY(WO4 ) 2 ∶Sm3 + 单晶。测量了晶体在室温下的吸收谱 ,对跃迁的能级进行了指认。在 94 6nm泵浦下测量了晶体的上转换荧光发射谱。研究了NYW晶体中Sm3 + 上转换发光的机制。

Nd^(3+):Er^(3+):KY(WO_4)_2激光晶体的生长和光谱特性

采用熔盐法从K2 WO4助熔剂体系生长出尺寸为 4 5mm的Nd3 + :Er3 + :KY(WO4) 2 透明晶体。从晶体中切割出Ф3× 11 9mm的激光器件 ,测量了晶体的紫外 -近红外的吸收光谱 ,从吸收光谱图上可以看到 ,晶体存在着 974 88nm ;80 1 0 (798 12 ,80 3 95 )nm ;74 8 5 (75 3 5 ,74 3 4 9)nm ;6 5 3 6 1nm ;5 86 6 5nm ;5 18 6(5 4 5 0 3,5 2 1 32 ,4 89 35 )nm ;4 5 2 80nm ;4 0 7 81nm ;36 7 2 2 (377 2 4 ,36 6 4 ,35 8 0 2 )nm九个吸收峰带 ,对各个吸收峰带按照Er3 + 和Nd3 + 离子的能级跃迁进行了归属。同时采用Edinburgh InstrumentF92 0荧光光谱仪在室温下对晶体进行了荧光测试研究。研究结果表明 ,共掺Nd3 + 离子可以增强Er3 + :KY(WO4) 2 对半导体激光器泵浦源 (80 0nm)的吸收。

双掺Er^(3+),Yb^(3+)离子KY(WO_4)_2晶体的光谱性质

研究分析了用助熔剂法生长的Er3+ Yb3+∶KY(WO4)2晶体在室温下的吸收光谱和发射光谱。在吸收谱的350～1750nm区域,除了900～1050nm的谱带是Er3+,Yb3+的共同谱带,其他的都属于Er3+的谱带。用266nm激发时产生540～560,660～680,850～870,1450～1600nm四个发射带;用976nm激发时产生的主要是Er3+的1450～1600nm发射带。这两者的能量转移机制不相同。

大尺寸优质激光晶体Nd^(3+)/Yb^(3+):NaY(WO_4)_2的生长和性能研究

采用提拉法生长了尺寸为Φ25 mm×100 mm的大尺寸Nd3+与Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体。对晶体的生长习性进行了讨论,利用XRD对晶体进行了相分析。测试了晶体的热膨胀特性,得到了主轴方向的热膨胀系数,测得沿c轴的膨胀系数大约为a轴的两倍。在室温下测试了Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体的吸收谱、荧光光谱和相关能级的荧光衰减,用标准与改进的J-O理论分析了吸收光谱与荧光光谱。结果表明,Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体有着较好的光谱性能参数。采用氙灯泵浦Nd3+掺杂的NaY(WO4)2,实现了1.06μm波段786 mJ的激光输出,同时在LD泵浦下,采用LBO晶体倍频,实现了87 mW的激光输出,基频光光转换效率为25%,斜率效率为7.98%。

Yb:NaY(WO_4)_2晶体生长及性能研究

本文首次采用提拉法生长出了四方晶系白钨矿结构的Yb :NaY(WO4 ) 2 晶体 ,通过TG DTA分析得到晶体的熔点为 1 2 1 1℃ ,测试了该晶体的红外光谱、拉曼光谱和吸收光谱。结果表明 ,该晶体在 84 8nm、96 8nm附近有较强、较宽的吸收峰 ,适合于LD泵浦。

Cr^(3+):Al_2(WO_4)_3晶体的生长和光谱特性

采用顶部籽晶法从Na2 WO4 助熔剂体系生长出优质的Cr3+ :Al2 (WO4 ) 3晶体,测定了吸收和荧光光谱,结果表明:Cr3+ 离子在晶体中有两个宽且强的吸收带和一个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为4 2 2和5 95nm ,还有两个较弱的吸收峰,其荧光峰值分别为6 84和6 6 3nm。其荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为6 5 0～82 0nm ,峰值波长为74 0nm ,荧光线峰波长约为6 80nm ,其强度较强。计算了晶场强度和Racah参数,其Dq B =2 4 2 ,晶体属于中阶场介质。研究表明,Cr3+ :Al2 (WO4 ) 3晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出。

Nd:KY(WO_4)_2和Nd:KG(WO_4)_2晶体吸收光谱性能分析

通过研究分析钨酸盐晶体Nd∶KY(WO4)2和Nd∶KG(WO4)2在室温下的吸收光谱,发现这2种晶体具有作为激光晶体的优良特性。根据Judd-Ofelt理论和测试所得的吸收光谱及数据,用VC++编程计算出晶体的谱线强度、振子强度、吸收截面等,拟合得Nd3+离子的3个晶场调节参数Ωλ(λ=2,4,6)的值,并从理论上计算了自发跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和积分发射截面。从计算得出的荧光分支比β可以看出,Nd∶KY(WO4)2(β1060nm=0.438 0)和Nd∶KG(WO4)2(β1060nm=0.461 8)晶体荧光分支比都较大,计算了该晶体的X=Ω4/Ω6,并将其X值与其他晶体的X值加以比较,Nd∶KY(WO4)2和Nd∶KG(WO4)2均易于实现1.06μm激光输出,适合作为LD泵浦的钨酸盐晶体激光器。

Nd∶NaY(WO_4)_2晶体生长与开裂研究

本论文采用提拉法 (CZ)生长了尺寸为1 5mm× 2 0mm的Nd :NaY(WO4) 2 晶体 ,并从理论上讨论了温度梯度、提拉速度、晶体转速和晶体尺寸等工艺参数以及热应变等因素对晶体开裂的影响 ,给出了生长Nd :NaY(WO4) 2

NaY(WO_4)_2晶体生长与开裂分析

本文采用Cz法生长NaY (WO4 ) 2 晶体。研究了钨酸钇钠晶体的生长工艺 ,给出晶体生长的最佳工艺参数为拉速 1 - 2mm/h ,转速为 1 0 - 1 8r/min ,冷却速率为 1 8℃ /h ,轴向温度梯度为液面上 0 7— 1℃ /mm。大量实验表明 ,晶体开裂主要是由热应力引起的。热应力引起的开裂除了沿解理面方向外 ,还由于各方向上热膨胀系数不同 ,而表现为横向层状的断裂 (偏c轴方向生长 )和纵向断裂 (偏a轴方向生长 )两种形式。因此可通过设计合理而稳定的温场、选择最佳工艺参数及退火处理等方法 。

Er/Yb∶KY(WO_4)_2晶体的各向吸收光谱和上转换发光特性

测试了Er/Yb∶KY(WO4)2晶体在室温下3个轴Ng,Np,Nm方向上的吸收光谱,分析比较光谱特性,并计算出各能级跃迁的吸收截面,其中沿Np轴方向有最强的吸收和较大的吸收截面,这有利于激光上能级的粒子数堆积,增大跃迁几率,加强荧光输出。由于掺入Yb3+离子,晶体在980 nm附近有很强的吸收和较大的半峰宽。该晶体在980 nm激光泵浦下有上转换绿光和红光,3个晶轴Np,Ng,Nm轴方向的上转换荧光,波峰位置相差甚微,强弱区别明显,且呈现的各向异性,其中Np方向最强。