不同浓度Y^(3+)离子掺杂对CaF_(2)晶体性能的影响

氟化钙(CaF_(2))晶体具有良好的光学性能和化学稳定性,常常在极端边缘的光学窗口场景中用作基底材料。值得关注的是,CaF_(2)晶体的抗辐照损伤性能作为紫外激光器窗口材料的关键性能之一,由于解理效应导致的损伤增长过快,实际损伤阈值远低于理论值,无法满足紫外大功率激光器件的需求,是限制其在高功率紫外激光器中应用的主要因素。本研究运用材料组分设计,通过掺杂惰性稀土Y^(3+)引入F_(i)^(-),利用Y^(3+)与F_(i)^(-)之间的团簇作用增加解理面之间的键合数,以达到增强层间结合力,降低解理效应,提高损伤阈值的目的。采用坩埚下降法的晶体生长工艺,使用多孔坩埚在同一条件下制备了不同Y^(3+)掺杂浓度的CaF_(2)晶体,并对掺杂的CaF_(2)晶体的光学质量、机械性能以及热学性能进行分析表征。实验结果表明,适量Y^(3+)掺杂对CaF_(2)晶体的光学性能和热学性能,如透过率、热膨胀系数和热导率等改变较小,不影响CaF_(2)晶体的使用;而对机械性能,如剪切强度影响相对突出,当掺杂浓度为原子分数0.36%时,其剪切强度提高了68.4%,对应Y:CaF_(2)晶体的激光损伤阈值提高了166%。

CaF_(2)污泥对硅酸盐水泥性能的影响及机理分析

固废利用是实现“双碳”目标的重要途径之一。本文以固废CaF_(2)污泥为水泥掺合料,通过抗压强度、浆体流动度试验探讨了CaF_(2)污泥掺量对水泥胶凝材料性能的影响,并结合XRD、SEM及TGA-DSC等微观表征测试进行机理分析。结果表明,CaF_(2)污泥的掺加有利于提高水泥胶凝材料的早期强度,CaF_(2)污泥掺量为8%(质量分数)的胶凝材料抗压强度表现较好。CaF_(2)污泥的掺加会导致浆体流动度降低,但掺量低于10%(质量分数)时对浆体流动度影响并不显著,掺量为8%、10%(质量分数)时浆体流动度比未掺加CaF_(2)污泥时降低了3.0%。CaF_(2)污泥在胶凝材料中主要起物理效应,CaF_(2)污泥能够形成更多的结晶位点,促进水泥水化。CaF_(2)污泥掺量增加使水泥的稀释效应及团聚效应显著。掺量为8%(质量分数)的CaF_(2)污泥复合水泥的微观性能较好。

Tb掺杂Bi_(2)WO_(6)降解盐酸四环素性能

Bi_(2)WO_(6)可作为光催化剂具有光响应范围窄、光生电子空穴对分离效率不高等缺陷。为此,用水热法制备Tb离子掺杂的Bi_(2)WO_(6)(Tb BWO),通过可见光照射下降解盐酸四环素(TCH)来评价其光催化性能,并对其光催化活性的提升、降解机制和光催化剂的稳定性进行分析。结果表明,当Tb离子的摩尔分数为1.2%时,1.2Tb BWO的光催化活性最高,反应240 min后,盐酸四环素的降解率达到60.1%。Tb BWO光催化活性的提高得益于Tb离子掺杂在BWO的导带能级附近引入了杂质能级,减小了禁带宽度,促进了光生电子空穴对的产生;氧空位吸附O_(2)并与捕获的电子反应生成强氧化剂超氧自由基(·O^(-)_(2)),从而抑制光生电子空穴对的复合;Tb^(4+)则被光生电子还原成Tb^(3+),同时Tb^(3+)被O_(2)氧化生成Tb^(4+)和·O^(-)_(2),也促进了光生电子空穴对的分离。盐酸四环素被自由基·O^(-)_(2)和h+分解,其中·O^(-)_(2)起到至关重要的作用。每个循环后用乙醇清洗表面吸附的盐酸四环素,可使得Tb BWO保持良好的稳定性。

2型糖尿病合并肺结核患者空腹血糖水平与痰涂片、T-SPOT.TB结果的关系及结核分枝杆菌rpoB基因检测临床意义

目的探究2型糖尿病(type 2 diabetes nephropathys,T2DM)合并肺结核患者空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)水平与痰涂片、结核分枝杆菌T细胞斑点实验(T-cell spot test for tuberculosis infection,T-SPOT.TB)结果的关系及结核分枝杆菌rpoB基因检测的临床意义。方法选取2022年1月—2023年1月昆明市第三人民医院收治102例T2DM合并肺结核患者作为研究组,另选同期在我院治疗的102例单纯肺结核患者作为对照组。比较2组临床资料、痰涂片和T-SPOT.TB检查结果,并对研究组不同FPG水平患者痰涂片阳性率、T-SPOT.TB阳性率进行比较,分析痰涂片阳性率、T-SPOT.TB阳性率与患者FPG水平的相关性。对2组进行结核分枝杆菌培养,分离利福平(rifampicin,RFP)耐药菌株和敏感菌株,比较2组2种菌株rpoB基因检测结果。结果研究组咳嗽、呼吸困难、厌食、盗汗、胸痛、咯血、发热发生率、痰涂片阳性率、T-SPOT.TB阳性率均高于对照组(P均<0.05)。不同FPG水平患者痰涂片阳性率比较,差异具有统计学意义(P=0.003);T-SPOT.TB阳性率比较,差异无统计学意义(P=0.262);痰涂片阳性率与T2DM合并肺结核患者FPG水平呈正相关(rs=0.386,P=0.015),T-SPOT.TB阳性率与FPG水平无明显相关性(rs=0.127,P=0.326)。研究组RFP耐药菌株多于对照组,研究组RFP耐药菌株rpoB基因突变率高于RFP敏感菌株(P均<0.05)。结论T2DM合并肺结核患者FPG水平与痰涂片结果呈正相关,但与T-SPOT.TB结果无相关性。与单纯肺结核患者相比,T2DM合并肺结核患者更易感染耐药株。通过检测耐药基因rpoB,可快速识别检测结核分枝杆菌对RFP耐药性,为临床治疗提供科学指导。

Tb^(3+)、Eu^(3+)离子共掺杂的MgAl_(2)O_(4)发光性能研究

采用水热辅助固相法,以Al(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和Mg(NO_(3))_(2)·6H_(2)O为原料,尿素为沉淀剂,制备了Tb^(3+)、Eu^(3+)共掺杂镁铝尖晶石荧光粉。用X射线衍射、扫描电子显微镜对所得产物的相结构和形貌予以表征,结合荧光激发、发射光谱和CIE色度图分析了荧光粉的光致发光性能。结果表明:在一定浓度范围内,掺杂Tb3+和Eu^(3+)离子后基质MgAl_(2)O_(4)的晶体结构并未发生改变,而当引入沉淀剂后,获得了具有良好分散性的棒状颗粒,且Tb^(3+)与Eu^(3+)间的浓度变化对样品形貌的影响甚微。在此基础上,以377 nm近紫外光作为激发光源实现了可见光区由粉至红的多色可调谐发射。

CaCl_(2)-CaF_(2)-CaO三元体系的相图计算

基于Calphad方法,首先对CaCl_(2)-CaO、CaCl_(2)-CaF_(2)和CaO-CaF_(2)体系进行了系统的热力学评估和优化。采用置换溶液模型来描述液相和固溶体相的吉布斯自由能,所有中间相因其固溶区域十分有限而近似处理成准化学计量比化合物,且其自由能依据Neumann-Kopp规则定义。其次,利用Muggianu溶液几何模型将优化获得的所有子二元系的模型参数扩展至CaCl_(2)-CaO-CaF_(2)三元体系。最后,对共晶点进行配样和差示扫描量热法(DSC)测试,通过引入三元交互参数使计算结果与试验数据一致,从而获得了一套自洽的CaCl_(2)-CaO-CaF_(2)三元体系热力学数据库。

稀土发光材料Y_(2)O_(3)∶Tb的制备及表征

以硝酸钇、硝酸铽、氨水为原料,采用水热合成法制备Y_(2)O_(3)∶Tb。实验探究了所需反应物之间的最佳条件,并用红外光谱法和荧光分光光度法对样品进行了表征。结果表明,当反应物硝酸钇与硝酸铽体积比为5∶1,pH值为9.2,煅烧温度为1100℃时,得到样品Y_(2)O_(3)∶Tb良好。Y_(2)O_(3)∶Tb的红外特征峰在1200 cm~(-1)和560 cm~(-1)处,荧光的激发波长为518 nm,具有很强的荧光性能,是比较理想的稀土发光材料。

激光照明用YAG∶Ce-CaF_(2)荧光陶瓷的冷烧结制备

荧光陶瓷是激光照明的关键材料。为探究低温制备荧光陶瓷的可行性,采用冷烧结工艺在425℃成功制备了致密度高、晶粒尺寸均匀、相界分明的YAG∶Ce-CaF_(2)复合荧光陶瓷。结果表明:发光相与基体之间没有可检测到的界面反应;制备的荧光陶瓷具有较高的量子效率(74.3%)、较好的热导率(室温可达9.4 W·m^(-1)·K^(-1))、优异的热稳定性(在400 K时发光强度仅损失4.3%);在蓝光激光(451 nm)激发下,复合荧光陶瓷表现出良好的黄光发射,并展现出光通量为910.7 lm和流明效率为91.07 lm·W^(-1)的高亮度白色激光照明,其荧光寿命无衰减(66 ns),相关色温为4483~8247 K,显色指数为73.4~83.6。冷烧结工艺是低温条件下制备性能优良荧光陶瓷的新方法。

CaF_(2):Eu^(2+)纳米粉体的水热合成及发光性能研究

针对高生物毒性氚化水的检测需求,无机纳米闪烁体提供了一种新的解决思路。采用水热法合成了CaF_(2):Eu^(2+)纳米颗粒,结合XRD、SEM、FS等表征手段,对比了水热反应条件对粉体物相组成、微观形貌、光学性能的影响。结果表明,所获样品均为立方结构的纯相CaF_(2),近球形颗粒分散良好,平均粒径约30 nm。CaF_(2):Eu^(2+)纳米粉体在339 nm紫外光激发下显示出425 nm的特征发射峰,在180℃、24 h条件下具有最佳的发射强度。

193 nm激光下不同含量Y杂质CaF_(2)晶体辐照损伤研究

氟化钙晶体的抗辐照性能是其在深紫外光刻应用中的关键性能之一,目前氟化钙晶体在193 nm激光辐照下的损伤过程尚不清楚。本文报道了193 nm激光辐照下氟化钙晶体的损伤行为及影响损伤的关键缺陷因素。通过193 nm激光辐照试验,发现晶体损伤主要表现为晶体内部产生的辐照诱导色心与表面产生的辐照诱导损伤坑。通过紫外–可见分光光度计对辐照诱导色心分析,并将不同色心吸收系数与Y杂质含量进行线性拟合。结果表明:Y离子具有与F心结构波函数发生重叠的低位轨道,两者发生轨道杂化易形成色心稳定结构;线性拟合结果表明Y离子含量与氟化钙晶体本征色心之间存在线性关系,说明Y元素是影响色心形成的关键杂质离子。实验表征了辐照诱导损伤坑的元素分布和结构缺陷。EDS结果表明损伤坑处伴随着钙元素含量上升和氟元素含量下降,证实H心扩散、F心聚集导致了辐照损伤;EBSD结果表明表面辐照损伤优先在位错处产生。因此,降低杂质含量及位错密度是提高氟化钙晶体在193 nm激光下抗辐照损伤性能的重要途径。

TB2钛合金电化学机械抛光试验研究

航天器用星箭连接带的材料为TB2钛合金,对表面质量要求严格。提出电化学–电化学机械组合抛光TB2钛合金的方法,通过机械作用控制表面TiCl4黏性层厚度,设计了固结磨料工具阴极,搭建了电化学机械抛光试验系统。开展了不同组合形式的电化学–电化学机械组合抛光优选试验,研究了电压、工具转速、进给速度等工艺参数对组合抛光后表面质量的影响,最后,在电压25 V、工具阴极转速100 r/min、工具阴极进给速度30 mm/min,电化学抛光1次+电化学机械抛光1次组合形式交替加工15次的条件下,获得了表面粗糙度Ra0.031μm、Sa0.082μm的表面。实现了TB2钛合金薄板零件的连续抛光。

Tb^(3+)离子掺杂CaF_(2)晶体的生长和发光性能

使用温梯法生长了10%Tb,x%Y∶CaF_(2)(x=0,3,5,10)系列晶体。通过X射线衍射分析了晶体结构,结果表明高浓度的稀土离子掺杂使得晶胞参数增大,但是仍然保持CaF_(2)的萤石立方结构。采用吸收光谱、发射光谱及荧光衰减曲线等测试数据对其发光性能进行了研究。通过J‑O理论计算,共掺Y^(3+)离子后,光谱品质因子Ω_(4)/Ω_(6)由0.75增加到0.80。F‑L公式计算得到10%Tb∶CaF_(2)绿光545 nm处和黄光583 nm处的发射截面分别为0.89×10^(-21) cm^(2)和0.082×10^(-21) cm^(2),10%Tb,10%Y∶CaF_(2)在绿光545 nm处和黄光583 nm处的发射截面分别为0.89×10^(-21) cm^(2)和0.077×10^(-21) cm^(2)。并且Tb^(3+)离子^(5)D_(4)能级的荧光寿命都在5 ms以上,并不存在高浓度掺杂导致的荧光寿命降低现象,长荧光寿命意味着Tb^(3+)离子绝佳的储能能力。实验结果表明,Tb∶CaF_(2)及Tb,Y∶CaF_(2)晶体是有极大潜力实现可见激光输出的激光增益介质。

痕量La杂质对CaF_(2)晶体γ辐照诱导色心光谱特性的影响

氟化钙晶体的抗γ射线辐照性能是其在太空应用的关键性能之一。本文报道了痕量La杂质对氟化钙晶体γ辐照诱导色心的影响。主要采用吸收光谱、电子顺磁共振(EPR)等手段对辐照前后存在不同痕量La杂质的氟化钙晶体进行研究。结果表明,辐照后的氟化钙晶体产生多个色心吸收带,且吸收带的吸收系数随辐照剂量和La杂质浓度增加而增加。EPR证实这种吸收带的形成是由氟化钙晶体中F心引起的,而La^(3+)的存在影响氟化钙晶体F心的稳定性和光谱位置,本文提出了La^(3+)与氟化钙晶体中F心存在的可能机制。

CaF_(2):Mn(TLD-400)热压片的高剂量响应特性

利用^(60)Coγ辐照装置研究了CaF_(2):Mn(TLD-400)热压片在高剂量水平的热释光响应性能,获得了CaF_(2):Mn热压片高剂量响应新曲线。研究结果表明:发光曲线由一个复合峰构成,复合峰形状与辐照剂量密切相关;采用动态布点和慢加热速率获得了1~3500 Gy范围高精度剂量响应曲线,由γ响应灵敏度相差近5倍的两段线性区域(1~500 Gy、500~2200 Gy)和一段饱和区域(2200~3500 Gy)构成,响应饱和前未出现亚线性或超线性响应区域,此响应特点未见相关报道;饱和剂量阈值为2200 Gy,小于厂商标称测量上限2600 Gy;CaF_(2):Mn热压片受到饱和剂量辐照后发光强度下降3%~9%,高温退火无法恢复其性能,表明γ辐照损伤已出现,损伤剂量阈值约3000 Gy。本文研究结果为γ总剂量效应模拟实验中电子器件辐射剂量测量提供了重要参考。

黄磷炉渣制SiO_(2):Tb^(3+)荧光材料及其发光性能研究

以工业废弃物黄磷炉渣为原料,用硝酸浸出得到具有三维网状结构的二氧化硅(SiO_(2))。采用化学沉淀法制备出荧光强度较高以及良好的光学稳定特性的SiO_(2):Tb^(3+)荧光材料。通过X射线衍射、热重-差热分析、红外吸收光谱、扫描电子显微镜和荧光光谱等现代分析手段对荧光材料表面形貌和内部结构特征以及发光性能进行表征测试。结果表明,SiO_(2):Tb^(3+)荧光材料为无定型结构。在激发光谱图中,377 nm(7F 6-5L 10)处有一较强的激发峰,其发射峰位于544 nm处,归属于Tb^(3+)的5D 4-7F 5特征跃迁发射,在紫外光照射下呈现明亮的绿色荧光。经过30天的材料稳定性测试,荧光强度下降速度仅为38 a.u/天,基本保持稳定,证实了该材料具有良好的光学稳定特性。

DPA/CaF_(2):Tb^(3+)纳米晶的合成及性能研究

采用水热法制备了形貌单一、水分散性好的DPA/CaF_(2)∶Tb^(3+)(DPA为2,6-吡啶二甲酸)发光纳米晶,并对纳米晶的结构以及发光性能进行了研究。采用荧光光谱研究了常见过渡金属离子Cd^(2+)、Co^(2+)、Cr^(3+)、Cu^(2+)、Fe^(3+)、Mn^(2+)、Ni^(2+)、Zn^(2+)对纳米晶发光的影响。结果表明:Co^(2+)、Cr^(3+)、Fe^(3+)、Mn^(2+)这4种离子对DPA/CaF_(2)∶Tb^(3+)纳米晶的发光具有强的猝灭作用,其中Fe^(3+)的猝灭作用最强,浓度为5×10^(-4) mol/L的Fe^(3+)对DPA/CaF_(2)∶Tb^(3+)纳米晶在543nm处的荧光强度猝灭了92.75%,并探讨了Fe^(3+)猝灭纳米晶的发光机制。

紧固件用TB2钛合金棒材热处理工艺研究

研究了热处理工艺对原始组织为粗大β晶粒+少量细小α晶粒的紧固件用TB2钛合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,棒材组织中α相含量逐渐减少,β晶粒尺寸明显增大,经780℃固溶后强度和塑性匹配最好;固溶+时效处理时,随着时效温度的升高,棒材组织中析出的次生α相体积分数先增加后减少,且棒材强度先升高后降低;经固溶+预拉伸变形+时效处理后,棒材组织中晶粒有一定细化,次生片状α相含量增多,抗拉强度较固溶后直接时效提高了近10%。

CaF_(2):Yb^(3+)/Er^(3+)/X(X=Li^(+),Na^(+),K^(+))近红外二区发光性能研究

利用热分解法制备了CaF_(2):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米颗粒,通过改变Yb^(3+)和Er^(3+)的掺杂浓度对其近红外二区(NIR-Ⅱ)发光性能进行调节,研究结果表明,当Yb^(3+)掺杂浓度为20%,Er^(3+)掺杂浓度为2%时,在980 nm光源激发下,NIR-Ⅱ发光性能最强,且纳米颗粒分散性良好,尺寸均匀。然后,进一步研究了不同的碱金属离子(Li^(+)、Na^(+)、K^(+))共掺杂对其NIR-Ⅱ发光性能的影响,研究结果表明,Li^(+)掺杂因不利于纳米颗粒成核导致NIR-Ⅱ发光性能降低,Na^(+)和K^(+)掺杂均有利于NIR-Ⅱ发光性能提升。相比而言,K^(+)离子半径更大,更有利于破坏晶体场的局部对称性,因此,在K^(+)共掺杂的情况下NIR-Ⅱ发光性能最强。

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷的制备与结构:水浴合成中H_(2)SO_(4)/Gd_(2)O_(3)摩尔比的影响

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷以其明亮的绿色发光、高能量转换效率和高中子俘获截面而广泛应用于中子成像和工业无损检测等领域,但Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中存在的Gd_(2)O_(3)第二相影响其闪烁性能。本工作以H_(2)SO_(4)和Gd_(2)O_(3)为原料,采用水浴法合成Gd_(2)O_(2)S:Tb前驱体,研究了H_(2)SO_(4)与Gd_(2)O_(3)的摩尔比(n)对前驱体和Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体性能的影响。前驱体的化学组成随n增大而变化:2Gd_(2)O_(3)·Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(n<2.00)、Gd_(2)O_(3)·2Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(2.25≤n≤2.75)和Gd_(2)(SO_(4))_(3)·8H_(2)O(n=3.00),经过空气煅烧和氢气还原后,所有的粉体均形成Gd_(2)O_(2)S相。Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的形貌与前驱体的相组成密切相关,随着n增大,Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的XEL强度增加呈现出两个阶段,对应前驱体的相转变阶段。采用真空预烧结合热等静压烧结制备了Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷,相较于n为2.00、2.25、2.50,其他n制备的Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷都达到了较高的相对密度和XEL强度,不同n制备的陶瓷中都存在Gd_(2)O_(3)第二相,n增大有利于减少陶瓷内部的第二相,为进一步消除Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中的第二相提供了思路。

双钙钛矿Ba_(2)LuNbO_(6):Tb^(3+)闪烁体多模式X射线探测

采用高温固相法制备了双钙钛矿结构的Ba_(2)LuNbO_(6):x Tb^(3+)(x=0.01,0.02,0.05,0.10,0.20)闪烁体材料,并系统地研究了其晶体结构、形貌和X射线激发的光学性能。研究表明,在X射线激发下,Ba_(2)LuNbO_(6):Tb^(3+)的发射光谱主要由Tb^(3+)的特征发射组成,其中最强发射峰位于545 nm处。X射线发射(RL)强度随Tb^(3+)浓度的增加逐渐增大,当x=0.1时发射强度达到最大值。此外,X射线辐照5 min后的热释光(TL)曲线显示该样品存在位于T1(377 K)和T2(460 K)的两个陷阱。其陷阱深度分别为0.754 eV和0.920 eV,这表明该材料具有潜在的X射线信息存储性能。因此,我们可通过加热或者980 nm激光二极管激发,有效诱导读出存储在深陷阱中的载流子,实现高亮度光激励发光(PSL)和热刺激发光(TSL)。基于此,由Ba_(2)LuNbO_(6):Tb^(3+)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)所制备的柔性闪烁体薄膜,在低X射线剂量辐照下表现出优异的X射线成像分辨率(12.5 lp/mm)以及延时成像特性。以上结果表明,所制备的Ba_(2)LuNbO_(6):0.1Tb^(3+)在X射线探测和X射线信息存储方面具有潜在的应用前景。