热障涂层用Y_xGd_(3-x)Al_5O_(12)陶瓷的固相合成及其机理研究

以Y2O3、Gd2O3和Al2O3为原料,利用固相合成法在1600℃下合成了具有石榴石结构的YxGd3-xAl5O12材料,其中x=1,1.5,2,3。采用XRD对合成产物的物相组成以及合成机理进行了分析表征。结果表明:合成产物的晶面间距随x值的增大而减小,在固相合成反应过程中生成了中间相Y4Al2O9和GdAlO3。

掺铈钆铝镓石榴石闪烁晶体的研究进展及应用

掺铈钆铝镓石榴石(Ce∶GAGG)是一种新型的无机闪烁晶体材料,在核医学成像、环境辐照剂量监测、空间探测、国土安全及地质勘探等领域有广阔的应用前景。该文总结了Ce∶GAGG闪烁晶体在国内外的最新研究进展,综述了Ce∶GAGG闪烁体探测器在地基、空基和天基搭载平台上的应用,最后展望了Ce∶GAGG晶体材料及其应用的发展方向。

Gd_3Al_5O_(12)∶Eu^(3+)柠檬酸盐硝酸盐燃烧法合成及其发光性能研究

采用柠檬酸盐硝酸盐燃烧法,在较低的温度(900℃)下成功地合成单一晶相Gd3Al5O12∶Eu3+发光粉体,紫外激发荧光光谱分析表明,粉体615 nm和593 nm荧光发射源于Eu3+的5D0-7F2和5D0-7F1跃迁.该方法中各工艺条件(如pH值、柠檬酸/金属离子比、煅烧温度)对Gd3Al5O12∶Eu3+发光性能均有影响,通过试验得出了获得最佳发光性能荧光粉体的工艺参数.

共沉淀法制备Ce、Pr共掺杂GAGG粉体及发光特性

用化学共沉淀法一次煅烧工艺制备Ce,Pr∶GAGG粉体,利用XRD、SEM、荧光光谱仪等对样品表面形貌及发光性能进行表征,研究煅烧温度、沉淀剂引入草酸根对粉体发光性能的影响。结果表明,前驱体经950℃煅烧3 h后全部转变为GAGG相,Pr^(3+)、Ce^(3+)共掺未改变基质的物相结构;沉淀剂引入草酸铵后,粉体发射光谱积分强度由333 573 a.u上升至420 894 a.u,沉淀剂引入草酸根能提高粉体的发光性能。荧光寿命测试表明,在Ce∶GAGG中掺入Pr^(3+)可使Ce^(3+)的荧光寿命降低,衰减时间为35.43 ns。

CT的透视眼

结合闪烁材料设计开发与后端探测器应用需求及发展,基于CT装备对材料及器件的具体性能要求,有针对性地开发新一代面向医疗CT应用的闪烁材料与阵列。拟采用钆镓铝石榴石闪烁陶瓷为主要研究对象,通过阐明"材料设计-制备工艺-微观结构-闪烁性能"的内在关联与作用机制,实现高性能低成本稀土闪烁材料的性能裁剪与可控制备,显著地提升余辉、发光效率、抗辐照损伤等关键闪烁性能参数,使之满足未来CT、PET探测器的应用需求。

基于铈钆共掺杂YAG单晶荧光片的高光效白光LED

为了满足高功率白光发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)对荧光体的高性能要求,对白光LED用CexGd∶YAG单晶荧光材料的制备和光学、电学、热学特性进行了研究。采用提拉法生长了CexGd:YAG(x=0.02,0.04,0.06,0.08)单晶,并借助于X射线衍射(XRD)、吸收光谱、发射光谱等对晶体的光谱特性进行了表征,同时也测试分析了相对荧光强度随温度的变化关系、基于不同Ce 3+浓度CexGd:YAG单晶的白光LED性能参数。结果表明CexGd:YAG单晶在450 nm的蓝光激发下,产生一个500~650 nm的宽峰发射,在100℃高温下,其荧光光强比商用荧光体粉末高出10%。当Ce^3+浓度为6%时,采用CexGd:YAG单晶荧光片的白光LED光效高达153 lm/W,是Ce:YAG和树脂荧光材料白光LED的两倍多。CexGd:YAG单晶荧光片,具有更高更稳定的荧光光强,制作的白光LED光效有明显提升,有望成为新型的商用荧光体。

(Gd,Lu)_(3)Al_(5)O_(12)∶Tb^(3+),Eu^(3+)透明陶瓷制备与发光性能

通过简单的化学沉淀法制备了纳米前驱体,结合真空烧结工艺,制备了一系列镥稳定钆铝石榴石{(Gd,Lu)_(3)Al_(5)O_(12)∶Tb,Eu}透明陶瓷。将透明陶瓷加工成1 mm厚的圆片,对透明陶瓷样品进行了X射线衍射、光致发光、透过率和衰减时间等表征。高温烧结过后,陶瓷样品仍保持稳定的石榴石相。选定313 nm作为透明陶瓷的激发波长,可获得最强的荧光发射。此外,通过对不同样品进行紫外可见荧光测试,获得了由绿光到红光的可调节发射。在313 nm激发,543 nm和591 nm的监测波长下,透明陶瓷样品均具有Eu^(3+)的毫秒级衰减时间。

微量MgO掺杂对GAGG∶Ce晶体光学和闪烁性能的影响

共掺杂离子是优化晶体闪烁性能的重要手段之一,本文采用提拉法生长了GAGG∶Ce和GAGG∶Ce,0.1%Mg晶体。通过测试硬度、透过率、X射线激发发射(XEL)谱和符合时间分辨率等方法研究了微量MgO掺杂对GAGG∶Ce光学及闪烁性能的影响。GAGG∶Ce和GAGG∶Ce,Mg的维氏硬度平均值分别为1430 kg/mm^(2)和1420.4 kg/mm^(2),表明Mg^(2+)的掺杂几乎没有对GAGG∶Ce的硬度产生影响。XEL谱结果表明,共掺杂Mg^(2+)后GAGG∶Ce晶体的发光峰值波长约为540 nm,但5d_(1)→^(2)F_(5/2)及5d_(1)→^(2)F_(7/2)发射峰红移了12~24 nm,Mg^(2+)的引入可能改变了Ce^(3+)的5d1激发态向^(2)F_(5/2)和^(2)F_(7/2)跃迁几率分布。通过共掺杂Mg^(2+),发现尽管光产额由5.8×10^(8)lx/MeV(58000 ph/MeV)降低为4.15×10^(8)lx/MeV(41500 ph/MeV),但GAGG∶Ce,Mg符合时间分辨率得到了显著改善,达146 ps。此外,比较不同尺寸样品的光产额,发现GAGG∶Ce,Mg对闪烁发光的自吸收程度小于GAGG∶Ce。以上结果表明,微量MgO掺杂是优化GAGG∶Ce晶体闪烁性能的有效途径。

钆铝石榴石(GdAG)基发光材料研究进展

钆铝石榴石(Gd3Al5O12,GdAG)是性能优异的发光基质材料,但其在高温煅烧时易发生分解,导致得到纯相GdAG基发光材料比较困难。近年来,研究证实通过小半径Ln3+(Ln=Y,Lu,Tb)取代部分Gd3+,或通过离子半径更大的M3+来取代Al的位置扩大十二面体间隙,可以稳定GdAG晶格,得到纯相GdAG基发光材料。本文综述了GdAG基发光材料在晶格稳定化、下转换发光、上转换发光等方面的研究进展,并探讨了GdAG基单晶、薄膜和陶瓷的制备、性能及其在射线探测和医学成像等领域的应用前景。

无机闪烁体钆镓铝石榴石(GAGG)的性能研究及应用

讨论了新型无机闪烁体——钆镓铝石榴石(GAGG)的应用前景,对该种闪烁体的各项性能进行实验测试,发现其发光衰减快,能量分辨率较高,余辉时间短,与传统无机闪烁体相比有较明显性能优势。在此基础上,采用GAGG闪烁体耦合新型光电转换器件硅光电倍增管,研制成单通道辐射探测器,并对其基本性能进行了测试。

面向核退役场景的阵列式康普顿相机成像系统研制

基于23×23阵列GAGG(Ce)探测器以及行/列读出电路设计并研制了适用于核退役场景的康普顿相机系统,探测器由阵列式掺铈钆铝镓石榴石[GAGG(Ce)]耦合硅光电倍增管(Si-PM)而成;开发了基于GPU加速的SOE(subsetdriven origin ensemble iteration)算法,用于加速重建过程。完成研制后,评估了探测器及系统性能:探测器性能方面,所研制相机的能量分辨率为6%±0.6%@662 keV(半峰全宽),位置分辨率为2.2 mm,探测器能量线性度良好(线性拟合优度R2=0.991);成像性能方面,对于活度为1.11×10^(7)Bq的^(137)Cs点源,将其放置在成像系统正前方3.4 m处的初步成像时间仅需20 s,成像系统角分辨率为7°@JND(just noticeable difference)。最后针对应用场景进行了模拟,结果表明:本文研制的康普顿相机可在π视场范围内同时对多个放射源进行成像定位,可用于核退役放射性测量过程,减少作业人员受照剂量。