稀土離子摻雜閃爍玻璃和閃爍光纖面板的制備與發(fā)光性能的研究.pdf

1、分類號：TL812.1密級：可公開UDC：編號：稀土離子摻雜閃爍玻璃和閃爍光纖面板的制稀土離子摻雜閃爍玻璃和閃爍光纖面板的制備與發(fā)光性能的研究備與發(fā)光性能的研究InvestigationonPreparationLuminescencePropertiesInvestigationonPreparationLuminescencePropertiesofofRareEarthIonsDopedScintillatingGlassRare

2、EarthIonsDopedScintillatingGlassOpticalpticalFiberiberPlateslates學位授予單位及代碼：長春理工大學(10186)學科專業(yè)名稱及代碼：材料物理與化學(080501)研究方向：光學與特種光學玻璃技術(shù)申請學位級別：博士指導(dǎo)教師：呂景文研究員研究生：張勇論文起止時間：2013.072016.10I摘要隨著高能物理、工業(yè)探測和醫(yī)學成像等領(lǐng)域的快速發(fā)展，社會各個領(lǐng)域?qū)﹂W爍體材料的需求日

3、益增加，閃爍體材料的研究已成為廣大研究者們的關(guān)注熱點。閃爍晶體由于制備過程復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、大批量和大尺寸生產(chǎn)難度大以及各部分發(fā)光特性存在差異等因素，使其在應(yīng)用上受到制約。相比之下，閃爍玻璃的制備工藝簡單、成本低廉、組分和性能連續(xù)可調(diào)、塑形加工性能優(yōu)異，易于大批量、大尺寸生產(chǎn)，使其成為高性能閃爍材料研究和應(yīng)用的關(guān)注熱點，對其研究也取得了很大的進展。但選擇合適的玻璃基質(zhì)材料，改善和調(diào)控各種稀土離子在不同玻璃基質(zhì)中的發(fā)光性能仍是閃爍玻璃研究

4、的重要內(nèi)容。本論文以Tb3、Ce3、Eu3摻雜釓鋇鋁硅酸鹽氟氧閃爍玻璃為研究對象，較為系統(tǒng)的研究了稀土離子單摻情況下的發(fā)光機理以及摻雜濃度對玻璃材料的微觀結(jié)構(gòu)、光學性質(zhì)的影響，并討論了玻璃中Gd3離子與其它稀土離子間的能量傳遞機制。隨后，研究了玻璃組成中F、Gd3含量以及敏化離子Ce3、Dy3對Tb3離子在釓鋇鋁硅酸鹽氟氧玻璃中發(fā)光性能的影響，并在獲得高X射線探測效率的Tb3激活閃爍玻璃的基礎(chǔ)上，初步探索了閃爍光纖面板的制備工藝。研究結(jié)

5、果表明：（1）采用高溫熔融法成果制備了Tb3、Ce3、Eu3離子單摻和Ce3Tb3、Dy3Tb3離子共摻的釓鋇鋁硅酸鹽氟氧玻璃。這些玻璃的網(wǎng)絡(luò)骨架是由[SiO4]四面體和[AlO4]四面體以頂點相連的方式構(gòu)成，Gd3、Ba2和其它稀土離子處于網(wǎng)絡(luò)間隙，F(xiàn)離子部分取代O2進入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部；玻璃具有較高的密度和良好的熱穩(wěn)定性以及高可見區(qū)透過率。（2）在紫外光的激發(fā)下，Tb3單摻閃爍玻璃發(fā)出明亮的綠光，主要源于5D4→7FJ(J=6543)的電子

6、躍遷。隨著Tb3離子摻雜濃度的增加，發(fā)光強度不斷增強，但熒光壽命變短；Tb3離子之間的交叉弛豫過程有利于5D4態(tài)的躍遷發(fā)射。Ce3單摻閃爍玻璃在紫外光的激發(fā)下發(fā)出強烈的藍紫光，是由Ce3離子的5d4f電子躍遷引起；隨著Ce3摻雜濃度的增加，發(fā)光峰位置不斷紅移，發(fā)光強度先增強后減弱，最佳的Ce3摻雜濃度為0.1mol%；熒光衰減時間為納秒級，且隨摻雜濃度的增加而減小。Eu3單摻閃爍玻璃在紫外光激發(fā)時主要發(fā)出紅光，源于Eu3離子的5D0→7