多晶BaF2-CaF2基激光陶瓷的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、BaF2/CaF2具有光學(xué)透過性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，透光范圍寬，聲子能量低等特點(diǎn)，因此BaF2/CaF2廣泛用作光學(xué)器件和固體激光器的基體材料。BaF2發(fā)光衰減時(shí)間為0.6ns，這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最快的無機(jī)閃爍晶體材料。Ce是最適合引入基質(zhì)的稀土元素之一，這是因?yàn)镃e3+將自陷激子發(fā)光轉(zhuǎn)變成自身的快發(fā)光。Tm3+、Ho3+都具有特殊的能級結(jié)構(gòu)，Tm3+/Ho3+摻雜有利于獲得多波段的激發(fā)光。
　　采用共沉淀法制備0.1％Ce3+:B

2、aF2粉體，并采用真空燒結(jié)制備0.1%Ce3+:BaF2透明陶瓷，采用XRD、TEM、SEM和光譜議對粉體結(jié)構(gòu)、形貌、相組成和光譜性能進(jìn)行分析和測試，研究不同冷等靜壓與煅燒順序、燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間等因素對透明陶瓷物相、透光率、相對密度和熒光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，通過共沉淀法制備的0.1%Ce3+:BaF2粉體近似粒狀，細(xì)小、分散均勻、粒徑尺寸約200-300nm，并具有良好的分散性。粉體在600℃下結(jié)晶度最好，保溫時(shí)間4h下，1275℃

3、時(shí)燒結(jié)的0.1%Ce3+:BaF2透明陶瓷的透光率和相對密度達(dá)到最大值，分別為69.2%和98.93%；而透明陶瓷的熒光強(qiáng)度隨燒結(jié)溫度的升高而增強(qiáng)，290nm屬于Ce3+特征吸收峰，在610nm和650nm處有明顯激發(fā)峰，均屬f-f躍遷。先冷等靜壓后煅燒的工藝順序有利于提高陶瓷的透光率和熒光強(qiáng)度；但隨著燒結(jié)溫度的升高，熒光強(qiáng)度差異逐漸減小。同樣的燒結(jié)溫度條件下，保溫時(shí)間對透明陶瓷的性能也有較大的影響，1275℃燒結(jié)保溫時(shí)間為6h時(shí)，0.

4、1%Ce3+:BaF2透明陶瓷的透光率和相對密度達(dá)到最大值，分別為71.4%，和99.24%，熒光強(qiáng)度也達(dá)到最大，且在524nm（5d1→2F7/2）有激發(fā)峰。
　　采用水熱法制備Ce3+:CaF2粉體，并對其進(jìn)行熒光測試。結(jié)果表明：粉體平均粒徑隨反應(yīng)物濃度升高而升高；加入3wt%PEG時(shí)，制備得到的Ce3+:CaF2粉體平均粒徑為92.06nm，而不加入PEG的Ce3+:CaF2粉體平均粒徑為126.76nm；在160℃下制得的

5、Ce3+:CaF2粉體晶粒細(xì)小、均勻；反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度和保溫時(shí)間對熒光強(qiáng)度的影響不大；Ce3+摻雜量為2%時(shí)，粉體中出現(xiàn)第二相，熒光強(qiáng)度隨摻雜濃度的增大先增強(qiáng)后減弱，290nm屬于 Ce3+特征吸收峰，在620nm（2F5/2→2F7/2）處存在激發(fā)峰。
　　采用共沉淀法制備Tm3+/Ho3+:BaF2粉體，結(jié)果表明：Tm3+和Ho3+在BaF2基質(zhì)中最大摻雜濃度均為0.3%。煅燒溫度為800℃時(shí)粉體熒光強(qiáng)度最大。采用真空燒結(jié)