稀土離子摻雜氟氧化物玻璃的制備技術(shù)和發(fā)光性能研究.pdf

1、與單晶和陶瓷閃爍體相比，閃爍玻璃具有制備工藝簡單、化學(xué)組成可調(diào)、易制成大尺寸制品以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，這使其成為一種具有吸引力的探測材料。然而，過去已開發(fā)出的閃爍玻璃在密度、光輸出、光產(chǎn)額、耐輻照性能等方面并不十分令人滿意。
　　 本文系統(tǒng)介紹了稀土離子的發(fā)光和玻璃基質(zhì)對發(fā)光離子的影響，綜述了閃爍玻璃的研究進(jìn)展。在此基礎(chǔ)上，選取低毒、低成本的BaF2作氟源，采用傳統(tǒng)熔融法制備了新型單摻Ce3+、Tb3+離子和Ce3+、Tb3+離子共

2、摻Li-Ba-Al-Si、Li-Ba-Gd-Al-Si氟氧化物玻璃；應(yīng)用X射線衍射、紅外光譜、差示掃描量熱(DSC)、透射光譜、熒光光譜以及熒光衰減光譜等檢測和分析手段研究了玻璃組成-結(jié)構(gòu)-發(fā)光性能三者間的變化規(guī)律，取得了一些重要研究成果，為開發(fā)新型閃爍玻璃提供了新思路、新選擇。
　　 研究了單摻Ce3+、Tb3+離子和Ce3+、Tb3+離子共摻Li-Ba-Al-Si、Li-Ba-Gd-Al-Si氟氧化物發(fā)光玻璃體系的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)

3、定性和透光性能。結(jié)果表明，這些氟氧化物發(fā)光玻璃的網(wǎng)絡(luò)主要由[SiO4]和[AlO4]以頂角相連的方式構(gòu)成，可能有部分F-離子進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部；玻璃特征溫度計算(Tx-Tg)值均大于100，具有較好的熱力學(xué)穩(wěn)定性；玻璃在可見光區(qū)具有較高的透光率，而紫外吸收邊較短，有利于發(fā)射光的透過；Li-Ba-Al-Si、Li-Ba-Gd-Al-Si氟氧化物玻璃中可摻入一定量Ce3+或Tb3+或Ce3+/Tb3+離子，是性能較好的閃爍玻璃基質(zhì)材料體系。<

4、br>　　 研究了單摻Tb3+、Ce3+離子Li-Ba-Al-Si氟氧化物玻璃的熒光性能。發(fā)現(xiàn)單摻Tb3+離子Li-Ba-Al-Si氟氧化物玻璃主要發(fā)射藍(lán)綠色熒光，其衰減時間為毫秒級；隨著Tb3+離子摻雜量的增加，5D3→7FJ躍遷幾率降低而5D4→7FJ躍遷幾率升高，由于Tb3+-Tb3+離子中電子間能量的共振轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致齬綠色熒光發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)。而單摻Ce3+離子Li-Ba-Al-Si氟氧化物玻璃則發(fā)出很強(qiáng)的藍(lán)紫光，其衰減時間為納秒級

5、，發(fā)光強(qiáng)度隨Ce3+離子摻雜量增加先增大后降低。
　　 研究了Ce3+、Tb3+離子共摻Li-Ba-Al-Si氟氧化物玻璃的熒光性能。玻璃主要發(fā)射Tb3+離子的藍(lán)綠光；Ce3+、Tb3+離子間發(fā)生Ce3+→Tb3+能量轉(zhuǎn)移，Ce3+離子能夠敏化Tb3+離子的發(fā)光，使得Tb3+離子的發(fā)光強(qiáng)度高于相同濃度Tb3+離子單摻Li-Ba-Al-Si玻璃中Tb3+離子的發(fā)光強(qiáng)度，而熒光衰減時間比單摻Tb3+離子Li-Ba-Al-Si玻璃的大

6、。
　　 研究了Li-Ba-Gd-Al-Si氟氧化物玻璃的熒光性能。Gd3+離子主要發(fā)射314 nm紫外光，其發(fā)射強(qiáng)度隨著Gd2O3含量增加而降低。在Li-Ba-Gd-Al-Si氟氧化物玻璃中摻入Ce3+離子后，玻璃主要發(fā)射Ce3+離子的藍(lán)紫光；Gd3+、Ce3+離子之間能發(fā)生Gd3+→Ce3+能量轉(zhuǎn)移，Ce3+離子發(fā)光強(qiáng)度低于相同摻雜濃度的Ce3+離子單摻Li-Ba-Al-Si玻璃的發(fā)光強(qiáng)度，且隨著Gd2O3含量增加先增大后減

7、小。
　　 研究了單摻Tb3+離子Li-Ba-Gd-Al-Si氟氧化物玻璃的熒光性能。玻璃主要發(fā)射Tb3+離子的藍(lán)綠光；Tb3+離子發(fā)光強(qiáng)度隨著Gd2O3含量增加而增強(qiáng)，Gd3+離子發(fā)光則隨之減弱；Gd3+、Tb3+離子之間能發(fā)生Gd3+→Tb3+能量轉(zhuǎn)移，Gd3+離子敏化Tb3+離子的發(fā)光，使得Tb3+離子發(fā)光強(qiáng)度高于相同摻雜濃度的Tb3+離子單摻Li-Ba-Al-Si玻璃的發(fā)光強(qiáng)度。
　　 研究了Ce3+、Tb3+離