金属离子掺杂BaF2:Eu3+及(Y/Lu)3Al5O12:Ce3+/Pr3+闪烁陶瓷粉体发光特性研究

来源 :新疆师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:snower2010
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论文阐述主要的内容分为三个部分,第一部分是关于掺杂金属离子Li+、Na+、Al3+对Ba F2:Eu3+发光性能的影响;第二部分是分析稀土离子Ce3+/Eu3+共掺杂YAG石榴石闪烁陶瓷粉体发光性质研究;最后一部分是探究添加不同助熔剂对Lu AG:Pr3+闪烁陶瓷粉体发光特性的影响。第一部分:使用传统的高温固相法合成了Ba F2:Eu3+陶瓷前驱粉体以及一系列金属离子Li+、Na+、Al3+和Eu3+共掺杂的Ba F2陶瓷前驱粉体。利用X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱和荧光衰减曲线表征手段,分别对样品的微结构、形貌、发光性能进行表征。实验结果显示,在266nm激发下,掺杂摩尔浓度为9%的Li+、Na+、Al3+样品比单掺23%Eu3+样品的611nm处发光强度分别提高了371%、51%及35%。掺入Li+、Al3+后Eu3+5D0能级的衰减时间均延长,Na+的掺入使Eu3+的能级寿命变更短。相比不掺杂金属离子的样品,9%Li+、6%Na+、23%Eu3+共掺Ba F2样品及9%Li+、12%Al3+、23%Eu3+共掺Ba F2样品的发光分别提高73%和205%,相应的能级寿命均增加。第二部分:利用高温固相法制备Ce3+/Eu3+共掺Y3Al5O12闪烁陶瓷粉体。XRD结果表明,所有合成的样品仍然是Y3Al5O12基质的立方相。由于离子半径的差异,所有样品的主峰(420)面向小角度发生偏移。采用光致激发发射谱研究了随着Eu3+浓度的增加对Ce3+和Eu3+发光性能的影响以及Ce3+向Eu3+的能量转移。随着Eu3+掺杂浓度的增加,合成粉末Ce3+的寿命逐渐降低。(Ce0.01Eu0.09Y0.9)3A15O12样品的寿命最短,仅为4.32ns。最后讨论了样品的热释光曲线随Eu3+掺入浓度的增加而变化,并解释了从Ce3+到Eu3+的两种电子转移途径。第三部分:利用高温固相法制备一系列不同浓度的助熔剂Ba F2和H3BO3掺入Lu2.985Al5O12:0.015Pr3+闪烁陶瓷粉体。使用X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品的物相结构、发光性质及能级寿命进行表征。实验结果表明,掺入Ba F2和H3BO3没有改变Lu2.985Al5O12:0.015Pr3+立方相结构。随着Ba F2和H3BO3掺杂浓度的增加,Lu2.985Al5O12:0.015Pr3+的发光强度先增加后减弱,Pr3+能级寿命先减小后增加。在空气中1600℃退火5h,Ba F2和H3BO3最佳掺杂浓度为0.5wt%,掺杂0.5wt%Ba F2的Lu2.985Al5O12:0.015Pr3+粉体比未掺杂助溶剂样品的发光强度提高50%,能级寿命减小,为17.88ns。掺杂0.5wt%H3BO3发光强度只提高了20%,能级衰减时间改善不明显。
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