鈰離子摻雜的高溫閃爍晶體具有高光輸出快衰減等閃爍特征,是無機閃爍晶體的一個重要發(fā)展方向,而Ce:YAP和Ce:YAG是其中較有優(yōu)勢的晶體。隨著應用需求的變化,對閃爍晶體尺寸的要求也在不斷增加,生長大尺寸的閃爍晶體變得更為重要。同時國內(nèi)目前生長的Ce:YAP 晶體普遍存在自吸收問題,導致光產(chǎn)額一直無法有效提高,且其機理至今仍不清楚。為了有效提高Ce:YAP 晶體的閃爍性能,解決其自吸收問題,提高晶體的發(fā)光強度,著重研究了Ce:YAP 晶體的自吸收機理。同時為了得到大尺寸高發(fā)光效率的Ce:YAG晶體,用溫梯法嘗試了大尺寸Ce:YAG晶體的生長,并對晶體的比較好熱處理條件進行了摸索。本論文主要圍繞大尺寸Ce:YAP晶體的生長及其自吸收問題,和溫梯法大尺寸Ce:YAG晶體的生長和退火研究,以真正提高晶體的實用性能。 實際應用中,國產(chǎn)Ce: YAP晶體存在嚴重的自吸收問題,直接影響晶體的發(fā)光效率。福建國產(chǎn)CeYAP晶體研發(fā)
目前國內(nèi)生長的Ce: YAP晶體仍存在出光率低的問題,其機理應該與自吸收有關,但尚未得到有效解決。為了比較不同退火條件下退火對自吸收的影響,我們測量了相同厚度(2mm)和濃度(0.3%)的Ce: YAP晶體在不同溫度和氣氛下退火后的透射光譜、熒光光譜和XEL光譜。從圖4-8可以看出,直拉法生長的Ce: YAP晶體經(jīng)氫退火后透射邊藍移,自吸收減弱。當進行氧退火時,通過邊緣紅移增強了自吸收。氫的退火溫度越高,自吸收越弱。氧的退火溫度越高,自吸收越強。然而,退火溫度的上限約為1600。如果溫度太高,晶體容易起霧,導致幾乎不滲透。河南新型CeYAP晶體出廠價Ce: YAP晶體的d-f躍遷為寬帶發(fā)射,峰值在365 nm。
YAP晶體的生長過程:生長氣氛:由于采用中頻加熱方式,主要保溫材料為高熔點絕熱氧化物(氧化鋯、氧化鋁等)。),雖然爐內(nèi)充滿高純氬氣體,但整個直拉法體系仍保持弱氧化,使Ce4離子含量增加。研究表明,Ce4離子對Ce3離子發(fā)光有猝滅作用。因此,在生長過程中,我們通常在惰性氣氛中生長,并試圖在弱還原氣氛中生長,其中惰性氣氛是高純氬氣體,弱還原氣氛是高純氬和高純氫的混合氣體(2-10%氫氣)。 不同氣氛生長Ce: YAP晶體Ce3+ 濃度有什么不同?
康普頓閃射過程中,電子與X射線或者其他高能射線發(fā)生彈性散射,使高能射線波長變長,是吸收輻射能的主要方式之一。在康普頓效應中,單個光子與與單個自由電子或者束縛電子相碰撞,在碰撞中光子把部分能量和動量傳遞給電子,使之受到反沖 Ce:YAP閃爍晶體的性能如何?有觀點認為YAP晶體的本征紫外發(fā)光中心與反位缺陷YAl3+有關,自20世紀80年代末和90年代初以來,國內(nèi)外對摻雜鈰離子的無機閃爍體進行了大量的研究和探索,涉及的閃爍體包括從氟化合物和溴化物到氧化物和硫化物的無機閃爍體。將Ce離子摻入Mn: YAP中來獲得三價Mn離子,Ce3+離子可以為Mn4+ 離子提供一個電子,使其變成三價。
摻鈰高溫閃爍晶體是無機閃爍晶體的一個重要發(fā)展方向,其中鈰:YAP和鈰3360Yag是較好的晶體。隨著應用要求的變化,閃爍晶體的尺寸越來越大,因此生長大尺寸的閃爍晶體變得更加重要。同時,國內(nèi)生長的Ce:YAP晶體自吸收現(xiàn)象普遍存在,導致無法有效提高出光量,其機理尚不清楚。為了有效提高Ce:YAP晶體的閃爍性能,解決其自吸收問題,提高其發(fā)光強度,重點研究了Ce:YAP晶體的自吸收機制。同時,為了獲得高發(fā)光效率的大尺寸Ce:YAG晶體,嘗試用溫度梯度法生長大尺寸Ce:YAG晶體,并探索了晶體的比較好熱處理條件。1680℃高溫氫氣退火后,CeYAP晶體中同時包含YAP相和YAG相。河南新型CeYAP晶體出廠價
隨著Ce3+ 離子濃度增加,CeYAP晶體的吸收邊發(fā)生紅移,造成了樣品的自吸收。福建國產(chǎn)CeYAP晶體研發(fā)
據(jù)報道,F(xiàn)e3和Fe2離子分別在260納米和227納米附近有吸收[98,99],純YAP在260納米附近也有吸收。為了了解255納米附近的吸收峰特性,我們生長并研究了純YAP晶體和濃度為0.2%的YAP:鐵。通過透射率的比較,我們粗略分析了純YAP和YAP: Fe晶體中可能的色心及其對ce3360ap自吸收的影響。 Ce:YAP和Ce:YAG高溫閃爍晶體的區(qū)別?Ce:YAP晶體在弱還原氣氛中生長,發(fā)現(xiàn)晶體的自吸收被有效壓制。與在惰性氣氛中生長的樣品相比,厚度為2mm的樣品的透射邊緣移動了近30納米,發(fā)光強度提高了50%以上。同時,研究了還原氣氛生長對Ce: YAP晶體其他閃爍性能的影響。福建國產(chǎn)CeYAP晶體研發(fā)
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