晶體中e3的電子結(jié)構(gòu)、能級(jí)結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性,給出了鑭系元素的電子殼層結(jié)構(gòu)和離子半徑。從表中可以看出,Ce元素的電子結(jié)構(gòu)為[Xe]4f15d16s2,所以Ce3的電子結(jié)構(gòu)以[Xe]4f1為特征,Ce3的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)為惰性原子結(jié)構(gòu),0外層只有一個(gè)電子結(jié)構(gòu),所以Ce3在晶體中具有獨(dú)特的能級(jí)結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性:Ce3離子的一個(gè)電子在4f能級(jí)上L=3,在5d能級(jí)上L=2,它們的宇稱不同,所以Ce3離子的5d-4f躍遷是允許的電偶極子躍遷。在這個(gè)允許的5d-4f躍遷中,電子在5d能級(jí)的壽命很短,一般在低5d能級(jí)的30~100ns,所以作為閃爍晶體的發(fā)光中心,它的衰變時(shí)間很短。由于晶體放肩階段屬?gòu)?qiáng)迫限制晶體直徑增大的過(guò)程,晶體尺寸的變化率比較大。北京科研用CeYAP晶體企業(yè)
摻鈰鋁酸釔(Ce: YAP)和釔鋁石榴石(Ce: YAG)高溫閃爍晶體不jin具有高光輸出和快速衰減的閃爍特性(表1-5),而且具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能(表1-6)。它們具有密度低、有效原子序數(shù)小的缺點(diǎn),但可以廣泛應(yīng)用于中低能射線和粒子探測(cè)領(lǐng)域。Ce: YAP和Ce: YAG是兩種典型的高光輸出、快速衰減的高溫?zé)o機(jī)閃爍晶體,已經(jīng)在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。對(duì)它們的生長(zhǎng)特性、晶體缺陷和光學(xué)閃爍性能的研究,對(duì)其他鈰離子摻雜的高溫閃爍晶體的研究和探索具有重要的參考意義。四川雙折射CeYAP晶體廠家直供1995年,Tetsuhiko等人總結(jié)并重新研究了Ce:YAP晶體的光學(xué)特性。
不同退火條件下Ce: YAP晶體自吸收的比較,為了比較不同退火條件下退火對(duì)自吸收的影響,我們測(cè)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(zhǎng)的Ce: YAP晶體經(jīng)氫退火后透射邊藍(lán)移,自吸收減弱。當(dāng)進(jìn)行氧退火時(shí),通過(guò)邊緣紅移增強(qiáng)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(qiáng)。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(dǎo)致幾乎不滲透。
除了主要摻雜的鈰元素外,鋯元素占很大比例,其含量超過(guò)10ppm,這應(yīng)該是由于生長(zhǎng)過(guò)程中少量氧化鋯絕緣蓋碎片落入熔體中造成的,但鋯對(duì)YAP: Ce晶體[104]的閃爍特性有一定的積極影響。其他元素的含量太小,不足以引起足夠數(shù)量的吸收中心。但晶體生長(zhǎng)所用原料的純度為5N,測(cè)量結(jié)果表明總雜質(zhì)含量大于1ppm,已經(jīng)超出純度限值一個(gè)數(shù)量級(jí)。過(guò)量的雜質(zhì)可能來(lái)自晶體生長(zhǎng)過(guò)程或配料過(guò)程,因此在未來(lái)的生長(zhǎng)和制備過(guò)程中應(yīng)注意可能的雜質(zhì)污染。Ce:YAP晶體在弱還原氣氛中生長(zhǎng),發(fā)現(xiàn)晶體的自吸收被有效壓制。
Ce:YAP和Ce:YAG高溫閃爍晶體的區(qū)別?無(wú)機(jī)閃爍晶體的閃爍機(jī)理,閃爍體的本質(zhì)是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)將高能射線或粒子轉(zhuǎn)化為可探測(cè)的可見(jiàn)光。高能射線與無(wú)機(jī)閃爍晶體的相互作用一般有三種方式:光電效應(yīng)、康普頓散射和正負(fù)電子對(duì)。在光電效應(yīng)中,一個(gè)離子吸收光子后,會(huì)從它的一個(gè)殼層發(fā)射光電子。光電子能量是光子能量和電子結(jié)合能之差。當(dāng)殼層中的空位被較高能量的電子填滿時(shí),結(jié)合能將以X射線或俄電子的形式釋放出來(lái)。產(chǎn)生的X射線將在二次光電過(guò)程中被吸收,入射光的所有能量將被閃爍體吸收。 過(guò)渡金屬摻雜對(duì)YAP晶體透過(guò)邊有哪些影響?研究表明,Ce4離子對(duì)Ce3離子發(fā)光有猝滅作用。山西專業(yè)CeYAP晶體廠家
Ce和Mn: YAP的衰變時(shí)間明顯短于Ce、Mn : YAP,其快、慢成分分別為10.8ns和34.6 ns。北京科研用CeYAP晶體企業(yè)
摻鈰高溫閃爍晶體是無(wú)機(jī)閃爍晶體的一個(gè)重要發(fā)展方向,其中鈰:YAP和鈰3360Yag是較好的晶體。隨著應(yīng)用要求的變化,閃爍晶體的尺寸越來(lái)越大,因此生長(zhǎng)大尺寸的閃爍晶體變得更加重要。同時(shí),國(guó)內(nèi)生長(zhǎng)的Ce:YAP晶體自吸收現(xiàn)象普遍存在,導(dǎo)致無(wú)法有效提高出光量,其機(jī)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(wèn)題,提高其發(fā)光強(qiáng)度,重點(diǎn)研究了Ce:YAP晶體的自吸收機(jī)制。同時(shí),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(zhǎng)大尺寸Ce:YAG晶體,并探索了晶體的比較好熱處理?xiàng)l件。北京科研用CeYAP晶體企業(yè)
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