高密度YAG:Ce 3+ /Tb 3+ 透明微晶玻璃的制备及其闪烁发光性质
发布时间：2021-04-07 11:58
YAG:Ce闪烁晶体具有不潮解、耐高温、快衰减时间（约60ns）,及优良的热稳定性和力学性能等优点,能被广泛地应用在极端的探测环境中。闪烁微晶玻璃是一种能同时具备闪烁晶体耐辐照、快衰减、高光输出等优点和玻璃制备容易、成分易于调整、成本低廉等优势的新型复合材料。但对它们的研究还处于起始研究阶段,制备高透过、无杂相且析晶度高的闪烁微晶玻璃是当前该领域所面临的主要挑战之一。本文采用气动悬浮无容器凝固技术和热处理整体析晶法的技术路线,成功地制得了具有良好物化性质、光学性能和闪烁性能的YAG:Ce透明微晶玻璃和YAG:Ce,Tb透明微晶玻璃,并系统研究了热处理温度和稀土离子掺杂浓度对两种闪烁微晶玻璃的结构、光学性能和闪烁性能的影响,主要得出以下结论:（1）采用二元氧化物作为原料,在（27-x）Y2O3-73Al2O3:2xCe/Tb玻璃中可获得只含有YAG晶相的微晶玻璃,其微晶尺寸为10-40nm;最大密度为4.1753g/cm3,最高晶相体积比为54%,最大维氏硬度为1650Hv;且可...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无机闪烁体的闪烁发光的物理机制的展示图
钇铝石榴石（YAG:Ce）G 晶体的结构与理化性质，J E Geusic、H M Marcos[16]等人发现了钇铝石榴石晶体（YAG）理化性质以及在激光和闪烁光学方面的应用引起了全球科研工作者构的广泛关注。钇铝石榴石(Y3A15O12)空间群为 Oh10-Ia3d，属立方格常数为 a0=1.2002nm，它的分子式结构又可以用[A3+]3[B3+]2[C3+]3中 A，B，C 分别代表三种格位。如图 1-2 所示[18]，在单个晶胞中5O12，共有 24 个 Y3+，40 个 Al3+和 96 个 O2-。其中 Y3+位于由 8 个面体的 A 格位，16 个 Al3+处于由 6 个 O2-配位的八面体的 B 格位
1.5.2 气悬浮技术特点及其应用如图 1-3 是气动悬浮示意图，这种方法可以通过控制气流(氩气)的流速使样品达到悬浮状态，对于不同密度和大小的样品采取不同的气体流速可以使样品稳定悬浮。通过上下激光束熔化样品成熔融态小珠；接着，关闭激光通过底部的悬浮气体风冷样品，使其快速冷却制成玻璃，冷却速率可达 400K/S[36]。为了便于观察和测试，气动悬浮炉上还配备了高温温度计和实时监控系统。此外，气动悬浮炉上上面还可以配备声激励系统，气流经声波发生装置后能够产生周期性振动，并引起悬浮样品发生特定频率的受迫振动。通过测量液滴发生受迫振动时的瞬态几何尺寸，选择适当的物理模型，可以计算出样品的一些高温材料物性极大降低了相关数据的测试难度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]白光LED用Phosphor-in-Glass荧光材料的研究进展[J]. 张瑞,王伯阳,王海. 无机材料学报. 2017(04)
[2]Ce∶YAG透明陶瓷的制备和光学性能[J]. 宋立业,张振东,屈晓莉,姚冰双,陈华,韩彩芹,徐晓东,章健. 人工晶体学报. 2016(11)
[3]Ce∶YAG透明陶瓷的制备及性能研究[J]. 曾群,修光捷,王飞,周佳宁. 发光学报. 2016(06)
[4]石榴石系列闪烁晶体的研究进展[J]. 汪超,任国浩. 硅酸盐学报. 2015(07)
[5]Ce-YAG微晶玻璃的制备及其发光性能[J]. 姜斌,张金朝,宋鹂. 材料科学与工程学报. 2012(01)
[6]Ce:YAG微晶玻璃制备及光谱性能[J]. 金怀东,向卫东,黄海宇,杨帆,华伟,梁晓娟,董永军. 硅酸盐学报. 2011(04)
[7]YAG:Ce3+玻璃陶瓷白光LED的发光特性[J]. 宋国华,缪建文,徐淑武,纪宪明. 光电子.激光. 2010(12)
[8]白光LED封装用Ce:YAG荧光微晶玻璃的研究[J]. 贺海平,邓宏,陈金菊. 电子元件与材料. 2010(05)
[9]新型高密度闪烁玻璃研究进展[J]. 陈国荣,Stefania Baccaro1,杜永娟. 硅酸盐通报. 2000(05)
[10]Tb3+在YAG中的发光及Tb3+与Tm3 +间的能量传递[J]. 周誓红,张思远,张静筠. 化学研究. 2000(01)
博士论文
[1]无容器凝固—非晶晶化法制备YAG基纳米透明陶瓷的研究[D]. 马晓光.中国地质大学(北京) 2017
硕士论文
[1]Al-Ca合金气动悬浮凝固及气孔原位研究[D]. 张龙.上海交通大学 2013
本文编号：3123445
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无机闪烁体的闪烁发光的物理机制的展示图
钇铝石榴石（YAG:Ce）G 晶体的结构与理化性质，J E Geusic、H M Marcos[16]等人发现了钇铝石榴石晶体（YAG）理化性质以及在激光和闪烁光学方面的应用引起了全球科研工作者构的广泛关注。钇铝石榴石(Y3A15O12)空间群为 Oh10-Ia3d，属立方格常数为 a0=1.2002nm，它的分子式结构又可以用[A3+]3[B3+]2[C3+]3中 A，B，C 分别代表三种格位。如图 1-2 所示[18]，在单个晶胞中5O12，共有 24 个 Y3+，40 个 Al3+和 96 个 O2-。其中 Y3+位于由 8 个面体的 A 格位，16 个 Al3+处于由 6 个 O2-配位的八面体的 B 格位
1.5.2 气悬浮技术特点及其应用如图 1-3 是气动悬浮示意图，这种方法可以通过控制气流(氩气)的流速使样品达到悬浮状态，对于不同密度和大小的样品采取不同的气体流速可以使样品稳定悬浮。通过上下激光束熔化样品成熔融态小珠；接着，关闭激光通过底部的悬浮气体风冷样品，使其快速冷却制成玻璃，冷却速率可达 400K/S[36]。为了便于观察和测试，气动悬浮炉上还配备了高温温度计和实时监控系统。此外，气动悬浮炉上上面还可以配备声激励系统，气流经声波发生装置后能够产生周期性振动，并引起悬浮样品发生特定频率的受迫振动。通过测量液滴发生受迫振动时的瞬态几何尺寸，选择适当的物理模型，可以计算出样品的一些高温材料物性极大降低了相关数据的测试难度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]白光LED用Phosphor-in-Glass荧光材料的研究进展[J]. 张瑞,王伯阳,王海. 无机材料学报. 2017(04)
[2]Ce∶YAG透明陶瓷的制备和光学性能[J]. 宋立业,张振东,屈晓莉,姚冰双,陈华,韩彩芹,徐晓东,章健. 人工晶体学报. 2016(11)
[3]Ce∶YAG透明陶瓷的制备及性能研究[J]. 曾群,修光捷,王飞,周佳宁. 发光学报. 2016(06)
[4]石榴石系列闪烁晶体的研究进展[J]. 汪超,任国浩. 硅酸盐学报. 2015(07)
[5]Ce-YAG微晶玻璃的制备及其发光性能[J]. 姜斌,张金朝,宋鹂. 材料科学与工程学报. 2012(01)
[6]Ce:YAG微晶玻璃制备及光谱性能[J]. 金怀东,向卫东,黄海宇,杨帆,华伟,梁晓娟,董永军. 硅酸盐学报. 2011(04)
[7]YAG:Ce3+玻璃陶瓷白光LED的发光特性[J]. 宋国华,缪建文,徐淑武,纪宪明. 光电子.激光. 2010(12)
[8]白光LED封装用Ce:YAG荧光微晶玻璃的研究[J]. 贺海平,邓宏,陈金菊. 电子元件与材料. 2010(05)
[9]新型高密度闪烁玻璃研究进展[J]. 陈国荣,Stefania Baccaro1,杜永娟. 硅酸盐通报. 2000(05)
[10]Tb3+在YAG中的发光及Tb3+与Tm3 +间的能量传递[J]. 周誓红,张思远,张静筠. 化学研究. 2000(01)
博士论文
[1]无容器凝固—非晶晶化法制备YAG基纳米透明陶瓷的研究[D]. 马晓光.中国地质大学(北京) 2017
硕士论文
[1]Al-Ca合金气动悬浮凝固及气孔原位研究[D]. 张龙.上海交通大学 2013
本文编号：3123445
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