新型氟化物微晶玻璃的设计、温度传感与闪烁体性能研究

发布时间：2017-06-30 17:21

  本文关键词：新型氟化物微晶玻璃的设计、温度传感与闪烁体性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文围绕新型氟化物微晶玻璃的设计、温度传感与闪烁体性能研究展开,主要包含三部分内容：(a)与KYb2F7:Er3+微晶玻璃的制备、上转换发光及温度传感研究(第2、3章)；(b) KLu2F7:Tb3+与KTb2F7微晶玻璃的制备、荧光及闪烁特性(第4、5章)；(c)自析晶KYbF4:Ho3+微晶玻璃的制备及上转换荧光特性(第6章)。本论文内容概括如下：(1) K3YF6:Er3+微晶玻璃的制备、上转换发光及温度传感研究。用熔融淬冷法合成了稀土离子掺杂的K3YF6自析晶微晶玻璃并对其荧光特性进行了细致地研究。热处理前,K3YF6纳米晶已经形成,这有助于控制晶粒尺寸和稀土离子进入纳米晶。通过掺杂Eu3+作为荧光探针探究了基质结构的变化,热处理后基质的对称性明显提高。K3YF6微晶中荧光强度的增强和明显的斯塔克劈裂说明Eu3+与Er3+进入了析出的K3YF6纳米晶中。基于FIR (Fluorescence Intensity Ratio)方法和Er3+离子的TCEL (Thermally Coupled Energy Levels)能级,对K3YF6:Er3+的荧光测温性能进行了系统地探究。研究表明,K3YF6:Er3+温度传感器具有较高的能级差、灵敏度、较好的稳定性和可重复性,可应用在高精度温度测试领域。(2) KYb2F7:Er3+微晶玻璃的制备、上转换发光及温度传感研究。通过熔融淬冷法合成了KYb2F7:Er3+微晶玻璃。探究了其微观结构与上转换荧光特性。KYb2F7:Er3+微晶中荧光的增强和明显的斯塔克劈裂说明Er+进入了对称性高、声子能低的KYb2F7纳米晶中。然后利用FIR技术对其测温性能进行了研究,从中获得了较大的能级差和灵敏度。结果表明,KYb2F7:Er3+微晶玻璃有望作为具有高灵敏度的光学温度传感器使用。(3) KLu2F7:Tb3+微晶玻璃的制备、荧光及闪烁特性。利用熔融淬冷法合成了Tb3+掺杂的KLu2F7微晶玻璃,并系统地研究了其结构和荧光特性。热处理后,X射线激发下的发射谱(XEL)及光致发光(PL)均有显著增强,且Tb3+的543nm发射的寿命得以延长,这说明Tb3+富集到了KLu2F7纳米晶中。结果显示,KLu2F7:Tb3+微晶玻璃有望应用在X射线成像领域。(4) KTb2F7微晶玻璃的制备、荧光及闪烁特性。利用熔融淬冷法首次合成了自析晶的KTb2F7微晶玻璃。利用XRD、TEM等手段系统地研究了其结构和荧光特性。KTb2F7晶体在热处理前已经形成,进一步热处理后,XEL及PL均有明显增强,这些证明KTb2F7的结晶度进一步增加。该微晶玻璃X射线成像领域(比如工业探伤、X射线增感屏)有潜在应用,且这种以发光离子作为基质的方法有助于设计其它新型微晶玻璃。(5)自析晶KYbF4:Ho3+微晶玻璃的制备及上转换荧光特性。采用传统的熔融淬冷法合成了KYbF4:Ho3+微晶玻璃,且系统地探究了其微观结构及上转换荧光性质。热处理前,KYbF4纳米晶已经形成,这有助于控制晶粒尺寸和稀土离子进入纳米晶。上转换发光强度的增强、寿命的延长以及明显的斯塔克劈裂表明析晶体后Ho3+离子进入到了声子能较低的KYbF4纳米晶中。研究表明,这种包含KYbF4内米晶的透明氟化物微晶玻璃是一种优异的上转换基质材料。
【关键词】：微晶玻璃 上转换 K_3YF_6 KTb_2F_7 光温度探测 闪烁体
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.733
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 稀土离子掺杂的氟化物微晶玻璃简介11-14
• 1.2.1 微晶玻璃11-12
• 1.2.2 稀土离子掺杂的氟化物微晶玻璃12-13
• 1.2.3 氟化物微晶玻璃的合成13-14
• 1.3 上转换发光14-15
• 1.3.1 上转换发光机制14-15
• 1.4 光温度探测FIR技术15-18
• 1.4.1 光学温度传感器15-16
• 1.4.2 FIR技术16-18
• 1.5 闪烁体材料概述18-19
• 1.6 本论文的主要工作19-21
• 2 K_3YF_6：Er~(3+)微晶玻璃的制备、上转换发光及温度传感研究21-34
• 2.1 引言21-22
• 2.2 实验22-23
• 2.3 结果与讨论23-32
• 2.3.1 结构性质分析23-26
• 2.3.2 发光特点26-28
• 2.3.3 基于FIR的光温度探测28-31
• 2.3.4 上转换发光机制31-32
• 2.4 结论32-34
• 3 KYb_2F_7：Er~(3+)微晶玻璃的制备、上转换发光及温度传感研究34-43
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验35-36
• 3.3 结果与讨论36-42
• 3.3.1 结构性质分析36-38
• 3.3.2 转换发光特点38-39
• 3.3.3 基于FIR的光温度探测39-41
• 3.3.4 上转换发光机制41-42
• 3.4 结论42-43
• 6 KLu_2F_7：Tb~(3+)微晶玻璃的制备、荧光及闪烁特性43-50
• 4.1 引言43-44
• 4.2 实验44-45
• 4.3 结果与讨论45-49
• 4.3.1 结构性质分析45-47
• 4.3.2 光致发光特点47-48
• 4.3.3 X射线激发下的发光性质48-49
• 4.4 结论49-50
• 5 KTb_2F_7微晶玻璃的制备、荧光及闪烁特性50-57
• 5.1 引言50-51
• 5.2 实验51-52
• 5.3 结果与讨论52-56
• 5.3.1 结构性质分析52-54
• 5.3.2 光致发光特点54-55
• 5.3.3 X射线激发下的发光性质55-56
• 5.4 结论56-57
• 6 自析晶的KYbF_4：Ho~(3+)微晶玻璃的制备及上转换荧光特性57-64
• 6.1 引言57
• 6.2 实验57-58
• 6.3 结果与讨论58-63
• 6.3.1 结构性质分析58-60
• 6.3.2 上转换发光特点60-61
• 6.3.3 上转换发光实现机制61-63
• 6.4 结论63-64
• 7 总结和展望64-65
• 参考文献65-73
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果73-74
• 致谢74-76

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