1 江苏师范大学 物理与电子工程学院，江苏 徐州 221116
2 哈尔滨工程大学 物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 泰山学院 物理与电子工程学院，山东 泰安 271000
稀土上转换发光氟硅微晶玻璃是指稀土掺杂氟化物纳米晶与硅酸盐玻璃复合的发光材料，结合了氟化物晶体发光效率高与硅酸盐玻璃易加工和稳定性高的优势，在固体激光器、固态照明、光学编码防伪、光学测温等领域具有重要的应用前景，是无机发光材料中的研究热点。本文从含二元和三元氟化物纳米晶氟硅微晶玻璃上转换发光性能和应用研究两方面入手，介绍了该类材料的发展历程和研究现状，对比了不同组分、不同掺杂模式、不同晶体结构纳米晶上转换发光性能的差异，指出了目前研究中存在的问题，并对未来发展前景进行了展望。希望本文能为今后稀土上转换发光氟硅微晶玻璃的研究提供一定的实验参考。
氟硅酸盐玻璃 微晶玻璃 纳米晶复合玻璃 上转换发光 稀土离子 fluosilicate glass glass ceramics composite glass with nanocrystal up-conversion photoluminescence rare earth ions
1 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院, 哈尔滨 150001
2 中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室, 合肥 230026
3 泰山学院物理与电子工程学院, 山东 泰安 271021
闪烁体作为辐射探测应用中的核心材料, 在工业无损探伤、医学影像学、高能物理以及安全检查等方面发挥着重要的作用。当前闪烁体研究的机遇与挑战并存, 特别是在新冠肺炎疫情进入常态化, 开发高性价比的新型闪烁体并对其综合性能进行优化具有重要的现实意义。纳米晶复合玻璃(也称微晶玻璃)闪烁体结合了闪烁晶体发光效率高与闪烁玻璃制备简单和成本低廉的综合优势, 成为了一种备受瞩目的明星闪烁体。本文根据发光中心不同, 分别介绍以稀土离子和以具有自发光效应的纳米晶作为发光中心的纳米晶复合玻璃闪烁体, 重点关注此类材料的制备、纳米晶种类与其发光性能之间的关联、以及材料在高能射线X和伽马光探测领域的潜在应用。最后, 对研究中存在的问题进行了探讨并对此类材料未来发展方向做出了展望。
闪烁体 闪烁玻璃 微晶玻璃 纳米晶复合玻璃 辐射探测 scintillator scintillation glass glass ceramics nano-glass composite radiation detection
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of In-fiber Integrated Optics, Ministry of Education, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2 State Key Laboratory of Particle Detection and Electronics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
A new type of X-ray fiber dosimeters is proposed that is based on the X-ray response of perovskite-quantum-dots (PQDs) activated silica fiber. Such a fiber sensor is constructed by covering a multimode silica fiber with PQDs embedded glass powders using a transparent high-temperature glue. Under X-ray irradiation, the fiber sensor emits bright green light at 525 nm, which can be readily recorded by a CCD spectrometer. The integrated radioluminescence intensity has an excellent linear response to the X-ray dose. Study is given to the fiber sensor concerning its thermal stability in a temperature range of room temperature up to 300°C, resistance to water erosion, and prolonged X-ray irradiation. The results verify that the proposed fiber sensor has the advantages of good thermal stability, chemical durability, and radiation hardness. The studied X-ray fiber sensor holds promise to be used in a real-time, in-situ, and remote radiation dose monitoring.
perovskite quantum dots glass ceramics X-ray radiation fiber dosimeter Chinese Optics Letters
2022, 20(6): 063401
1 泰山学院物理与电子工程学院，山东 泰安 271000
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
掺杂双相纳米晶复合玻璃是近十年发展起来的一种新型的面向前沿光子学应用的光学材料。这一类材料是通过热处理原位析晶或者外掺纳米晶的方式在玻璃中均匀地镶嵌两种不同种类的纳米晶体，如氟化物（YF3）、氧化物（Ga2O3）、钙钛矿（CsPbBr3）以及贵金属（Au）纳米晶等，其显著的特点是兼具两种纳米晶体各自的光学功能以及玻璃自身优良的物理、化学和机械加工特性，因而有望在多个领域，如照明、显示、激光、通信、光存储和传感等得到广泛的应用。本文全面回顾了稀土和过渡金属离子单掺或共掺模式下双相纳米晶复合光子玻璃的研究进展，并从对发光性能调控的角度出发，进行了三方面的总结，即：通过调控发光离子的间距影响能量传递机制；通过构造多种晶体场环境拓展发光离子的发光带宽；通过调控发光离子局域光子态密度增强其发光效率。同时，对掺杂双相纳米晶复合玻璃的一个典型应用，即利用多模式发光实现高精度光学测温进行了总结。最后，分析了现阶段双相纳米晶复合玻璃研究中存在的一些问题，并对其发展前景进行了展望。
材料 纳米晶复合玻璃 稀土离子 过渡金属离子 荧光调控 光学测温 激光与光电子学进展
2021, 58(15): 1516016
哈尔滨工程大学 理学院 纤维集成光学教育部重点实验室, 哈尔滨 150000
回顾了近年来关于稀土或过渡金属离子掺杂的硫系发光微晶玻璃的研究进展.深入讨论了稀土离子在硫系微晶玻璃中的微观分布对其发光性能的影响，以及不同稀土离子与晶体场之间相互作用的机制.总结和分析了近两年提出的一种新型硫系微晶玻璃——过渡金属离子激活的硫系微晶玻璃.通过可控晶化和晶体场调控，已经在硫系微晶玻璃实现了较强的Cr2+: 1.8~2.8 μm以及Co2+: 2.5~4.5 μm中红外超宽带输出.梳理了影响和制约硫系微晶玻璃在中红外光子器件功能化方面的关键问题，为今后此类研究提供一种思路.
硫系玻璃 微晶玻璃 稀土离子 过渡金属离子 中红外发光 Chalcogenide glass Glass ceramics Rare earth ions Transition metal ions Mid infrared emission 光子学报
2019, 48(11): 1148007
