目前, 在Cr3+掺杂的近红外长余辉材料中, 主要研究工作是关于强晶体场和中等晶体场格位的发光中心与长余辉特性（发射波长、 余辉时间和光存储性质）的依赖关系, 但缺乏对处于弱晶体场格位的Cr3+与长余辉特性关系的研究。 采用自蔓延燃烧法制备了不同铬离子掺杂浓度的钆铝酸钙(CaGdAlO4∶x%Cr3+)近红外长余辉发光材料。 采用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 激发和发射光谱等技术手段研究了离子掺杂浓度和热处理条件对粉末样品的微结构、 形貌、 粒子尺寸及发光性能的影响。 结果表明： 在0.1%～2.0%的掺杂浓度范围内, 由于具有相同配位数的Cr3+和Al3+半径相近, Cr3+取代了CaGdAlO4中的Al3+格位。 从样品的激发谱中可以发现, 240, 373及592 nm的激发峰分别归属于Cr3+的4A2→4T1(4P), 4A2→4T1(4F)和4A2→4T2(4F)的跃迁, 对应于276和313 nm的激发峰则来源于基质中的Gd3+ 8S2/7→6Ij和6P2/7→8S2/7的跃迁； 在红光（592 nm）的激发下, 650～850 nm范围内出现了极大值位于744 nm的近红外宽带发射, 并叠加有若干窄带近红外发射。 近红外发光强度随着Cr3+的掺杂浓度的增加呈先增加后下降的趋势, 最佳掺杂浓度为1%。 对上述优化浓度的样品经真空气氛800 ℃热处理后, 发现样品的平均晶粒尺寸由417 nm增大到843 nm, 发光强度增强了2倍。 实验发现, 在CaGdAlO4基质中, Cr3+取代了处于弱晶体场环境的Al3+格位。 通过晶场参数计算和光谱分析, 指认了样品光致发光的起源。 通过激发光谱数据的计算, 发现晶体场强度Dq/B=1.54<2.3, 理论计算表明Cr3+处于较弱的晶体场格位环境, 与实验研究结果相符合。 发射光谱中670 nm宽带发射可归属为4T2→4A2的零声子线, 744和756 nm宽带发射对应于4T2→4A2的声子边带跃迁。 热处理后的样品, 余辉时间超过了60 s。 尤其, 与Cr3+处于中等和强晶体场格位的情形相比（近红外发射峰极大值位于697 nm）, 处于弱晶体场环境的铬离子近红外发射峰的极大值移动到744 nm, 更接近于第一生物窗口的中央, 这将更有利于生物医学成像的应用。 该研究对发现新型长余辉发光材料和拓展其应用具有重要的实际意义。

采用自蔓延燃烧法制备了不同Eu3+掺杂浓度的CaGd1-xAlO4∶xEu3+(CGA∶xEu3+)X射线荧光粉材料.当Eu3+掺杂浓度在0~0.150范围时, Eu3+取代了基质中处于无中心反演对称的格位, 使CGA∶xEu3+样品呈现为单一相, 并可观察到红光发射.当x=0.100时, 红光发射强度达到最大.随着Eu3+离子浓度增加, Eu3+离子之间的距离减小, 增大了Eu3+→Eu3+→猝灭中心的能量传递几率, 出现了发光猝灭现象.实验发现, 当Eu3+掺杂浓度为0.003时, 光激励发光强度最大.对CGA∶0.003Eu3+样品进行氮气气氛热处理后, CGA中的OH-离子基团减少, 红光发射的发光强度增强.热释曲线表明CGA∶0.003Eu3+样品中存在两种类型的陷阱, 其陷阱深度分别为0.79 eV和0.93 eV.经氮气热处理后的CGA∶0.003Eu3+样品, 较深陷阱数量显著增多, 光激励发光强度增强, 光存储性能显著提高.随着X射线辐照时间的增加, X射线吸收剂量在0~11.8 Gy范围内大致呈线性增加的趋势.当X射线吸收剂量为1.2 Gy时, 以在氮气气氛下热处理CGA∶0.003Eu3+圆片为成像板, 得到了较高质量X射线红色成像.实验结果表明, Eu3+掺杂的CGA X射线荧光粉材料在以CCD为光探测器的计算机X射线医学成像技术中有潜在的应用前景.

采用自蔓延燃烧法结合高温热处理方法制备了镝离子掺杂浓度不同的七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3∶x%Dy3+, C12A7∶x%Dy3+)X射线荧光粉材料。实验发现, 该系列荧光粉在350 nm激发下, 可观察到位于486 nm和575 nm的两个发光峰, 其分别来源于Dy3+离子的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁。当镝掺杂摩尔分数为0.3%时, 两个发光峰的发射强度最大。在氮气气氛下, 1 300 ℃热处理C12A7∶x%Dy3+荧光粉后, 与未热处理样品相比, 笼中OH-基团减少, 导致其光激励发光强度显著增大, 并产生了更多的深陷阱。通过使用氮气气氛热处理后的C12A7∶0.3%Dy3+粉末制成的成像板, 以包覆有绝缘层细电线为成像目标, 发现在合适的X射线吸收剂量下(0.54 Gy), 可以实现高质量的X射线成像。以上实验结果表明, 镝掺杂的七铝酸十二钙X射线荧光粉材料在数字化静态X射线图像目标检测技术中有潜在的应用前景。

采用自蔓延燃烧法制备了不同镨掺杂浓度的12CaO·7Al2O3∶Pr3+(C12A7∶Pr3+)X射线影像存储荧光粉。在232 nm激发下, 发现Pr3+掺杂摩尔分数为0.3%的荧光粉位于486 nm的蓝光发射峰呈现最大的发光强度。对C12A7∶0.3%Pr3+样品进行真空热处理后, C12A7笼中的O2-基团数量减少, 同时类F+色心的空笼子的数量增多, 导致陷阱数目增加和光激励发光强度增大。热释发光实验表明: C12A7∶0.3%Pr3+样品中存在两个深陷阱, 陷阱深度分别约为0.69 eV和0.80 eV; 经过真空热处理后的C12A7∶0.3%Pr3+荧光粉, 陷阱深度变深, 陷阱数目增多, 光存储性能变好。当吸收的X射线剂量为5.2 Gy时, 可以实现分辨率较高的X射线成像。实验结果表明, 镨掺杂C12A7荧光粉在计算机X射线摄影领域有潜在的应用前景。

离轴三反光学系统具有大口径、大视场、传输效率高以及没有色差等优点, 易于实现多谱段共孔径。介绍了一种离轴三反系统的设计, 其工作于红外中波 3～5 .m和红外长波 8～10 .m双波段, 口径 300 mm, F数为 3。设计中充分考虑加工检测和装调的易实现性, 特点为次镜采用球面, 主镜和三镜共面, 并且整个系统没有高次非球面; 选取合理的反射镜和结构件材料, 使系统具有良好的高低温环境适应性。