1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 强激光材料重点实验室, 上海 201800
3 西北核技术研究所, 陕西 西安 710024
4 清华大学, 北京 100084
Yb3+离子掺杂YAG晶体(Yb∶YAG)作为一种性能优良的激光晶体已广泛应用于高效、高功率激光领域。最新研究表明, Yb∶YAG晶体响应时间可达0.411 ns, 其优良的超快闪烁特性在超快脉冲辐射探测、惯性约束核聚变、空间辐射探测、核反应动力学等领域的应用引起了广泛关注, 使得Yb∶YAG晶体成为超快闪烁材料研究的热点。关于Yb∶YAG的闪烁特性, 文章在系统介绍Yb∶YAG作为超快闪烁晶体研究进展和发光机理的基础上, 归纳总结了掺杂种类、浓度、后处理工艺、辐照、格位尺寸大小、温度等对Yb∶YAG晶体闪烁性能的影响。 然后, 针对Yb∶YAG目前存在的问题, 给出相应的解释并提出通过离子共掺调控来改善其闪烁性能的方法。最后, 对Yb∶YAG超快闪烁晶体未来的发展方向进行了展望。
超快闪烁 闪烁机理 离子共掺 Yb∶YAG Yb∶YAG ultrafast scintillation scintillation mechanism co-doped cation
1 陕西学前师范学院物理与电子技术系, 陕西西安710100
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海201800
3 中山大学物理科学与工程技术学院, 广东广州510275
采用中频感应提拉法生长了高光学质量的YAP:Cu(原子数分数为0.5%)单晶，使用RisFTL/OSL-DA-15型热释光(TL)和光释光(OSL)仪系统研究了其TL 性能。研究结果表明：YAP:Cu单晶存在431K和482K两个热释光峰，482K处为主发光峰；TL峰位置不随辐照剂量的变化而变化,显示其为一级动力学峰；YAP:Cu单晶的TL 辐射剂量响应在10-5-102Gy范围内呈较好的线性关系。YAP:Cu晶体是一种TL性能优良并具有潜在应用价值的电离辐射剂量计材料。
材料 YAP:Cu单晶 热释光 剂量响应 剂量计 激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091605
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室， 上海 201800
2 上海理工大学理学院， 上海 200093
3 中山大学物理科学与工程技术学院， 广东 广州 510275
采用中频感应提拉法生长了高光学质量掺杂原子数分数为0.8%的YAlO3Ce(YAP:Ce)晶体，研究了其热释光(TL)和光释光(OSL)性能，结果发现YAP:Ce晶体的TL和OSL灵敏度分别与目前综合性能最好的TL剂量计材料LiFMg,Cu,P和OSL剂量计材料Al2O3C相当。YAP:Ce的TL主发光峰峰温较高(701 K)，比LiFMg,Cu,P(507 K)高194 K，比Al2O3C(485 K)高216 K，表明YAP:Ce晶体电子陷阱中捕获的电子受环境影响较小，作为剂量计材料可在较高温度环境下使用，因此YAP:Ce有可能发展成为具有特殊应用的辐射剂量计材料。
材料 剂量计 热释光 光释光 YAP:Ce晶体 中国激光
2011, 38(s1): s106006
中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
监测共掺Ce，Cr的钇铝石榴石单晶(YAG，Y3Al5O12)Cr3+离子发射的红光波段，其激发光谱在波长460 nm处有一个强烈的激发宽带，可以证实存在能量传递。比较Cr3+浓度相同的共掺Ce、Cr两种元素的晶体和单掺Cr元素的晶体，发现Cr3+的发射光谱在红光部分，前者的发射强度剧烈增加，比后者多出一个数量级。研究发现红光部分发射增强的原因是两种掺杂离子之间发生Ce3+(2E)到Cr3+（4T）的能量转移。
材料 CrYAG晶体 发射光谱 能量转移 激光与光电子学进展
2011, 48(10): 101601
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Material Science and Technology for High Power Lasers, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We report the luminescence properties and decay profiles of Ce:YAlO3, Mn:YAlO3; and Ce,Mn:YAlO3 crystals grown by Czochralski method. The spectroscopic properties show that both Mn2+ ions and Mn4+ ions exist in Mn:YAlO3 and Ce,Mn:YAlO3 crystals. The Mn2+ ions have a broad emission band of 60 nm in Mn-doped YAlO3 crystal at 530 nm. The luminescence spectra also indicate that there is significant energy transfer between Ce3+ and Mn4+ in Ce,Mn:YAlO3 crystal. Because of the energy transfer, the first decay component in Ce,Mn:YAlO3 decreases from 24.5 to 10.8 ns, which is much faster than that of Ce:YAlO3.
Mn: YAlO3 Ce Mn:YAlO3 提拉法 衰减时间 荧光 160.5690 Rare-earth-doped materials 300.1030 Absorption 300.2140 Emission 300.6560 Spectroscopy, x-ray Chinese Optics Letters
2010, 8(3): 303
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Material Science and Technology for High Power Lasers, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Shanghai 201800, China
2 Graduate University of the Chinese Academy of Science, Beijing 100049, China
3 Zhejiang Gemcore Technology Co., Ltd, Wenzhou 325035, China
4 Wenzhou University, Wenzhou 325035, China
YAG:Ce crystal with a diameter of 110 mm is successfully grown by the temperature gradient technique (TGT). The effects of annealing on the luminescence efficiency of YAG:Ce crystal are investigated, and the optimal annealing temperature and atmosphere are obtained. The mechanism of variation behavior of the luminescence efficiency of YAG:Ce under different annealing conditions is discussed and some details on the luminescence associated with color centers are analyzed.
温梯法 YAG: Ce 闪烁体 退火 160.5690 Rare-earth-doped materials 300.1030 Absorption 300.2140 Emission 300.6560 Spectroscopy, x-ray Chinese Optics Letters
2010, 8(2): 199
1 上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料科学与技术重点实验室,上海 201800
2 中国科学院北京研究生院,北京 100049
3 商丘职业技术学院,河南 商丘 476000
研究了掺铈铝酸钇(Ce:YAP)晶体的自吸收机理以提高其光产额等闪烁性能。用提拉法生长了不同掺杂摩尔分数的Ce:YAP闪烁晶体。室温下测试了不同厚度、不同摩尔分数和不同退火条件下Ce:YAP晶体的透过、荧光、X射线激发发射等光谱特征,并对可能存在的自吸收机理进行了分析。结果表明,Ce:YAP晶体的自吸收主要由Ce4+离子与氧离子配体之间的电荷转移吸收引起,根据电荷转移吸收理论可得其吸收峰在303 nm左右,与实验结果基本一致。本实验表明通过一定的退火工艺和掺杂控制减少Ce4+离子,将能有效地使样品的吸收边蓝移,从而减少Ce:YAP晶体的自吸收,提高闪烁性能。
材料 自吸收 透过率 闪烁体
