1 1.上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200444
2 2.中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 绵阳 621050
3 3.桂林电子科技大学 广西电子信息材料构效关系重点实验室, 桂林 541004
随着我国核辐射技术的进步, 辐射探测在近些年也得到了高速发展, 并被广泛应用于辐射安全监测、放射性医学诊疗、X射线安监系统、工业无损探伤以及微观粒子轨迹探测等诸多领域。辐射光致发光(Radio- photoluminescence, RPL)是一种在电离辐射作用下, 材料内部产生新的发光中心, 并被紫外光激发进而发光的现象, 可作为一种新型辐射探测手段。RPL材料通常具有存储辐射信息、信息几乎不衰减、剂量线性响应好、均匀稳定的高辐射灵敏度、能量依赖性小和可重复读数等特点, 弥补了光释光(Optically stimulated luminescence, OSL)和热释光(Thermally stimulated luminescence, TSL)材料在存储稳定性和重复使用性等方面的不足。自RPL现象被报道以来, RPL材料层出不穷, 如传统的Ag掺杂磷酸盐玻璃、Al2O3:C,Mg和LiF, 再到新型的Cu离子掺杂体系、Sm离子掺杂体系以及无掺杂体系材料等。同时, RPL应用也被不断发掘, 目前它已成为辐射探测领域不可或缺的材料之一。基于此, 本文概述了RPL材料的最新进展, 重点梳理了传统和新型RPL材料的发光原理、性能特点及其应用, 特别对比了不同RPL材料在辐射探测性能方面的差异。最后, 本文对RPL材料的优势及其不足之处进行了归纳分析, 并对其发展趋势进行了展望。
辐射光致发光 辐射探测 剂量监测 Ag掺杂磷酸盐玻璃 X射线成像 radio-photoluminescence radiation detection dose detection Ag-doped phosphate glass X-ray imaging
华南理工大学 物理与光电学院，发光材料与器件国家重点实验室，广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室，广东 广州 510640
通过研究稀土离子在玻璃中激发态布居数与掺杂浓度之间的关系，建立了一种半定量的激光玻璃发光猝灭浓度预测的研究方法。研究发现，在Nd3+掺杂磷酸盐玻璃中，无辐射跃迁速率与浓度的线性相关性大于其与浓度的平方相关性，表明OH-对无辐射跃迁几率的影响大于稀土离子之间的能量传递过程。选择低浓度下的荧光寿命代替自发辐射跃迁寿命预测猝灭浓度，有效降低了多声子弛豫以及OH-的影响，预测发光猝灭浓度与实验值的绝对误差从0.82%降低到了0.16%。本文所提出的预测计算方法具有较高的准确性和普适性，这为理论预测激光玻璃的猝灭浓度提供了一定的指导意义，有助于新型激光玻璃的研究和探索。
磷酸盐玻璃 Nd3+ 猝灭浓度 理论计算 phosphate glass Nd3+ quenching concentration theoretical calculation
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 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国核电工程有限公司, 北京 100840
钼是动力堆乏燃料后处理产生的高放废液中主要的核素之一。MoO3在铁磷酸盐玻璃中的溶解情况以及MoO3含量变化对玻璃结构的影响是动力堆高放废液固化用铁磷酸盐玻璃配方研究的重点。在成分为60%P2O5-19%Fe2O3-8%Al2O3- 13%Na2O (摩尔分数)的基础玻璃中, 加入1%~8% (摩尔分数) MoO3, 采用熔淬法制备一系列样品。X射线衍射、电子探针显微分析用于物相和显微形貌分析, Raman光谱、X射线光电子能谱和Mssbauer谱用于结构分析。MoO3实际含量小于等于6.38%时, Mo可以完全溶入到玻璃结构中, 不形成析晶和分相。MoO3含量大于等于4%时, Mo离子以［MoO6］结构存在并形成Mo-O-P键。Q1和Q2单元是玻璃相中的主要结构, 且Q1单元的相对含量随着MoO3含量增加。随着MoO3含量增加, Fe3+相对含量略有减少, 而Mo离子价态不变。
钼 铁磷酸盐玻璃 玻璃结构 价态 molybdenum iron phosphate glass glass structure valence state
红外与激光工程
2022, 51(12): 20220239
1 东华大学材料科学与工程学院，上海 201620
2 东华大学先进玻璃制造技术教育部工程研究中心，上海 201620
磷酸盐玻璃的主要成分对环境和人体无害，其基本结构决定了它的化学性质不稳定，但其缓释性能在生物医学、抗菌和玻璃肥料等领域具有很大的应用前景。在系统地介绍磷酸盐玻璃的概况及其在缓释领域的主要应用的基础上，详细阐述了它的缓释机理，以及缓释型磷酸盐玻璃在生物医学、玻璃肥料和抗菌材料等不同领域的研究及应用进展，并对其发展前景和发展方向进行了展望。
磷酸盐玻璃 缓释 抗菌 生物医学 玻璃肥料 phosphate glass sustained-release antibacterial biomedicine glass fertilizer
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
磷酸盐系统玻璃由于其独特的析晶性、耐化学腐蚀性、以及光学、力学、热学、电学等方面的性能, 在包括密封材料、光学元器件、生物医学玻璃、固体电解质、核废物贮存等方面有着广泛的应用。本综述结合了实验表征和材料计算模拟两方面的研究, 整理了磷酸盐玻璃的结构、物理化学性能、以及两者间关系的研究现状, 总结了实验表征和材料计算手段在相关研究上的应用及其相互间的对比验证, 并进一步对磷酸盐玻璃研究的未来发展进行了展望。
磷酸盐玻璃 结构与性质 分子动力学模拟 析晶性 耐化学腐蚀性 phosphate glass structure and properties molecular dynamics simulation crystallization tendency chemical durability
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院, 景德镇 333403
2 深圳技术大学新材料与新能源学院, 深圳 518118
90SrF2和高Na2O、Fe2O3、P2O5含量的废物是两大类核电废物, 将两者联合固化可获得以SrF2、Na2O、Fe2O3和P2O5为主要组成的玻璃固化体。本文采用X-射线荧光光谱仪、X-射线衍射仪、红外光谱仪、热膨胀仪、差热分析仪等研究了各样品的玻璃形成能力、实际组成、结构及热稳定性; 采用溶解速率法和产品一致性测试方法研究了样品的耐水性。结果表明: 1 000 ℃熔融保温0.5 h制得的玻璃中Sr损失较小而F质量损失达30%~34%; 随着P2O5/SrF2摩尔比的降低, 玻璃的热稳定性急剧降低, 而耐水性却有明显的改善; 具有焦磷酸盐玻璃结构的样品稳定性好, 其中SrF2为30%(摩尔分数)的玻璃既具有高耐水性又具有较高的热稳定性。
氟磷酸盐玻璃 高水平放射废物 废物固化 高废物包容量 化学稳定性 热稳定性 fluorphosphate glass high level radioactive waste waste immobilization high waste loading chemical stability thermal stability
1 广东工业大学物理与光电工程学院，广东 广州 510006
2 广东工业大学广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
采用高温熔融法制备Yb3+/Tm3+共掺的磷酸盐玻璃，探讨了Tm3+摩尔分数和玻璃基体中Te4+摩尔分数对玻璃上转换发光性能的影响。吸收光谱表明，玻璃中的Yb3+和Tm3+在300~1450 nm波长的吸收位置互不干扰。研究了制备的玻璃样品在980 nm波长激光二极管泵浦下的上转换发光性能。结果表明，Yb3+/Tm3+在476 nm（1G4→3H6）、650 nm（1G4→3F4）和793 nm（3H4→3H6）三个位置有上转换发光峰。其中，793 nm的近红外发光峰最强，476 nm的发光峰强度次之，650 nm的发光峰强度最弱。通过调整Tm3+的摩尔分数和玻璃基质中Te4+的摩尔分数可以实现对上述三个发光峰强度的调制。
材料 磷酸盐玻璃 上转换发光 铥镱共掺 组分调控 激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516009
南京邮电大学电子与光学工程学院, 微电子学院, 江苏 南京 210023
提出并研究了一种基于磷酸盐玻璃微球腔的全光调谐光纤滤波器。利用自制的磷酸盐玻璃预制棒,以拉丝的方式制作出直径为200~500μm、纤芯-包层折射率差为0.004的磷酸盐玻璃光纤。利用大功率CO2激光器熔融加热光纤制备出Q值达7.28×10 5的微球腔。利用1550nm波段的可调谐激光器,通过锥形光纤耦合方式激发微球腔内回音壁模式(WGM)共振,获得带宽约 2pm、插入损耗小于0.3dB的耦合共振谱。在不同功率泵浦光的注入下,磷酸盐玻璃微球腔具有比普通石英微球腔更高的光敏感特性。实验结果表明:当微腔泵浦光功率增加时,磷酸盐玻璃微球腔内的WGM共振谱向短波长漂移(蓝移),光热调谐灵敏度约为72.727pm/mW,线性度大于0.99;在相同光功率变化下,普通石英微球腔内的WGM共振谱向长波长漂移(红移),光热调谐灵敏度约为0.086pm/mW,线性度较低。本文提出的磷酸盐玻璃微球腔全光调谐滤波器具有全光控制、结构紧凑、稳定性好、超窄带宽和调谐效率高等优势,在光纤传感和光纤通信等领域具有重要应用。
光纤光学 磷酸盐玻璃 微球腔 全光调谐 回音壁模式 光热调谐
