报道了基于Nd∶YVO₄激光晶体和钨酸钆钾（KGW）拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器，实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的N_m轴时，901 cm^-1拉曼频移增益较高，在36.6 W半导体激光泵浦功率下获得了6.63 W的 1177.3 nm连续波斯托克斯光输出，光光效率和斜效率分别为18.1%和24.7%；而当基频光沿KGW晶体N_g轴偏振时，由于768 cm^-1和901 cm^-1两条拉曼谱线的竞争以及对应89 cm^-1小波数拉曼峰的级联拉曼斯托克斯光起振，拉曼激光器的光谱和功率特性均发生劣化。在实验中还观察到KGW像散的热透镜效应对激光模式产生的影响。

面向高性能固体氧化物燃料电池(SOFC)低成本制备及长寿命运行需求, 提出了一种致密氧化铈基隔离层的制备方法。将阳极支撑半电池的Y2O3稳定ZrO2(YSZ)电解质浸没于硝酸钆和硝酸铈水溶液中, 并在180 ℃水热条件下处理36 h, 获得了原位生长的致密Gd2O3掺杂CeO2(GDC)薄膜; 进一步将其与La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ阴极在1 075 ℃共烧结, 得到阳极支撑SOFC单电池。结果表明, 水热原位生长制备的GDC隔离层连续且致密, 组成约为Gd0.044Ce0.956O2-δ, 厚度约为0.23 μm; 阳极支撑单电池在750 ℃的欧姆阻抗约为0.101 Ω·cm2, 相较于传统丝网印刷GDC隔离层单电池降低了约38%, 在室温加湿氢气燃料下的最大功率密度达到了约1.038 W/cm2, 表现出较好的长期运行稳定性。报道的水热原位生长法能满足多构型、多尺寸SOFC致密隔离层薄膜的低成本规模化制备, 具有工业应用前景。

为了对硝酸钆进行高灵敏检测，研究一种基于微纳光纤干涉仪的光纤环腔激光传感器。制备了一种具有双锥结构的微纳光纤干涉仪，微纳光纤的强倏逝场可与外界环境或周围介质发生有效相互作用，且倏逝场随着光纤双锥结构直径的减小不断增强，折射率传感的灵敏度指标也有显著提高。实验结果表明：当微纳光纤的直径为20 μm时，传感器的折射率灵敏度达1925 nm/RIU；对于硝酸钆溶液的质量浓度，该传感器的灵敏度高达0.172 nm/（mg·mL^-1）。此外，该光纤环形激光传感器具有灵敏度高、结构紧凑等优点，在生物修饰和化学传感等方面有广阔的应用前景。

采用提拉法生长了2%Dy3+和1%Tb3+(原子数分数)共掺的钆钪铝石榴石激光晶体(Gd3Sc2Al3O12, GSAG)。研究了晶体(111)晶面的腐蚀缺陷形貌并对缺陷形成机理进行了解释, 讨论了晶体缺陷的特征形貌与晶体结构之间的关系。表征并计算了晶体(111)晶面的维氏硬度和莫氏硬度, 在0.2 kgf载荷和10 s保荷时间条件下, 晶体(111)面的维氏硬度为1 267 kg/mm2, 对应的莫氏硬度为7.3。研究结果对揭示混晶石榴石晶体中缺陷的成因和探索高品质晶体生长与加工工艺具有一定的参考价值。

基于23×23阵列GAGG（Ce）探测器以及行/列读出电路设计并研制了适用于核退役场景的康普顿相机系统，探测器由阵列式掺铈钆铝镓石榴石［GAGG（Ce））耦合硅光电倍增管（Si-PM）而成；开发了基于GPU加速的SOE（subset-driven origin ensemble iteration）算法，用于加速重建过程。完成研制后，评估了探测器及系统性能：探测器性能方面，所研制相机的能量分辨率为6%±0.6%@662 keV（半峰全宽），位置分辨率为2.2 mm，探测器能量线性度良好（线性拟合优度R²=0.991）；成像性能方面，对于活度为1.11×10⁷ Bq的¹³⁷Cs点源，将其放置在成像系统正前方3.4 m处的初步成像时间仅需20 s，成像系统角分辨率为7°@JND（just noticeable difference）。最后针对应用场景进行了模拟，结果表明：本文研制的康普顿相机可在π视场范围内同时对多个放射源进行成像定位，可用于核退役放射性测量过程，减少作业人员受照剂量。

掺铈钆铝镓石榴石(Ce∶GAGG)是一种新型的无机闪烁晶体材料, 在核医学成像、环境辐照剂量监测、空间探测、国土安全及地质勘探等领域有广阔的应用前景。该文总结了Ce∶GAGG闪烁晶体在国内外的最新研究进展, 综述了Ce∶GAGG闪烁体探测器在地基、空基和天基搭载平台上的应用, 最后展望了Ce∶GAGG晶体材料及其应用的发展方向。

通过简单的化学沉淀法制备了纳米前驱体, 结合真空烧结工艺, 制备了一系列镥稳定钆铝石榴石{(Gd, Lu)3Al5O12∶Tb,Eu}透明陶瓷。将透明陶瓷加工成1 mm厚的圆片, 对透明陶瓷样品进行了X射线衍射、光致发光、透过率和衰减时间等表征。高温烧结过后, 陶瓷样品仍保持稳定的石榴石相。选定313 nm作为透明陶瓷的激发波长, 可获得最强的荧光发射。此外, 通过对不同样品进行紫外可见荧光测试, 获得了由绿光到红光的可调节发射。在313 nm激发, 543 nm和591 nm的监测波长下, 透明陶瓷样品均具有Eu3+的毫秒级衰减时间。

通过光学浮区法制备了铈掺杂焦硅酸钇钆(Gd0.99-xYxCe0.01)2Si2O7 (x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7) (简写为GYPS∶Ce)闪烁晶体, 并用X射线衍射(XRD)进行了物相识别, 发现其属于正交晶系Pna21。通过真空紫外(VUV)激发和发射光谱、光致发光(PL)衰减曲线、X射线激发发射(XEL)光谱、γ射线脉冲高度谱等表征了它们的光致发光特性和闪烁特性。VUV和XEL光谱的发射峰均位于360 nm左右, 对应于5d→4f跃迁。样品的PL衰减时间在29.1~32.9 ns之间; 闪烁衰减时间快分量约为28~68 ns, 慢分量约为256~583 ns。晶体存在Gd3+→Ce3+的能量传递行为。

共掺杂离子是优化晶体闪烁性能的重要手段之一, 本文采用提拉法生长了GAGG∶Ce和GAGG∶Ce,0.1%Mg晶体。通过测试硬度、透过率、X射线激发发射(XEL)谱和符合时间分辨率等方法研究了微量MgO掺杂对GAGG∶Ce光学及闪烁性能的影响。 GAGG∶Ce和GAGG∶Ce,Mg的维氏硬度平均值分别为1 430 kg/mm2和1 420.4 kg/mm2, 表明Mg2+的掺杂几乎没有对GAGG∶Ce的硬度产生影响。 XEL谱结果表明, 共掺杂Mg2+后GAGG∶Ce晶体的发光峰值波长约为540 nm, 但5d1→2F5/2及5d1→2F7/2发射峰红移了12~24 nm, Mg2+的引入可能改变了 Ce3+ 的5d1 激发态向2F5/2 和2F7/2 跃迁几率分布。通过共掺杂Mg2+, 发现尽管光产额由5.8×108 lx/MeV(58 000 ph/MeV)降低为4.15×108 lx/MeV(41 500 ph/MeV), 但GAGG∶Ce,Mg符合时间分辨率得到了显著改善, 达146 ps。此外, 比较不同尺寸样品的光产额, 发现GAGG∶Ce,Mg对闪烁发光的自吸收程度小于GAGG∶Ce。 以上结果表明, 微量MgO掺杂是优化GAGG∶Ce晶体闪烁性能的有效途径。

该文将新型掺铈钆稼铝石榴石(Ce∶GAGG)闪烁晶体与CR-173光电倍增管耦合, 并将其和分压电路、高压模块、前放电路一起封装在铝合金外壳中, 制成新型Ce∶GAGG闪烁探测器。研究了不同尺寸Ce∶GAGG闪烁晶体、不同耦合方式及反射层封装材料对新型Ce∶GAGG闪烁探测器光产额和能量分辨率的影响, 同时与封装好的1英寸(1英寸=2.54 cm)掺铊碘化钠(NaI(Tl))闪烁晶体进行对比实验, 并对Ce∶GAGG和NaI(Tl)闪烁探测器的能量线性进行测量。实验结果表明, 小体积的Ce∶GAGG闪烁探测器性能最好; 光学硅脂耦合可提高闪烁探测器的性能; 银反射膜(ESR膜)材料封装闪烁探测器性能最好; Ce∶GAGG闪烁探测器性能优于NaI(Tl)闪烁探测器。