氟化钡(BaF2)晶体是已知响应最快的闪烁晶体，在高能物理、核物理及核医学等领域有着广泛的应用前景。抑制BaF2晶体的慢发光成分对其工程应用至关重要。本文利用坩埚下降法制备了高Y3+掺杂浓度5%、8%、10%(摩尔分数)的BaF2晶体，并采用Y3+与碱金属离子(Li+、Na+)共掺杂的方法形成电荷补偿阻止间隙F-的产生，制备了双掺杂型BaF2快响应闪烁晶体，进而基于优化的5 ns和2 500 ns时间门宽测试方法，研究了Y3+掺杂浓度以及Y3+与碱金属离子(Li+、Na+)共掺杂浓度对BaF2闪烁晶体快/慢成分比的影响规律。结果表明，生长的高浓度Y3+掺杂BaF2晶体的光学质量优异，在220 nm和300 nm处透过率分别高于90%和92%；随着Y3+掺杂浓度由0提高至10%，BaF2晶体的慢发光成分显著降低，快/慢成分比由0.15提高至1.21；生长的Y3+/Li+及Y3+/Na+共掺杂BaF2晶体的慢发光成分较Y3+掺杂BaF2晶体进一步降低，快/慢成分比最高分别可达1.63和1.61。研制的双掺杂BaF2快响应闪烁晶体有望应用于高能物理、核物理前沿实验等重要领域。

高能物理强度前沿装置、飞行时间技术正电子发射断层扫描、超高频辐射成像和正电子湮灭寿命谱分析等应用对闪烁体的时间响应提出了更高的要求,发展超快衰减闪烁体已成为研究热点之一。氟化钡晶体是一种具有亚纳秒级快闪烁成分的独特无机闪烁体,但其衰减时间约0.6 μs的慢闪烁发光成分会在高计数率应用时引起严重的信号堆积。作为一种抑制慢闪烁成分的有效途径,氟化钡晶体慢闪烁成分抑制的掺杂研究在过去三十年受到持续关注。本文回顾了掺杂抑制氟化钡晶体慢闪烁成分的研究历史,提出了掺杂元素选择的基本原则,重点介绍稀土金属(La、Y、Lu和Sc)、碱土金属(Mg、Sr)、过渡金属(Cd)和碱金属(K)等掺杂的慢闪烁成分抑制特性、内在机理和应用研究情况,并展望了所面临的挑战与机遇。

真空紫外波段存在几个可用于研究电离层物理现象的重要光谱, 其中1356 nm的夜气辉是重要的探测谱段, 通过对该波段辐射强度的探测可反演出电离层电子密度(TEC)及F2层峰值电子密度。 夜气辉发射线中, 1304 nm的发射线与1356 nm光谱间隔很近, 发射强度与1356 nm强度相当, 因此, 要实现对1356 nm夜气辉探测需要抑制1304 nm气辉辐射。 分别对05和1 mm厚的真空紫外级别的氟化钡晶体窗口透过率随温度变化特性进行研究, 结果表明, 氟化钡晶体的短波截止波长随温度的升高向长波方向偏移, 在一定温度范围内, 氟化钡晶体可以很好地抑制1304 nm辐射, 并在1356 nm波段有较高的透过率。 与国外相关文献所报道的通过加热SrF2晶体来抑制1304 nm辐射的方式相比, 利用氟化钡晶体作为短波截止滤光片, 可以将1304 nm的杂散光完全抑制, 同时可以降低仪器功耗, 对于电离层光学遥感探测有着重要的意义。

采用水热法合成了一种非稀土上转换发光材料, 由钠铝氟化物和BaF2组成。 采用X射线衍射(XRD)、 傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对其进行了表征, 分析表明, 钠铝氟化物主要以NaF和Na3AlF6两种晶态存在于BaF2晶体表面, 形成化学复合, 呈现包覆结构。 荧光光谱测试表明, 样品在583 nm可见光和863 nm近红外光室温激发下, 均能产生304和324 nm的宽波段紫外光发射。 时间分辨光谱表明, 发光均有一个上升和衰减过程, 衰减大约自15 ms开始, 磷光寿命大于18.4 ms。 借助上转换发光能量转换过程对发光机理进行了研究, 分析表明, 发光源于量子限制效应的带间光吸收和界面缺陷的光吸收, 发光机制属于量子限制效应-界面发光中心复合发光。

原位薄层色谱-红外光谱联用在分析复杂混合物上有巨大潜力, 但因固定相自身的红外吸收严重干扰样品检测, 该方法进展缓慢。 本文应用对中红外光透明的氟化钡微小颗粒作为固定相制备薄层层析板, 并对该板的层析效果及原位显微反射红外光谱检测的可行性进行了初步的探讨。 通过优化反应条件, 制备出粒径为500 nm左右的氟化钡颗粒； 发展出一种制备薄层层析板的新技术——沉降-挥发法； 通过实验证明, 新型薄层板具备分离混合物的能力； 原位红外光谱检测结果表明氟化钡作为固定相不干扰样品的检测。 应用氟化钡作为新型薄层板固定相, 为从技术上实现原位薄层色谱-红外光谱联用打开了大门。