比较了掺杂不同价离子对Ce: YAP晶体自吸收的影响。发现二价离子对Ce: YAP晶体的闪烁性能有很强的负面影响,而四价离子有助于提高晶体的闪烁性能。还研究了锰离子掺杂对Ce: YAP晶体性能的影响。利用温度梯度法,生长了直径为110毫米的Ce: YAG闪烁晶体,该晶体具有良好的形状和光学性质。研究了不同温度和气氛等退火条件对Ce: YAG(TGT)闪烁晶体发光效率的影响,发现1100氧退火对提高晶体发光强度的效果比较好。在离子晶体中还观察到了一种新的内在发光:中心带上部和价带之间的跃迁,简称为中心-价带跃迁。这种发光跃迁衰减时间快(子纳秒级),但光输出低。研究表明,Ce4离子对Ce3离子发光有猝灭作用。陕西专业CeYAP晶体批发
近年来,出现了一些新的快速闪烁材料,如Zn0基闪烁体、掺镨氧化物晶体[2,3]、Yb: YAG等。Zn0和Yb: YAG的衰减时间小于1ns,但出光率低,Zn0晶体的生长非常困难。由于Pr3中d-f跃迁发光的存在,其氧化物晶体的衰变时间比掺铈氧化物晶体快。比如Pr3360YAG是17ns,但是Pr的复杂能级对光产额影响很大。0近有报道称,掺镓Zn0的发光强度有了很大的提高,对时间特性影响不大。由于各种原因,这些新的闪烁材料在实际应用之前还有很长的路要走。闪烁材料会议也经常举行。河北高温CeYAP晶体批发Ce: YAP 晶体中过渡金属含量均小于 10ppm,对晶体发光影响可以忽略。
对于掺Ce3的无机闪烁晶体,高能射线作用下的闪烁机制一般认为如下[16,17]:晶体吸收高能射线后,晶体内部产生大量的热化电子空穴对。由于铈元素的四阶电离能是所有稀土元素中比较低的(如图1-6所示),晶体发光中心的Ce3离子首先俘获一个空穴形成Ce4离子。然后一个电子被捕获,变成Ce3。此时,电子和空穴被铈离子重组。复合产生的能量将Ce3离子从4f基态激发到5d激发态,然后Ce3离子从5d激发态辐射弛豫到4f基态发光由于掺杂铈离子的无机闪烁体通常具有高光输出和快速衰减的特点。
不同温度退火的Fe: YAP样品的吸收光谱和差分吸收光谱是Fe: YAP样品在不同温度退火后的吸收光谱和微分吸收光谱。Fe: YAP晶体的吸收光谱在203纳米、246纳米、270纳米和325纳米附近有吸收峰。差示吸收光谱显示,氢退火后264 ~ 270纳米波长范围内的吸收明显减弱,氧退火后321纳米出现差示吸收峰。可以认为246 nm和270 nm处的吸收与Fe3有关,即Fe3和Fe2之间存在跃迁[102]。除了321nm处的吸收,YAP: Fe的几个吸收峰与纯YAP晶体的吸收峰有一定距离,这不能解释纯YAP(Ce: YAP)中的其他吸收峰与铁有关。 CeYAP晶体中Ce3离子5d4f跃迁对应的荧光光谱为330~400nm之间的一个带,其峰值约为365~370nm。
晶体中e3的电子结构、能级结构和发光特性,给出了镧系元素的电子壳层结构和离子半径。从表中可以看出,Ce元素的电子结构为[Xe]4f15d16s2,所以Ce3的电子结构以[Xe]4f1为特征,Ce3的内部电子结构为惰性原子结构,0外层只有一个电子结构,所以Ce3在晶体中具有独特的能级结构和发光特性:Ce3离子的一个电子在4f能级上L=3,在5d能级上L=2,它们的宇称不同,所以Ce3离子的5d-4f跃迁是允许的电偶极子跃迁。在这个允许的5d-4f跃迁中,电子在5d能级的寿命很短,一般在低5d能级的30~100ns,所以作为闪烁晶体的发光中心,它的衰变时间很短。Ce 3的光致发光强度呈单指数形式衰减,室温下其衰减常数约为16-18n。河北高温CeYAP晶体批发
实际应用中,国产Ce: YAP晶体存在严重的自吸收问题,直接影响晶体的发光效率。陕西专业CeYAP晶体批发
无机晶体中的载流子热化时间为10-11 s到10-12s,比电子之间的弛豫时间长(一般为10-13 s到10-15 s),因此可以认为电子-电子弛豫过程和电子-声子弛豫过程依次发生。在空间坐标下,热化过程可以表示为具有一定特征长度L的载流子迁移过程,对于离子晶体,L为102 ~ 103nm;对于典型的半导体,l大于103纳米。限制载流子迁移的散射中心是晶体中存在的固有缺陷和杂质缺陷。中性点缺陷散射的低能电子的截面与该点缺陷的几何截面有关。对于带电点缺陷,散射与库仑势有关,散射截面可用0的卢瑟福公式计算。不同厚度Ce:YAP晶体自吸收比较。陕西专业CeYAP晶体批发
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