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              7. 上海光機所在快響應LuAG:Ce閃爍陶瓷研究中取得進展
                來源:本站 發布時間:2021-03-22 點擊數:138
                    近期,中國科學院上海光學精密機械研究所激光與紅外材料實驗室在快響應LuAG:Ce閃爍陶瓷方面取得進展,相關成果研究發表在《美國陶瓷協會期刊》上。
                  LuAG:Ce閃爍陶瓷由于其優異的閃爍性能,被認為是一種有應用前景的閃爍體材料。近年來,LuAG:Ce陶瓷閃爍體表現出的優異的抗輻照損傷性能,引起高能物理領域的關注,但材料中存在的本征的或其他雜質缺陷,使其實際光輸出遠低于理論值,閃爍過程中存在著慢發光分量。目前,Mg2+共摻雜已被證實是提高LuAG:Ce陶瓷閃爍性能的方法之一,且在LuAG中Ca2+離子進入十二面體格位所需的能量比Mg2+離子所需能量更低。
                  基于此,科研人員制備出一組Ca2+離子梯度摻雜的LuAG:Ce陶瓷,摻雜濃度在0-0.5at%范圍內,并對制備陶瓷的性能進行表征。研究表明,在所有Ca2+離子摻雜的樣品中均看到了Ce4+離子的存在,且陶瓷樣品中缺陷引起的熱釋光峰強度顯著降低,因此LuAG:Ce,Ca陶瓷的光產額相比于未摻雜樣品來說均有所提升,快發光分量占比增加。尤其是Ca2+-0.2at%的樣品,其光產額達到24,400 ph/MeV,快發光分量占比接近90%,衰減時間快分量時間常數約為48 ns。但隨著Ca2+離子摻雜濃度增加,陶瓷發光熱猝滅的開始溫度逐漸向低溫方向移動,使得光產額降低。當Ca2+離子摻雜濃度高于0.3 at%時,由于Ca2+摻雜導致的晶格失配或者其他點缺陷等引起的熱釋光峰的強度開始升高,使得慢分量開始增加。因此,綜合考慮陶瓷的光產額及衰減時間,其最佳摻雜濃度為0.2 at%。
                  研究工作得到國家自然科學基金、中科院青年創新促進會等的支持。

                 (a)梯度摻雜陶瓷樣品的吸收光譜;(b)X射線激發發射譜;(c)不同門寬下的光產額;(d)衰減時間曲線;(e)TSL曲線;(f)不同溫度下X射線激發發射強度


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