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Dy^(3+)对Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响
被引量：
2
1
作者
张勇
朱金铭
+3 位作者
杨丽丽
吕世权
武彦群
楚学娟
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期1412-1419,共8页
采用高温熔融法制备了Dy^(3+)或Tb^(3+)单掺和Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。通过对傅里叶变换红外光谱、透射光谱、光致激发和发射光谱、 X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线的分析,研究Dy^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递关系以...
采用高温熔融法制备了Dy^(3+)或Tb^(3+)单掺和Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。通过对傅里叶变换红外光谱、透射光谱、光致激发和发射光谱、 X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线的分析,研究Dy^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递关系以及Dy^(3+)对Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响。实验结果表明:Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃具有较高的密度和良好的可见区透过率,玻璃的网络结构是由[SiO_4]四面体和[AlO_4]四面体连接构成。在紫外光激发时, Dy^(3+)单掺玻璃的发光源于Dy^(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(15/2)(483 nm),~6H_(13/2)(576 nm)的跃迁发射,而Tb^(3+)单掺玻璃的发光则源于Tb^(3+)的~5D_4→~7F_6(489 nm),~7F_5(544 nm),~7F_4(586 nm)和~7F_6(623 nm)的跃迁发射。对于Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃,发射光谱则主要由Tb^(3+)的荧光发射组成。通过对不同波长紫外光激发的发射光谱分析发现, Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺闪烁玻璃中存在多种形式的能量传递。在以Dy^(3+)的特征激发452 nm为激发波长时, Tb^(3+)单掺玻璃的发光很弱。但随着Dy^(3+)的引入,通过~4F_(9/2)(Dy^(3+))→~5D_4(Tb^(3+))的能量传递, Tb^(3+)发光得到敏化增强。Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的发光强度随着Dy_2O_3含量的增多而增强, Dy_2O_3含量为1 mol%时达到最大,更高Dy_2O_3含量的样品由于Dy^(3+)的浓度猝灭,减少了向Tb^(3+)的能量传递,发光强度减弱。当激发波长减小到350 nm时, Dy^(3+)和Tb^(3+)均被激发到更高的能级~6P_(7/2)(Dy^(3+))和~5L_9(Tb^(3+)),此时除了~4F_(9/2)(Dy^(3+))→~5D_4(Tb^(3+))的能量传递外,还出现了~5D_4(Tb^(3+))→~4F_(9/2)(Dy^(3+))的能量回传。Dy^(3+)掺杂浓度较低时, Dy^(3+)→Tb^(3+)能量传递作用较强, Tb^(3+)发光得到敏化增强。随着Dy_2O_3含量的增多, Tb^(3+)→Dy^(3+)能量传递作用增强。当Dy_2O_3含量超过0.4 mol%时, Tb^(3+)→Dy^(3+)能量传递强于Dy^(3+)→Tb^(3+)能量传递,减少了Tb^(3+)的辐射跃迁发光,因此Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的发光强度开始减弱。由于Gd^(3+)向Dy^(3+)或Tb^(3+)均可进行有效的能量传递,因此在以Gd^(3+)的特征激发274 nm为激发光时, Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃中出现了Dy^(3+)和Tb^(3+)对Gd^(3+)传递能量的竞争。随着Dy_2O_3含量的增多, Tb^(3+)所获得的能量不断减少,同时伴随着Tb^(3+)→Dy^(3+)能量回传和Dy^(3+)之间的无辐射交叉弛豫作用, Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的发光强度不断减弱。对Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺闪烁玻璃中Tb^(3+)的~5D_4→~7F_5荧光衰减曲线分析还发现,随着Dy_2O_3含量的增多, Tb^(3+)的荧光寿命从2.24 ms缩短到1.15 ms,曲线从单指数形式变为双指数形式,进一步证明玻璃中存在~5D_4(Tb^(3+))→~4F_(9/2)(Dy^(3+))的能量回传。X射线激发发射光谱显示, Dy^(3+)的引入对Tb^(3+)激活闪烁玻璃的辐射发光具有很强的负面影响,而这种负面影响不足以通过Dy^(3+)→Tb^(3+)能量传递来弥补,因此Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的辐射发光强度随着Dy_2O_3含量的增多而不断减弱。由此可见,在Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃中,不宜将Dy^(3+)作为敏化剂,用于增强Tb^(3+)的发光。
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关键词
闪烁玻璃
Dy^3+/Tb^3+共掺
X射线激发
能量传递
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职称材料
题名
Dy^(3+)对Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响
被引量：
2
1
作者
张勇
朱金铭
杨丽丽
吕世权
武彦群
楚学娟
机构
吉林师范大学物理学院
物理国家级实验教学示范中心(吉林师范大学)
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期1412-1419,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2017YFF0108607)
国家自然科学基金项目(61775081)
+1 种基金
吉林省教育厅"十三五"科学技术研究规划项目(JJKHZ20180783KJ)
吉林师范大学博士科研启动项目(吉师博2017001号)资助
文摘
采用高温熔融法制备了Dy^(3+)或Tb^(3+)单掺和Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。通过对傅里叶变换红外光谱、透射光谱、光致激发和发射光谱、 X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线的分析,研究Dy^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递关系以及Dy^(3+)对Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响。实验结果表明:Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃具有较高的密度和良好的可见区透过率,玻璃的网络结构是由[SiO_4]四面体和[AlO_4]四面体连接构成。在紫外光激发时, Dy^(3+)单掺玻璃的发光源于Dy^(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(15/2)(483 nm),~6H_(13/2)(576 nm)的跃迁发射,而Tb^(3+)单掺玻璃的发光则源于Tb^(3+)的~5D_4→~7F_6(489 nm),~7F_5(544 nm),~7F_4(586 nm)和~7F_6(623 nm)的跃迁发射。对于Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃,发射光谱则主要由Tb^(3+)的荧光发射组成。通过对不同波长紫外光激发的发射光谱分析发现, Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺闪烁玻璃中存在多种形式的能量传递。在以Dy^(3+)的特征激发452 nm为激发波长时, Tb^(3+)单掺玻璃的发光很弱。但随着Dy^(3+)的引入,通过~4F_(9/2)(Dy^(3+))→~5D_4(Tb^(3+))的能量传递, Tb^(3+)发光得到敏化增强。Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的发光强度随着Dy_2O_3含量的增多而增强, Dy_2O_3含量为1 mol%时达到最大,更高Dy_2O_3含量的样品由于Dy^(3+)的浓度猝灭,减少了向Tb^(3+)的能量传递,发光强度减弱。当激发波长减小到350 nm时, Dy^(3+)和Tb^(3+)均被激发到更高的能级~6P_(7/2)(Dy^(3+))和~5L_9(Tb^(3+)),此时除了~4F_(9/2)(Dy^(3+))→~5D_4(Tb^(3+))的能量传递外,还出现了~5D_4(Tb^(3+))→~4F_(9/2)(Dy^(3+))的能量回传。Dy^(3+)掺杂浓度较低时, Dy^(3+)→Tb^(3+)能量传递作用较强, Tb^(3+)发光得到敏化增强。随着Dy_2O_3含量的增多, Tb^(3+)→Dy^(3+)能量传递作用增强。当Dy_2O_3含量超过0.4 mol%时, Tb^(3+)→Dy^(3+)能量传递强于Dy^(3+)→Tb^(3+)能量传递,减少了Tb^(3+)的辐射跃迁发光,因此Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的发光强度开始减弱。由于Gd^(3+)向Dy^(3+)或Tb^(3+)均可进行有效的能量传递,因此在以Gd^(3+)的特征激发274 nm为激发光时, Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃中出现了Dy^(3+)和Tb^(3+)对Gd^(3+)传递能量的竞争。随着Dy_2O_3含量的增多, Tb^(3+)所获得的能量不断减少,同时伴随着Tb^(3+)→Dy^(3+)能量回传和Dy^(3+)之间的无辐射交叉弛豫作用, Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的发光强度不断减弱。对Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺闪烁玻璃中Tb^(3+)的~5D_4→~7F_5荧光衰减曲线分析还发现,随着Dy_2O_3含量的增多, Tb^(3+)的荧光寿命从2.24 ms缩短到1.15 ms,曲线从单指数形式变为双指数形式,进一步证明玻璃中存在~5D_4(Tb^(3+))→~4F_(9/2)(Dy^(3+))的能量回传。X射线激发发射光谱显示, Dy^(3+)的引入对Tb^(3+)激活闪烁玻璃的辐射发光具有很强的负面影响,而这种负面影响不足以通过Dy^(3+)→Tb^(3+)能量传递来弥补,因此Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的辐射发光强度随着Dy_2O_3含量的增多而不断减弱。由此可见,在Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃中,不宜将Dy^(3+)作为敏化剂,用于增强Tb^(3+)的发光。
关键词
闪烁玻璃
Dy^3+/Tb^3+共掺
X射线激发
能量传递
Keywords
Scintillating glass
Dy^3+/Tb^3+ co-doped
X-ray excitation
Energy transfer
分类号
O482.31 [理学—固体物理]
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职称材料
题名
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操作
1
Dy^(3+)对Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响
张勇
朱金铭
杨丽丽
吕世权
武彦群
楚学娟
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
2
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