上海光機所在快響應LuAG,Ce閃爍陶瓷方面取得新進展

近年來LuAG:Ce陶瓷閃爍體表現出的優异的抗輻照損傷效能,引起了高能物理領域的關注。針對這個問題,Mg2+共摻雜已經被證實是可以提高LuAG:Ce陶瓷的閃爍效能的方法之一。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。

近期,中國科學院上海光學精密機械研究所鐳射與紅外資料實驗室在快響應LuAG:Ce閃爍陶瓷方面取得新進展,相關成果發表在《美國陶瓷協會期刊》(Journal of the America Ceramic Society)。

LuAG:Ce閃爍陶瓷由於其優异的閃爍效能,被認為是一種非常有應用前景的閃爍體資料。近年來LuAG:Ce陶瓷閃爍體表現出的優异的抗輻照損傷效能,引起了高能物理領域的關注。但資料中存在的本征的或其他雜質缺陷,使其實際光輸出遠低於理論值,閃爍過程中存在著慢發光分量。針對這個問題,Mg2+共摻雜已經被證實是可以提高LuAG:Ce陶瓷的閃爍效能的方法之一。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。

基於此,研究團隊製備了一組Ca2+離子梯度摻雜的LuAG:Ce陶瓷,摻雜濃度在0-0.5at%範圍內,並對製備陶瓷的效能進行了表徵。結果表明,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强度也顯著降低,囙此LuAG:Ce,Ca陶瓷的光產額相比於未摻雜樣品來說均有所提升,快發光分量占比也新增。尤其是Ca2+-0.2at%的樣品,其光產額達到24400 ph/MeV,快發光分量占比接近90%,衰减時間快分量時間常數約為48 ns。但隨著Ca2+離子摻雜濃度新增,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。且Ca2+離子摻雜濃度高於0.3 at%時,由於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强度開始升高,使得慢分量又開始新增。囙此,綜合考慮陶瓷的光產額及衰减時間,其最佳摻雜濃度為0.2 at%。

相關工作得到國家自然科學基金,中科院青促會等項目的支持。

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Fig.梯度摻雜陶瓷樣品的吸收光譜(a),X射線激發發射譜(b)不同門寬下的光產額(c),衰减時間曲線(d),TSL曲線(e)以及不同溫度下X射線激發發射强度(f)。

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資料標籤: 陶瓷
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永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656065972436659
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