【摘要】：閃爍體是一種能量轉(zhuǎn)換發(fā)光材料,在X射線、γ射線以及高能粒子等的輻照下能夠發(fā)出紫外光或可見光,連接光電器件與設備可實現(xiàn)對各種高能射線及高能粒子的探測。目前,無機閃爍體在輻射探測領域的基礎研究和應用中發(fā)揮著重要的作用,被廣泛應用于高能物理實驗、核醫(yī)學成像、工業(yè)無損檢測、安全檢查、環(huán)境監(jiān)測與勘探以及天文觀測等。與閃爍單晶相比,稀土離子摻雜閃爍玻璃有高摻雜濃度、大體積、易成型、可光纖化等優(yōu)勢,但其在密度、光產(chǎn)額等方面還需要進一步提高。本論文以Ce~(3+)、Eu~(2+)、Tb~(3+)等稀土離子摻雜鋁硅酸鹽氟氧玻璃或磷酸鹽玻璃為研究對象,系統(tǒng)研究了稀土離子摻雜種類及濃度、玻璃基質(zhì)種類對閃爍玻璃材料發(fā)光性能的影響。通過組分調(diào)節(jié)和工藝處理,解決了高濃度Ce~(3+)摻雜產(chǎn)生的著色問題,并制備了Tb~(3+)摻雜的用于X射線探測的高效率磷酸鹽閃爍玻璃光纖。主要研究結(jié)果如下:1.采用高溫熔融淬冷法制備了高濃度Ce~(3+)摻雜氟氧化物微晶玻璃,通過熱處理得到CeF_3微晶,提高了Ce~(3+)摻雜濃度,增強了發(fā)光效率;同時,利用F離子的引入以及Ce離子周圍化學環(huán)境的變化,有效降低了高濃度Ce離子摻雜引起的著色導致的自吸收問題,進而提高了微晶玻璃的閃爍發(fā)光性能。2.采用高溫熔融淬冷法制備了Eu離子摻雜BaF_2微晶玻璃,發(fā)現(xiàn)隨著熱處理的溫度升高,玻璃的紫外激發(fā)發(fā)光由紅紫光逐漸變成藍光,三價Eu發(fā)光減弱,二價Eu發(fā)光增強。通過X射線衍射圖譜,XPS價態(tài)測試分析得到:F~-的引入制造了還原氣氛,同時Eu~(3+)不等價取代Ba~(2+),還原為Eu~(2+),進入BaF_2微晶,有效提高了閃爍發(fā)光效率。3.成功制備了不同濃度Ce~(3+)、Tb~(3+)摻雜的磷酸鹽閃爍玻璃,并得到最佳發(fā)光效率的濃度;同時玻璃基質(zhì)中引入重金屬離子Lu離子和La離子,提高閃爍玻璃密度;并采用還原氣氛二次熔制法有效降低了高濃度Ce摻雜引起的著色所導致的自吸收問題,提高了閃爍玻璃的X射線激發(fā)發(fā)光效率。同時,選擇最優(yōu)發(fā)光效率的組分玻璃,拉制了閃爍玻璃光纖,在X射線激發(fā)下,測得明顯的閃爍發(fā)光信號,有較優(yōu)異的閃爍發(fā)光性能。
【圖文】：

華南理工大學碩士學位論文部 CeF3微晶相的形成，其中，GC800 樣的結(jié)晶度計算達到了 69.1%。圖 3-1 (b) 展示了PG 和不同溫度熱處理下的 GCs 樣品的拉曼圖譜，可以看到，PG 樣的拉曼圖譜與其他氟氧化物玻璃類似，在 320 和 380 cm-1處有饅頭峰，據(jù)此可判斷其非晶相的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；而不同溫度熱處理的 GCs 樣拉曼圖譜中有尖銳的特征峰，為 CeF3晶體相 488 cm-1處伸縮振動峰，同時，，隨著熱處理溫度的升高，拉曼峰的強度逐漸增加，說明結(jié)晶度的提高。

3-2 PG 和 GC 樣品的 TEM 表征 (a) GC680 的低分辨透射光譜。 (b) GC680 的高分透射光譜Figure 3-2 TEM characterizations of glass and GC samples. (a) Low-resolution TEM imagof the GC680 sample (b) high-resolution TEM images of the GC680 sample3.3.2 玻璃著色研究從樣品看，我們可以注意到，玻璃樣品在熱處理微晶化后顏色發(fā)生了改變。如圖 3示，PG 樣品呈現(xiàn)黃色，而 GCs 樣品呈現(xiàn)淡黃色，甚至無色，這說明樣品的顏色與理的溫度極為相關。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ171.733;TN253

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