本文關(guān)鍵詞：硅酸鉍粉體合成、晶體生長(zhǎng)及發(fā)光性能研究

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【摘要】：閃爍晶體是指高能射線(xiàn)或其他放射性粒子通過(guò)某些晶體材料時(shí),因射線(xiàn)或粒子的激發(fā),從而發(fā)出可見(jiàn)光子(熒光)的晶體,廣泛應(yīng)用與高能物理、核物理、醫(yī)學(xué)成像以及地理勘探等領(lǐng)域。Bi4Si3O12(BSO)晶體與廣泛應(yīng)用的BGO晶體相比,兩者具有相同的晶格結(jié)構(gòu),性質(zhì)相似,閃爍性能都來(lái)源于Bi3+的發(fā)光,BGO的衰減時(shí)間比較長(zhǎng)(300ns),而B(niǎo)SO是BGO的1/3,并且原料更加便宜,是代替BGO的理想材料。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)BSO晶體非常適合作為探頭,可以用來(lái)探測(cè)幾百個(gè)Mev能量級(jí)粒子的小型電磁量能器,BSO的綜合性能在雙讀出領(lǐng)域遠(yuǎn)優(yōu)于BGO和鎢酸鉛(PbWO4)等現(xiàn)有閃爍晶體材料。但由于BSO的原料Bi203和Si02的熔點(diǎn)以及密度等方面差異很大,所以BSO生長(zhǎng)困難,容易出現(xiàn)組分偏析。本文以正硅酸四乙酯(Si(C2H5O)4)和硝酸鉍(Bi(NO3)3.5H2O)作為前驅(qū)體、檸檬酸作為溶劑,按化學(xué)計(jì)量比配料,采用溶膠凝膠法合成并經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制備了純相BSO多晶粉,采用坩堝下降法生長(zhǎng)出大尺寸高質(zhì)量的BSO透明晶體,晶體加工后是a=b=30mm,c=210mm的長(zhǎng)方體,晶體表面無(wú)明顯裂痕,偏析現(xiàn)象基本消除。在200-800nnm區(qū)域范圍內(nèi),BSO晶體透過(guò)率達(dá)到理論最大值將近80%。對(duì)BSO晶體的光學(xué)性能進(jìn)行了研究,閃爍性能測(cè)試表明,該晶體能量分辨率為18.9%,光輸出為同等條件下CsI(T1)的7.2%。采用固相燒結(jié)法制備[Bi(1-x-y,DyxTmy]4Si3Oi2(x=1%,y=0.1%,0.5%,1%,1.5%,2%)粉體,在354nm的峰值激發(fā)樣品,熒光發(fā)射光譜表明既有Dy3+的黃光發(fā)射又有Tm3+的藍(lán)光發(fā)射,隨著Tm3+的的摻雜濃度增加,Dy3+的發(fā)射峰強(qiáng)度先增加后減少,Tm3+濃度為1%時(shí),Dy3+的發(fā)射峰強(qiáng)度達(dá)到最大值。色坐標(biāo)(CIE)分析結(jié)果顯示,當(dāng)Tm3+濃度為0.5%,1%,1.5%時(shí),樣品的發(fā)光均落在白光區(qū),這個(gè)結(jié)果表明Dy3+/Tm3+共摻BSO粉體有望應(yīng)用在白光LED上。
【關(guān)鍵詞】：閃爍晶體 晶體生長(zhǎng) 硅酸鉍 坩堝下降法
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ135.32;TB383.3;O78
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-10
• 第2章 文獻(xiàn)綜述10-21
• 2.1 BSO粉體合成進(jìn)展10-11
• 2.1.1 固相燒結(jié)法10
• 2.1.2 溶膠凝膠法10-11
• 2.1.3 水熱法11
• 2.1.4 其他方法11
• 2.2 BSO晶體的研究現(xiàn)狀11-20
• 2.2.1 BSO晶體基本性能11-12
• 2.2.2 BSO晶體生長(zhǎng)現(xiàn)狀12-15
• 2.2.3 BSO晶體閃爍性能15-18
• 2.2.4 BSO光譜特性18-20
• 2.3 本課題的研究意義和研究?jī)?nèi)容20-21
• 第3章 實(shí)驗(yàn)部分21-30
• 3.1 粉體合成21-25
• 3.1.1 溶膠凝膠法合成BSO粉體21-24
• 3.1.2 固相燒結(jié)法合成Tm~(3+)/Dy~(3+)共摻BSO粉體24-25
• 3.2 晶體生長(zhǎng)25-28
• 3.3 性能表征28-30
• 3.3.1 X射線(xiàn)衍射測(cè)試28-29
• 3.3.2 透射光譜測(cè)試29
• 3.3.3 熒光光譜29
• 3.3.4 閃爍性能測(cè)試29-30
• 第4章 結(jié)果與討論30-46
• 4.1 BSO粉體溶膠凝膠法合成與表征30-32
• 4.2 晶體生長(zhǎng)及發(fā)光性能32-38
• 4.2.1 晶體生長(zhǎng)32-33
• 4.2.2 透射光譜33-34
• 4.2.3 激發(fā)光譜和發(fā)射光譜34-36
• 4.2.4 閃爍性能36-38
• 4.3 Dy~(3+)/Tm~(3+)摻雜BSO粉體的固相合成與性能表征38-46
• 第5章 結(jié)論46-47
• 參考文獻(xiàn)47-53
• 致謝53-54
• 攻讀學(xué)位期間所開(kāi)展的科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文54

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本文編號(hào)：569463