垂直梯度凝固法生长PbWO_4∶(F,Y)晶体的光学性能(英文)

采用垂直梯度凝固法成功生长出直径为27mm、长为110mm,具有可控形状和形态的F-和Y3+共掺钨酸铅[PbWO4∶(F,Y)]晶体。通过透射光谱、荧光光谱、光产额、衰减时间等对钨酸铅晶体光学性能进行了表征。结果表明:与纯钨酸铅晶体相比,垂直梯度凝固法生长的PbWO4∶(F,Y)晶体在320~420nm的短波范围的光学透过率明显提高,光吸收边更尖锐;荧光光谱为350~580nm范围的宽峰,发射主峰为420nm;光产额达到50p.e/MeV(1 000ns内),发光衰减时间为5ns。     

PbWO4:(Mo,Y)晶体的闪烁性能研究

用改进的坩埚下降法生长PbWO4(Mo,Y)和纯PbWO4闪烁晶体.对切自毛坯晶体籽晶端的23 mm×23 mm×20 mm六面抛光样品进行了吸收光谱、超短脉冲X射线激发荧光寿命、光产额和辐照损伤性能的测试.结果表明Mo,Y双掺杂能显著增强PbWO4晶体的辐照硬度,在35 Gy/h的剂量率下辐照24 h后,纯PbWO4晶体的光产额变化率为52.4%,而PbWO4(Mo,Y)晶体的光产额变化率仅为17.5%.Mo,Y双掺杂也改善了PbWO4晶体在350～420 nm范围内的光学透过性能,并且PbWO4(Mo,Y)晶体的平均发光衰减时间缩短为8.5 ns,较之纯PbWO4晶体(15.2 ns)更快.     

掺MgF2的钨酸铅晶体的发光性能

通过透射光谱、光致发光谱、光产额的测试,研究了提拉法生长的掺MgF2的钨酸铅(PbWO4,PWO)晶体的发光性能.结果表明:与未掺杂晶体相比,掺杂样品的透光率提高,消除了420nm吸收,减弱了350nm吸收,紫外吸收边变陡并且向短波方向移动约10nm;掺杂样品和未掺杂PWO晶体的光致发光谱形状相同,存在350～550nm的宽带谱,峰值为420nm,掺杂样品的蓝光带得到增强.掺杂样品的光产额(200ns)为未掺杂PWO的2.3倍,发光性能得到改善.对透光率的提高和发光机制进行了探讨.     

Mo:Sb:PbWO_4闪烁晶体的生长与发光性能

采用坩埚下降法生长了Mo:Sb:PbWO4(Mo:Sb:PWO)晶体.通过透射光谱、X射线激发的发射谱、光产额和荧光寿命的测试,研究了Mo,Sb双掺杂对PbWO4晶体的光谱和闪烁性能的影响.结果表明:与未掺杂晶体相比,掺杂样品提高了PWO晶体在350～430 nm波段的透过率,消除了350nm吸收,吸收边变得陡峭并且向长波方向偏移.Mo:Sb:PWO晶体的发光谱存在400～650nm的宽带,发光主峰为510hm,发光强度得到提高.尺寸为10mm×10mm×20mm的Mo:Sb:PWO晶体样品,在1000ns的积分时间门宽内光产额最大值可达70photon-electrons/MeV,约为BhGe3O12(BGO)光产额的7.2%.光产额的提高主要来自于Mo:Sb:PbWO4晶体发光中的慢发光成分的增加.     

LaBr3∶Ce晶体生长及物理特性的研究

利用垂直Bridgman法生长了尺寸为φ25 mm×80 mm的LaBr3∶3％Ce晶体,晶体的熔点为786℃,XRD表明晶体存在(100)解理面,晶体的择优生长方向为[001].热膨胀测试表明晶体[100]方向热膨胀系数比较大,在室温至600℃范围内平均热膨胀系数达22.9×10-6/K.晶体经加工后,透过率可达到65％.室温下晶体的光致发光呈双发射峰,分别位于358 nm和380 nm.晶体呈单指数衰减,衰减极快,衰减时间拟合为18.3 ns.     

Ho~(3+)掺杂Bi_4Si_3O_(12)晶体的生长与光谱特性

采用坩埚下降法生长了尺寸为f25 mm×100 mm的Ho~(3+)掺杂的Bi_4Si_3O_(12)(BSO:Ho)晶体,研究了所得晶体的透射光谱、激发光谱、发射光谱等特性。结果表明:BSO:Ho晶体透射光谱与纯BSO晶体基本一致,在350~800 nm波长范围的透过率约为80%,吸收边在286 nm处;在360、454和537 nm处存在与Ho~(3+)有关的吸收峰;激发光谱在240~310 nm波段出现1个宽的激发带,峰值在290 nm左右;发射光谱中除480 nm发射带外,在573 nm附近有多个与Ho~(3+)有关的尖锐发射峰。BSO:Ho晶体的主要发光分量的荧光衰减时间为94.41 ns,表明掺杂0.1%Ho~(3+)(摩尔分数)有利于提高BSO晶体的闪烁性能。     

CaF2掺杂钨酸铅晶体的生长与闪烁性能

采用坩埚下降法生长了CaF2掺杂钨酸铅(PbWO4,PWO)晶体,研究了掺杂对PWO晶体的透射光谱、X射线激发发射谱和光产额等发光性能的影响.结果表明:与未掺杂PWO晶体相比,CaF2掺杂的PWO晶体在320～360nm的透过率提高了35%;X射线激发发射强度和光产额比未掺杂PWO晶体高出1倍左右.CaF2掺杂引入了新的发光中心(WO3-F),被认为是导致PWO晶体发光增强的原因.     

镁掺量对镁钕铌酸锂晶体的抗光损伤和激光性能的影响

采用提拉法生长了掺0.4%(摩尔分数,下同)Nd2O3和分别掺1.0%、3.0%、5.0%、7.0%MgO的4种Nd∶Mg∶LiNbO3(Nd∶Mg∶LN)晶体。通过透射光束变形法测试晶体抗光损伤能力。结果表明:0.4%Nd∶7.0%Mg∶LN和0.4%Nd∶5.0%Mg∶LN两种晶体抗光损伤能力皆达到阈值浓度,抗光损伤能力比0.4%Nd∶3.0%Mg∶LN和0.4%Nd∶1.0%Mg∶LN晶体提高2个数量级。利用980nm激光二极管测试晶体的荧光光谱。在500～900nm的光谱范围内,出现2个光发射带,发光强度最强的近红外发射波长为840nm,对应4 I9/2→2 H9/2,4 F5/2能级跃迁。840nm处荧光来源于双光子过程,该上转换荧光在生物医学领域有着应用前景。     

钨酸钇钠晶体生长

采用提拉法生长制备了四方晶系白钨矿结构的钨酸钇钠[NaY(WO4)2]晶体。通过TG-DTA分析得到晶体的熔点为1211℃,从XRD分析得到晶胞参数a=b=0．5212 nm,c=1．1268 nm,V=0．3062 nm^3。讨论了钨酸钇钠晶体的生长工艺,给出晶体生长的最佳工艺参数：拉速为0．5～4 mm／h,转速为10～18 r／min,冷却速率为18℃／h,最佳的液面轴向温度梯度为0．7～1℃／mm。测试了钨酸钇钠晶体的红外光谱和Raman光谱,讨论了晶体的振动归属。     

Yb:NGW激光晶体生长及光谱性能

采用提拉法生长了φ30mm×70mm的掺镱钨酸钆钠[Yb:NaGd(WO4)2,Yb:NGW]晶体,并对晶体进行了退火处理。讨论了Yb:NGW晶体的生长工艺。确定了最佳生长工艺参数为:提拉速率为1～2mm/h,转速为15～18r/min,冷却速率为10℃/h,轴向温度梯度为液面上0.7～1℃/mm。通过热重–差热分析(thermogravimetry–differential thermal analysis,TG–DTA),X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)对退火的晶体进行表征。测试了晶体的红外光谱和Raman光谱,并对出现的峰值进行了振动归属。测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱。由TG–DTA曲线得到晶体熔点为1252.02℃。XRD分析表明:晶体属于四方晶系、白钨矿结构、I41/a空间群,计算的晶胞参数a=0.53603nm,c=1.11628nm。吸收光谱显示:晶体在968nm处吸收峰最强,半峰宽为57nm,适合激光二极管泵浦。     

Yb∶NaY(WO_4)_2激光晶体的光谱性能

采用提拉法生长出了Yb∶NaY(WO4 ) 2 晶体 ,给出了晶体生长的最佳工艺参数 :拉速 0 .5～ 4mm/h ,转速 3 0～ 40r/min ,冷却速率 18℃ /h。由TGDTA分析得到晶体的熔点为 12 0 9℃。测试了该晶体的Raman光谱、吸收光谱和荧光光谱 ,计算了吸收光谱和荧光光谱中的有关参数。结果表明 :该晶体发射波长为 10 10nm ,在 848,968nm附近有较强、较宽的吸收峰 ,适合于LD泵浦     

钨酸铅晶体的红外反射谱

采用提拉法生长了钨酸铅(PbWO4,PWO)晶体.室温下测量了PWO晶体的红外反射谱,观察到7个反射峰,分别位于84,125,260,298.381.785cm-1和854 cm-1,对各个反射峰进行了振动归属;利用Kramers-Kronig(K-K)关系对样品的红外反射谱进行数据处理,获得晶体的静态介电常数ε0=5.25,高频介电常数ε∞=4.30,横光学声子频率ωτ=769.92cm-1和纵光学声子频率ωL=881.19cm-1等物理参量.     

Yb3+掺杂KLa(WO4)2激光晶体生长与光谱分析

采用提拉法生长出掺镱钨酸镧钾[Yb:KLa(WO4)2,Yb:KLW]晶体,测试了晶体的红外光谱和Raman光谱,对出现的振动模式进行了归属.从X射线衍射分析得到晶胞参数a=b=0.532 nm,c=1.189 nm.通过热重-差热分析得到晶体的熔点为1 119 ℃,在熔点以下没有相变.测试了晶体的吸收光谱和荧光光谱,计算了相应的光谱参数.结果表明:该晶体发射波长为1 021 nm,在931,981 nm附近有较强、较宽的吸收峰,适合用InGaAs半导体激光泵浦.     

Nd∶NaBi(WO_4)_2晶体生长

采用Czochralski法生长出尺寸为 8mm× 2 0mm的掺钕的钨酸铋钠 [分子式 :Nd∶NaBi(WO4) 2 ,简称 :Nd∶NBW ]激光晶体 ,研究了生长工艺参数对Nd∶NBW晶体结构完整性的影响 ,确定了最佳的生长工艺参数 :轴向温度梯度为 0 .7～ 1℃ /mm ,生长速率 0 .2～ 0 .5mm/h ,晶体转速 1～ 4r/min。并利用了X射线衍射确定了Nd∶NBW晶体属于四方晶系 ,I41 /a空间群 ,其晶格常数为a =0 .5 2 75nm ,c=1.14 93nm。通过TG -DTA分析了Nd∶NBW晶体的相关物理、化学性质 ,确定了其熔点为 936.2℃ ,并与纯的钨酸铋钠晶体 (分子式 :NaBi(WO4) 2 ,简称 :NBW)进行了对比性研究     

Tm~(3+)掺杂KYb(WO_4)_2自激活激光晶体生长与光谱特性分析

以K2W2O7为助熔剂,Tm3+掺杂摩尔分数为8%,采用顶部籽晶提拉法生长出了单斜晶系的铥掺杂钨酸镱钾[Tm3+:KYb(WO4)2,Tm:KYbW]晶体.测试了晶体的红外光谱和Raman光谱,并对出现的峰值进行了振动归属.测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱,计算了相应的光谱参数.吸收光谱显示:Yb3+在945,958nm处吸收峰最强,半峰宽为91 nm.荧光光谱表明:Tm:KYbW晶体在1 735nnl和1 759nm附近有较强的发射峰,主峰1 759nm处的发射线宽达146nm,因此,Tm:KYbW晶体可作为可调谐激光增益介质.晶体的上转换荧光谱表明:在481 nm和646nm处分别得到了上转换蓝光和红光,并分析了相应的上转换机制.     

Nd:NaBi(WO4)2晶体生长

采用Czochralski法生长出尺寸为φ8mm×20 mm的掺钕的钨酸铋钠[分子式:Nd:NaBi(WO4)2,简称:Nd:NBW]激光晶体,研究了生长工艺参数对Nd∶NBW晶体结构完整性的影响,确定了最佳的生长工艺参数:轴向温度梯度为0.7～1 ℃/mm,生长速率0.2～0.5 mm/h,晶体转速1～4 r/min.并利用了X射线衍射确定了Nd∶NBW晶体属于四方晶系,I41/a空间群,其晶格常数为a=0.527 5 nm, c=1.149 3 nm.通过TG-DTA分析了Nd∶NBW晶体的相关物理、化学性质,确定了其熔点为936.2 ℃,并与纯的钨酸铋钠晶体(分子式:NaBi(WO4)2,简称:NBW)进行了对比性研究.     

Nd：GGG晶体生长、光谱性能及激光性能（英文）

采用提拉法生长掺钕钆镓石榴石（neodymium-doped gadolinium gallium garnet,Nd：GGG）激光晶体,选择最佳工艺参数：提拉速率为2～4mm/h;转速为20～40r/min;冷却速率为20℃/h。测试了晶体的吸收和荧光光谱,结果表明：主吸收峰位于808nm,主发射峰位于9430cm^–1,对应于Nd3＋的4F3/2–4I11/2跃迁。对晶体样品进行了激光性能测试。结果表明：当泵浦功率为900mW时,对泵浦光的吸收效率为85%,激光输出波长约为1μm,激光输出功率为305mW,激光阈值功率为380mW,光–光转换效率达57.8%,斜效率达57.6%。     

Ho~(3+)∶ZnWO_4的光谱和上转换发光

用提拉法生长出光学质量的Ho3+∶ZnWO4单晶,研究了晶体在可见和近红外区的吸收光谱和发射光谱,分析了Ho3+离子在钨酸锌晶体结构中能级位置和晶体场能级分裂。研究表明:在波长488nm激光激发时,550,665nm和758nm3个波段有较强荧光,荧光分支比分别为84.18%,0.68%,15.14%,对应于5S2→5I8,5F5→5I8和5S2→5I7跃迁。在633nm激光激发时观测到了来自5S2→5I8跃迁的540～556nm宽带上转换荧光,上转换过程主要是单离子步进吸收。     

无机闪烁晶体的研究现状与应用前景（下）

3.2 氧化物 3.2.1 锗酸铋 分子式为Bi_4Ge_3O_(12)(简写为BGO),BGO晶体属于立方晶系,它的结构由孤立的GeO_4四面体和Bi离子构成。Bi离子的外层电子在X射线、γ-射线激发下发生~3Pl→~1So跃迁而产生荧光。1933年,Weber和Monchamp在研究了BGO的发光性能之后提出BGO有可能作为一种具有高原子序数和不吸潮的闪烁晶体得到广泛应用。BGO晶体的发光峰值为480nm,发光衰减曲线中有300ns和60ns两个分量,其中90％为慢分量,光输出为NaI(Tl)的12％～14％。在1～10GeV能量范围内,BGO对γ-射线的吸收系数比NaI(Tl)高2.5～2.1倍,余辉很弱。因此,BGO已经被广泛应用于PET扫描仪、高能物理和其他粒子探测器上。     

提拉法生长钨酸钆镉晶体

用提拉法生长了四方晶系白钨矿结构的钨酸钆镉[CdGd2(WO4)4,CGW]晶体.通过X射线衍射分析计算出晶胞参数a=b=0.5204 nm,c=1.1360 nm.为改进CGW晶体的生长工艺,采取了一些避免生长过程中出现组分过冷现象的工艺措施,提出了晶体生长的最佳工艺参数:拉速为0.84 mm/h,转速为40 r/min,熔体中界面处的温度梯度为46～47 ℃/cm,冷却速率为32 ℃/h.测试了晶体的紫外-可见光谱和Raman光谱,测量得到晶体在紫外波段的截止波长为326 nm,并讨论了晶体的紫外吸收边起源和Raman光谱中各峰的振动归属.