【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(jiàn)光,連接光電器件與設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種高能射線及高能粒子的探測(cè)。目前,無(wú)機(jī)閃爍體在輻射探測(cè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用,被廣泛應(yīng)用于高能物理實(shí)驗(yàn)、核醫(yī)學(xué)成像、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)、安全檢查、環(huán)境監(jiān)測(cè)與勘探以及天文觀測(cè)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(shì),但其在密度、光產(chǎn)額等方面還需要進(jìn)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(duì)象,系統(tǒng)研究了稀土離子摻雜種類(lèi)及濃度、玻璃基質(zhì)種類(lèi)對(duì)閃爍玻璃材料發(fā)光性能的影響。通過(guò)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(wèn)題,并制備了Tb~(3+)摻雜的用于X射線探測(cè)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(guò)熱處理得到CeF_3微晶,提高了Ce~(3+)摻雜濃度,增強(qiáng)了發(fā)光效率;同時(shí),利用F離子的引入以及Ce離子周?chē)瘜W(xué)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(dǎo)致的自吸收問(wèn)題,進(jìn)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(lán)光,三價(jià)Eu發(fā)光減弱,二價(jià)Eu發(fā)光增強(qiáng)。通過(guò)X射線衍射圖譜,XPS價(jià)態(tài)測(cè)試分析得到:F~-的引入制造了還原氣氛,同時(shí)Eu~(3+)不等價(jià)取代Ba~(2+),還原為Eu~(2+),進(jìn)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(shí)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(dǎo)致的自吸收問(wèn)題,提高了閃爍玻璃的X射線激發(fā)發(fā)光效率。同時(shí),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(cè)得明顯的閃爍發(fā)光信號(hào),有較優(yōu)異的閃爍發(fā)光性能。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文部 CeF3微晶相的形成，其中，GC800 樣的結(jié)晶度計(jì)算達(dá)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(lèi)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(dòng)峰，同時(shí)，，隨著熱處理溫度的升高，拉曼峰的強(qiáng)度逐漸增加，說(shuō)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(wú)色，這說(shuō)明樣品的顏色與理的溫度極為相關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TQ171.733;TN253

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