《多晶鑥基閃爍材料中摻雜離子的局域環境和發光行為》是依託上海大學，由施鷹擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：多晶鑥基閃爍材料中摻雜離子的局域環境和發光行為
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：施鷹
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
稀土摻雜鑥基氧化物粉體及多晶透明陶瓷是一大類倍受關注的高密度、高光輸出、快衰減的多晶閃爍材料，對其中不同摻雜發光離子的局域環境進行表征並研究與其發光性能之間的關係具有重要的科學意義。本項目擬以合肥同步輻射國家實驗室為研究平台，採用EXAFS和真空紫外光電子能譜試驗站對兩大類不同結構的(倍半氧化物和複合氧化物)鑥基閃爍發光基質中摻雜發光離子的局域環境和發光行為進行研究，通過比較不同氧化物晶格基質環境和不同結構狀態下發光離子周圍的近鄰配位原子種類、相關化學鍵鍵長、配位數及無序度因子，揭示閃爍發光離子在不同氧化物結晶化學環境中的摻雜行為和分布狀態的變化規律，結合模擬計算研究在納米閃爍粉體和閃爍透明陶瓷狀態下基質環境對不同離子發光特性的影響，為鑥基高密度閃爍材料的組分設計和發光性能最佳化提供科學依據。
結題摘要
採用濕化學方法完成了Nd3+、Tb3+等稀土發光離子摻雜的倍半氧化物Lu2O3和Ce3+離子摻雜鑥基複合氧化物Lu3Al5O12和Lu2SiO5納米發光粉體的製備，在此基礎上製備出相關的多晶透明閃爍陶瓷和多晶閃爍薄膜，研究了該體系材料中材料組成、製備條件、顯微結構和發光性能之間的關聯。採用低溫真空無壓燒結方法研製出直線光學透過率70%以上的Ce:LuAG透明閃爍陶瓷，採用溶膠- 凝膠法結合旋塗方法得到了晶粒尺寸在30納米、發光性能優良的Ce：LuAG多晶閃爍薄膜。依託 合肥同步輻射大科學裝置和上海光源X射線精細吸收譜線站和真空紫外光譜線站，系統表征了摻雜稀土離子在Lu2O3、Lu3Al5O12和Lu2SiO5晶格中的占位情況和真空紫外激發條件下不同稀土離子的發光行為。徑向結構函式結果證實在Lu2O3晶格中Nd，Tb等發光離子均以隨機替代Lu3+格位方式固溶進晶格，1mol%Ce:LSO多晶陶瓷中Ce和Lu的L3邊k2χ(k)-k曲線表現出類似的波峰波谷振盪結構，可推斷出Ce3+在LSO中是以隨機替代Lu3+的兩種格位進行摻雜的。發展了一種利用X射線吸收近邊結構（XANES）譜學方法對低濃度摻雜Ce:LuAG閃爍材料中Ce離子價態信息進行表征分析的方法，利用5725.2eV和5733.4eV的兩個特徵峰值可以定量地表征出不同價態Ce離子的相對含量，同時闡明了這一特性對材料發光性能的影響。本項目的有關研究內容為快衰減鑥基閃爍材料的組成設計和性能最佳化提供了科學依據。 項目執行期間，共發表SCI學術論文8篇(含2篇已接受)，英文學術專著1章，研究生學位論文5篇，申請中國發明專利2項。在國際學術會議上發表了5次口頭報告(含1次大會邀請報告)，並培養博士研究生1名和碩士研究生5名。
