This project relates to interdisciplinary field of luminescence science and materials science. Due to the excellent characters of transparent glass ceramics and the significant application of Lu-based materials in scintillator, it is very important and interesting to develop Lu-based glass ceramics scintillator. This project takes glass ceramics containing rare earth (RE) ions doped BaLuF5 or LuF3 nanocrystals as the research project, aims to develop new efficient glass ceramics scintillator and to explain the fundamental questions involved. We will investigate their elaboration, structural and luminescent properties based on experimental studies, elaboration technique, composition optimization, and combined with crystallization dynamics and RE spectrum theory. The research emphases of the project including: (1) to investigate the luminescent dynamics and mechanisms of RE ions in glass ceramics; (2) to analyze the distribution and coordination sites of RE ions in nano-sized crystals; (3) to study the energy transfer mechanisms between RE ions; (4) to reveal the intrinsic relation between scintillescent properties and components, micro-structure of glass ceramics; (5) to compare the luminescent properties of glasses ceramics with that of single crystals and transparent ceramics; (6) to explore the critical techniques and scientific methods for the elaboration of high quality Lu-based glass ceramics. Besides, our group had abundant experiences on the preparation, investigation of luminescent properties and mechanisms in the field of glass ceramics and luminescent glasses. And we have relevant experimental apparatus to investigate the structural and luminescent properties of glass ceramics. We can fulfill this project undoubtedly and successfully. Our investigation will make some contributions to the development of glass ceramics scintillator, and will enrich the knowledge of RE ions doped nano-sized Lu-based glass ceramics and expand their application fields.
本项目属于发光学与材料学的交叉领域。由于透明微晶玻璃的优势和镥基材料在闪烁体方面的重要应用,开发Lu基微晶玻璃闪烁体具有非常重要的意义。 基于课题组在微晶玻璃、发光玻璃等的制备、性能、发光机理方面扎实的研究基础与完备的实验条件,我们拟以稀土离子掺杂的纳米BaLuF5、LuF3微晶玻璃为研究对象,以开发新型高效的微晶玻璃闪烁体为研究目标,以解决其中涉及的基础问题为研究内容。 主要从实验的角度、通过制备工艺和组分优化、结合析晶动力学和稀土光谱理论,系统开展Lu基微晶玻璃的制备、结构、荧光和闪烁体性能的研究。重点研究稀土离子在微晶玻璃中的发光动力学过程和机理:分析稀土离子的分布与格位;确定离子间能量传递的物理机制;研究闪烁体性能与组分、工艺的关系;分析微晶玻璃的性能与晶体、透明陶瓷的异同。探索高质量Lu基微晶玻璃设计和制备中的关键技术和科学方法。为闪烁微晶玻璃的应用提供理论指导和技术支持。
结合Lu基微晶玻璃的优势及其在闪烁体材料等方面的应用前景,本项目主要从实验的角度、通过制备工艺和组分优化、结合析晶动力学和稀土光谱理论,系统开展Lu 基微晶玻璃的制备、结构、荧光和闪烁体性能的研究。重点研究稀土离子在微晶玻璃中的发光动力学过程和机理:分析稀土离子的分布与格位;确定离子间能量传递的物理机制;研究闪烁体性能与组分、工艺的关系;分析微晶玻璃的性能与晶体、透明陶瓷的异同。探索高质量Lu 基微晶玻璃设计和制备中的关键技术和科学方法。.本项目主要获得了如下重要结果及关键数据。.开发了系列稀土氟化物微晶玻璃体系,主要包括KLu2F7 , KYb2F7, KTb2F7 , Sr2YbF7, Sr2YF7, Sr2GdF7, K3YF6, K3LuF6, Na5Gd9F32, Lu6O5F8等体系。系统研究了Eu3+、Er3+、Ho3+、Tb3+在微晶玻璃中的荧光性质。研究了掺杂的RE3+在微晶玻璃中的局域环境、析出晶相对微晶玻璃发光性能的影响,观察到RE3+发光的增强现象,研究了RE3+的发光动力学过程和发光机理。.获得了闪烁性能优异的微晶玻璃,包括KLu2F7:Tb3+, KTb2F7, BaLuF5:Tb3+, Lu6O5F8:Tb3+, Na5Gd9F32:Tb3+, Sr2GdF7:Tb3+等体系。主要研究了掺杂的Tb3+在这些体系中,光致发光及X射线激发发光(X-EL)的增强现象,分析了光致发光与X-EL发光机理的异同。特别地,Lu6O5F8:Tb3+, Na5Gd9F32:Tb3+和Sr2GdF7:Tb3+的效率分别达到了商用BGO晶体的63, 130 and 210%。结果表明Lu基微晶玻璃效果已经达到了我们的预期目标(60%);同时发现Gd基微晶玻璃的性能更佳。.开展了上转换发光及温度传感方面的研究。在Er3+掺杂的微晶玻璃系统中,获得了性能优异的光学温度传感性能,SA-max最佳为62.14*10-4K-1@560K,SR-max最佳为1.39%K-1@300K。探索了Tm3+掺杂体系的温度传感性能,获得了更高的灵敏度,SA-max最佳为3.9%K-1@563K,SR-max最佳为1.97%K-1@353K。.本项目丰富了对稀土离子掺杂的Lu基微晶玻璃的认识和了解,拓展其应用领域;为闪烁微晶玻璃的应用提供理论指导和技术支持。
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数据更新时间:2023-05-31
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