Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响

论文摘要

采用高温熔融法制备了Dy3+或Tb3+单掺和Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。通过对傅里叶变换红外光谱、透射光谱、光致激发和发射光谱、 X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线的分析,研究Dy3+与Tb3+之间的能量传递关系以及Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响。实验结果表明:Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃具有较高的密度和良好的可见区透过率,玻璃的网络结构是由[SiO4]四面体和[AlO4]四面体连接构成。在紫外光激发时, Dy3+单掺玻璃的发光源于Dy3+的4F9/2→6H15/2（483 nm）,6H13/2（576 nm）的跃迁发射,而Tb3+单掺玻璃的发光则源于Tb3+的5D4→7F6（489 nm）,7F5（544 nm）,7F4（586 nm）和7F6（623 nm）的跃迁发射。对于Dy3+/Tb3+共掺玻璃,发射光谱则主要由Tb3+的荧光发射组成。通过对不同波长紫外光激发的发射光谱分析发现, Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中存在多种形式的能量传递。在以Dy3+的特征激发452 nm为激发波长时, Tb3+单掺玻璃的发光很弱。但随着Dy3+的引入,通过4F9/2(Dy3+)→5D4(Tb3+)的能量传递, Tb3+发光得到敏化增强。Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度随着Dy2O3含量的增多而增强, Dy2O3含量为1 mol%时达到最大,更高Dy2O3含量的样品由于Dy3+的浓度猝灭,减少了向Tb3+的能量传递,发光强度减弱。当激发波长减小到350 nm时, Dy3+和Tb3+均被激发到更高的能级6P7/2(Dy3+)和5L9(Tb3+),此时除了4F9/2(Dy3+)→5D4(Tb3+)的能量传递外,还出现了5D4(Tb3+)→4F9/2(Dy3+)的能量回传。Dy3+掺杂浓度较低时, Dy3+→Tb3+能量传递作用较强, Tb3+发光得到敏化增强。随着Dy2O3含量的增多, Tb3+→Dy3+能量传递作用增强。当Dy2O3含量超过0.4 mol%时, Tb3+→Dy3+能量传递强于Dy3+→Tb3+能量传递,减少了Tb3+的辐射跃迁发光,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度开始减弱。由于Gd3+向Dy3+或Tb3+均可进行有效的能量传递,因此在以Gd3+的特征激发274 nm为激发光时, Dy3+/Tb3+共掺玻璃中出现了Dy3+和Tb3+对Gd3+传递能量的竞争。随着Dy2O3含量的增多, Tb3+所获得的能量不断减少,同时伴随着Tb3+→Dy3+能量回传和Dy3+之间的无辐射交叉弛豫作用, Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度不断减弱。对Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中Tb3+的5D4→7F5荧光衰减曲线分析还发现,随着Dy2O3含量的增多, Tb3+的荧光寿命从2.24 ms缩短到1.15 ms,曲线从单指数形式变为双指数形式,进一步证明玻璃中存在5D4(Tb3+)→4F9/2(Dy3+)的能量回传。X射线激发发射光谱显示, Dy3+的引入对Tb3+激活闪烁玻璃的辐射发光具有很强的负面影响,而这种负面影响不足以通过Dy3+→Tb3+能量传递来弥补,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的辐射发光强度随着Dy2O3含量的增多而不断减弱。由此可见,在Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃中,不宜将Dy3+作为敏化剂,用于增强Tb3+的发光。

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张勇,朱金铭,杨丽丽,吕世权,武彦群,楚学娟

关键词: 闪烁玻璃,共掺,射线激发,能量传递

来源: 光谱学与光谱分析 2019年05期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,无机化工

单位: 吉林师范大学物理学院,物理国家级实验教学示范中心(吉林师范大学)

基金: 国家重点研发计划项目(2017YFF0108607),国家自然科学基金项目(61775081),吉林省教育厅“十三五”科学技术研究规划项目(JJKHZ20180783KJ),吉林师范大学博士科研启动项目(吉师博2017001号)资助

分类号: TQ171.1;O482.31

页码: 1412-1419

总页数: 8

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