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荧光玻璃在电磁辐射和离子射线的激发下完成的

发布时间:2016/5/26

荧光玻璃是指含铈、铽、钐等离子的玻璃中在电磁辐射或离子射线的激发下,发出荧光 的玻璃。分透明荧光玻璃和半透明荧光玻璃两种,应用于示波器荧光屏、荧光剂量标准

(1) Tb3+激活的硅酸盐发光玻璃 Tb3+发出的绿色荧光与CCD元件的敏感波长 (500750nm)相匹配,且Tb3+激活的硅酸盐发光玻璃的荧光强度较高,故用于制作高能 X射线转换屏的发光玻璃最好选用Tb3+激活的硅酸盐发光玻璃。Buchanan研究了 Tb3+激 活的硅酸盐发光玻璃,提出材料对X射线的吸收率与原子序数的三次方(Z3)成正比,并
着重指出玻璃的余辉机制,及紫外线和X射线激发能对玻璃作用方式的差异。他认为,紫 外激发过程是紫外线能量直接与玻璃的激活离子相作用,而X射线激发过程则是X射线能 量先与基质材料产生的电子和空穴作用,再和激活离子作用,此时有可能电子g穴在将能量 转移到激活离子之前先被玻璃基质离子捕获,这样将导致余辉的产生和发出射线的延迟。混 合价态稀土离子Ce3+/Ce4+Eu2+/Eu3+可以有选择地捕获、释放电荷,从而减少玻璃基 质缺陷捕获电子的可能性,为X射线能量转移到Tb3+提供通道。因此,他认为在X射线激 发下Ce/Eu的加入更有利于玻璃余辉的降低,但Ce在降低余辉的同时也降低了玻璃的发光 强度,而Eu由于发出较强的红色荧光,会对激活剂的发光性能产生影响。因此选择一种稀 土元素来降低玻璃余辉很重要。祖成奎等开展了 Tb3+激活硅酸盐发光玻璃的研究,为了确 定哪种稀土元素可以更为有效地降低玻璃余辉,他们用Eu23完全代替Ce203,对比含 Ce2()3Eu2()3发光玻璃的吸收和发射光谱,发现含Ce发光玻璃的光谱性能优于含Eu发 光玻璃。他们还测试了玻璃的余辉和耐辐照性能,发现适量的Ce不仅可以降低玻璃的发光 余辉(由Tb3+ms级降ns级),还可以提高玻璃的耐辐照强度。而掺Eu203的发光玻璃, 由于Eu3+发出较强的红色荧光,掩盖Tb3+的绿光发射,从而影响了玻璃的发光特性,同 时Eu3+不具备抗辐射性能,玻璃的耐辐照强度大大降低。他们还发现随着激活离子Tb3+ 含量的增加(质量分数由6. 5%增至12. 5%),玻璃的蓝色荧光(400450nm)逐渐减弱, 绿色荧光(490nm543nm)大大增强,并未出现Tb3f的浓度粹灭现象。加人适量的 Gd2C)3,可以敏化Tb3+的发光,且随着Gd3+含量的增加,Tb3+荧光输出增强。

(2) Sm3+激活的Ca0-Si02-B203玻璃长波长的红光对植物体的发育有着良好的促进 作用,根据Sm3+特有的可以吸收380nm左右紫外线并发射出600650nm红光的这一特性 可以制备含Sm3+的荧光玻璃,并将其用于农用转光大棚。制备方法:首先将CaC03H3B03Si()2Sm203按比例称量、混合并碾磨lOmin,待反应物混合均匀后,将其倒入 刚玉坩埚内,置于预加热至800°C的箱式电阻炉内,控制其升温速率为5°C/min。待温度升 至1200°C后,再反应2h,取出坩埚,将熔融的玻璃体倾倒在已预热为200°C左右的钢制模 具中,并在此温度下淬火。即形成透明的、略带淡黄色的发光玻璃。于健等的研究结果表 明,以60% Ca0-20% Si02-20% B203(摩尔分数)为基质,Sm3+为激活离子的发光玻璃, 有一系列的激发峰(最强出现在404nm处)和发射峰(最强出现在606nm处)。将紫外线 及近紫外线转换为橙红色光。Sm3+掺杂浓度的增加有利于玻璃体的发光,当Sm3+掺杂的 物质的量分数为1.2%的时候出现最强发射峰(A = 606mn,/ = 4838a. u. )0 Sm3+浓度继续

增大则出现Sm3+淬灭效应。同时,玻璃体基质的组成和组分对发光玻璃的发光特性有一定 的影响,当B203 : Si()2=0. 6时(Sm3+的摩尔分数为0.5%),玻璃体发光性能最佳(A = 606nm,J = 4838a.u.);当改变玻璃体的成分,如以ZnO替换CaO时,玻璃体的发光性能 略逊,但以氧化钠、氧化锶替换时,则发光性能大幅下降。另外,敏化离子Eu2+的掺人, 有利于玻璃体发光强度的提高。

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