光谱学与光谱分析, 2016, 36 (8): 2399, 网络出版: 2016-12-23  

闪烁体Y2SiO5∶Ce的发光特性

Luminescence Characteristics of Scintillator Y2SiO5∶Ce
作者单位
1 燕山大学理学院实验中心, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学理学院物理系, 河北 秦皇岛 066004
摘要
Y2SiO5∶Ce3+(YSO∶Ce)具有高密度、 不吸潮以及良好的光输出和快速衰减的特性, 是一种重要的闪烁材料。 研究采用高温固相法制备Y2SiO5∶Ce3+0.2%(YSO∶Ce)。 在低温及室温下, 对闪烁体YSO∶Ce的时间分辨发射光谱、 激发光谱以及衰减曲线进行了测量和分析。 YSO∶Ce主要有两类发射, 一是晶体的缺陷发射, 发射中心在320 nm; 二是掺杂的Ce3+的5d→4f发射, 发射中心在440 nm。 只有当激发能量(Ex)大于材料带隙宽度(Eg)时才能够激发出晶体缺陷发射, 对应慢速的激发发射过程, 且低温时发射强度较大, 当温度升高时有温度猝灭, 在室温下时间分辨发射光谱中几乎观察不到晶体缺陷发射。 对于发射中心位于440 nm Ce3+的5d→4f能级发射, 在60~300 nm范围内能够观察到多个激发峰, 其中能量小于材料禁带宽度的激发是属于Ce3+ 5d能级的直接激发带, 对应快速的激发发射过程。 在低温时能够观测到发光中心位于392和426 nm分立的发射峰, 对应Ce3+的5d→4f(2F5/2, 2F7/2)的发射。 当温度升高到室温时, 光谱宽化, 无法观测到分立的发射峰。 在温度200和300 K时, 当激发光的能量大于带隙宽度, 衰减曲线有明显的上升沿, 说明有能量传递给Ce3+。
Abstract
Cerium doped Y2SiO5 (YSO) is an important scintillator material due to its high density, non-hygroscopic, excellent light output and fast decay time nature. in the paper, Y2SiO5∶Ce3+0.2%(YSO∶Ce) was grown with high-temperature solid-phase method. The time-resolved excitation and emission spectra and fluorescent decay curves at low temperature and room temperature (RT) were measured and discussed. There were two types of luminescence, one was the crystal defect emission, the center at 320 nm; the other one was doped Ce3+ ions 5d→4f emission, the center at 440 nm. Only when the excitation energy (Ex) was greater than the band gap width (Eg), the crystal defect emission can be observed corresponding to slow process, and the emission intensity was higher at low temperature. The crystals defect emission was hardly observed in the time-resolved emission spectra when the temperature rose to room temperature because of temperature quenching. Regions from 60~300 nm corresponding to emission due to 5d→4f transitions in the activator Ce3+ ions peaks at 440 nm, a plurality of excitation peaks were observed. Among them, the excitation with energy less than 6.1 eV(Ex

王文静, 丁喜峰, 孙鑫, 朱二旷, 李兴元, 张红梅, 郭得峰, 陈海良. 闪烁体Y2SiO5∶Ce的发光特性[J]. 光谱学与光谱分析, 2016, 36(8): 2399. WANG Wen-jing, DING Xi-feng, SUN Xin, ZHU Er-kuang, LI Xing-yuan, ZHANG Hong-mei, GUO De-feng, CHEN Hai-liang. Luminescence Characteristics of Scintillator Y2SiO5∶Ce[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2016, 36(8): 2399.

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