我们用8W的紫外灯功率和255nm的波长照射厚度为2mm、浓度为0.3%的Ce: YAP样品。样品辐照时间分别为15、30和60分钟。
从紫外辐射吸收光谱可以清楚地看出,随着辐照时间的增加,Ce: YAP样品的吸收边发生红移,样品在254nm处的吸收系数也相应增加。
退火和辐照纯度对YAP和Fe: YAP晶体吸收光谱的影响
据报道,Fe3和Fe2离子分别在260纳米和227纳米附近有吸收[98,99],纯YAP在260纳米附近也有吸收。为了了解255纳米附近的吸收峰特性,我们生长并研究了纯YAP晶体和浓度为0.2%的YAP:铁。通过透射率的比较,我们粗略分析了纯YAP和YAP: Fe晶体中可能的色心及其对ce3360ap自吸收的影响。 CeYAG温梯法晶体生长的?湖南质量好CeYAP晶体
另一个类似于辐射长度的物理量叫做摩尔半径(RM):RMX0 (Z 1.2)/37.74(1.13)
小摩尔半径有利于减少其他粒子对能量测量的污染。吸收系数、辐射长度和摩尔半径与晶体密度直接或间接成反比。因此,寻找高密度闪烁晶体已成为未来闪烁晶体的一个重要研究方向。为了减小探测器的尺寸和成本,希望探测器越紧凑越好。因此,要求闪烁晶体在防止辐射方面尽可能强,表现为晶体的吸收系数大、辐射长度短、摩尔半径小。
晶体中e3的电子结构、能级结构和发光特性
表1-3给出了镧系元素的电子壳层结构和离子半径。从表中可以看出,Ce元素的电子结构为[Xe]4f15d16s2,所以Ce3的电子结构以[Xe]4f1为特征,Ce3的内部电子结构为惰性原子结构,0外层只有一个电子结构,所以Ce3在晶体中具有独特的能级结构和发光特性[10-12]:
(1)Ce3离子的一个电子在4f能级上L=3,在5d能级上L=2,它们的宇称不同,所以Ce3离子的5d-4f跃迁是允许的电偶极子跃迁。在这个允许的5d-4f跃迁中,电子在5d能级的寿命很短,一般在低5d能级的30~100ns,所以作为闪烁晶体的发光中心,它的衰变时间很短。
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载流子也可以被晶格中的浅陷阱俘获(见图1-4)。这些俘获的载流子可以被热释放并参与复合过程,从而增加晶体的发射持续时间。
电子、空穴和激子的相互作用将导致局域化。许多离子晶体表现出一种有趣的现象,即价带空穴位于正常晶格中,这种现象被称为自陷。在热化过程中,空穴达到价带的顶部,并被限制在特定的阴离子中。对于碱金属卤化物晶体,这意味着一个卤化物离子转变成一个原子:X- X0。该卤原子X0将在一定程度上极化环境,并且该系统将显示出轴向弛豫,导致这种局部空穴被两个相邻的阴离子共享。这种状态被称为X2分子或Vk中心(图1.2)。在低温下(通常t <200 k),Vk核是稳定的,位于两个阴离子上的空穴称为自陷空穴,电离辐射后离子晶体形成自陷空穴的平均时间为10-11 s到10-12 s,这个时间比自由空穴和导带电子的复合时间短。因此,纯离子晶体中的大多数空穴很快转化为Vk中心。
经过这个电离过程,就很难从本质上区分导致电离的自由电子和这个电离过程产生的自由电子。这些二次电离事件的产物,即电离过程产生的两个电子,可以导致第三次电离、第四次电离等等,从而导致产生电子和空穴的雪崩过程,这样的层电离过程会一直持续到产生的电子和光子不能进一步电离。快电子通过与原子中电子的非弹性散射失去能量,所以闪烁过程的第二阶段可以称为电子-电子弛豫。这一阶段的0终产物是晶体中的低能电子激发:导带电子、价带空穴,中心带和价带激子。CeYAP晶体低浓度与高浓度如何区分?
因此,在吸收伽马量子后的10-10s内,离子晶体包含大量Vk中心和位于导带中的自由电子。Vk心脏在闪烁过程中起着重要作用。轴向弛豫也受到价带激子和(X22-)*分子中空穴组成的影响。对于高能激发,直接形成价带激子的概率比较低,而囚禁的激子可以通过Vk中心俘获自由电子形成。那么处于激发态的被囚禁的激子可以发射光子,这就是所谓的激子发光。这种发光源于导带中的电子和Vk中心之间的相互作用,一个Vke配置的自陷激子。这种发光具有与由晶体中的光致激发形成的阴离子激子发光相同的特征。碱金属卤化物晶体的本征激子发光只在低温下有效,此时空穴自陷形成的Vk中心是不动的。Ce:YAP晶体生长原料需要哪些?江西超薄片CeYAP晶体
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YAP晶体属于扭曲钙钛矿结构的正交晶系,可视为晶格常数A=5.328,B=7.367,C=5.178的Al-O 八面体,所有顶点共享而成的三维结构,其结构如图1-7所示。一个YAP原细胞中有四个YAP分子,晶体中有两种可以置换的阳离子位置:一种是扭曲的YO12多面00置(y3半径ry=1.02);另一个接近理想的八面00置(ral=0.53)。Ce3离子的半径为1.03,取代了YAP中具有C1h对称性的Y3离子。由于失真,实际配位数相当于8。
该体系中有三种稳定的化合物:(1) y3al5o12 (YAG),摩尔比为1)y2 O3al2o 3=:5;(2)摩尔比为2:1的单斜化合物y4al 2o 9(YAM);(3)摩尔比为1:1的氧化钇(YAP)。YAP是一种均匀熔化的化合物,从熔点到室温没有相变。 湖南质量好CeYAP晶体
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