发光中心的激发和发射
闪烁过程的第四阶段可以称为迁移阶段,因为迁移的电子激发并向发光中心转移能量。通过电子空穴对与激子转移能量是可能的。在第一种情况下,通过依次捕获一个空穴和一个电子(电子复合发光)或者依次捕获一个电子和空穴(空穴复合发光)来激发发光中心。比如碱卤晶体中的Tl和Ag主要是通过电子复合发光。
Tl h Tl2,Tl2 e h
但是空穴复合发光也是可能的
Tl e Tl0,Tl0 h h
在无机晶体中,能量通过激子转移到发光中心的几率小于复合发光的几率。一般认为,在辐照过程中,低能激子数小于电子空穴对数。为了形成激子,入射电子(光子)的能量应该正好等于激子的能量 YAP缺陷在晶体的禁带中形成局域能级,充当施主或受主中心的角色,因此YAP是一种非常有潜力的释光基质材料。黑龙江CeYAP晶体
同浓度Ce: YAP的荧光光谱。在可见光(300纳米)激发下,不同浓度Ce: YAP的荧光强度随着浓度的增加而增加,直到0.5at%。当浓度为1.0at%时,浓度淬灭,发光强度开始降低。如图4-7所示,相同厚度(5mm)的Ce: YAP晶体在X射线激发下的发光强度随着浓度的增加先增大后减小,峰值位置也有红移,其中0.3at%处的发光强度比较高。自吸收对光致发光几乎没有影响,因为激发和发射过程都发生在样品表面。在高能射线的激发下,经过多次电离过程,晶体内部产生大量的电子-空穴对,电子-空穴对将能量传递到发光中心,发光过程基本发生在晶体内部。湖北加工CeYAP晶体订做价格无机闪烁晶体的性能表征?
需要注意的是,在高活化剂浓度的晶体中,也有可能是热电子碰撞激发了发光中心。电子和空穴在迁移阶段的能量损失取决于电子和空穴相对于发光中心的空间分布。如果激发路径中产生的电子空穴对位于发光中心附近,复合过程将是有效的;否则,这些电子或空穴将被俘获。在无机晶体中,各种杂质和晶格缺陷可以用作电子和空穴的陷阱。例如,离子晶体中的阴离子空位是电子的有效俘获中心。捕获电子的阴离子空位是稳定的电子缺陷,即F中心(如图1-3所示)。如果电子或空穴被深陷阱俘获,这些俘获的载流子将不会参与闪烁过程。掺杂到晶体中的活化剂也会导致陷阱的形成。当CsI和NaI含有超过0.02%的Tl时,将在晶体中形成复合活化剂中心(聚集体)。这些聚集体也是晶体中的深陷阱。因此,Tl掺杂浓度为0.02%至0.03%的NaI和CsI显示出比较大光输出
由于温度梯度法在生长大尺寸晶体方面具有优势,有望通过温度梯度法生长大尺寸Ce:YAG晶体,并改进后期退火工艺,获得大尺寸、高性能的Ce:YAG晶体。首先,通过改进晶体生长炉的功率控制系统和重量传感系统,将晶体卸肩程序从30段增加到300段,提高了控制精度;重新设计坩埚和保温罩,并适当调整温度场工艺,解决了晶体形状无法有效控制的问题。成功生长出55mm180mm的大尺寸Ce: YAP晶体,晶体等径部分直径变化小于1 mm。
其次,比较了铈离子浓度、退火、辐照和杂质对铈: YAP晶体自吸收的影响。通过分析Ce: YAP晶体的自吸收机制,发现Ce4离子有一个电荷转移吸收峰,其半峰全宽接近100纳米。结果表明,降低Ce4离子的量可以压制Ce: YAP晶体的自吸收,Ce4离子可以明显猝灭Ce3离子的发光。 铈钇铝石榴石(TGT)闪烁晶体的缺陷及其对晶体发光性能和闪烁时间的影响。
Ce: YAP晶体自吸收机制分析
从以上实验可以看出,存在自吸收的累积效应,随着厚度和浓度的增加而增加。在氧气氛中退火后,自吸收增加,而在还原气氛中,自吸收减少。自吸收随ce离子浓度的增加而增加,与Ce离子有明显的相关性,说明杂质离子引起自吸收有两种可能:一种可能是Ce原料附带的;另一种可能是其他原料中的杂质可以与Ce离子相互作用形成吸收中心。如果Ce原料上有杂质附着,CeO2原料纯度为5N,Ce离子的熔体浓度小于0.6%,两者之间的倍增为0.1ppm数量级,那么这种杂质的可能性很小。 CeYAG提拉法晶体生长的吗?黑龙江CeYAP晶体
Ce:YAP晶体生长原料需要哪些?黑龙江CeYAP晶体
在40k,由在X-ray激发的纯CsI晶体的能量效率为30%;然而,它的发光效率在室温下非常低,这就是为什么纯CsI晶体难以用于闪烁过程的原因。碱土金属氟化物,如氟化钙、氟化锶等。在室温下,激子发光仍然保持高产率。在这种情况下,我们可以讨论Vk中心在上述反应中亚稳态的作用。因此,离子晶体表现出一种非常有趣的性质,即纯晶体或没有发光中心的晶体可以产生有效的发光。这是因为在辐照过程中,晶体中会产生大量的Vk发光中心。在维克激子发光后,VK中心消失了,水晶恢复了原来的属性。
Vk心脏也可以参与外源(激发剂)发光过程。在室温下,Vk中心通过在相邻位置之间跳跃而在晶体中移动。如果局部空穴跃迁到发光中心的时间小于发光中心俘获电子的时间,那么亚稳态的Vk中心可以参与复合发光过程。 黑龙江CeYAP晶体
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