Al2O3陶瓷掺杂方法的探索及其发光特性的研究

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电离辐射源和可持续能源核能的广泛应用给我们的生活、医疗、航天和工业等领域带来好处的同时也存在一定的风险和危害,主要是辐射源和核泄漏等对人类生活环境和身体健康的影响。因而,辐射检测在电离辐射源和核能的应用领域必不可少,故具有优良特性的辐射剂量计的研究至关重要。目前,投入使用的主要是Al2O3:C晶体热释光和光释光剂量计,但其质地坚硬,形状不易加工,且制备要求高。  本文采用工艺简单、制备成本低的低温燃烧合成法制备α-Al2O3和α-Al2O3:C陶瓷粉体,主要研究其热释光和光释光特性。热释光(TL)和光释光(OSL)测试结果表明,α-Al2O3陶瓷粉体的热释光主发光峰在200℃附近,900℃退火2h的α-Al2O3:C陶瓷粉体位于200℃附近的热释光峰强度最强。α-Al2O3:C陶瓷粉体的热释光线性剂量响应范围(0-50Gy)比α-Al2O3陶瓷粉体(2-20Gy)的宽。与相同辐照剂量下的α-Al2O3:C晶体、α-Al2O3陶瓷粉体和退火后的α-Al2O3:C陶瓷粉体相比,未退火的α-Al2O3:C陶瓷粉体的快衰减和慢衰减速率都明显加快,这样的衰减速率为光释光的检测和利用在时间上提供了足够的保证。α-Al2 O3和α-Al2O3:C陶瓷粉体的光释光线性剂量响应范围都在0-100Gy,未退火的α-Al2O3:C陶瓷粉体的灵敏度最高。由此可见,未来α-Al2O3:C陶瓷粉体还是有可能成为非常有前途的光释光剂量计材料。  绿色光是三基色光之一,人眼对绿色光反应极其敏感,故在显示领域高性能的绿色荧光材料必不可少。Tb3+由于发射出的绿色光具有纯度高和单色性好等特点而受到广泛关注。本文采用低温燃烧合成法制备 Al2O3:Tb陶瓷粉体,主要研究不同掺杂浓度、不同退火温度、不同退火时间对 Al2O3:Tb陶瓷粉体光致发光的影响。形貌(SEM)测试表明,Al2O3:Tb陶瓷粉体呈片状。晶型(XRD)和成份(XPS)测试结果表明,Al2O3:Tb陶瓷粉体中的铽元素固溶到氧化铝晶格以+3价形式存在,且掺杂阻碍了Al2O3:Tb陶瓷粉体的结晶化进程,使Al2O3:Tb陶瓷粉体形成纯α结构的温度相比未掺杂明显提高。荧光(PL)测试结果表明, Al2O3:Tb陶瓷粉体的最佳激发波长是244nm,在244nm的光激发下,Al2O3:Tb陶瓷粉体出现4个特征峰,其中位于543nm的绿色发光峰为主发光峰。900℃退火2h、掺杂比例r=0.02的Al2O3:Tb陶瓷粉体的发光强度最强。
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