Desempenho de emissão luminosa e mecanismo de transferência de energia em vidro fluorosilicato de alumínio, boro e alto teor de gadolínio codopado com Pr3+ e Ce3+

ZHOU Chenggong ,  

CHEN Danping ,  

TANG Jingping ,  

LI Weichang ,  

ZHAO Mingjun ,  

DING Xuening ,  

HAN Zhihui ,  

HU Lili ,  

CHEN Shula ,  

摘要

O vidro centellador, como material chave para detecção de radiações de alta energia, possui importantes perspectivas de aplicação no campo da detecção de radiação em grandes dimensões e baixo custo. No entanto, o efeito de relaxamento cruzado entre íons Gd3+ em vidro centellador com alto teor de gadolínio limita a eficiência da transferência de energia, restringindo a melhora do desempenho de emissão luminosa. Neste trabalho, foi preparado vidro fluorosilicato de alumínio, boro e alto teor de gadolínio (Gd2O3-GdF3-B2O3-Al2O3-SiO2-CeO2) codopado com Pr3+ e Ce3+ (denominado vidro CS) por meio do método de fusão em alta temperatura em atmosfera redutora (CO). Foram estudados sistematicamente os efeitos do Pr3+ nas propriedades ópticas e no desempenho centellador do vidro dopado com Ce3+, utilizando espectros de absorção, reflexão e emissão luminosa, bem como o mecanismo de transferência de energia entre os íons de terras raras Pr3+, Ce3+ e Gd3+. A intensidade da fluorescência do vidro foi comparada com a do cristal BGO sob excitação por raios X. Os resultados mostraram que o dopagem com baixa concentração de Pr3+ aumenta significativamente a intensidade de emissão do vidro CS excitado a 275 nm, com aumento de 60% no rendimento sob excitação por raios X. Foram observadas transições 5d-4f evidentes de Pr3+ em baixas concentrações, acompanhadas pela transferência de energia Pr3+→Gd3+→Ce3+ e Gd3+→Pr3+. No vidro com maior concentração de Pr3+, as transições 4f-4f de Pr3+ dominam, juntamente com a transferência de energia Gd3+→Pr3+, o que prolonga a decadência da fluorescência de Gd3+ e Ce3+.

关键词

Dopagem Pr3+; Dopagem Ce3+; Vidro centellador de alto gadolínio; Fotoluminescência; Centelação

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