Propiedades de luminiscencia y mecanismo de transferencia de energía en vidrio fluorosilicatos de aluminio y boro con alto gadolinio codopado con Pr3+ y Ce3+

ZHOU Chenggong ,  

CHEN Danping ,  

TANG Jingping ,  

LI Weichang ,  

ZHAO Mingjun ,  

DING Xuening ,  

HAN Zhihui ,  

HU Lili ,  

CHEN Shula ,  

摘要

El vidrio centelleante, como material clave para la detección de radiación de alta energía, tiene un importante potencial de aplicación en el campo de la detección de radiación a gran escala y bajo costo. Sin embargo, el efecto de relajación cruzada entre los iones Gd3+ en el vidrio centelleante con alto contenido de gadolinio limita la eficiencia de transferencia de energía y restringe la mejora del rendimiento lumínico. En este trabajo, se preparó vidrio fluorosilicatos de aluminio y boro con alto gadolinio (Gd2O3-GdF3-B2O3-Al2O3-SiO2-CeO2) codopado con Pr3+ y Ce3+ (denominado vidrio CS) mediante el método de fusión en atmósfera reductora (CO). Se estudiaron sistemáticamente los efectos de Pr3+ sobre las propiedades ópticas y las prestaciones centelleantes del vidrio dopado con Ce3+ mediante espectros de absorción, reflexión y emisión luminosa, así como el mecanismo de transferencia de energía entre iones raros Pr3+, Ce3+ y Gd3+. Se comparó la intensidad de fluorescencia del vidrio con el cristal BGO bajo excitación de rayos X. Los resultados muestran que el dopaje con baja concentración de Pr3+ aumenta significativamente la intensidad de emisión bajo excitación a 275 nm en vidrio CS, con un aumento del 60 % en el rendimiento bajo excitación por rayos X. Se observaron transiciones 5d-4f de Pr3+ a baja concentración, acompañadas de transferencia de energía Pr3+→Gd3+→Ce3+ y Gd3+→Pr3+. En el vidrio con mayor concentración de Pr3+, dominan las transiciones 4f-4f de Pr3+, con transferencia de energía Gd3+→Pr3+, lo que prolonga la decadencia de fluorescencia de Gd3+ y Ce3+.

关键词

Dopaje Pr3+; Dopaje Ce3+; Vidrio centelleante de alto gadolinio; Fotoluminiscencia; Centelleo

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