稀土离子掺杂高密度闪烁玻璃及光纤的研究

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1、硕士学位论文稀土离子掺杂高密度闪烁玻璃及光纤的研究作者姓名吕时超学科专业材料学指导教师周时凤教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月StudyonopticalpropertiesofrareearthiondopedhighdensityscintillatingglassesandfiberADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LvShichaoSupervisor：Prof.ZhouShifengSouthChinaUniversity

2、ofTechnologyGuangzhou,China分类号：学校代号：10561TQ171学号：201520115544秘密★年华南理工大学硕士学位论文稀土离子掺杂高密度闪烁玻璃及光纤的研究作者姓名：吕时超指导教师姓名、职称：周时凤教授申请学位级别：硕士学科专业名称：材料学研究方向：光功能复合材料论文提交日期：2018年05月30日论文答辩日期：2018年05月31日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：1委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立

3、进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内

4、容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，（校保密委员会审定为涉密学位时间：年月日）于年月日解密后适用本授权书。□不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期作者联系电话：17620945523电子邮箱：2469199415@q

5、q.com联系地址(含邮编)：广州市华南理工大学北区科技园1号楼（510640）摘要高能射线探测技术是一种用于电离辐射和高能粒子探测的技术手段，从发现X射线开始人们设计了多种探测器如气体电离室、闪烁体探测器、半导体探测器等。目前，闪烁体探测器作为重要的射线探测器之一，广泛应用于高能物理实验、原子能、医疗成像以及安全等方面。其核心材料闪烁体对探测器的性能具有重要影响。闪烁体作为一种能够将高能射线转化为可见光的材料需要具有高密度、高光产和快衰减的特点，目前闪烁体的种类主要集中在单晶和荧光粉，有关闪烁玻璃和光纤的研究还较少，其各

6、方面性能还有待进一步提高。本文介绍了闪烁体的发光原理与性能要求，概括和评述了近年来玻璃闪烁体材料的研究进展、应用以及问题。并对今后的研究方向进行了总结和展望。在此基础上，我们通过玻璃组分的设计与优化，获得良好光学透过性能的高密度闪烁玻璃，利用热处理析出特定微晶相，有效提高发光性能。同时设计了闪烁玻璃光纤，实现与商用石英光纤的熔接和光传输。主要研究结果有：1.研究了硅酸盐玻璃的析晶性能与光谱特性，发现随热处理温度的升高，存在从Gd3TaO7向M’-typeGdTaO4微晶相转变的相变过程，通过控制热处理温度可以获得嵌有不同微

7、晶相的微晶玻璃；利用玻璃自限制析晶特点，抑制相变时晶粒的异常长大，保持微晶玻璃的透明性；研究证明玻璃基质组成Gd3+离子和[TaO3-4]基团具有向发光中心离子高效能量传递特点，提高微晶玻璃的发光性能。2.研究了高密度钨酸盐玻璃的析晶性能和光谱特性，发现加入少量B2O3可以有效提高玻璃的成玻性能，密度达到6.26~6.31g/cm3，与单晶Lu2Si2O7持平；通过控制热处理制度在玻璃中析出Gd3+6-2(WO4)3微晶相，利用玻璃基质组成Gd离子和[WO6]基团向发光中心离子的能量传递，提高激发能量的利用效率，进而提高微

8、晶玻璃发光性能。3.通过熔融纤芯法拉制具有芯-包结构的非晶态Lu2SiO5闪烁玻璃光纤。结构表征表明芯层晶体高温拉制后转变为非晶态，光谱研究表明其激发峰位与发光峰位均发生蓝移。通过与商用石英光纤熔接并与光纤探测器耦合，研究了光纤的激发-发射光谱和导光性能。关键词：高能射线探测；闪烁体；闪烁玻璃；闪烁光纤