铕掺杂光激励发光材料的制备、性质及机理研究

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1、上海交通大学博士学位论文铕掺杂光激励发光材料的制备、性质及机理研究姓名：韩莉申请学位级别：博士专业：应用化学指导教师：王大璞20070101上海交通太学博士学位论文铕掺杂光激励发光材料的制备、性质及机理研究摘要基于光激励发光材料的x一射线信息存储影像板(IP板)，是近年来兴起的计算机辐射诊断技术(cR)和数字辐射诊断技术(DR)数字信息存贮的核心元件，对具有光激励发光性质的材料进行理论研究和产品开发，一方面能够加深对该类材料和光激励发光(PSL)现象的认识和理解，另一方面对降低医疗成本、提高全社会的健康水平，也具有

2、重要的现实意义。本文选择在荧光基质材料中性能优异的铕掺杂的碱土金属卤化物和碱土金属卤磷酸盐两个系列的磷光体作为研究对象，通过对制备工艺的研究，首次将NH4cl作为助熔剂应用于碱土金属卤化物的制备中，发现适量助熔剂的使用不仅可以加快反应速度，而且无需使用保护性气氛，即可直接制备出具有优秀发光性能的磷光体，简化了BaFCl：Eu2+的制备工艺；但过多的助熔剂会降低产物玻璃化温度，对形成晶体产物不利；制各中需选用石英材料作为盛装原料的反应器，而不能选用刚玉材料；用压片法处理原料制备出的样品发光性能明显优于直接用粉末制备的

3、样品；最佳的助熔剂用量为5～7．5％的NH4Cl；最适宜的制备温度在750～900℃之间。对铕掺杂的碱土金属系列卤化物的光谱和发光行为研究发现：卤素和碱土金属离子的种类、数量和配比对色心的形成和发光中心上海交通大学博士学位论文Eu2+的能级均有显著的影响，其中BaFCl：Eu2+的发光性能最佳，x射线辐照后的PSL发光强度也最高，其发光中心Eu2+的发射峰在386nm，色心能级所对应的波长为440nm和550nm，而用440nm的光激励的发出光强度大；BaFCl：Eu2+的光激励发光强度和x一射线辐照剂量之问在一定

4、区间内存在线性关系，且光激励发光有一定的寿命；晶型较规则，颗粒半径较大的样品具有较好的发光性能和光激励发光性能；BaFCl：Eu2+具有延迟发光现象，但是由于延迟发光的强度非常弱，对光激励发光的影响不大。通过对x一射线辐照前后、光漂白或热漂白前后样品电子自旋共振(ESR)信号和PSL信号变化等实验现象的研究，发现V。一Eu2+复合物和F_H复合物都不能很好地解释相关的实验现象，首次提出F—H—Eu”三元复合物模型。认为x一射线可以使BaFCliEu”中的C1．电离，电子与V。心形成激发态的激子，在弛豫过程中，c1原

5、子离开它的晶格位置产生一个F心，同时vk变成H心，这个H心与F心及Eu“复合，形成F-H—Eu“三元复合物。在光激励过程中，F-H吨矿复合物通过F心吸收440nm光，使整个复合物变成激发态，然后通过发光中心Eu2+的退激，发出386nmEu”的特征光。220nm和270nm光的漂白作用则是通过Eu2+的能级吸收，使复合物进入激发态，然后退激来实现的。制备了一系列Eu2+掺杂的碱土金属卤磷酸盐，并对其发光行为进行了研究，发现Eu“对碱土金属卤磷酸盐磷光体的掺杂规律与固体化学理论相符合，即在同等条件下，Eu”优先取代半

6、径与其接近的位ij上海交通大学博士学位论文置，在Ca。。(P仉)6C1：：Eu”中优先取代Ca(I)，在Sr。。(PO。)6C1：：Eu2+中优先取代Sr(II)，在Sr。Ca《。。)(P0。)8C1。：Eu2+中优先取代Sr。对Sr9Ca(P04)。C1：：Eu2+热释光和延迟发光现象的研究表明，X-射线辐照后可以观察到色心的存在，但辐照后激发光谱和发射光谱的结果显示，这类材料并不具有光激励发光性质，这与以往文献研究的结论存在明显差异。关键词：光激励发光，Eu”，碱土金属卤化物，碱土金属卤磷酸盐，IP板上海交通大

7、学博士学位论文PREPARATl0N，PROPERTIESANDMECHANISMOFPHOTOSTIMULATEDPHOSPHORSDOPEDWITHEu2+ABSTRACTImagingplateforX-raystoragebasedonphotostimulatedluminescence(PSL)materialsisthekeyelementinthecurrentmedicaltectmologiesofcomputerradiographydiagnostic(cR)anddigitatradiog

8、raphydiagnostic④R)，Thetheoreticalstudyandproductdevelopmenttothephotostimulated—luminescence(PSL)materialsarenotonlygettingmoreknowledgeaboutthematerialsandthephenomenon,andfurther