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自从1958年,Ginther等研制出掺杂Ce3+的闪烁玻璃以来,闪烁玻璃和闪烁玻璃纤维都得到了大量研究,并实现了闪烁玻璃商品化生产。但是,近年来闪烁玻璃的研究进展缓慢。到目前为止闪烁玻璃的密度和光产额还都比较低,没有得到广泛应用。目前,国内外对闪烁玻璃的研究主要集中在提高玻璃的密度上,研制出了一系列的高密度玻璃。但是由于不了解玻璃基体中各组元对激活离子发光性能的影响,研制出的玻璃光产额很低,或根本不发光。因此,本文的研究主要集中在玻璃闪烁体密度与光产额的提高上,为制备高密度、高发光强度的闪烁玻璃提供依据。
本文制备了一系列TD3+离子掺杂的硅酸盐闪烁玻璃,研究了Tb2O3含量对玻璃密度、玻璃折射率、玻璃热力学性能,对玻璃在紫外光激发和X-射线激发条件下的光学光谱特性的影响。在Tb3+掺杂的硅酸盐玻璃中通过引入了氧化物Y2O3、 Gd2O3、 Bi2O3来代替SiO2含量,发现引入后均可有效的提高硅酸盐玻璃的密度。但是Bi2O3的引入对硅酸盐玻璃Tb3离子的发光有害,而Gd2O3的引入对提高Tb3+离子的发光最有利。因此,本文最后一章重点研究了Tb3+/Gd3+共掺的硅酸盐玻璃,通过研究Tb3+/Gd3+共掺闪烁玻璃的激发与发光特性、荧光寿命,结合稀土离子能级结构,分析了Gd3+-Tb3+离子之间的能量转移与传递机制。结果表明:在紫外激发条件下,大量引入Tb2O3和Gd2O3可提高Gd3+-Tb3+离子之间的能量传递效率,有利于Tb3+离子的绿色发光;但是在X-射线激发条件下大量引入Tb3+离子,由于缺陷数增加而弱化Tb3+离子荧光。此外,Tb3+离子掺杂的硅酸盐玻璃中引入氟化物,可有效的提高Tb3+离子的发光。