Al2O3陶瓷掺杂方法的探索及其发光特性的研究

摘要

电离辐射源和可持续能源核能的广泛应用给我们的生活、医疗、航天和工业等领域带来好处的同时也存在一定的风险和危害，主要是辐射源和核泄漏等对人类生活环境和身体健康的影响。因而，辐射检测在电离辐射源和核能的应用领域必不可少，故具有优良特性的辐射剂量计的研究至关重要。目前，投入使用的主要是Al2O3:C晶体热释光和光释光剂量计，但其质地坚硬，形状不易加工，且制备要求高。
　　本文采用工艺简单、制备成本低的低温燃烧合成法制备α-Al2O3和α-Al2O3:C陶瓷粉体，主要研究其热释光和光释光特性。热释光（TL）和光释光（OSL）测试结果表明，α-Al2O3陶瓷粉体的热释光主发光峰在200℃附近，900℃退火2h的α-Al2O3:C陶瓷粉体位于200℃附近的热释光峰强度最强。α-Al2O3:C陶瓷粉体的热释光线性剂量响应范围（0-50Gy）比α-Al2O3陶瓷粉体（2-20Gy）的宽。与相同辐照剂量下的α-Al2O3:C晶体、α-Al2O3陶瓷粉体和退火后的α-Al2O3:C陶瓷粉体相比，未退火的α-Al2O3:C陶瓷粉体的快衰减和慢衰减速率都明显加快，这样的衰减速率为光释光的检测和利用在时间上提供了足够的保证。α-Al2 O3和α-Al2O3:C陶瓷粉体的光释光线性剂量响应范围都在0-100Gy，未退火的α-Al2O3:C陶瓷粉体的灵敏度最高。由此可见，未来α-Al2O3:C陶瓷粉体还是有可能成为非常有前途的光释光剂量计材料。
　　绿色光是三基色光之一，人眼对绿色光反应极其敏感，故在显示领域高性能的绿色荧光材料必不可少。Tb3+由于发射出的绿色光具有纯度高和单色性好等特点而受到广泛关注。本文采用低温燃烧合成法制备 Al2O3:Tb陶瓷粉体，主要研究不同掺杂浓度、不同退火温度、不同退火时间对 Al2O3:Tb陶瓷粉体光致发光的影响。形貌（SEM）测试表明，Al2O3:Tb陶瓷粉体呈片状。晶型（XRD）和成份（XPS）测试结果表明，Al2O3:Tb陶瓷粉体中的铽元素固溶到氧化铝晶格以+3价形式存在，且掺杂阻碍了Al2O3:Tb陶瓷粉体的结晶化进程，使Al2O3:Tb陶瓷粉体形成纯α结构的温度相比未掺杂明显提高。荧光（PL）测试结果表明， Al2O3:Tb陶瓷粉体的最佳激发波长是244nm，在244nm的光激发下，Al2O3:Tb陶瓷粉体出现4个特征峰，其中位于543nm的绿色发光峰为主发光峰。900℃退火2h、掺杂比例r=0.02的Al2O3:Tb陶瓷粉体的发光强度最强。

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第一章 绪论

1.1 辐射计量学的研究现状

1.2 低温燃烧合成法简介

1.3 本论文研究内容

参考文献

第二章 掺杂α-Al2 O3陶瓷粉体的制备及表征

2.1 陶瓷粉体的制备

2.2 陶瓷粉体的性能分析、表征方法

2.3 光致发光、热释光和光释光基本原理的区别与联系

参考文献

第三章 α-Al2 O3和α-Al2 O3:C陶瓷粉体的热释光和光释光特性研究

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 结果分析与讨论

3.4小结

参考文献

第四章 Al2O3:Tb 陶瓷粉体的制备及其光学特性的研究

4.1引言

4.2实验过程

4.3结果分析与讨论

4.4小结

参考文献

第五章 工作总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作创新点

5.3 存在的问题和展望

在读期间发表论文

致谢

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