Tb3+掺杂硅酸盐闪烁玻璃的发光特性和Gd3+→Tb3+能量传递的研究1*

张勇1,2，吕景文2，丁宁2，陈亮东1，王丽君1

(1.吉林师范大学 物理学院，吉林 四平136000；2.长春理工大学 材料科学与工程学院，吉林 长春130022)

摘要:采用高温熔融法制备了不同Tb3+离子浓度的硅酸盐闪烁玻璃.通过分析紫外光激发下的激发光谱和发射光谱，研究了Tb3+离子间的交叉弛豫过程和Gd3+→Tb3+离子间的能量传递机制与效率.结果显示：Tb3+离子5D3能级的荧光发射受交叉弛豫过程的影响而出现强烈的浓度猝灭.同时，样品中的Gd3+离子通过声子辅助电偶极-电偶极相互作用向Tb3+离子进行能量传递.随着Tb3+离子浓度的增加，Gd3+→Tb3+离子间的能量传递效率逐渐提高，当Tb2O3含量为6mol%时，能量传递效率接近98%.

关键词:闪烁玻璃；Tb3+离子；能量传递

稀土离子(Ce3+、Tb3+)掺杂的闪烁玻璃以其制备工艺简单、成本低廉、易于多组分均匀掺杂，具有可以做成任意尺寸和形状，制成闪烁光纤等优点，因而成为替代闪烁晶体的一种理想材料，广泛应用于高能物理与核物理、地球探测、工业和医学成像等领域[1].与Ce3+离子掺杂闪烁玻璃相比，Tb3+离子掺杂闪烁玻璃的响应时间较慢，但其发光强度高，最强发射峰大约位于540nm，与光电器件的敏感波长相匹配[2].因此，Tb3+离子掺杂闪烁玻璃成为稀土离子掺杂闪烁材料的一个研究热点.但是，玻璃缺少长程有序，具有较多的点缺陷，与闪烁晶体相比光产额较低.为提高Tb3+离子在玻璃中的发光强度，在玻璃组成中通常加入适当的敏化剂，如Gd2O3, Ce2O3, Dy2O3等……