时秋峰, 王 磊, 郭海洁 , 黄 平, 崔彩娥, 黄 艳

(1. 太原理工大学 物理与光电工程学院, 山西 太原 030024;2. 中国科学院高能物理研究所 北京同步辐射装置, 北京 100049)

1 引 言

三价稀土离子4fn-15d→4fn的电偶极跃迁是宇称允许的，其辐射跃迁速率在～108/s量级，因此成为高能射线/粒子探测材料理想的发光中心离子，例如Ce3+激活的YAG、LuAG、YAP、LaBr3、LaCl3等闪烁体已在医学成像、安全检查等领域得到了广泛应用[1-3]。随着现代科技的不断向前推进，各类新兴设备对闪烁体性能参数的要求不断提高，例如更高的光产额和更高的时间分辨率，科研人员一直在探索各类新型高效的闪烁体材料来满足当前市场的需求[4-8]。其中，镧系中位于Ce3+之后的Pr3+离子，其4f5d能量位置比同种基质中Ce3+5d要高～12 240 cm-1[9]。因此，根据费米黄金定则，Pr3+4f5d的辐射跃迁寿命比Ce3+5d短，理论预测Pr3+4f5d的辐射跃迁寿命最短可达～6 ns，使得Pr3+成为快响应闪烁体更有优势的候选发光中心离子[10]。当前，研究较多的是Pr3+掺杂钇铝石榴石类结构材料，经过大量研究其性能有了较大提升，但仍然存在一些问题，如光产额相比Ce3+掺杂闪烁体要低以及存在余辉现象[11-16]。

决定闪烁体光产额和衰减时间的因素很多，除发光中心Pr3+4f5d的发光效率和衰减时间外，基质到发光中心Pr3+的能量传递效率和机制也是决定闪烁体光产额和衰减时间的重要因素。闪烁体在高能射线/粒子激发下形成电子空穴对，电子空穴对可能被浅陷阱俘获，当再被热激发回到导带价带后，通过复合发光将激发能传递给Pr3+4f5d，从而导致发光寿命延长[17]。……