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掺杂是改善钨酸铅闪烁性能最重要的手段,掺杂离子主要集中于具有惰性发光结构的离子,对具有丰富发光结构的稀土离子较少考虑,PWO是一种非化学计量化合物,缺陷现象丰富.蕴含着产生新效应以及利用掺杂/后处理等方法开拓新功能的广泛可能性.该实验就是基于钨酸铅优良的光学性能和成熟的生长技术,利用具有发光能级的稀土离子进行掺杂实验,结合退火处理,展现了丰富的发光光谱.研究主线是纯PWO及其PWO:RE<3+>的不同浓度掺杂和不同温度退火对于晶体发光性能的影响,运用各种发光表征对于发光机理和能量传递机制进行探讨,同时展示PWO基质中稀土离子的发光光谱和光电子应用性能,阐述能量传递的机制,为提高PWO的光产额及其后期光电子应用提供必要的理论和实验基础.首先,为了有效探测到闪烁晶体的"体发光",对于X射线激发发光光谱仪进行了改造并实现了计算机控制.第四章论述了不同浓度La<3+>掺杂PWO发光和掺杂机制;较低浓度掺杂,La<3+>取代Pb<2+>,产生多余的正电荷由Pb<2+>空位补偿,形成缺陷复合体[2(La<3+>Pb)-V″Pb],绿发光得到有效抑制.第五章研究了PWO空气退火发光行为和在不同温度下空气退火的发光机制.640℃左右退火退火,氧空位得到填补并形成间隙氧,晶体的绿发光从开始出现,逐渐加强;退火温度高于740℃间隙开始扩散,绿发光强度降低.第六章系统研究了稀土掺杂PWO中的能量传递机制和发光现象.首次报道了不同浓度Dy<3+>和Er<3+>掺杂的PWO的生长、光吸收、发光光谱.第七章研究了PWO中稀土离子的光谱性能.研究了PWO:Yb<3+>生长和发光性能研究,退火对于生长态的PWO:Yb<3+>吸收光谱影响很大,经过退火Yb<3+>离子的吸收增强,显示从850到1050nm的宽带吸收和950到1100nm的室温荧光发射.首次报道了500nm的发光波段,整个发光波段有可能是Yb<3+>电荷转移发光或者是Yb<3+>离子合作发光,鉴于Yb<3+>离子在PWO中容易形成Yb<3+>离子对,整个发光波段可能是合作发光.PbF<,2>掺杂使光产额增强,绿发光成分增多,衰减变慢.F在PWO生长中非常不稳定.掺杂晶体光输出测试显示D<,1>单掺杂、D<,1>和D<,2>双掺杂及其Y和PbF<,2>双掺杂效果比较好,高光产额钨酸铅具有良好的均匀性.对于Y<3+>、K<+>双掺杂的PWO的发光机制研究表明,Y<3+>和K<+>双掺杂对于PWO带间的载流子起到很大的影响.两个新的局域能级的形成对于晶体的发光性能和电学性能将产生明显的变化.