Ce3+/Pr3+掺杂LiCaBO3荧光粉光谱性质及能量传递动力学研究

　　众所周知，稀土离子掺杂的无机闪烁晶体在高能射线探测及医学成像等技术中具有极其重要的应用。近年来随着面向下一代飞行时间PET（Positron Emission Tomography）用探测器的发展，对于具有超快衰减性质及大光产额闪烁体材料的需求愈加迫切。针对这样的需求，具有快衰减f-d发射性质的Ce³⁺、Pr³⁺稀土离子掺杂具有合适晶体场强度的无机盐体系被认为是一类有希望的研究对象。中山大学化学与化学工程学院梁宏斌教授课题组延续了这一思路，选取Ce³⁺/Pr³⁺掺杂LiCaBO₃荧光粉进行了深入的研究，相关研究成果于2015年8月4日发表在《Journal of Materials Chemistry C》杂志上。 

　　图1 (a) 基质LiCaBO₃晶体结构及Ca²⁺配位环境； (b) Ce³⁺/Pr³⁺单掺及共掺样品激发光谱；(c) Pr³⁺、Ce³⁺能量传递分析。其中图(b)利用北京同步辐射装置（BSRF）4B8-真空紫外实验站收集得到。这对分析研究LiCaBO₃基质晶体场对稀土离子5d能级裂分及证明Pr³⁺、Ce³⁺离子间发生能量传递提供直观有力的实验数据支持。 

　　该工作合成了Ce³⁺、Pr³⁺单掺及Ce³⁺/Pr³⁺共掺LiCaBO₃多晶材料，测试分析了稀土离子Ce³⁺、Pr³⁺的基本光谱性质。值得一提的是通过借助北京同步辐射装置（BSRF）4B8-真空紫外实验站，完整收集了Ce³⁺、Pr³⁺的f-d激发光谱，这对分析研究LiCaBO₃基质晶体场对稀土离子5d能级裂分及证明Pr³⁺、Ce³⁺离子间发生能量传递提供直观有力的实验数据支持。随后该工作深入详细讨论了由Pr³⁺向Ce³⁺的能量传递过程，借助能量传递Inokuti-Hirayama模型及Built-Up模型处理拟合在能量传递过程中扮演不同角色的稀土离子寿命数据，从而进一步得到诸如相互作用方式，临界距离等一系列能量传递参数，这使我们对类似的能量传递过程有更深的理解。尽管材料闪烁性质的表征数据表明其并不适合作为一种闪烁材料，但是该工作对后续的研究仍具有一定指导意义。

　　发表文章: 

　　Weijie Zhou, Dejian Hou, Fengjuan Pan, Bingbing Zhang, Pieter Dorenbos, Yan Huang, Ye Tao, Hongbin Liang.^* VUV-vis Photoluminescence, X-ray Radioluminescence and Energy Transfer Dynamics of Ce³⁺ and Pr³⁺ Doped LiCaBO₃. Journal of Materials Chemistry C, 2015, 3(35), 9161-9169.