富含Gd2O3硼锗酸盐闪烁微晶玻璃的合成及其闪烁机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11165010
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    55.0万
  • 负责人：
    孙心瑗
  • 依托单位：
    井冈山大学
  • 学科分类：
    A2804.粒子探测技术
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

高密度闪烁玻璃因具备化学组份易调、尺寸与形状（含光纤）可控、光学均匀性好、方法简单及成本低廉等优势而有望取代商用闪烁晶体，应用于高能物理工程与核医学成像等领域。但目前报道的高密度重金属氟化物和氧化物玻璃普遍存在光产额偏低甚至无闪烁光输出从而限制了其实际应用。本项目以富含Gd2O3硼锗酸盐玻璃为基础成份、通过共掺其它玻璃组份及发光中心优化玻璃结构，采用非晶晶化法制备出含GdBO3纳米晶的透明微晶玻璃。利用现代材料分析技术及析晶动力学原理探索富含Gd2O3硼锗酸盐玻璃中析出GdBO3纳米晶的决定性因素并研究其析晶规律，并揭示（微晶）玻璃微结构及其发光（闪烁）性能间的内在关联。结合发光理论分析（微晶）玻璃中稀土离子间的能量传递效率、发光效率与其掺杂浓度的关系，运用J-O理论与晶体场理论分析（微晶）玻璃中局域环境对稀土离子间的相互作用机制，并建立相关物理模型，为推动闪烁玻璃的实际应用奠定科学基础。

结项摘要

以高能物理和核医学探测所需高密度闪烁材料为应用目标，在优化三元系B2O3-GeO2-Gd2O3玻璃组份基础上，通过引入重金属稀土氧化物、重金属非稀土氟化物等尽可能提高氟氧硼锗酸盐闪烁玻璃密度，通过现代分析技术系统研究了闪烁玻璃结构及其光学性能间的构效关系。重点研究了硼锗酸盐基质玻璃、稀土离子Gd3+、Tb3+、Eu3+和Ce3+之间的能量传递效率、发光效率与掺杂稀土离子浓度的关系，借助光碱度理论和Judd-Ofelt理论详细分析了玻璃中Eu3+离子的微环境特征。获得了如下结论：.（1）探索出B2O3-GeO2-Gd2O3三元系玻璃的成玻范围，掌握了合成最高密度为6.75 g/cm3氟氧硼锗酸盐闪烁玻璃的关键性技术，6 mol% Tb2O3掺杂氟氧硼锗酸盐闪烁玻璃的积分强度约为BGO闪烁晶体的27%。.（2）Judd-Oflet理论分析表明，硼锗酸盐玻璃中Eu-O或Tb-O键的共价性随着玻璃中Tb2O3和Eu2O3掺杂浓度的增加而增强。.（3）确定了Tb3+/ Gd3+共掺（Eu3+/Tb3+）共掺氟氧硼锗酸盐闪烁玻璃中Gd3+Tb3+（Tb3+Eu3+）的能量传递主要以电四-电四极作用为主的能量传递类型，而且其能量传递效率均接近100%。.（4）首次探索出空气中合成Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的高效方法，其关键是外掺0.31mol% Si3N4物质起了还原作用。.（5）通过碱土氧化相互替代或BaF2部分替代BaO可有效调控Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的发射峰位及其发光强度。随着BaF2替代量增加，Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的发射峰位显著蓝移，发光强度最多增强约2倍。.（6）对30SiO2-18B2O3-15BaF2-25Lu2O3-10Gd2O3-2Tb2O3氟氧硼硅酸盐玻璃热处理析出了含BaGdF5和BaLu2F8等两种纳米晶的透明微晶玻璃，微晶玻璃XEL发光强度比基质玻璃增强了2.5倍，约为标准闪烁晶体BGO发光强度的74%。还设计合成了53SiO2-10K2CO3-15Al2O3-18KF-4TbF3氟氧硼硅酸盐闪烁玻璃，析出KTb2F7纳米晶进一步降低了基质玻璃声子能，提高了微晶玻璃的发光强度。

项目成果

期刊论文数量（39）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Luminescence, energy transfer properties of Tb3+/Gd3+-coactivated oxyfluoride borogermanate scintillating glasses
Tb3/Gd3共激活氟硼锗酸盐闪烁玻璃的发光、能量传输性能
  • DOI：
    10.1016/j.jlumin.2015.04.021
  • 发表时间：
    2015-09
  • 期刊：
    Journal of Luminescence
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Xin-Yuan Sun;Qing-Mei Yang;Pan Gao;Hong-Shu Wu;Peng Xie
  • 通讯作者：
    Peng Xie
Role of minor quantity of Si3N4 addition on the optical properties of Ce3+-activated borogermanate scintillating glass
少量Si3N4添加对Ce3激活硼锗酸盐闪烁玻璃光学性能的影响
  • DOI：
    10.1364/ome.5.001381
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Optical Materials Express
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Sun Xin-Yuan;Ye Zi-Piao;Wu Yun-Tao;Xiao Zhuo-Hao;Gao Pan;Mao Ri-Hua;Zhang Zhi-Jun;Zhao Jing-Tai
  • 通讯作者：
    Zhao Jing-Tai
Luminescence behaviors of Li2Sr1-3x/2EuxSiO4 red phosphors for LED application
用于 LED 应用的 Li2Sr1-3x/2EuxSiO4 红色荧光粉的发光行为
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Luminescence
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Xin-Yuan Sun, Liang-Wu Lin, Guang-Yao Liu, Xin-Ge
  • 通讯作者：
    Xin-Yuan Sun, Liang-Wu Lin, Guang-Yao Liu, Xin-Ge
Luminescent Properties of Eu3+-activated (70-x)B2O3-xGeO(2)-Gd2O3 Scintillating Glasses
Eu3+激活(70-x)B2O3-xGeO(2)-Gd2O3闪烁玻璃的发光性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Nuclear Science
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Yang, Xin-Xin;Chen, Hao-Hong;Zhang, Zhi-Jun;Zhao, Jing-Tai
  • 通讯作者：
    Zhao, Jing-Tai
Crystallization behaviors, thermo-physical properties and seal application of Li2O–ZnO–MgO–SiO2 glass-ceramics
Li2O-ZnO-MgO-SiO2微晶玻璃的结晶行为、热物性及密封应用
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2015.10.106
  • 发表时间：
    2016-02
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Yun-zhi Wang;Min-hua Luo;Run-lin Han;Yan Liu
  • 通讯作者：
    Yan Liu

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其他文献

Eu~(3+)激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃的发光性能
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    孙心瑗;邓昌滨;温玉锋;钟玖平
  • 通讯作者：
    钟玖平
Dy3+和Tb3+掺杂硅酸盐玻璃的发光性能
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    硅酸盐学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘波;倪晨;孙心瑗;黄世明;张君诚;刘小林;顾牡
  • 通讯作者：
    顾牡

其他文献

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超高密度Ce3+激活硼锗碲酸盐闪烁玻璃制备及其发光性能研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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