本發(fā)明屬于閃爍體發(fā)光材料領(lǐng)域。更具體地，涉及一類具有β-k2so4結(jié)構(gòu)的正磷酸鹽基質(zhì)采用高原子序數(shù)元素（sr和ba等）組成并摻雜稀土離子（ce³⁺）的閃爍體材料的合成及其在工業(yè)勘探、高能物理和核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)方面的潛在應(yīng)用。

背景技術(shù)：

閃爍體材料已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)勘探（油井核探測和火箭、飛行器等重要部件的無損探傷）、高能物理、核醫(yī)學(xué)成像（x射線計(jì)算機(jī)斷層掃描）和安全檢查(集裝箱快速檢查系統(tǒng))等領(lǐng)域。閃爍體可通過固體中電子吸收高能光子/粒子能量成為激發(fā)態(tài)電子,不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)電子釋放能量回到基態(tài)過程會(huì)伴隨一種快速、高效的熒光現(xiàn)象。閃爍體對(duì)不同高能射線的識(shí)別響應(yīng)而成為重要的輻射探測材料，而現(xiàn)有閃爍體材料主要存在以下幾種形態(tài)：1）閃爍晶體，如中國發(fā)明專利cn200710009437；2）閃爍陶瓷，如中國發(fā)明專利cn201210007992；3）閃爍薄膜，如中國發(fā)明專利cn201510836860；4）閃爍粉體，如中國發(fā)明專利cn201110378580。閃爍晶體的性能波動(dòng)大、晶體易開裂、原料成本高、制作工藝較復(fù)雜、需要高溫生長、價(jià)格昂貴等問題限制了推廣應(yīng)用。閃爍陶瓷對(duì)設(shè)備同樣要求極高，超高壓條件下燒結(jié)體容易開裂。閃爍薄膜可以制成均勻性、致密度、少散射的閃爍材料，能提高成像分辨率。閃爍粉體合成簡易，可通過不同合成方法（燃燒法，溶膠凝膠和高溫固相法）制備出顆粒大小可調(diào)，分散程度不同的閃爍體材料。理想的閃爍材料應(yīng)具備有高的光輸出、高密度、快衰減、短余輝、低成本等特點(diǎn)，而目前所使用的閃爍材料主要是nai:tl、pbwo4、bi4ge3o12等，但存在著易潮解、余輝長、發(fā)光效率低和余輝長等缺點(diǎn)。因此，發(fā)展具有新型結(jié)構(gòu)的閃爍體材料增強(qiáng)其對(duì)高能射線吸收、提高檢測的分辨率具有重要的實(shí)際意義，尤其地，在開發(fā)拓展閃爍體材料使其在某些極端條件下，如高溫環(huán)境，依然保持很好的應(yīng)用效果極其重要。這類組成表達(dá)式為：abpo4（a=k⁺,rb⁺；b=sr²⁺,ba²⁺）的正磷酸鹽化合物具有β-k2so4結(jié)構(gòu)，摻雜鈰離子可以發(fā)射很短壽命的熒光，而且發(fā)射光效率隨溫度升高展現(xiàn)出很慢下降過程，是良好的耐高溫的熒光材料。基于上述目的，本發(fā)明研發(fā)了具有合成簡單，合成原料低廉，較大吸收系數(shù)，發(fā)光效率高、發(fā)光的衰減時(shí)間短（納秒級(jí)別）和良好的熒光熱穩(wěn)定性的閃爍體材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一類具有β-k2so4結(jié)構(gòu)的正磷酸鹽閃爍體熒光材料。

本發(fā)明另一目的是提供上述閃爍體熒光材料的制備方法。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供上述閃爍體材料在高溫環(huán)境方面的工業(yè)勘探、高能物理和核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。

本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一類具有β-k2so4結(jié)構(gòu)的正磷酸鹽閃爍體材料，其化學(xué)式為a1+xb1-2xlnxpo4，其中a=k⁺,rb⁺；b=sr²⁺,ba²⁺；ln=ce³⁺,x為摻雜離子ce³⁺，取代基質(zhì)b離子的含量，取值范圍：0≤x≤0.09。

上述閃爍體材料的制備方法，包括如下步驟：

s1.按照權(quán)利要求1所述化學(xué)組成表達(dá)式中體現(xiàn)的化學(xué)組成，準(zhǔn)確稱取原料，充分研磨混合均勻，得混合物；

s2.將混合物置于co還原氣氛中程序升溫并焙燒，自然冷卻到室溫；

s3.步驟s2所得燒結(jié)物取出研磨，即得到白色粉末產(chǎn)品。

在上述的制備方法中，步驟s1所述原料為磷酸氫二銨、碳酸銣、碳酸鋇、磷酸二氫鉀、碳酸鍶、碳酸鉀和二氧化鈰。

在上述的制備方法中，步驟s1所述充分研磨是于瑪瑙研缽或球磨機(jī)中充分研磨。

在上述的制備方法中，步驟s1所述稱取的磷酸二氫鉀要過量1.7%以補(bǔ)償反應(yīng)過程中的磷酸二氫鉀損耗。

在上述的制備方法中，步驟s2所述置于還原氣氛中焙燒是指置于通過加熱炭塊所產(chǎn)生的一氧化碳?xì)夥罩袩Y(jié)。

在上述的制備方法中，步驟s2所述程序升溫：合成ksrpo4和kbapo4系列樣品的程序升溫為用5小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1300℃，并保溫反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí);rbbapo4系列樣品的程序升溫為用4小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1000℃，并保溫反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)。

上述閃爍體材料在高溫環(huán)境的工業(yè)勘探、高能物理或核醫(yī)學(xué)成像中的應(yīng)用。

具體是指具有β-k2so4結(jié)構(gòu)的正磷酸鹽類化合物以及其在工業(yè)勘探（油井核探測和火箭、飛行器等重要部件的無損探傷）、高能物理、核醫(yī)學(xué)成像（x射線計(jì)算機(jī)斷層掃描）和安全檢查(集裝箱快速檢查系統(tǒng))等領(lǐng)域的應(yīng)用。優(yōu)選地，所述耐高溫高能射線探測的閃爍體的發(fā)光特性。因?yàn)楸景l(fā)明中，在近紫外光激發(fā)下，ce³⁺離子為紫外光發(fā)射，是激發(fā)態(tài)5d軌道電子宇稱允許躍遷到4f基態(tài)的過程，具有很短的發(fā)射壽命）（20ns左右）。保持相同的β-硫酸二鉀結(jié)構(gòu)，調(diào)控不同的組成離子，鈰離子不僅在不同組成的結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出光色可調(diào)的寬帶發(fā)射，壽命也變短，而且對(duì)提高高能射線的吸收也不同，在對(duì)高能射線響應(yīng)方面得到提高。另外地，此類磷酸鹽化合物摻雜鈰ce³⁺離子后表現(xiàn)出優(yōu)越的發(fā)光熱穩(wěn)定性，發(fā)光的熱穩(wěn)定性甚至超過yag：ce³⁺，低濃度摻雜的樣品即使在200℃環(huán)境下發(fā)光總強(qiáng)度下降都不超過90%。鑒于該類材料良好的熱猝滅特性，其有望作為新型結(jié)構(gòu)的閃爍體材料，不僅可以實(shí)現(xiàn)高能射線的探測，如工業(yè)勘探、高能物理、核醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域，甚至可以在較為極端的高溫環(huán)境下保持很好的響應(yīng)和分辨效果。

上述閃爍體材料具有β-k2so4結(jié)構(gòu)，激活離子為鈰離子，在紫外光激發(fā)下，發(fā)射紫外光。這種發(fā)射由激發(fā)態(tài)5d軌道電子躍遷到4f基態(tài)，是宇稱允許躍遷過程，發(fā)射光往往表現(xiàn)出很短的壽命（納秒數(shù)量級(jí)），在時(shí)間間隔非常短的輻射激發(fā)事件得到有效分辯來提高對(duì)高能射線探測的準(zhǔn)確性的閃爍體材料方面有潛在的應(yīng)用。理想的閃爍材料應(yīng)具備有低成本合成、高密度的組成、高的光輸出效率、快的衰減壽命和短或少的余輝過程等特點(diǎn)。摻雜鈰離子后表征發(fā)射光位置和發(fā)射光壽命，再優(yōu)化摻雜濃度（取值范圍0<x≤0.09），探索最佳發(fā)射條件。改變不同離子組成合成同構(gòu)的摻雜鈰離子的化合物，系統(tǒng)比較此類化合物的發(fā)射特征和對(duì)x射線的響應(yīng)。

上述閃爍體材料的基質(zhì)材料為正磷酸化合物abpo4，即ksrpo4，kbapo4和rbbapo4，發(fā)光中心為鈰ce³⁺離子。在290nm近紫外光激發(fā)下，ce³⁺離子發(fā)射形狀為寬帶，在紫外光區(qū)域，發(fā)射壽命為二十多納秒。改變摻雜條件得到各自最佳發(fā)射強(qiáng)度的摻入ce³⁺離子濃度。另外，當(dāng)a=k⁺和b=sr²⁺時(shí)該類材料在近紫外光（290nm）激發(fā)下得到不同溫度（77-500k）的發(fā)射熒光和壽命，可觀察到該類化合物發(fā)射總強(qiáng)度只下降不到5%，發(fā)射壽命基本不變的現(xiàn)象；而當(dāng)a=k⁺和b=ba²⁺或者是a=rb⁺和b=ba²⁺時(shí)，則同樣地，發(fā)光表現(xiàn)出很高的耐熱猝滅性質(zhì)。因此，其表現(xiàn)出短壽命，耐高溫的高發(fā)光效率的光學(xué)特性，不僅有望在高能物理和核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)等方面，尤其地，在油田探井（工業(yè)勘探）等高溫環(huán)境方面所需的閃爍體材料。

本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明的閃爍體材料a1+xb1-2xlnxpo4（a=k⁺,rb⁺；b=sr²⁺,ba²⁺）具有β-k2so4結(jié)構(gòu)；

（2）本發(fā)明的閃爍體材料（ln=ce³⁺）可吸收高能射線并激發(fā)，得到紫外熒光；

（3）本發(fā)明的閃爍體材料（ln=ce³⁺）可吸收高能射線并激發(fā)得到的發(fā)射光具有很短的發(fā)射壽命（20ns左右）；

（4）本發(fā)明的閃爍體材料（ln=ce³⁺）可吸收高能射線并激發(fā)，發(fā)射熒光可隨不同元素組成表現(xiàn)出光色可調(diào)的特性；

（5）本發(fā)明的閃爍體材料（a=k⁺,rb⁺；b=sr²⁺,ba²⁺；ln=ce³⁺）可吸收高能射線并激發(fā)，發(fā)射熒光可隨更大原子序數(shù)組成而提高對(duì)高能射線吸收效果，同時(shí)表現(xiàn)出更短的發(fā)光壽命；

（5）本發(fā)明的閃爍體材料（a=k⁺,rb⁺；b=sr²⁺,ba²⁺；ln=ce³⁺）可吸收高能射線并激發(fā)，發(fā)射熒光都具有很好的耐熱猝滅性質(zhì)，在溫度多變或者高溫環(huán)境下閃爍體材料依然保持良好的分辨效果。

（6）本發(fā)明所述閃爍體材料的結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，其制備工藝方法簡單，原材料易得，成本較低，便于合成與實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用和廣闊的耐高溫分辨的高能射線探測前景。

附圖說明

圖1為ksrpo4，kbapo4和rbbapo4化合物的x射線粉末衍射圖，其中a圖標(biāo)準(zhǔn)的為β-k2so4結(jié)構(gòu)得到x射線粉末衍射圖；b圖為本發(fā)明（實(shí)施例1中用于摻雜ce³⁺離子的ksrpo4基質(zhì)）的x射線粉末衍射圖：c圖為本發(fā)明（實(shí)施例2中用于摻雜ce³⁺離子的kbapo4基質(zhì)）的x射線粉末衍射圖；d圖為本發(fā)明（實(shí)施例3中用于摻雜ce³⁺離子的rbbapo4基質(zhì)）的x射線粉末衍射圖。這三種不同離子組成的正磷酸化合物都具有β-k2so4結(jié)構(gòu)。

圖2為實(shí)施例1，2和3中基質(zhì)選擇一種摻雜濃度的閃爍體材料的ce³⁺特征發(fā)光曲線，在室溫用紫外光激發(fā)，激發(fā)波長290nm。

圖3為實(shí)施例4的優(yōu)化ce³⁺最佳濃度摻雜的ksrpo4閃爍體材料的發(fā)射壽命，激發(fā)為290nm紫外光條件如圖3；監(jiān)測波長為332nm。

圖4為實(shí)施例5的優(yōu)化ce³⁺最佳濃度摻雜的kbapo4閃爍體材料的發(fā)射壽命，激發(fā)為290nm紫外光條件如圖3；監(jiān)測波長為328nm。

圖5為為實(shí)施例6的優(yōu)化ce³⁺最佳濃度摻雜的rbbapo4閃爍體材料的發(fā)射壽命，激發(fā)為290nm紫外光條件如圖3；監(jiān)測波長為324nm。

圖6為實(shí)施例1中ksrpo4基質(zhì)的一種摻雜濃度的閃爍體材料的ce³⁺隨溫度變化的發(fā)射光譜，激發(fā)條件如圖6；另外插圖為對(duì)應(yīng)的總發(fā)射強(qiáng)度隨溫度變化的衰減曲線。

圖7為實(shí)施例2中kbapo4基質(zhì)的一種摻雜濃度的閃爍體材料的ce³⁺隨溫度變化的發(fā)射光譜，激發(fā)條件如圖7；另外插圖為對(duì)應(yīng)的總發(fā)射強(qiáng)度隨溫度變化的衰減曲線。

圖8為實(shí)施例3中rbbapo4基質(zhì)的一種摻雜濃度的閃爍體材料的ce³⁺隨溫度變化的發(fā)射光譜，激發(fā)條件如圖8；另外插圖為對(duì)應(yīng)的總發(fā)射強(qiáng)度隨溫度變化的衰減曲線。

圖9為實(shí)施例1，2和3的基質(zhì)的一種摻雜濃度的閃爍體材料的ce³⁺的總發(fā)射強(qiáng)度隨溫度下降的百分比的對(duì)比圖，激發(fā)條件如圖1，2和3，也即都是290nm。

圖10是在x射線激發(fā)下的k1+xsr1-2xcexpo4（x=0.01,0.03和0.07）閃爍體材料的發(fā)射光譜圖。

圖11為實(shí)施例1，2和3的基質(zhì)的一種摻雜濃度的閃爍體材料的ce³⁺的在x射線激發(fā)下的發(fā)射對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何形式的限定。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設(shè)備為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)試劑、方法和設(shè)備。

除非特別說明，以下實(shí)施例所用試劑和材料均為市購。

實(shí)施例1

稱取磷酸二氫鉀（kh2po4）0.6905g,碳酸鍶（srco3）0.7367g，碳酸鉀（k2co3）0.003g和二氧化鈰(ceo2)0.0009g置于瑪瑙研缽中研磨20min混合均勻后，裝入剛玉坩堝中，將剛玉坩堝裝入裝有碳?jí)K的大剛玉坩堝中并在co還原氣氛中高溫焙燒反應(yīng)，具體升溫程序如下：用5小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1300℃，并保溫3小時(shí)；待樣品自然冷卻到室溫得到最終產(chǎn)品，其化學(xué)組成表達(dá)式為k1.001sr0.998ce0.001po4。

實(shí)施例2

稱取磷酸二氫鉀（kh2po4）0.6905g,碳酸鋇（baco3）0.9847g，碳酸鉀（k2co3）0.003g和二氧化鈰(ceo2)0.0009g置于瑪瑙研缽中研磨20min混合均勻后，裝入剛玉坩堝中，將剛玉坩堝裝入裝有碳?jí)K的大剛玉坩堝中并在co還原氣氛中高溫焙燒反應(yīng)，具體升溫程序如下：用5小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1300℃，并保溫3小時(shí)；待樣品自然冷卻到室溫得到最終產(chǎn)品，其化學(xué)組成表達(dá)式為k1.001ba0.998ce0.001po4。

實(shí)施例3

稱取磷酸氫二銨（(nh3)2hpo4）0.5582g,碳酸鋇（baco3）0.7878g，碳酸銣（rb2co3）0.4904g和二氧化鈰(ceo2)0.007g置于瑪瑙研缽中研磨20min混合均勻后，裝入剛玉坩堝中，將剛玉坩堝裝入裝有碳?jí)K的大剛玉坩堝中并在co還原氣氛中高溫焙燒反應(yīng)，具體升溫程序如下：用4小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1000℃，并保溫6小時(shí)；待樣品自然冷卻到室溫得到最終產(chǎn)品，其化學(xué)組成表達(dá)式為rb1.001ba0.998ce0.001po4。

實(shí)施例4

稱取的原材料磷酸二氫鉀（kh2po4）0.6905g保持不變，其中的碳酸鍶（srco3），碳酸鉀（k2co3）和二氧化鈰(ceo2)則以減少兩份碳酸鍶替代為0.5份碳酸鉀和一份二氧化鈰形式稱取并置于瑪瑙研缽中研磨20min混合均勻后，裝入剛玉坩堝中，將剛玉坩堝裝入裝有碳?jí)K的大剛玉坩堝中并在co還原氣氛中高溫焙燒反應(yīng)，具體升溫程序如下：用5小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1300℃，并保溫3小時(shí)；待樣品自然冷卻到室溫得到最終產(chǎn)品，其化學(xué)組成表達(dá)式為k1+xsr1-2xcexpo4(0<x<0.07)。

實(shí)施例5

稱取的原材料磷酸二氫鉀（kh2po4）0.6905g保持不變，其中碳酸鋇（baco3），碳酸鉀（k2co3）和二氧化鈰(ceo2)則以減少兩份碳酸鋇替代為0.5份碳酸鉀和一份二氧化鈰形式稱取并置于瑪瑙研缽中研磨20min混合均勻后，裝入剛玉坩堝中，將剛玉坩堝裝入裝有碳?jí)K的大剛玉坩堝中并在co還原氣氛中高溫焙燒反應(yīng)，具體升溫程序如下：用5小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1300℃，并保溫3小時(shí)；待樣品自然冷卻到室溫得到最終產(chǎn)品，其化學(xué)組成表達(dá)式為k1+xba1-2xcexpo4(0<x<0.09)。

實(shí)施例6

稱取磷酸氫二銨（(nh3)2hpo4）0.5582g保持不變，其中碳酸鋇（baco3），碳酸銣（rb2co3）和二氧化鈰(ceo2)則以減少兩份碳酸鋇替代為0.5份碳酸銣和一份二氧化鈰形式稱取置于瑪瑙研缽中研磨20min混合均勻后，裝入剛玉坩堝中，將剛玉坩堝裝入裝有碳?jí)K的大剛玉坩堝中并在co還原氣氛中高溫焙燒反應(yīng)，具體升溫程序如下：用4小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1000℃，并保溫6小時(shí)；待樣品自然冷卻到室溫得到最終產(chǎn)品，其化學(xué)組成表達(dá)式為rb1+xba1-2xcexpo4(0<x<0.09)。

測試實(shí)驗(yàn)：

1.針對(duì)測試上述實(shí)施例1~3所制備的系列閃爍體材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，如圖1的結(jié)果顯示，按照本發(fā)明所述的制備方法獲得的ksrpo4，kbapo4和rbbapo4化合物都具有β-k2so4結(jié)構(gòu)。另外合成一系列摻雜濃度不同的ce³⁺離子閃爍體材料a1+xb1-2xlnxpo4，式中a=k⁺,rb⁺；b=sr²⁺,ba²⁺；ln=ce³⁺，x為摻雜離子ce³⁺取代基質(zhì)組成離子sr²⁺或者ba²⁺的百分含量，取值范圍為0≤x≤0.09。a1+xb1-2xlnxpo4(實(shí)施例1~6)具有相似的光譜性質(zhì)，即閃爍體發(fā)光位置主要紫外光的寬峰構(gòu)成，都展現(xiàn)出很短的熒光壽命。此外，變溫?zé)晒庑再|(zhì)顯示這類化合物的發(fā)光都具有很高的熱猝滅溫度。

在該閃爍體材料的制備過程中，選擇補(bǔ)償劑為碳酸鉀或者碳酸銣，其加入量應(yīng)控制摩爾比n(k2co3/rb2co3):n(srco3/baco3):n(ceo2)=0.5:2:1所得到的ce³⁺摻雜離子成功摻雜進(jìn)基質(zhì)晶格中并不引起結(jié)構(gòu)變化。摻雜樣品的合成過程中最佳升溫程序?yàn)椋横槍?duì)ksrpo4和kbapo4系列樣品在還原co氣氛中用5小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1300℃，并保溫3小時(shí)后自然降溫；rbbapo4系列樣品在還原co氣氛中用4小時(shí)的時(shí)間從室溫升溫到1000℃，并保溫6小時(shí)后自然降溫。

下面以ksrpo4為基質(zhì)制備的材料為例，詳細(xì)依照本發(fā)明方法制備的材料的光譜性質(zhì)。

2、實(shí)施例1的閃爍體材料的熒光性質(zhì)測試條件。

a.紫外光激發(fā)的發(fā)射光譜，采用xe燈作為光源，經(jīng)單色器調(diào)節(jié)到290nm，激發(fā)樣品面積約15mm²；

b.壽命曲線，采用h2燈作為脈沖光源，激發(fā)波長選擇ce³⁺最低5d軌道位置激發(fā)約290nm和發(fā)射波長根據(jù)不同基質(zhì)中的ce³⁺的發(fā)射位置；

3、實(shí)施例4的閃爍體材料的熒光性質(zhì)測試條件。

a.紫外光激發(fā)的發(fā)射光譜，采用xe燈作為光源，經(jīng)單色器調(diào)節(jié)到290nm，激發(fā)樣品面積約15mm²；

b.壽命曲線，采用h2燈作為脈沖光源，激發(fā)波長選擇ce³⁺最低5d軌道位置（300nm左右）激發(fā)和發(fā)射波長為ce³⁺的發(fā)射位置332nm；

c.紫外光激發(fā)的發(fā)射光譜，采用xe燈作為光源，經(jīng)單色器調(diào)節(jié)到290nm，激發(fā)樣品面積約30mm²，調(diào)節(jié)控溫裝置從77-500k，溫度間隔約25k測得不同的ce³⁺發(fā)射光譜。

d.高能射線激發(fā)的發(fā)射光譜，采用x射線作為光源，電壓95kv，電流5ma，樣品放在的面積約15mm²凹槽內(nèi)直接照射；相同測試條件下的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照樣品為luag:ce³⁺；查閱已知luag:ce³⁺的發(fā)光產(chǎn)率，通過光譜激分強(qiáng)度換算出樣品的xel的發(fā)光產(chǎn)率。此外，樣品也有通過寄送到荷蘭，由pieterdorenbos教授課題組利用baf2作為標(biāo)準(zhǔn)和已有xel儀器測試合成樣品。

3、閃爍體材料的光譜性質(zhì)測定結(jié)果。

如圖2所示，曲線a為實(shí)施例1所合成的k1.001ba0.998ce0.001po4，在290nm紫外光激發(fā)下的得到雙峰發(fā)射；曲線b和c為k1.001sr0.998ce0.001po4和k1.001ba0.998ce0.001po4相同測試條件下的發(fā)射光譜?？梢詫?duì)比觀察到：結(jié)構(gòu)相同而不同組成離子組成的正磷酸鹽的ce³⁺雙峰寬帶發(fā)射峰位置僅僅稍微移動(dòng)。

圖3為k1+xsr1-2xcexpo4系列樣品，通過改變摻雜濃度尋找最佳摻雜濃度，然而發(fā)現(xiàn)ce³⁺發(fā)射強(qiáng)度一直升高，到了x=0.07依然沒有表現(xiàn)出濃度猝滅現(xiàn)象。以此同時(shí)，圖4和5給出了k1+xba1-2xcexpo4和rb1+xba1-2xcexpo4系列閃爍體材料的不同ce³⁺摻雜時(shí)候的發(fā)射壽命，發(fā)現(xiàn)分別在x=0.03和x=0.01左右就表現(xiàn)出明顯的濃度猝滅現(xiàn)象。圖4和5的插圖都詳細(xì)地給出了發(fā)射壽命隨摻雜濃度的趨勢曲線。

此類具有β-k2so4結(jié)構(gòu)的正磷酸鹽摻雜ce³⁺樣品都表現(xiàn)出良好的熱猝滅性質(zhì)，其中kbapo4摻雜ce³⁺的熒光耐熱性質(zhì)比得上yag:ce³⁺樣品。

圖6給出了k1.001sr0.998ce0.001po4化合物，在290nm紫外光激發(fā)下，不同的溫度下的發(fā)射光譜，插圖則詳細(xì)給出了總發(fā)射強(qiáng)度隨著溫度變化的趨勢圖，可以觀察到達(dá)到500k，該材料依然保持原來96%的發(fā)射強(qiáng)度。

圖7和8同樣的是k1.001ba0.998ce0.001po4和rb1.001ba0.998ce0.001po4化合物，在290nm紫外光激發(fā)下，不同的溫度下的發(fā)射光譜，各自的插圖則詳細(xì)給出了總發(fā)射強(qiáng)度隨著溫度變化的趨勢圖。通過改變成大原子序數(shù)的元素組成，可以提高此類化合物的密度，增強(qiáng)對(duì)高能射線的吸收效率，但是對(duì)發(fā)射光的熱猝滅性質(zhì)沒有較大的改變。

圖9給出了歸一化的總強(qiáng)度發(fā)射隨溫度變化的曲線，比較熱猝滅性質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)通過大原子序數(shù)組成增強(qiáng)對(duì)高能射線的吸收效率而依然保持很好的熱猝滅性質(zhì)，展示出此類化合物作為閃爍體材料，在高溫或溫度多變的環(huán)境下表現(xiàn)出很好分辨率和響應(yīng)穩(wěn)定的優(yōu)勢。

圖10是在x射線激發(fā)下的k1+xsr1-2xcexpo4閃爍體材料的發(fā)射光譜圖，發(fā)射峰和紫外光下激發(fā)的發(fā)射峰相似，而且x射線激發(fā)下的k1+xsr1-2xcexpo4閃爍體材料同樣也會(huì)表現(xiàn)出濃度猝滅的現(xiàn)象，其中k1.03sr0.94ce0.03po4相比標(biāo)準(zhǔn)luag:ce³⁺樣品換算得到x射線激發(fā)的發(fā)光產(chǎn)額約為4000光子/mev。

圖11是在x射線激發(fā)下的k1.01sr0.98ce0.01po4，k1.01ba0.998ce0.01po4和rb1.01ba0.98ce0.01po4閃爍體材料的發(fā)射光譜圖，發(fā)射強(qiáng)度在同濃度下的k1.01ba0.998ce0.01po4為最高。參考圖5可知rb1.01ba0.98ce0.01po4已經(jīng)表現(xiàn)出濃度猝滅，所以沒有表現(xiàn)出x射線激發(fā)下該有的更高發(fā)光產(chǎn)額。通過引入大原子序數(shù)的組成離子可以改善該類閃爍體材料對(duì)x射線的吸收和響應(yīng)。