Theoretical study on analytical potential function and spectroscopic parameters for CaF molecule

The equilibrium properties and potential energy curves of the ground electronic state of CaF have been calculated using the Brueckner Doubles calculation with a triples contribution added [BD(T)] and the gradient-corrected density functional theory with three-parameter exact exchange mixing (B3LY-P) method, with 6-311 + G*,6-311 + G(2df,2pd) and 6-311 + G(3df,3pd) basis sets. All the computational PECs are fitted to analytical potential energy functions using Murrell-Sorbie, Huxley and Tang-Toennies potentials. Based on this, the spectroscopic parameters are calculated, and then compared with some other theoretical and experimental data. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Yb：Ca5（PO4）3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb：Ca5（PO4）2F（Yb：FAP）晶体。运用化学腐蚀，光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷，以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况，同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知：晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比，出现组分过冷，形成包裹物。且位错密度显著增加。Yb：FAP晶体的各向异性使得晶体在（10 10）面的位错蚀坑形状、大小以

激光二极管抽运Na，Yb共掺CaF2晶体自调Q激光特性的研究

利用激光二极管（LD）抽运新型Na．Yb共掺CaF2（Na．Yb：CaF2）晶体，获得了1．05μm的自调Q激光输出。利用透射率1％的耦合输出镜，得到最低激光输出的抽运阈值功率仅为70mW。在透射率为2％的输出镜条件下，得到最大输出激光功率为390mw，此时激光的斜度效率达到20%。实验详细记录了自调Q脉冲的周期和宽度随抽运功率的变化关系，随着抽运功率的增加，自调Q脉冲的周期和宽度呈指数衰减。同时，还采用单棱镜进行光谱调谐实验，获得了1036～1059nm的自调Q激光调谐输出。

Yb：FAP晶体生长

采用中频感应提拉法生长了Yb：FAP晶体。对晶体生长中影响晶体质量的因素特别是原料的处理、CaF2的挥发等进行了研究和讨论。运用ICP-AES测定Yb^3＋离子在Yb：FAP晶体中的分凝系数。对Yb：FAP晶体进行了高分辨X射线的四圆衍射实验，结果表明晶体具有比较高的晶格完整性。

掺杂Ce~(3+)的碱土氟化物功能材料的研究

Ce~(3+)是唯一d→f跃迁发光的三价稀土离子，4f层上只有一个电子，特征发射为d→~2F_(7/2)和d→~2F_(5/2)跃迁的两宽带，而d带受晶体场和共价性的影响较大，随基质类型和结构的不同，其d带下限上下移动，发光颜色便可以从紫外变成红色。另外，由于Ce~(3+)的发射光谱具有较宽的能量分布，因此，它又是一种良好的敏化剂。除此之外，由于Ce~(3+)具有较短的衰减时间(ns级)和超短余辉特性，所以Ce~(3+)激活的碱土氟化物和纯CeF_3又可望成为一种新型的无机闪烁体材料。过去，人们已对Ce~(3+)在不同类型的基质中的光谱性质和与其它离子间的能量传递现象进行了大量的研究，从中探讨了各种化学环境对Ce~(3+)的光谱特性的影响规律，并开发了一些新的功能材料，并在发光材料、超短余辉材料方面得到了应用，为了进一步探寻Ce~(3+)激活的物质在固体可调谐激光材料，闪烁体材料以及其它功能材料方面的潜在应用，进一步探索化学因素对Ce~(3+)的光谱特征的影响规律，我们选择碱土氟化物及复合氟化物作基质进行了研究。运用高温固相扩散反应用的方法合成了一系列掺杂不同浓度的Ce~(3+)的碱土氟化物及复合氟化物粉末样品，用stockbarger法生长了CaF_2:xCeF_3、CeF_3、KMgF_3Ce~(3+)、BaMgF_4:xCe~(3+)等单晶，探索了各自的生长工艺和条件，用X－射线粉末衍射仪及X－射线四园衍射仪分别对粉末样品及单晶的结构进行了检测，并运用不同激发源的荧光光谱仪测定了各样品的激发和发射光谱。在一系列碱土氟化物复合氟化物基质中着重研究了晶体场和共价性对Ce~(3+)的光谱性质的影响，指出了Ce~(3+)的发射峰值与取代阳离子，邻位阳离子的离子半径和电负性大小的关系；系统地研究了碱土氟化物及复合氟化物中Ce~(3+)的电荷补偿途径与发射中心的关系问题，明确指出：氟化物及复合氟化物基质中极易自发混入O~(2-)，充当电荷补偿剂，形成相对于Ce_F中心的发射峰位红移的新的发射中心，即“Ce-O”中心。在CaF_2:xCe~(3+)系列粉末样品中，通过对其光谱性质的研究发现了三种发射中心“Ce-F”、“Ce-O”中心和V_k色心，探讨了三者的转化规律，并证明了三种发射中心的产生都是不同的电荷补偿途径所致，且探讨了不同阳离子电荷补偿剂对 Ce~(3+)的光谱影响情况，指出了与Ce~(3+)半径相近的Na补偿效果最好。同时，我们还研究了CaF-2基质中Ce~(3+)的两发射中心（“Ce-F”、“Ce-O” ）与Tb~(3+)之间的能量传递现象，发现能量传递的效果及方向皆有一定的区别。在KMgF_3:Ce~(3+)中，通过单晶的生长，并用X－射线四园衍射仪的检测及光谱化学的方法，研究了Ce~(3+)在KMgF_3中的取代格位，推测Ce~(3+)只能占据KMgF_3中K~+的格位。在BaMgF_4:xCe~(3+)中，系统研究了合成温度，Ce~(3+)的掺杂浓度对其结构与光谱性能的影响情况，指出：不同的发射峰不是Ce~(3+)所占据的格位不同所致，而是不同的电荷补偿途径所导致的。合成温度和掺杂浓度越高，越有利于Ce_O中心的形成。通过研究CaF_2:Ce~(3+)单晶的γ辐照效应，我们发现：辐照剂量增加至一定的时候，在465nm处出现一新的发射带峰，且与原来固有的385nm处的发射带峰的强度比的对数随辐照剂量的增加而线性增加，重复性好，且恢复性能好。这为CaF_2:Ce~(3+)单晶作为一种大剂量的γ辐照剂量元件提供了一定的实验依据和可能性。另外，我们还研究了CaF_3, BaF_2:xCe~(3+)单晶的光谱性能与闪烁性能，丰富了这方面已有的实验数据，进一步证明了CeF_3具有快速闪烁性能；BaF_2:xCe~(3+)单晶与纯BaF_2相比，BaF_2本身的快、慢成份皆消失，而产生Ce~(3+)自身的5d→4f跃迁发射，其主导衰减时间与Ce~(3+)的浓度有关，即反比关系。BaF_2:Ce~(3+)闪烁体可望得到应用。

土壤镉污染的遗传及生态毒性研究

针对蚕豆根尖微核试验方法现存的问题并结合土壤自身的特性，进行了蚕豆微核试验方法改进的试验研究。在此基础上，本文选择蚕豆幼苗次生根根尖为供试材料，以细胞有丝分裂指数（MI）、染色体畸变率（CAF）和微核率（MNF）为试验指标，开展了我国典型土壤（红壤、棕壤和黑土）中低剂量（0~10 mg•kg-1）镉污染遗传毒性剂量-效应关系研究。研究针对蚕豆根尖微核遗传毒性评价指标“污染指数”的缺陷，首次提出“毒性指数”。“毒性指数”将有丝分裂指数、染色体畸变率和微核率指标所得数据结合，评价土壤镉遗传毒性水平。与此同时，研究选择蚕豆幼苗叶片为供试材料，进行了以抗氧化酶活性（SOD、POD和CAT）和植物激素含量（ABA、GA3和Z&ZR）为指标的镉污染胁迫生态毒理试验研究，并比较了上述三类指标对土壤镉污染的毒性响应及敏感性。 蚕豆根尖微核方法改进试验结果表明，在三种备选试验材料中，蚕豆初生根、次生根根尖细胞和芽尖细胞均对镉胁迫响应显著。与芽尖细胞相比，根尖细胞MI、CAF和MNF之间具有较好的相关性；而次生根尖细胞比与初生根尖细胞对镉响应更敏感，遗传毒性效应显著相关。在上述方法学研究基础上，将蚕豆幼苗次生根根尖微核试验应用到典型土壤镉污染的研究中，结果表明，同一剂量下，红壤中镉的遗传毒性效应最强，棕壤次之，黑土最不显著。土壤pH值与有机质含量对镉的遗传毒性影响较大。 抗氧化防御酶活性试验结果表明，POD和SOD在0~10 mg•kg-1镉浓度范围内先升高后降低，对镉毒性的指示效果最明显；CAT反应与SOD、POD相反，其作用机理有待进一步探讨。植物激素试验结果表明，ABA和Z&ZR对镉胁迫响应敏感，其含量与镉浓度存在良好的剂量-效应关系；GA3随着镉浓度的增加表现出无规律性，表明它对污染物的响应具有选择性。 试验数据显示，不同指标对镉胁迫均具有响应，但响应的域值及敏感度不同。比较而言，蚕豆根尖微核遗传毒性指标指示效应更明显。将各指标联合使用可使土壤镉污染的遗传和生态毒性诊断更为全面、有效。本研究为土壤镉污染早期诊断敏感指标筛选及指标组合提供了实验依据，为土壤重金属污染早期诊断奠定试验和理论基础。