Comparison of fluorescence spectra of Yb : Y3Al5O12 and Yb : YALO(3) single crystals

Yb:Y3Al5O12 (Yb:YAG) single crystals with Yb doping concentration 0.5 at.%, 5 at.%, 15 at.%, 25 at.%, 50 at.%, 100 at.% and Yb:YAlO3 (Yb:YAP) single crystals with Yb doping concentration 0.5 at.%, 5 at.%, 15 at.%, 30 at.% were grown by the Czochralski process. The fluorescence spectra of these crystals and the effects of self-absorption on the shape of the fluorescence spectra were studied. Through comparing the fluorescence spectra of Yb:YAG and Yb:YAP, all results indicate that the effects of self-absorption on the fluorescence spectra of Yb:YAP are remarkably stronger than that of Yb:YAG at the same Yb concentration. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ce：YAP晶体中的孪晶缺陷

The twin defects in Ce:YAP were investigated by using synchrotron radiation topography and etch figures. The results show that the twins are {101} and {121} types, and the exchange of neighboring lattice parameters is considered to be the intrinsic factor for twining. Based on such analysis, the twin structure model was established. Otherwise, the growth experiment results show that the abrupt change of growth rate during shoulder formation tends to cause twining.

Yb:YAP与Yb:YAG晶体光谱性能比较

应用中频感应提拉法生长出掺杂浓度为10 at.-%的Yb:YAG与Yb:YAP晶体，对比了室温下两种晶体的吸收和发射光谱特性。结果表明，Yb:YAG晶体比Yb:YAP晶体有更好的激光性能和低的阈值；同时对比发现，Yb:YAP晶体的吸收截面是Yb:YAG晶体的2.16倍，它容易实现LD泵；由于Yb:YAP晶体的各向异性，它有轴向效应明显，它可以产生偏振激光。

高质量LiGaO2晶体的提拉法生长及表征

采用提拉法成功地生长了高质量的LiGaO2单晶体,生长过程中没有观察到挥发现象。通过四晶X射线衍射、化学腐蚀、光学显微、透过光谱以及原子力显微镜对晶体的质量进行了表征。结果表明：晶体中无包裹物及气泡,具有很高的质量,（001）面晶片的摇摆曲线半高宽仅为16.2arcsec,正交的（001）、（100）及（010）三个晶面具有不同的腐蚀形貌,其位错密度均低于10^4/cm^2;LiGaO2晶体的吸收边约为220nm;化学机械抛光后的晶片表面非常光滑,其均方根粗糙度仅为0.1nm（5×5μm^2）。

Sm:GdVO_4晶体的生长及光谱性能研究

应用中频感应提拉法生长出掺杂浓度为2%原子分数的Sm:GdVO4晶体,研究了室温下c轴方向Sm:GdVO4晶体的吸收和荧光光谱。通过J-O理论计算出强度参数(Ωt),同时计算了对应于4G5/2能级的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命。通过荧光光谱计算了对应于566、604和646nm三个发射峰对应的发射截面,结果表明,Sm:GdVO4在604nm的发射截面最大,是掺Sm:YAP在607nm处发射截面的4.4倍。

导模法生长晶体研究进展

导模法是一种极具应用潜力的晶体生长方法,具有生长速度快,加工成本低的优点,广泛用于生长各种形状的晶体。对导模法的原理、特点和发展历史进行了简单介绍,着重论述了导模法在生长有形蓝宝石和硅晶体中的发展和应用,对目前导模法生长晶体过程中存在的问题做了简单的介绍。

ScAlMgO_4晶体的生长缺陷

采用提拉法生长出φ30 mm×55 mm的ScAlMgO4晶体。在晶体生长过程中有轻微的挥发,粉末X射线衍射分析表明:挥发物质为MgO单相。运用扫描电镜、光学显微镜以及高分辨X射线衍射仪对晶体中的包裹物、开裂、生长条纹和小角晶界缺陷进行了研究。结果表明:温度梯度和热应力是形成晶体中缺陷的主要原因。通过合理设计温场,控制固-液界面的形状及冷却过程的降温速率,可以提高晶体的完整性。

导模法和温度梯度法生长r面蓝宝石(英文)

r面(0112)蓝宝石晶体可用作制备非极性GaN薄膜的衬底。采用温度梯度法(temperature gradient technique,TGT)和导模法(edge-defined film-fed crystal growth,EFG)生长了质量良好的r面蓝宝石晶体。利用双晶衍射、光学显微镜、光谱仪观察和分析了晶体的结构和缺陷。结果表明:TGT法生长的r蓝宝石晶体的双晶摇摆曲线对称性好,半高宽值仅为18 rad.s,位错密度为4×103 cm-2,透过率达83%,晶体质量好。与TGT法相比,EFG法生长的r面蓝宝石晶体的结构完整性较差,位错密度为5×105 cm-2,透过率仅为75%。但是EFG法具有晶体生长速度快,后期加工成本低的优点。

铝酸钇晶体中的生长小面

采用提拉法生长了掺Ce、掺Yb和掺Mn的铝酸钇(YAlO3,YAP)晶体,晶体均完整透明,无肉眼可见的气泡、散射和包裹物等宏观缺陷。通过化学腐蚀和同步辐射白光形貌实验检测了YAP晶体中的生长小面缺陷。结果表明:晶体生长过程中,由于凸向熔体的固-液界面,造成了小面生长现象。沿[101]方向生长的YAP晶体中出现的小面为(102),(201),(121)和(121)奇异面。X射线摇摆曲线表征的结果表明:生长小面的存在严重破坏了晶体的微观结构完整性和均匀性,并导致了小角度晶界缺陷的产生。

Influence of carbon on the thermoluminescence and optically stimulated luminescence of α -Al2O3:C crystals

alpha-Al2O3:C crystal shows excellent thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) properties but the real role carbon plays in this crystal is still not clearly understood so far. In this work, alpha-Al2O3:C crystal doping with different amounts of carbon were grown by the temperature gradient technique, and TL and OSL properties of as-grown crystals were investigated. Additionally, a mechanism was proposed to explain the role of carbon in forming the TL and OSL properties of alpha-Al2O3:C. TL and OSL intensities of as-grown crystals increase with the increasing amount of carbon doping in the crystal, but no shift is found in the glow peak location at 465 K. As the amount of carbon doping in the crystals decreases, OSL decay rate becomes faster. With the increase in heating rate, the integral TL response of as-grown crystals decreases and glow peak shifts to higher temperatures. TL response decrease rate increases with the increasing amount of carbon doping in the crystals. All the TL and OSL response curves of as-grown crystals show linear-sublinear-saturation characteristic, and OSL dose response exhibits higher sensitivity and wider linear dose range than that of TL. The crystal doping with 5000 ppm carbon shows the best dosimetric properties. Carbon plays the role of a dopant in alpha-Al2O3:C crystal and four-valent carbon anions replace the two-valent anions of oxygen during the crystal growth process, and large amounts of oxygen vacancies were formed, which corresponds to the high absorption coefficient of F and F+ centers in the crystals.

Tm:Y_2SiO_5晶体的生长和光谱性质研究

采用中频感应提拉法生长了高质量的Tm:Y2SiO5(Tm:YSO)晶体,测定了晶体的晶格常数和分凝系数.运用劳厄照相法确定了单斜晶系Tm:YSO晶体的三个偏振轴〈010〉,D1和D2,在室温下测量了三个偏振轴方向的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了晶体吸收峰的吸收线宽和吸收截面.研究发现,相对于其他两个偏振轴方向,D1方向在790 nm处出现较强的吸收峰,同时在2μm附近出现了一定强度的发射峰,D1方向的吸收截面较大,荧光寿命较长.Tm:YSO晶体适用于AlGaAs二极管抽运固体激光器,在2μm波段固体激光器的应用上将有很大的发展潜力.

Influence of deposition conditions on the microstructure of oxides thin films

Thin films of ZrO2, HfO2 and TiO2 were deposited on kinds of substrates by electron beam evaporation (EB), ion assisted deposition (IAD) and dual ion beam sputtering (DIBS). Then some of them were annealed at different temperatures. X-ray diffraction (XRD) was applied to determine the crystalline phase and the grain size of these films, and the results revealed that their microstructures strongly depended on the deposition conditions such as substrate, deposition temperature, deposition method and annealing temperature. Theory of crystal growth and migratory diffusion were applied to explain the difference of crystalline structures between these thin films deposited and treated under various conditions. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

几种固氮菌突变种固氮酶的特性及晶体生长

一，缺失nifZ的棕色固氮菌突变种钼铁蛋白的晶体生长的研究进展 在一定的结晶条件下，缺失nifZ的棕色固氮菌突变种钼铁蛋白将从溶液中结晶出深棕色的短斜四棱柱晶体。PEG 8000、MgCl2、NaCl、Tris的浓度及缓冲液的pH对该蛋白的结晶及晶体生长影响的系统研究表明，它们的浓度和pH较低时，不出晶体;当pH高于8.0，随着前三种化合物浓度的逐渐提高，便在一周内出现大量小品体;再提高浓度后，便延长结晶时问但出质好、数少而个大的晶体;然后晶体随浓度的提高而又变小、变多、甚至晶质变差，直至不再出晶体。影响晶体生长的各因子的最适浓度随其它条件的改变而有所不同。当缓冲液的pH为8.2而PEG 8000，MgCl’、NaCI、蛋白质和Tris的浓度分别为1.86%、300 mmol/L、400 mmoUL、4.64g/L、53 mmo/L时，首次发现在一滴悬滴结晶液中只有一颗较大的优质晶体（最大两边线度均为0.16mm）。 二，从分别含Mn和Cr的培养基中生长的固氮菌突变种UW3中纯化的固氮酶的特性和结晶 缺失nifH基因的棕色固氮菌突变种UW3，在有钼环境中不能固氮生长，但能在无钼而含MnS01或Na2Cr01的无氮培养基中固氮生长。分别经超声破碎、加热除去部分杂蛋白、离子交换柱层析和Sephacryl S-200或S-300柱层析的分离纯化，分别得到二种固氮酶组分l蛋白。金属元素测定表明，这两种蛋白除含铁元素外还分别含有锰和铬元素。它们的吸收光谱、CD和AR谱互不完全相同，并都与OP-MoFe蛋白存在较大差异。含Mn固氮酶也能还原C2H2、质子和N2，对它们的还原的比活性都分别约为MoFe蛋白活性的50%。初步结果表明，这一突变种在这两种培养条件下都可能已表达了不同于已发现的三种固氮酶的新固氮酶组分l蛋白-MoFe、VFe和FeFe蛋白，分别为含Mn或Cr的固氮酶组分1蛋白，分别被称为uw3，-MnFe蛋白和UW3-CrFe蛋白。通过对PEG 8000、MgCI2、NaCI和缓冲液的种类和浓度等结晶条件的大量优化组合实验，首次获得uw3-MnFe蛋白和UW3-CrFe蛋白的的晶体。最大晶体为21.4×14.3×2.1μm。

固氮菌突变种DJ35钼铁蛋白和UW3细菌铁蛋白的纯化、特性、晶体生长及鉴定

一、棕色固氮菌突变种DJ35固氮酶钼铁蛋白的纯化、体外重组及结晶研究 　　棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种DJ35的菌体破碎后，所得的未经加热的粗提物经DEAE Cellulose 52柱层析后得到部分纯的钼铁蛋白（ΔnifE Av1）和铁蛋白(Av2)。部分纯的ΔnifE Av1再经Sephacryl S-300和Q-Sepharose Fast Flow柱层析进一步纯化，便首次得到SDS凝胶电泳检测为基本纯的ΔnifE Av1。SDS-PAGE及Western blotting的结果表明，ΔnifE Av1具有与野生型棕色固氮菌钼铁蛋白(OP Av1)相同的亚基种类和组成（α2β2）。质子还原活性测定表明，在与Av2进行活性互补时ΔnifE Av1不具有明显的质子还原活性，而与从OP Av1抽提出的FeMoco抽提液保温后便可与Av2实现活性互补。这表明，ΔnifE Av1是一种缺失FeMoco的钼铁蛋白。 　　将ΔnifE Av1用过量的邻菲啰啉(o-phenanthroline)厌氧处理并经Sephadex G-25柱层析分离后，便得到部分丢失Fe的ΔnifE Av1©。在同时存在Av2和MgATP发生系统的条件下，ΔnifE Av1©, 而不是处理前的ΔnifE Av1，可为由KMnO4或Na2CrO4、高柠檬酸铁、Na2S、Na2S2O4 和二硫苏糖醇组成的含Mn或含Cr重组液(RS-Mn或RS-Cr)显著激活，但在缺少MgATP或Av2的条件下，RS-Mn和RS-Cr则不能激活ΔnifE Av1©。这就表明，RS-Mn和RS-Cr对ΔnifE Av1©的激活都需要邻菲啰啉的预处理及Av2和MgATP的同时存在。从分别缺失nifZ和nifB点突变的固氮菌突变种DJ194和UW45中纯化得到的钼铁蛋白，ΔnifZ Av1和NifB- Av1，经邻菲啰啉厌氧处理并经Sephadex G-25柱层析分离后，也分别得到部分丢失Fe的ΔnifZ Av1©和NifB- Av1©。与ΔnifE Av1©一样，这两种蛋白在Av2和MgATP同时存在时也可被RS-Cr和含Mo重组液（RS-Mo）明显激活。 　　为获得可供X-射线衍射的ΔnifE Av1的大单晶，对组成蛋白质沉淀剂的各种化合物的种类和浓度、缓冲液的pH值、结晶方法及蛋白样品的批次、浓度等结晶条件进行了大量优化研究。首次获得了ΔnifE Av1的深棕色短斜四棱柱晶体，并对其蛋白组成进行了鉴定。 二、铬铁蛋白中残存的棕色固氮菌细菌铁蛋白的晶体生长及鉴定 　　从无钼、无氨而含铬的固氮培养基中生长的棕色固氮菌突变种UW3中纯化得到了部分纯的CrFe蛋白。在试图培养CrFe蛋白大晶体时发现，棕色晶体和砖红色晶体可同时或单独出现。SDS-和厌氧天然-PAGE皆表明，棕色晶体主要由与Av1类似大小的亚基（~60 kD）组成，而砖红色晶体则主要由~20 kD亚基组成。Western-blotting表明只有~60 kD亚基可与OP Av1的抗体发生反应，而~20 kD亚基则无这种反应。在部分纯的CrFe蛋白中，~20 kD的蛋白含量远低于~60 kD蛋白的含量，表明由这种小亚基组成的蛋白只是CrFe蛋白中的一种污染蛋白。用3,5-二氨基苯甲酸染色的天然电泳表明，形成砖红色和棕色晶体的蛋白是迁移率不同的两种含铁蛋白。质谱分析表明，该晶体蛋白为棕色固氮菌的细菌铁蛋白（AvBF）。分辨率为2.34 Å的X-射线衍射结果也表明，砖红色晶体属于H3空间群，晶胞参数为a = 124.965 Å, b= 124.965 Å 和 c = 287.406 Å。首次完成的结构解析也表明，这种砖红色晶体确为24聚体的AvBF。 关键词：棕色固氮菌突变种DJ35和UW3; ΔnifE Av1; 铬铁蛋白; 细菌铁蛋白; 纯化和特性; 体外激活组装; 晶体生长及组成鉴定