异型大截面BaF_2晶体的生长与性能研究

Study on Growth and Properties of Irregular Large Section BaF_2 Crystals

众所周知 ,BaF2 晶体具有快慢 2个发光成分 ,快成分荧光衰减常数为 0 .88ns,比常用的塑料闪烁体还快 ;慢成分发光强度高 ,有很好的能量分辨率 ,使用该晶体可分别进行能量谱和时间谱的测量。为满足高能物理和低能物理实验工程的需要 ,我们采用Bridgman技术 ,设计出适于大截面BaF2 晶体生长的温场 ,加强了下保温 ,选取优质原料 ,使用异型孔状结构的高纯石墨坩埚 ,在真空石墨电阻加热的下降炉中 ,生长出异型大截面晶体。晶体截面为六方形 ,两平行对边之间距离为 1 0 0mm ,晶体全长达 2 5 0mm ,重量达 1 0kg左右。晶体生长工艺参数 :真空度 1～ 2× 1 0 -3 Pa ,固液界面附近温梯 2 0～ 30℃ /cm ,坩埚下降速率 1～ 2mm/h ,降温速率 1 0～ 2 0℃ /h。经一系列实验测量发现 ,晶体中的阴离子如OH-,O2 -等杂质含量较高 ,使晶体在 1 90nm ,2 1 0nm ,2 5 0nm光谱透过波段产生吸收峰 ,可降低晶体的快成分发光和抗辐照性能 ;而一些有害的稀土离子如La ,Tm ,Ce等杂质的存在可影响晶体慢成分的发光 ,并降低晶体的能量分辨率。同时 ,BaF2 原料中常伴生有Ra等放射性元素 ,这使晶体α辐射本底增加 ,影响晶体使用。另外 ,BaF2 晶体加工表面的光洁度和清洁度也会对晶体闪烁性能起到重要作用 ,特别是选用不同的抛光粉和表面?