铕掺杂BGO晶体的辐照损伤及余辉

采用透射光谱分析、荧光脉冲响应分析及荧光发射光谱等测试手段,研究了一系列不同量铕掺杂 BGO 晶体的辐照损伤及余辉。结果表明,5 ppm Eu_2O_3(wt)掺杂即可达到最佳的抗辐照损伤能力,而且因为 Eu^(3+)离子浓度低,由它引起的荧光衰减余辉也很小。还讨论了微量铕掺杂能提高 BGO 晶体抗辐照损伤能力和随同产生余辉的机制。

BGO 大单晶宏观缺陷的研究

应用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、X 光衍射分析、原子吸收分光光度计等,对 BGO 大单晶生长中最常出现并严重影响晶体光学质量的宏观缺陷进行了研究。观察表明,晶体生长过程中,随生长条件的变化,这些宏观缺陷的形貌特征是不同的。本文对这些宏观缺陷的形成机理和克服方法进行了探讨,并在实践中得到良好效果。

OH^-和氧离子杂质对BaF_2晶体辐照损伤的影响

从理论和实验两方面研究ＯＨ－和氧离子杂质对ＢａＦ２晶体辐照损伤的影响，并对其机理进行讨论．理论上用（ＨＦＳ－ＤＶＭ－Ｘα）局域密度离散变分法计算ＯＨ－和氧离子杂质心在ＢａＦ２中的电子结构，得到ＯＨ－，Ｈｓ－（Ｕ心），Ｏｓ－，Ｏｓ２－和（Ｏｓ２－－Ｆ＋）都可能是引起辐照损伤的源泉．实验发现，ＢａＦ２晶体水解处理后，ＯＨ－和氧离子杂质很容易进入ＢａＦ２，在晶体中的存在形式主要是：ＯＨ－占据阴离子位置，氧离子以Ｏｓ２－的形式占据Ｆ－的晶格位置，并由氟空位（Ｆ＋）作电荷补偿，较大可能以（Ｏｓ２－Ｆ＋）形式存在．γ辐照前后水解处理样品的光吸收谱（ＶＵＶ，ＵＶ，ＩＲ）和电子顺磁共振谱（ＥＰＲ）验证了理论计算的正确性．综合理论和实验，我们认为ＯＨ－氧离子杂质引起ＢａＦ２晶体辐照损伤的主要原因是：ＯＨ－和（Ｏｓ２－Ｆ＋）辐照分解成Ｈｓ－（Ｕ心）和Ｏｓ－．上海硅酸盐研究所在晶体生长工艺中，有意识地对ＯＨ－和氧离子给予特别的注意，在改进辐照损伤上获得较好的效果．

大尺寸氟化钡晶体的辐照损伤

采用γ射线对 BaF_2晶体进行辐照试验,并通过测量其辐照前后透光率的变化,研究其辐照损伤.对晶体辐照损伤与晶体生长状况之间的关系的研究结果表明,BaF_2晶体的辐照损伤与晶体中的杂质和缺陷有关,当阳离子杂质浓度降至一定程度以后,氧和氢氧离子成为最有害的杂质,晶体中的缺陷如散射颗粒将导致辐照损伤.由于对晶体生长工艺的改进,大尺寸 BaF_2晶体的抗辐照性能获得了大幅度的提高.在辐照损伤机理方面,可以认为,原先溶解在晶体中的氧在晶体辐照时形成氧离子是引起190～250nm 吸收带的原因,F 色心的形成是产生500～600nm 吸收带的原因.

氟化钡晶体的辐照损伤与恢复

氟化钡（ＢａＦ２）晶体是碱土氟化物晶体，无色透明，属立方晶系结构，具有从真空紫外到红外波长范围的透光特性。７０年代初发现其闪烁特性并对它进行研究后发现：在ＢａＦ２晶体的发射光谱中其峰值波长为２２０ｎｍ处有一荧光衰减时间常数为０．６ｎｓ的快成分，同时ＢａＦ２晶体又被认为是最抗辐照的无机闪烁体，使它在高能物理、核医学等领域有着广泛的应用前景，从而引起了人们的兴趣。无色透明的ＢａＦ２晶体受到高能粒子或射线照射后往往会着色，使透过率降低，荧光输出减少，造成所谓的辐照损伤。我们对下述三类晶体进行了辐照损伤的试验：（１）不同条件下生产的晶体；（２）同一晶体的不同生长部位；（３）进行水解处理的晶体试验。方法是测试上述三类晶体辐照前后的吸收光谱和透射光谱，对它们进行比较。以此对辐照损伤的机理进行了讨论；对恢复ＢａＦ２晶体辐照损伤的方法也进行了试验。认为在生长工艺稳定，晶体结晶基本完整的前提下，ＢａＦ２晶体的抗辐照性能与晶体中杂质含量的多少有关；当阳离子杂质下降到一定的数量级后，晶体中氧和氢氧离子成为最有害的杂质。本文实验所用的ＢａＦ２晶体皆用真空下降法生长；用ＡｃｔｏｎＶＭ５０５，ＧｒａｐｈｉｃｏｒｄＵＶ２０４和Ｎｉｃｏｌ?