Y^(3+)/Li^(+)和Y^(3+)/Na^(+)双掺杂氟化钡快响应闪烁晶体

氟化钡(BaF_(2))晶体是已知响应最快的闪烁晶体,在高能物理、核物理及核医学等领域有着广泛的应用前景。抑制BaF_(2)晶体的慢发光成分对其工程应用至关重要。本文利用坩埚下降法制备了高Y^(3+)掺杂浓度5%、8%、10%(摩尔分数)的BaF_(2)晶体,并采用Y^(3+)与碱金属离子(Li^(+)、Na^(+))共掺杂的方法形成电荷补偿阻止间隙F-的产生,制备了双掺杂型BaF_(2)快响应闪烁晶体,进而基于优化的5 ns和2500 ns时间门宽测试方法,研究了Y^(3+)掺杂浓度以及Y^(3+)与碱金属离子(Li^(+)、Na^(+))共掺杂浓度对BaF_(2)闪烁晶体快/慢成分比的影响规律。结果表明,生长的高浓度Y^(3+)掺杂BaF_(2)晶体的光学质量优异,在220 nm和300 nm处透过率分别高于90%和92%;随着Y^(3+)掺杂浓度由0提高至10%,BaF_(2)晶体的慢发光成分显著降低,快/慢成分比由0.15提高至1.21;生长的Y^(3+)/Li^(+)及Y^(3+)/Na^(+)共掺杂BaF_(2)晶体的慢发光成分较Y^(3+)掺杂BaF_(2)晶体进一步降低,快/慢成分比最高分别可达1.63和1.61。研制的双掺杂BaF_(2)快响应闪烁晶体有望应用于高能物理、核物理前沿实验等重要领域。