浅析掺杂硅酸钆晶体的研究现状

作为一种具有优异性能的光学基质材料,硅酸钆晶体已被广泛应用于各研究领域。掺入不同的杂质后,硅酸钆晶体会表现出不同的性质,因此它可以分别作为闪烁晶体和激光晶体的基质材料。本文介绍了掺杂硅酸钆晶体的研究现状,为掺杂硅酸钆晶体的进一步研究提供参考。

国外掺铈硅酸钆(GSO∶Ce)的研究进展

198 3年 ,Takagi和Fukazawa研制成了掺铈的Gd2 SiO5 (GSO)单晶。GSO属于单斜晶系 ,其空间群为P2 1/C ,并具有 ( 1 0 0 )解理面。这种晶体闪烁性能的综合指标很好 ,与BGO相比 ,掺铈GSO具有较短的衰减时间、较高的光输出和很大的抗辐照能力 (比BGO高 2～ 3个数量级 ) ,与NaI∶T1相比 ,则具有较高的密度 ,且不具有潮解性等 (见表 1 )。另外 ,其光产额对质子束流 ( 0～ 1 6 0MeV)的反应灵敏 ,在 30～1 6 0MeV能量范围内 ,它们呈很好的线性关系。由于这些优良性能 ,目前GSO已应用于石油测井中的γ射线探测器及CHICSI工程中分辨不同粒子及重离子的探测器 ,并有望用于高能物理、核物理及核医学 (如PET)领域。表 1 GSO与其它典型闪烁晶体的性能对比闪烁晶体 密度(g/cm3 )辐射长度(cm)衰减时间 (ns)快、 慢相对光产额快、 慢发射峰λem(nm)快、 慢λem处折射率辐照硬度(rad) 潮解性 熔点(℃ )GSO∶Ce 6 .711.3830 - 6 0 ,6 0 0 2 0 430 1.85 >10 8No 195 0BGO 7.131.1130 0 7- 10 480 2 .15 10 5～ 10 6No 10 5 0BaF2 4.892 .0 6 0 .6 6 2 0 5 16 2 10 310 1.5 6 10 6～ 10 7No 135 4NaI∶Tl 3.6 72 .6 2 30 10 0 415 1.85 10 3 Yes 6 5

新型高效闪烁晶体Ce：Gd_2SiO_5的生长

掺Ｃｅ硅酸钆（Ｃｅ：Ｇｄ＿２ＳｉＯ＿５）晶体具有发光效率高，响应速度快、不潮解、抗辐照和耐高温等优异性能，是一种综合性能好，具有实际应用价值的闪烁晶体。本文用中频感应提拉法生长出尺寸为Φ２８ｘ８０ｍｍ的无色、透明的高质量Ｃｅ：ＧｄＳｉＯ＿５晶体。选择合适的工艺参数，消除晶体的解理开裂是生长的关键。其荧光发射峰对应于Ｃｅ￣（３＋）的５ｄ能级￣２Ｔ＿２和４ｆ能级￣２Ｆ＿（７／２）和￣２Ｆ＿（５／２）间跃迁，最强峰位于４３１ｎｍ。