Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12):Ce晶体生长与闪烁性能研究

掺铈钆铝镓石榴石(Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12)∶Ce,简称GAGG∶Ce)闪烁晶体是近年来发现的一种新型稀土闪烁晶体,具有光输出高、能量分辨率高、衰减时间短、无自辐射和不潮解等优点,在核医学成像、安检和环境监测等领域具有广阔的应用前景。本文报道了GAGG∶Ce晶体的提拉法生长与闪烁性能表征。利用高温固相反应法合成GAGG∶Ce原料,采用XRD对合成的原料进行了物相分析,结果表明,在1500℃下煅烧12 h合成的多晶料为纯GAGG相。利用提拉法生长出尺寸φ50 mm×90 mm的GAGG∶Ce晶体,测试了其透过光谱、X射线激发发射光谱和脉冲高度谱,结果表明,7 mm厚样品550 nm的透过率为81.5%,晶体X射线激发发射峰中心波长位于550 nm,晶体的光输出为59000 photons/MeV,能量分辨率为6.2%@662 keV,晶体衰减时间快分量为149 ns,慢分量为748 ns。

LaBr_(3):Ce,Sr闪烁晶体的生长及性能研究

采用自发成核坩埚下降法生长了直径25 mm的铈、锶共掺溴化镧(LaBr_(3)∶5%Ce,x%Sr,简称LaBr_(3)∶Ce,Sr,其中x=0.1、0.3、0.5,摩尔分数)闪烁晶体,测试对比了晶体的X射线激发发射光谱、透过光谱和脉冲高度谱等。结果表明,不同Sr^(2+)掺杂浓度的LaBr_(3)∶Ce,Sr晶体在X射线激发下的发射光谱波形基本一致,但相比未掺杂Sr^(2+)的样品,发射峰的峰位发生了明显的红移,随着Sr^(2+)掺杂浓度的增大,发射峰红移程度增大。不同Sr^(2+)掺杂浓度的LaBr_(3)∶Ce,Sr晶体在350~800 nm不存在明显的吸收峰,0.3%和0.5%Sr^(2+)掺杂晶体的透过率有所降低。随着Sr^(2+)掺杂浓度的增大,能量分辨率逐步提高,Sr^(2+)掺杂浓度为0.5%时,LaBr_(3)∶Ce,Sr晶体的能量分辨率最高,达2.99%@662 keV。对尺寸φ25 mm×25 mm的LaBr3∶Ce,0.5%Sr晶体进行了防潮封装,所得晶体封装件的能量分辨率为2.93%@662 keV。

Zr^(4+)共掺对Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce晶体的中子/伽马甄别性能的影响

中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域,由于3He资源紧缺,近年来急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁晶体,Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高的光输出,但其中子/伽马甄别性能有待进一步提高。本研究采用垂直布里奇曼法成功生长了Zr^(4+)共掺杂的CLLB:Ce晶体。通过不同表征手段研究了Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的结构和组分,结果表明Zr^(4+)成功掺入基质材料且对基质晶体结构不产生明显的影响,Zr^(4+)共掺杂后没有产生新的发光中心,紫外衰减时间约为27.0 ns,仍具有较快的荧光衰减。Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的品质因子(Figure of Merit,FOM)从1.2提高到1.5,表明其中子/伽马甄别能力得到改善。结合热稳定性和闪烁衰减时间,探讨了衰减时间对FOM的影响机制,Zr^(4+)共掺杂可以抑制浅电子陷阱和Vk中心,减少电子捕获和脱陷过程,使Ce^(3+)直接捕获的概率大大增加,从而表现出更快的衰减速率。本研究显示,Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体在中子/伽马探测领域具有潜在的应用前景。

温梯法生长76mm Ce∶YAG闪烁晶体的研究

首次采用温度梯度法 (TGT)成功生长了直径为 76mm高光学质量的Ce :YAG高温闪烁晶体 ,采用ICP AES测试了Ce离子在Ce:YAG晶体中的分凝系数约为 0 .0 82。在室温下 ,测试了原生态Ce :YAG晶体的吸收光谱和X射线激发发射光谱 (XEL)。吸收光谱显示了Ce3 + 离子的 3个特征吸收带 ,对应的中心波长分别为 2 2 3nm ,340nm及4 6 0nm ;XEL发射谱表明Ce :YAG的发射峰为 5 5 0nm ,能与硅光二极管有效地耦合。

Ce:YAG闪烁晶体的γ射线相对能量响应研究

Ce:YAG闪烁晶体对在脉冲γ射线测量有重要应用,本文研究其γ射线相对能量响应。用Compton散射原理把强60Co源分解成若干单能点γ射线源,测定了国产Ce:YAG闪烁晶体的γ射线相对能量响应,将结果与质能吸收系数的数值计算结果相比较,两者在实验测量不确定范围内符合得很好。结果表明,用质能吸收系数进行无机闪烁晶体的γ射线相对能量响应的数值计算方法可靠,Compton散射原理提供较合适的单能γ射线辐射源以实验刻度无机闪烁晶体的γ射线的相对能量响应的方法也可行,可用于检验数值计算结果的可靠性。

1英寸Cs_(2)LiLa(Br,Cl)_(6):Ce闪烁晶体的生长及性能

Ce^(3+)掺杂的钾冰晶石结构的卤化物闪烁晶体因具有优异的闪烁性能,得到了广泛的关注。本文采用坩埚下降法成功制备了1英寸高质量Ce^(3+)掺杂Cs_(2)Li La(Br,Cl)_(6)闪烁晶体。通过X射线衍射谱、EDS、X射线光电子谱等手段对Cs_(2)Li La(Br,Cl)_(6):Ce晶体的晶体结构和组分进行了分析,结果表明Cl-成功掺入基质材料后晶体结构未发生明显变化。光致发光荧光光谱、X射线激发发射光谱、紫外荧光衰减等结果表明,Cl-掺杂后未产生新的发光中心,紫外衰减时间约为28 ns。最后测试了晶体在137Cs@662 keV的伽马源和252Cf源下的能谱,发现晶体具有优异的能量分辨率(4.2%@662 ke V)和中子甄别性能(FOM值达到1.9),在核辐射探测领域具有巨大的应用前景。

温梯法Ce:YAG闪烁晶体的宏观缺陷观察

采用温度梯度法(TGT)成功生长了直径为76mm高光学质量的Ce:YAG高温闪烁晶体,采用偏光显微镜研究了Ce:YAG闪烁晶体中的主要宏观缺陷,观察到了生长条纹、侧心、气泡、包裹物以及应力双折射等宏观缺陷。实验结果表明,晶体中的气泡、包裹物以及应力双折射等宏观缺陷主要集中在晶体边缘部分,因此温梯法可以获得高质量的Ce:YAG闪烁晶体。

Ce^(3+)∶YAG闪烁晶体的真空紫外激发光谱特性

掺铈钇铝石榴石(Ce3+∶YAG)晶体是性能优良的闪烁材料。以同步辐射光源为激发光源研究了单晶Ce3+∶YAG的真空紫外 紫外(VUV UV)激发光谱和荧光谱。同时也测量和分析了该晶体的吸收光谱、紫外 可见(UV VIS)激发光谱和荧光谱。根据光谱测量的结果讨论了激发能在Ce3+∶YAG晶体中的传输过程和在Ce3+离子5d态的直接激发和YAG价带激发下Ce3+∶YAG单晶发光的差别。

大尺寸无机闪烁晶体Ce^(3+):YAG的生长和光谱研究

本文研究了大尺寸、高光学质量无机闪烁晶体Ce3 + :YAG的生长 ,并对它的吸收光谱和荧光光谱进行了测量和分析。在克服了晶体易开裂和出现宏观缺陷的情况下 ,采用提拉法成功生长出直径达 4 5mm的Ce3 + :YAG单晶。光谱测量表明晶体具有优良的光学性能。

上海光机所成功生长出直径98mm高品质Ce：YAG闪烁晶体

近期，中科院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室采用提拉法成功生长出直径98mm、总长度360mm的高品质Ce：YAG闪烁晶体（如下图1所示），Ce离子掺杂浓度0．05at％，晶体重量达6945g，生长周期25天，是目前国内报道的尺寸最大的Ce：YAG闪烁晶体。

上海光机所成功生长出直径98mm高品质Ce：YAG闪烁晶体

近期，中科院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室采用提拉法成功生长出直径98mm、总长度360mm的高品质Ce：YAG闪烁晶体，ce离子掺杂浓度0．05at％，晶体重量达6945g，生长周期25d，是目前国内报道的尺寸最大的Ce：YAG闪烁晶体。

上海光机所研制超薄Ce∶YAG闪烁晶体用于高分辨X光成像

近期,中国科学院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室利用提拉法生长出的高品质Ce∶YAG闪烁晶体开展了高分辨率X射线成像系统核心器件——闪烁体研制工作,成功制备了尺寸为30mm,厚度为30~45μm的高品质闪烁晶体元件,并和中科院上海应用物理研究所合作,研制基于超薄Ce∶YAG闪烁晶体的高分辨X光探测器,实现X光辐照条件下高分辨成像。

超薄Ce:YAG闪烁晶体用于高分辨X光成像

近期,中国科学院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室利用提拉法生长出的高品质Ce∶YAG闪烁晶体开展了高分辨率X射线成像系统核心器件——闪烁体研制工作,成功制备了尺寸为30 mm,厚度为30～45μm的高品质闪烁晶体元件,并和中科院上海应用物理研究所合作,研制基于超薄Ce∶YAG闪烁晶体的高分辨X光探测器,实现X光辐照条件下高分辨成像。

Ce:GAGG闪烁晶体生长与性能研究

采用中频感应提拉法生长出φ50 mm×90 mm的高质量Ce:GAGG晶体,并对晶体进行X线衍射(XRD)测试,计算了晶胞参数,测试了晶体室温下的透过率、X线激发发射谱(XEL)、能谱和衰减时间特性。实验结果表明,Ce:GAGG晶体的发光中心波长为540nm,光输出为54 000光子/MeV,能量分辨率为7.2%@662keV,衰减时间为94ns。

卤化镧系LnX_3(Ce)闪烁晶体的研究进展

卤化镧系LnX3(Ce)(Ln=La、Lu、Gd;X=Cl、Br、I)闪烁晶体由于其高发光效率、快衰减和高的能量分辨率等优异性能而在医学成像技术-单光子发射计算机层析扫描(SPECT)和正电子发射层析扫描(PET)中存在巨大的应用前景.本文概述了近年来LnX3(Ce) 晶体的研究进展.从原料制备出发,介绍了它们的晶体生长方法与结构,基本的物理、化学性质,主要闪烁性能、发光机制及其它掺杂效应研究等.最后,对它们未来的研究发展方向和其他应用前景作了展望.

高温闪烁晶体Ce∶LSO的生长研究

Ce∶LSO晶体具有优良的闪烁性能 ,其主要特点是光产额大、发光衰减时间快、密度大、有效原子序数大、辐射长度短、发射峰与光电倍增管的接收范围相匹配 ,在γ射线探测方面有着广泛的应用。我们用提拉法生长了不同掺杂浓度的Ce∶LSO晶体 ,成功地解决了在生长过程中出现的晶体开裂及籽晶熔断问题 ,并对晶体生长过程中的表面重熔、晶体着色及Ce的偏析等现象作了讨论。荧光光谱分析表明晶体最大激发波长为 35 3nm ,发射峰由 391nm和 42 5nm处两个峰组成 ,吸收谱则显示晶体在 2 0 9～ 370nm之间具有多个吸收峰。

高温闪烁晶体Ce:YAP中的小角度晶界

通过腐蚀形貌和XRD摇摆曲线,观察到了垂直和平行于Ce:YAP[010]方向的两组晶面内存在的小角度晶界(镶嵌结构间界),根据SEM形貌估算出(010)面内小角晶界的夹角为51”;四晶XRD摇摆曲线的结果表明,平行于[010]向的晶面内小角晶界的夹角为58”;摇摆曲线的半峰宽为54”,根据Darwin理论算出理想晶体的半峰宽为17”,并由此分析了晶体的完整性.

Lu_2Si_2O_7:Ce闪烁晶体的生长与宏观缺陷研究

用提拉法生长了Lu2Si2O7:Ce晶体,讨论了晶体生长过程中的几个问题: (1)熔体挥发;(2)晶体开裂; (3)层状包裹．生长过程中LPS和SiO2均存在挥发,其中后者占主导; LPS挥发不会造成组分偏析,因此对生长过程没有负面的影响．接种温度偏低导致晶体出现多晶化和晶体中较大的热应力是促使开裂发生的主要原因．层状包裹现象的出现主要是由于该晶体的结晶温度范围狭窄,熔体容易出现组分过冷,以及生长设备的温控系统精度不高等造成的．

高温闪烁晶体Ce∶YAP的生长研究

Ce∶YAP晶体具有优良的闪烁性能 ,其主要特点是光产额大 ,衰减时间短 ,发射峰与光电倍增管的接收范围相匹配 ,在γ射线探测、核医学等方面有着广阔的应用前景。我们用提拉法生长了不同掺杂浓度的Ce∶YAP晶体 ,成功地解决了在生长过程中出现的晶体开裂及孪晶问题 ,并对晶体生长过程中的爬料、纯YAP晶体着色等现象作了讨论。X射线激发发射谱表明晶体的发射峰在 388nm ,吸收测试则显示晶体在 2 5 4nm、36

LaBr_3:Ce闪烁晶体的生长及性能研究

掺铈溴化镧(LaBr_3∶Ce)闪烁晶体具有光输出高、衰减时间短、能量分辨率高等优异特性,在核医学成像、地质勘探、石油测井、空间物理等核辐射探测领域具有广阔的应用前景。本文采用改进的坩埚下降法,利用自发成核成功地生长了Ce^(3+)掺杂浓度5.0at%、尺寸φ50 mm×60 mm的LaBr_3∶Ce闪烁晶体,测试了晶体的光输出、能量分辨率和衰减时间等闪烁性能。结果表明,在137Cs(662 ke V)放射源作用下,LaBr_3∶Ce晶体的光输出为同体积Na I∶Tl晶体的155%,能量分辨率为3.3%,衰减时间为25 ns。