Ce∶LSO多晶薄膜的溶胶-凝胶法制备及其发光性能

采用Pechini溶胶-凝胶法结合旋涂工艺在单晶硅(111)上制备了Ce3+离子掺杂的硅酸镥(Lu2SiO5)薄膜,利用热重差热分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、真空紫外光谱(VUV)及椭偏(SE)测试对Ce∶Lu2SiO5薄膜的物相、形貌、发光性质和光学常数进行了表征。结果表明:薄膜样品从900℃开始晶化,1 100℃时晶化完全。薄膜表面均匀、平整、无裂纹。真空紫外激发光谱中存在较强的基质发射,发射光谱是一个350～500 nm的宽带谱,宽带中心在400 nm左右。折射率、消光系数分别为1.82～1.94和0.005～0.05,厚度与SEM测试结果相一致。

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。

固相混合法制备Ce:LSO粉体的研究

采用高纯氧化镥、氧化硅及氧化铈粉体混合后分别在600℃、900℃及1200℃进行煅烧2h,当煅烧温度为1200℃时,有少量硅酸镥生成,但仍有大量氧化镥和氧化硅残留,制备出的粉体颗粒呈不规则状,带有较尖锐的棱角,而且随着反应温度的升高,有明显的团聚现象。在对1200℃煅烧粉体的光谱检测中发现了266nm吸收宽峰,位于381nm的荧光发射峰,位于298nm处的荧光激发峰,与硅酸镥单晶相比,各峰位置有所偏移。

LSO晶体及阵列加工技术研究

闪烁体和闪烁探测器在工业、医学及某些核物理实验、地质探矿、安全检查和材料探伤等领域应用广泛。掺铈硅酸镥(Ce∶LSO)是一种高密度、高原子序数的闪烁晶体,因其对X线具有响应时间快,发光产额高,且具有一定的能量分辨率,不易潮解,对中子灵敏度低等独特优点,被认为是迄今为止综合性能最好的闪烁体。随着闪光X线摄影技术的发展,对小像素大面积Ce∶LSO闪烁晶体阵列加工提出了更高要求,从而给晶体阵列像素的加工造成困难。其阵列像素表面的切割、研磨、抛光等加工质量将直接影响后续晶体阵列组装,甚至影响到探测器件的质量和使用寿命。该文结合Ce∶LSO闪烁晶体的基本性质,对晶体的切割、研磨、抛光及阵列组装技术进行大量的实验和改进,通过控制合适的工艺参数,采用特殊的加工方法成功加工出高质量的Ce∶LSO闪烁晶体阵列。

多晶Lu_2SiO_5∶Ce发光粉体中Ce价态的XANES表征及其VUV光谱特性

采用X射线吸收近边结构(XANES)谱对多晶Lu2SiO5∶Ce(LSO∶Ce)发光粉体中Ce元素的化合价状态进行了表征,结果表明:在空气下煅烧后得到的不同Ce掺杂浓度的LSO∶Ce粉体中,Ce3+在总掺杂Ce中的含量仅为18%~39%;而经1 000℃/2 h的氢气气氛下退火后,LSO∶0.5%Ce粉体中Ce3+的相对含量由39%大幅提高到83%。真空紫外(VUV)激发发射光谱表明:当Ce的掺杂摩尔分数为0.25%~1%时,Ce3+的摩尔分数与LSO∶Ce粉体的发光强度具有很好的关联性。氢气退火处理可以使LSO∶Ce粉体的发光强度提高近40%。LSO∶Ce粉体在变温条件(50~250 K)下的发射强度表现出良好的稳定性,未观察到热猝灭现象发生。