Ce∶Mg∶NBW晶体的生长及闪烁性能的研究

钨酸铋钠 [NaBi(WO4) 2 ,NBW]晶体具有优良的闪烁性能 ,它的衰减时间短 (τ =3ns) ,抗辐照损伤能力强 ( 5× 1 0 7rad) ,辐射长度短 (l=0 .98cm) ,密度大 ( ρ =7.5 8g/cm3 ) ,这有利于仪器的小型化 ,提高仪器的探测效率。在NBW晶体中掺入CeO2 和MgO生长Ce∶Mg∶NBW晶体可以改善NBW晶体的闪烁性能。Ce∶Mg∶NBW晶体的配比 :Na2 CO3 ∶Bi2 O3 ∶WO3 =1∶1∶4(摩尔比 ) ,CeO2 和MgO掺的质量分子数为 1 0 -4 ,CeO2 ,MgO ,Na2 CO3 ,Bi2 O3 和WO3 的纯度皆为 99.99%。合适的温度梯度是生长高质量晶体的重要因素 ,是晶体生长的推动力 ,要求不产生组分过冷 ,晶体生长稳定 ,均匀 ,对称 ,不产生裂纹。由于NBW晶体的密度大 ,在生长过程中易引起液流转换 ,即发生由强迫对流占优势向自然对流占优势的置换 ,在晶体生长过程中产生组分过冷和缺陷 ,消除液流转换 ,需要合适的温度梯度 ,晶体生长速度和晶体的旋转速度 ,以保证平坦的固液界面。我们确定了晶体的轴向温度梯度为 5 0℃ /cm ,晶体生长速度为 1～ 2mm/h ,旋转速度为 30r/min。测试的晶片尺寸为 8mm× 8mm× 5mm ,采用SPEX1 0 0 0M型光谱仪测试晶体的透过率。Ce∶Mg∶NBW晶体的透过率为 75 % ,而纯NBW晶体的透过率为 72 %。发光效率表示闪烁体将所吸收粒子转变?

Mg:Ce:Fe:LiNbO_3晶体生长及其全息存储性能

在同成分LiNbO3(LN)中,掺入MgO的摩尔分数分别为0,2%,4%,6%,掺入(质量分数)0.1%CeO2和0.08%Fe2O3,采用提拉法生长了优质的Mg:Ce:Fe:LN晶体。检测了Mg:Ce:Fe:LN晶体的红外透射光谱和光损伤阈值。结果表明:6%Mg:0.1%Ce:0.08%Fe:LN晶体的OH-振动吸收峰紫移到3532cm-1,其光损伤阈值比Ce:Fe:LN晶体提高2个数量级以上。用二波耦合光路测试晶体的衍射效率,写入时间和擦除时间。计算了光折变灵敏度和动态范围。结果表明:Mg:Ce:Fe:LN晶体全息存储性能优于Fe:LN晶体和Ce:Fe:LN晶体。以4%Mg:0.1%Ce:0.08%Fe:LN晶体作为全息记录材料,实现了总存储页面为3200幅图像的存储,再现图像清晰完整。

Mg^(2+)对Ce:Fe:LiNbO_3晶体光折变性能的作用和影响

在Ce(0 .1wt %)∶Fe(0 .08wt %)∶LN中掺进摩尔分数为(0 .2 %,0 .4 %,0 .6 %)的MgO,采用提拉法生长Mg∶Ce∶Fe∶LN晶体.测试晶体的吸收光谱,Mg∶Ce∶Fe∶LN晶体的吸收边相对Ce∶Fe∶Li NbO3晶体发生紫移,Mg(6 %)∶Ce∶Fe∶LN晶体OH-吸收峰移到3 532 cm-1,研究OH-吸收峰移动机理.以二波耦合光路测试Mg∶Ce∶Fe∶LN晶体的指数增益系数和响应时间,发现Mg∶Ce∶Fe∶LN晶片厚度减小时指数增益系数显著增加.首次采用光爬行效应解释指数增益系数增加机理.

Mg:Ce:Fe:LN晶体的生长及位相共轭分析

在Ce:Fe:LN中掺进不同摩尔分数(0,2%,4%,6%)的MgO首次以提拉法生长Mg:Ce:Fe:LN晶体,并对晶体进行极化、氧化和还原处理。测试晶体的吸收光谱和光损伤阈值。Mg:Ce:Fe:LN晶体吸收光谱吸收边相对Ce:Fe:LN晶体发生紫移。Mg:Ce:Fe:LN晶体光损伤阈值比Ce:Fe:LN晶体增大,研究了Mg:Ce:Fe:LN晶体吸收边移动机理和光损伤阈值增加机理。采用4波混频光路测试Mg:Ce:Fe:LN晶体位相共轭反射率和响应时间,Mg:Ce:Fe:LN晶体位相共轭反射率相对Ce:Fe:LN晶体降低,但响应速度增加。以x(Mg)2%(摩尔分数):Ce:Fe:LN晶体位相共轭镜消除信号光波的位相畸变。

LuAG:Ce和LuAG:Ce,Mg晶体生长与闪烁性能

采用提拉法生长了φ80 mm×100 mm的掺Ce镥铝石榴石(LuAG∶Ce)晶体和掺Mg的LuAG∶Ce(LuAG∶Ce,Mg)晶体,并测试了晶体室温下的闪烁性能。实验结果表明,通过Mg离子掺杂,晶体光产额从15 000±1 500 photons/MeV提高到30 000±1 500 photons/MeV,衰减时间从120 ns加快到54 ns。

[Li]／[Nb]比变化对Ce：Mn：LiNbO3晶体光折变性能的影响：

采用提拉法生长4种不同[Li]／[Nb]比（0．94，1．05，1．20，1．38）的Ce（0．1％（质量分数））：Mn（0．05％（质量分数））：LiNb03晶体和掺镁量为5％（摩尔分数）的Mg：Ce（0．1％）：Mn（0．015％）：LiNbO3晶体。测试晶体红外光谱，[Li]／[Nb]为1．2和1．38的Ce：Mn：LiNb03晶体OH吸收峰移到3466cm^-1，这是化学计量比的标志吸收峰。Mg（5％（摩尔分数））Ce：Mn：LiNbO3晶体OH吸收峰移到3535cm^-1，这是Mg^2＋达到阈值浓度的标志吸收峰,以锂空位模型解释OH-吸收峰移动机理。采用光斑畸变法测试晶体抗光损伤能力，采用二波耦合光路测试晶体的指数增益系数、响应时间、计算载流子浓度。随着[Li]／[Nb]比增加，这些数据指标增加。[Li]／[Nb]为1．38，Ce：Mn：LiNbO3晶体是化学计量比，它的指数增益系数比Ce：Mn：LiNbO3晶体提高1倍，响应速度和抗光损伤能力提高1个数量级以上，是性能最为优良的光折变晶体材料之一。