富集^(10)B的Ce:Li_6Lu(^(10)BO_3)_3晶体生长及其闪烁性能

为了提高中子探测效率,以富集10B的H310BO3为原料,通过提拉法生长了富集10B的Ce:Li6Lu(10BO3)3晶体。X射线激发发射光谱测试表明:其发光峰位于360~480 nm,属于Ce3+离子典型的5d-4f跃迁发光,其闪烁发光效率为BGO晶体的3.9倍。在350 nm紫外光和137Cs所发出的662 ke V的γ射线激发下测得的衰减时间分别为21.0 ns和31.7 ns,在137Cs辐射源激发下所测得的相对光输出是Cs I(Tl)晶体的20%,能量分辨率为9.7%。在慢化252Cf中子源激发下可以观测到明显的中子全能峰,其能量分辨率为33%。上述研究结果表明,Ce:Li6Lu(10BO3)3晶体具有较高的闪烁效率、快的衰减时间和良好的中子探测效率,是一种具有应用前景的中子探测用闪烁晶体。

Y^(3+)掺杂Ce:Li_6Lu(BO_3)_3闪烁体的发光性能研究

针对Ce:Li6Lu(BO3)3晶体有效原子序数(Zeff)高的问题,采用低原子序数的Y3+离子部分置换晶体中的Lu3+离子。通过固相合成法制备了Ce:Li6Lu1-x Yx(BO3)3(0≤x≤1)固溶体。X射线粉末衍射(XRD)分析表明,该系列固溶体结构与Li6Gd(BO3)3晶体相同,空间群为P21/c。其X射线激发发射(XSL)的发光强度随着Y3+的含量增加而降低,当x=0.5时,固溶体的有效原子序数与Li6Gd(BO3)3闪烁体相当,但XSL发光强度是其1.4倍。Ce:Li6Lu0.5Y0.5(BO3)3的XSL光谱和PL光谱都在400 nm附近出现Ce3+离子的特征峰,可拟合出361和419 nm两个发光分量,分别对应于Ce3+离子的激发态电子的5d1→2F5/2和5d1→2F7/2能级跃迁。Ce:Li6Lu0.5Y0.5(BO3)3固溶体的衰减时间比Ce:Li6Lu(BO3)3略长,为19.6 ns。当x=0.50~0.70时,Ce:Li6Lu1-x Yx(BO3)3(0≤x≤1)闪烁体比较适合作为中子探测材料。