LuYAP∶Ce闪烁晶体阵列研究

铝酸钇镥(LuYAP)∶Ce晶体具有衰减时间短,密度大,光产额高及不潮解等优点。采用该晶体制作的闪烁晶体阵列,能快速获得皮秒级正电子湮灭的精确信息。该文报道了一种LuYAP∶Ce闪烁晶体阵列的制作方法,将提拉法制备的LuYAP∶Ce晶体经切割并运用化学机械抛光法处理后,最终利用填充材料制作了晶体阵列。在X线光机上开展了阵列的发光均匀性测试,测得发光不均匀性为14.8%。结果表明,LuYAP∶Ce晶体满足使用要求。

高镥组分LuYAP:Ce闪烁晶体生长及性能研究

LuYAP:Ce晶体是YAP和LuAP的固溶体,具有衰减时间短,光产额高,密度高,有效原子序数大及不潮解等特性。随着镥组分含量的增加,晶体密度和有效原子序数随之增加,衰减时间更短。采用提拉法生长了φ35mm×100mm的高镥组分LuYAP:Ce闪烁晶体,晶体透明,无相分解现象。通过X线荧光光谱分析法(XRF)检测了晶体中的元素含量,测得Lu、Y摩尔比接近7∶3。另外还测试了该晶体退火处理前后的光输出变化,光输出性能提高了约16%。

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.

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。

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

新型闪烁晶体Ce掺杂焦硅酸钇(YPS：Ce)的闪烁与热释光性能

通过区熔法获得了铈掺杂焦硅酸钇闪烁单晶(Y_2Si_2O_7:Ce^(3+),简写为YPS),并对其闪烁与热释光性能进行了研究.对YPS:Ce闪烁晶体的透过、光输出和光衰减等光学和闪烁性能进行了表征,并对其综合性能进行了评价.其衰减时间为30.16ns,为目前铈掺杂焦硅酸盐闪烁晶体中最快的.并采用热释光测试技术,对YPS:Ce晶体中的缺陷进行了研究,发现在300～500K温度区间内一共有三个热释光峰,分别对应于三个缺陷,通过对二维(温度-光强)的拟合,确定了这三种缺陷的陷阱深度、振动频率等物理参数.并结合三维(温度-波长-光强)热释光谱,提出了YPS:Ce的热释光模型.

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。

YAP:Ce闪烁晶体的光致激发荧光衰减常数测量

用波长为266nm的激光激发不同尺寸、不同掺Ce^3＋浓度的YAP：Ce闪烁晶体，测量其光致激光荧光衰减常数，测量结果表明：YAP：Ce闪烁晶体的光致荧光衰减常数约为18．2ns，且与实验晶体厚度及Ce^3＋掺杂浓度（0．1％～0．6％原子分数）无关。

Cs_2LiYCl_6:Ce闪烁晶体的光学及闪烁性能

用坩埚下降法生长得到Cs_2LiY_(0.95)Cl_6:5%Ce(CYLC)闪烁晶体,通过X射线衍射分析证明Cs_2LiYCl_6:Ce的晶体结构属于钾冰晶石结构,并与理论计算结果基本吻合。在吸收光谱中观测到源于Ce^(3+)离子从4f向5d1~5电子跃迁的吸收峰和自陷激子吸收峰。X射线和紫外激发和发射光谱测试表明,位于300 nm的发光属于Cs_2LiYCl_6:Ce晶体的本征芯价发光,321 nm的发光归因于自陷激子发光,350~450 nm范围的发光属于Ce^(3+)离子5d-4f跃迁发光。在37Cs源伽马射线激发下,CYLC晶体的能量分辨率达到8.1%,衰减时间分别为58 ns和580 ns。综上所述可知,Cs_2LiYCl_6:Ce晶体将是一种在中子和伽马射线分辨领域具有广泛应用前景的闪烁晶体。

高温闪烁晶体Ce:YAP的化学腐蚀形貌

本文报导了Ce:YAP晶体位错蚀坑的腐蚀条件;同时报导了几个主要晶面的位错蚀坑形貌,(100)面呈扁豆形,(010)面呈菱形,(101)面呈椭圆形,这些形状与各自晶面的对称性一致。通过蚀坑形貌在晶体横截面内观察到了小面生长核心区和熔质尾迹等缺陷,并分析了其成因。

LaBr_3:Ce^(3+)闪烁晶体研究进展

以铈离子Ce3+激活的LaBr3晶体(LaBr3:Ce3+)是近年来发现的一种新型无机闪烁体材料,较高的光产额、较好的能量分辨率、较快的衰减时间等优良性质,使其成为NaI(Tl)等传统闪烁体材料有力的竞争者。论文通过重点比较LaBr3:Ce3+晶体与NaI(Tl)晶体的性质,同时列举实例说明它的应用,力求比较全面地反映LaBr3:Ce3+晶体的性质。

Ce∶Cs_2LiYCl_6闪烁晶体的研究进展

Ce∶Cs_2LiYCl_6是一类新型闪烁晶体,属立方晶系Elpasolite(钾冰晶石)结构。晶体光产额约为20000 photons/MeV,衰减时间660 ns,能量分辨率为3.6%。Ce∶Cs_2LiYCl_6中的Li离子被6Li置换后,晶体同时具有探测γ射线和中子的能力。含95%的6Li同位素Ce∶Cs_2LiYCl_6晶体光输出达73000 photons/neutron,热中子探测效率较高,在核安全以及国土安全检查方面有重要的应用潜力。本文结合国内外Ce∶Cs_2LiYCl_6晶体最新研究进展,对Ce∶Cs_2LiYCl_6晶体的结构、生长技术、闪烁机制以及性能作了简要论述。

Lu_2Si_2O_)7∶Ce晶体的闪烁性能

用提拉法生长了Lu2Si2O7∶Ce晶体,对该晶体的闪烁性能进行了研究。透射光谱表明,Lu2Si2O7∶Ce晶体的吸收边比Lu2SiO5∶Ce晶体向短波方向移动了25nm,使透光范围进一步拓宽。X射线发射光谱和UV激发发射光谱均具有典型的双峰特征,主峰在378nm。UV激发发射谱具有温度效应,即375K以上时,发光效率迅速降低;425K以上时,发光主峰位明显红移。衰减曲线符合单指数式衰减规律,常温下经UV激发后的衰减时间约为34ns。从曲线形态看,375K以下的衰减谱与室温下的几乎完全相同,拟合的结果在32.8～34ns之间;衰减时间的温度效应从375K开始显现,即随温度的升高,衰减时间有加速变短的趋势,到500K时缩短为6.72ns。热释光谱在488,553K处有两个热释光峰,但室温附近几乎观察不到热释光峰。

Φ100 mm级Ca∶Ce∶LYSO闪烁晶体生长及闪烁性能研究

为了满足具有飞行时间技术特点的正电子发射断层扫描仪(TOF-PET)对光输出高、衰减时间短以及上升时间快的Ce∶LYSO闪烁晶体的需要,本文采用中频感应提拉法生长Φ100 mm×100 mm级Ca∶Ce∶LYSO闪烁晶体。晶体整体无色透明、无包裹体。经过紫外可见分光光度计测试,晶体透过率接近理论值,质量较好。将晶体切割研磨抛光后,分别进行脉冲高度谱、衰减时间能谱等测试。在137Cs放射源激发下,Ca∶Ce∶LYSO晶体的光输出达到33962 ph/MeV,能量分辨率为8.6%,衰减时间达到36.70 ns,均优于Ce∶LYSO晶体。通过对晶体轴向及尾部径向取样,相对光输出和能量分辨率不均匀性分别为±2.4%、±9.4%及±1.18%、±6.8%,证明晶体具有较好的均匀性。

高温无机闪烁晶体Ce:YAlO_3的缺陷研究

采用同步辐射白光透射形貌术研究了提拉法生长的高温无机闪烁晶体Ce:YAlO3(简称Ce:YAP)中的缺陷。实验发现在Ce:YAP晶体中存在着生长条纹、包裹沉积物、核心、孪晶及位错簇等缺陷 ,同时对生长缺陷形成的原因进行了讨论。结果表明 ,离子掺杂浓度。

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?