一种精确确定闪烁晶体光产额的方法

针对钨酸铅晶体(PbWO₄)在¹³⁷Cs源作用下所得的脉冲幅度谱,并结合蒙特卡罗模拟,提出了一种获得光产额较低的闪烁晶体光产额的新的拟合方法. 此方法亦适用于其它晶体.     

掺铈氟化钡闪烁晶体荧光特性的研究

测定了系列掺铈氟化钡闪烁晶体时间衰减特性和荧光的光谱成分.通过对实验结果的分析,表明掺有适量Ce⁺³离子的BaF₂晶体具有一些引人注目的性质,例如荧光发射谱从UV波段向蓝光红移,一种具有中等快的近蓝荧光成分(τ<80ns)完全取代了不掺杂的BaF₂的慢成分(τ～600ns)和特快成分(τ～800ps).该成分的光产额与不掺杂晶体两成分的光产额这和相当.它可能成为一种有广泛应用前景的新的闪烁晶体.     

钨酸铅晶体的性能测试

通过实验给出了不同生长条件下的钨酸铅(PbWO₄或PWO)晶体的多项性能指标,包括激发发射谱、透射谱、荧光衰减时间、光产额、辐照损伤等实验结果,并对结果进行了讨论.     

国产BaF_2闪烁晶体特性的测试

观察到了人工晶体所生长的BaF_2闪烁晶体发光的快、慢成分,并对其光产额、时间分辨率、能量分辨率、能量线性、技术衰减长度等特性进行了测试。对Co~(60)γ源,时间分辨率(标准偏差σ)为59ps(微微秒);对Cs~(137)γ源,能量分辨率为12.1％。这些指标都接近国际BaF_2闪烁晶体先进水平,展现出在核物理、核医学、粒子物理实验中应用的广泛前景。     

聚变α粒子对第一壁辐照损伤的蒙特-卡罗研究(Ⅱ)——溅射

本文应用蒙特-卡罗方法研究聚变α粒子对不锈钢第一壁的溅射损伤。首先,计算单种元素Fe,Cr,Ni的溅射产额随入射能量的变化,并与实验结果比较,以确定计算中所用到的一些重要参数,如原子位移能等。在此基础上计算聚变α粒子对不锈钢(Fe_0.73Cr_0.18Ni_0.09)的部分(和总)溅射产额,溅射粒子的能谱、角分布和源深度分布,以及上述各量与α粒子入射角的关系。结果表明,在考虑入射α粒子随能量及入射角的分布后,其平均总溅射产额为0.375。由于1     

国产BaF2闪烁晶体特性的测试

观察到了人工晶体所生长的BaF₂闪烁晶体发光的快、慢成分, 并对其光产额、时间分辨率、能量分辨率、能量线性、技术衰减长度等特性进行了测试. 对Co⁶⁰ γ源, 时间分辨率(标准偏差σ)为59ps(微微秒); 对Cs¹³⁷ γ源, 能量分辨率为12.1%. 这些指标都接近国际BaF₂闪烁晶体先进水平, 展现出在核物理、核医学、粒子物理实验中应用的广泛前景.     

CsI(Tl)晶体探测器APD读出的温度效应

对中国科学院近代物理研究所自行生长的铊激活碘化铯闪烁晶体CsI(Tl)光输出及Hamamtsu公司生产的S8664-1010型雪崩光二极管(APD)增益对温度的依赖关系做了系统研究. 结果表明, CsI(Tl)晶体光产额在室温范围内随着温度的增加而增加, 在－2℃—8℃温度范围内的平均温度系数为0.67%/℃, 在8℃—25℃温度范围内的平均温度系数为0.33%/℃. 而对所使用的APD, 其增益在室温范围内的温度系数为－3.68%℃(工作电压400V). APD结合CsI(Tl)晶体在室温下对¹³⁷Cs的662keV γ射线的能量分辨可达5.1%.     

掺镁铌酸锂晶体抗光损伤机理的研究

通过测试Mg(5mol%):LiNbO₃、Mg(4m0l%):LiNbO₃和LiNbO₃等晶体的光损伤阈值、红外透射光谱、倍频性能等,研究了Mg²⁺在Mg:LiNbO₃晶体中所处的状态以及高掺镁抗光损伤能力增强的机理。     

新型太阳中微子闪烁探测器的研制

概述了一种新型太阳中微子闪烁探测器的研制,其中载钆(Gd)液体闪烁体的Gd浓度达到5%、光的衰减长度≥150cm、对60keV的Gamma-ray之能量分辨率为21%(σ);直径1cm、厚3cm的GSO:Ce晶体,其发光产额约为NaI(Tl)晶体的20%、光的衰减时间为60ns、对662keVGamma-ray之能量分辨率为9.2%(σ).文章讨论了由这两种闪烁体构成的复合探测器的特点及作为太阳中微子探测器其本底的降低措施.对直径10cm、厚50cm的这种复合探测器的模拟计算表明其光的收集效率可达20%.     

飞秒激光烧蚀LiNbO3晶体的形貌特征与机理研究

采用了不同能量的单脉冲和多脉冲飞秒激光对LiNbO₃晶体进行烧蚀，并刻蚀了表面衍射型光栅.通过扫描电镜和原子力显微镜观察了烧蚀点的形貌特征，首次发现利用单束飞秒激光脉冲对LiNbO₃晶体烧蚀，可以得到超衍射极限的烧蚀点，当聚焦光斑直径约为2μm、能量为170nJ的单脉冲飞秒激光作用时，烧蚀点的直径约为400nm，100nJ，17个脉冲作用时烧蚀点的直径约为800nm.同时可以观察到在能量较低的多脉冲飞秒激光作用下， LiNbO₃晶体呈现出大约200nm周期性分布的波纹状结构.实验结果表明，选择合适参数的飞秒激光脉冲可以对LiNbO₃晶体进行超衍射极限加工，这对于利用飞秒激光制作LiNbO₃基质的微纳光电子器件有十分重要的意义.     

8路神光Ⅱ装置在基频和三倍频条件下工作研究进展

 简要描述在神光Ⅱ装置上进行的部分物理实验，为神光Ⅱ激光装置提供光学性能指标。神光Ⅱ激光装置已经能在三倍频、外转换效率高于60%的条件下常规输出三倍频能量。穿孔实验表明，蓝光(3w₀)的光束质量，特别是远场旁瓣分布质量，甚至于要好于红光(1w₀光)。用100ps脉冲宽度的红光输出打爆推内爆的氘氚球靶，获得单发最高中子产额4×10⁹个。基频线聚焦打靶，获得类Ni银X光激光饱和输出，并成功应用于激光等离子体密度测量，观测到莫尔条纹移动。     

双层光子晶体氮化镓蓝光发光二极管结构优化的研究

为了提升氮化镓(GaN)蓝光发光二极管(LED)光提取效率, 设计了双层光子晶体LED模型. 提出等效折射率近似方法, 简化求解了结构中的介质波导模式分布. 从而对模型中顶层光子晶体刻蚀深度d, 嵌入式光子晶体厚度T及其距有源层距离D等结构参数进行了优化. 同时利用时域有限差分方法对优化结果进行了验证. 相比其他仿真方法, 模式分析极大地减少了对LED建模优化的计算复杂度, 同时从理论上阐明了不同结构参数变化引起LED光提取效率改变的原因. 研究发现, 当顶层光子晶体满足d ≈ λ / n_PhCs 时, 结构内大部分高阶导模尚未被截断但源区能量向低阶导模的转化被有效抑制, 光提取效率给出极大值. 嵌入式光子晶体的引入将激发覆盖层模式, 当满足100 nm≤ T ≤ 300 nm且100 nm≤ D ≤ 200 nm 时, 覆盖层模式可以从有源层获得较大能量并有效地与顶层光子晶体耦合, 极大地提升了光提取效率. 本文优化结果使得LED光提取效率提升了4倍, 对高性能GaN蓝光LED的设计制造具有重要意义.     

CsI(T1)晶体探测器APD读出的温度效应

对中国科学院近代物理研究所自行生长的铊激活碘化铯闪烁晶体CsI(T1)光输出及Hamamtsu公司生产的S8664-1010型雪崩光二极管(APD)增益对温度的依赖关系做了系统研究.结果表明,CsI(T1)晶体光产额在室温范围内随着温度的增加而增加,在-2℃—8℃温度范围内的平均温度系数为0.67%/℃,在8℃—25℃温度范围内的平均温度系数为0.33%/℃.而对所使用的APD,其增益在室温范围内的温度系数为-3.68%/℃(工作电压400V).APD结合CsI(T1)晶体在室温下对~(137)Cs的662keYγ射线的能量分辨可达5.1%.     

在BBO中获得230.8—223.2nm高功率和频输出

用Q-YAG泵浦的Rh·6G染料激光在一块45°切割的β-BaB₂O₄(BBO)晶体中倍频,产生294.8—282.5nm范围的连续调谐输出,其能量为8mJ(在285nm处)。用这个倍频光与泵浦染料后剩余基波(1064nm)在另一块45°切割的BBO中和频,已获得230.8—223.2nm范围的连续调谐输出,其能量为120μJ,相应的峰值功率为12kW。还简述了获得高功率和频输出的关键技术。     

Cr4+:Ca2GeO4激光晶体生长及结构表征

采用助熔剂法,以CaCl₂为助熔剂,生长Cr⁴⁺ :Ca₂GeO₄新型近红外可调谐激光晶体.通过X射线衍射(XRD)、激光Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)等方法对晶体进行结构表征.结果表明,得到的晶体为单斜晶系镁橄榄石结构的低温γ-Cr⁴⁺ :Ca₂GeO₄单晶,晶格参数为a=5.3209 (1 =0.1 nm)     

核温度测量与粒子能量的关系

提取了30MeV/u ⁴⁰Ar+natAg反应中后角出射的同位素(^6,7Li,^3,4He)产额比温度为5MeV.观察到这一同位素产额比温度随阈值能量E_cut/A的增加而逐渐由5MeV上升到6MeV.为进一步研究这一变化关系,用Monte Carlo方法模拟了热核蒸发粒子的过程,表明随粒子能量的增加,发射该能量粒子的发射源平均温度也在增加.说明高温热核发射高能量粒子的几率大.     

Yb∶YAG晶体的红外闪烁特性

用脉冲电子束激发测量了不同Yb3+掺杂浓度的Yb∶YAG晶体的红外(IR)闪烁发光性能。Yb∶YAG晶体的IR闪烁发光具有高的光产额和长的衰减时间,但存在浓度猝灭效应和温度依赖关系。Yb∶YAG晶体的IR闪烁性能还与晶体品质有关,相同掺杂浓度的Yb∶YAG晶体,品质优异的会获得更高的光产额。这一初步的研究成果表明,部分掺Yb3+晶体有可能用于医学成像装置。     

Yb:YAG晶体的红外闪烁特性

用脉冲电子束激发测量了不同Yb^3 掺杂浓度的Yb：YAG晶体的红外(IR)闪烁发光性能。Yb：YAG晶体的IR闪烁发光具有高的光产额和长的衰减时间,但存在浓度猝灭效应和温度依赖关系。Yb：YAG晶体的IR闪烁性能还与晶体品质有关,相同掺杂浓度的Yb：YAG晶体,品质优异的会获得更高的光产额。这一初步的研究成果表明,部分掺Yb^3 晶体有可能用于医学成像装置。     

一维新型阶梯函数光子晶体透射特性

研究了阶梯型折射率n₂₂、n₁₁(阶梯分布高度)的大小、对应的分布厚度、不同入射角以及缺陷模对阶梯函数型光子晶体透射特性的影响.由费马原理给出光在函数光子晶体中的运动方程,再由电磁传播理论给出函数光子晶体的传输矩阵,进一步推导出函数光子晶体的透射率以及电场分布的表达式.研究表明,1)随n₂₂,n₁₁大小或者厚度改变,其禁带变宽;2)随光的入射角增加,其禁带变窄;3)当加入缺陷层时,随着缺陷层介质折射率增加,缺陷模强度减小且位置发生红移;4)在函数光子晶体中,缺陷层前电场分布保持不变,而在缺陷层处以及之后的电场强度都明显增强,这不同于常规光子晶体的电场分布仅在缺陷层处局域增强.     

X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵CCD器件、采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输、以扇形束线阵扫描方式实现对X光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。