6LiI:Eu晶体的制备和闪烁性能研究

⁶LiI:Eu晶体是一种重要的热中子探测闪烁材料,研究了不同掺杂浓度和取样位置对⁶LiI:Eu晶体光学和闪烁性能的影响。以⁶LiI (6Li丰度大约95%)和EuI₂为原料,在真空气氛下生长制备出Eu²⁺离子的初始掺杂浓度分别为0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%和0.05%(摩尔分数)的⁶LiI:Eu晶体。通过测试室温下的透射光谱、发光光谱、闪烁衰减时间、伽玛射线和中子激发下的脉冲高度谱,研究了⁶LiI:Eu晶体性能的影响规律。研究发现Eu²⁺的掺杂浓度从0.01%～0.04%时,⁶LiI:Eu晶体在中子激发下的能量分辨率先提高后下降;当掺杂浓度为0.03%时,晶体具有最佳的均匀性和中子响应能力。由于掺杂离子的分凝,同一晶体从籽晶端至尾端存在明显的性能不均匀现象。     

Czochralski法生长Lu2SiO5：Ce晶体的发光特性

本文使用铱坩埚感应加热Czochralski法成功地生长出了无色透明且尺寸达5 0mm× 6 0mm的Lu2 SiO5:Ce晶体。XRD结构分析表明 ,该晶体为单斜结构。在室温下分别以X射线和紫外光为激发源测量了该晶体的发射光谱 ,获得的发射波长分别为 4 0 3nm和 4 2 0nm ,光衰减时间为 4 1ns,光产额达 32 0 0 0p/MeV。发射光谱的双峰结构以及晶体的发光特性证明其发光源于Ce3 离子的 5d1→5F5/ 2 和 5d1→5F7/ 2 跃迁。     

Lu2Si2O7：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。     

Czochralski法生长Lu2SiO5:e晶体的发光特性

本文使用铱坩埚感应加热Czochralski法成功地生长出了无色透明且尺寸达φ50mm×60mm 的Lu2SiO5:e晶体.XRD结构分析表明, 该晶体为单斜结构.在室温下分别以X射线和紫外光为激发源测量了该晶体的发射光谱,获得的发射波长分别为403nm和420nm,光衰减时间为41ns,光产额达32000p/MeV.发射光谱的双峰结构以及晶体的发光特性证明其发光源于Ce3+离子的5d1→5F5/2 和 5d1→5F7/2跃迁.     

基质组分配比对Cs2LiYCl6∶Ce晶体生长及闪烁性能的影响

Cs₂LiYCl₆∶Ce(CLYC∶Ce)是一种具有良好能量分辨率、高光输出,以及优秀的中子/伽马分辨能力的新型闪烁晶体,但因其组分复杂,晶体生长很困难。本文使用坩埚下降法分别生长了LiCl占57%、60%和63%(摩尔分数)及CsCl与YCl₃比例为1.9∶1和2.1∶1共5种不同组分配比的CLYC晶体,发现LiCl占比为60%的组分得到的CLYC相体积占比最大,而改变CsCl与YCl₃的比例对晶体生长没有明显的积极作用。5 mm×5 mm×5 mm和φ25 mm×10 mm样品在¹³⁷Cs激发下的能量分辨率分别为4.8%和5.6%。CLYC晶体在662 keV伽马射线激发下的闪烁衰减时间为17 ns、436 ns和3 603 ns。     

镥铝石榴石(Lu3Al5O12∶Pr)晶体的生长及发光性能

用提拉法生长出了直径45 mm的Lu3Al5O12:1; Pr(LuAG: Pr)石榴石闪烁晶体.测试了该晶体不同部位样品的吸收谱、激发发射光谱和多道能谱等.对晶体的吸收波段、发光峰位和激发波长及其对应的Pr离子中电子的跃迁能级进行了指认.测得LuAG: Pr晶体在137Cs放射源激发下的闪烁衰减时间为29 ns,光产额约为10800±540photons/MeV,光致发光衰减时间为21.93 ns.LuAG: Pr晶体样品的热释光(TSL)曲线证实晶体中存在较多的能够束缚电子的浅陷阱.     

焦硅酸镥(Lu2Si2O7:Ce)闪烁晶体的生长与发光性能研究

铈掺杂的焦硅酸镥晶体(简写为LPS:Ce)是新近发现的一种具有潜在应用价值的无机闪烁晶体.本文用提拉法成功地生长出尺寸为φ15mm×40mm的LPS:Ce晶体.XRD结构测试表明,该晶体属于单斜晶系,C2/m空间群,晶体中分布有少量的LPS和石英颗粒包裹体.对从毛坯中切割出的无色透明晶体样品在室温下分别进行了透射光谱、紫外激发、X射线激发发射光谱和衰减时间测试.结果表明,铈(Ce3+)离子掺杂使LPS晶体的紫外吸收边从175nm红移到350nm,紫外和X射线激发的荧光光谱中都可以分解出384nm和412nm两个发射峰,它们分别对应于电子从铈(Ce3+)离子的5d轨道向4f轨道的两个能级(2F5/2和2F7/2)的辐射跃迁,从衰减曲线中可以拟合出一个38.75ns的时间常数.这些发光特征与该晶体独特的晶体结构密切相关.     

硅酸镥闪烁晶体的生长与缺陷研究

本文采用提拉法生长出了硅酸镥闪烁晶体,讨论了晶体生长中遇到的问题,所生长的硅酸镥晶体有开裂、解理、多晶、回熔现象等宏观生长缺陷和包裹物、位错等微观缺陷.开裂是由热应力和晶体解理两种因素引起的,其中热应力是导致开裂的主要因素,优化生长工艺条件可完全避免开裂.晶体中存在两种包裹物,成份分别为氧化镥和坩埚材料铱,氧化镥很可能是未参加反应的原料,也有可能是氧化硅挥发而导致氧化镥析出.     

Li掺杂浓度对NaI∶Tl,Li晶体光学和闪烁性能的影响

具有中子-伽马双模探测能力的卤化物闪烁晶体在辐射探测领域展现出广阔的应用前景。本文使用布里奇曼法生长得到高光学质量的NaI∶Tl和NaI∶Tl, Li闪烁晶体，并系统研究了不同Li浓度掺杂NaI∶Tl晶体的光致激发和发射光谱、时间分辨光致发光曲线、X射线辐照发光光谱、伽马射线激发能谱，以及中子-伽马甄别性能。研究表明，NaI∶Tl晶体和NaI∶Tl, Li晶体在X射线激发下的发光峰位于345和410 nm,均来源于Tl⁺的sp-s²跃迁发光。随着Li浓度的增加，晶体的光产额由41 000 photons/MeV下降到23 000 photons/MeV,662 keV处的能量分辨率由7.0%劣化到9.6%。1%Li(原子数分数)掺杂的NaI∶Tl晶体具有最优的中子-伽马脉冲形状甄别(PSD)性能，品质因子(FoM)值达到4.56。