无机闪烁晶体在我国的发展史

无机闪烁晶体在我国的发展已经历时六十个春秋,一个又一个闪烁晶体材料被成功开发并作为产品走向国内外市场,如碘化钠、碘化铯、BGO、钨酸铅、钨酸镉、LYSO和溴化镧铈等.当前,推动闪烁晶体发展的动力已经从最初的以核科学和高能物理实验为目标发展到以核医学、安全检测和工业制造为目标.本文着重就几个已经获得实际应用的闪烁晶体材料在研发过程所取得的进展进行追溯和梳理,希望透过前人在面对困难问题时的所思所做,总结出成功的经验或失败的教训,为今后创造出更多更好的新材料、新设备和新工艺寻找启迪和借鉴的途径.     

闪烁发光与闪烁晶体研究动态

闪烁体用于X射线和γ射线等高能粒子探测,在核医学、高能物理、地质探矿、安全检查和材料探伤等领域有着广泛的应用.本文综述了闪烁体的特征,射线与物质的相互作用,卤化物闪烁体,氧化物闪烁体以及高温稀土闪烁体的研究进展.     

大尺寸无机闪烁晶体Ce^3＋：YAG的生长和光谱研究

本文研究了大尺寸、高光学质量无机闪烁晶体Ce^3 :YAG的生长,并对它的吸收光谱和荧光光谱进行了测量和分析。在克服了晶体易列裂和出现宏观缺陷的情况下,采用提拉法成功生长出直径达45mm的Ce^3 ：YAG单晶。光谱测量表明晶体具有优良的光学性能。并已经在大规模集成电路的检测上得到应用。     

LuAlO3：Ce闪烁晶体的研究进展

本文总结了铝酸镥（LuAlO3：Ce简称LuAP：Ce，P表示该晶体为赝钙钛矿结构）闪烁晶体的晶体结构、闪烁性能、闪烁机理与晶体生长的研究现状，重点阐述了目前晶体生长及其性能研究取得的进展，然后分析了目前文献报道晶体中存在的问题，提出了铝酸镥闪烁晶体未来研究发展的几个方向。     

BGSO闪烁晶体力学性能研究

采用坩埚下降法生长了Ge的摩尔浓度分别为5;、10;、15;的硅锗酸铋晶体(BGSO).利用显微压痕实验系统研究了BGSO晶体的力学性能,包括维氏硬度Hv、断裂韧性Kc、屈服强度σ和脆性指数B.研究表明,BGSO晶体的力学性能参数Hv、Kc和σ随着Ge含量和载荷的增加而逐渐减小,而脆性指数B则增大.在Ge含量从0到15;范围内,BGSO晶体的力学性能基本上表现为BGO和BSO两种晶体力学性能的简单混合.     

非氟卤化物闪烁晶体的研究现状和发展趋势

本文根据化学组成的特点将非氟卤化物闪烁晶体划分为AX、MX、RX₃、AMX₃、A₂MX₄、A₄MX₆、AM₂X₅、ARX₄、A₂RX₅、A₂A′RX₆、A₃RX₆、A₂TX₆型等,其中A、M、R和T分别代表+1价、+2价、+3价和+4价的金属元素,X代表除氟以外的卤族元素,A′表示与A不同的+1价金属元素。着重介绍了其中光输出高于40 000 ph/MeV的γ射线探测用闪烁晶体以及光输出高于20 000 ph/MeV的中子和γ射线双探测用闪烁晶体,并对它们的研究现状和发展趋势进行了简要评述。     

LYSO∶Ce闪烁晶体的研究进展

铈掺杂硅酸钇镥(LYSO∶Ce)晶体显示出优异的闪烁性能,并在核医学、高能物理及安全检查等领域具有广泛应用。本文综述了LYSO∶Ce闪烁晶体的晶体结构、发光机制、晶体生长存在的主要问题以及LYSO∶Ce晶体可能的发展方向。同时,梳理了LYSO∶Ce晶体生长过程中常见问题及对应的解决方案,并进一步讨论了Ce³⁺占位情况以及Ce⁴⁺与闪烁性能之间的关系。此外还展示了本团队在LYSO∶Ce晶体生长的最新研究成果,使用中频感应提拉炉生长出尺寸为φ95.42 mm×200 mm的LYSO∶Ce闪烁晶体。     

硅酸镥闪烁晶体的研究进展与发展方向

本文首先综述了硅酸镥(Ce:Lu2SiO5)闪烁晶体的晶体结构、闪烁性能、闪烁机理与晶体生长的研究现状,重点阐述了目前的三种晶体生长工艺及其取得的研究进展,然后分析了目前文献报道晶体中存在的问题,提出了硅酸镥闪烁晶体未来研究发展的几个方向为:各向异性研究、开拓新的生长方法、类质同象置换与发光均匀性、晶体余辉及发光机理的研究.     

LuAlO3∶Ce闪烁晶体的研究进展

本文总结了铝酸镥(LuAlO3∶Ce简称LuAP∶Ce,P表示该晶体为赝钙钛矿结构)闪烁晶体的晶体结构、闪烁性能、闪烁机理与晶体生长的研究现状,重点阐述了目前晶体生长及其性能研究取得的进展,然后分析了目前文献报道晶体中存在的问题,提出了铝酸镥闪烁晶体未来研究发展的几个方向.     

掺杂抑制氟化钡晶体慢闪烁成分研究进展

高能物理强度前沿装置、飞行时间技术正电子发射断层扫描、超高频辐射成像和正电子湮灭寿命谱分析等应用对闪烁体的时间响应提出了更高的要求,发展超快衰减闪烁体已成为研究热点之一。氟化钡晶体是一种具有亚纳秒级快闪烁成分的独特无机闪烁体,但其衰减时间约0.6 μs的慢闪烁发光成分会在高计数率应用时引起严重的信号堆积。作为一种抑制慢闪烁成分的有效途径,氟化钡晶体慢闪烁成分抑制的掺杂研究在过去三十年受到持续关注。本文回顾了掺杂抑制氟化钡晶体慢闪烁成分的研究历史,提出了掺杂元素选择的基本原则,重点介绍稀土金属(La、Y、Lu和Sc)、碱土金属(Mg、Sr)、过渡金属(Cd)和碱金属(K)等掺杂的慢闪烁成分抑制特性、内在机理和应用研究情况,并展望了所面临的挑战与机遇。     

掺铈LaBr_3晶体闪烁性能的各向异性

利用Bridgman法生长掺杂铈离子浓度为3at%的LaBr3晶体,将其加工出具有(100)和(001)晶面的晶体样品,尺寸为9 mm×9 mm×14 mm。为了研究Ce∶LaBr3晶体的光学各向异性效应,分别测试了晶体沿[001]和[100]方向上的荧光光谱、能量分辨率、相对光输出以及衰减时间,同时晶体解理面的XRD测试表明实验中晶体样品的一个面为(100)。实验结果表明Ce∶LaBr3晶体的荧光光谱、能量分辨率、衰减时间以及相对光输出没有呈现出明显的各向异性效应。     

CsI(Tl)闪烁晶体研究进展

CsI(Tl)闪烁晶体光产额高于BGO晶体4倍多,辐照长度较NaI(Tl)晶体短,机械性能好,是一种优良实用的闪烁晶体材料.CsI(Tl)晶体的发光中心包括激活剂发光中心[Tl(Ⅰ)和Tl(Ⅱ)]和辐照诱导缺陷发光中心.CsI(Tl)晶体的发射谱峰值位于550nm,能与硅光二极管配合组成性能优良的探测器,广泛应用于核技术和高能物理等领域.目前主要采用坩埚下降法和连续加料法生长.本文综述了CsI(Tl)闪烁晶体的生长、缺陷、闪烁性能及其应用领域的研究与发展趋势.