掺Sr2+溴化铈晶体的生长与闪烁性能研究

采用坩埚下降法生长了直径为25.4 mm的纯溴化铈晶体和0.1%、0.2%和0.5%(摩尔分数)Sr²⁺掺杂的溴化铈晶体。将所生长晶体加工成直径25.4 mm、厚度10 mm的坯件,并进行紫外和X射线激发荧光光谱、¹³⁷Cs源激发多道能谱等测试。结果表明:Sr²⁺掺杂会导致晶体X射线激发下的发射光谱出现轻微红移,而随着Sr²⁺掺杂量的增加,晶体的能量分辨率依次提高,光输出依次降低;当Sr²⁺掺杂量为0.5%时,溴化铈晶体的能量分辨率最高,达3.83%@662 keV,但过高含量的Sr²⁺掺杂会造成晶体生长困难。综合考虑晶体性能和生长情况,Sr²⁺掺杂量为0.2%时较为适宜,所获得的ϕ25.4 mm×25.4 mm CeBr₃∶0.2%Sr晶体封装件的能量分辨率为3.92%@662 keV。     

直径2英寸氯化铈掺杂溴化镧晶体制备与闪烁性能研究

本文采用改进的Bridman法,以优化的工艺成功地定向生长出了φ50mm×50 mm的溴(氯)化镧(铈)晶体,即掺氯化铈的溴化镧晶体,简称LBC晶体,测量了样品的光输出、能量分辨率、闪烁时间特性等性能指标.结果表明,坩埚下降法定向生长φ50 mm的LBC晶体具有优异的闪烁性能,其能量分辨率为3.1;,光输出相当于NaI∶Tl晶体的156;,衰减时间为17ns.     

LaBr3:Ce闪烁晶体的生长及性能研究

掺铈溴化镧(LaBr3: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Ce3+掺杂浓度5.0at;、尺寸φ50 mm×60 mm的LaBr3: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 keV)放射源作用下,LaBr3:Ce晶体的光输出为同体积NaI:Tl晶体的155;,能量分辨率为3.3;,衰减时间为25 ns.     

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.     

氧化物晶体的坩埚下降法生长

本文评述了氧化物晶体坩埚下降法生长的一些研究进展,重点介绍我们研究所在压电晶体、非线性光学晶体、弛豫铁电晶体、闪烁晶体、声光晶体、光折变晶体等方面的研究工作.从技术创新的角度探讨了氧化物晶体坩埚下降法生长工艺的新发展,如连续供料坩埚下降法、熔剂坩埚下降法等.     

大尺寸氟化钡晶体的生长

通过软件模拟设计合理的炉体温场结构,并对晶体原料的提纯及生长工艺条件进行优化,采用改进的坩埚下降法成功地制备出了大尺寸、高质量的氟化钡晶体.晶体的透过率在0.2 ～10 μm波长范围内高于85;,最高透过率约为94;.     

BiVO4晶体的坩埚下降法生长与性能研究

采用坩埚下降法成功生长出厘米尺寸的单斜相BiVO4晶体并利用X射线衍射仪、偏振光显微镜、接触角测量仪和静电计对其结晶形态、表面畴结构、接触角随光照时间的变化以及电阻率随温度的变化行为进行了研究.发现BiVO4晶体接触角随光照时间呈现先减小后增大的变化规律,同时电阻率随温度升高呈现先增大后减小的正温度系数效应.     

直径300 mm氟化钙晶体的生长

通过化学处理提纯晶体原料,采用模拟软件设计合理的温场结构,在系统实验优化晶体生长工艺的基础上,采用改进的坩埚下降生长方法(布里奇曼法)成功地生长出直径300 mm的CaF2晶体.CaF2晶体的透过率在0.15～8.3 μm波长范围内超过80;,最高透过率约为95;.     

掺铈溴化镧闪烁晶体封装技术的研究

研究了反射层材料、光耦合剂以及晶体表面形态等对φ25.4 mm ×25.4 mm圆柱形晶体样品的闪烁光收集效果的影响,研究结果表明:较有效的光耦合剂为折射率1.54的光学有机硅胶,反射层材料为聚四氟乙烯微粉,闪烁晶体表面形态为入射面粗糙,侧面和出光面抛光.     

对三联苯有机晶体的生长及性能

对三联苯是一种常见的有机闪烁剂,通常用作闪烁计数器的发光材料。对三联苯闪烁晶体具有对中子探测效率高以及不易潮解等特性,这使其在实际应用中具有广阔的前景。本文采用坩埚下降法,使用单层安瓿成功生长出φ12 mm×30 mm对三联苯晶体。在生长开始前通过差热分析,确定晶体的生长温度。生长完成后测试了晶体粉末的X射线衍射谱、摇摆曲线、红外光谱、荧光光谱和拉曼光谱。X射线衍射结果表明,生长的晶体为纯对三联苯相。从摇摆曲线结果可以看出,生长晶体质量良好。红外和拉曼分析结果显示,峰位并没有出现明显的偏移,表明晶体中杂质含量较少并未引起晶体分子化学结构的变化。荧光光谱没有杂质峰的出现也说明对三联苯晶体存在较少杂质或晶格缺陷。     

KCaCl3:Ce晶体的生长及发光性能

采用坩埚下降法生长出不同摩尔分数Ce³⁺(1%、2%、4%、6%、8%)掺杂的KCaCl₃:Ce单晶。晶体属于正交晶系,晶胞参数为a=0.756 0 nm,b=1.048 2 nm,c=0.726 6 nm。热重分析仪测得熔点为740 ℃,透过率测试显示晶体在可见光波段均具有较好光学透过率。对晶体的光致发光光谱、光致衰减时间、X射线激发发射光谱、透过率等光学性能进行了表征。光致发光光谱显示KCaCl₃:Ce晶体在358 nm和378 nm波长左右有宽的发射峰,符合Ce³⁺的5d₁→²F_5/2和5d₁→²F_7/2能级跃迁,通过拟合,KCaCl₃:Ce晶体的衰减时间在30 ns左右。晶体在X射线激发下均表现出优异的X射线发光性能。     

Vertical Bridgman Growth and Scintillation Properties of Doped Bi4Si3O12 Crystals

Pure BSO and Ce, Nd, Eu, Cr and Fe doped BSO crystals of high optical quality with 20x20x100mm³ have been grown by the vertical Bridgman method. After measuring their transmission spectra, light outputs, FWHM energy resolutions and excitation-emission spectra, we summarized and explained the laws of doped effects on the scintillation characteristics. we can expect that Eu may be the most promising dopant candidate of the doped elements for improving the scintillation characteristics of BSO crystal.     

AgGaGeS_4晶体生长及性能研究

采用竖式布里奇曼法成功生长出大尺寸φ30 mm×80 mm的AgGaGeS_4单晶.X射线摇摆曲线测试结果表明该单晶结构完整.单晶元件在1.5～9.6 μm波段平均吸收系数约为0.25 cm~(-1),其中6.7～7.8 μm波段小于0.02 cm~(-1).制备的Ⅰ型相位匹配晶片元件(切角θ=43.5°, φ=0°,尺寸7 mm×7 mm×2.7 mm),在中心波长8.0305 μm基频光泵浦下,倍频输出了4.0153 μm红外激光,实验测得其实际相位匹配角为42.2°.利用波长2.05 μm、脉冲宽度20 ns的激光光源,测得其激光抗损伤阈值为270 MW/cm~2. 结合相图及温场分布对晶体生长过程中的关键问题进行了分析.     

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。     

光折变晶体Bi2TeO5的生长及光学性能研究

采用坩埚下降法生长了新型光折变晶体Bi2TeO5,通过优化生长工艺,获得了直径25mm、长度50mm的Bi2TeO5晶体.研究了晶体开裂和变色等缺陷,测试了晶体的光学性能.测得Bi2TeO5晶体的三阶非线性光学响应时间为8.5ps,三阶非线性光学系数为7.4×10-10.     

大尺寸掺铊碘化钠晶体生长及闪烁性能

采用坩埚下降法,生长了体积为4 L的大尺寸NaI(Tl)晶体。对晶体进行X射线粉末衍射、紫外可见近红外透射光谱测试,结果表明,生长的晶体具有单一的物相,在600～1 600 nm的透过率高于75%。电感耦合等离子体发射光谱测试结果表明,晶体中的Tl离子浓度从头部到尾部逐渐增加。经过锻压、切割、打磨、抛光、封装等工序将NaI(Tl)晶体毛坯制成100 mm×50 mm×400 mm的方形晶体。闪烁性能测试结果表明,在¹³⁷Cs放射源激发下,晶体的平均能量分辨率为7.9%,不同位置的相对光输出和能量分辨率存在一定差异。     

红外非线性晶体材料AgGa1-xInxSe2的生长和性能表征

AgGa1-xInxSe2是近几年来研制的新型红外非线性光学晶体材料,其主要特点是借着Ga和In含量,即x值的变化,改变材料的折射率、双折射,实现三波共线非线性作用的非临界(90°)相位匹配.我们用垂直布里奇曼法生长单晶,获得了φ35mm×50mm的AgGa1-xInxSe2单晶棒.对生长出晶体棒In的浓度分布进行了测试.晶体元件用红外观察镜和分光光度计分别进行了观察和测试,晶体透光率良好.用一台TEA CO2激光泵浦一块5×6×16mm3的AgGa1-xInxSe2(x=0.3234)晶体元件,成功地实现了10.6μm非临界相位匹配倍频,输出5.3μm的中红外激光.     

低余辉碘化铯闪烁晶体的生长与性能研究

低余辉碘化铯晶体的开发对于碘化铯晶体在现代安检及医疗CT设备中的应用具有十分重要的意义。本文首先通过原料纯化处理,去掉对晶体余辉有明显影响的杂质,然后采用共掺杂的方式,以改进的布里奇曼法生长低余辉碘化铯晶体,研究了该晶体的闪烁性能。研究结果表明,该方法获得的碘化铯晶体的余辉值约0.31%@50 ms,远低于常规碘化铯晶体的余辉值。