无机闪烁晶体的研究现状与应用前景（上）

闪烁晶体因能够有效地把辐射能转换为光能而被用作探测高强度电离辐射的材料。本文比较系统地阐述了无机闪烁晶体的定义,种类,性能特征和评价标准,对钨酸铅晶体研究中存在的主要总是进行了讨论;介绍了闪烁晶体目前在工业,医疗诊断和高能物理实验研究中的应用情况。     

高密度快衰减闪烁晶体及其研究开发现状

近10多年来,由于高能物理实验、核医学成像的迫切需要,具有高密度和快衰减特性的闪烁晶体日益受到重视。一些具有应用潜力的高密度、快衰减闪烁晶体,特别是Ce^3 激活的镥(Lu)基化合物相继被发现、研究和开发,有的甚至已经被实际应用。文中简要介绍了密度大于5．0g／cm^3、衰减时间短于100ns的本征型闪烁晶体以及非本征型掺Ce^3 闪烁晶体,并对它们的研究开发现状进行了评述,同时揭示了高密度、快衰减闪烁晶体的发展趋势。     

氟化物闪烁晶体的研究进展与趋势

本文综述近年来氟化物闪烁晶体研究进展,简要介绍了氟化物晶体的基本特性和生长工艺,详细介绍了氟化物闪烁晶体的闪烁性能研究及发展,并对今后该类晶体的发展进行了展望,认为K(Y1-xLux)3F10和Ce1-xLuxF3混晶体系可能是两种有潜力的闪烁材料.     

硅酸铋（BSO）闪烁晶体的研究综述

硅酸铋（BSO）晶体是一种性能良好的新型闪烁晶体,在高能物理、空间科学、核医学等方面有着广泛的应用。综述了BSO晶体的发展历史、晶体结构、晶体性能及生长,从晶体掺杂、纤维晶体、闪烁陶瓷等方面讨论了近年来BSO晶体的研究进展。     

新型闪烁晶体SrI_2:Eu及研究进展

SrI2:Eu是一种性能优异的闪烁晶体,具有较大的原子序数、高的光输出、极低的能量分辨率和较小的余辉时间等优点。SrI2:Eu晶体适合于元素同位素甄别、安全检查及工业和医学X射线断层扫描、超高分辨X射线成像等领域。综述了新型闪烁晶体SrI2:Eu的闪烁性能和晶体生长研究成果;评述了晶体应用与晶体生长发展的方向;同时指出了该晶体开发过程中应解决的主要问题,如:原料处理、晶体生长、闪烁机理和器件应用等方面还需进一步加以研究,以推动该晶体的应用。     

CdWO4闪烁晶体中夹杂物的组态与形成

本文首次研究了CdWO4闪烁晶体中夹杂物的形貌特征和分布规律，并指出它们形成的原因以及消除的办法。     

Lu2O3-SiO2体系闪烁体材料研究进展

闪烁体材料是一类吸收X-射线或α,β-射线等高能光子后发出可见光的光功能材料,在高能物理、核医学、地质勘探等领域应用广泛.综述了Lu2O3-SiO2体系闪烁体材料的最新研究进展,包括闪烁晶体、闪烁陶瓷、闪烁粉体和闪烁薄膜的研究现状,并对Lu2O3-SiO2体系闪烁体材料的应用和发展进行了总结.     

NaBi(WO4)2晶体生长与开裂研究

钨酸铋钠[分子：NaBi(WO4)2简称NBW]是一种性能优良的闪烁晶体,本工作采用提法生长出直径为45mm,高为35mm的大尺寸NBW晶体,对生长的晶体中存在的开裂现象进行了研究,从理论上讨论了晶体中的热应力和热应变与晶体尺寸,温度梯度,提拉速度和转速等生长工艺参数之间的关系,实验研究发现,晶体开裂与生长速度过快,转速过大,晶体冷却速率过快所造成的热应力有关,并给出了制备无开裂优质NBW晶体的最佳生长工艺参数。     

NaBi(WO_4)_2晶体生长与开裂研究

钨酸铋钠 [分子式 :NaBi(WO4) 2 简称NBW ]是一种性能优良的闪烁晶体 .本工作采用提拉法生长出直径为 45mm ,高为 3 5mm的大尺寸NBW晶体 ,对生长的晶体中存在的开裂现象进行了研究 ,从理论上讨论了晶体中的热应力和热应变与晶体尺寸、温度梯度、提拉速度和转速等生长工艺参数之间的关系 .实验研究发现 ,晶体开裂与生长速度过快、转速过大、晶体冷却速率过快所造成的热应力有关 .并给出了制备无开裂优质NBW晶体的最佳生长工艺参数     

无机闪烁晶体的研究现状与应用前景（下）

3.2 氧化物 3.2.1 锗酸铋 分子式为Bi_4Ge_3O_(12)(简写为BGO),BGO晶体属于立方晶系,它的结构由孤立的GeO_4四面体和Bi离子构成。Bi离子的外层电子在X射线、γ-射线激发下发生~3Pl→~1So跃迁而产生荧光。1933年,Weber和Monchamp在研究了BGO的发光性能之后提出BGO有可能作为一种具有高原子序数和不吸潮的闪烁晶体得到广泛应用。BGO晶体的发光峰值为480nm,发光衰减曲线中有300ns和60ns两个分量,其中90％为慢分量,光输出为NaI(Tl)的12％～14％。在1～10GeV能量范围内,BGO对γ-射线的吸收系数比NaI(Tl)高2.5～2.1倍,余辉很弱。因此,BGO已经被广泛应用于PET扫描仪、高能物理和其他粒子探测器上。     

掺铌钨酸铅晶体的生长及闪烁性能研究

克服晶体生长中产生的液流转换，用提法法生产出优质了Ｎｂ：ＰｂＷｏ４晶体，测试了晶２本的光学性能和闪烁性能，Ｎｂ：ＰｂＷＯ４晶体的闪烁性能优于纯ＰｂＺＯ２４晶体。     

石榴石系列闪烁晶体的研究进展

主要对石榴石系列闪烁晶体近10多年的研究和发展情况进行了梳理。介绍了Pr、Ce掺杂的(Lu,Y)AG晶体中不同发光中心的发光机理、能量的传递、载流子再束缚过程等;阐述了反位缺陷(antisite defect,AD)对发光中心发光性能的影响及其作用机制;用带隙工程理论分析了Gd、Ga掺入可以消除AD缺陷副作用的机理。展示了新型石榴石晶体Gd3(Ga5–xAlx)O12:Ce(GGAG:Ce)晶体的光产额和能量分辨率,预计这类多组分掺杂将把石榴石晶体的发展引入一个新的阶段。     

坩埚下降法生长硅酸铋闪烁晶体(英文)

采用改进型坩埚下降法,从富Bj的高温熔体中生长了硅酸铋(Bi4Si3O12,BSO)晶体,研究了BSO晶体的析晶行为.透明晶体最大尺寸达到30mm×30mm×35mm,晶体具有良好的光学均匀性,在350～900nm波段透过率保持在约80%.相对锗酸鉍(Bi4Ge3012,BGO)晶体,BSO闪烁晶体具有快的衰减时间,有望用于能量范围在几百MeV的4 π电磁量能器.     

新型高密度闪烁玻璃研究进展

人类活动领域的扩大和科学技术水平的提高，尤其是在高能物理，核物理，地球物理，核医学，工业探测等领域的应用上不断增长的需求，极大推动了新型高密度闪烁晶体与玻璃的研究，闪烁玻璃由于具有成本低谦。加工方便，组成与体积易于调整等优点而引起广大材料及物理研究人员的兴趣和重视，具朋高密度，透紫外与可见光，离子性较弱而可望具有很好闪烁性能的重金属氧化物玻璃是人们所看好的高密度闪烁玻璃的发展方向。     

纳米晶复合玻璃闪烁体：机遇与挑战

闪烁体作为辐射探测应用中的核心材料，在工业无损探伤、医学影像学、高能物理以及安全检查等方面发挥着重要的作用。当前闪烁体研究的机遇与挑战并存，特别是在新冠肺炎疫情进入常态化，开发高性价比的新型闪烁体并对其综合性能进行优化具有重要的现实意义。纳米晶复合玻璃(也称微晶玻璃)闪烁体结合了闪烁晶体发光效率高与闪烁玻璃制备简单和成本低廉的综合优势，成为了一种备受瞩目的明星闪烁体。本文根据发光中心不同，分别介绍以稀土离子和以具有自发光效应的纳米晶作为发光中心的纳米晶复合玻璃闪烁体，重点关注此类材料的制备、纳米晶种类与其发光性能之间的关联、以及材料在高能射线X和伽马光探测领域的潜在应用。最后，对研究中存在的问题进行了探讨并对此类材料未来发展方向做出了展望。     

闪烁玻璃的研究进展

近年来,随着人类在高能物理、核物理和工业探测等方面活动的加强,对成本低廉、大尺寸的闪烁体的需求也越来越迫切.与闪烁晶体相比,闪烁玻璃在这方面具有明显的优势.本文简要回顾了国内外近几年来闪烁玻璃领域在工艺、性能、机理以及新材料探索方面的研究情况.在传统的掺Ce3+闪烁玻璃的研制不是很理想的情况下,指出了以ZnO或者有机物作为激活剂,制成透明闪烁玻璃陶瓷(微晶玻璃)作为闪烁玻璃发展的新方向.     

Ce:LuAlO3晶体的热稳定性研究

铈掺杂铝酸镥(Ce:LuAlO3)晶体是一种具有钙钛矿结构的新型无机闪烁体.用提拉法试图从n(Lu2O3):n(Al2O3)=1:1的熔体中生长Ce:LuAlO3晶体.实验表明:在缓慢结晶条件下得到的不是Ce:LuAlO3晶体,而是镥铝石榴石[Lu3Al2(AlO4)3].只有急速降温才能够获得Ce:LuAlO3晶体.退火和差热分析表明:Ce:LuAlO3晶体只存在于高温条件下,当温度下降时,它会分解成Lu3Al2(AlO4)3,Lu4Al 2O9和Lu2O3.造成LuAlO3晶体在低温下结构不稳定的原因是Lu离子的半径太小,它只适应于配位数是8的石榴石结构,只有在高温下才能适应配位数是12的钙钛矿结构.     

Ce∶LuAlO_3晶体的热稳定性研究

铈掺杂铝酸镥(Ce∶LuAlO_3)晶体是一种具有钙钛矿结构的新型无机闪烁体。用提拉法试图从n(Lu2O3)∶n(Al2O3)=1∶1的熔体中生长Ce∶LuAl O3晶体。实验表明在缓慢结晶条件下得到的不是Ce∶LuAlO_3晶体,而是镥铝石榴石[Lu3Al2(Al O4)3]。只有急速降温才能够获得Ce∶LuAl O3晶体。退火和差热分析表明Ce∶LuAl O3晶体只存在于高温条件下,当温度下降时,它会分解成Lu3Al2(Al O4)3,Lu4Al2O9和Lu2O3。造成LuAl O3晶体在低温下结构不稳定的原因是Lu离子的半径太小,它只适应于配位数是8的石榴石结构,只有在高温下才能适应配位数是12的钙钛矿结构。     

Mo:Sb:PbWO_4闪烁晶体的生长与发光性能

采用坩埚下降法生长了Mo:Sb:PbWO4(Mo:Sb:PWO)晶体.通过透射光谱、X射线激发的发射谱、光产额和荧光寿命的测试,研究了Mo,Sb双掺杂对PbWO4晶体的光谱和闪烁性能的影响.结果表明:与未掺杂晶体相比,掺杂样品提高了PWO晶体在350～430 nm波段的透过率,消除了350nm吸收,吸收边变得陡峭并且向长波方向偏移.Mo:Sb:PWO晶体的发光谱存在400～650nm的宽带,发光主峰为510hm,发光强度得到提高.尺寸为10mm×10mm×20mm的Mo:Sb:PWO晶体样品,在1000ns的积分时间门宽内光产额最大值可达70photon-electrons/MeV,约为BhGe3O12(BGO)光产额的7.2%.光产额的提高主要来自于Mo:Sb:PbWO4晶体发光中的慢发光成分的增加.     

PbWO4:(Mo,Y)晶体的闪烁性能研究

用改进的坩埚下降法生长PbWO4(Mo,Y)和纯PbWO4闪烁晶体.对切自毛坯晶体籽晶端的23 mm×23 mm×20 mm六面抛光样品进行了吸收光谱、超短脉冲X射线激发荧光寿命、光产额和辐照损伤性能的测试.结果表明Mo,Y双掺杂能显著增强PbWO4晶体的辐照硬度,在35 Gy/h的剂量率下辐照24 h后,纯PbWO4晶体的光产额变化率为52.4%,而PbWO4(Mo,Y)晶体的光产额变化率仅为17.5%.Mo,Y双掺杂也改善了PbWO4晶体在350～420 nm范围内的光学透过性能,并且PbWO4(Mo,Y)晶体的平均发光衰减时间缩短为8.5 ns,较之纯PbWO4晶体(15.2 ns)更快.