Y3+:PbWO4晶体低剂量辐照行为研究

三价稀土离子(Ｌａ^３＋、Ｌｕ^３＋和Ｙ^３＋等)掺杂显著地提高了钨酸铅晶体的辐照硬度,但是部分Ｙ^３＋掺杂钨酸铅晶体表现出特殊的低剂量辐照行为,即光产额辐照后升高,并且辐照硬度对退火温度较敏感 本研究挑选了存在这一现象的Ｙ^３＋:ＰｂＷＯ_４晶体,测试不同温度的退火处理对晶体透过率、光产额和辐照硬度的关系,发现:辐照后光产额升高的现象同时存在于晶体的晶种端,而不是只集中在晶体顶端,并且和辐照前后晶体在４００~５００ｕｍ波段附近的透过率变化有关;生长态Ｙ^３＋:ＰＷＯ晶体中导致４３０ｕｍ吸收带的色心的稳定性很低,低剂量辐照对该色心有“漂白”作用,辐照剂量率加大则晶体表现出光产额的降低;分段晶体的系列退火实验解释了辐照硬度对退火温度较为敏感这一现象,为进一步深入研究提供了实验基础．     

熔体组成与PbWO4:Y3+晶体闪烁性能稳定性的关系

部分PWO：Y^3 晶体辐照后光产额升高，并且辐照硬度对退火温度较敏感。本文选取未掺杂及Sb、La^3 ,Y^3 单掺和La^3 /Sb,Y^3 /Sb双掺的PWO样品进行对照实验，同时选取代表性晶体的顶部急冷料做了X射线荧光主量分析。结果发现；低剂量辐射后光产额升高现象只存在于含Y^3 离子的PWO晶体中，并且这类晶体往往存在420nm吸收带；在改进Bridgeman法生长PWO晶体的后期，使熔体保持一定程度的负电性将有利于抑制该现象，即可有效地抑制同样是负电性的间隙氧进入晶体。结合测试数据，本文讨论了该现象的起因和机理，提出了掺杂剂的选择原则。     

Si4+离子对Y3+:PbWO4晶体闪烁性能及辐照硬度的影响

Y3+离子掺杂钨酸铅晶体特殊的低剂量率辐照行为一般在晶体顶端表现更为明显,以往研究认为该现象起因于晶体中有效分凝系数<1的Na+、K+和Si4+等杂质在顶端的富集.本文研究了Si4+掺杂的Y3+:PWO晶体,对晶体顶端和晶种端的分段晶体测试了退火温度对晶体透过率和辐照硬度的影响,结果发现:在实验所涉及的掺杂浓度范围内,Si4+离子杂质对Y3+:PWO晶体的辐照硬度及透过率无影响,可以认为Y3+:PWO晶体特殊的低剂量率辐照行为和晶体中的Si4+离子含量无关.     

熔体组成与PbWO4:Y3+晶体闪烁性能稳定性的关系

部分PWO:Y³⁺晶体辐照后光产额升高,并且辐照硬度对退火温度较敏感.本文选取未掺杂及Sb、La³⁺、Y³⁺单掺和La³⁺/Sb、Y³⁺/Sb双掺的PWO样品进行对照实验,同时选取代表性晶体的顶部急冷料做了X射线荧光主量分析.结果发现:低剂量辐照后光产额升高现象只存在于含Y³⁺离子的PWO晶体中,并且这类晶体往往存在420nm吸收带;在改进Bridgeman法生长PWO晶体的后期,使熔体保持一定程度的负电性将有利于抑制该现象,即可有效地抑制同样是负电性的间隙氧进入晶体.结合测试数据,本文讨论了该现象的起因和机理,提出了掺杂剂的选择原则.     

钨酸铅(PbWO4)晶体的发光均匀性研究

通过对下降法生长的全尺寸钨酸铅（PbWO4）晶体沿长轴方向不同点的透过率和光产额的测量、分段晶体的透过率和光产额的测量,研究了钨酸铅晶体的发光均匀性及其影响因素。结果表明：钨酸铅晶体发光均匀性主要由生长后期的钨酸铅晶体质量所决定,采用晶种为大头的加工取向有利于提高钨酸铅晶体的发光均匀性。     

Si4+离子对Y3+:PbWO4晶体闪烁性能及辐照硬度的影响

Y³⁺离子掺杂钨酸铅晶体特殊的低剂量率辐照行为一般在晶体顶端表现更为明显,以往研究认为该现象起因于晶体中有效分凝系数<1的Na⁺、K⁺和Si⁴⁺等杂质在顶端的富集.本文研究了Si⁴⁺掺杂的Y³⁺:PWO晶体,对晶体顶端和晶种端的分段晶体测试了退火温度对晶体透过率和辐照硬度的影响,结果发现:在实验所涉及的掺杂浓度范围内,Si⁴⁺离子杂质对Y³⁺:PWO晶体的辐照硬度及透过率无影响,可以认为Y³⁺:PWO晶体特殊的低剂量率辐照行为和晶体中的Si⁴⁺离子含量无关.     

钨酸铅晶体的发光光谱及辐照诱导色心的研究

概要介绍了纯钨酸铅晶体和不同掺杂钨酸铅晶体发光光谱及辐照性能的研究结果．测量了晶体的光致发光和辐射激发发光光谱,比较了辐照诱导色心的密度和辐射发光光谱之间的关系．详细分析了钨酸铅晶体辐照诱导色心密度的分布,根据辐照诱导色心模型,计算了色心的能量及分布．     

Mo^6＋，Gd^3＋，PbF2组合掺杂对钨酸铅发光的改善和光谱分析

坩埚下降法生长了（Mo^6＋、PbF2），（Mo^6＋、Gd^3＋），（PbF2，Gd^3＋）组合掺杂，及PbF2单掺杂钨酸铅晶体，对样品进行了吸收光谱、光产额、x射线和紫外激发发光光谱等测试和表征，讨论了掺杂对钨酸铅发光的增强效果。掺杂钨酸铅总发光额都得到了增强；在门宽100ns内晶体的光产额都有提高，但在测试门宽在200ns内，（Gd^3＋、PbF2）掺杂样品光产额有所下降。x射线激发发光显示，PbWO4：（Mo^6＋、Gd^3＋）的蓝发光和绿发光分量都有提高；PbWO4：（Mo^6＋、PbF2）蓝发光受到拟制，提高了绿发光成分，晶体光学吸收边明显红移。PbWO4：（Gd^3＋、PbF2）蓝发光得到增强，绿发光得到一定的拟制。光致发光光谱分析表明，Gd^3＋掺杂对PbWO4基质发光有敏化作用。实验证实，F在PbWO4生长中非常不稳定，显示很差的掺杂均匀性。     

大尺寸PWO:(Sb,Y)晶体光谱特性的表征研究

报道了用改进的Bridgmam法生长的大尺寸PbWO4:(Sb,Y)晶体的光谱特性的表征研究.通过对依次切自大尺寸PbWO4:(Sb,Y)毛坯晶体的籽晶端、中间部位和顶端三块晶体(-23mm×23mm×20mm)的透射光谱、X射线激发发射光谱、紫外激发与发射光谱、发光衰减寿命、光产额和辐照损伤等方面的光谱性能测试,结果表明,Sb、Y双掺杂能显著改善PbWO4晶体的光谱性能,使晶体在短波330-420nm范围的透过率明显提高,光产额增加,抗辐照能力增强.但从籽晶端到顶端的性能存在一定的差异,说明大尺寸的PbWO4:(Sb,Y)晶体的均匀性还有待提高.     

稀土改性的钨酸铅晶体声光调制器

报导了一种基于稀土改性的钨酸铅晶体PbWO4 RE^3 (RE=La,Y或Cd)的声光调制器。根据实测的钨酸铅晶体中的声速数据,估算了PbWO4单晶的声光优值。结果表明其声光优值与目前常用的钼酸铅晶体十分接近。但是,PbWO4 RE^3 在光谱紫外区的截止波长为330nm使它可以在更短的波段工作,并具有抗紫外辐照的能力。该器件的中心频率为80MHz,带宽20MHz,在1W驱动功率下,一级衍射光的衍射效率为85％(He-cd激光,442nm)。     

Effects of Y concentration on luminescence properties of PbWO4 single crystals

The effects of Y³⁺ doping at different concentration on the luminescnece properties of PbWO₄ crystals have been investigated by means of Fourier transform infrared (FT-IR) spectrum, optical transmission, thermoluminescence (TL), X-ray excited luminescence (XEL), photoluminescence (PL) under excitation of UV light and light yield measurements. The series PbWO₄:Y crystal samples were grown by modified Bridgman method and the concentration of Y³⁺ in the melt was in the range of 0–1.0 mol%. The slight blue-shift and evident red-shift of the absorption edge in PbWO₄ crystal were observed at low and heavy doping concentration, respectively. TL peaks in the range of from room temperature to 250 °C disappeared after the doping with Y³⁺. With the increase of doping concentration, the luminescence intensity in the XEL and PL spectra was found to decrease accordingly, especially in the case of heavy doping. The measuring results demonstrate that Y³⁺ doping concentration below 100 ppm in the crystal seems to be the best for optimizing the optical and scintillation properties of the material. The mechanism of Y³⁺ doping concentration influence on luminescence was also discussed in this paper.     

钨酸铅晶体的生长及其闪烁性的研究

采用提拉法生长出直径 2 0 -2 5mm,长 2 5-3 0 mm优质 Pb WO4及 La3 +、Mg2 +、Mo6+和 Bi3 +掺杂 Pb WO4晶体。测试了晶体的 X射线衍射谱、透射光谱、激发发射光谱、光产额、抗辐照性能和发光衰减时间。总结并解释了掺杂对 Pb WO4晶体性能的影响以及氧退火对晶体抗辐照性能的影响 ,探讨了掺杂改善晶体闪烁性能的可能性。     

Y2O3∶Eu$1纳米晶的尺寸调控与发光性能研究

以尿素为沉淀剂,柠檬酸为表面活性剂,通过水热法得到了非晶态的水合硝酸氧钇前驱体,进一步烧结处理后生成了立方相Y2 O3纳米晶．利用X－射线衍射（ XRD）、扫描电镜（ SEM）、透射电镜（ TEM）、红外光谱（ FTIR）和荧光光谱（ PL）分别对所得样品的相结构、形貌粒度、表面结构以及发光性能进行研究．结果表明：当烧结温度从600℃升高到900℃,Y2 O3∶Eu3＋纳米颗粒的结晶性增强,并实现了粒径调控,由13．0 nm增加至27．9 nm．随着Y2 O3∶Eu3＋纳米颗粒尺寸的增加,比表面积减小会导致发光离子附近的表面晶格缺陷降低,同时纳米晶表面吸附水、硝酸根以及柠檬酸根等杂质离子逐渐被去除,减少了荧光猝灭中心,从而有利于增强荧光发射强度以及延长荧光寿命．     

Further study on different dopings into PbWO4 single crystals to increase the scintillation light yield

Since we presented our preliminary result (Nucl. Instr. and Meth. A 486 (2002) 170) at SCINT2001, we have continued our efforts to increase the light yield (LY) of PbWO₄ scintillators by extending different dopings with an aim to find a possibility of using PbWO₄ successfully in Positron Emission Tomography (PET). Overall result obtained for single doping as well as double and tripple co-dopings are summarized, including decay characteristics and radiation hardness. The LY in non-doped PbWO₄ crystals with a size of 10×10×(20–30) mm³ is 25–35 photolectrons/MeV (phe/MeV) corresponding to 3–4% of the LY in BGO, when measured with a bialkali photomultiplier during a gate of 1 μs. The maximum LY increased to 49 phe/MeV for single doping with Mo⁶⁺, 80 phe/MeV for double co-doping of Mo⁶⁺+Sb⁵⁺, and 85 phe/MeV for tripple co-doping of Mo⁶⁺+Cd²⁺+Sb⁵⁺. The radiation hardness is larger than 10⁵ Gy for each of the samples co-doped with Mo⁶⁺+Sb⁵⁺ and Mo⁶⁺+Cd²⁺+Sb⁵⁺, while it is much poorer in PWO:Mo⁶⁺. In each of these co-doped samples, a medium-speed green emission in the microsecond range is created besides the fundamental fast (a few nanoseconds range) blue one, giving a peak at 500 nm in the radioluminescence spectrum similarly as in PWO:Mo⁶⁺.     

退火处理对PbWO4晶体闪烁性能的影响

本文报道了用改进的坩埚下降技术生长ＰｂＷＯ４晶体经退火处理后,对Ｘ射线激发发射谱,透过谱以及抗辐照损伤能力的影响,指出ＰｂＷＯ４晶体在适合的富氧气氛环境和温度制度下经退火处理后,闪烁性能及抗辐照能力明显得到改善。