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。     

钨酸铅晶体生长及其组份挥发

本文首次报道了用坩埚下降技术生长钨酸铅（PWO）晶体;研究了提拉和坩埚下降两种技术生长PWO晶体的组份挥发,得到的结果是PbO的挥发速率高于WO₃,并对一组晶体不同部位的X射线发光性能作了研究．     

高质量钨酸铅(PWO)晶体的生长

用改进的垂直坩埚下降法成功地生长了高质量的钨酸铅晶体,晶体毛坯的尺寸为２８ｍｉｎ×２８ｍｍ×３６０ｍｍ;晶体的生长工艺参数为：籽晶取向［００１］;下降速度 ０．６～１．０ｍｍ／ｈ;生长界面附近的温度梯度为２０～３０℃／ｃｍ,加工后的晶体成品在４２０ｎｍ附近的透过率＞６０％;在３６０ｎｍ附近的透过率＞２５％．晶体的光输出＞９ｐ．ｅ／ＭｅＶ;光伤＜５％．     

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.     

钼酸铅单晶生长研究

应用正交试验法,较系统地研究了PbMoO_4晶体生长工艺参数与晶体质量之间的关系。采用自行设计和制造的浮称自动等径生长装置,从而保证了生长条件的重复性。通过测试样品的透光率、双折射梯度、光束发散度和信噪比,以评定样品的光学均匀性,这对于材料的实际应用是十分重要的。在晶体生长的工艺参数中,以配料组成对晶体质量的影响最为显著,其次为拉速,温度梯度和转速的作用较小。通过岩相分析和电子探针分析确认,当配料组成从化学计量向PbO偏离时容易导致晶体中出现散射小晶粒;向MoO_3偏离时影响更为严重,使熔体产生组分过冷。已应用获得的最佳生长条件生长出高质量晶体,并用此晶体制造了声光偏转器和声光调制器。     

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.     

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,研究研究挑选了存在这一现象的Y^3 :PbWO4晶体,测试冰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400－500nm波段附近的透过率变化有关;生长态Y^3 :PbWO4晶体中导致430nm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。     

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.     

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.     

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．