掺杂YAG闪烁晶体研究进展

总结了不同离子掺杂YAG晶体的生长、闪烁特性和Ce∶YAG晶体的发光机理。Yb∶YAG晶体具有非常短的衰减时间(0.98ns),但光产额只有约1190phot/MeV。Ce∶YAG晶体的衰减时间为88ns,光产额可达26000phot/MeV,它具有优良的综合性能,已应用于闪烁探测器和大规模集成电路检测。Gd或Gd/Ga等稀土离子与Ce共掺可进一步提高YAG晶体的闪烁性能,最高光产额达44000phot/MeV,衰减时间为56.9ns。     

x射线激发Ce3+掺杂硼酸盐玻璃的闪烁发光

实验研究了Ce3+掺杂64B2O3-36BaO,75B2O3-25La2O3玻璃的闪烁发光。在80kV加速电压、阴极电流为5mA的高能X射线激发下闪烁光强为同样条件下闪烁晶体Nal(Tl)的3％～4％。对影响闪烁光输出的因素进行了分析。结果表明,Ce3+的自吸收和Ce4+离子的荷移吸收是降低闪烁光输出的主要因素;含镧硼硅酸盐玻璃系统可作为发展高密度玻璃有希望的系统;闪烁玻璃的制备技术对提高闪烁光输出起着重要作用。     

X射线激发Ce~(3+)掺杂硼酸盐玻璃的闪烁发光

实验研究了Ce3+掺杂 6 4B2 O3- 36BaO ,75B2 O3-2 5La2 O3玻璃的闪烁发光。在 80kV加速电压、阴极电流为 5mA的高能X射线激发下闪烁光强为同样条件下闪烁晶体NaI(Tl)的 3%～ 4 %。对影响闪烁光输出的因素进行了分析。结果表明 ,Ce3+的自吸收和Ce4+离子的荷移吸收是降低闪烁光输出的主要因素 ;含镧硼硅酸盐玻璃系统可作为发展高密度玻璃有希望的系统 ;闪烁玻璃的制备技术对提高闪烁光输出起着重要作用。     

La（Ce）Br3闪烁晶体的研究历史及存在的问题

最近20年来,对于无机闪烁晶体,尤其是卤化物闪烁晶体的研究而言是一段收获颇丰的历史,这期间,先后研究发现了大量光输出高、能量分辨率好、衰减时间短的新型卤化物闪烁晶体。着重介绍La(Ce)Br3晶体的研究现状以及对晶体结构、发光机制、闪烁性能和最新研究进展进行系统整理和总结,同时指出在La(Ce)Br3晶体研究中急需解决的难题、发展方向和潜在的应用前景。     

卤化镧系LnXn（Ce）闪烁晶体的研究进展

卤化镧系LnX3(Ce)(Ln=La、Lu、Gd；X=Cl、Br、I)闪烁晶体由于其高发光效率、快衰减和高的能量分辨率等优异性能而在医学成像技术-单光子发射计算饥层析扫描(SFECT)和正电子发射层析扫描(PET)中存在巨大的应用前景．本文概述了近年来LnX3(Ce)晶体的研究进展．从原料制备出发，介绍了它们的晶体生长方法与结构，基本的物理、化学性质，主要闪烁性能、发光机制及其它掺杂效应研究等．最后，对它们未来的研究发展方向和其他应用前景作了展望．     

闪烁晶体材料的研究进展

闪烁晶体用于X射线和γ射线等高能粒子探测,在分子医学成像、高能物理、核物理、安全检查、材料无损探伤和地质探矿等领域有着广泛的应用。随着人们对闪烁晶体的更加深入的认识以及晶体生长技术的发展,许多已开发的闪烁晶体的性能得到优化和提高,应用范围也随之扩大,随着应用的更高要求,对闪烁晶体的综合性能要求越来越高,进一步设计、发现、开发和生长具有高密度、优良光学均匀性、高能束粒子阻止本领、高光产额、快衰减、高稳定性、低成本等综合优良性能的闪烁晶体仍然是闪烁材料研究的重点。简要综述了近年来卤化物、钨酸盐、锗(硅)酸盐、铝酸盐和硼(磷)酸盐等重要闪烁晶体材料的研究进展及其闪烁性能和应用前景。     

退火对提拉法生长Lu2Si2O7∶Ce晶体闪烁性能的影响

Lu₂Si₂O₇∶Ce (LPS∶Ce)表现出较高的光输出, 平均值约26000photons/MeV (简写为ph/MeV), 但通过提拉法获得的晶体发光效率很低. 实验对LPS∶Ce晶体进行了不同气氛下的退火, 研究退火条件对LPS∶Ce的发光效率等闪烁性能的影响. 发现在Ar气氛下退火对LPS∶Ce发光效率的提高没有作用, 在空气气氛下退火后可显著提高LPS∶Ce的发光效率. 通过不同退火工艺的比较, 确定了提高LPS∶Ce发光效率的最佳退火制度：空气气氛下, 退火温度1400℃, 退火时间根据样品的大小决定, 样品越大, 需要的退火时间越长. 同时讨论了退火过程中, LPS∶Ce吸收谱和UV-ray激发发射谱的变化趋势.     

新型闪烁晶体Ln2SiO5的研究进展

作为新型无机闪烁晶体材料,稀土硅酸盐系列晶体Ln2SiO5(Ln-Gd3+,Y3+,Lu3+)近年来受到广泛关注.本文综述了Ln2SiO5系列晶体的结构,Ce3+荧光机制及晶体生长研究的进展,总结了它们的闪烁性能,应用和有待深入研究的问题.     

核医学成像技术对无机闪烁材料的需求

介绍了目前正在使用的X－射线成像屏、X－CT和PET等核医学成像技术的原理及其探头对无机闪烁体的性能要求，展示了几种最有发展前景的无机闪烁晶体－－硅酸镥（LSO）、铝酸镥（LuAP）和钨酸铅晶体的研究现状和存在的问题。指出透明陶瓷闪烁体的出现是对传统闪烁晶体的一个挑战。     

无机闪烁晶体及其产业化开发

在高能粒子或射线（如X射线、γ射线等）的作用下能够发出脉冲光的物体,被称为闪烁体。它是光电功能材料,被广泛用于高能物理、核物理、空间物理、核医学、地质勘探、安全检查以及国防工业等领域。闪烁体分为无机闪烁体和有机闪烁体两大类。根据形态、成份以及结构特点,可进一步将前者分为无机闪烁晶体、闪烁玻璃、闪烁陶瓷和闪烁气体,而后者可分为有机闪烁晶体、液体闪烁体和塑料闪烁体。其中,数量最多、应用最广的当推无机闪烁晶体。本文将主要介绍无机闪烁晶体及其应用以及有关晶体的开发状况,同时对无机闪烁晶体的发展趋势也将做一简要评述。     

富集10B的Ce:Li6Lu(10BO3)3晶体生长及其闪烁性能

为了提高中子探测效率, 以富集¹⁰B的H₃¹⁰BO₃为原料, 通过提拉法生长了富集¹⁰B的Ce:Li₆Lu(¹⁰BO₃)₃晶体。X射线激发发射光谱测试表明: 其发光峰位于360~480 nm, 属于Ce³⁺离子典型的5d - 4f跃迁发光, 其闪烁发光效率为BGO晶体的3.9倍。在350 nm紫外光和¹³⁷Cs所发出的662 keV的γ射线激发下测得的衰减时间分别为21.0 ns 和31.7 ns, 在¹³⁷Cs辐射源激发下所测得的相对光输出是CsI(Tl)晶体的20%, 能量分辨率为9.7%。在慢化²⁵²Cf中子源激发下可以观测到明显的中子全能峰, 其能量分辨率为33%。上述研究结果表明, Ce:Li₆Lu(¹⁰BO₃)₃晶体具有较高的闪烁效率、快的衰减时间和良好的中子探测效率, 是一种具有应用前景的中子探测用闪烁晶体。     

抑制BaF2晶体闪烁光慢成分的选择吸收膜系的研究

根据BaF2晶体闪烁光快、慢成分波段的不同，设计并制备了用于抑制该晶体闪烁光慢成分的Al2O3／MgF2／Al／MgF2…金属-介质选择吸收膜系．透射光谱、发射光谱和发光衰减时间谱的实验结果显示，所研制的选择吸收膜系达到了预期的要求，BaF2晶体闪烁光快、慢成分比提高了80倍以上，有效地提高了：BaF2闪烁晶体在高计数率测量中的应用价值．     

卤化镧系LnX3(Ce)闪烁晶体的研究进展

卤化镧系LnX₃(Ce)(Ln=La、Lu、Gd;X=Cl、Br、I)闪烁晶体由于其高发光效率、快衰减和高的能量分辨率等优异性能而在医学成像技术-单光子发射计算机层析扫描(SPECT)和正电子发射层析扫描(PET)中存在巨大的应用前景.本文概述了近年来LnX₃(Ce) 晶体的研究进展.从原料制备出发,介绍了它们的晶体生长方法与结构,基本的物理、化学性质,主要闪烁性能、发光机制及其它掺杂效应研究等.最后,对它们未来的研究发展方向和其他应用前景作了展望.     

新型闪烁体的辐照效应

介绍了新型闪烁体辐照效应的研究进展,高能物理实验中使用的闪烁晶体（如ＰＷＯ、ＧＳＯ：Ｃe、CeF3等）用于强辐照环境,要求高辐照硬度。闪本在辐照后可能产生的变化主要有效：色心的形成、光输出改变、光输出均匀性的损伤、输出噪声增加、闪烁机制的变化。辐照效应的产生主要是晶体的缺陷所致,提高闪烁体辐照硬度的主要方法有退火、漂白、掺杂、控制晶体生长条件等,本文对此均作了较系统的综述了,同时也简介了研究辐照效应的实验方法：光谱分析法、热释光法、电子顺磁共振法、正电子湮没技术。     

无机闪烁材料研究进展

闪烁材料的发展已有一百多年的历史,其中无机闪烁材料应用最广、数量最多。无机闪烁材料主要包括陶瓷闪烁材料、晶体闪烁材料和玻璃闪烁材料三大类型。闪烁材料的闪烁性能主要包括光输出、透明性、衰减速率、高能粒子阻止能力和抗辐照损伤能力等。无机闪烁材料在影像核医学诊断、高能离子探测、工业在线无损检测以及油井勘测等领域有着广泛的应用。介绍了无机闪烁材料的三大发展阶段与三大类型,对部分重要无机闪烁材料的闪烁性能做了对比,并概括了闪烁材料的应用,展望了其发展前景。     

无机闪烁薄膜的研究进展

综述了无机闪烁薄膜材料的制备与表征、发光与闪烁性质以及当前的发展和应用情况.针对X射线高分辨成像的要求,具有较高有效原子序数和较大密度的无机闪烁材料成为当今研究的热点,重点阐述了溶胶-凝胶法制备这类闪烁薄膜的研究现状,并对其今后的发展进行了展望.     

双读出量能器用闪烁晶体研究进展

双读出量能器是一种全新设计的高能粒子探测装置, 它能同时测量到Cherenkov光和闪烁光, 因而能更全面地获得高能粒子的信息。目前, 双读出量能器主要有三种设计方式: (1)采用石英纤维产生Cherenkov光, 塑料闪烁纤维生成闪烁光; (2)分别以未掺杂的晶体纤维作为Cherenkov辐射体、Ce掺杂的同种晶体纤维作为闪烁体; (3)采用同种闪烁晶体有效分离Cherenkov光和闪烁光。第三种设计可以消除取样涨落、提高量能器的分辨率, 因而备受关注。本文基于第三种设计方式探讨了钨酸铅(PbWO₄)、锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂)、硅酸铋(Bi₄Si₃O₁₂)和镥铝石榴石(Lu₃Al₅O₁₂)四种。闪烁晶体在双读出量能器方面的研究进展和可能的应用。Pr掺杂PWO晶体以及硅酸铋晶体都有可能用于双读出量能器, 而后者由于吸收边比锗酸铋更短, 更易于分离Cherenkov光和闪烁光, 在双读出量能器应用方面显示出明显的优势。稀土离子掺杂有望进一步提高硅酸铋晶体的性能, 开发出更适合双读出应用的闪烁材料。     

掺Yb3+闪烁晶体的研究进展

掺Yb³⁺闪烁晶体是新近发展起来的一类闪烁体,有可能用于探测太阳中微子.本文简要介绍了掺Yb³⁺闪烁晶体的电荷迁移发光的机理以及基质晶体对温度猝灭与浓度猝灭的影响.综述了具有石榴石结构和钙钛矿结构的两类掺Yb³⁺闪烁晶体的研究进展,特别是Yb:YAG和Yb:YAP晶体的生长、闪烁性能以及应用前景.最后,对掺Yb³⁺闪烁晶体的未来研究方向做了展望.     

Cs2LiYCl6:Ce闪烁晶体的光学及闪烁性能

用坩埚下降法生长得到Cs₂LiY _0.95Cl₆: 5%Ce(CYLC)闪烁晶体, 通过X射线衍射分析证明Cs₂LiYCl₆:Ce的晶体结构属于钾冰晶石结构, 并与理论计算结果基本吻合。在吸收光谱中观测到源于Ce³⁺离子从4f向5d_1~5电子跃迁的吸收峰和自陷激子吸收峰。X射线和紫外激发和发射光谱测试表明, 位于300 nm的发光属于Cs₂LiYCl₆:Ce晶体的本征芯价发光, 321 nm的发光归因于自陷激子发光, 350~450 nm范围的发光属于Ce³⁺离子5d-4f 跃迁发光。在³⁷Cs源伽马射线激发下, CYLC晶体的能量分辨率达到8.1%, 衰减时间分别为58 ns和580 ns。综上所述可知, Cs₂LiYCl₆:Ce晶体将是一种在中子和伽马射线分辨领域具有广泛应用前景的闪烁晶体。     

Zr4+共掺对Cs2LaLiBr6:Ce晶体的中子/伽马甄别性能的影响

中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域,由于3He资源紧缺,近年来急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁晶体, Cs₂La Li Br₆:Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高的光输出,但其中子/伽马甄别性能有待进一步提高。本研究采用垂直布里奇曼法成功生长了Zr⁴⁺共掺杂的CLLB:Ce晶体。通过不同表征手段研究了Zr⁴⁺共掺杂CLLB:Ce晶体的结构和组分,结果表明Zr⁴⁺成功掺入基质材料且对基质晶体结构不产生明显的影响,Zr⁴⁺共掺杂后没有产生新的发光中心,紫外衰减时间约为27.0 ns,仍具有较快的荧光衰减。Zr⁴⁺共掺杂CLLB:Ce晶体的品质因子(Figure of Merit, FOM)从1.2提高到1.5,表明其中子/伽马甄别能力得到改善。结合热稳定性和闪烁衰减时间,探讨了衰减时间对FOM的影响机制,Zr⁴⁺共掺杂可以抑制浅电子陷阱...