钨酸铅(PbWO4)闪烁晶体的结构研究进展

介绍近年来在钨酸铅闪烁晶体结构研究方面所取得的进展,表明钨酸铅晶体结构具有结构多型性和非化学计量配比的特征,说明了晶体结构这一因素在钨酸铅晶体研究中的重要性.     

钨酸铅（PbWO4）闪烁晶体研究进展

钨酸铅（ＰｂＷＯ４）闪烁晶体是拟使用于西欧大型强子对撞机（ＬＨＣ）中精密电磁量能器量有希望的候选者，本文概要介绍了近年来国际上对于钨酸铅晶体的研究进展。包括它的闪烁性能、发光机制、辐照硬度和杂质效应等。本文最后列出了欧洲核子研究中心（ＣＥＲＮ）的ＣＣＣ组最近对７５根大尺寸ＰＷＯ晶体综合测试的统计结果。这有助于建立批量生产ＰＷＯ晶体的质量监控方法。     

闪烁晶体PbWO4的研究现状

综述新型闪烁晶体ＰｂＷＯ４的研究现状，着重评价其中的不同发光表现，透射光说和抗辐照损伤的个体差异，晶体结构和组分挥等，同时剖析了颇具代表性的几种绿光机的机制。     

钨酸铅PbWO4闪烁晶体缺陷研究进展

本文介绍了近年来钨酸铅晶体缺陷研究方面的进展，这些结果表明了在钨酸铅晶体闪烁性能研究中考虑晶体缺陷影响的重要性。根据钨酸铅晶体的特点，就闪烁性能与非化学计量配比、晶体结构／多型性、杂质效应以及氧组份等因素的关系进行了简略的讨论。     

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２０－２５ｍｍ,长２５－３０ｍｍ优质ＰｂＷＯ４及Ｌａ＾３＋、Ｍｇ＾２＋、Ｍｏ＾６＋和Ｂｉ＾３＋掺杂ＰｂＷＯ４晶体。测试了晶体的Ｘ射线衍谢谱、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ＰｂＷＯ４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。     

钨酸铅(PbWO_4)晶体的研究进展

钨酸铅(PWO)晶体由于自身特点:高密度(8.28g/cm~3)、短辐射长度(0.87cm)和Moliere半径(2.12cm)、快的闪烁衰减时间((?)<50ns)以及较强的抗辐照损伤能力,已经成为了最具发展潜力的闪烁晶体之一,作为一种良好的闪烁晶体,PWO晶体在高能物理、核医学等领域有着广泛的应用。主要综述了PWO晶体的结构、发光机制、自身缺陷、晶体生长的研究现状,着重阐述了生长工艺改善和离子掺杂改性对钨酸铅晶体性能的影响,分析了PWO晶体的发展前景。     

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％．     

钆掺杂钨酸铅闪烁晶体的介电双弛豫峰研究

完成了钆离子（Ｇｄ３＋＋）掺杂钨酸铅晶体在４０～６００℃、１～１０６Ｈｚ范围内介电性能的测量．在升温过程中观察的典型的介电弛豫峰，记为α峰，其激活能为０５０±０，０１ｅＶ，频率因子ｖ＝１．４４×１０９．而在降温过程中，除α峰外还出现了另一介电弛豫峰，记为β峰，其激活能为 ０．５１±０．２ｅＶ，频率因子Ｖ＝２．４４×１０６．α峰和 β 峰均可用 Ｄｅｂｙｅ方程来描述，而其相对强度呈此消彼长的趋势．分析了Ｇｄ：ＰＷＯ中两种介电弛豫峰的起因及其相互关系，并讨论了它们与ＰＷＯ晶体闪烁性能变化之间的关系．     

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。     

钨酸铅晶体着色问题的实验研究

本计ＰｂＷＯ４（ＰＷＯ）晶体的着色问题进行了实验研究,以ＰｂＯ和ＷＯ３粉体为原料采用改进的Ｂｒｉｄｇｍａｎ法生长的ＰＷＯ晶体会呈现出浅黄色,通过对实验现象的分析,提出了ＰＷＯ晶体中同时存在Ｏ缺位和Ｐｂ缺位,其中,Ｏ缺位是导致ＰＷＯ晶体３５０ｎｍ率低的原因,Ｐｂ缺位是产生４２０ｎｍ吸收带使晶体着色的根源。     

镥基闪烁晶体的研究进展

由于高能物理实验、核医学成像、安全检查和地质探矿等领域的迫切需要,具有高密度、快衰减、高光输出和低成本等优良特性的闪烁晶体成为关注的焦点,特别是Ce~(3+)激活的镥(Lu)基化合物,其开发、研究和应用方兴未艾。简要综述了硅酸镥、氧化镥和铝酸镥等闪烁晶体的生长技术、闪烁性能和应用,并展望了镥基闪烁晶体的发展趋势。     

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.     

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-Gd^3 ,Y^3 ,Lu^3 )近年来受到广泛关注。本文综述了Ln2SiO5系列晶体的结构，Ce^3 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。     

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.     

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.     

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。     

钨酸盐晶体中负离子配位多面体的结晶方位与晶体的形貌

钨酸盐类晶体是重要的闪烁晶体．本文从钨酸盐类晶体中负离子配位多面体的结晶方位和相互联结的稳定性出发，探讨了钨酸盐类晶体中[WO4]2-等负离子配位多面体的结晶方位与晶体结晶形貌之间的关系；认为[WO4]2-四面体与金属阳离子（Ca2＋，Pb2＋，Zn2＋）结合时，由于晶体结构和生长条件（如籽晶取向等）的不同，在晶体各族晶面上的叠合速率和结构取向不同，晶体的结晶形貌迥然有别；四面体的面和梭的法线（L2）所对向的晶面，生长速率慢，顽强显露，均属晶体的板面；四面体的顶角所指向的晶面，生长速率快，显露面积小，经常消失．由此可以合理解释钨酸铅等闪烁晶体的生长特征．最后对ABO4型晶体的结构及习性特征进行了总结归纳．