一個(gè)類似于輻射長度的物理量叫做摩爾半徑(RM):RMX0 (Z 1.2)/37.74(1.13)，小摩爾半徑有利于減少其他粒子對能量測量的污染。吸收系數(shù)、輻射長度和摩爾半徑與晶體密度直接或間接成反比。因此，尋找高密度閃爍晶體已成為未來閃爍晶體的一個(gè)重要研究方向。為了減小探測器的尺寸和成本，希望探測器越緊湊越好。因此，要求閃爍晶體在防止輻射方面盡可能強(qiáng)，表現(xiàn)為晶體的吸收系數(shù)大、輻射長度短、摩爾半徑小。Ce:YAP晶體的吸收光譜和熒光光譜受不同的生長方法和不同的后熱處理工藝的影響很大。四價(jià)離子摻雜有助于提高Ce:Yap晶體的部分閃爍性能。廣西新型CeYAP晶體元件

晶體中e3的電子結(jié)構(gòu)、能級結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性，給出了鑭系元素的電子殼層結(jié)構(gòu)和離子半徑。從表中可以看出，Ce元素的電子結(jié)構(gòu)為[Xe]4f15d16s2，所以Ce3的電子結(jié)構(gòu)以[Xe]4f1為特征，Ce3的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)為惰性原子結(jié)構(gòu)，0外層只有一個(gè)電子結(jié)構(gòu)，所以Ce3在晶體中具有獨(dú)特的能級結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性:Ce3離子的一個(gè)電子在4f能級上L=3，在5d能級上L=2，它們的宇稱不同，所以Ce3離子的5d-4f躍遷是允許的電偶極子躍遷。在這個(gè)允許的5d-4f躍遷中，電子在5d能級的壽命很短，一般在低5d能級的30~100ns，所以作為閃爍晶體的發(fā)光中心，它的衰變時(shí)間很短。四川新型CeYAP晶體研發(fā)自20世紀(jì)80年代末和90年代初以來，國內(nèi)外對摻雜鈰離子的無機(jī)閃爍體進(jìn)行了大量的研究和探索。

鈰離子摻雜的高溫閃爍晶體具有高光輸出快衰減等閃爍特征，是無機(jī)閃爍晶體的一個(gè)重要發(fā)展方向，而Ce:YAP和Ce:YAG是其中較有優(yōu)勢的晶體。隨著應(yīng)用需求的變化，對閃爍晶體尺寸的要求也在不斷增加，生長大尺寸的閃爍晶體變得更為重要。同時(shí)國內(nèi)目前生長的Ce:YAP 晶體普遍存在自吸收問題，導(dǎo)致光產(chǎn)額一直無法有效提高，且其機(jī)理至今仍不清楚。為了有效提高Ce:YAP 晶體的閃爍性能，解決其自吸收問題，提高晶體的發(fā)光強(qiáng)度，著重研究了Ce:YAP 晶體的自吸收機(jī)理。同時(shí)為了得到大尺寸高發(fā)光效率的Ce:YAG晶體，用溫梯法嘗試了大尺寸Ce:YAG晶體的生長，并對晶體的比較好熱處理?xiàng)l件進(jìn)行了摸索。本論文主要圍繞大尺寸Ce:YAP晶體的生長及其自吸收問題，和溫梯法大尺寸Ce:YAG晶體的生長和退火研究，以真正提高晶體的實(shí)用性能。

國外生長的YAP單晶已達(dá)到50毫米，長約150毫米，重約1380克。隨著生長技術(shù)的提高，中科院上海光學(xué)力學(xué)研究所已經(jīng)能夠生長出直徑為50 mm的大單晶，但形狀控制和質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。比較了不同價(jià)離子摻雜對Ce: YAP晶體閃爍性能的影響。結(jié)果表明，二價(jià)離子摻雜對Ce: YAP晶體的閃爍性能有很強(qiáng)的負(fù)面影響，而四價(jià)離子摻雜有助于提高Ce:Yap晶體的部分閃爍性能。還研究了錳離子摻雜對Ce: YAP晶體性能的影響。發(fā)現(xiàn)YAP基體中Mn離子和Ce離子之間存在明顯的能量轉(zhuǎn)移過程，Ce和Mn: YAP的衰變時(shí)間明顯短于Ce、Mn : YAP，其快、慢成分分別為10.8ns和34.6 ns。CeYAP作為閃爍晶體，用水平區(qū)熔法生長了CeYAP閃爍晶體。

不同溫度退火的Fe: YAP樣品的吸收光譜和差分吸收光譜是Fe: YAP樣品在不同溫度退火后的吸收光譜和微分吸收光譜。Fe: YAP晶體的吸收光譜在203納米、246納米、270納米和325納米附近有吸收峰。差示吸收光譜顯示，氫退火后264 ~ 270納米波長范圍內(nèi)的吸收明顯減弱，氧退火后321納米出現(xiàn)差示吸收峰?？梢哉J(rèn)為246 nm和270 nm處的吸收與Fe3有關(guān)，即Fe3和Fe2之間存在躍遷[102]。除了321nm處的吸收，YAP: Fe的幾個(gè)吸收峰與純YAP晶體的吸收峰有一定距離，這不能解釋純YAP(Ce: YAP)中的其他吸收峰與鐵有關(guān)。 Ce:YAP晶體在弱還原氣氛中生長，發(fā)現(xiàn)晶體的自吸收被有效壓制。云南新型CeYAP晶體性能

目前，Ce:YAP閃爍晶體已有不同規(guī)格出售，主要采用直拉法和下降法生長。廣西新型CeYAP晶體元件

作為自由離子，Ce3的4f和5d能級差為6.134 eV (202nm/49340cm-1) [14]。在晶體場的作用下，4f和5d之間的能級距離普遍減小。晶體場力越大，能級間距越小。從前面的討論可以看出，4f能級在內(nèi)層被屏蔽，基本不受晶場影響。5d態(tài)被晶體場分裂，導(dǎo)致4f和5d能級重心距離縮短。P. Dorenbos認(rèn)為，晶體場引起的5d能級分裂程度取決于Ce3周圍陰離子多面體的大小和形狀[15]?；贑e3離子以上獨(dú)特的能級結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性，以Ce3離子為激發(fā)離子的無機(jī)晶體一般光輸出高，衰減時(shí)間快，更適合作為閃爍晶體。 常規(guī)尺寸CeYAP晶體量大從優(yōu)CeYAP晶體一般常規(guī)濃度是多少？廣西新型CeYAP晶體元件

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