對于摻Ce3的無機(jī)閃爍晶體，高能射線作用下的閃爍機(jī)制一般認(rèn)為如下[16，17]:晶體吸收高能射線后，晶體內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱化電子空穴對。由于鈰元素的四階電離能是所有稀土元素中比較低的(如圖1-6所示)，晶體發(fā)光中心的Ce3離子首先俘獲一個空穴形成Ce4離子。然后一個電子被捕獲，變成Ce3。此時，電子和空穴被鈰離子重組。復(fù)合產(chǎn)生的能量將Ce3離子從4f基態(tài)激發(fā)到5d激發(fā)態(tài)，然后Ce3離子從5d激發(fā)態(tài)輻射弛豫到4f基態(tài)發(fā)光由于摻雜鈰離子的無機(jī)閃爍體通常具有高光輸出和快速衰減的特點(diǎn)。研究表明，Ce4離子對Ce3離子發(fā)光有猝滅作用。陜西雙折射CeYAP晶體性能
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。 青海CeYAP晶體行情生長大尺寸的CeYAP晶體對閃爍材料的研究和應(yīng)用具有重要意義。
同濃度Ce: YAP的熒光光譜。在可見光(300納米)激發(fā)下，不同濃度Ce: YAP的熒光強(qiáng)度隨著濃度的增加而增加，直到0.5at%。當(dāng)濃度為1.0at%時，濃度淬滅，發(fā)光強(qiáng)度開始降低。相同厚度(5mm)的Ce: YAP晶體在X射線激發(fā)下的發(fā)光強(qiáng)度隨著濃度的增加先增大后減小，峰值位置也有紅移，其中0.3at%處的發(fā)光強(qiáng)度比較高。自吸收對光致發(fā)光幾乎沒有影響，因?yàn)榧ぐl(fā)和發(fā)射過程都發(fā)生在樣品表面。在高能射線的激發(fā)下，經(jīng)過多次電離過程，晶體內(nèi)部產(chǎn)生大量的電子-空穴對，電子-空穴對將能量傳遞到發(fā)光中心，發(fā)光過程基本發(fā)生在晶體內(nèi)部。
Ce:YAP高溫閃爍晶體的研究！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晶體的d-f躍遷為寬帶發(fā)射，峰值在365 nm。
作為未摻雜晶體的ceF3具有本征發(fā)光，而另一方面，以Ce為基質(zhì)的晶體和以Ce為摻雜劑的晶體表現(xiàn)出與Ce3相同的5d4f躍遷發(fā)光。表1-2無機(jī)閃爍體中主要電子躍遷和發(fā)光中心的分類，對于閃爍體，一般要求其發(fā)光中心具有較高的輻射躍遷概率。表1-2總結(jié)了無機(jī)閃爍晶體中幾種主要類型的發(fā)光中心。具有S20外層電子構(gòu)型的類汞離子可以產(chǎn)生很高的光輸出，但很難獲得很短的衰變時間。Eu2也存在類似的情況。Ce3的5d4f躍遷是允許的躍遷，在各種襯底中既有高光輸出又有快衰減時間。發(fā)現(xiàn)YAP基質(zhì)中Ce，Mn之間存在明顯的能量轉(zhuǎn)移過程。吉林雙折射CeYAP晶體加工
少量過渡金屬離子的存在對吸收只會造成線性疊加影響, 且低濃度吸收并不足以造成Ce: YAP晶體的自吸收。陜西雙折射CeYAP晶體性能
有時線性吸收系數(shù)被質(zhì)量吸收系數(shù)微米=/d (d袋表密度)代替。因?yàn)橘|(zhì)量吸收系數(shù)與材料的晶體結(jié)構(gòu)和相態(tài)無關(guān)。與鹵素化合物晶體相比，氧化物晶體具有優(yōu)異的熱力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。因此，鈰離子摻雜的無機(jī)氧化物閃爍晶體，包括鋁酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽，已經(jīng)引起了極大的關(guān)注和光泛的研究。下表總結(jié)了鈰離子摻雜氧化物和硫化物閃爍晶體的基本閃爍特性。由表可知，大多數(shù)摻鈰離子的氧化物閃爍晶體具有高光輸出和快速衰減的特性，尤其是摻鈰離子的鋁酸鹽和硅酸鹽閃爍晶體具有誘人的閃爍特性，如Ce:YAP、Ce3360YAG、Ce:LSO和Ce3360Lyso，被認(rèn)為是新一代高性能無機(jī)閃爍晶體。陜西雙折射CeYAP晶體性能
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