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(shì)的晶體。隨著應(yīng)用需求的變化，對(duì)閃爍晶體尺寸的要求也在不斷增加，生長(zhǎng)大尺寸的閃爍晶體變得更為重要。同時(shí)國(guó)內(nèi)目前生長(zhǎng)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(zhǎng)，并對(duì)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(zhǎng)及其自吸收問題，和溫梯法大尺寸Ce:YAG晶體的生長(zhǎng)和退火研究，以真正提高晶體的實(shí)用性能。 YAP晶體生長(zhǎng)氣氛：由于采用中頻加熱方式，主要保溫材料為高熔點(diǎn)絕熱氧化物(氧化鋯、氧化鋁等)。江西進(jìn)口CeYAP晶體作用

本文主要討論了大尺寸Ce:YAP晶體的生長(zhǎng)和自吸收以及用溫度梯度法生長(zhǎng)和退火大尺寸Ce:YAG晶體，以提高晶體的實(shí)用性能。釔鋁石榴石(Y3Al5O12或YAG)單晶是一種優(yōu)良的激光基質(zhì)材料和光學(xué)襯底材料，其中Nd:YAG和Yb:YAG激光晶體得到了普遍的應(yīng)用。Ce:YAG晶體作為閃爍材料在1992年引起了人們的注意。Moszynski和Ludziejewski分別于1994年和1997年系統(tǒng)地研究了Ce:YAG晶體的閃爍特性，指出Ce:YAG晶體具有優(yōu)異的閃爍特性。同時(shí)，國(guó)內(nèi)生長(zhǎng)的Ce:YAP晶體的自吸收問題長(zhǎng)期存在，導(dǎo)致無法有效提高光產(chǎn)額。因此，解決自吸收問題，生長(zhǎng)大尺寸Ce:YAP晶體對(duì)閃爍材料的研究和應(yīng)用具有重要意義。江西進(jìn)口CeYAP晶體作用過渡金屬離子污染造成Ce: YAP吸收帶紅移可能性不大。

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(duì)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(shí)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(shí)間。

不同厚度Ce:YAP晶體自吸收比較。當(dāng)強(qiáng)度為J0的入射輻射穿過厚度為為x,的材料時(shí)，出射輻射的強(qiáng)度可以近似表示為：J=J0exp(-x) (1.8)其中為線性吸收系數(shù)。就伽馬射線而言，它們主要與固體中的電子相互作用。此時(shí)主要取決于固體中的電子密度ne和一個(gè)電子的吸收截面e，所以線性吸收系數(shù)也可以表示為：==(1.9)上式中的z袋表閃爍體的有效原子序數(shù)。閃爍晶體通常要求對(duì)入射輻射有較大的吸收系數(shù)。例如，對(duì)于層析成像技術(shù)，使用吸收系數(shù)大的材料不只可以使探測(cè)器尺寸緊湊，還可以提高其空間分辨率?？臻g分辨率對(duì)于核物理和高能物理實(shí)驗(yàn)中使用的探測(cè)器尤為重要。隨著Ce3+ 離子濃度增加，CeYAP晶體的吸收邊發(fā)生紅移，造成了樣品的自吸收。

Mn離子摻雜對(duì) Ce:YAP晶體有哪些影響？因此，在吸收伽馬量子后的10-10s內(nèi)，離子晶體包含大量Vk中心和位于導(dǎo)帶中的自由電子。Vk心臟在閃爍過程中起著重要作用。軸向弛豫也受到價(jià)帶激子和(X22-)*分子中空穴組成的影響。對(duì)于高能激發(fā)，直接形成價(jià)帶激子的概率比較低，而囚禁的激子可以通過Vk中心俘獲自由電子形成。那么處于激發(fā)態(tài)的被囚禁的激子可以發(fā)射光子，這就是所謂的激子發(fā)光。這種發(fā)光源于導(dǎo)帶中的電子和Vk中心之間的相互作用，一個(gè)Vke配置的自陷激子。這種發(fā)光具有與由晶體中的光致激發(fā)形成的陰離子激子發(fā)光相同的特征。堿金屬鹵化物晶體的本征激子發(fā)光只在低溫下有效，此時(shí)空穴自陷形成的Vk中心是不動(dòng)的。CeYAP晶體在裝爐時(shí)，為了保證爐體內(nèi)徑向溫度軸對(duì)稱分布，線圈、石英管、坩堝及籽晶中心應(yīng)該保持一致。江西進(jìn)口CeYAP晶體作用

CeYAP晶體中Ce3離子5d4f躍遷對(duì)應(yīng)的熒光光譜為330~400nm之間的一個(gè)帶，其峰值約為365~370nm。江西進(jìn)口CeYAP晶體作用

從Ce3+ 離子2F7/2和2F5/2 態(tài)能級(jí)在YAP 晶體中的能級(jí)分裂看，2F7/2能級(jí)在晶體場(chǎng)中分裂的子能級(jí)寬度對(duì)應(yīng)波數(shù)范圍為3250 cm-1到2085cm-1, 2F5/2 態(tài)能級(jí)分裂的子能級(jí)寬度范圍為500 cm-1左右， 5d比較低能級(jí)的對(duì)應(yīng)波數(shù)為33000 cm-1?？梢缘玫紺e3+ 在YAP基質(zhì)中激發(fā)譜(d-f 躍遷)的比較低能級(jí)躍遷的波長(zhǎng)為336.1nm（29750 cm-1），因此316nm的激發(fā)峰成分雖然發(fā)光波長(zhǎng)比較偏紅光方向，但仍在允許范圍內(nèi)。當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)從294nm（34013cm-1）到316nm（31645 cm-1）變化時(shí)，各子能級(jí)都有可能被激發(fā)，且不同能量激發(fā)時(shí)各子能級(jí)之間的躍遷強(qiáng)度比可能會(huì)有所差別。江西進(jìn)口CeYAP晶體作用

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