Ce: YAP閃爍晶體的性能研究，摻鈰釔鋁石榴石(Ce: YAP)作為一種性能優(yōu)越的高溫閃爍晶體，在高能核物理和核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，我國(guó)生長(zhǎng)的Ce: YAP晶體存在嚴(yán)重的自吸收問(wèn)題，直接影響晶體的發(fā)光效率。為了提高Ce: YAP晶體的閃爍性能，特別是發(fā)光強(qiáng)度，有必要深入分析晶體的自吸收機(jī)制，盡量減小自吸收對(duì)發(fā)光的影響。本章主要研究?jī)?nèi)容如下：采用中頻感應(yīng)直拉法生長(zhǎng)了不同摻雜濃度的Ce: YAP閃爍晶體，比較了不同厚度、退火溫度和氣氛、不同摻雜和輻照對(duì)自吸收的影響。同時(shí)，分析了不同摻雜對(duì)衰減時(shí)間等其他閃爍特性的影響。CeYAP是一種性能優(yōu)良的閃爍晶體，它具有良好的機(jī)械加工性能。陜西高溫CeYAP晶體加工

初步分析了鈰：釔鋁石榴石(TGT)閃爍晶體的缺陷及其對(duì)發(fā)光性能和閃爍時(shí)間的影響。從光學(xué)上說(shuō)，YAP是一種負(fù)雙軸晶體。有Ce離子之間的能量轉(zhuǎn)移過(guò)程介紹嗎？在電子-電子弛豫過(guò)程中，能量損失可以通過(guò)產(chǎn)生F心、H心等點(diǎn)缺陷來(lái)進(jìn)行?？祀娮右部梢酝ㄟ^(guò)在聲子上散射而失去能量，隨著電子能量的降低，電子-聲子相互作用的概率增大。而且產(chǎn)生的二次電子和光子會(huì)從晶體中逸出，造成能量損失。然而，在電子-電子弛豫階段，這些過(guò)程中的能量損失相對(duì)于閃爍體中的總能量損失非常小。陜西高溫CeYAP晶體加工籽晶的選擇籽晶的走向和質(zhì)量直接影響直拉晶體的質(zhì)量。

同濃度Ce: YAP的熒光光譜。在可見(jiàn)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(shí)，濃度淬滅，發(fā)光強(qiáng)度開(kāi)始降低。相同厚度(5mm)的Ce: YAP晶體在X射線(xiàn)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(duì)光致發(fā)光幾乎沒(méi)有影響，因?yàn)榧ぐl(fā)和發(fā)射過(guò)程都發(fā)生在樣品表面。在高能射線(xiàn)的激發(fā)下，經(jīng)過(guò)多次電離過(guò)程，晶體內(nèi)部產(chǎn)生大量的電子-空穴對(duì)，電子-空穴對(duì)將能量傳遞到發(fā)光中心，發(fā)光過(guò)程基本發(fā)生在晶體內(nèi)部。

由于晶體放肩階段屬?gòu)?qiáng)迫限制晶體直徑增大的過(guò)程，晶體尺寸的變化率比較大，如果程序段過(guò)少，容易在晶體表面出現(xiàn)明顯的分段現(xiàn)象，從而影響晶體的內(nèi)部質(zhì)量。在確?？刂凭鹊那疤嵯?，為了效控制晶體外形尺寸，需要考慮增加晶體的生長(zhǎng)程序。在生長(zhǎng)大尺寸Ce: YAP晶體時(shí)我們使用300個(gè)程序段放肩（3504歐路控制器程序段共500段），而采用818歐陸控制器的放肩程序分為30段。結(jié)果表明，增加程序段后，晶體放肩部分的外形控制得到明顯改善 北京生長(zhǎng)CeYAP晶體不同厚度Ce:YAP晶體自吸收比較。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)。

用溫梯法成功生長(zhǎng)了直徑為 110mm 的大尺寸 Ce: YAG 閃爍晶體，晶體具有良好的外形和光學(xué)性質(zhì)。研究了不同溫度和氣氛等退火條件對(duì) Ce: YAG（TGT）閃爍晶體發(fā)光性能的影響，發(fā)現(xiàn)1100℃ 氧氣退火對(duì)提高晶體的發(fā)光強(qiáng)度具有比較好效果，發(fā)光強(qiáng)度提高了近60%。并初步分析了 Ce: YAG（TGT）閃爍晶體存在的缺陷以及其對(duì)晶體的發(fā)光性能和閃爍時(shí)間的影響。測(cè)試了大尺寸 Ce: YAG 閃爍晶體的相對(duì)光輸出、γ射線(xiàn)靈敏度與DD中子靈敏度、γ射線(xiàn)相對(duì)能量響應(yīng)等性能，結(jié)果表明溫梯法生長(zhǎng)的Ce: YAG 晶體在高能射線(xiàn)和中子探測(cè)方面具有較大的應(yīng)用價(jià)值。 陜西CeYAP晶體供應(yīng)YAP中形成色心的另外一種可能原因是晶體中存在雜質(zhì)離子.YAP基體中Mn離子和Ce離子之間存在明顯的能量轉(zhuǎn)移過(guò)程。上海國(guó)產(chǎn)CeYAP晶體制造

由于晶體放肩階段屬?gòu)?qiáng)迫限制晶體直徑增大的過(guò)程，晶體尺寸的變化率比較大。陜西高溫CeYAP晶體加工

鈰離子摻雜的高溫閃爍晶體具有高光輸出和快速衰減等閃爍特性，是無(wú)機(jī)閃爍晶體的重要發(fā)展方向。Ce:YAP和Ce:YAG高溫閃爍晶體具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)，在無(wú)機(jī)閃爍晶體中占有優(yōu)勢(shì)，在探測(cè)中低能粒子射線(xiàn)方面有很大的潛在應(yīng)用。隨著應(yīng)用要求的變化，閃爍晶體的尺寸越來(lái)越大，生長(zhǎng)大尺寸的閃爍晶體變得越來(lái)越重要。同時(shí)，國(guó)內(nèi)生長(zhǎng)的Ce:YAP晶體的自吸收問(wèn)題長(zhǎng)期存在，導(dǎo)致無(wú)法有效提高光產(chǎn)額。因此，解決自吸收問(wèn)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。陜西高溫CeYAP晶體加工

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