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.     

熔体组成与PbWO4:Y3+晶体闪烁性能稳定性的关系

部分PWO:Y³⁺晶体辐照后光产额升高,并且辐照硬度对退火温度较敏感.本文选取未掺杂及Sb、La³⁺、Y³⁺单掺和La³⁺/Sb、Y³⁺/Sb双掺的PWO样品进行对照实验,同时选取代表性晶体的顶部急冷料做了X射线荧光主量分析.结果发现:低剂量辐照后光产额升高现象只存在于含Y³⁺离子的PWO晶体中,并且这类晶体往往存在420nm吸收带;在改进Bridgeman法生长PWO晶体的后期,使熔体保持一定程度的负电性将有利于抑制该现象,即可有效地抑制同样是负电性的间隙氧进入晶体.结合测试数据,本文讨论了该现象的起因和机理,提出了掺杂剂的选择原则.     

Y3+:PbWO4晶体低剂量辐照行为研究

三价稀土离子(Ｌａ^３＋、Ｌｕ^３＋和Ｙ^３＋等)掺杂显著地提高了钨酸铅晶体的辐照硬度,但是部分Ｙ^３＋掺杂钨酸铅晶体表现出特殊的低剂量辐照行为,即光产额辐照后升高,并且辐照硬度对退火温度较敏感 本研究挑选了存在这一现象的Ｙ^３＋:ＰｂＷＯ_４晶体,测试不同温度的退火处理对晶体透过率、光产额和辐照硬度的关系,发现:辐照后光产额升高的现象同时存在于晶体的晶种端,而不是只集中在晶体顶端,并且和辐照前后晶体在４００~５００ｕｍ波段附近的透过率变化有关;生长态Ｙ^３＋:ＰＷＯ晶体中导致４３０ｕｍ吸收带的色心的稳定性很低,低剂量辐照对该色心有“漂白”作用,辐照剂量率加大则晶体表现出光产额的降低;分段晶体的系列退火实验解释了辐照硬度对退火温度较为敏感这一现象,为进一步深入研究提供了实验基础．     

Y3+:PbWO4晶体低剂量辐照行为研究

三价稀土离子（La^3 ,Lu^3 ,和Y^3 等）掺杂显著地提高了钨酸铅晶体的辐照硬度,但是部分Y^3 掺杂钨酸铅晶体表现出特殊的低剂量辐照行为,即光产额辐照后升高,并且辐照硬度对退火温度较敏感,研究研究挑选了存在这一现象的Y^3 :PbWO4晶体,测试冰同温度的退火处理对晶体透过率,光产额和辐照硬度的关系,发现,辐照后光产额升高的现象同时存在于晶体的晶种端,而不是只集中在晶体顶端,并且和辐照前后晶体在400－500nm波段附近的透过率变化有关;生长态Y^3 :PbWO4晶体中导致430nm吸收带的色心的稳定性很低,低剂量辐照对该色心有“漂白”作用,辐照剂量率加大则晶体表现出光产额的降低,分段晶体的系列退火实验解释了辐照硬度对退火温度较为敏感这一现象,为进一步深入研究提供了实验基础。     

熔体组成与PbWO4:Y3+晶体闪烁性能稳定性的关系

部分PWO：Y^3 晶体辐照后光产额升高，并且辐照硬度对退火温度较敏感。本文选取未掺杂及Sb、La^3 ,Y^3 单掺和La^3 /Sb,Y^3 /Sb双掺的PWO样品进行对照实验，同时选取代表性晶体的顶部急冷料做了X射线荧光主量分析。结果发现；低剂量辐射后光产额升高现象只存在于含Y^3 离子的PWO晶体中，并且这类晶体往往存在420nm吸收带；在改进Bridgeman法生长PWO晶体的后期，使熔体保持一定程度的负电性将有利于抑制该现象，即可有效地抑制同样是负电性的间隙氧进入晶体。结合测试数据，本文讨论了该现象的起因和机理，提出了掺杂剂的选择原则。     

稀土氧化物对β-SiAlON陶瓷的致密化和力学性能的影响

在Dy-β-SiAlON组份中,分别以Sm³⁺和Y³⁺部分取代Dy³⁺,观察混合稀土添加剂对致密化行为、显微结构和力学性能的影响．研究结果表明,以Sm³⁺取代Dy³⁺有助于材料的致密化和力学性能的提高,而以Y³⁺取代Dy³⁺则没有明显的效果．研究中还发现,稀土元素Sm³⁺的加入,有助于抑制β’晶粒生长．     

不同掺杂对Ba3Y(BO3)3晶体的生长和相变的影响

结合X射线粉末衍射和差示扫描量热法,系统研究了不同格位上的掺杂对Ba₃Y(BO₃)₃晶体的生长和相变的影响. 研究发现,相同掺杂浓度10at%时,掺Nd³⁺的α-Ba₃Y(BO₃)₃晶体的相变温度（1099.6℃）比掺Yb³⁺的晶体的相变温度（1145.3℃）低;且随着掺Nd³⁺浓度的降低,晶体的相变温度升高,晶体在降温过程中更容易发生相变. 在晶体中掺入Sr²⁺离子,可以有效提高Yb³⁺∶α-Ba₃Y(BO₃)₃晶体的稳定性. 随着Sr²⁺掺入浓度的增加,晶体的熔点升高,相变温度降低. 当Sr²⁺掺杂浓度为16at%时,晶体的相变峰消失;当Sr²⁺掺杂浓度分别为5at%、10at%时,晶体仍然发生相变.     

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。     

Cr,Yb:YAG晶体的光谱性质

采用提拉法生长了原子分数为10％的Yb和不同掺杂浓度Cr的Cr,Yb:YAG激光晶体.测试了室温下晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命.随着晶体中Cr离子掺杂浓度的增加,晶体在1.03μm处的吸收系数增大、荧光强度和荧光寿命下降,同时Yb³⁺→Cr⁴⁺能量转移效率增加、量子效率降低.确定了Cr,Yb:YAG晶体中Cr的最佳浓度值.     

阴离子掺杂对KDP晶体光散射的影响

选用硫酸钾、硝酸钾和氯化钾作为掺杂剂, 采用传统降温法和“点籽晶”快速法生长了磷酸二氢钾(KDP)晶体, 利用超显微法对KDP晶体中的散射颗粒进行了观察, 研究了SO₄^2- 、NO ₃^- 和Cl ^- 三种阴离子掺杂对晶体中光散射的影响. 结果表明, 掺杂后SO₄^2-造成晶体光散射的轻度增加; 而NO ₃ ^-和Cl ^- 离子掺杂后, 对于传统降温法所得晶体, 散射明显加重, 对于“点籽晶”快速法所得晶体的散射影响不大.     

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PbWO     

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。     

钇硅化物的合成及相变研究

利用离子注入的方法在Si（111）衬底上制备出了具有六方结构的稀土硅化物YSi₂埋层,并对其进行了结构及电学特性的研究.钇注入剂量为1×10¹⁸Y⁺cm^-2,注入能量为100keV.利用X射线衍射（XRD）及卢瑟福背散射技术（RBS）得到了注入样品的结构相.结果显示,在对衬底Si进行Y离子注入的过程中就已经形成了YSi₂相,在随后的红外光辐照退火过程中,样品呈现出了取向生长的趋势.利用RBS的测量分析了注入层中的Y离子在样品不同深度处的浓度分布.利用四探针法对刚注入的样品进行了红外光辐照过程中的原位方块电阻测量,结果显示,当退火温度升到160℃时,样品中形成了斜方的YSi亚稳相;而240℃则对应着YSi-YSi₂的相转变点。     

MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2系统微晶玻璃的析晶过程与微波介电性能

利用DTA、XRD、SEM及TEM等实验手段,研究了MgO-Al₂O3-SiO₂-TiO₂-CeO₂系统玻璃的一个典型组成的析晶过程,并讨论了其在相变过程中微波介电性能的变化规律。研究结果表明,作为核化的先导,原始玻璃在晶化之前已经分相;在热处理过程中,金红石晶核首先在约800℃时析出;硅钛铈矿和α-堇青石则先后在约900和1100℃出现,随着热处理温度和晶化程度的提高,材料的微波介电常数不断提高,而介电损耗则不断下降,但热处理温度超过1100℃时,由于α-堇青石相的大量析出,材料的介电常数开始降低,同时由于晶粒的粗化,介电损耗略有升高。由玻璃受控析晶得到的微晶玻璃由针状金红石、颗粒状硅钛铈矿和板条状α-堇青石三种主要晶相构成,在微波频率下(10G),介电常数可在8～11范围内调控,介电损耗可<6×10^-4,是一种有实用价值的新型微波介质材料。     

Further study on different dopings into PbWO4 single crystals to increase the scintillation light yield

Since we presented our preliminary result (Nucl. Instr. and Meth. A 486 (2002) 170) at SCINT2001, we have continued our efforts to increase the light yield (LY) of PbWO₄ scintillators by extending different dopings with an aim to find a possibility of using PbWO₄ successfully in Positron Emission Tomography (PET). Overall result obtained for single doping as well as double and tripple co-dopings are summarized, including decay characteristics and radiation hardness. The LY in non-doped PbWO₄ crystals with a size of 10×10×(20–30) mm³ is 25–35 photolectrons/MeV (phe/MeV) corresponding to 3–4% of the LY in BGO, when measured with a bialkali photomultiplier during a gate of 1 μs. The maximum LY increased to 49 phe/MeV for single doping with Mo⁶⁺, 80 phe/MeV for double co-doping of Mo⁶⁺+Sb⁵⁺, and 85 phe/MeV for tripple co-doping of Mo⁶⁺+Cd²⁺+Sb⁵⁺. The radiation hardness is larger than 10⁵ Gy for each of the samples co-doped with Mo⁶⁺+Sb⁵⁺ and Mo⁶⁺+Cd²⁺+Sb⁵⁺, while it is much poorer in PWO:Mo⁶⁺. In each of these co-doped samples, a medium-speed green emission in the microsecond range is created besides the fundamental fast (a few nanoseconds range) blue one, giving a peak at 500 nm in the radioluminescence spectrum similarly as in PWO:Mo⁶⁺.