中子探测用闪烁体的研究进展

简要综述了中子探测的相关理论和中子探测对于材料的性能要求.同时简要论述了国际上正在应用的中子探测用闪烁材料的性能特点.展望了新型中子探测材料的发展态势和几种具有潜在应用价值的中子探测材料.     

Ce:LuAlO3晶体的热稳定性研究

铈掺杂铝酸镥(Ce:LuAlO3)晶体是一种具有钙钛矿结构的新型无机闪烁体.用提拉法试图从n(Lu2O3):n(Al2O3)=1:1的熔体中生长Ce:LuAlO3晶体.实验表明:在缓慢结晶条件下得到的不是Ce:LuAlO3晶体,而是镥铝石榴石[Lu3Al2(AlO4)3].只有急速降温才能够获得Ce:LuAlO3晶体.退火和差热分析表明:Ce:LuAlO3晶体只存在于高温条件下,当温度下降时,它会分解成Lu3Al2(AlO4)3,Lu4Al 2O9和Lu2O3.造成LuAlO3晶体在低温下结构不稳定的原因是Lu离子的半径太小,它只适应于配位数是8的石榴石结构,只有在高温下才能适应配位数是12的钙钛矿结构.     

PbF2晶体发光性能的研究历史和现状

本文阐述了ＰｂＦ２可用作闪烁晶体的许多优点，并对其发光性能的研究历史，特别是它在低温、相变和掺杂条件下的发光特征作了评述，报道了ＰｂＦ２晶体发光性的最新研究进展，明确了目前存在的问题及今后应注意的几个研究方向。     

大尺寸Y:PbWO4晶体的坩埚下降法生长与光学均匀性研究

报道了大尺寸Y:PbWO4晶体的坩埚下降法生长工艺,讨论了影响晶体生长的主要因素.探讨了消除晶体开裂、抑制晶体组分过冷的工艺措施,成功地生长出无宏观缺陷的大尺寸Y:PbWO4晶体,尺寸达52mm×52mm×250mm.同时,对实验样品沿晶体生长方向不同部位的横向透过率及发射光谱进行了测试,结果表明,坩埚下降法生长的大尺寸Y:PbWO4晶体具有较好的光学均匀性.     

PbF_2:Gd晶体的发光强度与发光均匀性研究

以Ｘ射线荧光光谱分析为手段,测试了用Ｂｒｉｄｇｍａｎ方法生长的ＰｂＦ２：Ｇｄ晶体中Ｇｄ离子沿生长方向的分布．发现该晶体在Ｘ射线激发下的发光强度与Ｇｄ在ＰｂＦ２晶体中的含量变化均从结晶开始端至结晶结束端逐渐降低,表明ＰｂＦ２：Ｇｄ晶体的发光是不均匀的,这种不均匀性源于Ｇｄ离子在ＰｂＦ２晶体中的分布不均匀性．通过在ＰｂＦ２：Ｇｄ晶体中掺入一定量的碱金属离子,可以比较有效地改善Ｇｄ离子在ＰｂＦ２晶体中的不均匀分布,使晶体的发光均匀性和透光率得到明显提高,其中以Ｎａ离子的均匀化效果为最好．推测Ｎａ离子的作用是消除了ＰｂＦ２：Ｇｄ晶体中因Ｇｄ离子的掺杂而造成的间隙Ｆ离子,从而使晶体中的缺陷浓度大大降低．     

掺铈硅酸镥(Lu2SiO5:Ce)晶体的生长与闪烁性能

用Czochralsky方法和铱坩埚感应加热技术生长出了尺寸为φ35mm×40mm的掺铈硅酸镥(LSO:Ce)闪烁晶体.透射光谱表明,由于铈离子的掺入,使晶体的吸收边由纯LSO晶体的195nm红移至380nm.LSO:Ce晶体的紫外激发波长按强度递减的顺序依次为380、333、319和216nm,其光发射为带状谱,波长覆盖范围从390nm至560nm.X射线激发的发射谱具有典型的双峰特征,峰值波长为393nm和426nm.这些特征与Ce3+离子基态能级4f1因自旋-轨道耦合而产生的两个分裂能级和Ce3+离子在LSO晶体中占据两个不同的结晶学格位有关.     

用粉石英烧制多孔陶瓷的实验研究

本文探索以粉石英为原料，选择合适的助剂，烧制多孔陶瓷的工艺制度。讨论了各种助剂及烧成制度与气孔率和孔结构之间的关系。烧制出的石英质多孔阳工具有３５％～４５％的气孔率和５～３０ｍ的孔径，可用作过滤气体、液体和流态化布气材料。     

Bridgman法晶体生长过程中界面形状的改变

对不同生长条件下,Bridgm an法晶体生长过程进行了计算,对界面形状的改变的规律加以总结,并讨论了不同生长条件对界面形状的改变的影响。换热系数、导热系数和晶体宽度是影响界面凸凹程度及其变化趋势的重要参数。     

石榴石系列闪烁晶体的研究进展

主要对石榴石系列闪烁晶体近10多年的研究和发展情况进行了梳理。介绍了Pr、Ce掺杂的(Lu,Y)AG晶体中不同发光中心的发光机理、能量的传递、载流子再束缚过程等;阐述了反位缺陷(antisite defect,AD)对发光中心发光性能的影响及其作用机制;用带隙工程理论分析了Gd、Ga掺入可以消除AD缺陷副作用的机理。展示了新型石榴石晶体Gd3(Ga5–xAlx)O12:Ce(GGAG:Ce)晶体的光产额和能量分辨率,预计这类多组分掺杂将把石榴石晶体的发展引入一个新的阶段。