下降法生长的PbWO4晶体中黄色芯的形成及消除

本文报道了以ＷＯ３和ＰｂＯ粉末为原料采用改进的Ｂｒｉｄｇｍａｎ法长的ＰｂＷＯ４晶体中的黄色芯。借助于电子探针和Ｘ射线粉末衍射仪对黄色芯进行了研究,发现黄色芯主要为Ｐｂ２ＯＷ５和ＷＯ３颗粒。分析了产生黄色芯的原因,提出了消除此种宏观缺陷的一些措施。     

Bridgman法生长的PbWO4晶体的腐蚀观察

利用光学显微镜观察了Bridgman法生长的PbWO4晶体(001)晶面的腐蚀形貌,讨论了位错蚀坑的形态特征,分布规律以及与晶体结晶习性的关系,同时还观察了亚晶界的形态,初步探讨了位错与亚晶界的成因.     

PbWO4晶体光学性能的结构效应

本文针对人工合成PbWO4晶体的结构特征,测试了晶体沿[100]与[001]方向的光学透射谱、发射光谱以及发光效率、详细地讨论了PbWO4晶体显著的光学各向异性效应,并分析了其特点及起因。     

Bridgman法生长的大尺寸钨酸铅晶体的光学和闪烁性能

本文报道了我们采用改进的Bridgman法为欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上的紧凑型μ子螺线管(CMS)实验生长的大尺寸掺Y3+钨酸铅闪烁晶体,给出了晶体的光学和闪烁性能,如光致发光谱、X射线致发光光谱、纵/横向的透射光谱、光产额以及辐照硬度.测试结果表明,掺Y2O3的钨酸铅晶体光产额很高(>13pe/MeV),且全为100ns以内的快发光,其辐照硬度已接近CMS电磁量能器(ECAL)端帽晶体的要求,同一批晶体彼此间的性能一致性好.     

Cd:PbWO4晶体的生长及其性质

采用提拉法生长了Cd:PbWO4晶体,最佳生长工艺参数:液面上和液面下轴向温度梯度分别为40～50 ℃/cm和17～25 ℃/cm,生长速度2～3 mm/h,转速为25～30 r/min,以这一条件生长晶体可克服液流转换,避免由此引起的缺陷.Cd:PbWO4的透过率明显高于各类型未掺杂PbWO4晶体,测得Cd:PbWO4的发光效率为21.2 p.e/MeV,而高纯PbWO4为10.5 p.e/MeV,分析纯退火PbWO4为8.2 p.e/MeV,未退火PbWO4为6.7 p.e/MeV.Cd:PbWO4晶体的平均衰减时间约为10 ns.以上结果表明,Cd:PbWO4是一种良好的闪烁晶体.     

PbWO4晶体吸收中心的研究

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法计算了PbWO4晶体中与吸收中心相关的本征缺陷态密度分布,并运用过渡态方法计算了激发能.结果表明:PbWO4晶体中WO3+Vo缺陷的O2pW5d跃迁可以引起350nm和420nm附近的吸收,并且发现VPb的存在可以使WO2-4基团的禁带宽度明显变小.     

PbWO4晶体中铅氧空位对对晶体光学性质的影响

本文利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,按照能量最低原理采用共轭梯度方法,对含铅氧空位对的PbWO4晶体进行结构优化处理.在此基础上,计算了含铅氧空位对的PbWO4晶体的电子结构、复数折射率、介电函数及吸收光谱,并与完整的PbWO4晶体进行了比较.结果表明:PWO晶体中铅氧空位对的存在对PbWO4晶体的光学性质没有显著的影响.     

钨酸铅闪烁晶体的双掺杂性能研究

本文采用坩埚下降法生长出了PbWO4:(F,Er)晶体和PbWO4:(F,Nd)晶体,并且对此两种晶体透过性能和闪烁发光性能进行了测试分析.透过光谱结果显示,PbWO4:(F,Er)晶体和PbWO4∶(F,Nd)晶体在350 nm至700nm范围内的透过率比纯的钨酸铅均有较大的提高.紫外激发发射光谱测试结果表明,通过双掺杂可以提高钨酸铅晶体闪烁发光的强度,并且PbWO4:(F,Er)双掺杂晶体在波长为527 nm处和546 nm处均形成了较强的发光峰.通过对掺杂晶体进行XRD分析可知,阴阳离子的同时掺入并未引起钨酸铅晶体结构的明显改变.     

掺镧钨酸铅晶体缺陷的理论研究

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法计算了掺镧PbWO4晶体中相对缺陷的电子态密度分布,并讨论了相关缺陷的电荷补偿机制.发现VPb是掺镧钨酸铅晶体中主要的电荷补偿方式.缺陷态LaPb+VPb的态密度分布以及其激发能的计算结果表明:掺镧晶体不会引起420nm和350nm的吸收,改善了PbWO4晶体中的两个本征吸收带.掺杂后晶体中O2p→W5d的跃迁能量为3.98eV.     

PbWO4晶体的太赫兹光谱

测量了室温下钨酸铅(PbWO4,PWO)晶体在0.1～3 THz的太赫兹时域光谱.分析表明:在0.2～0.9THz范围内,晶体的吸收系数小于30 cm-,有较好的透射性,在0.4 ～0.6 THz有一个较弱的泛频共振吸收峰;折射率在2～6之间变化,0.36 ～0.9 THz是一个明显的反常色散区域;根据光学常数之间的关系,计算得到介电函数曲线,介电函数实部值在4 ～38之间变化,在0.36 THz处有明显的突变尖峰;介电函数虚部随频率升高从0.7下降到0.3.     

掺钇钨酸铅晶体缺陷的理论计算

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法,计算了掺钇PbWO4晶体中多种相关缺陷的电荷分布和不同团簇缺陷结合能,并讨论了相关缺陷的电荷补偿机制.VPb是掺Y钨酸铅晶体中主要的电荷补偿方式.YPb3++VPb相关缺陷可能是晶体中存在的主要缺陷,其中[2(Y3+Pb)-VPb']在晶体中更稳定.缺陷态[2(Y3+Pb)-VPb']和[(Y3+Pb)-VPb']的态密度分布及其激发能的计算结果表明:掺Y晶体O2p→W5d的跃迁能量均为4.3eV,使周围WO42-禁带宽度增大,可改善420nm与350nm的吸收,并通过减少VPb-VO联合空位可有效抑制PbWO4晶体的本征吸收.晶体中掺Y与掺La对发光影响不同,掺Y可敏化PWO晶体的蓝发光.     

高光产额钨酸铅(PbWO4)晶体的研究进展

钨酸铅(PbWO4)晶体由于具有高密度、短辐照长度、高的辐照硬度和快发光等特点而成为目前最具发展潜力的闪烁晶体之一,但其光产额低的缺点限制了它在高能领域以外的应用.因此,提高钨酸铅晶体的光产额以使其在PET装置等低能领域获得应用已成为近年来钨酸铅晶体的研究热点.本文综述了高光产额钨酸铅晶体的研究现状,指出了目前存在的问题.结合理论分析,提出采用坩埚下降法晶体生长技术,离子掺杂和退火等措施是进一步提高钨酸铅晶体光产额的主要途径.     

大尺寸PWO:(Mo,Y)晶体发光均匀性的研究

报道了用改进的Bridgman法生长的大尺寸PbWO4:(Mo,Y)晶体发光均匀性的表征研究.通过对大尺寸的PbWO4:(Mo,Y)晶体不同部位的透射光谱、X射线激发发射光谱、光产额和抗辐照损伤能力等光学和闪烁性能的测试,结果表明在实验所涉及的掺杂浓度范围,Mo、Y双掺杂能显著改善PbWO4晶体的发光均匀性,增强其抗辐照损伤能力.     

稀土离子掺杂钨酸铅晶体中的间隙氧

本实验使用激光选择激发和发射技术,对Eu3+掺杂(0.01;原子分数)的钨酸铅晶体进行了发光表征和研究,对原生态的PbWO4:Eu3+0.01;原子分数晶体,在空气气氛中分别进行了不同温度下的退火处理.在不同退火的样品中,Eu3+离子的5Do→7Fo激发光谱、5Do→FJ(J=1,2,3,4)发射光谱、发光衰减及其荧光寿命具有不同的特征.Eu3+离子的7Fo和5Do态都是单态,不会发生分裂,对应于7Fo→5Do激发跃迁的数目,就是Eu3+离子在晶格中的晶体学位置.实验证实了在Eu3+掺杂钨酸铅晶体之中,主要的电荷补偿机制是来自[(Eupb3+).-V"Pb-(Eupb3+).],在低温空气条件下退火产生间隙氧,产生新的电荷补偿[(Eupb3+).-O"i-(Eupb3+).].