江西低浓度CeYAG晶体

常用无机闪烁晶体的闪烁特性

自NaI:Tl无机闪烁晶体发明以来，出现了大量的无机闪烁材料，例如0近一篇文章报道了400多种闪烁化合物[22]。然而，在高能物理、核物理和核医学等领域已经得到普遍应用的具有优异性能的闪烁晶体很少，如NaI:Tl、CsI:Tl、CdWO4、BGO和PWO等。此外，近年来新出现的掺铈高温闪烁晶体如YAP、LSO和LuAP是新一代具有诱人闪烁性能的无机闪烁晶体。

无机闪烁晶体的主要应用

与塑料聚合物、液体、液晶和荧光粉等普通闪烁材料相比，无机闪烁晶体具有密度高、体积小、物理化学性质和闪烁性能优异等突出特点，在所有实用闪烁材料中占有重要地位。由闪烁晶体、光电倍增管、硅光二管和雪崩光电二极管组成的探测元件具有普遍的应用背景

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温度梯度法生长Ce:YAG高温闪烁晶体的优点是：(1)温度梯度法生长过程中，坩埚、晶体和加热区不移动，消除了机械运动引起的熔体涡流。晶体生长在稳定的温度梯度场中，在一定程度上压迫了熔体涡旋和对流，可以消除固液界面的温度和浓度波动，避免过多的缺陷；(2)新生长的晶体被熔体包围，从而可以控制其冷却速率，以降低晶体的热应力和由此产生的缺陷，如裂纹和位错；(3)与通常的直拉法相比，温度梯度法采用Mo坩埚，不但可以生长更大的单晶，而且降低了成本；(4)温度梯度法的整个生长体系处于弱还原气氛中，对于生长掺Ce3的高温闪烁晶体具有一定的优势。

当然，为了获得高质量、大尺寸的Ce:YAG高温闪烁晶体，需要根据YAG晶体的特性优化生长系统的温度场，即采取必要的措施调整生长系统，使晶体的固液界面平整，从而克服YAG晶体刻面生长严重的问题。

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以Ce:YAP和Ce:YAG晶体为主体，主要开展了以下几项工作：***．用提拉法生长大尺寸Ce:YAP晶体，包括改进生长设备的和调整生长工艺。由于以前的生长工艺不适合生长较大尺寸Ce:YAP晶体，尤其是晶体外形，放肩和等径部分无法得到有效控制，使晶体质量受到影响。为了解决存在的问题，我们改进了晶体生长炉的功率控制系统和重量传感系统，重新设计了坩埚和保温罩，并对温场工艺进行了适当探索。第二．Ce:YAP晶体自吸收的机理研究。在实际应用中，国内生长的Ce:YAP晶体存在比较严重的自吸收问题，直接影响到晶体的发光效率。比较了Ce离子浓度，退火，辐照，杂质等各种因素对Ce:YAP晶体的自吸收的影响。通过分析Ce:YAP晶体的自吸收机理，发现在YAP中Ce4+离子存在一宽带电荷转移吸收峰，半高宽近100nm。该结果表明Ce:YAP晶体的自吸收可通过减少Ce4+离子来***，同时发现Ce4+离子对Ce3+离子的发光有明显的淬灭作用。第三．在弱还原气氛下生长了Ce:YAP晶体，发现自吸收得到有效***，同时荧光激发的发光强度***提高。同时研究了还原气氛下生长对Ce:YAP晶体其他闪烁性能的影响。

Ce:YAP高温闪烁晶体为典型的高光输出快衰减无机闪烁晶体，因此可以广泛应用于各种不同的闪烁探测领域中。现将其主要应用总结如下：

(1) 影像核医学领域应用[49][76][80][83][90][87][92]。Ce:YAP闪烁晶体在γ相机，单光子发射计算机断层扫描成像（SPECT），以及正电子发射断层扫描成像（PET）等影像核医学领域有着广阔的应用背景。特别是随着位置敏感光电倍增管（PSPMT），硅象素阵列成像（ISPA），以及混合光子探测器（HPD）的迅猛发展，使得Ce:YAP闪烁晶体在γ相机，SPET以及PET等成像技术领域中有了新的突破。例如，目前γ相机的空间分辨率只有约3mm左右，但是采用0.6×0.6×7mm3的Ce:YAP晶体元件（11×22矩阵元）与PSPMT耦合，在140Kev能量处γ相机的空间分辨率可达0.7mm，探测效率为35%[87]。采用Ce:YAP高温闪烁晶体做成的γ相机、SPET和PET等核医学成像设备可以广泛应用于动物扫描、人体小型***扫描等应用。 研究表明，Ce:YAG晶体的闪烁性能对Ce3+离子浓度有较强的依赖关系。

铈离子掺杂的铝酸钇（Ce:YAlO3或Ce:YAP）和钇铝石榴石（Ce:Y3Al5O12或Ce:YAG）高温闪烁晶体不仅具有高光输出和快衰减的闪烁特性（见表1－9），而且YAP和YAG基质晶体还具有优良的物理化学特性（基本物理化学特性见表1-10）。它们的缺点是密度低有效原子序数小，但是它们可以广泛应用在中低能量射线和粒子探测领域中[45][49]。Ce:YAP和Ce:YAG是较为典型的两种高光输出快衰减高温无机闪烁晶体，对它们的生长特征、晶体缺陷以及光学闪烁性能等的研究，对研究和探索其它铈离子掺杂的高温闪烁晶体具有重要借鉴意义，这也是本论文选题的出发点之一。Ce:YAG晶体的密度是多少？山西CeYAG晶体现货

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国内目前生长的Ce:YAP晶体长期存在自吸收问题，导致光产额一直无法有效提高。因此解决自吸收问题，生长大尺寸的Ce:YAP晶体对闪烁材料的研究和应用具有重要意义。由于温梯法在生长大尺寸晶体上存在优势，由温梯法生长大尺寸Ce:YAG晶体，并通过改进后期退火工艺，有望获得大尺寸高性能的Ce:YAG晶体。围绕大尺寸Ce:YAP晶体的提拉法生长及其自吸收问题，以及大尺寸Ce:YAG晶体的温梯法生长和退火研究，本论文主要开展了以下几项工作：***，通过改进晶体生长炉的功率控制系统和重量传感系统，把晶体放肩程序从30段增加到300段，提高了控制精度；重新设计了坩埚和保温罩，并对温场工艺进行了适当调整，解决了晶体外形无法得到有效控制等问题，成功生长出尺寸为Φ55mm×180mm的大尺寸Ce:YAP晶体，且晶体等径部分的直径变化小于1mm。江西低浓度CeYAG晶体

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