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《Ce_YAG晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能_杨新波》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第58卷第11期2009年11月物理学报Vol.58,No.11,November,20091000-3290P2009P58(11)P8050-05ACTAPHYSICASINICAn2009Chin.Phys.Soc.*Ce:YAG晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能1)3)1)1)2)3)1)1)1)1)杨新波石云李红军毕群玉苏良碧刘茜潘裕柏徐军1)(中国科学院上海硅酸盐研究所透明光功能无机材料重点实验室,上海200050)2)(中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800)3)(中国科学院研究生院
2、,北京100049)(2008年12月23日收到;2009年3月12日收到修改稿)采用温梯法生长了Ce:YAG晶体和真空烧结法制备了Ce:YAG透明陶瓷,并对晶体和透明陶瓷的光学和闪烁3+性能进行了对比研究.Ce:YAG晶体和陶瓷都具有位于230,340和460nm波段的Ce离子的特征吸收带和540nm附近的发射峰,但Ce:YAG晶体同时存在296和370nm的色心吸收,其发射峰位于398nm,而透明陶瓷中不存在.3+Ce:YAG晶体和陶瓷的X射线荧光中均存在520nm附近的Ce离子发射,但晶体中还存在由
3、反格位缺陷引起的300nm的发射.Ce:YAG晶体和陶瓷的光产额分别为16800和9800photonsPMeV,纳秒灯激发下的荧光寿命分别为6119和62197ns.Ce:YAG晶体与陶瓷相比,具有高的光产额和快的荧光衰减特性.关键词:Ce:YAG,闪烁晶体,透明陶瓷PACC:8110F,2940M,8760K有制备简单,容易获得大尺寸,成本低,掺杂均匀等11引言优点,具有很大的发展潜力.目前,Ce:YAG晶体的生长方法主要有提拉[3][14]高温无机闪烁晶体具有密度高、体积小、物化性法和温梯法.提拉法
4、存在的问题是难以获得大能和闪烁性能优良等特点,在核医学、核物理和高能尺寸高质量的Ce:YAG闪烁晶体,晶体中主要存在物理、环境监测、安全稽查、油井勘探等领域有广泛核心、生长条纹、包裹物、位错等缺陷,降低了晶体的的应用.当前,具有优良综合性能的铈离子掺杂的硅闪烁性能.温梯法生长Ce:YAG过程中,钼坩埚中高[1,2]酸盐和铝酸盐高温闪烁晶体(如Ce:YAP,Ce:温熔体的温度梯度与重力场方向相反,可以有效地[3)5][6,7][8][9,10]YAG,Ce:LuAP,Ce:YSO,Ce:GSO和避免因重力场
5、而产生的自然对流,而且在整个结晶[11,12]Ce:LSO)的研究和发展尤为迅速,并已在PET过程中,钼坩埚、石墨发热体和高温熔体均处于静止扫描探头、ISPA相机、SEM显示、高能粒子探测等领状态,有效避免了因机械转动而产生的强迫对流,可域得到应用.在上述系列铈离子掺杂的高温闪烁晶以降低晶体中的缺陷.此外,温梯法整个生长系统呈3+体中,Ce:YAG晶体的闪烁性能最为突出,并得到了弱还原性气氛,对生长Ce离子掺杂的高温闪烁晶[14]广泛的重视和研究.Ce:YAG晶体属立方晶系,石榴体具有一定的优势.Ce:Y
6、AG粉体的制备方法主3+石型结构,Ce离子在YAG中取代十二面体位置的要有固相法和湿化学法(溶胶-凝胶法、共沉淀法、燃3+Y离子.Ce:YAG作为闪烁晶体的主要优点是较高烧法等),将粉体等静压成型后高温真空烧结可得到的光输出(20000photonsPMeV),较快的衰减速度(约Ce:YAG透明陶瓷.固相法合成粉体所用设备简单、80ns),良好的光脉冲区分C射线和A粒子,发射与操作方便,高温真空烧结后可得到高光学质量的透[3,4]硅光二极管有效耦合的540nm荧光等.此外,明陶瓷.本研究采用温梯法生长Ce
7、:YAG闪烁晶体,YAG基质本身具有熔点高,机械和物化性能好等优Ce:YAG透明陶瓷通过高温真空烧结固相法制备的点,使得Ce:YAG晶体的研究备受关注.Ce:YAG透Ce:YAG粉体得到,然后对Ce:YAG晶体和透明陶瓷[13]明陶瓷具有与晶体相似的闪烁性能,但是陶瓷具的光学和闪烁性能进行了对比研究.*国家自然科学基金(批准号:60607015;60878041)和国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA03Z523)资助的课题.E-mail:xujun@mail.shcnc.ac.cn11期杨新波等
8、:Ce:YAG晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能8051能在FLS920型荧光光谱仪(EdinburghInstrument,21实验方法England)上测量,采用仪器自带的纳秒灯做激发源,激发波长为450nm.将高纯Y2O3(991999%),Al2O3(99199%)和CeO2(99199%)按化学式(Y01997Ce01003)3Al5O12中相应31结果分析与讨论的原子摩尔百分比进行准确称量,配制CeO2掺杂浓度为013
