摻鈰釔鋁石榴石(Ce: YAP)作為一種性能優(yōu)越的高溫閃爍晶體，在高能核物理和核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，我國(guó)生長(zhǎng)的Ce: YAP晶體存在嚴(yán)重的自吸收問(wèn)題，直接影響晶體的發(fā)光效率。為了提高Ce: YAP晶體的閃爍性能，特別是發(fā)光強(qiáng)度，有必要深入分析晶體的自吸收機(jī)制，盡量減小自吸收對(duì)發(fā)光的影響。本章主要研究?jī)?nèi)容如下：采用中頻感應(yīng)直拉法生長(zhǎng)了不同摻雜濃度的Ce: YAP閃爍晶體，比較了不同厚度、退火溫度和氣氛、不同摻雜和輻照對(duì)自吸收的影響。同時(shí)，分析了不同摻雜對(duì)衰減時(shí)間等其他閃爍特性的影響。CeYAP高溫閃爍晶體具有優(yōu)異的閃爍性能和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。浙江新型CeYAP晶體作用

上式(1.10)中的Wi是構(gòu)成晶體的原子I的重量百分比，Zi是構(gòu)成晶體的原子I的原子序數(shù)。入射到晶體中的光子和電子(或正電子)在晶體中經(jīng)過(guò)一定距離后能量下降到1/e。這個(gè)距離稱為晶體的輻射長(zhǎng)度(通常表示為X0)。它袋表閃爍體對(duì)輻射的截止能力。從上面的定義可以得出結(jié)論：X0=1/ (1.11)可以看出，輻射長(zhǎng)度(X0)與吸收系數(shù)()成反比，所以吸收系數(shù)越大。輻射長(zhǎng)度越短。輻射長(zhǎng)度可由以下公式近似表示：X0=180A/(Z2) (1.12)其中a為原子量，z為有效原子數(shù)，為密度。從這個(gè)公式可以看出，有效原子序數(shù)和密度越高，晶體的輻射長(zhǎng)度越短。由于電磁量熱儀用閃爍晶體的長(zhǎng)度一般為20 X0，因此使用輻射長(zhǎng)度較小的晶體有利于減小探測(cè)器的尺寸。另一方面，輻射長(zhǎng)度越長(zhǎng)，所需的材料越長(zhǎng)，很難保證材料的均勻性。甘肅國(guó)產(chǎn)CeYAP晶體制造由于YAP晶體熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率的軸向差異，除了選擇合適的籽晶外，選擇合適的溫度場(chǎng)環(huán)境更為重要。

有時(shí)線性吸收系數(shù)被質(zhì)量吸收系數(shù)微米=/d (d袋表密度)代替。因?yàn)橘|(zhì)量吸收系數(shù)與材料的晶體結(jié)構(gòu)和相態(tài)無(wú)關(guān)。與鹵素化合物晶體相比，氧化物晶體具有優(yōu)異的熱力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。因此，鈰離子摻雜的無(wú)機(jī)氧化物閃爍晶體，包括鋁酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽，已經(jīng)引起了極大的關(guān)注和光泛的研究。下表總結(jié)了鈰離子摻雜氧化物和硫化物閃爍晶體的基本閃爍特性。由表可知，大多數(shù)摻鈰離子的氧化物閃爍晶體具有高光輸出和快速衰減的特性，尤其是摻鈰離子的鋁酸鹽和硅酸鹽閃爍晶體具有誘人的閃爍特性，如Ce:YAP、Ce3360YAG、Ce:LSO和Ce3360Lyso，被認(rèn)為是新一代高性能無(wú)機(jī)閃爍晶體。

這里來(lái)為大家介紹下，不同厚度Ce:YAP晶體自吸收比較。ce : YaP晶體生長(zhǎng)的溫場(chǎng)調(diào)整，在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，除了控制部分，坩堝形狀和位置、保溫罩結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、拉速、氣氛等因素都會(huì)對(duì)晶體質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了生長(zhǎng)大尺寸晶體，有效改變晶體生長(zhǎng)的溫場(chǎng)和熔體對(duì)流狀態(tài)，我們采用大直徑銥坩堝進(jìn)行生長(zhǎng)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的保溫罩系統(tǒng)。同時(shí)，在生長(zhǎng)過(guò)程基本穩(wěn)定后，我們通過(guò)適當(dāng)改變氧化鋯體系的結(jié)構(gòu)和調(diào)整晶體生長(zhǎng)的溫場(chǎng)來(lái)尋求比較好的生長(zhǎng)條件。1991年，Baryshevky等人用水平區(qū)熔法生長(zhǎng)了Ce:YAP閃爍晶體。

YAP晶體的生長(zhǎng)過(guò)程：(1)籽晶：的選擇籽晶的走向和質(zhì)量直接影響直拉晶體的質(zhì)量。對(duì)于YAP單晶，由于其嚴(yán)重的各向異性，B軸的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于A軸和C軸(A:4.2 10-6 oc-1，B:11.7 10-6 oc-1，C:5.1 10-6 oc-1)，在生長(zhǎng)過(guò)程中容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力和相應(yīng)的熱應(yīng)力。這些熱應(yīng)力也為了減少這種影響，我們選擇了《100〉中的YAP 籽晶，〈010〉中的〈001〉中的〈101〉中的〈籽晶尺寸為8 50mm(2)熱場(chǎng)的選擇：由于YAP晶體熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率的軸向差異，除了選擇合適的籽晶外，選擇合適的溫度場(chǎng)環(huán)境更為重要。由于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的YAP晶體的孿晶習(xí)性很容易揭示，為了克服孿晶的形成，需要在固液界面和整個(gè)生長(zhǎng)室中形成合適的溫度梯度。無(wú)機(jī)閃爍晶體的閃爍機(jī)理閃爍體的本質(zhì)是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)把高能射線或者粒子轉(zhuǎn)化成可探測(cè)的可見(jiàn)光。浙江新型CeYAP晶體作用

目前，Ce:YAP閃爍晶體已有不同規(guī)格出售，主要采用直拉法和下降法生長(zhǎng)。浙江新型CeYAP晶體作用

YAP晶體屬于扭曲鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的正交晶系，可視為晶格常數(shù)A=5.328，B=7.367，C=5.178的Al-O 八面體，所有頂點(diǎn)共享而成的三維結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。一個(gè)YAP原細(xì)胞中有四個(gè)YAP分子，晶體中有兩種可以置換的陽(yáng)離子位置：一種是扭曲的YO12多面00置(y3半徑ry=1.02)；另一個(gè)接近理想的八面00置(ral=0.53)。Ce3離子的半徑為1.03，取代了YAP中具有C1h對(duì)稱性的Y3離子。由于失真，實(shí)際配位數(shù)相當(dāng)于8。該體系中有三種穩(wěn)定的化合物：(1) y3al5o12 (YAG)，摩爾比為1)y2 O3al2o 3=:5；(2)摩爾比為2:1的單斜化合物y4al 2o 9(YAM)；(3)摩爾比為1:1的氧化釔(YAP)。YAP是一種均勻熔化的化合物，從熔點(diǎn)到室溫沒(méi)有相變。浙江新型CeYAP晶體作用

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