上海生长CeYAG晶体元件

根据出现的顺序，无机闪烁晶体的闪烁机制可分为以下五个阶段：1.电离辐射的吸收和初级电子和空穴的产生；2.一次电子和空穴的弛豫，即产生大量的二次电子、空穴、光子、激子等电子激发；3.低能二次电子和空穴的弛豫(热化)，即形成能约为能隙宽度Eg的热化电子-空穴对；4.电子和空穴向发光中心的热传递和发光中心的激发；5.激发态的发光中心发出紫外或可见荧光，即闪烁光。为了研究方便，人们往往将上述五个闪烁步骤分为两部分：(1)电子-空穴对的产生(**个阶段)和(2)发光中心的激发和发射(后两个阶段)。闪烁晶体是典型的光电转换材料。上海生长CeYAG晶体元件

我们采用温梯法生长了Ce:YAG 晶体，原料采用高纯 Y2O3 (5N), CeO2 (5N) 和 Al2O3 (5N) 粉末，按照化学式 (Y0.997Ce0.003)3Al5O12 配料。生长方向 <111>，高纯 Ar 气氛，具体生长方法见第二章所述。如图 5-1，生长的晶体尺寸为Φ110×80mm，呈黄黑色，主要是由发热体质量欠佳造成的碳挥发物引起的。晶体*在放肩部位有两处小裂纹，外形绝大部分保持完整。生长出来的晶体经过高温空气退火 24 小时后，黑色基本消失。图 5-2 为晶体切片样品，样品经空气退火后加工，从图可见在晶体的中心位置仍有少量黑色物质，中心部分的碳污染无法消除说明退火不充分，经再次空气退火可完全消除。由应力仪下观察的结果来看，晶体中无明显应力，也没有因小面生长现象而产生的**，说明晶体生长过程中固液界面较平。上海生长CeYAG晶体元件相对光输出通常用于表征无机闪烁晶体的光输出。

以CeYAG单晶取代传统CeYAG荧光粉用于制备白光发光二极管(LED)，研究了CeYAG单晶厚度及驱动电压的变化对其发射光谱、色坐标、亮度、光视效能和色温的影响。研究结果表明，在基于CeYAG单晶的白光LED中，发射光的色坐标以及蓝光与黄绿光之间的相对强度可通过对CeYAG单晶片厚度的改变进行调整。在恒定电压驱动下，白光LED样品的亮度、光视效能和色温均随单晶片厚度的减小而增加。当CeYAG单晶厚度为0.6 mm时，可获得较纯的白发射光，并且其色坐标具有较高的可靠性和稳定性，基本不受驱动电压变化的影响。研究结果表明CeYAG单晶是一种可用于新型白光LED的理想荧光材料。

随着高能物理、核物理及相关科学技术的快速发展，传统无机闪烁晶体的缺点日益突出。寻找新的高光输出快速衰减的无机闪烁晶体具有重要的科学意义和巨大的市场价值。20世纪80年代末和90年代初，国际上掀起了对高光输出快速衰减的无机闪烁晶体的研究热潮。其中，1990年成立的隶属于欧洲核中心(CERN)的“水晶透明协作”研究小组，是由来自十几个国家的材料科学家、固体物理学家和探测器**组成的跨学科研究小组[39]。其主要目标是研究和开发新的无机闪烁晶体，以满足日益增长的大型强子对撞机(LHC)和其他高能物理实验对闪烁探测器的需求。 CeYAG晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能，采用温梯法制备。

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、可用于高能物理和核物理实验、核医学成像(XCT和正电子发射断层扫描)、工业CT的在线检测、油井勘探、安全检查和反恐斗争，此外，无机闪烁晶体在核天文学、核空间物理学、核考古学、核地质学和核测量方面具有巨大的潜在应用价值。这些领域会越来越受到人们的重视。而且随着核技术向各个行业的渗透和其他技术的快速发展，将会给无机闪烁晶体的研发带来更多的机遇和挑战。通常应用的闪烁晶体材料都是用人工方法培育出来的。上海生长CeYAG晶体元件

无机闪烁体是一种能将高能射线(X/射线,入射到其上的)或粒子转化为紫外光或可见光的晶体能量转换器。上海生长CeYAG晶体元件

通常，在闪烁晶体中，闪烁光的强度从零瞬开始增加，并达到比较大值I0(t=0)，然后闪烁光将指数衰减(当用一阶动力学处理时)，晶体生长的适宜温度场主要通过选择和调整石墨加热器、钼坩埚和钼反射保温屏的形状和相对位置来获得。所用钼坩埚的尺寸为78毫米h70毫米，钼坩埚锥形下部的籽晶槽中填充有111方向的纯钇铝石榴石籽晶。Ce:YAG晶体的生长温度约为1970，生长周期约为15天。结晶完成后，晶体在炉内原位退火，待炉内温度降至室温后取出晶体。钇铝石榴石晶体由于热膨胀系数大于钼，容易从钼坩埚中取出，但晶体下部经常与坩埚粘结，导致出坩埚取晶体时晶体下部边缘开裂。整个晶体内部质量完好无损上海生长CeYAG晶体元件

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