浮区法生长Lu2Si2O7∶Ce晶体的缺陷、光学和闪烁性能研究

无机材料学报, 2013, 28(8): 891-895. doi: 10.3724/SP.J.1077.2013.12599

浮区法生长Lu2Si2O7∶Ce晶体的缺陷、光学和闪烁性能研究

冯鹤 ^1, , 任国浩 ^2, , 丁栋舟 ^3, , 李焕英 ^4, , 徐军 ^5, , 杨秋红 ^6, , 徐家跃 ^7,

1.上海大学材料科学与工程学院,上海,200072

2.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海,201800

3.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海,201800

4.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海,201800

5.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海,201800

6.上海大学材料科学与工程学院,上海,200072

7.上海应用技术学院材料科学与工程学院,上海,201418

基金项目: National Natural Science Foundation of China(51171239) Shanghai Science Key Fund(11JC1412400) 973 Program(2011CB612310) 上海市重点基金(11JC1412400) 973项目(2011CB612310) 国家自然科学基金(51171239)

关键词： Lu2Si2O7∶Ce , 浮区法 , 单晶 , 缺陷 , 闪烁性能

Defect Optical and Scintillation Properties of Lu2Si2O7∶Ce Single Crystal Grown by Floating Zone Method

Keywords： Lu2Si2O7∶Ce , floating zone method , single crystal , defects , scintillation properties

通过浮区法制备得到LPS∶0.5％Ce单晶样品,并对其包裹体、开裂、闪烁和光学性能进行了研究,获得了晶体的电子探针谱、透过谱、77～500 K下的紫外激发发射谱、X射线激发发射谱和77～500 K下的衰减时间谱.研究发现晶体中存在解理开裂和热应力开裂,同时存在两种类型的包裹体,分别包含[5i3O9]6-、[SiO3]n2-阴离子团和过量的SiO2.由于采用空气为生长气氛,样品中部分Ce3+被氧化为Ce4+.浮区法LPS∶0.5％Ce表现出较高的发光效率,约为32000 ph/MeV.随着温度的升高,样品的紫外激发发射谱逐渐向长波方向移动,发射谱谱线随着温度的升高展宽,导致自吸收的增加.衰减时间的温度转变点位于450 K,表明LPS:Ce闪烁晶体适用于高温环境,是一种性能优异的闪烁晶体.

参考文献

[1]	van Eijk C W E.Inorganic-scintillator development.Nucl.Instrum.Meth.A,2001,460(1):1-14.
[2]	Pauwels D,Masson N L,Viana B,et al.A novel inorganic Scintillator∶Lu2Si2O7∶Ce3+(LPS).IEEE T.Nucl.Sci.,2000,47(6):1787-1790.
[3]	Pidol L,Kahn-Harari A,Viana B,et al.Scintillation properties of Lu2Si2O7∶Ce3+,a fast and efficient scintillator crystal.J.Phys.:Condens.Mat.,2003,15:2091-2102.
[4]	Pidol L,Guillot-Noel O,Jourdier M,et al.Scintillation quenching by Ir3+ impurity in cerium doped lutetium pyrosilicate crystals.J.Phys.:Condens.Mat.,2003,15(45):7815-7821.
[5]	Feng H,Ding D Z,Li H Y,et al.Annealing effects on Czochralski grown Lu2Si2O7∶Ce3+ crystals under different atmospheres.J.Appl.Phys.,2008,103(8):083109-1-7.
[6]	Pidol L,Kahn-Harari A,Viana B,et al.Czochralski growth and physical properties of cerium-doped lutetium pyrosilicate scintillators Ce3+∶Lu2Si2O7.J.Cryst.Growth,2005,275(1/2):e899-e904.
[7]	LI Huan-ying,QIN Lai-shun,LU Sheng,et al.Grwoth and maro-defects study of Lu2Si2O7 ∶Ce scintillation crystal.J.Inorg.Mater,2006,21(3):527-532.
[8]	饶东生主编.硅酸盐物理化学.北京:冶金工业出版社,1980.
[9]	FENG He,DING Dong-zhou,LI Huan-ying,et al.Effect of annealing treatments on scintillation properties of Lu2Si2O7∶Ce growan by Czochralski method.J.Inorg.Mater,2009,24(5):1054-1058.
[10]	Feng H,Ding D Z,Li H Y,et al.Cerium concentration and temperature dependence of the luminescence of Lu2Si2O7∶Ce scintillator.J.Alloys Compd.,2011,509(9):3855-3858.
[11]	Drozdowski W,Wojtowicz A J.Fast 20 ns 5d-4f luminescence and radiation trapping in BaF2∶Ce.Nucl.Instrum.Meth.A,2002,486(1/2):412-416.
[12]	Pidol L,Kahn-Harari A,Viana B,et al.High efficiency of lutetium silicate scintillators,Ce-doped LPS,and LYSO crystals.IEEE T.Nucl.Sci.,2004,51(3):1084-1087.

上一张下一张

计量

下载量()
访问量()

作者相关

文章评分

您的评分：
1

0%
2

0%
3

0%
4

0%
5

0%

材料期刊网