安徽人工CeYAP晶體元件

為了了解過渡金屬摻雜對Ce: YAP自吸收可能產(chǎn)生的影響，我們對比了Cu(0.5%), Fe(0.5%)，Mn(0.5%) 等過渡金屬摻雜的純YAP晶體的透過譜。由此可見，Mn摻雜YAP在480nm處有明顯吸收峰，Cu 摻雜則在370nm左右存在吸收峰，F(xiàn)e摻雜YAP并將在下節(jié)討論。我們生長的Ce: YAP 在350nm到500nm范圍內(nèi)不存在額外吸收峰，少量過渡金屬離子的存在對吸收只會造成線性疊加影響, 且低濃度吸收并不足以造成Ce: YAP晶體的自吸收，因此過渡金屬離子污染造成Ce: YAP吸收帶紅移可能性不大。CeYAP晶體具有優(yōu)良的閃爍性能，其主要特點(diǎn)是光產(chǎn)額大，衰減時(shí)間短。安徽人工CeYAP晶體元件

Ce:YAP晶體的生長裝置圖有嗎？電子空穴對的產(chǎn)生，假設(shè)具有中等能量(小于0.1兆電子伏)的X射線或伽馬射線量子與閃爍體或任何凝聚物質(zhì)相互作用。在這種情況下，光電效應(yīng)占主導(dǎo)地位，在原子的內(nèi)殼層(通常是K層)會產(chǎn)生一個(gè)空穴和一個(gè)自由或準(zhǔn)自由電子。這個(gè)過程可以表示為一個(gè)原子A在固體中的單個(gè)電離反應(yīng)：AhAe，這里，h替代完全被固體吸收的入射光量子的能量，產(chǎn)生的一次電子的能量等于HEk，其中Ek是原子A的K電子殼層的能量(對于NaI和CsI晶體中的I原子，Ek約為33 KeV)。 四川國產(chǎn)CeYAP晶體離子摻雜濃度、原料的純度以及生長工藝條件等是影響CeYAP晶體缺陷的主要原因。

晶體中e3的電子結(jié)構(gòu)、能級結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性，給出了鑭系元素的電子殼層結(jié)構(gòu)和離子半徑。從表中可以看出，Ce元素的電子結(jié)構(gòu)為[Xe]4f15d16s2，所以Ce3的電子結(jié)構(gòu)以[Xe]4f1為特征，Ce3的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)為惰性原子結(jié)構(gòu)，0外層只有一個(gè)電子結(jié)構(gòu)，所以Ce3在晶體中具有獨(dú)特的能級結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性:Ce3離子的一個(gè)電子在4f能級上L=3，在5d能級上L=2，它們的宇稱不同，所以Ce3離子的5d-4f躍遷是允許的電偶極子躍遷。在這個(gè)允許的5d-4f躍遷中，電子在5d能級的壽命很短，一般在低5d能級的30~100ns，所以作為閃爍晶體的發(fā)光中心，它的衰變時(shí)間很短。

不同厚度Ce:YAP晶體自吸收比較。當(dāng)強(qiáng)度為J0的入射輻射穿過厚度為為x,的材料時(shí)，出射輻射的強(qiáng)度可以近似表示為：J=J0exp(-x) (1.8)其中為線性吸收系數(shù)。就伽馬射線而言，它們主要與固體中的電子相互作用。此時(shí)主要取決于固體中的電子密度ne和一個(gè)電子的吸收截面e，所以線性吸收系數(shù)也可以表示為：==(1.9)上式中的z袋表閃爍體的有效原子序數(shù)。閃爍晶體通常要求對入射輻射有較大的吸收系數(shù)。例如，對于層析成像技術(shù)，使用吸收系數(shù)大的材料不只可以使探測器尺寸緊湊，還可以提高其空間分辨率?？臻g分辨率對于核物理和高能物理實(shí)驗(yàn)中使用的探測器尤為重要。CeYAP晶體中存在著生長條紋、包裹沉積物、關(guān)鍵、孿晶及位錯(cuò)簇等。

用原來的小坩堝(8050mm)生長大尺寸晶體時(shí)，晶體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)制對流對熔體溫場，有很大擾動，導(dǎo)致晶體直徑控制問題，無法實(shí)現(xiàn)有效等徑，從而影響晶體質(zhì)量，如圖3.6所示。所以我們選擇了11080mm的銥坩堝，壁厚3 mm。在晶體生長過程中，溫場對晶體質(zhì)量有重要影響[88]。靜態(tài)下，溫度場比較簡單。主要考慮晶體的熱傳導(dǎo)和熱輻射，可以得到晶體的溫場沿軸向?qū)ΨQ。當(dāng)溫度梯度沿軸向距離增大時(shí)，各分量(軸向/徑向)呈指數(shù)下降，存在固液界面凹凸的臨界條件。詳細(xì)的計(jì)算過程和結(jié)果由Bu賴斯給出。隨著Ce3+ 離子濃度增加，CeYAP晶體的吸收邊發(fā)生紅移，造成了樣品的自吸收。安徽人工CeYAP晶體元件

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。安徽人工CeYAP晶體元件

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度(通常表示為X0)。它袋表閃爍體對輻射的截止能力。從上面的定義可以得出結(jié)論：X0=1/ (1.11)可以看出，輻射長度(X0)與吸收系數(shù)()成反比，所以吸收系數(shù)越大。輻射長度越短。輻射長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，晶體的輻射長度越短。由于電磁量熱儀用閃爍晶體的長度一般為20 X0，因此使用輻射長度較小的晶體有利于減小探測器的尺寸。另一方面，輻射長度越長，所需的材料越長，很難保證材料的均勻性。安徽人工CeYAP晶體元件

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