Gd3（Al,Ga）5O12:Ce闪烁晶体扭曲生长、组分偏析与性能研究
来源期刊：无机材料学报2021年第2期
论文作者：孟猛 祁强 丁栋舟 赫崇君 赵书文 万博 陈露 施俊杰 任国浩
文章页码：188 - 196
关键词：多晶扭曲生长;温度梯度;组分偏析;衰减时间;
摘 要：新型闪烁晶体Gd3（Al,Ga）5O12:Ce（简写为GAGG:Ce）在制备过程中易出现多晶扭曲生长、组分偏析等问题,严重影响晶体的性能。为了得到大尺寸高质量的GAGG:Ce晶体,采用X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和X射线激发发射谱（XEL）等手段,结合熔体特性分析了GAGG:Ce晶体多晶扭曲生长、组分偏析的形成机制。通过调整温场、抑制组分挥发等方法生长出φ50 mm×120 mm的GAGG:Ce晶体,并重点研究了GAGG:Ce晶体的光谱特性与闪烁性能。结果表明:GAGG:Ce晶体的光输出达58000ph./MeV,能量分辨率为6.4%@662keV,在550～800 nm波长区间的透过率约为82%。晶体闪烁衰减快分量为126 ns （83%）,慢分量为469 ns （17%）。晶体的发射峰中心波长在550nm左右,与硅光电倍增管的接收波长匹配,且发光峰值处的透过率EWLT（EmissionWeighted Longitudinal Transmittance）值高达79.8%。GAGG:Ce晶体兼具高光输出与高能量分辨率,在中子和伽马射线探测领域具有广阔的应用前景。
孟猛1,2,3，祁强1,4，丁栋舟1,5，赫崇君2,3，赵书文1，万博1，陈露1，施俊杰1,5，任国浩1,5
1. 中国科学院上海硅酸盐研究所2. 南京航空航天大学工业和信息化部重点实验室空间光电探测与感知实验室3. 南京航空航天大学航天学院4. 上海理工大学材料科学与工程学院5. 中国科学院海西创新研究院
摘 要：新型闪烁晶体Gd3（Al,Ga）5O12:Ce（简写为GAGG:Ce）在制备过程中易出现多晶扭曲生长、组分偏析等问题,严重影响晶体的性能。为了得到大尺寸高质量的GAGG:Ce晶体,采用X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和X射线激发发射谱（XEL）等手段,结合熔体特性分析了GAGG:Ce晶体多晶扭曲生长、组分偏析的形成机制。通过调整温场、抑制组分挥发等方法生长出φ50 mm×120 mm的GAGG:Ce晶体,并重点研究了GAGG:Ce晶体的光谱特性与闪烁性能。结果表明:GAGG:Ce晶体的光输出达58000ph./MeV,能量分辨率为6.4%@662keV,在550～800 nm波长区间的透过率约为82%。晶体闪烁衰减快分量为126 ns （83%）,慢分量为469 ns （17%）。晶体的发射峰中心波长在550nm左右,与硅光电倍增管的接收波长匹配,且发光峰值处的透过率EWLT（EmissionWeighted Longitudinal Transmittance）值高达79.8%。GAGG:Ce晶体兼具高光输出与高能量分辨率,在中子和伽马射线探测领域具有广阔的应用前景。
关键词：多晶扭曲生长;温度梯度;组分偏析;衰减时间;
