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ce  : YAG晶体的闪烁特性及其应用

Ce:YAG高温闪烁晶体不但具有闪烁性能，而且具有良好的光脉冲分辨射线和粒子的能力，能与硅光二极管有效耦合，耐高温不潮解，可在极端条件下应用。因此，用Ce:YAG与硅光二极管耦合制成的闪烁探测器可普遍应用于低能射线、粒子等轻带电粒子的探测等核物理实验。此外，Ce:YAG单片机还可以作为扫描电子显微镜的显示元件，在大规模集成电路的检测中有着重要而普遍的应用。另外，与CsI:Tl闪烁晶体相比，Ce:YAG闪烁晶体响应小，光衰减快，在小于500Kev的能量范围内不潮解，有望部分替代CsI:Tl闪烁晶体。 Ce:YAG是提拉法生长的吗？超薄片CeYAG晶体

Ce:YAP晶体的光谱特性

Ce3离子的光谱是由不同宇称的5d-4f跃迁产生的，因此晶体场对光谱有重要影响。YAP晶体具有畸变的钙钛矿结构，属于正交晶系(晶胞参数分别为a=5.176，b=7.35，c=5.307)，空间群为-pnma  [66]。在YAP晶格中，Al3离子在钙钛矿结构中占据C1位对称的b位，其配位数为8；Y3离子在此结构中占据C1h对称的A位，配位数为12。当Ce3离子进入YAP晶格时，Ce3离子取代了具有C1h对称性的Y3离子。4f1电子构型Ce3离子的基态由2F7/2和2F5/2组成。室温下，一个电子占据基态2f5/2。5d态在低对称晶场(C1h)的作用下分裂成五个子能级其能级重心约为38300cm-1，f-d吸收和发射的斯托克斯频频移约为4500cm-1。当电子在5d-4f能级之间跃迁时，形成宽带吸收激发和发射光谱。在180-300 nm范围内有5个吸收带，峰值波长分别为220nm、238nm、275nm、290nm和303nm(一般在光谱上只能观察到0终4个峰值波长)，但这5个激发带在其激发光谱中是可以区分的(对应于370nm处的发射)。YAP晶体的基本吸收边(带隙)约为7.6eV 山东CeYAG晶体价格实惠温梯法生长Ce:YAG晶体?

ce:YAG晶体属于无机闪烁晶体，无机闪烁晶体机理2：电子空穴对的产生。由于原子内层电子能级之间的跃迁，会产生X射线，可能被闪烁体重新吸收，产生新的空穴和自由电子；另一方面，具有较高能量的初级光电子和次级俄歇电子主要通过下式(1.2)的级联电离过程弛豫以耗散它们的能量。

A  + e   A  2 e

A  + 2 e   A  3 e

另外，在电子－电子驰豫过程中，电子还可以通过在晶体中形成F、H以及其它的点缺陷而损失其能量。0终将在无机闪烁晶体中形成大量的导带电子、价带空穴以及芯价激子等。在闪烁的第二阶段，一些快速电子还会与原子的价电子相互作用而引起电子连续的集体振荡，形成元激子(Plasmons)，其能量一般为10到20eV，寿命为10-15秒。闪烁晶体中的元激子会衰减为电子空穴对。

Ce:YAP晶体中Ce3离子5d4f跃迁对应的荧光光谱为330 ~ 400nm之间的一个带，其峰值约为365 ~ 370nm。Ce3的光致发光强度以单指数形式衰减，其衰减常数在室温下约为16 ns[73]。高能射线和粒子激发产生的闪烁光衰减常数远大于16ns，一般在22-38 ns之间，也有慢成分和强背景[8][70]，如图1-5 [8]。这主要是由于Ce3离子中心电荷载流子的延迟复合。此外，Ce:YAP晶体的吸收光谱和荧光光谱受不同的生长方法和不同的后热处理工艺的影响很大。这主要是由于不同性质的色心的存在和ce离子的价态(Ce4对Ce3有猝灭作用[59])。因此，不同生长方法得到的Ce:YAP晶体的闪烁特性会有所不同。Baryshevsky等人【72】研究了直拉法和真空水平区熔法生长的YAP和Ce:YAP晶体的光谱特性，提出了这两种方法中的色心模型真空气氛中生长的晶体的色心是电子俘获色心，即F(VO  2e)和F  (VO  e)。直拉法的色心类型主要是空穴俘获色心，即Vc2-(Vc  h)和Vc-(Vc  2h)，出现在(f  -VC-)的构型中，如下图所示。下图所示光子频率为 1=277 nm， 2=410 nm， 3=602 nm， 4=666 nm， 5=520 nm， 6=615 nm， 7=333 nm。。Ce:YAG具有快衰减以及在550nm发射荧光，使得它可以应用于中低能量γ射线α粒子的探测等领域！

温度梯度法生长Ce:YAG高温闪烁晶体的优点是：(1)温度梯度法生长过程中，坩埚、晶体和加热区不移动，消除了机械运动引起的熔体涡流。晶体生长在稳定的温度梯度场中，在一定程度上压迫了熔体涡旋和对流，可以消除固液界面的温度和浓度波动，避免过多的缺陷；(2)新生长的晶体被熔体包围，从而可以控制其冷却速率，以降低晶体的热应力和由此产生的缺陷，如裂纹和位错；(3)与通常的直拉法相比，温度梯度法采用Mo坩埚，不但可以生长更大的单晶，而且降低了成本；(4)温度梯度法的整个生长体系处于弱还原气氛中，对于生长掺Ce3的高温闪烁晶体具有一定的优势。

当然，为了获得高质量、大尺寸的Ce:YAG高温闪烁晶体，需要根据YAG晶体的特性优化生长系统的温度场，即采取必要的措施调整生长系统，使晶体的固液界面平整，从而克服YAG晶体刻面生长严重的问题。

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