1.1.1.1 Ce:YAG晶体的结构和光谱特征 YAG晶体的矿物学名称为钇铝石榴石，分子式为Y3Al5O12, 属于立方晶系，空间群为Oh(10)-Ia3d, 点群m3m，其晶格常数为1.2008nm。石榴石的每个单位晶胞中含有8个Y3Al5O12分子，其***有24个Y3+，40个Al3+和96个O2-。Y3+处于8个O2-配位的十二面体格位。Al3+处于两种格位，40%的Al3+处于6个O2-配位的八面体格位，60%的Al3+处于4个O2-配位的四面体格位。八面体的Al3+形成体心立方结构，而四面体的Al3+和十二面体的Y3+处于立方体的面等分线上，如图1.3和图1.4所示。由于八面体和四面体都是歪斜的，因此石榴石结构是一种畸变的结构。稀土离子进YAG时一般取代Y3+位。Ce:YAG晶体的密度是多少？北京CeYAG晶体
在大多数无机闪烁晶体中，经常显示两个或更多的光衰减时间常数，它们分别对应于快成分和慢成分。BaF2晶体是目前所有无机闪烁晶体中光衰减常数0快(约0.8ns)的闪烁材料。此外，BaF2还具有约600毫微秒的慢分量[5][52][21]。
在许多闪烁计数应用中，不只无机闪烁晶体的光衰减性能特别重要，其光输出性能也同样重要。因此，品质因数(M)通常用于表征无机闪烁晶体的性能，M指光输出与光衰减的比率[13]
一般来说，m值越大意味着检波器的信噪比越好。 中国澳门质量好CeYAG晶体在氧气（空气）退火条件下，随温度升高，Ce: YAG 晶体的发光强度先增强后减弱，1100℃ 退火后发光强度比较大。
研究Ce:YAG闪烁晶体中Ce离子分布特征，对研究YAG闪烁晶体的性能及其应用具有重要的现实意义。值得注意的是，优良高温闪烁晶体Ce:LSO和Ce:LuAP也同样遭遇铈离子发光中心分布不均匀的问题。所以，研究Ce离子在YAG晶体中的分凝问题对其它高温闪烁晶体的研究具有借鉴作用。
另外，由于Ce离子分凝系数小，通常在提拉法生长Ce:YAG晶体的后期往往会产生组分过冷而严重影响了Ce:YAG晶体的质量。因此，探索其它的高温闪烁晶体的制备方法也具有重要的意义。
除了熔点温度高（1970oC）外， Ce:YAG晶体中存在的主要缺点是Ce离子在晶体中的分布不均匀，主要是由于Ce3+(0.118nm)和Y3+(0.106nm)离子的半径相差较大，其分凝系数较小（~ 0.1）造成的。发光中心分布在晶体中分布不均匀将会导致探测元件闪烁性能的差异，在一定程度上降低了闪烁探测器的整机性能。
研究表明[101]，Ce:YAG晶体的闪烁性能对Ce3+离子浓度有较强的依赖关系。下列图表分别表示了Ce:YAG闪烁晶体的光输出和衰减常数(快成分与慢成分)随Ce离子的浓度的变化关系。从表1-12中可以看出随着浓度的增加（0.012%-0.21%），Ce:YAG晶体的光输出增大（1000－1420phe/Mev），当浓度继续增加到1.08%时，其光输出又减小为1270phe/Mev。（表中所列光输出是通过比较661.6Kev能量γ射线（137Cs）全能峰的位置与单光电子峰位置获得的，采用XP2020Q光电倍增管记录[101]）。 Ce:YAG闪烁晶体在小于500Kev能量范围其γ响应小，光衰减快，不潮解。
1.1.1 研究目的铈离子掺杂的高温闪烁晶体具有高光输出快衰减等闪烁特征，是无机闪烁晶体的一个重要发展方向，而Ce:YAP和Ce:YAG是其中较有优势的晶体。随着应用需求的变化，对闪烁晶体尺寸的要求也在不断增加，生长大尺寸的闪烁晶体变得更为重要。同时国内目前生长的Ce:YAP 晶体普遍存在自吸收问题，导致光产额一直无法有效提高，且其机理至今仍不清楚。为了有效提高Ce:YAP 晶体的闪烁性能，解决其自吸收问题，提高晶体的发光强度，着重研究了Ce:YAP 晶体的自吸收机理。同时为了得到大尺寸高发光效率的Ce:YAG晶体，用温梯法尝试了大尺寸Ce:YAG晶体的生长，并对晶体的比较好热处理条件进行了摸索。本论文主要围绕大尺寸Ce:YAP晶体的生长及其自吸收问题，和温梯法大尺寸Ce:YAG晶体的生长和退火研究，以真正提高晶体的实用性能。 Ce:YAG晶体作为闪烁材料引起人们的注意则是在1992年[81]。湖北超薄片CeYAG晶体
用温梯法成功生长了直径为 110mm 的大尺寸 Ce: YAG 闪烁晶体，晶体具有良好的外形和光学性质。北京CeYAG晶体
Ce:YAG高温闪烁晶体除了具有表1-11所列的闪烁性能外，还具有较好光脉冲区分γ射线和α粒子的能力，能与硅光二极管有效耦合，耐高温不潮解，可以应用于极端条件下[100]-[102]。因此，Ce:YAG与硅光二极管耦合做成的闪烁探测器可以广泛应用于低能γ射线，α粒子等轻带电粒子探测等核物理的实验中[100][101]。另外，Ce:YAG单晶片还可以用作扫描电子显微镜的显示元件，在大规模集成电路的检测方面有着重要的广阔的应用[107]。另外，与CsI:Tl闪烁晶体相比，Ce:YAG闪烁晶体在小于500Kev能量范围其γ响应小，光衰减快，不潮解等，因此可望部分取代CsI:Tl闪烁晶体的应用，表1-11比较了Ce:YAG和CsI:Tl闪烁晶体的主要闪烁性能北京CeYAG晶体
