對于摻Ce3的無機閃爍晶體，高能射線作用下的閃爍機制一般認為如下[16，17]:晶體吸收高能射線后，晶體內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱化電子空穴對。由于鈰元素的四階電離能是所有稀土元素中比較低的(如圖1-6所示)，晶體發(fā)光中心的Ce3離子首先俘獲一個空穴形成Ce4離子。然后一個電子被捕獲，變成Ce3。此時，電子和空穴被鈰離子重組。復合產(chǎn)生的能量將Ce3離子從4f基態(tài)激發(fā)到5d激發(fā)態(tài)，然后Ce3離子從5d激發(fā)態(tài)輻射弛豫到4f基態(tài)發(fā)光由于摻雜鈰離子的無機閃爍體通常具有高光輸出和快速衰減的特點。Ce和Mn: YAP的衰變時間明顯短于Ce、Mn : YAP，其快、慢成分分別為10.8ns和34.6 ns。山東CeYAP晶體公司

YAP晶體屬于扭曲鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的正交晶系，可視為晶格常數(shù)A=5.328，B=7.367，C=5.178的Al-O 八面體，所有頂點共享而成的三維結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。一個YAP原細胞中有四個YAP分子，晶體中有兩種可以置換的陽離子位置：一種是扭曲的YO12多面00置(y3半徑ry=1.02)；另一個接近理想的八面00置(ral=0.53)。Ce3離子的半徑為1.03，取代了YAP中具有C1h對稱性的Y3離子。由于失真，實際配位數(shù)相當于8。該體系中有三種穩(wěn)定的化合物：(1) y3al5o12 (YAG)，摩爾比為1)y2 O3al2o 3=:5；(2)摩爾比為2:1的單斜化合物y4al 2o 9(YAM)；(3)摩爾比為1:1的氧化釔(YAP)。YAP是一種均勻熔化的化合物，從熔點到室溫沒有相變。山東CeYAP晶體廠家YAP基體中Mn離子和Ce離子之間存在明顯的能量轉(zhuǎn)移過程。

用溫梯法成功生長了直徑為 110mm 的大尺寸 Ce: YAG 閃爍晶體，晶體具有良好的外形和光學性質(zhì)。研究了不同溫度和氣氛等退火條件對 Ce: YAG（TGT）閃爍晶體發(fā)光性能的影響，發(fā)現(xiàn)1100℃ 氧氣退火對提高晶體的發(fā)光強度具有比較好效果，發(fā)光強度提高了近60%。并初步分析了 Ce: YAG（TGT）閃爍晶體存在的缺陷以及其對晶體的發(fā)光性能和閃爍時間的影響。測試了大尺寸 Ce: YAG 閃爍晶體的相對光輸出、γ射線靈敏度與DD中子靈敏度、γ射線相對能量響應(yīng)等性能，結(jié)果表明溫梯法生長的Ce: YAG 晶體在高能射線和中子探測方面具有較大的應(yīng)用價值。 陜西CeYAP晶體供應(yīng)YAP中形成色心的另外一種可能原因是晶體中存在雜質(zhì)離子.

國外生長的YAP單晶已達到50毫米，長約150毫米，重約1380克。隨著生長技術(shù)的提高，中科院上海光學力學研究所已經(jīng)能夠生長出直徑為50 mm的大單晶，但形狀控制和質(zhì)量有待進一步提高。比較了不同價離子摻雜對Ce: YAP晶體閃爍性能的影響。結(jié)果表明，二價離子摻雜對Ce: YAP晶體的閃爍性能有很強的負面影響，而四價離子摻雜有助于提高Ce:Yap晶體的部分閃爍性能。還研究了錳離子摻雜對Ce: YAP晶體性能的影響。發(fā)現(xiàn)YAP基體中Mn離子和Ce離子之間存在明顯的能量轉(zhuǎn)移過程，Ce和Mn: YAP的衰變時間明顯短于Ce、Mn : YAP，其快、慢成分分別為10.8ns和34.6 ns。過渡金屬離子污染造成Ce: YAP吸收帶紅移可能性不大。

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。Ce:YAP晶體在弱還原氣氛中生長，發(fā)現(xiàn)晶體的自吸收被有效壓制。陜西新型CeYAP晶體批發(fā)價

Ce 3的光致發(fā)光強度呈單指數(shù)形式衰減，室溫下其衰減常數(shù)約為16-18n。山東CeYAP晶體公司

本文主要討論了大尺寸Ce:YAP晶體的生長和自吸收以及用溫度梯度法生長和退火大尺寸Ce:YAG晶體，以提高晶體的實用性能。釔鋁石榴石(Y3Al5O12或YAG)單晶是一種優(yōu)良的激光基質(zhì)材料和光學襯底材料，其中Nd:YAG和Yb:YAG激光晶體得到了普遍的應(yīng)用。Ce:YAG晶體作為閃爍材料在1992年引起了人們的注意。Moszynski和Ludziejewski分別于1994年和1997年系統(tǒng)地研究了Ce:YAG晶體的閃爍特性，指出Ce:YAG晶體具有優(yōu)異的閃爍特性。同時，國內(nèi)生長的Ce:YAP晶體的自吸收問題長期存在，導致無法有效提高光產(chǎn)額。因此，解決自吸收問題，生長大尺寸Ce:YAP晶體對閃爍材料的研究和應(yīng)用具有重要意義。山東CeYAP晶體公司

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