在40k，由在X-ray激發(fā)的純CsI晶體的能量效率為30%；然而，它的發(fā)光效率在室溫下非常低，這就是為什么純CsI晶體難以用于閃爍過程的原因。堿土金屬氟化物，如氟化鈣、氟化鍶等。在室溫下，激子發(fā)光仍然保持高產(chǎn)率。在這種情況下，我們可以討論Vk中心在上述反應(yīng)中亞穩(wěn)態(tài)的作用。因此，離子晶體表現(xiàn)出一種非常有趣的性質(zhì)，即純晶體或沒有發(fā)光中心的晶體可以產(chǎn)生有效的發(fā)光。這是因?yàn)樵谳椪者^程中，晶體中會(huì)產(chǎn)生大量的Vk發(fā)光中心。在維克激子發(fā)光后，VK中心消失了，水晶恢復(fù)了原來的屬性。由于晶體放肩階段屬?gòu)?qiáng)迫限制晶體直徑增大的過程，晶體尺寸的變化率比較大。浙江雙折射CeYAP晶體作用
近年來，Ce:YAG單晶薄膜和Ce:YAG陶瓷等閃爍體以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)引起了人們的關(guān)注。硫化物閃爍晶體的帶隙較小，鈰離子摻雜的硫化物閃爍晶體也具有光衰減快、密度大的特點(diǎn)。例如Ce:Lu2S3晶體具有高光輸出(約30000光子/兆電子伏)、快速光衰減(約32納秒)、重密度(約6.25克/立方厘米)和高有效原子序數(shù)(Zeff=66.8)的特點(diǎn)。但是硫化物晶體也很難生長(zhǎng)，不受人青睞。目前Ce:YAG高溫閃爍晶體已經(jīng)商業(yè)化，主要用于掃描電子顯微鏡(SEM)的顯示元件，其生長(zhǎng)方法主要有直拉法和溫度梯度法。山西品質(zhì)CeYAP晶體生產(chǎn)CeYAP晶體閃爍速度快、光產(chǎn)額高、機(jī)械和化學(xué)性能優(yōu)異。
作為自由離子，Ce3的4f和5d能級(jí)差為6.134 eV (202nm/49340cm-1) [14]。在晶體場(chǎng)的作用下，4f和5d之間的能級(jí)距離普遍減小。晶體場(chǎng)力越大，能級(jí)間距越小。從前面的討論可以看出，4f能級(jí)在內(nèi)層被屏蔽，基本不受晶場(chǎng)影響。5d態(tài)被晶體場(chǎng)分裂，導(dǎo)致4f和5d能級(jí)重心距離縮短。P. Dorenbos認(rèn)為，晶體場(chǎng)引起的5d能級(jí)分裂程度取決于Ce3周圍陰離子多面體的大小和形狀[15]。基于Ce3離子以上獨(dú)特的能級(jí)結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性，以Ce3離子為激發(fā)離子的無機(jī)晶體一般光輸出高，衰減時(shí)間快，更適合作為閃爍晶體。
在吸收伽馬量子后的10-10s內(nèi)，離子晶體包含大量Vk中心和位于導(dǎo)帶中的自由電子。Vk心臟在閃爍過程中起著重要作用。軸向弛豫也受到價(jià)帶激子和(X22-)*分子中空穴組成的影響。對(duì)于高能激發(fā)，直接形成價(jià)帶激子的概率比較低，而囚禁的激子可以通過Vk中心俘獲自由電子形成。那么處于激發(fā)態(tài)的被囚禁的激子可以發(fā)射光子，這就是所謂的激子發(fā)光。這種發(fā)光源于導(dǎo)帶中的電子和Vk中心之間的相互作用，一個(gè)Vke配置的自陷激子。這種發(fā)光具有與由晶體中的光致激發(fā)形成的陰離子激子發(fā)光相同的特征。堿金屬鹵化物晶體的本征激子發(fā)光只在低溫下有效，此時(shí)空穴自陷形成的Vk中心是不動(dòng)的。通過分析Ce: YAP晶體的自吸收機(jī)制，發(fā)現(xiàn)在YAP中存在一個(gè)Ce4離子的寬帶電荷轉(zhuǎn)移吸收峰。
摻鈰鋁酸釔(Ce: YAP)和釔鋁石榴石(Ce: YAG)高溫閃爍晶體不jin具有高光輸出和快速衰減的閃爍特性(表1-5)，而且具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能(表1-6)。它們具有密度低、有效原子序數(shù)小的缺點(diǎn)，但可以廣泛應(yīng)用于中低能射線和粒子探測(cè)領(lǐng)域。Ce: YAP和Ce: YAG是兩種典型的高光輸出、快速衰減的高溫?zé)o機(jī)閃爍晶體，已經(jīng)在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。對(duì)它們的生長(zhǎng)特性、晶體缺陷和光學(xué)閃爍性能的研究，對(duì)其他鈰離子摻雜的高溫閃爍晶體的研究和探索具有重要的參考意義。CeYAP高溫閃爍晶體具有優(yōu)異的閃爍性能和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。浙江雙折射CeYAP晶體作用
通常高能射線與無機(jī)閃爍晶體相互作用存在有三種方式，光電效應(yīng)，康普頓散射，正負(fù)電子對(duì)。浙江雙折射CeYAP晶體作用
在弱還原氣氛下生長(zhǎng)的Ce:YAP晶體，發(fā)現(xiàn)自吸收得到有效緩解，2mm厚度晶體透過邊藍(lán)移近30nm，熒光激發(fā)的發(fā)光強(qiáng)度提高了50%以上。同時(shí)研究了還原氣氛生長(zhǎng)對(duì)Ce:YAP晶體其他閃爍性能的影響。1．生長(zhǎng)了不同價(jià)態(tài)離子摻雜的Ce:YAP晶體，以研究電荷補(bǔ)償效應(yīng)對(duì)Ce4+離子的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩價(jià)離子對(duì)Ce:YAP晶體閃爍性能有很強(qiáng)的負(fù)面影響，四價(jià)離子則有于助提高晶體的部分閃爍性能。2．研究了Mn離子摻雜對(duì)Ce:YAP晶體性能的影響。發(fā)現(xiàn)YAP基質(zhì)中Ce，Mn之間存在明顯的能量轉(zhuǎn)移過程。由于存在Ce3+離子的非輻射躍遷，Ce,Mn:YAP的衰減時(shí)間的快慢成分均變?yōu)樵瓉淼囊话耄渲锌斐煞譃?0ns左右，其小尺寸樣品可作為超快閃爍體應(yīng)用。Ce:YAP晶體的吸收光譜和熒光光譜受不同的生長(zhǎng)方法和不同的后熱處理工藝的影響很大。浙江雙折射CeYAP晶體作用
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