Gd3(Al,Ga)5O12:Ce闪烁晶体扭曲生长、组分偏析与性能研究

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

来源：无机材料学报, 2021, 36(02): 188-196.

• 多晶扭曲生长
• 温度梯度
• 组分偏析
• 衰减时间

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。

• 单位
  南京航空航天大学; 上海理工大学; 航天学院; 中国科学院; 工业和信息化部; 中国科学院上海硅酸盐研究所