《雙讀出量能器用矽酸鉍閃爍晶體生長與性能最佳化研究》是依託上海套用技術大學，由徐家躍擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：雙讀出量能器用矽酸鉍閃爍晶體生長與性能最佳化研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：徐家躍
- 依託單位：上海套用技術大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雙讀出量能器是一種全新設計的高能粒子探測裝置，它能同時收集到激活介質發出的Cherenkov光和閃爍光並實現有效分離，從而獲得高能粒子的更全面信息。現有Cherenkov輻射體和閃爍體都無法滿足這種設計的要求。Bi4Si3O12（BSO）晶體因為較短的吸收邊和適中的衰減時間被認為是最有潛力的候選材料。但BSO晶體生長難度大，離子摻雜對發光影響的研究很少。本項目在已有研究基礎上採用坩堝下降法生長摻雜BSO晶體，通過添加少量GeO2來抑制組分偏析；探討摻雜對BSO晶體發光機制的影響，通過理論計算優選摻雜離子；利用離子摻雜來調節晶體的吸收邊，提高Cherenkov光發光效果，實現與閃爍光的有效分離；最終解決BSO晶體Cherenkov光弱、光輸出較低、信號有效分離難等問題，推進BSO晶體的雙讀出套用。
結題摘要
Bi4Si3O12（BSO）晶體具有較短的吸收邊、較快的衰減時間和適中的光輸出，被認為是雙讀出量能器等套用的最佳候選材料。但BSO晶體生長難度大，離子摻雜對發光的影響研究還比較少。本項目研究了Sm、Yb、Ho、Gd、Tb、Eu、Tm、Dy、Ce等稀土摻雜BSO晶體的下降法生長，系統測試了這些晶體的發光特性和閃爍性能，發現Ce摻雜可將BSO晶體吸收邊紅移40nm，而Dy摻雜則可顯著提高BSO晶體的光產額，最多比純BSO晶體高出50%。研究還發現，少量Dy摻雜對BSO晶體閃爍發光起到敏化作用，超過0.1mol%的Dy摻雜會與Bi發光產生競爭，降低晶體的光輸出。稀土摻雜還能有效抑制組分偏析，有利於晶體生長。此外，高濃度稀土摻雜BSO晶體還可作為螢光材料用於大功率LED照明。
