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1英寸Cs2LiLaBr6∶Ce闪烁晶体的生长及性能研究

2021-11-26何君雨魏钦华童宇枫吴云涛杨洁男秦来顺

人工晶体学报 2021年10期
关键词:生长

何君雨,李 雯,,魏钦华,童宇枫,吴云涛,杨洁男,向 鹏,秦来顺

(1.中国计量大学材料与化学学院,杭州 310018; 2.中国科学院上海硅酸盐研究所,人工晶体研究中心,上海 201899)

6Li同位素能通过核反应法与电中性的中子相互作用,其热中子截面为940×10-28m2,核反应能量高,易于与γ射线脉冲幅度甄别,而中子探测通常伴随γ射线背景,因而发展了一系列Li基闪烁晶体用于中子和γ射线双模探测甄别[1]。鉴于中子探测在核能利用、军备控制、反恐安检等领域的日益广泛和潜在的应用,n/γ双读出闪烁晶体成为近20年来国际闪烁晶体材料与核辐射探测领域研究与应用的热点、前沿之一,其中LiBaF3∶Ce、LiCaAlF6∶Ce、Li6Gd(BO3)3∶Ce和钾冰晶石型等Li基闪烁晶体受到广泛关注和深入研究[1-8],尤以钾冰晶石结构的Li基闪烁晶体的n/γ双读出探测甄别性能优异[9]。与Li玻璃、LiI∶Eu、LiF/ZnS∶Ag、Li6Gd(BO3)3∶Ce、LiBaF3∶Ce等常见Li基中子闪烁体[10-11]相比,钾冰晶石结构的Li基闪烁晶体具有光输出高、衰减时间快、能量分辨率优异、α/β高等优点,具备热中子和γ射线双模量探测与甄别,其中Cs2LiYCl6∶Ce(CLYC∶Ce)[12]和CLLB∶Ce为突出代表,得到国内外的高度关注。

CLLB∶Ce晶体的密度为4.2 g/cm3,双读出闪烁性能最早由Jarek Glodo等于2011年报道[1,13],中子和γ激发光输出分别为180 000 ph/n和60 000 ph/MeV,能量分辨率达到~3%的极佳水平,PHD和PSD两种方式的n/γ分辨均良好,而且CLLB∶Ce晶体的γ射线激发闪烁性能与LaBr3∶Ce晶体相当,光输出均一性和温度依赖性优异,在-10 ℃到140 ℃宽广的温度范围内具有良好的双读出性能,温度特性优于CLYC∶Ce晶体,在核测井和空间探测等应用领域具有明显优势[14]。

国际上对于CLLB∶Ce晶体的闪烁性能研究报道充分,研究与应用的样品尺寸在不断增大,但涉及关键核心技术的晶体生长研究却鲜见报道。……

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