田瑞丰,张 璐,潘明艳,齐红基

(1.中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800； 2.中国科学院大学，北京 100049)

0 引 言

Yb∶Y3Al5O12(Yb∶YAG)既是一种高效的激光晶体也是一种超快的闪烁晶体，激光二极管(LD)泵浦的Yb∶YAG激光晶体已得到广泛应用[1-2]，而关于Yb∶YAG闪烁晶体的研究和报道相对较少。2001年，法国科学家Guerassimova等[3]首次报道了X射线激发下Yb∶YAG晶体的电荷转移荧光， 333 nm和500 nm处的发光峰分别对应电荷转移态到Yb基态和激发态的发光过程(CTS→2F7/2，CTS→2F5/2)，室温下X射线激发下的衰减时间为2 ns，这一结果表明Yb∶YAG在超快脉冲辐射诊断方面有极大的应用潜力，也从此揭开了其作为闪烁晶体的研究篇章。同年，意大利科学家Antonini等[4]报道了Yb∶YAG在241Am产生的α射线激发下的光产额及其温度特性，晶体的光产额随着温度的升高先升高后降低，在-150 ℃下光产额达到最高，为8 000 ph/MeV，室温下为930 ph/MeV。2017年，西北核技术研究所严维鹏等对中科院上海光机所的Yb∶YAG晶体进行了测试，结果表明X射线激发下的相对光产额为1 900 ph/MeV，γ射线激发下的衰减时间有1.2 ns和11 ns两个分量，快慢分量比例为6∶1。2019年，美国加州理工学院朱人元教授团队在GHz硬X射线成像用超快无机闪烁体研究中报道了Yb∶YAG晶体的闪烁特性，α射线激发下光产额为110 ph/MeV，衰减时间为4 ns。由此可以得出，不同生长条件、不同激发源、不同测试方法下晶体的闪烁性能略有不同，但是整体都表现为发光强度偏低，具有纳秒量级的超快衰减时间。

高能射线激发下，Yb∶YAG晶体除了发出近紫外以及可见波段的发光外，还存在红外波段的发光，这是激发后电子从Yb3+激发态跃迁到基态的发光。……