稀土闪烁晶体研究进展

摘要：

稀土闪烁晶体能够将高能射线/粒子转换为紫外或可见荧光脉冲,是核辐射探测的关键材料.从元素组成出发,将稀土闪烁晶体分为卤化物和氧化物两大类,总结了典型稀土闪烁晶体的基本闪烁性能及结晶学结构特征.稀土离子独特的4f电子结构使其具有优异的发光性能.一方面,具有完全自旋宇称允许的5d→4f跃迁的稀土离子Ce3+,pr3+,Eu2+可作为闪烁晶体的发光中心,能够有效提高闪烁响应能力.稀土离子4f轨道被外部5s25p6轨道屏蔽,受外界环境影响较小,而5d轨道裸露在外,与周围环境相互作用较强,稀土闪烁晶体的组成和结构特性决定了其闪烁性能.另一方面,Y3+,La3+ (4f0),Lu3+(4f14)属于光学惰性稀土离子,是基质材料的理想化学组成.结合稀土卤化物、稀土铝酸盐、稀土硅酸盐等典型稀土闪烁晶体的组成设计和大块晶体生长进展,以及针对我国闪烁晶体专利保护特点和发展中存在的问题,展望了稀土闪烁晶体的未来发展方向.

关键词：稀土元素、闪烁晶体、发光机理、晶体生长、专利保护

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资助基金：国家自然科学基金批准号:51125009,91434118,21401185、国家自然科学基金创新研究群体项目编号:21521092和中国科学院“百人计划”资助项目

在线出版日期：2016-08-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：657-673