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人工晶体学报 ›› 2021, Vol. 50 ›› Issue (10): 1925-1932.

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基质组分配比对Cs2LiYCl6∶Ce晶体生长及闪烁性能的影响

王绍涵, 吴云涛, 李焕英, 史坚, 任国浩   

  1. 中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 200050
  • 收稿日期:2021-10-09 出版日期:2021-10-15 发布日期:2021-11-24
  • 通讯作者: 任国浩,博士,研究员。E-mail:rgh@mail.sic.ac.cn
  • 作者简介:王绍涵(1993—),男,河北省人,研究实习员。E-mail:wangshaohan@mail.sic.ac.cn。任国浩(1961—),男,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员,《人工晶体学报》编委。主要从事无机闪烁晶体的研究、开发及其在核辐射探测技术中的应用研究。承担了国家自然科学基金、科技部“863”课题、工业和信息化部、上海市自然科学基金以及国防科工局部署的多项研究课题。已发表学术论文160余篇,申请并获得授权专利8项,制定行业标准2项,与他人合作编著学术著作2部。获得国家发明三等奖、中国科学院发明二等奖、宝钢教育奖、嘉定区科技功臣奖和中国科学院“朱李月华优秀教师奖”等奖项,享受国务院政府特殊津贴。获得中国稀土学会2009—2016年度“优秀学会工作者”荣誉称号。
  • 基金资助:
    自然科学基金NSAF项目(U2030115)

Effect of Matrix Composition Ratio on the Growth and Scintillation Properties of Cs2LiYCl6:Ce Crystal

WANG Shaohan, WU Yuntao, LI Huanying, SHI Jian, REN Guohao   

  1. Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
  • Received:2021-10-09 Online:2021-10-15 Published:2021-11-24

摘要: Cs2LiYCl6∶Ce(CLYC∶Ce)是一种具有良好能量分辨率、高光输出,以及优秀的中子/伽马分辨能力的新型闪烁晶体,但因其组分复杂,晶体生长很困难。本文使用坩埚下降法分别生长了LiCl占57%、60%和63%(摩尔分数)及CsCl与YCl3比例为1.9∶1和2.1∶1共5种不同组分配比的CLYC晶体,发现LiCl占比为60%的组分得到的CLYC相体积占比最大,而改变CsCl与YCl3的比例对晶体生长没有明显的积极作用。5 mm×5 mm×5 mm和φ25 mm×10 mm样品在137Cs激发下的能量分辨率分别为4.8%和5.6%。CLYC晶体在662 keV伽马射线激发下的闪烁衰减时间为17 ns、436 ns和3 603 ns。

关键词: Cs2LiYCl6∶Ce, 稀土卤化物, 闪烁晶体, 坩埚下降法, 晶体生长, 闪烁性能

Abstract: Cs2LiYCl6:Ce (CLYC:Ce) is a new type of scintillation crystal with good energy resolution, high light output and excellent neutron/gamma discrimination ability. However, its complex composition results in many difficulties for crystal growth. In this paper, five different CLYC crystals with different composition ratios of LiCl accounted for 57%, 60% and 63% (mole fraction) and CsCl to YCl3 ratios of 1.9:1 and 2.1:1 were grown using the vertical Bridgman method. It is found that optimal proportion for high quality CLYC is 60% LiCl, where the volume ratio of transparent CLYC phase to the total ingot is the largest. Changing the ratio of CsCl to YCl3 has no obvious positive effect on crystal growth. The energy resolution of 5 mm×5 mm×5 mm and φ25 mm×10 mm samples excited by 137Cs is 4.8% and 5.6%, respectively. The scintillation decay time of CLYC crystal under 662 keV gamma-ray excitation is 17 ns, 436 ns and 3 603 ns.

Key words: Cs2LiYCl6:Ce, rare earth halide, scintillation crystal, Bridgman technique, crystal growth, scintillation property

中图分类号: