PDF《钨酸 铅》

第12卷第4期1997年s月无机材料学报Jourxl己of11 一orgai一 i e M a t e r i a l s V b l .

1 2 , N o .

4 A u g . ,

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9 7 钨酸 铅PbWO;

闪烁 晶体 缺 陷研 究进展'冯锡淇殷之文(中国 科 学院 上海硅酸盐研究所无机功能材料开放实验室上海200050)摘要本文介 绍近年来钨酸 铅 晶体缺 陷研究方 面的进展 , 这 些结果表 明了在钨酸铅 晶体 闪 烁性 能研究 中考虑 晶体缺 陷影 响 的重要 性.根据钨酸铅 晶 体的特点 , 就 闪烁性 能与非化学 计量 配比、晶体结构 / 多型 性、杂质效应 以及 氧组份等 因 素的 关系进行 了简略的讨论 . 关键1引言 词PbwO;

晶体,晶体 缺陷,闪烁 性能 将于

2 1 世纪 初在欧洲核子研 究 中心 C E R N 建成 的 大型 强 子对撞 机LHC将是 一 台超高 能量 、 高流强的质 子一质子对 撞机 . 它对于使用 于 其上 的探测 器 有极高的要 求,包括抗辐 照(I O M r a d 和10 `

4 中子 / e n 飞2 ) 和 快速 (6 o M H z 相 互作用 速率或分辨 时间 < Z o n s )川.目前 , 钨 酸铅 晶体 (P b w O ;

, 以下 简称 P W O ) 的综 合性 能 使它 成 为新一 代高分 辨率 电磁 量能器用 闪烁晶体性能和 价 格的 良好折衷 比3},是LHc最有希望 的候选 者4[].因此 , 最近几年 , 特别 是19

9 4 年以 来,有关各国对 P w O 进行 了较 大规 模的 集 中研究 , 主要目标 是全 面 改进 P W O 的 闪烁 性能 和制备方法 . 固体 性能 大体 上可分为两类:一类是非结构敏感的,同一 材料不 同样 品的 测量结果差 别不大;

另一类是 结构 敏感的,同一材料的不同样 品问往往差 异很大s[].闪烁晶体 种类 繁多,其结构 敏感性问题 在 以往大 量文献中,除掺杂 剂和原料 沾污问题外 , 并未给予 足够的注意 网.近年来 , 很多研究工作表 明 闪烁性能 的结构敏 感性 因 材料而 异,如sCl晶体可 以经 受热锻或挤 压等加 工处理 , 晶格 虽因此经受严重 畸 变而 其闪烁性能 改变甚少;

相反,另一些材料的闪 烁性能 则显示明显 的结构 敏感性.至少,在PWO上所进行的 大量研究 已清楚地 显示这一点.PwO是众 多二 价金 属 钨酸 盐 中的一 种,但其闪 烁性能 显 著不 同于 其 它钨酸 盐 晶体 , 并呈 现更为丰富 的缺陷现象・本文简要介绍近年来 P w O 晶体 缺陷(包括 杂质) 研 究方 面的进展 , 并结 合钨 酸铅晶体结 构的多型性、非化学计量 配 比和 组份 元素 的 可变 价态 等特 点,对PwO闪烁性能 与 晶体缺 陷的 关系 作 简略 的讨论 . 至于PwO的闪 烁性 能及与其 它材料 的 比较 , 已在 另 一篇综 述 中详细介 绍v[],这里略 而不提.2PbWO4晶体 的发 光 机制 自rK龟er于19

4 8 年 首次报 道PwO晶体的发光 现象以来,已对它 进行了广泛的研 究l[一13].虽然对发光 机制 尚未形成 一致的看 法,但主 要 的实 验结果可归纳如 下:1.至少存在 一个蓝发光 带、二个红光 带和 位于 黄绿区的二 个 大部 重叠 的发光带 , P w O 的激 发和发 射谱见 图1;

2.所有的发 光带在高温 下热 淬灭 ;

3 . 绿发光带有偏振性,而蓝光 *

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0 6 年s月26日收到 初稿,9月17日收 到 修改 稿450无机材料学报12卷是非 偏振的;

4.所有 样品在脉冲 x 射 线激 发下 具有 快 的衰减特性 , 特 别是 峰值 在430nm,FwHM(半高宽) 为0.scv的蓝 发光带 , 衰减 常数仅为 3~