【摘 要】
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Mg4Ta2O9闪烁晶体光输出为11000-15000 photons/Me V,衰减时间为4.5μs,能量分辨率为6%,衰减时间快于CdWO4晶体,光产额及能量分辨率高于CdWO4晶体,低余辉特性和CdWO4类似,在0.01%/3 ms左右,又由于Mg4Ta2O9晶体材料无毒性元素,使其成为具有替代含有毒Cd元素的CdWO4晶体,应用于集装箱安检领域的最佳候选材料之一。为了扩展其应用领域,需提高
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Mg4Ta2O9闪烁晶体光输出为11000-15000 photons/Me V,衰减时间为4.5μs,能量分辨率为6%,衰减时间快于CdWO4晶体,光产额及能量分辨率高于CdWO4晶体,低余辉特性和CdWO4类似,在0.01%/3 ms左右,又由于Mg4Ta2O9晶体材料无毒性元素,使其成为具有替代含有毒Cd元素的CdWO4晶体,应用于集装箱安检领域的最佳候选材料之一。为了扩展其应用领域,需提高其光产额和能量分辨率,降低衰减时间,我们通过系统掺杂改性研究,掺16种稀土元素、共掺Zn和Nb来筛选出最优配比,为闪烁性能更加优异的掺杂Mg4Ta2O9晶体的生长做好组分支撑。鉴于闪烁玻璃的制造成本低、易于成型、大尺寸等特点,本文将Mg4Ta2O9及掺杂粉末掺入LBO玻璃中,得到透明、无裂缝且闪烁性能优良的玻璃微晶闪烁体。采用高温固相法合成了纯相的稀土掺杂Mg4Ta2O9（MTO）发光材料Mg4Ta2O9:0.25at%RE。研究发现:稀土掺杂提高了Mg4Ta2O9（MTO）的吸收率,更有利于获取激发能量。其中Gd3+的掺杂对Mg4Ta2O9的PL强度提高了19%。Mg4Ta2O9:0.25at%Sm的衰减时间比Mg4Ta2O9的发光主衰减时间减小了12.6%。Gd3+的掺杂是Mg4Ta2O9的XEL强度的2.4倍,光产额可达到43917ph/Me V。用高温固相法合成了(Mg1-xZnx)4(Ta1-yNby)2O9（x=0.4,0.5,0.6,y=0.4,0.5,0.6）的纯相多晶料。研究结果表明(Mg1-xZnx)4(Ta1-yNby)2O9的晶格常数有增大的趋势,其中Mg2Zn2Ta Nb O9PL谱发光强度相比Mg4Ta2O9最高提高了4.倍,Mg2.4Zn1.6Ta1.2Nb08O9XEL谱的发光强度相比Mg4Ta2O9提高了4.2倍,光产额可达到70150ph/Me V,但是主衰减时间相比Mg4Ta2O9增大了10倍。用高温熔融法制备了Li2B4O7-(Mg1-xZnx)4(Ta1-yNby)2O9闪烁玻璃。研究发现:将(Mg1-xZnx)4(Ta1-yNby)2O9和Li2B4O7结合制备闪烁玻璃,Li2B4O7在其中只充当基质的作用,还对(Mg1-xZnx)4(Ta1-yNby)2O9有传递能量的作用,不与(Mg1-xZnx)4(Ta1-yNby)2O9的发光存在竞争。其中LBO-15wt%MZTNO的荧光光谱和X射线激发发射谱强度最高,与BGO晶体相比达到了BGO晶体光产额的45.1%,光产额可达到3606ph/Mev。另外Li2B4O7作为基质降低了(Mg1-xZnx)4(Ta1-yNby)2O9的主衰减时间。总的来说这个方面值得更加深入的研究,本课题组也会继续从配比和优化工艺角度开展研究。
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