钨酸铅(PWO)晶体具有密度高，辐照长度短，发光衰减快，不潮解和低成本等优点，被欧洲核子研究中心(CERN)选为建造大型强子对撞机(LHC)CMS电磁量能器用闪烁材料。CMS实验需要全尺寸(～25x25x230mm3)的PWO晶体，对晶体的性能及其均匀性也提出了极高的要求。y3+离子能明显改善PWO晶体的闪烁性能，而且它在PWO晶体中的有效分凝系数接近1，掺杂较均匀，因而成为全尺寸PWO晶体批量生产时使用的掺杂剂。本文基于坩埚下降法生长的全尺寸PWO:Y晶体，首先进行了PWO:Y晶体的宏观缺陷—光散射中心、均匀性和闪烁性能的统计研究；然后研究了y3+掺杂浓度对PWO晶体性能的影响与掺杂机理；最后在y3+掺杂的基础上通过引入其它离子进行共掺，进一步改进PWO晶体的光输出。　　 坩埚下降法生长全尺寸PWO:Y晶体时接种界面处容易出现宏观缺陷—光散射中心。研究发现光散射中心主要由固态包裹物和气泡构成，固态包裹物主要是由原料中的杂质或温度突变而形成异相物质如Pb2W05等造成的：还有就是PWO高温熔体长时间与铂坩埚接触腐蚀形成的铂颗粒的沉积。针对光散射中心形成的原因，提出了减少该缺陷的措施。改进工艺后生长的全尺寸PWO:Y晶体的各项光学和闪烁性能基本都达到了CMS实验的要求。研究还发现，全尺寸PWO:Y晶体在360nm的纵向透过率与晶体的光输出存在一定的相关性，但晶体的辐照硬度和纵向光学透过率之间不存在任何的相关性。　　 本论文的另一研究内容是利用正电子湮没实验和其它光学测试表征手段，讨论y3+掺杂浓度对PWO晶体性能的影响，进而分析不同浓度y3+掺杂的掺杂机制，以及y3+在PWO晶体中的掺杂浓度阈值效应。低浓度y3+掺杂([y3+]<100 ppm)时，引入的正电荷首先由晶体固有的铅空位VPb来补偿，形成[2(Y3+Pb)- VPb]偶极缺陷，故[VPb]浓度降低，正电子捕获率降低，PWO晶体的闪烁性能得到改善。高浓度y3+掺杂([y3+]>100 ppm)时，固有的铅空位VPb几乎耗尽，此时y3+替代正常的Pb2+格位时会产生正电荷过剩的情况，这可导致[VPb]增加，同时随y3+掺杂浓度的增加将会出现间隙氧离子Oi"与铅空位VPb"的竞争反应，这时出现[2(Y3+Pb)-VPb]，[2(Y3+Pb)-Oi]二者共存，但总的正电子捕获缺陷的浓度是逐渐增加，正电子捕获率逐渐增大。并且随y3+掺杂浓度的增加，发光猝灭中心逐渐增多，使得PWO晶体的发光逐渐减弱。　　 最后，在y3+掺杂的基础上通过引入其它离子进行双掺，提高PWO晶体的光输出。研究表明F/Y双掺能使PWO晶体的发光明显增强，光输出达到BGO的～7％左右，但发光衰减常数稍有增大。大尺寸PWO:(F，Y)晶体其闪烁性能是不均匀的，晶体尾部的闪烁性能较差，揭示了生长工艺和F/Y双掺杂所引起的浓度缺陷在猝灭发光过程中所起的作用。另外在Mo/Y，Mo/Sb双掺杂的PWO晶体研究中发现，Mo/Y，Mo/Sb双掺除了使钨酸铅基质本身的发光增强，在500nm左右的绿发光也增强，这可归因于(MoO4)2-基团的发光；但PWO晶体的慢成分并没有显著增加，可归因于y3+或Sb3+的双掺的影响。大尺寸PWO:(Mo，Y)晶体具有较均匀的闪烁性能，可归因于Mo、Y掺杂离子在大尺寸PWO晶体中的均匀分布的结果。