PbWO4晶体生长与性能表征

论文摘要

本文研究了PbO和WO3粉体在比PbWO4晶体生长温度低很多的条件下先合成多晶体粉体,再将多晶粉体熔化成多晶料并采用坩埚下降法进行晶体生长,探讨了生长工艺对PWO晶体性能的影响。并对大尺寸PWO晶体的生长进行了初步实验。PbO和WO3粉体在700 oC反应温度下,虽然大部分生成PWO多晶粉体但还有少量的PbO和WO3存在;当反应温度升高到1 000 oC时虽然PbO和WO3反应形成了Stolzite型PWO多晶粉体,但与JCPDF卡片相比,其次峰顺序出现的角度发生了变化,这有可能是由于PbO和WO3在反应过程中不等比例挥发造成的;与其它反应温度相比,在800 oC时PbO和WO3反应形成了很好的Stolzite结构PbWO4多晶粉体。经过原料前期合成处理生长出来的PWO晶体的整体透过率要明显优于未经原料处理过的晶体,在350 nm和420 nm处的透过率得到了增强并且截止波长向短波段移动。经过原料前期成分处理的晶体在100 ns和200 ns内的光输出分别为16.1 p.e/MeV和17.1 p.e/MeV,比未经过处理的晶体高出35.2%和23.9%。并且晶体的抗辐照能力得到了改善。我们成功地生长出了Φ50×100 mm大尺寸晶体,但是,由于所生长晶体尺寸大,熔体的自然对流现象增强,严重影响晶体生长界面的稳定性,使熔体容易产生局部组分过冷形成各种包裹物,给生长缺陷少的大尺寸PWO晶体增加了难度,再加上坩埚设计的问题和晶体在放肩和转肩速度的控制等因素都是导致没有成功生长出无色透明晶体的重要因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.在高能物理方面
• 2.在核医学领域
• 第二章 钨酸铅晶体
• 2.1 理想钨酸铅（PWO）的物理结构
• 2.2 钨酸铅晶体的结构缺陷
• 2.3 钨酸铅晶体的发光机制
• 2.4 钨酸铅晶体的透光特性
• 2.5 辐照损伤
• 2.6 光输出
• 2.7 本文选题的目的和意义
• 第三章 Φ25×100MM PWO 晶体的生长
• 3.1 原料纯度的选择
• 3.2 多晶体锭的制备
• 3.3 坩埚材料的选择
• 3.4 生长装置
• 3.5 晶体生长
• 3.6 影响晶体生长的因素
• 第四章 晶体光学性能测试与讨论
• 4.1 预处理合成的PWO 多晶粉体的XRD 分析
• 4.2 晶体透射光谱的测试与分析
• 4.3 X 射线激发光谱
• 4.4 高能辐照对晶体性能的影响
• 4.5 诱导吸收系数
• 第五章 Φ50×100 MM PWO 晶体生长
• 5.1 晶体生长
• 5.2 结果与讨论
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献