Ce:LiCAF闪烁体退火恢复研究：光产额与中子-伽马甄别性能的双重提升机制

这篇研究首次揭示了长期辐射暴露会导致Ce:6LiCaAlF6（Ce:LiCAF）闪烁体的α/β比值（中子-伽马甄别关键指标）与光产额同步下降，并通过260°C空气退火3小时实现双重性能恢复。研究创新性提出恢复机制不仅涉及缺陷（如F-心）修复，还与切伦科夫光（Cherenkov）相对贡献降低有关，为辐射损伤修复和核探测材料优化提供了新思路。

　　

Highlight

本研究首次发现老化Ce:LiCAF晶体的α/β比值会随光产额同步降低，而260°C空气退火能同时恢复这两个关键性能指标。X射线激发发射光谱显示300-310 nm波段强度增强，表明辐射诱导缺陷（如F-心）被有效消除。

Materials and Methods

实验使用15年前由Tokuyama公司生长的Ce:LiCAF单晶（10×10×2 mm³，典型Ce掺杂浓度约3 mol%），该晶体曾用于J-PARC等加速器中子设施。通过²⁵²Cf、⁶⁰Co和¹³⁷Cs源测量退火前后的脉冲高度谱，PMT电压根据样品状态优化（老化样品-750V，退火样品-680V）。

Pulse Height Spectra and Light Yield

退火后脉冲高度谱显示：中子峰（对应⁶Li(n,α)反应）和伽马峰（来自康普顿边缘）的绝对光产额均提升约40%，且α/β比值从老化状态的2.3恢复到2.8，接近新制备晶体水平。

Discussion

光产额恢复源于Ce³⁺发光通道重建，而α/β比值提升存在独特机制——退火后Ce³⁺发光增强使得原本占比恒定的切伦科夫光（Cherenkov）相对贡献降低，从而放大了中子/伽马信号差异。这一发现为理解闪烁体老化机制提供了新维度。

Conclusion

260°C空气退火可同步修复Ce:LiCAF的光产额和α/β比值，研究首次阐明切伦科夫光在性能退化与恢复中的调控作用，为核探测材料的寿命预测和维护策略奠定基础。