Ba2+共掺杂提升CsI:Tl晶体闪烁性能：面向X/γ射线探测的新型材料研究

【编辑推荐】本研究通过布里奇曼法（Bridgman method）成功合成Ba2+共掺杂CsI:Tl晶体，系统分析了其光致发光（PL）、辐射发光（RL）及闪烁性能。实验表明，0.1 mol% Ba掺杂可使能量分辨率（662 keV γ射线）从7.9%提升至5.5%，光产额提高13%，非比例性曲线改善，为辐射探测器（如医学成像、高能物理）提供了优化材料方案。

　　

Highlight

晶体生长

采用布里奇曼法（Bridgman method）生长了直径10 mm、长度50 mm的Ba共掺杂CsI:Tl晶体，选用0.20 mol% Tl及0.05/0.10 mol% Ba浓度。高纯度原料CsI（99.998%）、TlI（99.999%）和BaI₂（99.995%）在氩气手套箱中密封于石英安瓿内，确保无水分干扰。

结构研究

通过粉末X射线衍射（PXRD）分析发现，所有晶体均呈现单一CsI相（PDF#JCPDS 06–0311），未出现杂质峰。Ba掺杂未显著改变晶格参数，表明其成功融入晶格而不破坏结构完整性。

结论

Ba²⁺共掺杂显著优化了CsI:Tl晶体的闪烁性能：光产额提升13%，662 keV γ射线能量分辨率从7.9%改善至5.5%，非比例性曲线更趋平缓。该材料在辐射探测领域（如医学CT、高能物理）展现出重要应用潜力。