閃爍晶體材料—鎢酸鎘

鎢酸鎘(CdWO₄)單晶是一種閃爍性能優良的閃爍探測器材料，其X射線吸收係數大、發光效率較高，餘輝時間短、抗輻照損傷性能強，在核醫用X-ray CT、集裝箱探測領域擁有極其重要的應用價值。

鎢酸鎘（CdWO₄）單晶從屬於黑鎢礦結構(單斜晶系)，其熔點為 1289℃。性能優異，具有較高的發光效率和能量解析度。在生長過程中，此晶體容易因解理面的產生而出現開裂。1948 年初次報導了鎢酸鎘晶體的光學性能，國外學者于在1950 年采火焰法制出該晶體，呈黃綠色，但品質較差。

隨著製備技術的發展，採用提拉法等製備工藝制取長大尺寸鎢酸鎘單晶成為可能。只是，高品質的鎢酸鎘單晶生長仍比較困難，其主要問題在於在於所生長每根CdWO4單晶首尾的光學品質不夠均勻，不同批次生長的單晶性能的重複性較差，且存在開裂、包裹物、色心等多種晶體缺陷，國內外能夠實現鎢酸鎘單晶材料穩定批量生長的單位很少。目前大尺寸的鎢酸鎘單晶的生長主要採用提拉法和坩堝下降法。

採用提拉法生長 CdWO₄單晶，通過優化生長工藝，成功生長出透明、接近無色的 CdWO₄單晶。通過 SEM、光透過性能及螢光性能分析，結果表明，生長出的單晶結晶性好、無宏觀晶體缺陷、結構完整，在可見光區域的透過率達 70%，發射峰的波長處於藍色光區域，但是主要問題有: 熔體揮發，晶體沿( 010)解理面開裂，包裹物的產生，晶體著色等。

坩堝下降法是以高純 CdO和WO₃為初始原料，應用高溫固相反應合成 CdWO₄多晶料。採用垂直坩堝下降法生長 CdWO₄單晶，生長單晶時爐體溫度為 1350～1 400 ℃，固液介面溫度梯度為 30～40 ℃ /cm，坩堝下降速率為 0.5～1.5 mm/h。相對於提拉法，坩堝下降法工藝避免了晶體生長過程中熔體組分的揮發，能夠保持熔體成分的均勻性，穩定的溫場有利於減少晶體開裂，因而鎢酸鎘單晶的坩堝下降法生長是具有應用開發價值的工藝。

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