狄聚青，劉運連，滕 飛，徐 剛，朱 劉

清遠先導材料有限公司，國家稀散金屬工程技術研究中心，廣東 清遠 511517

閃爍是一種在高能射線(X射線、γ射線)或高能粒子(α粒子、β粒子等)輻射下的發(fā)光過程，能夠實現(xiàn)閃爍過程的介質被稱為閃爍體[1]．目前，閃爍體已被廣泛應用于高能物理、核醫(yī)學成像、安全檢查、無損探傷、油井探測、環(huán)境監(jiān)測等領域中，并且取得了突飛猛進的發(fā)展[2]．在眾多閃爍體中，無機閃爍晶體具有密度高、物理化學性能穩(wěn)定、閃爍性能優(yōu)良、透過率高等特點，成為目前主流的閃爍材料之一，特別是在高能物理領域中得到了廣泛的應用[3]．

在眾多無機閃爍晶體中，硅酸鹽閃爍晶體具有密度高、光輸出高、衰減壽命快、良好的物理化學性能及易于加工等特點，近年來得到了快速的發(fā)展．其中，以稀土正硅酸鹽、稀土焦硅酸鹽和硅酸鉍為典型

代表，已經成為閃爍晶體開發(fā)的重要方向之一．因此，主要對硅酸鹽閃爍晶體的基本性能與研究進展進行論述．

1 稀土正硅酸鹽

稀土正硅酸鹽的化學為RE2SiO5(RE為稀土元素的一種或幾種)，單斜結構．其中，RE為Ce，Eu，Gd和Tb時，其空間群為P21/c；RE為Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Sc和Y時，空間群為C2/c[4]．作為閃爍晶體應用時，一般常用的物質是Ce3+離子摻雜的硅酸釔、硅酸镥、硅酸釔镥和硅酸釓．表1列出了幾種Ce3+離子摻雜稀土正硅酸的物理參數(shù)[1-9]．

表1 幾種Ce離子摻雜稀土正硅酸的物理參數(shù)

1.1 硅酸镥

1990年，C.L.Melcher等人[10]首次研究了Ce:Lu2SiO5(Ce:LSO)閃爍晶體，發(fā)現(xiàn)Ce:LSO晶體是一種性能優(yōu)良的閃爍晶體．研究表明[11-12]：Ce:LSO晶體物理化學性能穩(wěn)定，不潮解、不解理，屬于一致熔融化合物，密度為7.4 g/cm3，有效原子序數(shù)Z=66，有很高的輻射硬度；發(fā)光波長420 nm，特別適合于高能γ射線的快速探測，對γ射線探測效率高；Ce:LSO晶體的光產額約為30000 ph/MeV，為NaI(Tl)的75%，是BGO晶體的4～5倍；熒光衰減時間短，約為40 ns左右，不到BGO的1/7；能量分辨率與BGO相似．總體而言，Ce:LSO晶體的綜合性能要高于BGO晶體，被認為是最有潛力取代BGO晶體的無機閃爍晶體．因此，Ce:LSO晶體在高能物理和核醫(yī)學成像中有著廣泛的應用前景．西門子公司利用Ce:LSO晶體制作PET/CT的核心元件探測器，將全身檢測時間由BGO晶體PET/CT的30 min降低到7～15 min，同時還提高了檢測精度[13]．

Ce:LSO晶體屬于單斜晶系，空間群為C2/c．在Ce:LSO晶體中，有兩種結晶學取向，其配位數(shù)分別為7和6，其中Lu1與5個SiO4四面體的O和2個孤立的O配位形成畸變的十面體，Lu2與4個SiO4的O和2個孤立的O配位形成贗八面體[7,12]．Ce離子摻雜后，將取代部分Lu的格位，形成發(fā)光中心．由于Ce與Lu半徑相差較大，Ce在LSO晶體中的分凝系數(shù)只有0.2～0.25左右，因此Ce在Ce:LSO 晶體中的分布非常不均勻，如何解決由此引起的性能差異是研究的一大難點[14]．此外，由于Lu有在LSO晶體中有兩個格位，Ce摻雜后將形成Ce1和Ce2兩個發(fā)光中心．由于所處晶格的配位數(shù)不同，必然導致晶體場對Ce離子產生不同的擾動效果，造成發(fā)光波長、發(fā)光強度和衰減時間均不同[12]．因此，通過調節(jié)Ce1和Ce2兩個發(fā)光中心的占比比例，可以改變Ce:LSO晶體的發(fā)光波長、發(fā)光強度和衰減時間等參數(shù)．

近年來，多種元素如Y[6]，Gd[15]，Sc[16]，La[16]，Ca[17]，Mg[17]，Tb[17]，Zn[18]，Yb[19]，Dy[19]，Pb[20]，Li[21]及Na[21]等摻雜的Ce:LSO晶體均得到研究．值得注意的是Ca的摻雜，使晶體中的淺能級陷阱和深能級陷阱的濃度減少，降低了Ce:LSO晶體的壽命和余輝，同時使發(fā)光強度更高的Ce1的含量增加，提高了Ce:LSO晶體的光輸出[7]．David Stratos等人深入研究了Ca摻雜對于Ce:LSO晶體的影響，結果發(fā)現(xiàn)：Ca摻雜量為0.1%時，能使晶體的光輸出提高20%；但當濃度超過0.2%時，對于Ce:LSO晶體生長不利[22]．David N.Terweele等人[23]研究發(fā)現(xiàn)，在強氧化氣氛下生長的LSO:Ce,0.2%Ca晶體具有比Ce:LSO晶體更高的光輸出和分辨率，以及更短的衰減時間．Ding Dongzhou等人研究了在空氣氣氛下退火溫度對Ce:LSO晶體的影響，發(fā)現(xiàn)經1400 ℃退火后，晶體的深能級陷阱減少，減弱了熒光強度和余暉[24]．

Ce:LSO晶體熔點高，各向異性明顯，晶體生長較為困難．晶體生長過程中主要的缺陷有開裂、解理、回熔、包裹物等．秦來順等人研究了Ce:LSO晶體的缺陷發(fā)現(xiàn)：Ce:LSO晶體的開裂有多晶碎裂和規(guī)則開裂兩種形式，其中多晶碎裂隨機的出現(xiàn)在放肩位置并可通過工藝改進避免，規(guī)格開裂則是由于平行于[101]方向的開裂，無法通過工藝改進避免；晶體回熔的主要原因是高溫銥坩堝揮發(fā)的銥顆粒在感應的作用下發(fā)熱而導致晶體表面熔蝕，包裹物主要是氧化镥和銥，氧化镥出現(xiàn)的原因是因為原料沒有反應完全，或者二氧化硅的缺失導致的組分不平衡，而銥主要是坩堝揮發(fā)的銥被晶體包裹所致[25]．

國內最早報道出的Ce:LSO晶體研究是吳光照等人，他們在1996年首先采用提拉法生長出了尺寸為3 mm×4 mm×4 mm的Ce:LSO晶體[26]．2003年，任國浩等人[12]研究了Ce:LSO晶體生長與性能，采用提拉法生長了Ce濃度為0.5%的直徑35 mm×40 mm的Ce:LSO晶體，并且研究發(fā)現(xiàn)晶體的色心會降低晶體的發(fā)光強度和能量分辨率．2016年王佳等人[27]使用提拉法獲得了直徑65 mm×200 mm的Ce:LSO晶體，并對Ce:LSO晶體的生長及性能研究發(fā)現(xiàn)，當Ce濃度為0.16%時結晶分數(shù)為60%，SiO2補償濃度為0.2%時晶體的發(fā)光均勻性較好．Rihua Mao等人[28]獲得了直徑85 mm×100 mm的Ce:LSO晶體，光輸出為32000 photons/MeV．

國外對Ce:LSO晶體的研究始于1990年，C.L.Melcher等人還申請了專利[10]．1991年，C.L.Melcher等人發(fā)表了有關Ce:LSO晶體的第一篇論文，通過提拉法在氮氣+0.3%氧氣的氣氛下獲得了直徑20 mm×40 mm至20 mm×60 mm的Ce:LSO 晶體，結果表明該晶體是一種優(yōu)良的閃爍晶體[29]．Hisashi Matsumura等人[30]利用雙坩堝提拉法獲得了直徑35 mm×80 mm的Ce:LSO晶體，內坩堝熔體的Ce濃度是1%，外坩堝熔體的Ce濃度是0.2%，該方法可以控制生長晶體的Ce濃度保持均一．Y.D.Zavartsev等人[17]用提拉法獲得了直徑78 mm×110 mm的Ce:Ca:LSO單晶．Hayet Farhi等人[31]研究了LHPG法制備Ce:LSO晶體光纖的技術及性能，在氮氣+1%氧氣氛下獲得了直徑0.6 mm的Ce:LSO晶體，與提拉法相比，分凝系數(shù)提高了21%，生長速度提高了30倍．

1.2 硅酸釔

作為閃爍晶體研究之前，Ce:YSO晶體材料一直被作為陰極射線管材料并得到研究[32]．Ce:YSO晶體與Ce:LSO晶體和Ce:GSO晶體具有相似的結構，因此被認為是潛在的閃爍晶體之一．由于Ce:YSO 晶體具有較小的有效原子序數(shù)，限制了Ce:YSO晶體在閃爍晶體中的應用．

YSO晶體具有與LSO晶體相同的晶體結構，在Ce:YSO晶體中Ce也有兩個格位即Ce1和Ce2，衰減壽命分別是37ns和82ns[33]．M.Koschan等人[34]研究了Ca摻雜Ce:YSO晶體的性能，Ca的摻雜使Ce:YSO晶體的衰減時間減少，同時提高了Ce:YSO晶體的光輸出性能，類似于Ca摻雜的Ce:LSO 晶體．

C.L.Melcher等人開展了Ce:YSO晶體的生長研究，在氮氣+0.3%氧氣氛下用提拉法獲得了Ce:YSO晶體，Ce的分凝系數(shù)為0.43～0.50[35]．M.Moszynski等人[33]報道了直徑60 mm×10 mm的Ce:YSO晶體．王佳等人[36]開展了Ce:YSO晶體的生長研究，獲得了直徑65 mm×200 mm的Ce:YSO晶體并發(fā)現(xiàn)，當鈰摻雜濃度為0.16%時結晶分數(shù)為60%，SiO2補償濃度為0.1%時晶體的發(fā)光均勻性較好．

1.3 硅酸釔镥

D.W.Cooke等人[37]在2000年開展了Ce摻雜硅酸釔镥(Ce:LYSO)的晶體研究，揭開了LYSO:Ce 晶體研究與應用的序幕．LYSO晶體是LSO和YSO晶體的固溶體，結構與LSO和YSO晶體相同．相對于LSO晶體，一定含量的Y的摻雜有利于降低成本、降低熔點、增加Ce分凝系數(shù)、增加晶體均勻性、降低缺陷濃度、優(yōu)化閃爍性能．出于兼顧密度、有效原子序數(shù)、閃爍性能等考慮，現(xiàn)有研究與應用的Ce:LYSO晶體中組分Y占稀土格位的含量比較低，多數(shù)情形低于10%．丁棟舟[7]系統(tǒng)地研究了不同Y含量對Ce:LYSO晶體的影響，發(fā)現(xiàn)：隨著Y含量升高，晶胞參數(shù)依次增加，Ce的分凝系數(shù)逐漸由0.22增加至0.42；Ce2的比例逐漸增加，Ce離子5d能級的劈裂減小，Ce1和Ce2周圍的晶體場強度降低，斯托克斯位移增大，Ce2的黃昆因子S減小．

由于Ce:LYSO晶體具有高密度、高光輸出、快衰減時間等優(yōu)點，在高能物理(Mu2e，CLOE1，CLOE2)和核醫(yī)學(PET，CT，SPECT)等領域中有重要的應用．在國際PET市場中LYSO:Ce所占據(jù)的份額已由2009年的40%攀升至當前的70%左右，這一數(shù)據(jù)仍在逐年急劇攀升中．目前，美國CPI(Crystal Photonics, Inc.)、法國圣戈班(Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc.)等公司均開展了Ce:LYSO晶體的產業(yè)化生長工作．美國通用電氣公司、荷蘭飛利浦公司現(xiàn)已成功開發(fā)出基于LYSO:Ce的PET，因此，對Ce:LYSO晶體的研究較為充分．國內的上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司、中科院高能物理所等單位也在積極開發(fā)基于Ce:LYSO 晶體的核醫(yī)療設備[7]．

Pidol等人研究發(fā)現(xiàn)，在Ce:LYSO晶體中，95%的鈰離子為Ce1，5%的為Ce2[38]．類似于Ce:LSO 晶體，Ca的摻雜有利于提高Ce:LYSO晶體的閃爍性能．S.Blahuta等人證實了共摻雜Mg及Ca的Ce:LYSO晶體中有20%和35%的鈰離子為Ce4+，并提出了Ce4+聯(lián)合Ce3+在Ce:LYSO晶體中發(fā)光的作用機制[39]．圣戈班公布的第三代共摻Ca和MOx的Ce:LYSO晶體，通過MOx在熔融狀態(tài)下分解并釋放出氧，從而彌補了晶體生長過程中的O空位缺陷，同時增加了熔體的表面張力，彌補了由于Ca摻雜造成的表面張力下降，使晶體生長更穩(wěn)定[40]．

晶體生長與性能研究，在國內方面，Laishun Qin等人[41]于2005年開展了不同Y含量的Ce:LYSO 晶體的生長與性能研究，并獲得了直徑30 mm的Ce:LYSO晶體，Y和Ce離子在Ce:LYSO晶體中的分凝系數(shù)分別是0.83和0.2．2012年Rihua Mao等人[42-43]公布了直徑60 mm×310 mm的Ce:LYSO 晶體的性能，并在2013年生長了直徑85 mm×100 mm晶體．王佳等人[44]對Ce:LYSO晶體的生長條件進行研究發(fā)現(xiàn)：為避免晶體開裂，在固液界面附近采用較大的溫度梯度，在遠離固液界面的區(qū)域采用較小的溫度梯度；當Ce摻雜濃度為0.15%時，光輸出能力最強；采用抽真空充流動氮氣的通氣方式，有利于提高晶體的透過率．

在國外方面，D.W.Cooke等人首次開展了Ce:LYSO晶體的生長與性能研究并發(fā)現(xiàn)，Ce摻雜濃度為0.25%及Y含量為10%、生長氣氛為N2+0.3%O2條件下，晶體的生長速度為3mm/h，并且確定了Ce在Ce:LYSO晶體中的分凝系數(shù)為0.28[37]．2005年，Jianming Chen等人報道了由圣戈班和CPI(Crystal Photonics, Inc.)制備生長的2.5 cm×2.5 cm×20 cm的Ce:LYSO晶體[13]．2006年，B.Hautefeuille等人開發(fā)了微下拉法制備Ce:LYSO晶體的技術，并獲得了直徑3 mm左右的Ce:LYSO晶體[45]．

1.4 硅酸釓

1983年，日立公司的Takagi等人[46]首次采用提拉法生長出直徑25 mm×40 mm的Ce:Gd2SiO5(Ce:GSO)晶體，并對晶體的光輸出、衰減時間等閃爍性能研究發(fā)現(xiàn)，Ce:GSO晶體是一種性能優(yōu)良的閃爍晶體，其具有較高的光輸出(是BGO晶體的兩倍多)、較快的光衰減(約為BGO晶體的1/7)、較高的輻照硬度、較低的折射率(內反射損失小)和中等的密度及有效原子序數(shù)等，被廣泛應用于油井探測、影像核醫(yī)學(PET)及高能物理核物理等應用領域中[47]．日立等公司也實現(xiàn)了Ce:GSO晶體的產業(yè)化生產．

與Ce:LSO晶體和Ce:YSO晶體不同，Ce:GSO晶體空間群為P21/c，OGd4四面體和SiO4四面體通過頂角連接形成二維網(wǎng)絡，構成了平行(100)面的層狀結構，因此，GSO晶體總是沿著(100)面解理開裂．在GSO晶體中，Gd有兩個格位，分別是7配位和9配位的．因此，Ce摻雜GSO晶體中，也占據(jù)兩種格位，具有兩種發(fā)光中心，Ce1和Ce2兩種發(fā)光中心的壽命分別是56 ns和600 ns左右．由于Ce與Gd離子半徑相近，Ce在Ce:GSO晶體中的分凝系數(shù)較高，為0.7～0.9不等．Ce:GSO晶體中也存在濃度猝滅現(xiàn)象，當Ce濃度超過0.6%時，光輸出和衰減壽命開始下降[47]．與Ce:LSO晶體和Ce:LYSO晶體類似，通過控制Ce在兩種格位中的占比及Ce3+與Ce4+的占比，可以改善晶體的閃爍性能．因此，人們研究了多種離子摻雜的Ce:GSO晶體的性能．實驗表明，Mg，Ta，Zr等可使Ce:GSO晶體的光輸出和透光性有明顯的改善[48]．晶體生長氣氛，對于晶體質量也有較明顯的影響．在純氮氣下生長，晶體表面銥金會導致表面回熔，甚至產生微裂紋；在含有氧氣的氣氛中生長，可以獲得表面光滑的晶體，只是會增加Ce4+離子的含量，使晶體發(fā)黃，降低晶體的閃爍性能[49-50]．

對于Ce:GSO晶體的研究，國內開展相對較少．介印明[51]開展了Ce:GSO晶體的研究，在晶體生長氣氛為高純氮氣、晶體生長速度為1～2 mm/h和Ce摻雜濃度分別為0.1%，0.3%，0.5%，0.8%條件下，開展了空氣和氫氣氣氛下的晶體退火研究并發(fā)現(xiàn)，在空氣和氫氣氣氛下退火可以改善晶體的閃爍性能；開展了Y摻雜Ce:GSO晶體的生長與性能研究發(fā)現(xiàn)，Y的摻雜有利于改善晶體質量、提高晶體透過性、提高晶體閃爍性能．

國外方面，1975年Wanklyn等人用PbF2+PbO+PbO2作為助溶劑，在1050 ℃下獲得了3 mm的GSO晶體[51]．1983年日立公司的Takagi等人，用提拉法獲得了直徑25 mm×40 mm的晶體[46]．1994年Mitsuru Iskii等人，用提拉法獲得了直徑60 mm×200 mm的Ce:GSO晶體，并獲得了晶體直徑與最大軸向溫度梯度的關系[52]．Ishibashi等人制備生長出了直徑80 mm×280 mm的無開裂的大尺寸晶體[53]．日本日立公司已經采用提拉法，生長出直徑約為105 mm×290 mm的高質量大單晶體[54]．

對于晶體開裂的機理，目前已經得到很廣泛的研究．Noriyuki Miyazaki等人[55]發(fā)現(xiàn)，于[010]軸處的熱膨脹系數(shù)是其它軸處的2～3倍，導致產生較大的熱應力，容易造成晶體開裂．Y.Kurata等人[56]發(fā)現(xiàn)，(010)面最易產生多余的剪切應力，從而引起生長過程中和后期加工過程中晶體的開裂．T.Utsu等人[57]認為，晶體冷卻時產生的熱應力會聚集在肩部的多晶區(qū)，高溫區(qū)(約1500 ℃)開裂易發(fā)生在多晶區(qū)，若無多晶區(qū)，600 ℃以下才會開裂．

2 稀土焦硅酸鹽

稀土焦硅酸鹽的化學為RE2Si2O7(RE為稀土元素的一種或幾種)．由于RE離子半徑的差別，稀土焦硅酸鹽系列晶體有兩種截然不同的單斜結構．以半徑較小的稀土陽離子如Sc，Yb和Lu等為代表的屬于單斜C2/m空間群結構，以大尺寸稀土陽離子如La，Y，Gd，Nd和Eu等為代表的則屬單斜P21/m空間群結構．Ce摻雜的稀土焦硅酸鹽具有衰減時間快和光輸出高等重要閃爍性能，近年來得到廣泛研究，成為了一種優(yōu)秀閃爍晶體的潛在介質[58]．

2.1 焦硅酸釔

焦硅酸釔Y2Si2O7(YPS)是一種非一致熔融化合物，熔點為1775 ℃，在不同的溫度下有五種同質異形體結構，分別為y，α，β，γ和δ，因此通過高溫熔體法制備YPS晶體較為困難．1999年N.I.Leonyuk等人[59]采用助溶劑法，制備出了YPS晶體．2010年，馮鶴等人[60]研究用浮區(qū)法生長Ce:YPS晶體，在生長氣氛為空氣、晶體生長速率為3～5 mm/h、上下棒的旋轉速率為15 r/min條件下，獲得了無色透明、尺寸為4 mm×5 mm×1 mm的δ相單晶，晶體密度為4.04 g/cm3、光輸出為5800 ph/MeV及衰減時間為30 ns，盡管Ce:YPS晶體的光輸出較小，但Ce:YPS晶體的衰減時間短于Ce:LSO晶體、Ce:LPS晶體和BGO晶體等，因此在超快閃爍晶體等領域中有潛在應用．

2.2 焦硅酸镥

Ce:Lu2Si2O7(Ce:LPS)晶體，其熔點1900 ℃，密度為6.23 g/cm3，有效原子序數(shù)64，理論光輸出值57000 ph/MeV[58]．在Ce:LPS晶體中，只有一個Lu格位，因此Ce只有一個格位可以占據(jù)，因此，Ce:LPS晶體沒有余暉，衰減時間約為38 ns[61]．Ce在Ce:LPS晶體中的分凝系數(shù)為0.5，遠高于在Ce:LSO晶體中的，因此晶體均勻性更好．相對于Ce:LSO晶體，Ce:LPS晶體具有更高的均勻性，相似的光輸出性能，更低的熔點和原料成本，更好的熱穩(wěn)定性，是一種有潛力的閃爍晶體[61]．不同于Ce:YPS晶體，Ce:LPS晶體是一種一直熔融化合物，因此可以通過提拉法獲得．Ludivine Pidol等人[62]利用提拉法獲得了Ce:LPS晶體．任國浩等人[61]使用提拉法制備生長了直徑15 mm×40 mm的Ce:LPS晶體．

3 硅酸鉍

硅酸鉍，化學式為Bi4Si3O12(BSO)，是一種天然閃鉍礦礦物，最早在德國發(fā)現(xiàn)．BSO晶體屬于一致熔融化合物，其熔點1030 ℃，立方晶系，空間群為Td6-I43d，晶胞由SiO4四面體和Bi組成，Bi位于6個SiO4四面體的空隙中．BSO晶體與常用的閃爍晶體BGO晶體具有相同的結構和相似的熔點，因此人們也開展了BSO晶體閃爍性能的研究．盡管BSO晶體的光輸出只有BGO晶體的20%，但因為BSO晶體的衰減時間只有BGO晶體的1/3，而且原料中SiO2的成本遠低于BGO中的GeO2，且抗輻照損傷能力優(yōu)于BGO晶體，因此也受到了一些關注[63]．

BSO晶體的生長方式是目前對BSO晶體研究的重點方向之一．BSO晶體生長所需的原料為Bi2O3和SiO2，它們的熔點分別為820 ℃和1750 ℃、密度分別是8.9 g/cm3和2.65 g/cm3，二者的熔點和密度相差很大，因此在原料融化時容易出現(xiàn)相分離而使晶體生長極其困難，尤其是偏析、分層、揮發(fā)、小面生長等難題，因此難以獲得大尺寸單晶．目前開展的大尺寸BSO晶體生長方式的研究主要集中在提拉法和坩堝下降法，其中提拉法幾乎無法獲得完整的高質量BSO晶體，主要缺陷有氣泡、包裹物、散射顆粒、枝晶、開裂等．此外，Bi2O3的揮發(fā)，也會導致晶體生長界面不穩(wěn)定而影響晶體質量．截止目前為止，通過提拉法生長BSO晶體，只獲得了厘米級的透明晶體材料[64]．1996年，Ishii等人[65-66]采用坩堝下降法生長了BSO晶體，并獲得了直徑25 mm×90 mm的BSO晶體．徐家躍等人對下降法生長BSO晶體進行了大量研究，采用兩步燒結法、溶膠凝膠法等方法制備原料，用過量0.6%的Bi2O3進行初始配料，控溫在1080 ℃附近，生長速率小于0.5 mm/h，在自行設計的坩堝下降爐內成功生長出直徑約2英寸的BSO晶棒，經加工后得到30 mm×30 mm×210 mm的大尺寸晶體，并實現(xiàn)了一爐三根晶體同時生長[63]．

為提高BSO晶體的閃爍性能，通過多種元素摻雜來對BSO晶體進行改性．研究發(fā)現(xiàn)，Ce的摻雜會顯著降低BSO晶體的光輸出，但同時縮短了衰減時間，提高了輻射硬度．Eu的摻雜，可以減少BSO晶體的輻射損傷[67]．低濃度的Dy摻雜可以有效地提高BSO晶體的光輸出，而高濃度的Dy摻雜會降低光輸出性能[64]．除此之外，研究發(fā)現(xiàn)高濃度的稀土離子摻雜，對于抑制熔體組分偏析具有有益的效果．Cr和Fe的摻雜會降低BSO晶體的光輸出，Ta的摻雜可以有效提高BSO晶體的光輸出．10%的Ge摻雜，不僅可以減弱BSO熔體的分相作用，而且提高了BSO晶體的光輸出，是一種有潛力的閃爍晶體基質[63]．

4 結 語

系統(tǒng)地闡述了近年來硅酸鹽閃爍晶體在組成和結構、發(fā)光機制與摻雜改性研究、晶體生長工藝等相關方面的研究進展．硅酸鹽閃爍晶體展現(xiàn)出了眾多優(yōu)異的閃爍性能，特別是Ce:LSO晶體和Ce:LYSO晶體等在高光輸出、短衰減壽命等領域有重要應用前景．未來隨著摻雜改性和晶體生長技術的深入研究，硅酸鹽閃爍晶體將在更多領域中得以應用．