掺铊碘化铯晶体的生长缺陷

摘要

掺铊碘化铯晶体为高能探测器用的闪烁晶体。由于高能粒子在材料中的衰减性能决定了该晶体材料作闪烁体应用时所需的尺寸为５５２×６７２×３００ｍｍ，晶体生长毛坯质量约１０ｋｇ。如此之大的晶体无疑为晶体生长带来了一定困难，器件要求晶体无明显宏观缺陷，即无开裂、无气泡、云层等缺陷。但在晶体实际生长中晶体生长参数的选择及生长炉内的温场分布，往往决定了晶体的不完整性，尤其是大直径晶体的生长。由于其大量结晶之潜热的释放，如不及时交换出去，将对晶体的生长前沿产生影响，即改变了晶体的生长机制。我们采用非真空坩埚下降法来生长该晶体，由于该生长法须用氧化铝管和氧化铝粉，在一定程度上阻止了热量的散发，使得晶体生长时的结晶热不能及时与环境交换，改变了晶体生长界面的形貌。在晶体生长后的一段距离于晶体的中心部位常出现一串气泡，且向上呈发散状或气泡可在晶体内保持直径达１０ｃｍ之后发散。气泡直径可由０．５～１ｃｍ左右不等，也有严重时达２ｃｍ左右。显然此时晶体处于凹界面的生长状态，生长界面呈反转现象，于是在晶体的中心热量不能及时带走，便有大量熔体被包裹于晶体内。在进一步的冷却过程中，这部分熔体凝固。由于固－液之间的体积差，在晶体的体内就留下了大量?