“輻射探測晶體”專題編者按

《人工晶體學報》“輻射探測晶體”專題經(jīng)過編委會的反復(fù)醞釀和精心籌劃，在廣大科研人員和編輯部同志的共同努力下，終于與大家見面了。本期專題匯集了國內(nèi)從事輻射探測晶體研究的主要單位和團隊的最新研究成果，涵蓋了氧化物、鹵化物、半導(dǎo)體、閃爍陶瓷和有機閃爍晶體的制備技術(shù)和性能研究，既有高屋建瓴的綜述文章，也有深入細致的專題論文，還有最新的應(yīng)用簡報，代表了我國輻射探測材料的最新研究動態(tài)，展現(xiàn)出輻射探測材料服務(wù)國家戰(zhàn)略需求、不斷推陳出新的繁榮景象。該專題的出版，必將有助于增強晶體界同仁之間的交流與合作，推動該領(lǐng)域的原始創(chuàng)新、關(guān)鍵技術(shù)壁壘的突破和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

在高度發(fā)達的信息社會，通過探測器來獲取信息已成為人類觀測外部物質(zhì)世界不可或缺的技術(shù)手段。如果說輻射探測器是人類感覺器官的延伸，那么輻射探測材料就是輻射探測器的靈魂。從1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)β射線，到2013年希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)，輻射探測材料一直伴隨著現(xiàn)代物理科學的發(fā)展，為人類探索和認識物質(zhì)世界發(fā)揮著舉足輕重的作用。與此同時，探測材料本身也在核科學技術(shù)的帶動下獲得了長足發(fā)展。一個世紀以來，人類發(fā)現(xiàn)了大量的閃爍晶體，堿金屬鹵化物、鎢酸鹽和稀土氧化物等無機閃爍晶體相繼得到開發(fā)，特別是1948年美國物理學家Robert Hofstadter發(fā)現(xiàn)的NaI(Tl) 晶體、1973年美國M.J. Weber和R.R. Monchamp報道的BGO晶體和1990年美國Melcher發(fā)現(xiàn)的LSO∶Ce晶體均具有十分優(yōu)良的閃爍性能，被廣泛應(yīng)用于核物理、核醫(yī)學、天體物理、工業(yè)無損檢測、國土安全檢查和資源勘探等領(lǐng)域。如今，科研人員又在不斷探索密度更高、響應(yīng)更快、能量分辨率更好以及可以同時對中子伽馬進行甄別的新型輻射探測材料，如半導(dǎo)體、閃爍陶瓷、共晶閃爍體和有機閃爍體等。

相比于閃爍探測器在探測核輻射時需經(jīng)過射線-可見光-載流子的兩步轉(zhuǎn)換，半導(dǎo)體材料可直接將產(chǎn)生的光生電荷轉(zhuǎn)換為可測量的電信號，從而捕獲入射射線的特征能量和強度信息，探測器結(jié)構(gòu)更加簡單，在輕量、便攜以及高性能要求的場合更具優(yōu)勢。來自西北工業(yè)大學于暉、介萬奇等的“CdZnTe伽馬射線探測器的能譜特性分析”詳細研究CdZnTe探測器能量分辨率的影響因素，獲得了最優(yōu)化設(shè)計?；陧阡\鎘(CZT)半導(dǎo)體的室溫核輻射探測器因具有高的探測效率和能量分辨率已經(jīng)在我國“實踐十號”返回式衛(wèi)星、空間科學先導(dǎo)專項XTP衛(wèi)星以及高能所在研的GECAM衛(wèi)星的伽馬射線探測器中得到實際應(yīng)用。2013年以來出現(xiàn)的鈣鈦礦半導(dǎo)體以及通過組分設(shè)計衍生出的有機無機雜化鈣鈦礦和全無機鈣鈦礦等系列新型半導(dǎo)體材料具有對高能射線吸收能力強、載流子壽命長、室溫電阻率高、能量分辨率好以及缺陷容忍性強等特性，因而很快進入人們的視野并迅速成為輻射探測材料的研究熱點，受到輻射探測材料與器件應(yīng)用行業(yè)的高度重視。

除了單晶閃爍體，閃爍陶瓷的性能優(yōu)勢目前受到越來越多人士的關(guān)注。由于陶瓷的燒結(jié)溫度低、可實現(xiàn)高濃度和高均勻性摻雜，且能夠制備非一致熔融化合物，相對于單晶材料還具有成本低的優(yōu)勢。國內(nèi)外先后合成出一系列基于石榴石結(jié)構(gòu)的閃爍陶瓷——LuAG、LuYAG、GYGAG和GAGG等，一些閃爍陶瓷的性能已經(jīng)可與同組分的單晶相媲美。寧波大學孫志剛、呂濱、陳紅兵等的“ (Gd,Lu)3Al5O12∶Tb3+,Eu3+透明陶瓷制備與發(fā)光性能”采用真空燒結(jié)法制備了透明的閃爍陶瓷。當然，由于燒結(jié)助劑的引入和多晶晶界的存在，缺陷對閃爍陶瓷性能的影響機理和燒結(jié)工藝等許多問題尚待進一步研究。此外，共晶閃爍體也是一個很有價值的研究課題，它通過兩種具有亞微米尺寸的閃爍體晶相與基質(zhì)晶相的有序生長和它們在折射率上的差異，使閃爍體晶相發(fā)出的熒光被側(cè)面的材料反射，促使亞微米閃爍晶體所產(chǎn)生的閃爍光沿著晶體生長方向定向傳播，從而大幅度提高探測器的空間分辨率，有望被應(yīng)用于高分辨成像射線探測器中。中山大學劉芳、鐘玖平等的“GdAlO3∶Tb3+-Al2O3有序共晶生長及其微結(jié)構(gòu)研究”，江西理工大學鄒征剛、溫和瑞，中山大學鐘玖平等的“Ce3+∶GdLu2Al5O12/Al2O3共晶微結(jié)構(gòu)及其發(fā)光性能”，通過微下拉法成功生長出GdAlO3∶Tb3+-Al2O3和Ce∶GdLuAG-Al2O3有序共晶，發(fā)現(xiàn)閃爍晶體的發(fā)光強度與坩堝的移動速度有關(guān)。

繼有機閃爍晶體萘和蔥之后，基于三聯(lián)苯的有機閃爍材料具有不吸濕、不會遭受表面變質(zhì)、響應(yīng)速度快和良好的閃爍效率等優(yōu)點而在中子探測、粒子甄別、核能譜和放射線檢測方面具有廣闊的應(yīng)用前景。北京工業(yè)大學許文斌,中材人工晶體研究院有限公司陳建榮等的“對三聯(lián)苯有機晶體的生長及性能”利用坩堝下降法成功地從熔體中生長出了高質(zhì)量的對三聯(lián)苯單晶體，開辟了一個全新的工藝路線。

總之，輻射探測材料目前呈現(xiàn)出百花爭艷的繁榮景象。來自中國科學院上海硅酸鹽研究所、中國科學院光學精密機械研究所、中國科學院高能物理所等研究院所，西北工業(yè)大學、寧波大學、上海應(yīng)用技術(shù)大學、中山大學、蘇州大學、山東大學、中國計量大學、上海大學、江西理工大學等眾多高校，中國電子科技集團公司第二十六研究所、北京玻璃研究院有限公司、中材人工晶體研究院有限公司、上海新漫晶體材料科技有限公司、北京濱松光子技術(shù)股份有限公司、陜西迪泰克新材料有限公司等企業(yè)代表性研究團隊的最新成果報道將不負眾多讀者的期望。

祝愿業(yè)內(nèi)同行不負韶華，砥礪前行，開發(fā)出一批綜合性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低廉、集材料制備與器件加工為一體的新型輻射探測材料，為高精密輻射探測技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供堅實的材料支撐。