闪烁晶体材料—钨酸镉

钨酸镉(CdWO₄)单晶是一种闪烁性能优良的闪烁探测器材料，其X射线吸收系数大、发光效率较高，余辉时间短、抗辐照损伤性能强，在核医用X-ray CT、集装箱探测领域拥有极其重要的应用价值。

钨酸镉（CdWO₄）单晶从属于黑钨矿结构(单斜晶系)，其熔点为 1289℃。性能优异，具有较高的发光效率和能量分辨率。在生长过程中，此晶体容易因解理面的产生而出现开裂。1948 年初次报道了钨酸镉晶体的光学性能，国外学者于在1950 年采火焰法制出该晶体，呈黄绿色，但质量较差。

随着制备技术的发展，采用提拉法等制备工艺制取长大尺寸钨酸镉单晶成为可能。只是，高质量的钨酸镉单晶生长仍比较困难，其主要问题在于在于所生长每根CdWO4单晶首尾的光学质量不够均匀，不同批次生长的单晶性能的重复性较差，且存在开裂、包裹物、色心等多种晶体缺陷，国内外能够实现钨酸镉单晶材料稳定批量生长的单位很少。目前大尺寸的钨酸镉单晶的生长主要采用提拉法和坩埚下降法。

采用提拉法生长 CdWO₄单晶，通过优化生长工艺，成功生长出透明、接近无色的 CdWO₄单晶。通过 SEM、光透过性能及荧光性能分析，结果表明，生长出的单晶结晶性好、无宏观晶体缺陷、结构完整，在可见光区域的透过率达 70%，发射峰的波长处于蓝色光区域，但是主要问题有: 熔体挥发，晶体沿( 010)解理面开裂，包裹物的产生，晶体着色等。

坩埚下降法是以高纯 CdO和WO₃为初始原料，应用高温固相反应合成 CdWO₄多晶料。采用垂直坩埚下降法生长 CdWO₄单晶，生长单晶时炉体温度为 1350～1 400 ℃，固液界面温度梯度为 30～40 ℃ /cm，坩埚下降速率为 0.5～1.5 mm/h。相对于提拉法，坩埚下降法工艺避免了晶体生长过程中熔体组分的挥发，能够保持熔体成分的均匀性，稳定的温场有利于减少晶体开裂，因而钨酸镉单晶的坩埚下降法生长是具有应用开发价值的工艺。

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