《人工晶体学报》2020年第5期重磅推出北京玻璃研究院张明荣教授关于非氟卤化物闪烁晶体方面的特邀综述文章。作者以自我多年来的潜心钻研和深厚的学术功底，对不同类型的非氟卤化物闪烁晶体的研究现状进行了综述，并对其未来发展进行了展望。下面就让小编带您深入到非氟卤化物闪烁晶体的世界。

张明荣. 非氟卤化物闪烁晶体的研究现状和发展趋势[J].人工晶体学报, 2019, 49(5): 753-770.

自从1948年美国科学家罗伯特·霍夫斯塔特（Robert Hofstadter）发现NaI:Tl晶体以来，已有多达230种以上的无机闪烁晶体被发现、研究和报道，其中卤化物闪烁晶体的占比高达3/4以上。由于NaI:Tl晶体具有非常高的光输出（40000 ph/MeV），被公认为评价其它闪烁晶体发光效率的参比晶体。70余年来，由于应用的需要和技术的发展，闪烁晶体品种经历了20世纪50~60年代末以卤化物为主，到70~90年代后期以氧化物和氟化物为主，再到21世纪后以非氟卤化物为主的发展过程。NaI:Tl晶体的主导地位，也随着1999年LaCl3:Ce晶体的出现，特别是2001年LaBr3:Ce晶体的问世，遇到了前所未有的挑战。

为方便评述，作者在文章中将+1价、+2价、+3价、+4价的金属元素分别用A、M、R和T表示，其卤化物的通式分别为AX、MX2、RX3和TX4，根据化学组成的特点将非氟卤化物闪烁晶体划分为AX、MX、RX3、AMX3、A2MX4、A4MX6、AM2X5、ARX4、A2RX5、A2A'RX6、A3RX6、A2TX6型闪烁晶体，并对以上不同类型的闪烁晶体的研究现状和发展趋势进行了详细的解读。着重介绍了其中光输出高于40000 ph/MeV的γ射线探测用闪烁晶体以及光输出高于20000 ph/MeV的中子和γ射线双探测的闪烁晶体。

文中的大量表格是作者几十年来对非氟卤化物闪烁晶体研究状况总结的高度浓缩，对闪烁晶体研究和从业人员具有重要的指导意义。（限于篇幅，这里仅示出几个有代表性的表格）

 

图1 美国田纳西大学闪烁材料研究中心在多坩埚晶体炉内同时生长出来的3块Φ1"的KCaI3:Eu晶体毛坯

 

图2 北京玻璃研究院研制的Φ55 mm的CLYC晶体毛坯

 

 

 

——非氟卤化物闪烁晶体的研究现状

(1)单一非氟卤化物晶体

(2)AX和MX2组成的非氟卤化物晶体

(3)AX和RX3组成的非氟卤化物晶体

(4)AX和TX4组成的非氟卤化物晶体

(5)中子和γ射线双探测用锂基非氟卤化物晶体

——非氟卤化物闪烁晶体的发展趋势

(1)高性能γ射线探测用非氟卤化物闪烁晶体

(2)中子和γ射线双探测用非氟卤化物闪烁晶体

(3)非氟卤化物晶体的生长方法

(4)非氟卤化物闪烁晶体新品种的探索

 

非氟卤化物闪烁晶体以光输出高、能量分辨率优异和能量响应线性好见长，是其它无机闪烁体包括闪烁玻璃、闪烁陶瓷、氟化物闪烁晶体和氧化物闪烁晶体，有机闪烁体包括塑料闪烁体、有机闪烁晶体，以及液体闪烁体都不能比肩的。在核电站环境监测、混合辐射场测量、退役核设施监管、地质勘探、工业测控、安全检查以及核物理和空间科学研究中，高性能的非氟卤化物闪烁晶体，例如SrI2:Eu、CaI2:Eu、BaBrI:Eu、KCaI3:Eu，KSr2I5:Eu、CsBa2I5:Eu，KSr2I5:Eu，KBa2I5:Eu、LiSr2I5:Eu、LiCa2I5:Eu等碘化物闪烁晶体以及LaBr3:Ce、LaBr3:Ce,Sr、CeBr3等溴化物闪烁晶体，将会倍受青睐，可能很快走向应用或进一步扩大应用范围。所以我国闪烁晶体研发单位和使用单位需要更加关注和重视非氟卤化物闪烁晶体的发展动向。

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可喜的是，我国在生长非氟卤化物晶体所必需的高纯无水原料的制造方面，包括有关稀土金属、碱金属和碱土金属的氯化物、溴化物和碘化物等高纯无水原料的制备技术都已取得重大突破，其中的许多原料都能够研制甚至批量生产，可以不必从国外进口了。高纯无水非氟卤化物原料实现自给，不仅为我国科研人员生长和研究新的闪烁晶体提供便利，也为今后非氟卤化物闪烁晶体的产业化打下了良好的基础。希望有更多的单位更多的青年才俊加入到非氟卤化物闪烁晶体的研发队伍中来，更希望在不久的将来我国闪烁晶体原创工作甚少的局面能够被打破——诞生出许多我国自己的非氟卤化物晶体新品来。