無機閃爍晶體是一類光功能晶體材料，能將高能射線或粒子的能量轉化為可見或紫外光，從而實現(xiàn)高能射線或粒子的間接探測。鍺酸鉍（Bi4Ge3O12，BGO）晶體是一種綜合性能優(yōu)異的無機閃爍體，具有密度高、有效原子序數(shù)大、射線阻止能力強、光電效應比例大、物化穩(wěn)定性好和機械加工性能優(yōu)異等優(yōu)點，在核醫(yī)學成像、高能物理、天體物理、石油測井、環(huán)境監(jiān)測、食品安全、公共安全和工業(yè)在線檢測等輻射探測領域應用廣泛，是最重要的無機閃爍晶體之一。

近日，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員王紹華帶領的科研團隊，采用坩堝下降法（Bridgman Method）制備出直徑為5英寸（127mm）的BGO晶體，該晶體無色透明，無明顯缺陷，晶錠直徑可達135mm。該團隊在對超大直徑BGO晶體制備中熱量、動量和質(zhì)量等輸運過程、固液界面形狀等基本科學問題的研究基礎上，通過裝置、方法和工藝的創(chuàng)新性設計，結合3-4英寸直徑、600mm超長和610×280×30mm3超寬晶體制備的豐富經(jīng)驗，突破了超大直徑BGO晶體制備中的一系列關鍵技術瓶頸，研制出5英寸直徑BGO晶體，實現(xiàn)1-5英寸直徑系列化BGO閃爍晶體的制備。

在該工作前，全球范圍內(nèi)僅俄羅斯科學院無機化學研究所和法國圣戈班晶體公司曾報道可制備5英寸直徑BGO晶體，且采用的生長方法均為提拉法（Czochralski Method），未見采用坩堝下降法制備5英寸直徑BGO晶體的公開報道，此前采用坩堝下降法制備BGO晶體的最大直徑為φ110mm，也是該科研團隊于2004年在國際上率先實現(xiàn)的。5英寸直徑BGO晶體是超高靈敏輻射探測裝置的關鍵高能射線探測材料之一，其成功研制必將進一步鞏固上海硅酸鹽所在BGO晶體研究、開發(fā)與量產(chǎn)方面的既有全球領先優(yōu)勢，可滿足國內(nèi)外應用端對大尺寸、高質(zhì)量和高性能BGO閃爍晶體的迫切需求。

該科研團隊將進一步優(yōu)化5英寸直徑BGO晶體的制備技術和工藝參數(shù)，不斷提高所研制晶體的光學質(zhì)量和閃爍特性，以期早日實現(xiàn)該尺寸BGO晶體的低成本、可重復和批量化制備，并著手開展基于5英寸直徑晶體的閃爍探測器結構設計、性能優(yōu)化與面向應用開發(fā)工作，推動國產(chǎn)5英寸BGO晶體及閃爍探測器在超高靈敏度輻射探測領域的實際應用。

（看看新聞Knews記者：張幗霞 編輯：馨元）