第4章 晶體材料(2)(2 / 3)

閃爍晶體材料

玲瓏剔透、光彩奪目的金剛石以及五顏六色的天然寶石都是自然界出產的晶體。在人類文明的漫長進程中,由於寶石的瑰麗、罕見、珍貴,古代人們曾把它佩帶在身上,作為克邪護身的法寶,後來則被用來製作戒指、耳環、項璉等裝飾品,美化人們的生活。

晶體物質由於具有各種各樣的特性,所以還是各種技術用的重要材料,特別是在近代由於新技術的飛速發展,要求具有各種性能的晶體材料,而自然界蘊藏的晶體不論在質量上、數量和品種上都滿足不了需要,因此科學家就模擬自然界的成礦條件,采用人工方法來培育晶體,這就叫做人工晶體。

人工晶體種類繁多,真是五花八門,這裏要介紹的是近年來日益受到人們青睞的一大類晶體——閃爍晶體。

說到閃爍晶體,人們會感到陌生。我們知道,當高速度運動的電子流轟擊某些固體物質時,被轟物體能發生一種看不見的電磁波,叫做X光,X光的穿透本領是很大的,無論是人體的組織,還是幾厘米厚的鋼板,它們都能暢通無阻,因此可用來進行醫療診斷、工業探傷和物質分析等,但從X光管發出的X光,人們是看不見的,可是當它照射到一個熒光屏上就會發出熒光來,這樣醫生就看到了X光透視人體的情況,同樣質量檢驗員就可了解到被檢物體內部質量有沒有問題,這個熒光屏就起到了把人眼看不見的X光轉變成看得見的光線的作用。這些能在X光照射下激發出熒光來的材料叫做閃爍材料,當然閃爍材料除了在X光照射下會發出熒光外,其他像放射性同位素蛻變產生的高能射線如α射線、β射線照射它時也會發出熒光來,人們利用閃爍材料的這種特性做成了測量各種射線的探測器,即當高能射線照射到探測器上後,閃爍材料便發出熒光,射線愈強,發出的熒光愈強,這熒光被光電轉換係統接收並轉變成電信號,經過電子線路處理後,便能在指示器上指示出來,因此人們將這種探測器比喻為看得見X光和其他高能射線的“眼睛”。

通常應用的閃爍晶體材料都是用人工方法培育出來的,種類也很多,從化學成分來講有氧化物、鹵化物(包括碘化物、氟化物)等。

用來生長閃爍晶體的方法主要有兩種,一種叫引上法,它是將粉末狀原料稱量混勻後放入坩堝中,在電爐中加熱至高溫,使原料熔融,再在熔體中引入一個籽晶,然後將籽晶緩慢地往上提拉,就會在籽晶上逐漸地長出晶體來,另一種生長方法,將坩堝的上部裝入原料,坩堝底部放入一個籽晶,將坩堝置於電爐的高溫區,讓原料以及籽晶的頂部熔化,然後開始徐徐下降坩堝,由於爐子下部的溫度較低,這時晶體就會從籽晶頂部逐漸向上生長。對於鹵化物晶體的生長,由於空氣中的氧氣和水分會對晶體的性能產生嚴重的影響,所以晶體生長還要在真空條件下進行。當然生長出來的晶體還要經過切割、研磨、拋光等加工以後才能使用。

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